antriebstechnik 8/2015
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19174<br />

8<br />

Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />

August <strong>2015</strong><br />

Kupplungen und Bremsen<br />

Kompakte Industriescheibenbremse<br />

mit hohen Brems- und Haltekräften<br />

Getriebe und Getriebemotoren<br />

Antriebssystem bringt<br />

40 % mehr Produktivität<br />

Steuern und Automatisieren<br />

Servotechnik: Zentral<br />

oder Dezentral?<br />

Robotik und Motion Control<br />

Was kann Antriebstechnik<br />

hier leisten?

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siemens.de/getriebe

EDITORIAL<br />

Durch spannende<br />

Themen „rollern“<br />

GESCHAFFEN,<br />

UM OPTIMALEN<br />

DRUCK<br />

AUSZUÜBEN.<br />

Liebe Leserinnen, liebe Leser,<br />

der Sommer zeigt sich seit einigen Wochen meist von seiner besten<br />

Seite und die Sommerferien sind für viele noch in vollem Gange.<br />

Aber ob Sie nun die Ferien zu Hause verbringen oder per Flugzeug,<br />

Bahn, Auto, Schiff, zu Fuß oder gar mit einem Roller unterwegs sind:<br />

Ich wünsche allen Urlaubern tolle Tage und den Heimkehrern einen<br />

guten Start zurück in den Alltag. Und für alle habe ich etwas<br />

besonderes: Die neue Ausgabe Ihrer <strong>antriebstechnik</strong>. Zahlreiche<br />

spannende Themen haben wir für Sie recherchiert und diese<br />

angereichert mit Kommentaren und News aus der Branche. „Rollern“<br />

Sie mit mir durch die Seiten und entdecken u.a. diese Artikel:<br />

Wie kommen wir eigentlich zur intelligenten, vernetzten Antriebstechnik?<br />

Und welche sind die Gründe für einen schleppenden Start<br />

in einer ansonsten innovativen Branche? Die Antwort darauf gibt<br />

Ihnen Tom W. Kiel auf Seite 12.<br />

Wie es der Wittenstein AG gelungen ist, die Getriebetechnik mit<br />

ihrem neuen Galaxie Antriebssystem zu revolutionieren − darüber<br />

haben wir bereits ausführlich berichtet. Nun gibt es bei uns den<br />

ersten Anwender-Report. Erfahren Sie ab Seite 20, wie der Antrieb<br />

beim Walzen von Verzahnungsteilen 40 % mehr Produktivität bringt.<br />

Und nicht überblättern sollten Sie das Special „Robotik und Motion<br />

Control“. Hier geht es u. a. darum, wie Motoren und Planetengetriebe<br />

für einen neuen Meilenstein in der Robotik sorgen (Seite 50).<br />

Ich selbst bin dann auch mal weg − mit meinem Roller, mit dem<br />

mich vielleicht manch einer schon mal auf einer Messe gesehen hat.<br />

Diese tolle Zeichnung wurde übrigens auf der<br />

Hannover Messe am Stand von Hanning<br />

gezeichnet − vom sogenannten Illumat<br />

(©www.illustrationsautomat.de). Eine<br />

tolle Idee!<br />

Ich freue mich schon, Sie wieder<br />

nach den Ferien zur nächsten<br />

Ausgabe der <strong>antriebstechnik</strong><br />

begrüßen zu dürfen − mit noch<br />

mehr interessanten Themen.<br />

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INHALT<br />

32<br />

38<br />

52<br />

Im Grenzbereich: Außergewöhnliche<br />

Sondermaschine zeigt Möglichkeiten<br />

der Servotechnik<br />

Einen Schritt voraus:<br />

Oder: Wenn Standardmotoren an ihre<br />

Grenzen gelangen<br />

Edle Tropfen: Berührungsloser Linear wegsensor<br />

bringt Genauigkeit und die schnelle<br />

Abtastrate in die Kunststoffindustrie<br />

EDITORIAL<br />

3 Durch spannende Themen „rollern“<br />

FVA-AKTUELL<br />

6 Aktuelles von der Forschungsvereinigung Antriebstechnik<br />

MAGAZIN<br />

8 Märkte, Unternehmen, Personalien und Veranstaltungen<br />

12 Wie kommen wir zur intelligenten, vernetzten<br />

Antriebstechnik? Ein Kommentar<br />

KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />

14 TITEL Kompakte Industriescheibenbremse mit hohen<br />

Brems- und Haltekräften<br />

18 Bremssicherheitsfunktion reduziert Unfallrisiko<br />

bei Förderbandwartung<br />

17 Produkt-Highlights<br />

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />

20 Antriebssystem bringt 40 % mehr Produktivität<br />

beim Walzen von Verzahnungsteilen<br />

24 Bruchmechanischen Nachweis von Planetenträgern<br />

aus EN-GJS-700-2 für Getriebe von Windenergieanlagen<br />

23-27 Produkt-Highlights<br />

STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />

28 Servotechnik: Zentral oder dezentral?<br />

32 Außergewöhnliche Sondermaschine zeigt Möglichkeiten<br />

der Servotechnik<br />

34-37 Produkt-Highlights<br />

ELEKTROMOTOREN<br />

38 Wenn Standardmotoren an ihre Grenzen gelangen<br />

40 Scheibenläufermotoren in Liftsystemen bieten einen<br />

sicheren Auf- und Abstieg an hohen Bauwerken<br />

42 Projekt zur Selbstoptimierung von Holzbearbeitungsmaschinen<br />

mit Antriebstechnik<br />

45-47 Produkt-Highlights<br />

KOMPONENTEN UND SOFTWARE<br />

48-49 Produkt-Highlights<br />

SPECIAL ROBOTIK UND MOTION CONTROL<br />

50 Motoren und Planetengetriebe sorgen für Meilenstein in<br />

der Robotik<br />

52 Berührungsloser Linearwegsensor bringt Genauigkeit und<br />

die schnelle Abtastrate in die Kunststoffindustrie<br />

54 Hohlwellen-Servoantriebe sorgen für Präzision und Leistung<br />

in EOD-Robotern<br />

56 Open Core Engineering verbindet Automation mit der<br />

Hochsprache Lua<br />

RUBRIKEN<br />

36 Impressum<br />

37 Inserentenverzeichnis<br />

59 Vorschau auf Heft 09/<strong>2015</strong><br />

SPECIAL<br />

Robotik und Motion<br />

Control<br />

Welche Trends und Neuheiten hält<br />

die Antriebstechnik für die<br />

Bewegungssteuerung von Robotern<br />

und Handlingstechnik bereit? Wir<br />

sind der Frage nachgegangen. 50<br />

4 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

Effizient und präzise verpacken<br />

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FVA AKTUELL<br />

Optisches System zur schnellen Messung<br />

kleinster Zahnradgeometrien<br />

Kleinst- und Mikroverzahnungen können mit konventionellen,<br />

taktilen Messverfahren aufgrund des Tasterdurchmessers nur<br />

eingeschränkt messtechnisch erfasst werden. Zudem weisen<br />

taktile Verfahren eine morphologische Filterwirkung und eine<br />

geringe Prüfgeschwindigkeit auf, was insbesondere bei vollflächigen<br />

Messungen zu langen Messdauern führt.<br />

Im Rahmen des Forschungsprojektes „Optogear“, das von der<br />

Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen AiF<br />

und der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. gefördert<br />

wurde, ist für diese Applikation ein neues Messsystem entwickelt<br />

worden, das imstande ist, Verzahnungen berührungslos,<br />

schnell und hochpräzise zu messen. Hierzu wurden eine<br />

optoelek tronische<br />

Auswerteeinheit,<br />

spezielle Fasersonden<br />

sowie Softwarealgorithmen<br />

zur Verarbeitung<br />

der gemessenen<br />

Signale ausgelegt, mit<br />

dem Ziel, die messtechnischen<br />

Bedarfe<br />

abzu decken, bei<br />

denen taktile Verfahren<br />

nicht einsetzbar sind. Das entwickelte Messsystem ermöglicht<br />

es, Verzahnungen mit Modulen unter 1 mm berührungslos<br />

zu messen und bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten, Linienprofile<br />

an Zahnflanken aufzunehmen. Das Messsystem basiert auf<br />

der kurzkohärenten Interferometrie mit Licht im nahinfraroten<br />

Spektrum. Eine faseroptische Sonde mit dem Durchmesser<br />

eines Menschenhaares leitet das Licht in die Zahnlücke, wo es<br />

dank eines speziellen Mikroschliffs radial ausgekoppelt und<br />

unter einem Arbeitsabstand von ca. 300 µm auf die Zahnoberfläche<br />

projiziert wird. Das an Faserendfläche und Zahnoberfläche<br />

reflektierte Licht wird durch Streuung und Reflexion wieder in<br />

die Faser eingekoppelt und interferiert anschließend. Das Frequenzspektrum<br />

des Interferenzmusters liefert nach einer Kalibrierung<br />

den gemessenen Abstand zwischen Faserendfläche<br />

und Probenoberfläche. Bei dem Messsystem handelt es sich um<br />

ein Punktmessverfahren, d. h. dass Prüfling<br />

und Fasersonde relativ zueinander<br />

bewegt werden müssen, um ein 2D-<br />

Profil der Oberfläche zu erzeugen. Entsprechend<br />

kann die Fasersonde anstelle<br />

eines taktilen Taststiftes beispielsweise in Formprüfgeräte integriert<br />

werden. Über deren Achskinematik wird das Zahnrad<br />

gedreht. Vollführt die Fasersonde eine lineare Bewegung entlang<br />

der Eingriffslinie, kann sehr einfach das Profil einer Zahnflanke<br />

gemessen werden. Ein breites Spektrum kommerzieller Messmaschinen<br />

lässt sich mit überschaubarem Aufwand und vergleichsweise<br />

geringen Kosten mit dem entwickelten Messsystem<br />

ausstatten und aufwerten.<br />

Das IGF-Vorhaben 17581 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik<br />

e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms<br />

zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)<br />

vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund<br />

eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert<br />

Kontakt: Dirk Arnold, Tel 069-6603-1632<br />

Forschungsvorhaben<br />

FVA 697 I<br />

IGF-Nr. 17581 N<br />

Dünnschicht-Polymer-Gleitlager<br />

In hydrodynamisch geschmierten Gleitlagern werden vorzugsweise<br />

im Turbinenbau vorwiegend Weißmetalllegierungen als<br />

Gleitschicht eingesetzt. Nachteilig ist neben den preisintensiven<br />

Legierungselementen auch der hohe Energiebedarf der einzelnen<br />

Herstellungsschritte der Lager bei der Vorbereitung, Aufbringung<br />

und Nachbearbeitung.<br />

Forschungsvorhaben In einem Vorlaufvorhaben konnte bereits<br />

gezeigt werden, dass der chemisch<br />

FVA 314 IV<br />

gekoppelte Gleitlack auf PAI Basis als<br />

IGF-Nr. 17705 BR<br />

Alternative für konventionelle Laufschichten<br />

ein großes Potential besitzt. Als unerwartetes Problem<br />

stellte sich allerdings die Beherrschbarkeit des Beschichtungsprozesses<br />

dar, was bisher eine industrielle Anwendung behinderte.<br />

Ziel des hier vorgestellten Vorhabens war eine Optimierung<br />

des chemisch gekoppelten Gleitlacks, um diesen mit einer<br />

vorhandenen Applikationstechnologie auf ein endkonturnahes<br />

Lager ohne weitere Nacharbeit aufzubringen. Weiter sollte das<br />

Eigenschaftsniveau weiter gesteigert werden. Die Optimierung<br />

erfolgte in den drei Stufen: Optimierung der Schichtdicke, Optimierung<br />

der Zusammensetzung und Variation der Harzbasis.<br />

Im Rahmen der eigenschafts- und applikationsorientierten<br />

Entwicklung und Optimierung der Gleitlacke war es möglich,<br />

verschiedene Gleitlackvarianten im industriellen Maßstab<br />

herzustellen und mittels konventioneller Spritztechnik auf Substrate<br />

bzw. Lagerschalen zu applizieren. Tribologische Modellversuche<br />

an optimierten Lacken zeigten, dass eine<br />

Mindestschicht dicke von 15 bis 20 μm erforderlich ist, um<br />

akzeptable Verschleißeigenschaften zu erreichen. Weiterhin<br />

wurde festgestellt, dass eine Vorbehandlung der Substrate durch<br />

Phosphatieren wie auch eine spezifische Temperbehandlung bei<br />

dünnen Beschichtungen erforderlich ist, um die Schicht-Substrat-Anbindung<br />

positiv zu beeinflussen. Bei der funktionalen<br />

Bewertung der beschichteten Lagerschalen stellte sich heraus,<br />

dass alle geprüften Gleitlackvarianten eine sehr hohe Verschleißfestigkeit<br />

aufweisen. Die Notlaufversuche offenbarten<br />

das enorme Potential der Gleitlacke, wobei nach kurzer Unterbrechung<br />

der Ölversorgung nach einer Laufzeit von drei Stunden<br />

kein Verschleiß auftrat (Weißmetall-Referenzlager → partielles<br />

Aufschmelzen). Durch die extreme Verschleißfestigkeit der<br />

Schichten konnte innerhalb der Versuche der Volumenstrom zur<br />

Verlustleistungsreduzierung deutlich herabgesetzt werden, ohne<br />

dass es zu signifikantem Verschleiß oder Lagerausfall kam (Reduzierung<br />

der Lagerverluste von bis zu 75 %).<br />

Die Untersuchungen haben gezeigt, dass der optimierte Gleitlack<br />

im industriellen Spritzverfahren auf ein endkonturnahes Lager<br />

aufgebracht werden kann. Das Eigenschaftsniveau übersteigt das<br />

von konventionellen Weißmetalllegierungen, vor allem im<br />

Misch- und Notlaufbetrieb deutlich und stellt für Anwendungen<br />

im Grenzbereich eine technisch sinnvolle Alternative dar.<br />

Das IGF-Vorhaben 17705 BR der Forschungsvereinigung Antriebstechnik<br />

e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms<br />

zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsfor-schung (IGF)<br />

vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund<br />

eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert<br />

Kontakt: Dirk Arnold, Tel 069-6603-1632<br />

6 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

Abhilfemaßnahmen<br />

Wälzlagerwandern<br />

Auf Grund der tendenziell steigenden dynamischen Tragzahlen<br />

und der damit einhergehenden höheren spezifischen<br />

Belastungen ist das Wälzlagerwandern zu einem wichtigen<br />

Auslegungsmerkmal avanciert. Wandernde Wälzlagerringe<br />

führen zum abrasiven Verschleiß bzw. zur Passungsrostbildung<br />

in den Lagersitzen, mit der Folge von Reibdauerbrüchen<br />

der Welle oder kinematischen Störungen im Zahnkontakt<br />

wegen ausgeschlagener Lagersitze.<br />

Um bereits in den frühen Entwicklungsphasen Wälzlagerringwandern<br />

ausschließen zu können, wurden in einem<br />

Vorgängervorhaben (FVA 479 III, IGF-Nr. 16987 BG) gestalterische<br />

Maßnahmen unter Berücksichtigung signifikanter<br />

Einflussgrößen vorgestellt. Bei Beachtung dieser Maßnahmen<br />

lässt sich die Wanderneigung einer Lagerung deutlich<br />

reduzieren. Für diejenigen Fälle, wo dies nicht ausreicht,<br />

wurden in diesem Vorhaben zahlreiche<br />

konstruktive und tribologi-<br />

Forschungsvorhaben<br />

FVA 479 IV<br />

sche Abhilfemaßnahmen erarbeitet.<br />

IGF-Nr. 16985 BR<br />

Unter Berücksichtigung der bisher<br />

vorliegenden Erkenntnisse aus den<br />

Vorgängervorhaben wurden verschiedene, auch formschlüssige<br />

Lösungen entwickelt und experimentell sowie mittels<br />

komplexer 3D-FE-Analysen hinsichtlich ihrer Effektivität<br />

untersucht.<br />

Für die praktische Handhabung wurden die wirksamsten<br />

Abhilfemaßnahmen in einem Konstruktionskatalog zusammengefasst.<br />

Ergänzt wird dieser durch einen Relativkostenvergleich,<br />

welcher neben der anwendungsbezogenen auch<br />

eine kostenorientierte Auswahl der Abhilfemaßnahmen<br />

ermöglicht. Darüber hinaus wurden Berechnungsmodelle<br />

entwickelt, die unter Berücksichtigung der Lagerrandbedingungen<br />

eine Dimensionierung der jeweiligen Abhilfemaßnahme<br />

erlauben. Die Berechnungsmodelle werden aktuell<br />

in das Programmsystem Simwag2.1Z88 implementiert, so<br />

dass dem Konstrukteur ein einfach zu handhabendes Werkzeug<br />

zur Analyse seiner Lagerung, zur Auswahl einer<br />

Abhilfe maßnahme und zur beanspruchungsgerechten<br />

Gestaltung der Lagerstellen zur Verfügung steht.<br />

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Das IGF-Vorhaben 16985 BR der Forschungsvereinigung Antriebstechnik<br />

e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des<br />

Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung<br />

(IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und<br />

Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages<br />

gefördert<br />

Kontakt: Dirk Arnold, Tel 069-6603-1632<br />

Forschungsvereinigung<br />

Antriebstechnik e. V.<br />

Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt<br />

Tel.: 069 / 6603-1515<br />

E-Mail: info@fva-net.de<br />

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MAGAZIN<br />

PERSONALIEN<br />

Thomas Donato ist zum Präsidenten von<br />

Rockwell Automation für Europa, den Nahen<br />

Osten und Afrika (EMEA-Region), ernannt<br />

worden. Donato war bis vor kurzem der<br />

regionale Vizepräsident von Rockwell<br />

Automation in Kanada. Er ist nun dafür<br />

zuständig, das Wachstum in diesem wichtigen<br />

Wirtschaftsraum voranzutreiben. Er verfügt über 18 Jahre<br />

Erfahrung in der Automatisierungsbranche, davon die letzten<br />

elf Jahre bei Rockwell Automation. ❚<br />

Compounding Center in China eröffnet<br />

Mit dem Start ihrer Produktionsanlage für Kautschuk-Mischungen<br />

in Changshu setzt das Unternehmen Contitech einen weiteren historischen<br />

Meilenstein im chinesischen Markt. „Mit unserem Center<br />

Der Hersteller von Antriebstechnik-Komponenten<br />

und Prüfsystemen Renk bekommt<br />

einen neuen Vorstand für Verwaltung und<br />

Produktion. Der Aufsichtsrat des Unternehmens<br />

bestellte Christian Hammel für den<br />

Posten. Hammel war bisher Vorstand für<br />

Finanzen bei Man Truck & Bus Österreich.<br />

Nach dem Studium der Betriebswirtschaft, an der Uni<br />

Regensburg, war er in verschiedenen leitenden Funktionen<br />

bei Sixt und bei MAN Truck & Bus tätig. ❚<br />

Mit Wirkung vom 25. Mai hat Takazumi Ito<br />

die Position des Manager Vertieb & Marketing<br />

für Bühler Motor in Japan übernommen.<br />

Von Yokohama aus betreut er jetzt direkt die<br />

japanischen Automotive OEMs und Tier<br />

1-Zulieferer. Bühler Motor will dadurch<br />

schneller und direkter auf die Bedürfnisse<br />

seiner japanischen Kunden reagieren können und sie besser<br />

über den neuesten Stand der Entwicklung und die neuesten<br />

Lösungen und Technologien auf dem Laufenden halten. Mit<br />

seiner langjährigen Erfahrung kennt Takazumi Ito die<br />

Bedürfnisse des Marktes sowohl aus der Perspektive der<br />

OEMs als auch ihrer Zulieferer. ❚<br />

Nach achtjähriger Tätigkeit als Verantwortlicher<br />

für den operativen Bereich, ist Bill Hewitson<br />

zum Geschäftsführer (President) des<br />

Kupplungsherstellers Ruland Manufacturing<br />

Co., Inc. berufen worden. Er ist der dritte<br />

Geschäftsführer in der Unternehmensgeschichte<br />

und folgt auf Bob Ruland, der als<br />

Chairman weiterhin Kontrollaufgaben übernehmen wird. ❚<br />

Georg Jaumann (Bild r.) ist<br />

seit Juli neuer kaufmännischer<br />

Geschäftsführer bei<br />

SPN Schwaben Präzision. Er<br />

soll die vor einem Jahr<br />

eingeleitete Neustrukturierung<br />

und Modernisierung<br />

des Unternehmens im kaufmännischen Bereich vorantreiben<br />

und die Unternehmensziele gemeinsam mit dem technischen<br />

Geschäftsführer Rainer Hertle (l.) umsetzen. Zuletzt arbeitete<br />

er 13 Jahre lang als Personalleiter. Er ist in mehreren beruflichen<br />

Ausschüssen aktiv, u.a. in Prüfungsausschüssen der<br />

IHK für die Berufe Industriekauffrau/-mann oder Fachkraft<br />

für Lagerlogistik. ❚<br />

bringen wir unsere Werkstoffkompetenz in das Herz dieses Schlüsselmarktes.<br />

Wir wollen auf dem chinesischen Markt weiter nachhaltig<br />

wachsen“, erklärte Hans-Jürgen Duensing, CEO der Contitech<br />

und Vorstandsmitglied der Continental AG. Contitech Compounding<br />

Technology entwickelt Mischungen und Platten für verschiedene<br />

Industriebereiche. Die Anlage ist das erste Compounding Center<br />

für allgemeine Anwendungen außer Reifen und Fördergurte außerhalb<br />

Europas. Mit einer Summe von 10 Mio. Euro ist es eine der<br />

größten Investitionen in der Geschichte des Geschäftsbereichs.<br />

„Unser Ziel ist es, langfristig unser gesamtes Leistungsspektrum<br />

lokal anzubieten. Hierzu gehört auch, Forschungs- und Entwicklungskapazitäten<br />

in Changshu aufzubauen“, so Dr. Peter Scholtissek,<br />

Leiter der Business Unit Compounding Technology.<br />

www.continental-corporation.com<br />

Baumüller sponsert den Techniknachwuchs<br />

bei der World Robot Olympiad<br />

Mitte Mai veranstaltete das Unternehmen ITQ mit seiner Stiftung<br />

„Technik macht Spaß“ den von Baumüller gesponserten Regionalentscheid<br />

der World Robot Olympiad. In den Kategorien Senior<br />

und Junior hatten sich die Schüler und Schülerinnen zwischen 13<br />

und 19 Jahren mit ihren Lego-Robotern angemeldet, um im Regionalwettbewerb<br />

den Aufstieg zum Deutschlandfinale zu schaffen.<br />

Mit ihren Robotern mussten die Teams Bausteine wie gefordert versetzen,<br />

verschieben und in farbig markierte Bereiche des Spielfelds<br />

transportieren. Drei Teams aus der Senior League und zwei aus der<br />

Junior League konnten sich für das Deutschlandfinale im Juli in<br />

Dortmund qualifizieren. Baumüller<br />

legt großen Wert auf die Ausbildung<br />

und Förderung von Kindern und<br />

Jugendlichen und unterstützt daher<br />

Projekte mit Sach- und Geldspenden.<br />

Als Mitglied im Beirat der Stiftung<br />

„Technik macht Spaß“ sagt der<br />

geschäftsführende Gesellschafter<br />

Andreas Baumüller: „Das spielerische<br />

Heranführen der Jugend an<br />

technische Themen, ist die Grundlage<br />

für die Wettbewerbsfähigkeit<br />

unserer Unternehmen und den<br />

wirtschaftlichen Erfolg der Zukunft.“<br />

www.baumueller.de<br />

8 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

MAGAZIN<br />

Veranstaltungs-Tipps<br />

ein Service von <strong>antriebstechnik</strong>.de<br />

Thema Termin Ort Veranstalter/Anmeldung<br />

Kongress/<br />

Tagung<br />

Seminar<br />

Workshop<br />

Messe<br />

Sonstiges<br />

Grundlagen der Hydraulik 14.09. - 15.09.<strong>2015</strong> Essen Haus der Technik Essen<br />

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Sicheres Abdichten mit O-Ringen inkl. Prüfung<br />

und Schadensanalyse<br />

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Hamburg)<br />

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Praktische Schadensanalyse 17.09.<strong>2015</strong> Dresden<br />

Deutsche Gesellschaft für<br />

Materialkunde e.V.<br />

■<br />

Keramiken für den Hochtemperaturleichtbau 17.09.<strong>2015</strong> Dresden<br />

Deutsche Gesellschaft für<br />

Materialkunde e.V.<br />

■<br />

Ob Kongress, Tagung, Seminar oder Messe – was sonst noch los ist in der Welt der Antriebstechnik, finden Sie in unserem<br />

Terminkalender auf www.<strong>antriebstechnik</strong>.de – Hier finden Sie auch die Direktkontakte zu unseren Veranstaltungs-Tipps.<br />

Kollmorgen wächst in Istanbul<br />

Der Ratinger Spezialist für Servo<strong>antriebstechnik</strong> und<br />

Motion Control, hat seine Dependance in Istanbul<br />

vergrößert. Das Tochterunternehmen bezog im Mai<br />

in der türkischen Metropole ein Gebäude mit rund<br />

1000 m 2 Nutzfläche, das genügend Raum für Montage,<br />

Service, Büros und Logistik bietet, teilte Geschäftsführer<br />

Evren Kayakiran (Bild) mit. Außerdem sei er<br />

besser als der alte Standort an die Verkehrsinfrastruktur<br />

angebunden, was die Logistikzeiten verkürze und<br />

das Unternehmen außerdem in der 14-Millionen-<br />

Stadt interessanter für Fachkräfte als Arbeitgeber<br />

mache. Kollmorgen ist seit 2013 mit einer eigenständigen<br />

Landesgesellschaft in der Türkei vertreten.<br />

Vorausgegangen war der Kauf von Elsim,<br />

einem Spezialisten für Automatisierung, Visualisierung<br />

und Motion Control.<br />

www.kollmorgen.com<br />

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MAGAZIN<br />

Faulhaber stärkt Präsenz in Benelux<br />

Seit dem 1. Juli werden Produkte und Dienstleistungen von Faulhaber<br />

auch in Belgien, Luxemburg und den Niederlanden vertrieben. Die<br />

neugegründete Vertriebsgesellschaft Faulhaber Benelux B.V. hat<br />

ihren Standort im niederländischen Eindhoven. Bisher wurde das<br />

Unternehmen aus Schönaich in den drei Ländern von Minimotor<br />

Benelux vertreten, deren bisheriges Alleinvertriebsrecht für die<br />

Region endete. Faulhaber habe seine Präsenz in der Region ausgebaut,<br />

um gemeinsame Entwicklung kundenspezifischer Produkte<br />

zu stärken und dort ansässige ökonomische Cluster von weltweiter<br />

Bedeutung und grenzüberschreitende Netzwerke zu nutzen, erklärte<br />

Vertriebsleiter International und Geschäftsführer Marcus Remmel.<br />

Faulhaber ist auf die Entwicklung<br />

sowie die damit verbundene<br />

Produktion von hochpräzisen<br />

Klein- und Kleinstantriebssystemen,<br />

Servokomponenten<br />

und Steuerungen bis 200 W Abgabeleistung<br />

spezialisiert.<br />

www.faulhaber.com<br />

Optibelt übernimmt Antriebstechnikspezialist<br />

Tranz Corp<br />

Die Arntz Optibelt Gruppe, einer der weltweit führenden Hersteller<br />

von Hochleistungsantriebsriemen, hat das Unternehmen Tranz Corp<br />

aus Auckland, Neuseeland, erworben. Die Übernahme erfolgt rückwirkend<br />

zum 1. April <strong>2015</strong>. Geschäftsführer der Gesellschaft sind<br />

Thomas Tegethoff und Matthew Robinson. Das breite Produktportfolio<br />

der Neuseeländer − von Hochleistungsriemen über Scheiben,<br />

Lager, Ketten, Getriebe und Variator-Antrieben − ergänzt das Sortiment<br />

von Optibelt perfekt. Nach der Übernahme der niederländischen<br />

Walk Antriebstechnik im Januar dieses Jahres baut Optibelt<br />

seine Kompetenz im Riemen- und Metallbereich konsequent weiter<br />

aus. Antriebslösungen jeder Art für Sondermaschinenbau, Verpackungs-,<br />

Transport- und Fördertechnik können effizient aus einer<br />

Hand angeboten werden.<br />

www.optibelt.com<br />

Nanotec erhöht Fertigungskapazitäten<br />

in China<br />

Der in Feldkirchen ansässige Motorenhersteller Nanotec erweitert<br />

seine Produktionsflächen in China. Im ersten Schritt hat<br />

Anfang Juni die chinesische Tochterfirma ein neues Gebäude für<br />

die Elektronikproduktion in Changzhou bezogen. Auf einer Fläche<br />

von 3000 m2 werden dort Motorsteuerungen, „Plug & Drive“-<br />

Motoren mit integriertem Controller und Linearaktuatoren<br />

gefertigt. Anfang Juli zog auch die Fertigung für Schritt- und<br />

BLDC-Motoren in ein größeres Gebäude mit 18000 m2 Gesamtfläche<br />

auf dem gleichen Gelände um. Durch den Umzug sollen<br />

die Fertigungskapazitäten in den nächsten beiden Jahren um<br />

weitere 50 % gesteigert werden. Erst im vergangenen Jahr hat der<br />

Hersteller einen zweiten Entwicklungsstandort im fränkischen<br />

Pegnitz eröffnet, an dem man sich vor allem auf die Entwicklung<br />

neuer Steuerungen und Sensoren konzentriert.<br />

www.nanotec.de<br />

Produkt-Validierung erweitert<br />

Die Weiss-Gruppe, Hersteller von intelligenten Antriebsmodulen<br />

und Systemlösungen, hat ihr Testzentrum in Walldürn nahe<br />

dem Hauptsitz in Buchen erweitert. In das Zentrum zieht die<br />

gesamte Produkt-Validierung um. Hintergrund sei, dass die<br />

Produkte komplexer würden und kundenspezifische Systemlösungen<br />

zunehmend in den Vordergrund rückten, erklärte der<br />

Geschäftsführende Gesellschafter Uwe Weiss. In dem erweiterten<br />

Zentrum werden alle<br />

Neuprodukte in mehreren<br />

Phasen getestet, bevor sie<br />

auf den Markt kommen.<br />

Außerdem werden dort<br />

kundenspezifische Validierungsservices<br />

angeboten,<br />

die auf konstruktiver<br />

und prozessualer<br />

Ebene Optimierungspotentiale<br />

freilegen. Das Versuchsfeld wird teilweise remote-gesteuert:<br />

Während der Versuch vor Ort läuft, behält der Versuchstechniker<br />

an seinem Arbeitsplatz, im neun Kilometer entfernten<br />

Buchen, den Überblick. Sensoren und intelligente Auswerte-,<br />

Regelungs- und Steuerungssoftware unterstützen das<br />

Condition Monitoring.<br />

www.weiss-international.com<br />

Mayr Antriebstechnik setzt<br />

Expansionskurs fort<br />

Das Unternehmen Mayr Antriebstechnik expandiert und erweitert<br />

den Firmenkomplex am Stammsitz Mauerstetten im Allgäu. Im<br />

Laufe des Jahres soll mit dem der Bau des neuen Kommunikationszentrums<br />

begonnen werden,<br />

in dem der Spezialist<br />

für Kupplungen und Bremsen<br />

künftig u. a. Tagungen,<br />

Schulungen und Sonderveranstaltungen<br />

abhalten<br />

möchte. Ein Ausbau der<br />

Fertigungs- und Lagerflächen<br />

soll in naher Zukunft<br />

folgen. „Die hohen Investitionen<br />

dienen der Stabilität<br />

und langfristigen<br />

Standortsicherung im Allgäu,<br />

wo das Unternehmen seit seiner Gründung 1897 fest verwurzelt<br />

ist“, erläutert Geschäftsführer Günther Klingler. Neben Mauerstetten<br />

baut Mayr Antriebstechnik zurzeit auch die Standorte in<br />

China und Polen aus. So eröffnete das Unternehmen im Juni <strong>2015</strong><br />

eine neue 6000 m 2 große Produktionshalle für das Werk Mayr Polen<br />

in Ostrzeszow. Klingler: „Mit der neuen Halle schaffen wir Arbeitsplätze<br />

und sind gut aufgestellt, um auch in Zukunft erfolgreich zu<br />

arbeiten. Denn Mayr Polen − als großer Produktionsbereich mit<br />

derzeit rund 260 Mitarbeitern − ist ein wichtiger Garant für die zukünftige<br />

Entwicklung und den Erfolg der Mayr-Gruppe insgesamt.“<br />

Durch das Werk in Polen ließen sich am Stammsitz nicht nur Arbeitsplätze<br />

halten, sondern die Kapazitäten vor allem im Bereich<br />

der Schlüsseltechnologie auch erweitern und aufbauen.<br />

www.mayr.com<br />

10 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

MAGAZIN<br />

„Festo Supplier Elite Award“ für Neugart<br />

Neugart, Hersteller von Planeten- und Sondergetrieben, wurde erneut<br />

mit dem „Festo Supplier Elite Award“ ausgezeichnet. Der<br />

Preis, mit dem der Esslinger Hersteller von Steuerungs- und Automatisierungstechnik<br />

Festo seine besten Zulieferer auszeichnet,<br />

ging zum dritten Mal in Folge an das Unternehmen aus Kippenheim.<br />

Dies sei eine besondere Anerkennung, da die Kriterien im<br />

Vergleich zum Vorjahr noch einmal verschärft wurden, sagte Bernd<br />

Neugart, geschäftsführender Gesellschafter von Neugart. Sein<br />

Seminare für die Personalentwicklung<br />

Der Spezialist für Motion Centric Automation Lenze und die<br />

private Hochschule Weserbergland (HSW) kooperieren, um für<br />

die Personalentwicklung Kompetenzen zusammenzuführen<br />

und entsprechende Programme anzubieten. Als erstes gemeinsames<br />

Angebot stellte Prof. Dr. Ludwig Meyer, Leiter des Instituts<br />

für Personalentwicklung und Lebenslanges Lernen der<br />

Hochschule, das Seminarprogramm „Training − Coaching −<br />

Beratung“ für das Wintersemester <strong>2015</strong>/2016 vor. Die Basis für<br />

das Seminarprogramm lieferte die Lenze-Bildungsbedarfsermittlung,<br />

in der Lenze-Mitarbeiter und Führungskräfte nach<br />

ihrem Weiterbildungsbedarf befragt wurden. Das Seminarprogramm<br />

steht allen interessierten Unternehmen in der Region<br />

offen. Die Veranstaltungen finden in der HSW in Hameln oder<br />

dem Lenze Forum in Groß Berkel statt. Lenze und die HSW<br />

arbeiten seit 25 Jahren auf der Ebene von dualen und berufsbegleitenden<br />

Studiengängen zusammen.<br />

www.lenze.com<br />

Unternehmen erhält die Auszeichnung für überdurchschnittliche<br />

Leistungen in den bewerteten Kategorien Qualität, Lieferperformance<br />

und Service. Die Übergabe in Anwesenheit von Dr. Eberhard<br />

Veit, Vorstandsvorsitzender von Festo, fand im Juni auf Schloss<br />

Filseck in Uhingen statt.<br />

www.neugart.com<br />

Für Sie immer in Bewegung!<br />

DAS ist eine STADTvilla!<br />

BRECO ® -<br />

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MAGAZIN I KOMMENTAR<br />

„Auf einem<br />

holprigen Weg“<br />

Wie kommen wir zur intelligenten,<br />

vernetzten Antriebstechnik? Ein Kommentar<br />

Das Stichwort Industrie 4.0 steht für vollständig vernetzte, automatisierte<br />

und vor allem intelligente Systeme. Diese vierte industrielle Revolution<br />

steht in der elektrischen Antriebstechnik aber noch ganz am Anfang.<br />

Was sind die Gründe für diesen schleppenden Start in einer ansonsten<br />

innovativen Branche? Antwort darauf gibt Tom W. Kiel, COO bei<br />

A-Drive Technology.<br />

Tatsache ist, dass in der Antriebstechnik<br />

noch nicht einmal die dritte industrielle<br />

Revolution − also die Digitalisierung von<br />

Systemen − durchgängig umgesetzt ist.<br />

Zwar gibt es individuelle Lösungen, die<br />

diesbezüglich eine Vorreiterrolle übernehmen;<br />

dazu gehören z. B. geberlose Systeme<br />

und Einkabel-Lösungen. Dabei handelt es<br />

sich aber vornehmlich um kundenspezifische<br />

Anwendungen, die nur punktuell zum<br />

Einsatz kommen. Bevor wir also zu einer<br />

intelligenten Antriebstechnologie im Sinne<br />

von Industrie 4.0 übergehen können, wird<br />

uns dieser Entwicklungsschritt noch eine<br />

Weile beschäftigen.<br />

Dabei steht außer Frage, dass eine vernetzte<br />

Antriebstechnik große Potenziale<br />

birgt. Das beste Beispiel dafür sind Smartphones,<br />

die sich in der Antriebstechnik<br />

theoretisch als Human-Machine-Interface<br />

nutzen lassen. Tatsächlich eingesetzt wer-<br />

Tom W. Kiel ist COO bei der<br />

A-Drive Technology GmbH in Taunusstein<br />

den sie bislang aber nur in Ausnahmefällen,<br />

wie bei der Bedienung von Linearachsen<br />

zur Lampenverstellung. Die technische<br />

Umsetzung erfolgt dabei über Bluetooth −<br />

nicht gerade ein zukunftsorientierter Ansatz.<br />

Interessanterweise gibt es erste Ansätze in<br />

der Medizintechnik: Dort versucht man, die<br />

allgegenwärtige Verkabelung durch eine<br />

webbasierte Datenübertragung zu reduzieren.<br />

Diese Systeme befinden sich aber noch<br />

im Versuchsstadium.<br />

Die eigenständige Reglerparametrierung<br />

ist ein weiteres Beispiel dafür, wie eine<br />

vernetzte, intelligente Antriebstechnik die<br />

Branche verändern kann: Der Motor wird<br />

über ein Kabel an den Regler angeschlossen<br />

und übermittelt seine Daten; der Regler parametriert<br />

sich anschließend automatisch.<br />

Diese Anwendung ließe sich noch erweitern,<br />

indem auch die jeweiligen Achsdaten übertragen<br />

werden. Hierfür wäre nur ein Speicher<br />

an Bord des Motors erforderlich, die Datenübertragung<br />

vom Motor zum Regler könnte<br />

ebenfalls über einen Datenbus erfolgen.<br />

Die beschriebene Einkabel-Lösung ist<br />

übrigens eines der wenigen Anwendungsbeispiele<br />

für Industrial Ethernet in der Antriebstechnik.<br />

Dabei müsste diese Technologie<br />

aufgrund der Kostenvorteile und der<br />

hohen Leistung eigentlich zum künftigen<br />

Industriestandard werden − nicht zuletzt,<br />

weil damit der Schritt zu kognitiven Systemen<br />

greifbar wird. Eine Vernetzung von der<br />

Cloud bis hin zur Sensorik eröffnet ungeahnte<br />

Möglichkeiten und führt unweigerlich zu<br />

selbstlernenden Maschinen und Anlagen.<br />

Gleichwohl existieren derzeit nur Insellösungen.<br />

Die Ursache liegt hauptsächlich<br />

darin, dass nach wie vor eine gemeinsame<br />

Sprache fehlt. Trotz aller Standardisierungsbemühungen<br />

ist es nicht gelungen, ein einheitliches<br />

Anwendungsprotokoll festzulegen,<br />

das auf die Belange der Automatisierungstechnik<br />

zugeschnitten ist. Jeder Hersteller<br />

scheint sich durch ein eigenes Kommunikationsprotokoll<br />

unterscheiden zu wollen −<br />

das Resultat sind Protokolle, die untereinander<br />

inkompatibel sind. Der Schritt zu einer<br />

vernetzten Antriebstechnik wird so zu einer<br />

echten Herausforderung.<br />

www.a-drive.de<br />

12 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

MAGAZIN<br />

Abkommen mit indischem Windenergie-Unternehmen<br />

SKF liefert Lager für die Turm- und Blattverstellung sowie für Rotorwellen für 1,5-MW-Windenergieanlagen,<br />

an den indischen Windenergieanlagen-Bauer Regen Powertech. Die beiden Unternehmen haben ein<br />

Abkommen über eine strategische Partnerschaft geschlossen. Die Lager werden im SKF-Fertigungswerk,<br />

nahe der indischen Stadt Ahmedabad, hergestellt. Diese Entscheidung sei ein Beitrag zum Regierungsprogramm<br />

„Make in India“, erklärte der Geschäftsführer von SKF Indien, Shishir Joshipura. Schon vorher<br />

hatte der indische Anlagenbauer, Komponenten des schwedischen Herstellers bezogen. Die Hauptlager<br />

für seine Windanlagen z. B. kamen von Anfang an von SKF. Madhusudan Khemka, Geschäftsführer von<br />

Regen Powertech, erklärte: „Durch die gewachsene Partnerschaft mit SKF konnte Regen auf dem indischen<br />

Markt weiter wachsen. Der neue Liefervertrag wird diese Partnerschaft zusätzlich stärken.“<br />

www.skf.de<br />

Ritterschlag für<br />

italienische<br />

Unternehmerin<br />

10 Millimeter Wandstärke<br />

550 Meter Leitungslänge<br />

2800 Volt Isolationsfestigkeit<br />

Der inkrementale HeavyDuty Standard.<br />

Sonia Bonfiglioli, der Vorsitzenden<br />

des italienischen Antriebsspezialisten<br />

Bonfiglioli Riduttori,<br />

wird im Oktober der Ehrentitel<br />

Cavaliere del Lavoro („Ritter der<br />

Arbeit“) verliehen. Die Zeremonie<br />

wird im Quirinal-Palast in<br />

Rom, dem Dienstsitz des italienischen<br />

Staatspräsidenten Sergio<br />

Mattarella, in dessen Anwesenheit,<br />

stattfinden. Die Auszeichnung<br />

erhalten Wirtschaftsrepräsentanten,<br />

die die Entwicklung<br />

in ihren Unternehmen beispielhaft<br />

für die italienische Industrie<br />

vorantreiben. Sonia Bonfiglioli<br />

tritt damit in die Fußstapfen<br />

ihres Vaters Clementino, dem<br />

diese Ehre 2006 zuteil wurde. In<br />

diesem Jahr hat Sonia Bonfiglioli<br />

den Konzern in eine Position<br />

gebracht, die ihn zu einem<br />

der wichtigsten und bedeutendsten<br />

globalen Unternehmen<br />

in seinem Produktbereich<br />

machen. Bonfiglioli betreibt<br />

13 Produk tionsanlagen sowie<br />

17 Niederlassungen weltweit.<br />

2014 hatte das Unternehmen<br />

3478 Be schäf tigte und erwirtschaftete<br />

einen Umsatz von<br />

654 Mio. Euro.<br />

So baut man heute HeavyDuty Drehgeber:<br />

Extrem hohe Lebensdauer, robust und<br />

vibrationsfest, sicher und präzise!<br />

Der Baumer Beitrag zur Sicherung von<br />

Verfügbarkeit und Erhöhung der Produktqualität.<br />

Mehr über die Vorteile der<br />

HOG 86 Familie erfahren Sie hier:<br />

www.baumer.com/HOG86<br />

www.bonfiglioli.com<br />

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<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 13

Sicher gebremst<br />

mit doppelter Kraft<br />

Kompakte Industriescheibenbremse mit hohen<br />

Brems- und Haltekräften<br />

14 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

TITEL I KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />

Edmund Likus<br />

In der industriellen Fertigung sind<br />

Maschinen, Werkstücke und<br />

Werkzeuge ständig in Bewegung.<br />

Diese müssen bei Bedarf sicher<br />

abgebremst oder in Position<br />

gehalten werden. Nun gibt es eine<br />

Bremsen-Baureihe, die sich für<br />

Klemmungen auf der Linearschiene<br />

und für den Einsatz als Scheibenbremse<br />

eignet. Dank einer neuen<br />

Technik haben die Bremsen nun<br />

mehr Kraft bei kompakter<br />

Bauform.<br />

Edmund Likus ist Leiter Fertigung Klemmsysteme<br />

bei der HEMA Maschinen- und Apparateschutz<br />

GmbH in Seligenstadt<br />

Brems- und Klemmelemente der Hema<br />

Maschinen- und Apparateschutz GmbH<br />

werden in verschiedenen Bereichen im<br />

Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt.<br />

Mit der neuen Baureihe Actuator hat der<br />

Hersteller aus Seligenstadt eine kompakte<br />

Industriescheibenbremse mit hohen Bremsund<br />

Haltekräften entwickelt. Zum einen<br />

kann sie als Haltebremse mit Sicherheitsfunktion<br />

für schnell rotierende Maschinenwellen<br />

eingesetzt werden, um Lasten sicher<br />

abzubremsen und bei einem Maschinenstillstand<br />

zu halten, zum anderen kann sie<br />

auch als Positionierbremse mit Absturzsicherung<br />

auf Linear achsen verwendet<br />

werden. Werkzeuge oder Werkstücke lassen<br />

sich so bei translatorischen Bewegungen<br />

punktgenau fixieren und werden am Herabfallen<br />

oder Gleiten entlang der Schiene<br />

gehindert. „Die Actuator-Baureihe erfüllt<br />

hohe Anforderungen an die Steifigkeit und<br />

ein geringes Spiel“, beschreibt Hema-Geschäftsführer<br />

Steffen Walter die Vorteile des<br />

Brems- bzw. Klemmsystems, das sich vor<br />

allem für den Einsatz im Umfeld der Werkzeugmaschinen<br />

in einem Spannungsbereich<br />

von 24 bis 28V DC eignet. Die Geräte werden<br />

als pneumatische, elektromagnetische und<br />

auf Wunsch auch als hydraulische Version<br />

erhältlich sein.<br />

Geschlossene und<br />

offene Bremssysteme<br />

Die Firma Hema bietet mit der Diskclamp<br />

bereits ein geschlossenes Sicherheitsklemm-<br />

oder Bremssystem für Positionsklemmungen<br />

auf sich drehenden Führungen<br />

oder Antrieben an, wie sie zum Beispiel<br />

auf Achsen, Tischen und Schwenkköpfen<br />

von Maschinen benötigt werden. Die<br />

Baureihe Diskclamp ist ein System für<br />

rotatorische Klemmungen, das aber<br />

zusätzlich eine Notbremsfunktion bietet<br />

und mit den Bremsbelägen zum Herunter -<br />

bremsen von Maschinenwellen ausgestattet<br />

ist.<br />

Mit der neuen Actuator-Baureihe wurde<br />

das Sortiment nun um ein offenes passives<br />

Klemm- bzw. Bremssystem für rotatorische<br />

und translatorische Bewegungen erweitert,<br />

das als Feststell-, Notstopp,- Betriebs- oder<br />

Sicherheitsbremse eingesetzt werden kann<br />

und mit einem Energiespeicher in Form<br />

von Druckfedern arbeitet.<br />

Das Funktionsprinzip eines Sicherheitsklemm-<br />

oder Bremssystems mittels Federspeicher<br />

ist einfach: Die Klemmvorrichtung<br />

besteht aus Aktoren, die unter Energieaufwendung<br />

die Federn vorspannen, sodass<br />

bei Energieausfall auf jeden Fall gebremst<br />

oder geklemmt wird.<br />

Grundsätzlich besteht jedoch das Problem,<br />

dass die maximal erreichbare Bremsoder<br />

Klemmkraft begrenzt ist. Nur über von<br />

außen zugeführte Energie, eine größere<br />

Federvorspannung oder ein größeres Aktorsystem<br />

kann die Brems- oder Klemmkraft<br />

erhöht werden. Das heißt, die Bremse<br />

müsste größer gebaut oder es müsste mehr<br />

Energie zugeführt werden, um mehr Kraft<br />

zu erzeugen.<br />

01 Die Actuator-Baureihe erweitert das<br />

Hema-Sortiment um ein Klemm- bzw.<br />

Bremssystem für rotatorische und<br />

translatorische Bewegungen, das sich als<br />

Feststell-, Notstopp,- Betriebs- oder<br />

Sicherheitsbremse eignet

KUPPLUNGEN UND BREMSEN I TITEL<br />

02 Hema bringt mit den Typen Actuator 5000-EM, -P und -H eine<br />

elektromagnetische, pneumatische und auf Anfrage eine hydraulische<br />

Variante des innovativen Klemm-beziehungsweise<br />

Bremssystems auf den Markt<br />

03 Um die neue Industriescheibenbremse Actuator möglichst<br />

platzsparend zu konstruieren, haben die Ingenieure bei Hema<br />

für die Actuator-Baureihe ein Doppelaktorsystem entwickelt,<br />

das trotz kompakter Bauform höhere Kräfte ermöglicht<br />

Doppelte Kraft bei<br />

gleichem Bauraum<br />

Um die neue Industriescheibenbremse<br />

Actuator möglichst platzsparend zu konstruieren,<br />

haben die Ingenieure bei Hema ein<br />

Doppelaktorsystem entwickelt, das trotz<br />

kompakter Bauform höhere Kräfte und einen<br />

Booster-Betrieb ermöglicht. Der Einbauraum<br />

der Bremse beträgt gerade einmal<br />

200 x 190 x 210 mm bei einem Gewicht von<br />

lediglich 25 Kg. „Wir haben die bestehenden<br />

Systeme am Markt analysiert und unser<br />

Ziel war es, ein System mit hohem Wirkungsgrad<br />

zu finden, das innovativ, effizient und<br />

im Umfeld der Werkzeugmaschinen einzusetzen<br />

ist“, erklärt Steffen Walter.<br />

Das intelligente System teilt die Klemmund<br />

Bremskraft auf mehrere Nehmerkolben<br />

auf und der Aktor wird zum Doppelaktor. So<br />

wird der gesamte Hub halbiert und der<br />

Energiebedarf in der Anzugsphase der Aktoren<br />

sinkt. Eine unabhängige Steuerungsführung<br />

pro Kanal macht das System zudem<br />

redundant und somit noch sicherer.<br />

Ein weiterer Vorteil der Actuator-Baureihe<br />

ist die extrem steife und nahezu spielfreie<br />

Konstruktion sowie der hohe Wirkungsgrad<br />

des Klemm-/Bremssystems. Die Halte- bzw.<br />

Bremskraft wird zentral im Kolben erzeugt<br />

und linear übertragen. Bedingt durch die<br />

technische Konstruktion des Doppelaktors<br />

entsteht somit eine gleichmäßige, parallel<br />

wirkende Klemm- bzw. Bremskraft ohne Verkanten<br />

und ohne notwendige Ausgleichsfunktion.<br />

Dies sorgt zusammen mit der zentralen<br />

Einleitung der Kraft auf die Bremsklötze<br />

für ein vollflächiges Tragbild der Beläge.<br />

Intelligente Sensoren überwachen permanent<br />

den Zustand der Bremsbeläge. Bei Verschleiß<br />

bewirken sie eine Belagsnachstellung<br />

oder zeigen an, wenn ein Belagswechsel<br />

fällig ist. Der maximale Verschleiß liegt bei<br />

5 mm pro Seite, ohne Justage liegt er bei<br />

0,5 mm. Das Halte-/Bremssystem kann mit<br />

applikationsspezifischen, für den Einsatz in<br />

hochbelasteten Industriescheibenbremsen<br />

geeigneten Belägen ausgestattet werden.<br />

Sonderausführungen mit Sinter- und Gummibelägen<br />

sind genauso möglich wie ein einfacher<br />

und verdrehsicherer Tausch und eine<br />

manuelle Justierung.<br />

Die Actuator-Baureihe kann mit einer<br />

rotierenden Bremsscheibe mit einem Durchmesser<br />

von 500 mm und einer Dicke von<br />

15 mm oder auf einer linearen Klemmschiene<br />

mit insgesamt drei Betriebsarten eingesetzt<br />

werden.<br />

Eine Bauform, drei Betriebsarten<br />

Der Hema Actuator 5000-P kann pneumatisch<br />

mit einem Betriebsdruck ab 4 bar in<br />

einem Temperaturbereich von +5 °C bis<br />

60 °C betrieben werden. Ein zusätzlicher<br />

Booster-Betrieb erhöht die maximale Haltekraft<br />

von 5 auf 15 kN. Dabei können die Zylinder<br />

im Brems- oder Klemmfall über eine<br />

zusätzliche Luftkammer beschleunigt werden<br />

− so wird die Reaktionszeit verkürzt.<br />

Normalerweise liegt das Nennbremsmoment<br />

bei 500 Nm, mit Zusatzluft durch den<br />

Booster liegt es bei 1500 Nm. Die Booster-<br />

Funktion ist auch bei hydraulisch betriebenen<br />

Zylindern möglich.<br />

Beim elektromagnetischen Betrieb mit<br />

dem Hema Actuator 5000-EM ist durch den<br />

Doppelaktor nur eine geringe Eingangsspannung<br />

notwendig. Der Standardspannung<br />

in Werkzeugmaschinen entsprechend<br />

liegt der Niederspannungsbetrieb bei 24V<br />

DC mit einem Toleranzbereich von bis zu<br />

28V DC. Da es zu keinen Anwendungen im<br />

Hochspannungsbereich kommt und sich<br />

das Bauteil nicht gefährlich aufheizen kann,<br />

lassen sich mit dem Gerät Arbeitsschutzrichtlinien<br />

leicht erfüllen.<br />

Als dritte Möglichkeit ist mit dem Hema<br />

Actuator 5000-H auch ein hydraulischer<br />

Betrieb für kundenspezifische Lösungen<br />

möglich. Die Haltekraft liegt hier bei 25 kN,<br />

die sich im Booster-Betrieb auf ca. 50 kN<br />

verstärkt, bei einer Druckbegrenzung von<br />

30 bar.<br />

www.hema-group.com

ANT_HB_Titel.indd 1 05.12.2014 10:37:55<br />

KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />

Zukunft heute erleben<br />

Mithilfe der neuen App der R+W Antriebselemente<br />

GmbH erscheint die Produktpalette<br />

in einer ganz neuen Dimension. Aufgrund<br />

der „Augmented Reality“-Technologie<br />

verschmelzen hierbei die Grenzen zwischen<br />

realer und virtueller Welt. Jede Produktabbildung in der<br />

Broschüre des Kupplungsherstellers ist mit zusätzlichen Informationen<br />

hinterlegt. Mithilfe eines Smartphones oder Tablet-PCs<br />

lassen sich diese in einer erweiterten Realität betrachten. Die App<br />

erkennt dabei die Produktabbildung als Scanvorlage und stellt die<br />

„Augmented Reality“-Inhalte dar. 3-D-Modelle, Animationen,<br />

Videos und weitere Informationen warten so darauf entdeckt zu<br />

werden. Die kostenlos verfügbare App ist über den Apple Store<br />

oder den Google Play Store erhältlich und für alle iOS-Geräte ab<br />

Version 7.0 oder für Android ab Version 4.1 geeignet.<br />

www.rw-kupplungen.de<br />

Stahllamellenkupplungen für<br />

Drehmomente bis 65000 Nm<br />

Das Unternehmen Orbit Antriebstechnik verfügt in seinem<br />

Produktprogramm Diskflex mit den Stahllamellenkupplungen der<br />

Reihe GTR über torsionssteife Kupplungen in einem aktuell<br />

erweiterten Nenndrehmomentbereich von 60 bis 65000 Nm. Die<br />

Kupplungen sind in einfach- oder doppelkardanischer Ausführung<br />

erhältlich. Für eine Überbrückung applikationsspezifischer<br />

Wellenabstände können die Lamellenkupplungen zusätzlich mit<br />

beliebig in der Länge wählbaren Zwischenhülsen geliefert<br />

werden. Die Wellenanbindung<br />

geschieht standardmäßig über<br />

formschlüssige Naben. Spielfreie<br />

Klemmnaben in sechs Baugrößen<br />

sind ebenfalls verfügbar.<br />

www.orbit-<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />

Kompakte Sicherheitskupplung bis 6000 Nm<br />

Mit dem Typ SKY stellt Jakob Antriebstechnik eine neue<br />

Sicherheitskupplungsgeneration zur Überlastbegrenzung<br />

und Kollisionsschutz bis 6000 Nm für indirekte Antriebe<br />

vor. Der Anwendernutzen ergibt sich aus den höheren<br />

Ausrückmomenten und der kompakten Konstruktion.<br />

Zudem bieten die Kupplungen eine einfache Montage<br />

durch die Konus-Klemmbuchse sowie eine bessere<br />

Rundlaufgenauigkeit bei höherer Lagerbelastung. Größere<br />

Wellendurchmesser ermöglichen gleichzeitig größere<br />

Bohrungsdurchmesser. Der Einsatz von hoch festen<br />

Vergütungsstahls mit Randschichthärtung bzw. Plasmabeschichtung<br />

der relevanten Funktionsflächen, erlaubte<br />

teilweise eine Verdoppelung der Ausrückmomente.<br />

www.jakob<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />

TECHNIKWISSEN FÜR INGENIEURE<br />

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Marktübersicht und umfassender Einkaufsführer<br />

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www.<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />

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Dieses jährlich erscheinende Tabellenwerk ist kompetenter<br />

Einkaufsführer für alle Antriebsspezialisten aus Konstruktion,<br />

Produktion, Einkauf und der Unternehmensleitung.<br />

Die gesamte<br />

Antriebstechnik<br />

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Alle wichtigen<br />

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antriebstechnischen Produkten und Dienstleistungen für die<br />

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Bremsen<br />

Getriebe und Getriebemotoren<br />

Antriebselemente<br />

Motoren<br />

Dichtungen<br />

Lager und Führungen<br />

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Kupplungen<br />

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Bitte bestellen Sie bei:<br />

Vereinigte Fachverlage GmbH . Vertrieb . Postfach 10 04 65 . 55135 Mainz<br />

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ANT_Marktübersicht_Vertriebsanzeige_185x130_2013_10.indd 1 <strong>antriebstechnik</strong> 05.12.2014 8/<strong>2015</strong> 11:42:12 17

KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />

Sichere Instandhaltung<br />

Bremssicherheitsfunktion reduziert Unfallrisiko bei Förderbandwartung<br />

Steve Powell<br />

Ein schwer beladenes Förderband kann viel potentielle Energie speichern<br />

– ein potenzielles Unfallrisiko. Twiflex Ltd., eine Gesellschaft von Altra<br />

Industrial Motion, hat eine Sicherheitsfunktion in seine Förderbandbremsen<br />

integriert, die solche Unfälle vermeidet.<br />

Steve Powell, Produktmanager, Twiflex Ltd.,<br />

Twickenham, Großbritannien<br />

Schwerlastförderbänder in Steinbrüchen<br />

und Bergwerken, in Zementwerken<br />

und anderen Verarbeitungs- sowie<br />

Aufbereitungsanlagen, in Hafeneinrichtungen<br />

und Schiffsbeladeanlagen, in Logistik<br />

und Materialhandhabung können<br />

große Lasten transportieren, was hohe<br />

Anforderungen an die Sicherheitsvorkehrungen<br />

stellt. Besonders unvorhergese -<br />

hene Vorfälle müssen mit großer Sorgfalt<br />

behandelt werden.<br />

Eines der Schlüsselelemente in einem<br />

Förderbandsystem ist die Feststellbremse,<br />

mit der das Förderband bei Nichtnutzung<br />

in Position gehalten wird – zum Beispiel<br />

im Falle einer Wartung oder während eines<br />

Stromausfalls. Sie verhindert, dass<br />

sich das Förderband eigenständig unter<br />

seiner Last bewegt; eine Situation, die sehr<br />

schnell gefährlich werden kann.<br />

Nachteile von federbetätigten<br />

Feststellbremsen<br />

Um die Möglichkeit eines vollständigen<br />

Leistungsausfalls abzudecken, sind die<br />

meisten Feststellbremsen federbetätigt. Bei<br />

Leistungsausfall wird die Klemmkraft auf<br />

die Bremsbeläge durch Federdruck aufgebracht<br />

und das Förderband in einer festen<br />

Position „gehalten“.<br />

Dies hat jedoch auch einen Nachteil: eine<br />

federbetätigte Bremse bietet Schutz bei<br />

einem Leistungsausfall, doch erschwert die<br />

Wartungsarbeiten deutlich. Bei einer federbetätigten<br />

Bremse werden die Bremsbeläge<br />

mit voller Kraft gegen die Scheibe gedrückt.<br />

Wenn die Bremse für Wartungsarbeiten<br />

freigeschaltet wird, müssen die Federn zusammengedrückt<br />

werden, um Zugang zu<br />

den Bremsbelägen zu erhalten. Dadurch<br />

18 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />

01 Das Bremsendesgin erhöht<br />

die Arbeitssicherheit<br />

02 Die Endabdeckung der Feststellbremse<br />

kann einfach entfernt werden, um die<br />

Bremskraft zu ändern<br />

wird eine große Menge potentieller Energie<br />

in der Bremse gespeichert.<br />

Risikofreie Wartung<br />

Twiflex Ltd. hat eine Sicherheitsfunktion in<br />

seine Bremsprodukte für Förderbänder<br />

integriert, welches das Risiko eines unerwarteten<br />

Schließens der Bremse während<br />

der Durchführung von Wartungsarbeiten<br />

eliminiert. Die sogenannte „Parked-Off“-<br />

Funktion kann aktiviert werden, während<br />

sich die Bremse im Feld befindet. So ist die<br />

dadurch, dass die Federkraft aktiv von der<br />

Bremse entfernt wird, während diese betätigt<br />

ist, sodass keine Kraft auf den Brems belag<br />

ausgeübt wird und somit ein unerwartetes<br />

Schließen bei richtiger Anwendung ausgeschlossen<br />

ist. Bei anliegendem Hy draulikdruck<br />

kann der Wartungstechniker die<br />

Einstellspindel herausdrehen, wodurch das<br />

Federpaket freigegeben wird. Wenn der Hydraulikdruck<br />

nicht mehr anliegt, kann sich<br />

die Feder entspannen, ohne auf die Bremse<br />

einzuwirken. Nun sind sowohl die Federbelastung<br />

als auch der Hydraulikdruck null<br />

„Die “Parked-Off”-Funktion ist einzigartig und eine<br />

Revolution in der Industriebremsenwartung.”<br />

Steve Powell, Produktmanager, Twiflex Ltd.<br />

Durchführung von Wartungsarbeiten und<br />

das Ersetzen der Bremsbeläge ohne Risiko<br />

eines Schließens der Bremse möglich.<br />

Bei konventionellen industriellen Scheibenbremsen<br />

wird ein Lösesystem mit einer<br />

Mutter und einem Zentralbolzen benutzt,<br />

um die Federkraft aufzunehmen und so zu<br />

verhindern, dass die Brems beläge während<br />

der Wartung schließen. Dieser Mechanismus<br />

funktioniert jedoch nur solange, wie<br />

die Mutter unbeschädigt ist. Wenn die<br />

Mutter bedingt durch das Abscheren des<br />

Gewindes ausfällt, schließt die Bremse. Unerwartetes<br />

Schließen der Bremse kann zu<br />

schweren Verletzungen bei den die Wartungsarbeiten<br />

durchführenden Ingenieuren<br />

und Technikern oder anderen sich in der<br />

Nähe des Förderbandsystems befindlichen<br />

Personen führen.<br />

Sicherheitsfunktion mit<br />

mehreren Vorteilen<br />

Die Twiflex „Parked-Off“-Sicherheitsfunktion<br />

unterscheidet sich von anderen Lösungen<br />

und es wird keine Energie in der Bremse<br />

gespeichert. Die Federn so wie die Hydraulik<br />

sind druckfrei und die Bremse hat keine<br />

gespeicherte Energie mehr.<br />

Die Sicherheitsfunktion hat mehrere Vorteile.<br />

Einfache Wartungsarbeiten, wie das<br />

Ersetzen der Bremsbeläge können schnell<br />

durchgeführt werden, ohne Risiko einer<br />

Verletzung durch unerwartetes Schließen<br />

der Bremse. Zudem kann der Bremsdruck<br />

durch Einstellen der „Parked-Off“-Sicherheitsfunktion<br />

und Anpassen der Anzahl der<br />

Unterlegscheiben unter der Endabdeckung<br />

geändert werden. Schlussendlich ist auch<br />

die Installation der Bremse einfacher, da<br />

kein Hydraulikdruck erforderlich ist.<br />

Die „Parked-Off“-Sicherheitsfunktion ist<br />

bei vielen Twiflex Förderbandbremsen integriert,<br />

insbesondere bei den jüngst eingeführten<br />

VKSD-Bremsen und den modularen<br />

VBS-Bremsen. Gemeinsam mit Bandanlagennutzern<br />

können zudem individuelle<br />

Lösungen erarbeitet werden.<br />

www.twiflex.com<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 19<br />

Rotor-Clip.indd 1 13.05.<strong>2015</strong> 09:23:43

In neue Galaxien<br />

Antriebssystem bringt 40 % mehr Produktivität<br />

beim Walzen von Verzahnungsteilen<br />

Volker Sprenger<br />

Mit der Integration des Galaxie<br />

Antriebssystems von Wittenstein<br />

in seine Verzahnungswalzmaschinen<br />

konnte die Profiroll<br />

Technologies GmbH die Bearbeitungs -<br />

geschwindigkeit erhöhen, gleichzeitig<br />

die Prozess qualität bei kritischen<br />

Bauteilen deutlich verbessern und<br />

so unter dem Strich die Produktivität<br />

um bis zu 40 % steigern.<br />

M<br />

aßgeblich für diesen Leistungs-, Qualitäts-<br />

und Effizienzsprung ist die extrem<br />

hohe Verdrehsteifigkeit des Galaxie<br />

Antriebssystems, die um bis zu Faktor<br />

5,8 größer ist als bei vergleichbaren Getrieben<br />

am Markt. Aus technologischer Sicht<br />

resultiert die Verbesserung auf den besonderen<br />

Eigenschaften der elementar neuen<br />

Getriebe-Kinematik von Galaxie, die erstmals<br />

auf ein Zahnrad verzichtet. Statt dessen<br />

greifen dynamisierte Einzelzähne, die auf<br />

Nadeln gelagert um ein Antriebspolygon<br />

herum gruppiert sind, flächig in die Innenverzahnung<br />

des Hohlrades ein. Dadurch<br />

erreicht das Antriebssystem Leistungsdaten,<br />

die auch in ihrer Kombination weltweit einzigartig<br />

sind. Denn das Besondere ist, dass<br />

die Verbesserung einer Eigenschaft, z. B. der<br />

Verdrehsteifigkeit, nicht zu Lasten anderer<br />

Leistungsparameter des Antriebssystems<br />

geht. Im Gegenteil: Vergleichbare Getriebebaureihen<br />

werden in allen wichtigen technischen<br />

Eigenschaften gleichzeitig übertroffen<br />

Volker Sprenger ist Leiter Vertrieb<br />

Galaxie Antriebssysteme<br />

bei der Wittenstein AG in Igersheim<br />

− teilweise um Faktoren. Die Maschinenkonstrukteure<br />

von Profiroll gehörten zu den<br />

ersten, die sich davon im Dauereinsatz in ihren<br />

Rollex-Maschinen überzeugen konnten.<br />

Partner für<br />

professionelles Profilwalzen<br />

Die Profiroll Technologies GmbH im nordsächsischen<br />

Bad Düben gehört zu den ersten<br />

Adressen, wenn es darum geht, rotationssymmetrische<br />

Werkstücke mit Hilfe moderner<br />

Kaltmassivumformungstechnologien zu<br />

bearbeiten. Hierfür hat das Unternehmen<br />

mit dem Profil- bzw. Verzahnungswalzen ein<br />

wirtschaftliches Produktionsverfahren entwickelt,<br />

das auf Wunsch als Maschine zusammen<br />

mit Walzwerkzeugen und Zuführsystemen<br />

als Komplettlösung ausgeliefert<br />

wird. „Bei der Baureihe Rollex handelt es<br />

sich um Maschinen für das Walzen von<br />

Kerb- oder Steckverzahnungen auf symmetrischen<br />

Wellen z. B. für Automobilkupplungen“,<br />

erläutert Dr. Stephan Kohlsmann,<br />

Geschäftsführer der Profiroll Technologies<br />

GmbH. „Unser Kaltwalzverfahren für<br />

Verzahnungen basiert auf dem Rundrollenprinzip,<br />

bei dem zwei Rundrollenwerkzeuge<br />

per CNC-Vorschub in das Werkstück eindringen.<br />

Die Werkstücke werden zentriert<br />

im Arbeitsraum positioniert. Dann setzt der<br />

Walzschlittenvorschub ein. Die Werkzeuge<br />

auf den Schlitten dringen in das Werkstück<br />

ein und formen die gewünschte Verzahnung<br />

aus. Nachdem alle Profile ausgeformt<br />

wurden, wird das Werkstück wieder aus<br />

dem Arbeitsraum bewegt, um vom Bediener<br />

gewechselt zu werden.“<br />

Vibrationen als<br />

Produktivitäts-Bremse<br />

So weit so gut − allerdings nicht bei allen<br />

Werkstücken gleichermaßen, denn bei bestimmten<br />

Verzahnungsteilen kam es in Abhängigkeit<br />

von der Walzgeschwindigkeit zu<br />

starken Vibrationen im gesamten Antriebsstrang.<br />

„Bislang bedeutete dies, dass bei<br />

solchen Bauteilen die Walzgeschwindigkeit<br />

deutlich reduziert werden musste, um deren<br />

Qualität und Maßhaltigkeit zu gewährleisten“,<br />

blickt Dr. Kohlsmann zurück. Als<br />

ursächliches Problem identifizierten seine<br />

Ingenieure das bisher in den Maschinen<br />

eingesetzte Zykloidgetriebe, das bei hohen<br />

Trägheitsmomenten insbesondere hinsichtlich<br />

der Verdrehsteifigkeit die Anforderungen<br />

der Verzahnungswalzmaschinen nicht erfül-<br />

20 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />

01<br />

02<br />

01 Aufbau eines Zykloidgetriebes<br />

02 Die neue Galaxie-Getriebekinematik<br />

weist etwa 6,5 Mal mehr tragende<br />

Zahnfläche auf als vergleichbare<br />

len konnte und die starken Schwingungen<br />

und Vibrationen im Antriebsstrang verursachte.<br />

„Für die Produktivität ist dies natürlich<br />

gar nicht gut“, bestätigt Dr. Kohlsmann,<br />

„aber mit dem Umstieg auf eine der anderen<br />

bislang üblichen Getriebebaufunktionen<br />

war es auch nicht getan.“ Dies änderte sich<br />

mit dem Galaxie Antriebssystem schlagartig.<br />

03<br />

03 Bei der Baureihe Rollex handelt es<br />

sich um Maschinen für das Walzen von<br />

Kerb- oder Steckverzahnungen auf<br />

symmetrischen Wellen<br />

Stark in allen Disziplinen<br />

Beim Galaxie Antriebssystem handelt es<br />

sich um eine hochkompakte Hohlwellen-<br />

Antriebseinheit − bestehend aus einem neu<br />

entwickelten Hochleistungsmotor und einer<br />

elementar neuen und patentierten Getriebe-Kinematik,<br />

bei der den Entwicklern ein<br />

echter Paradigmenwechsel gelungen ist.<br />

Erstmals verzichtet ein Getriebe auf ein<br />

Zahnrad − statt dessen erfolgt die Drehmomentwandlung<br />

über dynamisierte Einzelzähne,<br />

die um ein unrundes 3er-Antriebspolygon<br />

mit Nadellagerung herum gruppiert<br />

sind und entlang der Innenverzahnung des<br />

Hohlrades geführt werden. Dieses Prinzip<br />

führt dazu, dass jetzt fast alle Zähne gleichzeitig<br />

am Zahneingriff beteiligt sind − im<br />

Gegensatz zu einigen wenigen bei anderen<br />

Getriebeausführungen wie Stirnrad, Plane-

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />

04 Segmentierte Einzelzähne, angeordnet auf einem 2er- oder<br />

3er-Antriebspolygon mit Nadellager, die dynamisch entlang der<br />

Innenverzahnung des Hohlrades geführt werden<br />

05 Dynamisierte Zähne, die<br />

um ein Polygon herum<br />

gruppiert sind, kennzeichnen<br />

die neue Getriebe-Kinematik<br />

tenrad, Hypoidgetriebe, Harmonic-Drive-<br />

Prinzip, Exzentergetriebe mit Evolvente −<br />

und eben Zykloidgetriebe. Hinzu kommt,<br />

dass die Verzahnungsgeometrie erstmals<br />

als logarithmische Spirale ausgeführt ist,<br />

wodurch der Zahneingriff nicht mehr wie<br />

bei Getrieben mit Zahnrädern als Linienkontakt<br />

erfolgt, sondern als Flächenkontakt.<br />

FEM-Vergleichsberechnungen mit einem<br />

schrägverzahnten Planetengetriebe zeigen<br />

z. B., dass bei gleichem Hohlwellendurchmesser<br />

die neue Galaxie-Getriebekinematik<br />

6,5-mal mehr tragende Zahnfläche aufweist.<br />

Hieraus resultieren zu einem erheblichen<br />

Maße u. a. die bis zu 170 %ige Leistungssteigerung<br />

bei der Drehmomentwandlung und<br />

die bis zu dreifach höhere Überlastsicherheit.<br />

Zudem baut sich beim flächigen Multizahneingriff<br />

der Galaxie-Kinematik ein hydrodynamischer<br />

Schmierfilm auf − und dies<br />

auch bei höchster Momentenbelastung<br />

schon ab geringen Drehzahlen. Dies minimiert<br />

mechanischen Verschleiß und Abrieb<br />

und hält ein einmal eingestelltes Verdrehspiel<br />

über die Lebensdauer absolut konstant.<br />

Und leise ist Galaxie auch − und bleibt<br />

es selbst bei maximaler Belastung.<br />

Fast sechs Mal<br />

höhere Verdrehsteifigkeit<br />

Fast Faktor 6 − um so viel höher ist die Verdrehsteifigkeit<br />

des Galaxie Antriebssystems<br />

im Vergleich mit anderen Getriebegattungen.<br />

Erreicht wird dies durch das besondere Konstruktionsprinzip<br />

der Getriebe-Kinematik.<br />

Zwischen dem Zahnträger und der Innenverzahnung<br />

des Hohlrades ist nur noch ein<br />

minimaler Spalt vorhanden. Durch diesen<br />

extrem kurzen Abstand gibt es kaum noch<br />

eine Biegelänge. Zudem optimieren die<br />

Zähne − durch ihre zylindrische Führung<br />

im Zahnträger − von selbst ihre Ausrichtung<br />

und das Eingreifen in die Innenverzahnung.<br />

Dadurch wird prinzipbedingt eine optimale<br />

Breitenlastverteilung erreicht. Das Ergebnis:<br />

Ein völlig spielfreies Getriebe. Die Verdrehsteifigkeit<br />

ist um bis zu 580 % höher als bei<br />

bestehenden Technologien. Selbst bei<br />

Wechselbelastung im Nulldurchgang bleibt<br />

eine sehr hohe Steifigkeit erhalten − ohne<br />

dass sich dabei die maximal übertragbaren<br />

Drehmomente reduzieren!<br />

Erfolgreiche Umsetzung<br />

im Pilotprojekt<br />

Volle Geschwindigkeit ohne Vibrationen −<br />

das klang zu Anfang zu schön, um wahr zu<br />

sein. Im Rahmen eines gemeinsamen Pilotprojektes<br />

arbeiteten sich die Ingenieure von<br />

Wittenstein zunächst tief in das Verzahnungswalzen<br />

ein. Dadurch war es möglich,<br />

den Prozess im Zusammenspiel mit dem<br />

Galaxie Antriebssystem zu verstehen und<br />

ihn so zu modellieren, dass die technischen<br />

Vorteile qualifizierbar und quantifizierbar<br />

wurden. Nach der Integration des neuen<br />

Antriebssystems wurde die Bearbeitungsgeschwindigkeit<br />

in Tests mit ausgewählten<br />

kritischen Teilen nach und nach gesteigert<br />

und lag am Ende bei mehr als 120 % vom bisherigen<br />

Ausgangswert. Musterrechnungen<br />

ergaben, dass selbst bei einer vorsichtigen,<br />

lediglich 1,5fachen Steigerung der Prozessgeschwindigkeit<br />

eine Verringerung der<br />

produktiven Hauptbearbeitungszeit pro<br />

Teil um 40 % erreicht wird. „Dementsprechend<br />

erhöhte sich bei konstanter<br />

Nebenzeit die Zahl bearbeitbarer Werkstücke<br />

von vier Teilen pro Minute auf 5,1 Teile<br />

pro Minute − also um 29 Prozent“, bilanziert<br />

Dr. Kohlsmann.<br />

Enabler für die<br />

nächste Generation<br />

Die Integration in die Verzahnungswalzmaschinen<br />

von Profiroll Technologies demonstriert,<br />

wie das Galaxie Antriebssystem<br />

zum Enabler für neue Maschinengenerationen<br />

wird. War in dieser Applikation die<br />

Verdrehsteifigkeit maßgebend, so können<br />

in anderen Aufgabenstellungen Leistungsmerkmale<br />

wie die dreifach höhere Tragfähigkeit,<br />

Verschleiß- und Spielfreiheit, die<br />

dynamische Positioniergenauigkeit, die<br />

dreifach verbesserte Überlastfähigkeit oder<br />

der exakte Gleichlauf den Ausschlag zugunsten<br />

von Galaxie geben. Konstrukteuren<br />

und Ingenieuren öffnet sich mit dem neuen<br />

Antriebssystem eine technologische Tür,<br />

die es ermöglicht, Maschinen komplett neu<br />

zu überdenken und echte Entwicklungssprünge<br />

hinsichtlich Produktivität, Präzision<br />

und Dynamik zu realisieren.<br />

www.wittenstein.de<br />

22 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

Servo-Schwenkantrieb für große Momente<br />

Das Unternehmen SPN Schwaben Präzision baut das<br />

Mecha tronik-Know-how seit Jahren kontinuierlich aus. Ergebnis<br />

dieser Bemühungen ist ein Servo-Schwenkantrieb mit 4500<br />

Umdrehungen pro Minute eingangsseitig, der in der Automobilindustrie<br />

zum Einsatz kommt. Gegenüber einem Pneumatikoder<br />

Hydraulik-Schwenker lässt sich bei dem System das<br />

Spitzenmoment von 700 Nm über den ganzen Fahrbereich<br />

flexibel erzeugen und kontrollieren. Das gilt auch für das<br />

Fahrprofil, denn Geschwindigkeit und Beschleunigung können<br />

beliebig programmiert werden. Der Maschinenführer stellt die<br />

Endlagen bequem über die Softwareprogramme ein. Gleichzeitig<br />

kann er Drehzahl, Lage, Stillstand und Geschwindigkeit jederzeit<br />

überwachen, was die Sicherheit der Anlage erheblich steigert.<br />

Aufgrund der hohen Energieeffizienz des Systems amortisieren sich die Anschaffungskosten<br />

für den Servo-Schwenkantrieb schnell. Das Anwendungsspektrum<br />

reicht vom Schwenken schwerer Lasten, Andrücken mit programmierbarem<br />

Anpressdruck bis zum Antrieb für Rundschalttische.<br />

www.spn-hopf.de<br />

Für dynamische Positionieraufgaben im Dauerbetrieb<br />

Kugel- und Trapezgewindetriebe dienen der Umsetzung einer Dreh- in eine<br />

Längsbewegung und umgekehrt. Zum Einsatz kommen die Gewindetriebe in vielfältigen<br />

Anwendungen − z. B. in der<br />

Holzbearbeitung. Hier dienen sie dazu,<br />

Holzblöcke exakt auf der Schälachse<br />

einer Rundschälmaschine zu positionieren.<br />

Die Präzision ist nötig, um<br />

unnötigen bzw. steigenden Ausschuss<br />

und damit sinkende Produktivität zu<br />

vermeiden. Zusätzlich zu den Standardmodellen<br />

fertigt Rodriguez auf applikationsspezifische<br />

Sonderausführungen.<br />

Neben Kugelgewindetrieben hat der<br />

Hersteller auch Rollengewindetriebe im<br />

Sortiment. Diese eignen sich, um hohe Belastungen über eine lange Betriebsdauer<br />

aufzunehmen. Alle Gewindespindeln von Rodriguez sind sowohl in metrischen als<br />

auch zölligen Abmessungen erhältlich und i. d. R. kurzfristig verfügbar.<br />

www.rodriguez.de<br />

Regelbares Planetengetriebe etabliert sich<br />

im US-Markt<br />

Der Vorecon mit Doppelwandler baut seine Präsenz auf dem US-Markt aus. Bereits<br />

fünf der regelbaren Planetengetriebe von Voith sind in Kompressorstationen verbaut,<br />

die Erdgas von der Marcellus-Schieferformation in die Mittelatlantik- und Südoststaaten<br />

transportieren. Sie erhöhen die Kapazität um über ein Viertel und verbessern<br />

die Zuverlässigkeit und die Effizienz im Verfahren. Der Vorecon mit Doppelwandler<br />

ist ein regelbares Planetengetriebe mit zwei aufeinander abgestimmten Drehmomentwandlern.<br />

So bietet er auch im unteren Drehzahlbereich einen hohen<br />

Wirkungsgrad bei der Drehzahlregelung von Pumpen und Kompressoren. Er ist bis<br />

zu zwei Prozent effizienter als Antriebe mit<br />

Frequenzumrichter. Das Planetengetriebe<br />

mit Doppelwandler ist die ideale Lösung<br />

für Anwendungen, die sich häufig im<br />

Drehzahlbereich von 60 bis 90 %<br />

der Maximaldrehzahl befinden.<br />

www.voith.de<br />

Zukunftsweisend!<br />

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Hamburg<br />

www.zae.de

Eine neue Leitlinie<br />

Für den bruchmechanischen Nachweis von Planetenträgern aus EN-GJS-700-2<br />

für Getriebe von Windenergieanlagen<br />

L. Heine, U. A. Özden, C. Broeckmann,<br />

F. Krull, P. Langenberg<br />

Um den steigenden<br />

Anforderungen der Zertifizierer<br />

zu begegnen, wurde im<br />

Arbeitskreis „Planetenträger“ des<br />

Fachverbands Antriebstechnik im<br />

VDMA das Einheitsblatt 23902<br />

formuliert. Es liefert dem<br />

Konstrukteur einen<br />

wichtigen Rahmen für den<br />

bruchmechanischen Nachweis<br />

eines Planetenträgers aus<br />

EN-GJS-700-2.<br />

01 FE-Modell eines Planetenträgers<br />

unter Einwirkung eines<br />

Torsionsmoments um die X-Achse<br />

D<br />

er Planetenträger des Hauptgetriebes<br />

einer Windenergieanlage stellt maximale<br />

Anforderungen an Steifigkeit und<br />

Festigkeit des Konstruktionswerkstoffs.<br />

Dem wird mit dem hochfesten Sphäroguss<br />

EN-GJS-700-2 begegnet, der jedoch durch<br />

eine extrem niedrige Duktilität gekennzeichnet<br />

ist. Vor dem Hintergrund der<br />

Laufzeitverlängerung und den zunehmenden<br />

Installationszahlen von Windenergieanlagen<br />

an Kaltwetterstandorten fordern<br />

Zertifizierer, als Ergänzung zum konventionellen,<br />

einen bruchmechanischen Festigkeitsnachweis.<br />

Das VDMA-Einheitsblatt<br />

23902 [1] definiert Randbedingungen<br />

sowie Eingangsparameter für den bruchmechanischen<br />

Festigkeitsnachweis und<br />

erläutert diesen detailliert für den spezifischen<br />

Anwendungsfall eines Planetenträgers<br />

aus EN-GJS-700-2.<br />

Luisa-Marie Heine, M. Sc. und Utku Ahmet<br />

Özden, M.Sc., sind Wissenschaftliche Mitarbeiter<br />

am Institut für Werkstoffanwendungen im<br />

Maschinenbau (IWM) der RWTH Aachen<br />

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Christoph Broeckmann ist<br />

Leiter des Instituts für Werkstoffanwendungen im<br />

Maschinenbau (IWM) der RWTH Aachen<br />

Dr. Frank Krull ist Entwicklungsleiter bei der<br />

Eickhoff Antriebstechnik GmbH in Bochum<br />

Dr.-Ing. Peter Langenberg leitet das Ingenieurbüro<br />

für Werkstofftechnik IWT in Aachen<br />

Wann ist ein bruchmechanischer<br />

Nachweis zu führen?<br />

Die Bruchmechanik basiert auf der Annahme,<br />

dass im Bauteil enthaltene Defekte<br />

Ausgangspunkt eines Risses sein können.<br />

Ziel ist die Vorhersage deren Ausbreitungsverhalten<br />

unter Beanspruchung. Folglich<br />

wird im Einheitsblatt 23902 zunächst definiert,<br />

unter welchen Bedingungen ein<br />

bruchmechanischer Nachweis zu erbringen<br />

ist. Dies erfolgt in Anlehnung an die maßgeblichen,<br />

internationalen Regelwerke zur<br />

Auslegung von Getrieben einer Windenergieanlage,<br />

IEC 61400-1 [2] und IEC 61400-4<br />

[3], sowie unter Berücksichtigung von<br />

Gusssimulation und Bauteilprüfung durch<br />

zerstörungsfreie Prüfverfahren, wie Ultraschall-<br />

[4], Magnetpulver- [5] und Farbeindringprüfung<br />

[6].<br />

Welche Eingangsgrößen werden benötigt?<br />

Der eigentliche Nachweis untergliedert sich<br />

in mehrere Arbeitsschritte, wie sie Bild 02<br />

zeigt, und beginnt mit der Ermittlung der<br />

Eingangsgrößen. Mit dem Fehlermodell<br />

sollen fertigungsbedingte Ungänzen wiedergegeben<br />

werden, wobei zwischen Oberflächen-<br />

und Volumenfehlern unterschieden<br />

wird. Die Einteilung der Fehler und<br />

Fehlerabmessungen basiert auf den Gütestufen<br />

der zerstörungsfreien Prüfverfahren.<br />

Eine weitere, wesentliche Eingangsgröße<br />

ist die durch äußere Lasten im Bauteil<br />

hervorgerufene Beanspruchung. Diese<br />

wird vorzugsweise mittels einer Finiten<br />

02 Arbeitsschritte des<br />

bruchmechanischen Nachweises<br />

24 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />

Elemente Simulation bestimmt. Bild 01<br />

zeigt exemplarisch das Modell eines Planetenträgers,<br />

wo sich unter Einwirkung<br />

eines Torsionsmoments der Übergang von<br />

Schaft zu Käfig (siehe Vergrößerung) als<br />

kritischste Bauteilstelle erweist. Im Hinblick<br />

auf einen statischen Nachweis wird<br />

für diesen Hotspot der Verlauf der ersten<br />

Hauptnormalspannung über der Wandstärke<br />

unter Einwirkung von Extremlasten<br />

bestimmt, während beim zyklischen Nachweis<br />

dieser analog unter Einwirkung eines<br />

Lastkollektivs ermittelt wird.<br />

Der Beanspruchung widersetzt sich die<br />

dritte wichtige Eingangsgröße, die Beanspruchbarkeit<br />

des Werkstoffs. Der Planetenträger<br />

wird regulär im Sandgussverfahren<br />

aus EN-GJS-700-2 gefertigt. Diese<br />

graue Gusseisengüte mit Kugelgraphit<br />

zeichnet sich durch eine Zugfestigkeit von<br />

etwa 700 MPa und einer Bruchdehnung<br />

von rund 2 % aus. Der hohen Festigkeit<br />

steht eine extrem niedrige Zähigkeit gegenüber,<br />

wie es Bild 03 mit dem Verlauf<br />

der Kerbschlagarbeit über der Temperatur<br />

verdeutlicht. Für einen Kaltwetterstandort<br />

sind die Komponenten einer Windenergieanlage<br />

für -40 °C auszulegen. Hier befindet<br />

sich EN-GJS-700-2 bereits in der Tieflage,<br />

was die werkstofftypische niedrige Zähigkeit<br />

nochmals verschärft.<br />

Die Linear Elastische Bruchmechanik,<br />

welche unterstellt, dass plastische Bereiche<br />

von vernachlässigbarem Ausmaß sind,<br />

ist geeignet das Werkstoffverhalten von<br />

EN-GJS-700-2 zu beschreiben. Im Rahmen<br />

eines statischen Nachweises ist für spröde<br />

Werkstoffe die Bruchzähigkeit der kritische<br />

Grenzwert. Wird diese von der Beanspruchung<br />

überschritten, setzt Rissinitiierung<br />

ein, unmittelbar gefolgt von Rissinstabilität.<br />

Im Rahmen eines zyklischen Nachweises<br />

sind der Schwellwert für Rissausbreitung<br />

sowie die Parameter eines Rissfortschrittsgesetztes<br />

zu bestimmen. Somit kann beurteilt<br />

werden, ab welcher Beanspruchung<br />

ein Riss wächst und wie schnell dies erfolgt.<br />

Welche Strukturmodelle bieten sich an?<br />

Das Strukturmodell soll sowohl die Bauteilgeometrie<br />

als auch den darin enthaltenen<br />

Riss und die auf ihn wirkende Beanspruchung<br />

wiedergeben. Es existieren<br />

zahlreiche Modelle, die eine Substitution<br />

der komplexen Bauteilstruktur erlauben<br />

und für die eine analytische Lösung des<br />

Spannungsintensitätsfaktors, der die Verhältnisse<br />

an der Rissspitze beschreibt,<br />

vorliegt. Auf Grund der äußeren Gestalt<br />

des Planetenträgers bieten sich das Modell<br />

einer Platte oder insbesondere das eines<br />

Hohlzylinders an. Letzteres zeigt Bild 04<br />

schematisch mit azimutal orientiertem<br />

Oberflächenriss (rot hervorgehoben).<br />

Wie wird der Nachweis erbracht?<br />

Zunächst wird im Rahmen eines statischen<br />

Nachweises die kritische Risslänge bestimmt.<br />

Hierzu wird die durch äußere<br />

Beanspruchung hervorgerufene Spannungsintensität<br />

der Bruchzähigkeit gleichgesetzt.<br />

Unter Berücksichtigung von<br />

Sicherheitsfaktoren gilt der Nachweis als<br />

erbracht, wenn die berechnete, kritische<br />

Risslänge größer als die im Fehlermodell<br />

spezifizierte Ausgangsrisslänge ist.<br />

Im Rahmen des zyklischen Nachweises<br />

wird ausgehend von der Ausgangsrisslänge<br />

der Risszuwachs unter Einwirkung eines<br />

Lastkollektivs berechnet. Wenn die sich<br />

ergebende Endrisslänge kleiner als die<br />

kritische Risslänge des statischen Nachweises<br />

ist, gilt das Bauteil als sicher.<br />

Derzeit erfolgt die Überführung des<br />

Einheitsblattes 23902 in eine englischsprachige<br />

Ausgabe. Abhängig von den Standortbedingungen<br />

könnte ein bruchmechanischer<br />

Nachweis auch für zähere Gusseisengüten<br />

notwendig werden. Die Ausarbeitung einer<br />

entsprechenden Richtlinie unter Berücksichtigung<br />

der Elastisch Plastischen Bruchmechanik<br />

ist derzeit in Planung.<br />

www.iwm.rwth-aachen.de<br />

Literaturhinweise: [1] VDMA 23902 − Leitlinie für<br />

den bruchmechanischen Nachweis von Planetenträgern<br />

aus EN-GJS-700-2 für Getriebe von Windenergieanlagen,<br />

Berlin: Beuth Verlag GmbH, 2014.<br />

[2] IEC 61400-1 Wind turbines − Part 1: Design<br />

requirements, Genf, 2005.<br />

[3] IEC 61400-4 Wind turbines − Part 4: Design<br />

requirements for wind turbine gearboxes, Genf, 2012.<br />

[4] DIN EN 12680-3 Gießereiwesen − Ultraschallprüfung<br />

− Teil 3: Gussstücke aus Gusseisen mit<br />

Kugelgraphit, Berlin: Beuth Verlag GmbH, 2012.<br />

[5] DIN EN 1369 Gießereiwesen − Magnetpulverprüfung,<br />

Berlin: Beuth Verlag GmbH, 2013.<br />

[6] DIN EN 1371-1 Gießereiwesen − Eindringprüfung<br />

− Teil 1: Sand-, Schwerkraftkokillenund<br />

Niederdruckkokillengussstücke, Berlin: Beuth<br />

Verlag GmbH, 2012.<br />

[7] DIN EN ISO 148-1 Metallische Werkstoffe<br />

− Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy − Teil 1:<br />

Prüfverfahren, Berlin: Beuth Verlag GmbH, 2011.<br />

[8] C. Berger, Bruchmechanischer Festig -<br />

keits nachweis für Maschinenbauteile,<br />

Frankfurt, M: VDMA-Verlag, 2009.<br />

03 Kerbschlag arbeit über Temperatur bestimmt an Probe mit V-Kerbe nach<br />

DIN EN ISO 148-1 [7] und Gefügeaufnahme für EN-GJS-700-2<br />

04 Strukturmodell eines Hohlzylinders mit<br />

Oberflächenriss (rot hervorgehoben) [8]

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />

Schnell und zuverlässig zur richtigen<br />

Industrial-Getriebe-Lösung<br />

Das Unternehmen Vogel Antriebstechnik<br />

erweitert die Neuauflage<br />

seiner Katalogreihe nach „Servogetrieben“<br />

um den Produktbereich<br />

„Industrial-Getriebe“. Handlich,<br />

übersichtlich und immer griffbereit<br />

bietet der Katalog auf ca. 160 Seiten<br />

einen schnellen Überblick über das<br />

breite Spektrum. Die Produktsparte<br />

Industrial des Getriebespezialisten,<br />

basiert auf acht Serien-Typen unterteilt<br />

in Planetengetriebe, Kegelrad-<br />

Planetengetriebe, Kegelradgetriebe<br />

und Kegelstirnradgetriebe. Das Nachschlagewerk steht auf<br />

Deutsch und Englisch zur Verfügung und kann unter<br />

info@vogel-antriebe.de angefordert werden. Ebenso kann der<br />

Katalog online oder via Download unter www.vogel-antriebe.de<br />

eingesehen werden.<br />

www.vogel-antriebe.de<br />

Leichte und flexible Getriebe<br />

Getriebe der Baureihe Kompakt von Cavex sind bis zu 20 %<br />

leichter als andere Getriebe derselben Leistungsklasse. Mit den<br />

Radsätzen des Herstellers<br />

erreichen sie sehr hohe<br />

Wirkungsgrade. Ein flexibles<br />

Design macht sie kompatibel<br />

zu vielen Getrieben anderer<br />

Hersteller. Sie sind erhältlich<br />

in sieben Baugrößen mit<br />

Achsabständen zwischen 80<br />

und 355 mm und Abtriebsmoment<br />

von 680 bis<br />

5000 Nm. Die Antriebsdrehzahl aller Modelle beträgt 1500 min -1 .<br />

Sie erreichen einen Getriebewirkungsgrad von ≥ 97 % und bieten<br />

Übersetzungen von 5 bis 140 n 1<br />

/n 2<br />

.<br />

www.cavex-<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />

Flankenbruchrisiko bei Stirnrädern<br />

Im Kisssoft-Release 03/<strong>2015</strong> wurde die Flankenbruchberechnung<br />

gemäß ISO/DTR 19042 hinzugefügt (Modul ZZ4). Diese<br />

Schadensart tritt in Form einer Rissentstehung in größeren<br />

Werkstofftiefen auf und kann bei Stirnrädern wie Kegelrädern<br />

vorkommen. Ein Flankenbruch führt in den meisten Fällen zum<br />

Ausfall des Getriebes. Die Berechnungsnorm ISO/DTR 19042 wird<br />

derzeit im ISO-Komitee für Stirnräder erstellt und beinhaltet<br />

einen Rechengang für die Berechnung mit vereinfachten Last -<br />

annahmen (Methode B) sowie ein lokales Verfahren, welches es<br />

ermöglicht, die Schadensgefahr<br />

über den ganzen<br />

Zahneingriff zu analysieren<br />

(Methode A). Beide Methoden<br />

stehen dem Anwender im<br />

Release 03/<strong>2015</strong> zur Verfügung.<br />

www.kisssoft.ag<br />

Kegelradgetriebe-Baureihe im oberen<br />

Leistungsbereich ergänzt<br />

Die Baugrößen K..39 und K..49 der zweistufigen Kegelradgetriebe<br />

von SEW Eurodrive wurden im oberen Leistungsbereich mit<br />

maximal zulässigen Drehmomenten von 300 bzw. 500 Nm<br />

ergänzt. In Kombination mit effizienten Asynchronmotoren kann<br />

so ein Leistungsbereich von 0,12 bis 7,5 kW abgedeckt werden.<br />

Die Getriebe lassen sich mit Komponenten wie Deckeln,<br />

Adaptern, asynchronen sowie synchronen Motoren kombinieren.<br />

Der Aufbau der Kupplung ist so gestaltet, dass eine einfache und<br />

schnelle Montage/Demontage des Motors möglich ist. So können<br />

Anlagenstillstand und Ausfallkosten im Bedarfsfall auf ein<br />

Minimum reduziert werden. Für industrielle Anlagen mit kurzen<br />

Taktzeiten und Anwendungen mit hoher Dynamik wird auch die<br />

Anbaumöglichkeit von synchronen Servomotoren immer<br />

bedeutender. Dies ist mit den Motoradaptern AQA und AQH für<br />

alle gängigen synchronen Servomotoren realisierbar. Typische<br />

Einsatzbereiche sind Fördereinrichtungen für Transport und<br />

Logistik sowie z. B. Handlingsportale oder Taktvorschübe und<br />

Schwenkachsen in Fertigungssystemen.<br />

www.sew-eurodrive.de<br />

Robuste Spezialmotoren<br />

für Honigschleudern<br />

Der fränkische Anbieter vom Imkerei-Bedarf Bienen Ruck bezieht<br />

seit 20 Jahren Spezialantriebe von Groschopp für seine Tangential-<br />

und Selbstwende-Honigschleudern. Der Fachhändler<br />

entwickelt die Honigschleudern in verschiedenen Ausführungen<br />

selbst, in 90 % der Anlagen sind Motoren von Groschopp verbaut.<br />

Diese müssen vor allem robust und langlebig sein, da nur zweibis<br />

drei Mal pro Jahr Honig geschleudert wird. Eine weitere<br />

spezielle Anforderung ergibt sich bei den Selbstwendeschleudern:<br />

Sie wechseln alle paar Minuten die Richtung und schleudern so<br />

den Honig aus den<br />

Waben. Der Motor muss<br />

diesen Rechts- und<br />

Linkslauf unterstützen.<br />

Auf Anfrage des Kunden<br />

verstärkte Groschopp vor<br />

einigen Jahren das<br />

Getriebe von 80 auf 110 W,<br />

um den Antrieb<br />

kraftvoller, robuster und<br />

ausfallsicherer zu machen.<br />

www.groschopp.de<br />

26 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />

Maßgeschneiderte Gewindetechnik<br />

Kammerer vereint für die Herstellung seiner Kugel- und Gleit -<br />

gewindetriebe sowie Sondergewinde alle Fertigungstechnologien<br />

wie Wirbeln, Rollen, Schleifen und Fräsen unter einem Dach. Von<br />

Losgröße 1 bis zur Großserie<br />

können so alle Stückzahlen mit<br />

Durchmessern von 4 bis 160 mm<br />

realisiert werden. Neben<br />

Gewinden mit DIN-Abmessungen<br />

sind auch individuelle Anfertigungen<br />

möglich. Spezifisch<br />

zugeschnittene Kugelumlaufspindeln<br />

und Gleitgewinde sind fertig<br />

konfektioniert und können sofort<br />

verbaut und in Betrieb<br />

genommen werden. Für die<br />

Qualitätsprüfung verfügt der<br />

Hersteller u. a. über 3D-Messmaschinen,<br />

Härtemessgeräte,<br />

Oberflächenmessgeräte und optische Messmaschinen. Auf<br />

Wunsch werden auch Steigung, Profilformen, Härte, Drehmoment,<br />

Steifigkeit, Oberfläche sowie kundenspezifische<br />

Merkmale gemessen und protokolliert. Für die jüngste Erweiterung<br />

des Maschinenparks hat der Hersteller im vergangenen Jahr<br />

eine neue Fertigungshalle in Betrieb genommen.<br />

www.kammerer-gewinde.com<br />

Extrabreite Zahnriemen<br />

Habasit hat die Zahnriemen-Familie für Transportaufgaben<br />

Habasync mit einer Breite bis 600 mm erweitert. Der Breitzahnriemen<br />

in weiß, blau oder transparent ermöglichen neue Einsatzmöglichkeiten<br />

z. B. in der Reifenindustrie, Lebensmittelproduktion,<br />

Hygieneartikel-Herstellung<br />

oder Getränkeindustrie.<br />

Mit einer<br />

Teilung T10 aus<br />

thermoplastischem<br />

Polyurethan und<br />

einem Zugkörper<br />

aus Aramid können<br />

die Riemen individuell<br />

konfektioniert<br />

werden, z. B. durch<br />

Fräsungen, Lochungen, Beschichtungen oder Mitnehmer. Das<br />

Polyurethan mit einer Härte von 88 bis 95 Shore A ist beständig<br />

gegen Öl, Fett oder chemische Mittel, hydrolysebeständig und hat<br />

die FDA/EU-Lebensmittelzulassung. Die Zahnriemen werden<br />

offen oder endlos verbunden geliefert und bei Bedarf von Technikern<br />

auf die Anlagen montiert. Eine Alternative sind die mechanischen<br />

Zahnriemen-Endverbinder des Herstellers, die die Riemenwartung<br />

und deren Tausch vereinfachen.<br />

www.habasit.de<br />

Technikwissen für Ingenieure!<br />

gegnen<br />

Maschine<br />

Die Drucklement<br />

ist<br />

ktierung<br />

lagen in der<br />

gsfähigkeit<br />

sdauer von<br />

sigkeit und<br />

len Verwen-<br />

Hydraulik-Fluide als Konstruktionselement Wolfgang Bock<br />

EDITION<br />

FACHWISSEN ENTSCHEIDET<br />

13.03.2007, 07:44<br />

Wolfgang Bock<br />

Hydraulik-Fluide als<br />

Konstruktionselement<br />

Das Hydraulik-Fluid als ein wichtiges Konstruktionselement ist in<br />

Planung, Projektierung und Inbetriebnahme von hydraulischen<br />

Anlagen immer mit einzubeziehen. Die Leistungsfähigkeit von<br />

Druckflüssigkeiten bezüglich der Lebensdauer von Anlagen und<br />

Komponenten, deren Zuverlässigkeit und Funktionalität ist<br />

unbe stritten, aber bei vielen Verwendern in Vergessenheit geraten.<br />

Das vorliegende Werk bringt Klarheit.<br />

Hydraulik-Fluide<br />

als Konstruktionselement<br />

von Wolfgang Bock<br />

144 Seiten, broschiert, ISBN 978-3-7830-0362-8<br />

nur 15,- € (zzgl. Versandkosten)<br />

JETZT<br />

auch in Englisch<br />

erhältlich!<br />

Nähere Informationen finden Sie im Shop auf<br />

unserer Homepage www.engineering-news.net<br />

Bitte bestellen Sie bei:<br />

Vereinigte Fachverlage GmbH . Vertrieb . Postfach 10 04 65 . 55135 Mainz<br />

Telefon: 06131/992-0 . Telefax: 06131/992-100 . E-Mail: vertrieb@vfmz.de<br />

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OUP_Hydraulik_Fluide_185x130_<strong>2015</strong>_01.indd 1 <strong>antriebstechnik</strong> 20.01.<strong>2015</strong> 8/<strong>2015</strong> 14:13:19 27

STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />

Servotechnik: Zentral oder Dezentral?<br />

Welche Architektur bringt welche technischen und kaufmännischen Vorteile mit sich?<br />

Dr. Arne Linder<br />

Mit dezentraler Servotechnik lassen sich im Maschinen- und Anlagenbau<br />

Einsparpotenziale bei der Installation erzielen. Zwei weitere Vorteile sind<br />

reduzierte Wärmelasten im Schaltschrank und eine übersichtlichere<br />

Antriebsarchitektur. Lässt sich hieraus der Rückschluss ziehen, dass<br />

dezentral im Prozess platzierte Servoumrichter – ob losgelöst vom Motor<br />

oder als integrierte Lösung per se die bessere Technik darstellen?<br />

Dr. Arne Linder ist Produktmanager bei der<br />

Kollmorgen Europe GmbH in Ratingen<br />

Es scheint wie so oft im Leben: Die Frage<br />

nach dem A oder B wird mit C beantwortet.<br />

Vergleichbar gestalten sich die Diskussionen<br />

über die dezentrale und zentrale Servotechnik<br />

im Maschinenbau − und die damit verbundene<br />

Frage nach dem richtigen System.<br />

Welche Architektur ist aus kaufmännischer<br />

wie technischer Sicht die beste für welche<br />

Applikation? Wenn statt A oder B die Antwort<br />

auch hier C lautet, dann geht es um Mischarchitekturen<br />

und das Nebeneinander beider<br />

Systeme. Damit wird spätestens jetzt der Ruf<br />

nach Integration laut. In diesem Fall lassen<br />

sich die beiden Welt am einfachsten mit einander<br />

verbinden, wenn die Grundgesamtheit<br />

an Eigenschaften möglichst groß ist.<br />

Standardisierte Geräteplattformen sind deshalb<br />

der wichtige Weg.<br />

28 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />

Die zentrale Ausgangslage<br />

Im Vergleich zur horizontalen Fördertechnik,<br />

bei denen dezentrale Frequenzumrichter<br />

schon seit Jahren zum gewohnten Bild gehören,<br />

bestimmt bei Applikationen mit hochdynamischer<br />

und präziser Motion-Control<br />

nach wie vor zentrale Servotechnik die Optik<br />

im Maschinenbau. Die Servoverstärker hängen<br />

− teils in Kombination mit weiteren<br />

Steuerungen zur Bewegungs führung oder<br />

auch schon mal mit einem ausgewachsenen<br />

IPC inside − geschützt von der Außenwelt<br />

im Schaltschrank. Die Verbindung zu den<br />

Motoren wird bei diesem Aufbau sternförmig<br />

installiert. Weil bei der zentralen<br />

Servotechnik die Verlustwärme zentral an<br />

einem Ort entsteht, ist eine wirksame<br />

Schaltschrank klimatisierung notwendig.<br />

Die dezentrale Alternative<br />

Die dezentrale Servotechnik folgt dem<br />

Grundprinzip, das die Motorregelung aus<br />

dem zentralen Schaltschrank heraus löst,<br />

um diese Aufgabe räumlich direkt einem<br />

Prozess zuzuordnen. Diese Architektur<br />

macht robuste Technik mit hoher Schutzart<br />

notwendig und kommt häufig bei räumlich<br />

verteilten Einzelachsen zum Einsatz. Die<br />

Vorteile liegen vor allem beim geringeren<br />

Installationsaufwand insbesondere in<br />

puncto Motorkabel. Zwei weitere Vorteile<br />

sind das bessere EMV-Verhalten sowie die<br />

großflächige Verteilung der Verlustwärme,<br />

was den Aufwand für Schaltschrankklimatisierungen<br />

entsprechend reduziert.<br />

Die Trends im Maschinenbau<br />

Gerade im Verpackungsmaschinenbau und<br />

Anlagen der Lebensmittel und Getränkeindustrie<br />

ist der Trend erkennbar, statt meterlanger<br />

Schaltschrankwände eher kleine<br />

Einheiten in hoher Schutzart im Maschinengestellt<br />

direkt zu verbauen. Der fortschreitende<br />

Trend zur Modularisierung von<br />

Produktionseinrichtungen macht gerade<br />

diese Arbeitsweise mit der schlüssigen<br />

Verteilung oder Zusammenfassung von<br />

Funktionen notwendig. Diese Aussage wird<br />

auch belegt von der Tatsache, dass Anlagen<br />

in der Produktion in der Regel immer aus<br />

einem Hauptprozess und vielen sich daran<br />

angrenzenden Nebenaufgaben bestehen.<br />

Letztere sind zum Beispiel von Form von<br />

Fördertechnik, Sortern oder Handlingseinheiten<br />

als variabel miteinander kombinierbare<br />

Module aufgebaut. Damit sind die<br />

Weichen für ein beliebiges Erweitern von<br />

Anlagen gestellt. Vor diesem Hintergrund<br />

zeigt die Praxis, dass ein dezentraler Aufbau<br />

vor allem bei räumlich verteilten Einzelantrieben<br />

vorteilhaft sein kann. Der Umkehrschluss<br />

bedeutet, dass bei Maschinenmodulen<br />

mit synchronisierten Achsen auf<br />

engstem Raum der zentrale Aufbau mit<br />

Schaltschrankreglern das Mittel der Wahl ist.<br />

Monetäre Einsparungen<br />

Die Einsparpotenziale der dezentralen<br />

Technik werden anhand einer realen Maschine<br />

mit acht Positionierachsen aus dem<br />

Bereich Metallforming deutlich. Bisher<br />

war der zentrale Aufbau gekennzeichnet<br />

von Schaltschrankumrichtern, geschirmten<br />

Kabeln zwischen Motoren und Reglern<br />

sowie einer weiteren Leitung für das Rückführungssystem.<br />

Die erste Achse ist fünf<br />

Meter vom Schaltschrank entfernt, jede<br />

weitere drei Meter weiter. Der Verkabelungsaufwand<br />

summiert sich bei den acht<br />

Positionierachsen auf 248 m. Ist stattdessen<br />

die Kombination aus Kollmorgen-Versorgungsmodul<br />

AKD-C im Schaltschrank<br />

und acht dezentralen Servoreglern vom<br />

01 Aufbau einer dezentralen Servoantriebsarchitektur mit Servoreglern AKD-N<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 29

STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />

Typ AKD-N im Einsatz, reduziert sich die<br />

Länge auf 34 m.<br />

Die Berechnung: 5 m Hybridkabel mit<br />

Leistungsversorgung und Feedback zwischen<br />

Versorgungsmodul und dem am<br />

dichtesten liegenden dezentralen Servoregler.<br />

Dazu addieren sich jeweils noch mal<br />

drei Meter zur Anbindung der weiteren sieben<br />

Achsen − macht 21 m. Bleibt noch die<br />

Versorgung der Motoren: Diese sind rund<br />

ein Meter von den dezentralen Servoreglern<br />

AKD-N entfernt eingebaut. Weil die<br />

Kollmorgen-Lösung mit einer Einkabelanschlusstechnik<br />

ausgestattet ist, sind<br />

lediglich weitere 8 m Leitung notwendig.<br />

Zusammengerechnet bringt der Einsatz der<br />

dezentralen Servoregler in allein bei der<br />

Installation eine Ersparnis von 86 % − von<br />

248 m auf 34 m.<br />

Diese Zahlen lassen eine Vorstellung zu,<br />

welche Effizienzgewinne gerade bei OEMs<br />

in puncto Kabelkosten, Montage und Installation<br />

möglich sind. Noch gravierender<br />

fallen diese aus, wenn die Achsen zusätzliche<br />

I/Os aufweisen. Statt 372 m werden<br />

dann nur noch 42 m benötigt − was Einsparungen<br />

von 89 % entspricht.<br />

Ein weiterer Gewinn der Verlagerung der<br />

Antriebe in die Maschine resultiert aus dem<br />

Minus an Verlustleistung im Schaltschrank.<br />

Dieser Effekt sorgt für einen Minderbedarf<br />

an Klimatisierung − und sorgt damit direkt<br />

für Einsparungen sowohl beim OEM als<br />

auch beim Endkunden. Da eine Schaltschrank-Klimaanlage<br />

geringer dimensioniert<br />

werden kann oder sogar komplett entfällt,<br />

sinken die Kosten für Hardware und den<br />

späteren Betrieb − was letztlich auch die<br />

Energieeffizienz steigert.<br />

Technische Vorteile durch<br />

sinkende Komplexität<br />

Für die Anschlusstechnik der IP67-Geräte<br />

der AKD-N-Reihe setzt Kollmorgen ein<br />

11 mm dünnes Hybridkabel ein, das die<br />

Versorgung über ein zentrales Ein speisemodul<br />

im Schaltschrank sicherstellt.<br />

Ebenfalls mit nur einem Kabel lassen sich<br />

die dezentral in einer Maschine platzierten<br />

Einzelregler per DC-Verbund ohne<br />

weitere Einspeisung miteinander verbinden<br />

− Kommunikation inklusive. Die<br />

Einspeisemodule AKD-C verfügen über<br />

zwei Strings, an die sich jeweils bis zu<br />

acht AKD-N mit einer Leistung bis je 4 kW<br />

anschließen lassen. Safe Torque Off als<br />

Gruppen- oder Einzelabschaltung gehört<br />

zum Serienumfang dazu und wird ebenfalls<br />

über das Hybridkabel geführt. Nur<br />

ein Kabel ist ausreichend zwischen dem<br />

dezentralen Servoregler und seinem angeschlossenen<br />

Motor. Dank einer neuen<br />

Einkabelanschlusstechnik sind dadurch<br />

nicht mehr zwei Leitungen − Motorkabel<br />

und Rückführung − notwendig. Weil<br />

Servo technik gerade dann zum Einsatz<br />

kommt, wenn komplexe und positionsgenaue<br />

Bewegungen gefragt sind, finden<br />

sie sich häufig wieder als ein Teil von<br />

Positionier- und Handlingssystemen.<br />

Hieraus folgt, dass jede Leitung auch<br />

Platz in einer Schleppkette oder in einem<br />

Kabelkanal beansprucht.<br />

Gewinnen durch<br />

mehr Designfreiheit<br />

Die Modellberechnungen zeigen, dass die<br />

dezentralen Servotechnik in Kombination<br />

mit der Einkabelanschlusstechnik zwischen<br />

Motor und Regler richtig Platz spart. Dieser<br />

Gewinn lässt sich trefflich nutzen für kleinere<br />

Kabeltrassen, leichtere Schleppketten,<br />

knappere Durchführungen − oder einfach<br />

auch für mehr Designfreiheit bei der Entwicklung<br />

neuer Maschinen. Diese Freiheit<br />

resultiert vor allem daraus, dass die verteilte<br />

Technik im Vergleich zu räumlich fixierten<br />

Zentralschaltschränken die Modularisierungsmöglichkeiten<br />

erweitert. Auf diese<br />

Weise können OEMs neue Anlagen aus<br />

bereits entwickelten Modulen konzipieren<br />

− was unter dem Strich das Engineering<br />

effizienter macht.<br />

Dezentrale Antriebstechnik<br />

als Hybridlösung<br />

Eine zweite Möglichkeit, um Antriebe dezentral<br />

in einer Anlage zu platzieren, bieten<br />

integrierte Lösungen. Hierbei handelt es<br />

sich um Einheiten aus Motor und Servoumrichter,<br />

die ohne gesonderte Leitungsverbindung<br />

dazwischen zum Einsatz kommt.<br />

Dieser Vorteil bringt in der Praxis allerdings<br />

auch Nachteile mit sich. Hybride Ansätze −<br />

die so genannten „Huckepack- Lösungen“<br />

− werfen bei der Auslegung der Antriebe<br />

immer die Frage auf, wie hoch das Derating<br />

ausfällt. Hierbei ist zu wissen, dass ein<br />

Wechselrichter seine Leistung immer mehr<br />

02 Die dezentralen Servoregler der Reihe AKD-N hat Kollmorgen<br />

bewusst als abgesetzte Geräte konzipiert<br />

03 Der Vergleich beim zentralen und dezentralen Aufbau spricht<br />

eine deutliche Sprache<br />

30 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />

BUCHTIPP<br />

04 Gehäuselose Direktantriebe lassen sich konstruktiv nicht direkt mit dezentralen<br />

Servoreglern als „Huckepack“-Lösung verbinden<br />

reduziert, je höher die Umgebungstemperatur<br />

ansteigt. Damit schützt sich das<br />

Bauteil selbst vor Überhitzung. Dieser Zusammenhang<br />

sorgt in der Praxis dafür, dass<br />

Motoren größer als notwendig ausgelegt<br />

werden müssen. Hierbei zählt dann weniger<br />

die tatsächlich notwendige Leistung als<br />

vielmehr die wirklich gelieferte Leistung<br />

innerhalb der für die Elektronik verträglichen<br />

Temperaturgrenzen. Fördern typische<br />

Servoantriebsaufgaben wie das schnelle<br />

Beschleunigen und Abbremsen beim Positionieren<br />

die Verlustleistung, kann die dabei<br />

entstehende Wärme zu einem echten Problem<br />

bei der Auslegung hybrider Lösungen<br />

werden. Die Einheiten bekommen schlicht<br />

Probleme dabei, die Wärme effektiv abzugeben.<br />

Das räumlich getrennte Nebeneinander<br />

weist an dieser Stelle das bessere<br />

Wärmeverhalten auf und verhindert damit<br />

das konstruktiv bedingte Der ating. Dieser<br />

Effekt schafft die Grundlage für kleinere<br />

Motorenleistungen in Verbindung mit besserer<br />

Energieeffizienz. Darüber hinaus sind<br />

integrierte Kombinationen meist fokussiert<br />

auf einen Motorentyp, was die optimale<br />

Auslegung innerhalb einer Applikation limitiert,<br />

zumal diese Einheiten durch ihren<br />

Aufbau auch noch weniger flexibel im<br />

Einbau sind. Weil sich die de zentralen<br />

Servoregler von Kollmorgen mit jedem<br />

Servomotor sowie rotativen und linearen<br />

Direktantrieb verbinden lassen, sind die<br />

Designfreiheiten bei Performance und<br />

Leistung sehr gut.<br />

Die Frage nach Integration<br />

als Antwort<br />

Zur Verdeutlichung der Zusammenhänge<br />

abschließend noch ein Beispiel für den<br />

Einsatz von Servo<strong>antriebstechnik</strong> in der<br />

Lebensmittelverarbeitung. Lässt sich das<br />

Schneiden von Wurst und Käse als Hauptaufgabe<br />

eines so genannten Slicers bezeichnen,<br />

so dient das nachgeschaltete<br />

Abführband dem Materialfluss. Weil es bei<br />

diesem Prozess nicht ausschließlich darum<br />

geht, einen Wurststapel von A nach B zu<br />

bringen, sondern diesen vielmehr beim<br />

Transportieren auch noch in Schindeln zu<br />

portionieren, wird die Bedeutung der Servotechnik<br />

als Positionierantrieb an dieser<br />

Stelle deutlich. Klar wird auch, dass es sich<br />

bei diesem Bandantrieb um eine zwar<br />

hochdynamische, aber immer noch um<br />

eine Einzelachse handelt. Spätestens an<br />

dieser Stelle taucht die Frage auf, wie sich<br />

diese Antriebsachse mit ihrer ausgeklügelten<br />

Motion Control Funktionalität vernünftig<br />

in den Maschinenverbund mit nach wie<br />

vor notwendigen zentralen Lösungen integrieren<br />

lässt. Der Antrieb des Slicers stellt<br />

dafür ein gutes Beispiel dar, weil er eine<br />

Leistung braucht, die sich dezentral nicht<br />

realisieren lässt. Dieser Aspekt macht deutlich,<br />

dass es nicht um eine Antwort geht,<br />

welche Antriebe die Aufgabe von ihrer Performance<br />

her am besten bewältigen. Sie<br />

können es alle gut. Die Aufgabe auf Herstellerseite<br />

besteht vielmehr darin, Produkte<br />

unterschiedlicher Welten zu harmonisieren.<br />

Die Kollmorgen-Reihe AKD-N basiert<br />

zum Beispiel ganz bewusst auf der „zentralen“<br />

AKD-Plattform. Es gilt Technik zu Einsatz<br />

zu bringen, die in puncto Performance<br />

perfekt zur Aufgabe passt, die aber auch<br />

übergreifend betrachtet sehr gut mit anderen<br />

Akteuren kombinierbar ist.<br />

www.kollmorgen.com<br />

Dieses Buch erleichtert durch<br />

eine möglichst anschauliche und<br />

anwendungsorientierte Darstellung<br />

der Zusammenhänge dem Leser<br />

den Zugang zu dem interessanten<br />

Fachgebiet der elektrohydraulischen<br />

Antriebe und Steuerungen, ohne<br />

allerdings auf die notwendigen<br />

physikalischen und mathematischen<br />

Grundlagen zu verzichten.<br />

Grundlagen elektrohydraulischer<br />

Antriebe<br />

und Steuerungen<br />

von Prof. Dr.-Ing. Siegfried Helduser<br />

380 Seiten, zahlreiche Abbildungen,<br />

broschiert, ISBN 978-3-7830-0387-1<br />

€ 32,- (zzgl. Versandkosten)<br />

Online-Shop<br />

unter<br />

www.engineering-news.net<br />

Bitte bestellen Sie bei:<br />

Vereinigte Fachverlage GmbH<br />

Vertrieb . Postfach 10 04 65 . 55135 Mainz<br />

Telefon: 06131/992-0<br />

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<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 31<br />

OUP_Buch_elektrohydraulische_Antriebe_60x265_<strong>2015</strong>_01.indd 21.01.<strong>2015</strong>1<br />

07:37:25

STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />

Im Grenzbereich<br />

Außergewöhnliche Sondermaschine zeigt Möglichkeiten der Servotechnik<br />

Thorsten Lente<br />

Die Herstellung von Sicherheitsbauteilen für<br />

die Bauindustrie stellt hohe Anforderungen<br />

an Leistung, Flexibilität und Präzision.<br />

Für ein Sondermaschinenprojekt hat Schmale<br />

Maschinenbau daher außergewöhnliche Wege<br />

eingeschlagen und stellt zugleich ungeahnte<br />

Möglichkeiten der Servotechnik dar.<br />

Die neue Schmale-Anlage steht für den<br />

vollzogenen Wechsel in der Antriebstechnologie<br />

und demonstriert neue Entwicklungen<br />

der Maschinentechnik. Bis auf<br />

eine einzige hydraulische Klemmfunktion<br />

sind sämtliche Elemente servoelektrisch<br />

angetrieben. „Bereits die Materialzuführung<br />

beeindruckt durch Flexibilität und<br />

Effektivität. Auffallend variabel ist auch die<br />

weitere Fertigung ausgelegt, etwa mit der<br />

leistungsstarken Induktionsanlage“, weiß<br />

Vertriebsleiter Andreas Goseberg. Für Präzision<br />

sorgen u. a. mehrere integrierte<br />

Kontrollfunktionen sowie der Schmale-<br />

Servotransfer. Beachtlich sei auch die verwendete<br />

Pressentechnik: Das verbaute<br />

300-Tonnen-Aggregat erreicht einen neuen<br />

Spitzenbereich − bei trotzdem dynamischen<br />

Abläufen. „Zu guter Letzt wirkt sich der<br />

konsequente Einsatz servoelektrisch angetriebener<br />

Komponenten deutlich auf den<br />

Thorsten Lente ist Pressesprecher bei der<br />

Schmale Maschinenbau GmbH in Altena<br />

Energieverbrauch aus“, berichtet Andreas<br />

Goseberg. Pro Betriebsstunde schlägt die<br />

Ersparnis gegenüber dem Verbrauch einer<br />

vergleichbaren hydraulischen Lösung im<br />

Schnitt mit circa 250 kW zu Buche.<br />

Taktleistungsgeführter<br />

Horizontal-Haspel<br />

In der Materialzuführung zeigt sich eine<br />

Besonderheit der neuen Anlage: Auch<br />

wenn Schmale oft auf Haspel von Drittherstellern<br />

zurückgreift, die speziellen Anforderungen<br />

dieses individuellen Projekts<br />

konnte kein Produkt am Markt erfüllen. Für<br />

das Entwicklerteam stellte das allerdings<br />

kein Problem dar: Es konstruierte einen<br />

eigenen Haspel mit einen 1,80 m langen,<br />

horizontalen Dorn. Dieser kann ohne weiteres<br />

mit bis zu 3 t schweren Coils beladen<br />

werden. Taktleistungsgeführt angetrieben<br />

läuft der Haspel nicht mit einer festen<br />

Geschwindigkeit, sondern passt sich eben<br />

dem Maschinentakt an. Zudem ist er mit<br />

einer integrierten Materialeinzugshilfe ausgestattet,<br />

um den Drahtanfang ins Richtwerk<br />

einzuschieben.<br />

Mit der nächsten Station folgt ein weiteres<br />

Highlight: Das Sechsfach-Revolver-Richtwerk<br />

verfügt über sechs Richtstrecken mit jeweils<br />

sieben Horizontal- und Vertikalrollen.<br />

„Das ist deshalb sinnvoll, weil der Kunde mit<br />

sechs festen Durchmessern fährt“, erläutert<br />

der Schmale-Unternehmenssprecher. Es gibt<br />

also eine Strecke für jede Materialdicke. Das<br />

Richtwerk rotiert elektrisch angetrieben in<br />

die gerade benötige Position für den jeweils<br />

zugeführten Draht; die gewählte Voreinstellung<br />

bleibt erhalten. Goseberg: „Das Thema<br />

Rüstzeitoptimierung war hier der treibende<br />

Gedanke.“ Dem Richtwerk schließen sich<br />

zuerst ein servoelektrischer Rolleneinzug<br />

und dann eine Abschnittsvorrichtung an.<br />

Letztere besteht aus einer 40-Tonnen-Servopresse,<br />

die Draht bis 20 mm Durchmesser<br />

durchschneidet. In den sehr schnellen<br />

sowie sehr präzisen Rolleneinzug ist ein<br />

sogenanntes Messrad integriert, so dass<br />

eventuelle Längenschwankungen ausgeglichen<br />

werden können.<br />

32 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />

01 Der konsequente Einsatz<br />

servoelektrischer Aggregate wirkt sich positiv<br />

auf die Energiebilanz aus<br />

02 Die Induktionsanlage lässt sich<br />

über das Bedienpanel leicht programmieren<br />

und feinstufig regeln<br />

03 Das Servotransfersystem befördert<br />

die Drahtabschnitte aus der Induktionsanlage<br />

in die erste Pressenstufe<br />

Alternative Zuführung<br />

und Richtungswechsel<br />

Flexibilität bei der Materialzuführung bietet<br />

ein Bunkerförderer. Die alternative Lösung<br />

geht auf den Wunsch des Auftraggebers zurück,<br />

wahlweise Coilmaterial oder vorproduzierte<br />

Stablängen zum Prozess zuführen<br />

zu können. Die sowohl vom Haspel als<br />

auch aus dem Bunkermagazin zugeführten<br />

Drahtabschnitte werden als Nächstes durch<br />

eine Schwenkvorrichtung aus der Längsrichtung<br />

in die Querrichtung gebracht. Der<br />

kleine Zwischenschritt ermöglichte es den<br />

Schmale-Entwicklern, die gesamte Fertigungsstraße<br />

in einer Linie auszurichten.<br />

Ohne diesen Kunstgriff wäre es erforderlich<br />

gewesen, die Anlage im 90-Grad-Winkel<br />

aufzubauen. „Das würde sich bei einer<br />

solch großen Maschine sehr deutlich auf<br />

den Stellplatz auswirken und Hallenfläche<br />

vergeuden, die letztlich viel Geld kostet“,<br />

betont der Vertriebsleiter.<br />

Nach dem Schwenken wird der Draht in<br />

eine Induktionsanlage transportiert. „Das<br />

ist ebenfalls eine Technologie, mit der wir<br />

uns in den letzten Jahren intensiver beschäftigt<br />

und die wir ein gutes Stück vorangetrieben<br />

haben“, unterstreicht Goseberg.<br />

Per Induktion ließe sich Stahl problemlos<br />

auf bis zu 1000 °C erwärmen. Im aktuellen<br />

Projekt reicht hingegen eine Temperatur<br />

von im Mittel zwischen 600 und 700 °C aus.<br />

Außerdem werden nur die Stabenden aufgeheizt<br />

− und das überhaupt erst ab einem<br />

bestimmten Durchmesser.<br />

Doppelte Messung vor<br />

erster Pressenstufe<br />

04 Die 300-Tonnen-<br />

Doppelstauchpresse<br />

der Schmale-Anlage<br />

markiert einen neuen<br />

Spitzenbereich<br />

Ein servoelektrisch angetriebenes Lineartransfersystem<br />

befördert die Drahtstäbe aus<br />

der Induktion in die erste Pressenstufe. Vor<br />

der Massivumformung durchlaufen diese<br />

jedoch noch eine Messstation. Etwaige<br />

Schwankungen der aus dem Bunkermagazin<br />

zugeführten Rohlinge erfordern eine Prüfung<br />

der Länge. „Für die in der Anlage hergestellten<br />

Drahtabschnitte ist die Überwachung<br />

eigentlich nicht notwendig, läuft aber permanent<br />

mit“, ergänzt Goseberg. Zugleich<br />

findet in der Messstation eine Temperaturkontrolle<br />

statt. „Das ist sehr wichtig, da es<br />

sich um ein baurechtlich zugelassenes<br />

Sicherheitsbauteil handelt“, so der leitende<br />

Schmale-Mitarbeiter. Den Vorgaben nicht<br />

entsprechende Artikel werden somit direkt<br />

ausgeschleust.<br />

Die abschließende Pressensektion gliedert<br />

sich in zwei hintereinander geschaltete,<br />

separate Vorgänge auf, in denen Köpfe von<br />

bis zu 60 mm im Durchmesser an den<br />

Stabenden angeformt werden. Da sehr viel<br />

Material gepresst werden muss und die<br />

Knicklänge der Drahtabschnitte nicht überschritten<br />

werden darf, ist die Aufteilung des<br />

Stauchprozesses in eine Vor- und eine Fertigstufe<br />

notwendig. Die sehr massiven Artikel<br />

erfordern überdies die Mobilisierung<br />

enormer Umformkräfte. Letzteres ist dem<br />

Schmale-Team mit der Realisierung einer<br />

servoelektrisch angetriebenen Doppelstauchpresse<br />

auch gelungen. Während die<br />

drei Achsen und Festhalter der Vorstauchstufe<br />

jeweils 2000 kN erzeugen, leisten die<br />

beiden Achsen der Fertigstauchstufe dann<br />

einzeln bis zu 3000 kN. „Das sind insgesamt<br />

schon sehr dynamische Stauchbewegungen,<br />

wenn man sich die Kräfte anschaut, die<br />

aufgebaut werden müssen, und die Wege,<br />

die gefahren werden“, teilt Firmensprecher<br />

Goseberg mit. Möglich machen diese vier<br />

Planetengetriebe, die jeweils über ein maximales<br />

Drehmoment von 40 000 Nm verfügen.<br />

Als Servomotoren kommen Simotics M<br />

Kompakt-Synchronmotoren von Siemens<br />

zum Einsatz (186KW, 888NM, 330A, 380V<br />

mit Wasserkühlung). Die Planetengetriebe<br />

vom Typ TP+ 4000 High Torque werden von<br />

Wittenstein Alpha geliefert.<br />

www.schmale-gmbh.de<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 33

STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />

Von hartverdrahteter<br />

Sicherheitstechnik befreit<br />

Mit den digitalen Mischmodulen aus der X20-SafeIO-Familie des<br />

Unternehmens B&R fällt die Einstiegshürde für programmierbare<br />

Sicherheitstechnik. Integrierte Sicherheitstechnik ist damit auch<br />

bei Kleinstanwendungen nicht mehr teurer als bisherige Sicherheitslösungen<br />

auf der Basis von Safety-Relais. Der Hersteller geht<br />

seit Jahren konsequent den Weg der Skalierbarkeit: Von preissensitiver<br />

Economy-Lösung bis High End: Produkte des Unternehmens<br />

sind untereinander beliebig austauschbar, ohne dass sich<br />

die grundsätzlichen Funktionen verändern. Im Safety-Portfolio<br />

wurde diese Skalierbarkeit nun um eine weitere Stufe nach unten<br />

erweitert. Mit den neuen Mischmodulen lassen sich minimale<br />

Safety-Lösungen mit einem einzigen X20-SafeIO-Modul<br />

umsetzen. Die programmierbare Sicherheitstechnik von B&R<br />

basiert auf verschleißfreien Halbleiterbauteilen. Im Gegensatz<br />

zu elektro-mechanischen Relais müssen diese nicht regelmäßig<br />

ausgetauscht werden, um die Voraussetzungen für die Funktionsfähigkeit<br />

der Sicherheitsapplikation zu schaffen. Zudem ist<br />

die halbleiterbasierte Sicherheitstechnik schneller als relaisbasierte<br />

Lösungen.<br />

www.br-automation.com<br />

I/O-System ermöglicht schlanken Aufbau<br />

Das I/O-System Amkamac Aio von AMK sorgt mit modularem<br />

Aufbau für eine schnelle Inbetriebnahme und intuitives Handling.<br />

Die steckbare Anschlussebene ermöglicht den schnellen und<br />

sicheren Anschluss von Sensoren und Aktoren mit vorkonfektionierten<br />

Leitungen. Der Hochgeschwindigkeits-Systembus erreicht<br />

bis zu 256 DI/DOs in 20 μs. Das System zeichnet sich durch eine<br />

sehr kurze Reaktionszeit, eine schnelle Ansprechbarkeit, die<br />

präzise Abbildung von Prozessen in der Anlage bei bis zu<br />

1024 I/O-Kanälen pro Station und großen Leistungsreserven aus.<br />

Mit 11,5 mm Modulbreite und einer geringen Anzahl an<br />

Einspeise modulen lassen sich Schaltschränke mit dem System<br />

kleiner auslegen. Ein Komponententausch kann lastfrei im<br />

laufenden Betrieb erfolgen. Mit<br />

dem internen, hoch belastbaren<br />

Versorgungspfad<br />

ermöglicht das System den<br />

Betrieb von 64 Modulen mit<br />

nur einer Einspeisung am<br />

Koppler. Dazu verfügt es über frei<br />

wählbare Sensoranschluss-Optionen.<br />

www.amk-antriebe.de<br />

Netzwerkkarte für<br />

Echtzeit-Kommunikation<br />

Interroll erweitert seine Steuerungsfamilie der Roller Drive EC310<br />

für die Fördertechnik mit einer Netzwerkkarte für Echtzeit-<br />

Kommunikation mit Profinet, Ethernet/IP und Ethercat. Bei der<br />

Multicontrol sind Sensoren und Roller Drive in die Feldbus-Ebene<br />

direkt integriert. An die Netzwerkkarte können bis zu vier<br />

Sensoren, vier Roller Drive EC310 und über ein Y-Kabel vier<br />

zusätzliche und konfigurierbare Ein- oder Ausgänge<br />

angeschlossen werden. Sensor- oder Roller Drive-Eigenschaften<br />

wie Geschwindigkeit, Drehrichtung sowie der Beschleunigungsund<br />

Bremsrampen werden entweder über eine Web-Bedienoberfläche,<br />

die SPS-Projektierungssoftware oder das Teach-In-<br />

Verfahren konfiguriert. Zusätzlich ermöglicht letzteres eine<br />

automatische Adressierung und informiert über die Reihenfolge<br />

aller angeschlossenen<br />

Multicontrol bzw.<br />

Förderzonen im<br />

Förderer. Die<br />

Netzwerkkarte<br />

entspricht Schutzgrad<br />

IP54 und kann in<br />

Temperaturbereichen<br />

von -30 ° C bis +40 °C<br />

eingesetzt werden.<br />

www.interroll.com<br />

Prototyp eines neuartigen<br />

Energie-Rückspeisekonzepts<br />

Lenze präsentiert den Prototypen einer neuartigen Lösung für die<br />

Rückspeisung von Energie ins Netz. Das Konzept besticht durch<br />

seine einfache Anwendung, seine Kompaktheit und besondere<br />

Effizienz. Durch die Trennung von Einspeise- und Rückspeisepfad<br />

können beide Zweige separat ausgelegt werden, was eine exakte<br />

Dimensionierung je<br />

nach Bedarf der Anlage<br />

ermöglicht. Im Einsatz<br />

ist brandneue Technologie:<br />

Schnell schaltende<br />

Halbleiter aus Siliziumcarbid<br />

(Sic) bilden das<br />

Herzstück wodurch die<br />

Rückspeiseeinheit einen<br />

hohen Wirkungsgrad<br />

erreicht und extrem<br />

kompakt und leicht ist.<br />

Die Geräte amortisieren<br />

sich durch einen hohen<br />

Wirkungsgrad schon in<br />

kürzester Zeit. Die<br />

Rückspeiseeinheit ist<br />

skalierbar von 2 bis<br />

48 kW und kann auf<br />

einfachste Weise, auch<br />

nachträglich, in<br />

bestehenden Installationen<br />

integriert werden. Somit eröffnen sich für den Maschinenbau<br />

völlig neue Perspektiven, auch in Anwendungen in denen<br />

sich eine Energierückspeisung bis dato nicht lohnte.<br />

www.lenze.com<br />

34 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />

Kompakter, rückspeisefähiger<br />

Direktumrichter<br />

Der Matrix-Konverter U1000 von Yaskawa ist ein rückspeisefähiger<br />

Direktumrichter zum Antreiben von Asynchron- und<br />

Permanentmagnet-Maschinen mit oder ohne Drehzahlgeber.<br />

Verschiedene Modelle decken einen Leistungsbereich von 2,2 bis<br />

500 kW ab. Der Konverter kommt ohne<br />

Zwischenkreis aus und schaltet die<br />

drei Phasen des Netzes direkt an die<br />

Motorwicklung. Die Netzströme sind,<br />

im motorischen wie im regenerativen<br />

Betrieb, annähernd sinusförmig.<br />

Oberschwingungen sind auf ein<br />

Minimum reduziert. Dabei sinkt auch<br />

das Störpotenzial auf andere Anlagenkomponenten.<br />

Ein EMV-Filter ist<br />

integriert. Externe, sonst übliche<br />

Komponenten wie Drosseln oder<br />

LC-Filter, sind nicht notwendig. Der<br />

Platzbedarf ist bis zu 50 % kleiner als<br />

bei herkömmlichen integrierten<br />

Lösungen mit sinusförmiger Einsowie<br />

Rückspeisung und der Konverter<br />

lässt sich einfach und schnell installieren.<br />

Der U1000 verfügt über einen<br />

SIL3-STO-Eingang, für alle gängigen Feldbusse wie Ethercat,<br />

Powerlink, Profinet, Profibus, Ethernet IP und auch für andere<br />

Systeme sind Optionskarten erhältlich.<br />

www.yaskawa.eu.com<br />

Schutz für den Motor vor<br />

zu hoher Erwärmung<br />

Die elektronischen Motorschutzrelais RW…E mit 0,4 bis 840 A von<br />

WEG schützen Elektromotoren für Normal- und Schweranlauf<br />

gegen unzulässige Erwärmung durch Überlast, Phasenausfall<br />

oder Phasenunsymmetrie.<br />

Ihre Elektronik erhält<br />

Energie aus dem<br />

fließenden Motorstrom<br />

ohne zusätzlichen<br />

externen Anschluss. Ein<br />

thermisches „Gedächtnis“<br />

bildet die Wärmebilanz<br />

des Motors exakt ab,<br />

sodass auch nach<br />

Stillstandzeiten der<br />

Motorschutz gegeben ist.<br />

Die Relais decken<br />

Motorenleistungen für<br />

Bemessungsbetriebsspannungen<br />

bis 690 V AC<br />

ab. Ihre niedrige Verlustleistung ermöglicht den Austausch von<br />

Geräten in abgenommenen Schaltgerätekombinationen nach<br />

IEC 61439 ohne erneuten Nachweis. Die Auslöseklassen 10, 20<br />

und 30 für Normal- und Schweranlauf sind frontseitig einstellbar.<br />

Die Temperaturkompensation ermöglicht über einen Temperaturbereich<br />

von -20 bis +60 °C eine konstante Auslösegenauigkeit.<br />

Die Relais lassen sich an die Schütz-Reihen CWM und CWB<br />

direkt anbauen.<br />

www.weg.net<br />

Auf dem Weg zur intelligenten<br />

Prozesssteuerung<br />

Für die intelligente Prozesssteuerung präsentiert Parker gleich<br />

zwei Highlights: Die multifunktionale Steuerungsplattform<br />

Programmable Automation Controller PAC verbindet eine SPS mit<br />

Visualisierung und Motion Control − und wird so zum zentralen<br />

Steuerungsknotenpunkt für alle relevanten Prozessdaten einer<br />

Maschine. PAC stellt die gesammelten Antriebsdaten per Ethernet<br />

oder über integriertes Web Publishing zur<br />

Verfügung und ermöglicht Änderungen oder<br />

Prozesseingriffe in Echtzeit. Echtzeit-<br />

Datenübertragung bieten auch die<br />

modular einsetzbaren Servoregler der<br />

PSD-Baureihe (Bild) für die präzise<br />

Überwachung von Prozessen,<br />

die die flexible, vollautomatische<br />

Anpassung von Produktionsprozessen<br />

unterstützen.<br />

www.parker.com<br />

Softstarter für Asynchronmotoren mit<br />

integrierter Strombegrenzung<br />

Mit dem MS3 hat Tele ein neues Softstartgerät zur stufenlosen<br />

Leistungsdosierung von Asynchronmotoren im Programm. Der<br />

Sanftanlasser auf Thyristorbasis begrenzt den<br />

Anlaufstrom und das Anlaufmoment in der<br />

Startphase und liefert dem Motor die<br />

Energiemenge, die benötigt wird, um die<br />

Maschine hochzufahren. Damit ist ein<br />

nahezu stoßfreies Starten möglich. Zudem<br />

lassen sich auf diese Weise sowohl<br />

mechanische Belastungen als auch<br />

Netzspannungseinbrüche vermeiden. Der<br />

Sanftanlasser ist außerdem platzsparend<br />

ausgeführt und bietet durch seinen lüfterlosen<br />

Aufbau hohe Langzeitstabilität.<br />

Durch die hohe Überlastfähigkeit und die<br />

echte 3-Phasen-Steuerung ist das MS3 auch<br />

für schwer anlaufende Maschinen geeignet.<br />

www.tele-online.com<br />

Safety-Sensoren:<br />

SIL2 zertifiziert<br />

Elektronische Nockenschaltwerke<br />

Drehgeber und Neigungssensoren<br />

www.twk.de n<br />

info@twk.de<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 35<br />

ANZ 0909<br />

TWK.indd 1 17.03.<strong>2015</strong> 14:14:11

STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />

Eine gemeinsame Benutzereinheit für<br />

Motion Control, Bus und Achse<br />

Mit Hires schafft das Unternehmen Stöber eine gemeinsame,<br />

benutzerdefinierte Maßeinheit für Antriebsregelung, Bus und<br />

Motioncontroller. Waren bisher Inkremente auf der Programmierplattform<br />

Codesy das Maß der Dinge, stellen mit dem neuen<br />

Treiber Hires benutzerdefinierte Maßeinheiten wie Millimeter<br />

oder Grad den unmittelbaren Bezug zur Mechanik her. Der<br />

Treiber basiert auf der<br />

Codysys-Programmumgebung<br />

3.5 SP3 und<br />

ist für den Antriebsregler<br />

SD6 verfügbar. Ein<br />

Beispiel verdeutlicht die<br />

neue Arbeitsweise. Alle<br />

relevanten Daten für das<br />

Achsmodell und die<br />

Getriebeübersetzung<br />

stellt der Anwender<br />

einmal im Antriebsregler<br />

ein. Die einzige<br />

Gemeinsamkeit für den<br />

Datenaustausch<br />

zwischen dem Motioncontroller und dem Antriebsregler ist die<br />

Definition der Nachkommastellen. Im Display wird dann die<br />

aktuelle Position in der gewählten Benutzereinheit angezeigt. Mit<br />

der gleichen Vorgehensweise lassen sich die weiteren Einstellungen<br />

wie die maximalen Geschwindigkeiten oder die Referenziergeschwindigkeit<br />

einstellen.<br />

www.stoeber.de<br />

Neue Lösung für die sichere<br />

Bewegungsüberwachung<br />

Für die sichere Bewegungsüberwachung von Maschinen und<br />

verketteten Anlagen bietet Pilz für die Steuerungen PSS universal<br />

PLC und PSSuniversal multi im Automatisierungssystem<br />

PSS 4000, das neue<br />

E/A-Modul PSSu K F<br />

EI an. Es ermöglicht<br />

Sicherheitsfunktionen<br />

zur Drehzahlüberwachung<br />

mit<br />

nur einem Sin-/<br />

Cos-Drehgeber oder<br />

in der Kombination<br />

von Drehgeber und<br />

Initiator mit zusätzlicher<br />

Getriebeüberwachung.<br />

Da sich das Modul an alle gängigen Drehgeber-/<br />

Feedbacksysteme (sin/cos, TTL, HTL, Initiatoren) anschließen<br />

lässt, können vorhandene Gebersysteme weiter genutzt werden.<br />

Das neue Modul verfügt über eine lokale Schnellabschaltung von<br />

Antrieben unabhängig von der PLC-Zykluszeit. Damit verkürzt es<br />

die Reaktionszeit und steigert die Produktivität der Anlage. Je<br />

Steuerung lassen sich bis zu acht Achsen bis PL d überwachen.<br />

Damit eignet sich die Motion-Monitoring-Lösung mit PSS 4000<br />

insbesondere für größere Anwendungen. Die sichere<br />

Über wachungsfunktion ist komplett in die Anwendersoftware<br />

integriert. So können Anwender über das Software-Tool die<br />

Drehzahlfunktionen einrichten.<br />

www.pilz.com<br />

IMPRESSUM<br />

erscheint <strong>2015</strong> im 54. Jahrgang, ISSN 0722-8546<br />

Redaktion<br />

Chefredakteur: Dipl.-Ing. (FH) Dirk Schaar,<br />

E-Mail: d.schaar@vfmz.de<br />

(verantwortlich für den redaktionellen Inhalt)<br />

Redaktion: Alexandra Pisek M.A.,<br />

E-Mail: a.pisek@vfmz.de<br />

Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke, E-Mail: n.steinicke@vfmz.de<br />

Redaktionsassistenz: Eva Helmstetter, Tel.: 06131/992-<br />

371, E-Mail: e.helmstetter@vfmz.de, Ulla Winter,<br />

Gisela Kettenbach, Monika Schäfer<br />

(Redaktionsadresse siehe Verlag)<br />

Grafik und Layout<br />

Anette Fröder, Doris Buchenau, Conny Grothe,<br />

Melanie Lerch, Sonja Schirmer, Mario Wüst<br />

Chef vom Dienst<br />

Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer<br />

Anzeigen<br />

Oliver Jennen, Tel. 06131/992-262,<br />

E-Mail: o.jennen@vfmz.de<br />

Annemarie Benthin, Anzeigenverwaltung<br />

Tel. 06131/992-250, E-Mail: a.benthin@vfmz.de<br />

Anzeigenpreisliste Nr. 51: gültig ab 1. Oktober 2014<br />

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Große Hub 10, 65344 Eltville, Tel.: 06123/9238-266<br />

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36 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />

Neue Gerätevarianten der<br />

Antriebsverstärker<br />

Sieb & Meyer hat die Produktpalette der Antriebsverstärkerserie<br />

SD2S um zwei Gerätevarianten mit 4,3 kVA und 20 kVA erweitert.<br />

Die Kunden sollen von einem passgenauen Modell im unteren<br />

Leistungsbereich bzw. einer noch kompakteren Bauform der<br />

20 kVA-Version profitieren. Im unteren Leistungsbereich der<br />

3-phasigen 400 VAC-Geräte wurde die SD2S-Produktfamilie durch<br />

ein 4,3 kVA-Modell ergänzt. Somit steht den Kunden jetzt auch für<br />

kleine Hochgeschwindigkeits-Spindeln mit 400 V-Wicklung ein<br />

leistungsseitig optimal abgestimmter Antriebsverstärker zur<br />

Verfügung. Zudem wurde die 15xkVA-Version des SD2S optimiert<br />

und die Leistung bei unverändertem Bauvolumen auf 20 kVA<br />

erhöht. Im Vergleich zur bestehenden 20 kVA-Version wurde<br />

dabei das Bauvolumen um mehr als 40 % verringert, sodass sich<br />

der Platzbedarf im Schaltschrank erheblich reduziert. Kundenspezifische<br />

Anpassungen sind möglich.<br />

www.sieb-meyer.de<br />

Hochauflösender Linearaktor<br />

mit Positionssensor<br />

Physik Instrumente (PI) hat einen Piezo Mike-Linearaktor mit<br />

integriertem inkrementellem Encoder für die geregelte Justierung,<br />

mechanischer und optomechanischer Komponenten, herausgebracht.<br />

Der N-472 hält die Position langzeitstabil und ist<br />

erschütterungs- und vibrationsfest. Der inkrementelle Encoder<br />

misst die relative Bewegung zu einer frei definierbaren Referenzposition.<br />

In Kombination mit dem Motion-Controller E-871<br />

beträgt die Encoderauflösung bis 10 kHz aufweisen. Das Modell M353B15 hat eine<br />

Resonanzfrequenz von > 70 kHz und eignet sich damit ideal für<br />

solche Messaufgaben. Im Bereich zwischen 1 Hz und 10 kHz<br />

beträgt die Empfindlichkeitsabweichung max. ±5 %. Ein Gewicht<br />

von nur 2 g stellt sicher, dass die Messung das dynamische<br />

Verhalten des Prüflings nur minimal beeinflusst. Die Empfindlichkeit<br />

des Sensors liegt aufgrund des internen<br />

ICP-Verstärkers bei 10 mV/g. Während das<br />

Modell M353B15 einen seitlichen<br />

Stecker hat, ist beim Modell M353B16<br />

mit einem Gewicht von nur 1,5 g der<br />

Stecker oben am Sensor angebracht.<br />

www.synotech.de<br />

Browsing-Funktion für OPC UA<br />

B&R treibt die hersteller unabhängige Kommunikation mit dem<br />

offenen Kommunikationsprotokoll OPC UA voran. Der österreichische<br />

Spezialist für Industrieautomatisierung hat einen<br />

PLCopen-Funktionsbaustein entwickelt, mit dem sich dynamische<br />

Anwendungen auf Basis von Daten beliebiger<br />

OPC UA-Server umsetzen lassen. Mit dem Browsing-Funktionsbaustein<br />

kann ein OPC UA Client abfragen, welche Variablen auf<br />

einer Steuerung vorhanden sind. Diese Variablen können<br />

anschließend abonniert werden. Bisher war das nur möglich,<br />

wenn Name und Struktur der Variable vorab bekannt waren.<br />

Browsing ermöglicht z. B. dynamische Visualisierungslösungen,<br />

die sich automatisch an die Maschine anpassen. Da die<br />

Kommunikation über OPC UA läuft, funktioniert dieser Prozess<br />

herstellerunabhängig. B&R<br />

arbeitet in den Arbeitskreisen<br />

der OPC Foundation<br />

an der Weiterentwicklung<br />

dieses<br />

Standards mit und<br />

arbeitet derzeit auch<br />

an weiteren<br />

OPC UA-Funktionen.<br />

www.br-automation.com<br />

Inserentenverzeichnis Heft 8/<strong>2015</strong><br />

B&R Industrie-Elektronik,<br />

Bad Homburg ................................................ 7<br />

Baumer IVO,<br />

Villingen-Schwenningen .........................13<br />

BRECO Antriebstechnik,<br />

Porta Westfalica .................................... 9, 11<br />

EMOD Motoren, Bad Salzschlirf ............45<br />

ENGEL Elektroantriebe, Walluf ..............46<br />

Geiss Elektrotechnische Fabrik,<br />

Sulzbach ........................................................47<br />

HEIDENHAIN, Traunreut ......................... U4<br />

Reliance Precision Limited,<br />

Huddersfield (Großbritannien) .............47<br />

Rotor Clip Company,<br />

Somerset, New Jersey (USA)...................19<br />

Siemens, Industry Sector, Bocholt ....... U2<br />

TOX PRESSOTECHNIK, Weingarten ........ 3<br />

TWK-ELEKTRONIK, Düsseldorf ...............35<br />

WITTENSTEIN alpha, Igersheim .............. 5<br />

ZAE-AntriebsSysteme, Hamburg ..........23<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 37

ELEKTROMOTOREN<br />

Einen Schritt voraus<br />

Oder: Wenn Standardmotoren an ihre Grenzen gelangen<br />

Je nach Anwendung und Umfeld<br />

stoßen die Konstrukteure mit<br />

Antriebslösungen aus dem Katalog<br />

schnell an die Grenzen des<br />

Machbaren. Oftmals gilt es daher,<br />

individuelle Servomotorbausätze<br />

zu entwickeln – aber wie?<br />

Wenn ungewöhnliche Abmessungen<br />

oder eine hohe Leistungsdichte bei<br />

geringem Bauraum gefragt sind, fehlt Standardmotoren<br />

in der Regel die erforderliche<br />

Flexibilität. Aus diesem Grund wandte sich<br />

Head tec GmbH, Hersteller hochwertige Fräsköpfe<br />

für Werkzeugmaschinen, mit dem<br />

Auftrag, einen individuellen Servomotorbausatz<br />

zu entwickeln, an den Sondermotorhersteller<br />

CEDS Duradrive aus Salzbergen.<br />

Um die Bearbeitungszeiten zu verkürzen und<br />

den Durchsatz zu erhöhen, sollte der Antrieb<br />

20 Prozent mehr Drehmoment leisten als die<br />

am Markt verfügbaren Standardbausätze.<br />

Gleichzeitig durfte er die Fräsköpfe nicht<br />

zusätzlich erwärmen, um eine durchgängig<br />

exakte Bearbeitung der hochpräzisen Werkstücke<br />

zu gewährleisten. Deshalb wurde eine<br />

Wassermantelkühlung eingesetzt. Diese<br />

kühlt den Stator und somit den gesamten<br />

01 Der kombinierte<br />

Bohrspindelantrieb<br />

(orange) ist gegen den<br />

aggressiven Glasstaub<br />

geschützt, der beim<br />

Bohren entsteht<br />

38 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

ELEKTROMOTOREN<br />

Bausatz. Durch eine angepasste Nutgeometrie<br />

im Stator werden die Stromwärmeverluste auf<br />

ein Minimum reduziert, was die Statorwicklung<br />

ebenfalls kühlt. Außerdem bestehen die<br />

Magnetläufer aus hochwertigem Neodym-<br />

Eisen-Bor mit besonders hoher Energiedichte;<br />

auch dies führt zu einer geringeren Rotorerwärmung<br />

in der Maschine.<br />

Da aus Platzgründen der bisherige Durchmesser<br />

des Motors eingehalten werden<br />

musste, wurde die zusätzliche Leistung über<br />

eine axiale Verlängerung generiert. Die Leistungsdichte<br />

beträgt nun 6,25 kW*min/m3;<br />

die Bemessungsleistung liegt bei 126 kW,<br />

das Bemessungsdrehmoment bei 1000 Nm,<br />

die Bemessungsdrehzahl bei 1200 min -1 .<br />

Im S1-Dauerbetrieb beträgt die maximale<br />

Drehzahl 3500 min -1 ; im S3-Aussetzbetrieb<br />

45 % erreicht das maximale Beschleunigungsmoment<br />

1220 Nm. Der Motor ist inzwischen<br />

auf dem Prüfstand vermessen und freigegeben,<br />

2016 sollen die ersten Maschinen damit<br />

in Betrieb gehen.<br />

Vor Glasstaub geschützt<br />

Neben einer hohen Leistung können auch<br />

extreme Umgebungsbedingungen einen speziellen<br />

Antrieb erforderlich machen. Beim<br />

Bohren von Glas z. B. entsteht aggressiver<br />

Staub, der nicht in den Motor gelangen darf.<br />

Deshalb suchte Benteler Maschinenbau für<br />

seine Portalbohrmaschine, die sich für beliebige<br />

Bohrbilder und typische Fräsarbeiten in<br />

Einzel- oder Serienfertigung eignet und sich<br />

durch hohe Flexibilität und Prozesssicherheit<br />

sowie eine einfache Bedienung auszeichnet,<br />

nach einem besonders robusten<br />

und verschleißarmen Antriebssystem.<br />

Um zu verhindern, dass Glasstaub die<br />

Schnittstelle zwischen dem Motor für das<br />

lineare Zustellen (Vorschubbewegung) und<br />

dem Motor für das Bohren (Drehbewegung)<br />

angreift, kombinierte das Konstruktionsteam<br />

von CEDS Duradrive beide Komponenten in<br />

einem Gehäuse. Zusätzlich wird im Inneren<br />

der Bohrspindel durch Sperrluft Überdruck<br />

erzeugt; dadurch kann kein Staub, Schmutz<br />

oder Wasser eindringen (Schutzart IP66),<br />

was die Kosten für die Instandhaltung deutlich<br />

senkt.<br />

Der Asynchronmotor, der für die Bohrbewegung<br />

zuständig ist, verfügt über eine<br />

„Sondermotoren erhöhen die Effizienz von Maschinen,<br />

ohne sie komplett umbauen zu müssen“<br />

Leistung von 1,1 kW, ein Drehmoment von<br />

3,75 Nm und eine Drehzahl von 2800 bis<br />

max. 5600 min -1 . Für die Vorschubbewegung<br />

kommt ein Servomotor zum Einsatz;<br />

die Bemessungsleistung beträgt 0,28 kW,<br />

das Bemessungsdrehmoment 0,76 Nm und<br />

die Bemessungsdrehzahl 3500 min -1 .<br />

Da es sich um ein steifes System handelt,<br />

arbeitet die Maschine sehr exakt. Außerdem<br />

benötigt die Bohrspindel aufgrund<br />

ihrer kompakten Bauform weniger Platz als<br />

die Standardantriebe.<br />

Hohe Drehzahlen auf<br />

geringem Raum<br />

Ein weiteres Beispiel für den Einsatz von<br />

Sondermotoren ist die Sonderfördertechnik.<br />

In diesem Fall sollte das Förderband<br />

beim Rollenwechsel so beschleunigt werden,<br />

dass der Materialfluss nicht abreißt.<br />

Gleichzeitig sollte der Materialdurchlauf<br />

erhöht werden; dafür wurden die Drehzahlen<br />

auf eine maximale Leistung von<br />

8000 min -1 gesteigert.<br />

Wegen des begrenzten Bauraums entwickelte<br />

CEDS Duradrive einen speziellen<br />

Trommelmotor, der direkt unterhalb des<br />

03 Der kompakte Bohrspindelantrieb<br />

kombiniert Vorschub- und Drehantrieb<br />

in einer Einheit<br />

02 Für Headtec entwickelte CEDS Duradrive<br />

einen Servomotorbausatz, der 20 % mehr<br />

Drehmoment leistet als Standardbausätze<br />

Förderbands angebracht ist und somit Platz<br />

spart. Allerdings kam aufgrund der Lage<br />

sowie der hohen Leistung keine Oberflächenkühlung<br />

in Frage; deshalb wird der<br />

Motor mit Wasser oder Luft von innen gekühlt.<br />

Außerdem ist das Material speziell<br />

korrosionsgeschützt, damit der Motor in<br />

feuchter Umgebung betrieben werden<br />

kann. Eine aufgeraute Oberfläche verhindert<br />

zudem, dass das Band durchrutscht.<br />

Eine lohnende Investition<br />

Effizienzsteigerung und eine überdurchschnittlich<br />

hohe Leistungsdichte sind wesentliche<br />

Kriterien, mit denen sich Maschinenbau-Unternehmen<br />

von der Konkurrenz<br />

abheben können. Dafür sind speziell entwickelte<br />

Sondermotoren erforderlich, die<br />

aus hochwertigen Materialien bestehen<br />

und den vorhandenen Bauraum optimal<br />

ausnutzen. In der Anschaffung sind diese<br />

zunächst zwar teurer, die Investition lohnt<br />

sich jedoch, wie Headtec-Geschäftsführer<br />

Peter Teichmann betont: „Der Servomotor,<br />

den CEDS Duradrive eigens für unsere Bedürfnisse<br />

konstruiert hat, konnte uns einen<br />

klaren Wettbewerbsvorteil verschaffen.“<br />

Fotos: Aufmacher und Bild 01 (Benteler Maschinenbau<br />

GmbH), Bild 02 (Headtec GmbH),Bild 03 (CEDS<br />

Duradrive GmbH)<br />

www.ceds-duradrive.de<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 39

ELEKTROMOTOREN<br />

Hoch hinaus und hoch mobil<br />

Scheibenläufermotoren in Liftsystemen bieten einen sicheren<br />

Auf- und Abstieg an hohen Bauwerken<br />

Bernd Becker<br />

Der Zugang zu hohen Bauwerken, um Wartungs- oder Montagearbeiten<br />

durchzuführen, stellt oftmals eine Herausforderung dar.<br />

Dabei gilt die Verwendung von langen Leitern weder als sehr sicher noch<br />

als besonders ergonomisch. Ein mit Scheibenläufermotoren<br />

ausgestattetes Liftsystem kann das ändern.<br />

Bernd Becker Managing Director Electric Drives,<br />

HEINZMANN GmbH & Co. KG, Schönau<br />

40 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

01 Der Scheibenläufermotor bietet<br />

eine Nennleistung von 190 W bei einer<br />

Spannung von 36 V<br />

02 An der Rückseite des Lifts befindet<br />

sich die Antriebseinheit, die aus<br />

zwei von insgesamt vier Motoren besteht<br />

Vollständig<br />

überarbeitet!<br />

Das neu entwickelte Highstep-Liftsystem<br />

ermöglicht den Zugang zu hohen Bauwerken<br />

wie Hochspannungs-, Telekommunikations-<br />

oder Sendmasten, Windkraftanlagen<br />

oder Baukränen. Während herkömmliche<br />

Industrielifte sehr schwer und deshalb fest<br />

an ihrem Einsatzort verbaut sind, bietet dieses<br />

Liftsystem mehr Flexibilität: ein- und<br />

dasselbe Steiggerät kann transportiert und<br />

an verschiedenen Einsatzorten genutzt werden.<br />

So fährt z. B. ein Arbeiter bei der Wartung<br />

von Stromleitungen Hunderte von Masten<br />

mit dem Lift automatisch auf und ab, statt<br />

auf einer Leiter mühsam hoch- und hinunterzusteigen.<br />

Das geht schneller und ist weniger<br />

anstrengend. Eine Akkuladung genügt,<br />

um eine Person von max. 100 kg bis zu 50 Mal<br />

auf einen 30 m hohen Mast zu befördern.<br />

Das Highstep-System besteht aus zwei<br />

Komponenten: einer genormten Metallschine,<br />

die als Systemträger fest an der zu besteigenden<br />

Installation angebracht wird, und<br />

dem tragbaren elektrischen Steiggerät, das<br />

mit wenigen Handgriffen montiert wird.<br />

Sämtliche Systeme sind den herkömmlichen<br />

gesicherten Leitersystemen ergonomisch<br />

und sicherheitstechnisch überlegen.<br />

Außerdem lässt sich das Steiggerät jederzeit<br />

durch ein neues ersetzen.<br />

Modifizierter Standard-Motor<br />

für sicheren Liftbetrieb<br />

Bei der Produktentwicklung steht das Entwicklerteam<br />

vor einem alles entscheidenden<br />

Problem: Gesucht ist ein leistungsstarker<br />

Elektromotor von zugleich geringer Baugröße<br />

und einem geringen Gewicht. Der bürstenbehaftete<br />

Scheibenläufermotor von Heinzmann<br />

erweist sich als Lösung.<br />

„Gemeinsam mit dem Anwender haben<br />

wir schließlich eine Lösung weiterentwickelt,<br />

die sich in der Praxis bereits bewährt<br />

hatte“, so Bernd Becker, Vertriebsleiter Elektrische<br />

Antriebe bei Heinzmann.<br />

In der Produktentwicklung wurde das<br />

Schweizer Unternehmen Highstep-Systems<br />

von Heinzmann konstruktiv unterstützt,<br />

während der Messungs- und Testphase bestand<br />

ebenfalls eine enge Zusammenarbeit.<br />

Nach kurzer Zeit konnten die wesentlichen<br />

Entwicklungsziele bei der Antriebslösung<br />

erreicht werden.<br />

So ist der Heinzmann SL-Motor keine<br />

Neuentwicklung, sondern wurde für die<br />

spezifischen Anforderungen im Liftbetrieb<br />

modifiziert. Somit bietet der SL 100-2NFB-<br />

Standardmotor leicht angepasst bei einer<br />

geringen Baugröße und einer Dauerleistung<br />

von je 190 W die bestmögliche Leistungs-Gewichtsrelation.<br />

Motor als Antrieb<br />

für den Aufstieg<br />

Um das Liftsystem auf den jeweiligen Anwendungsfall<br />

anpassen zu können, werden<br />

vier Motoren pro Gerät verbaut, allesamt als<br />

flach konstruierte Gleichstrommotoren.<br />

Dadurch wird es überhaupt erst möglich,<br />

einen relativ kleinen, tragbaren Akku zu<br />

verwenden. Der Motor kann als Antrieb für<br />

den Aufstieg und als Generator für den Abstieg<br />

genutzt werden. Ein weiterer Vorteil<br />

ist, dass man auf einen bereits erprobten<br />

Antrieb zurückgreifen kann, der frei von<br />

Kinderkrankheiten ist.<br />

Die SL-Motoren von Heinzmann sind<br />

robust und haben über mehrere Jahre hinweg<br />

gezeigt, dass sie auch in rauen industriellen<br />

Umgebungen zuverlässig arbeiten.<br />

Zudem bieten die optimierten Verschleißteile<br />

sehr lange Wartungsintervalle, sodass<br />

einem erfolgreichen Aufstieg nichts mehr<br />

im Wege steht.<br />

www.heinzmann.de<br />

Die Berechnung und<br />

Gestaltung von Wälzlagern<br />

erreicht eine neue Ära<br />

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ELEKTROMOTOREN<br />

Auf dem Weg zum<br />

„mitdenkenden“ Antrieb<br />

Projekt zur Selbstoptimierung von Holzbearbeitungsmaschinen mit Antriebstechnik<br />

Mirco Therolf<br />

Bei der Frage nach den Werkzeugen und Strategien, mit denen sich<br />

vorhandene Antriebssysteme und -anwendungen verbessern lassen,<br />

bietet die Selbstoptimierung vielversprechende Aussichten. Das zeigt ein<br />

Projektbeispiel des Spitzenclusters it´s OWL. Bei einer Bohrspindel konnte<br />

die Bohrgeschwindigkeit glatt verdoppelt und der Energiebedarf<br />

signifikant reduziert werden.<br />

Mirco Therolf M.Sc ist Wissenschaftlicher<br />

Mitarbeiter im Labor Leistungselektronik<br />

und Elektrische Antriebe bei der<br />

Hochschule Ostwestfalen-Lippe in Lemgo<br />

42 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

ELEKTROMOTOREN<br />

In den einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs<br />

steckt zweifellos immer noch<br />

Verbesserungspotenzial − das zeigen die Innovationen<br />

der einschlägigen Herstel ler. Aber<br />

seit ein großer Anteil der elektrischen Antriebe<br />

von Maschinen und Anlagen elektronisch<br />

gesteuert beziehungsweise geregelt wird, besteht<br />

in dem elektronischen Teil bzw. in der<br />

intelligenten Kombination von Mechanik,<br />

Elektrotechnik und Elektronik/ Steuerungstechnik<br />

(=Mechatronik) sicherlich der größte<br />

„Hebel“ für Optimierungsmaßnahmen.<br />

Bei allen Fortschritten, die der Einzug der<br />

Mechatronik in die Antriebstechnik ermöglicht<br />

hat, gilt heute jedoch immer noch der<br />

Grundsatz: Die Steuerung, und mit ihr das<br />

gesamte Antriebssystem, ist nur insofern<br />

intelligent, als intelligente Menschen für<br />

die Entwicklung und Programmierung verantwortlich<br />

sind. Eigene, inhärente Intelligenz<br />

besitzt der Antrieb (noch) nicht.<br />

Die Nutzung moderner Steuerungstechnik<br />

schafft aber die Voraussetzung dafür,<br />

selbstoptimierende (Antriebs-)Systeme zu<br />

entwickeln, die mit inhärenter Teilintelligenz<br />

ausgestattet und in der Lage sind, auf<br />

sich verändernde Umgebungsbedingungen<br />

zu reagieren. „Teilintelligenz“ deshalb, weil<br />

die Antriebe nur definierte Bedingungen<br />

erkennen und sich entsprechend anpassen<br />

können und weil die Art und Weise, wie sie<br />

dies tun, wiederum vom Menschen entwickelt<br />

und in die Maschinen bzw. Antriebe<br />

implementiert wird.<br />

Querschnittsprojekt<br />

„Selbstoptimierung“<br />

Dieses Ziel verfolgt das Querschnittsprojekt<br />

„Selbstoptimierung“ im Rahmen des<br />

Technologie-Netzwerkes „it‘s OWL − Intelligente<br />

Technische Systeme OstWestfalenLippe“.<br />

In diesem Netzwerk entwickeln<br />

über 170 Unternehmen und Forschungseinrichtungen<br />

in 46 Projekten gemeinsam<br />

Lösungen für intelligente Produkte und<br />

Produktionssysteme. Das Spektrum reicht<br />

von intelligenten Automatisierungs- und<br />

Antriebslösungen über Maschinen, Fahrzeuge<br />

und Hausge räte bis zu vernetzten<br />

Produktionsanlagen − und zu intelligenten<br />

Antriebssystemen.<br />

Die Projektpartner entwickeln ein Instrumentarium<br />

für die Integration der Selbstoptimierung<br />

in die maschinenbaulichen<br />

01 Verschiedene Bohrungsarten im Möbelbau<br />

Systeme von morgen. Ein Transferkonzept<br />

ermöglicht die Übertragung der neuentwickelten<br />

Technologien für eine Vielzahl<br />

insbesondere von kleinen und mittelständischen<br />

Unternehmen.<br />

Übertragung der Ergebnisse<br />

in die Praxis<br />

Wie lassen sich Antriebssysteme durch Selbstoptimierung<br />

verbessern? Dieser Frage ging<br />

u. a. das it´s OWL-Selbstoptimierungs-Projekt<br />

„NoVHoW“ (Neuartiger selbstoptimierender<br />

Vorschub für das Hochleistungsbohren<br />

von direkt angetriebenen Werkzeugen<br />

im mechatronischen Systembaukasten)<br />

nach, das federführend vom Labor Leistungselektronik<br />

und Elektrische Antriebe der<br />

Hochschule Ostwestfalen-Lippe in Lemgo<br />

durchgeführt wurde.<br />

Die aktuellen (und auch die älteren) Generationen<br />

von Holzbearbeitungsmaschinen<br />

sind mit Bohrköpfen mit mehreren<br />

Spindeln ausgestattet. Weil immer alle<br />

Spindeln gleichzeitig angetrieben werden,<br />

auch wenn für einen Bohrprozess nur eine<br />

einzige benötigt wird, ist der Energieverbrauch<br />

relativ hoch, ebenso der Wartungsaufwand.<br />

Die mitfahrenden Massen beeinträchtigen<br />

die Dynamik, und das System ist<br />

keinesfalls flexibel.<br />

Darüber hinaus müssen die Spindeln für<br />

unterschiedliche Bauteile immer neu eingestellt<br />

werden. Das Bohren kann daher<br />

die Produktivität der gesamten Möbelproduktion<br />

beeinträchtigen und ist in der<br />

Praxis in der Tat häufig ein „bottleneck“<br />

im Fertigungsprozess.<br />

Hier besteht also Verbesserungspotenzial,<br />

das mit den Mitteln der Selbstoptimierung<br />

erschlossen werden kann. Genauer gesagt:<br />

durch die Konzeption eines adaptiven Antriebs,<br />

der auf die Umgebungsbedingungen<br />

reagiert, wobei man zentrale Istwerte nicht<br />

durch Sensoren im Bohrwerkzeug erfassen<br />

muss, sondern wiederum Kennwerte des<br />

Antriebs nutzen kann.<br />

Im ersten Schritt des Projektes wurden<br />

die Bohranwendungen in bestehenden<br />

Holzbearbeitungsmaschinen in Hinblick<br />

auf wichtige Prozessparameter wie Werkzeuggeometrie,<br />

Drehzahl, Geschwindigkeit,<br />

Material, Bohrtiefe und -genauigkeit<br />

genau analysiert. Vor allem die Interdepenzen<br />

dieser Parameter − zum Beispiel die<br />

Abhängigkeit zwischen Schnittmoment<br />

und Vorschub – waren dabei von Interesse.<br />

Aus diesen Untersuchungen wurden Anforderungen<br />

an selbstoptimierende Bohrprozesse<br />

spezifiziert.<br />

Im zweiten Schritt konstruierten die Projektbeteiligten<br />

einen Demonstrator für die<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 43

ELEKTROMOTOREN<br />

03 Der Bohrprozess wurde u. a. mit einer Hochgeschwindigkeitskamera genau analysiert<br />

02 Mit einem Demonstrator wurde der Bohrprozess nachgebildet<br />

und seine Parameter praxisgerecht untersucht<br />

Erforschung eines intelligenten Antriebs,<br />

mit dem die genannten Parameter verändert,<br />

getestet und optimiert werden. Die Integration<br />

von Sensoren ermöglicht jeweils<br />

die Analyse des Bauteils bzw. des aktuellen<br />

Hochgeschwindigkeits-Bohrprozesses.<br />

Anhand von Algorithmen, die im Verlauf<br />

des Projektes ermittelt wurden, ist die Steuerungstechnik<br />

in der Lage, die Bohrprozessparameter<br />

auf der Basis der Ist-Werte jeweils<br />

individuell und optimal einzustellen. Dabei<br />

kommen Spindeln mit Direkt antrieb zum Einsatz,<br />

die einzeln angetrieben und angesteuert<br />

werden. Die hier verwendeten Komponenten<br />

stammen aus dem mechatronischen Systembaukasten<br />

von Wittenstein.<br />

Regelsystem für Vorschubgeschwindigkeit<br />

und Drehzahl<br />

Dieser „intelligente“, sich selbst optimierende<br />

Antrieb wurde in ein analytisches Prozessmodell<br />

für das Bohren von Holz und Holzverbundwerkstoffen<br />

überführt und seine<br />

Leistungsfähigkeit in einer Holzbearbeitungsmaschine<br />

validiert. In der Praxis sieht<br />

das so aus, dass die Leistungsaufnahme des<br />

Spindelantriebs ebenso erfasst wird wie<br />

Drehmoment und Ist-Drehzahl. Darüber<br />

hinaus kann der hochdynamische Einzellinearantrieb<br />

weitere Prozessparameter wie<br />

Vorschubgeschwindigkeit, Vorschubkraft<br />

und die Ist-Position des Werkzeugs erfassen.<br />

Auf dieser Basis werden Vorschubgeschwindigkeit<br />

und Drehzahl des Bohrers geregelt,<br />

ebenso die Position des Bohrers und − per<br />

Vorsteuerung − die Vorschubkraft.<br />

Das Projekt ist inzwischen abgeschlossen<br />

und die Ergebnisse sind überzeugend: Die<br />

Bohrgeschwindigkeit der Maschine konnte<br />

verdoppelt werden. Das bedeutet, dass sich<br />

die Taktrate in der Möbelproduktion deutlich<br />

steigern lässt. Bemerkenswert daran ist,<br />

dass diese signifikante Verbesserung nicht<br />

durch höheren Automationsgrad oder komplexere<br />

Prozesse erreicht wird, sondern einzig<br />

und allein durch die Optimierung eines<br />

einzigen, automatisierten Kernprozesses,<br />

nämlich des Hochleistungsbohrens.<br />

Auch die Neben- bzw. Rüstzeiten reduzieren<br />

sich durch den sich selbst optimierenden<br />

Bohrprozess, weil die Bohrköpfe schneller an<br />

die Bearbeitung unterschiedlicher Bauteile<br />

bzw. an das Arbeiten mit unterschiedlichen<br />

Bohrertypen angepasst werden können.<br />

Qualität und<br />

Energieeffizienz verbessert<br />

Nicht nur die Geschwindigkeit, auch die<br />

Qualität und Genauigkeit des Bohrprozesses<br />

konnten im „NoVHoW“-Projekt deutlich<br />

optimiert werden. Der Ausschuss<br />

reduzierte sich um etwa 10 % und der Energieverbrauch<br />

um rund 30 %. Die Standzeit<br />

der Werkzeuge wird erhöht, weil sie stets im<br />

optimalen Arbeitsbereich betrieben werden.<br />

Außerdem ist eine definierte Bohrtiefe<br />

gewährleistet, und ein Werkzeugbruch wird<br />

sofort erkannt.<br />

Nach Einschätzung der Projektverantwortlichen<br />

sind die Erkenntnisse aus dem<br />

NoVhoW-Projekt übertragbar auf andere<br />

Holzbearbeitungsprozesse wie z. B. Fräsen<br />

und Sägen. Das erarbeitete Prozessmodell<br />

kann somit als Grundlage für eine neue<br />

Generation von Maschinen- und Anlagenkonzepten<br />

für die Möbelproduktion in<br />

Deutschland dienen. Mit seinen Zielsetzungen<br />

− höhere Flexibilität und Produktivität,<br />

optimale Anpassung von Maschinen<br />

und Werkzeugen an den Prozess, hohe<br />

Informationsdichte bei der Regelung von<br />

Bearbeitungsprozessen − überträgt es die<br />

Kernelemente von „Industrie 4.0“ auf<br />

einen Schlüsselprozess der Holzverarbeitung,<br />

das Hochgeschwindigkeitsbohren.<br />

Und selbstverständlich sind die Grundsätze<br />

der Selbstoptimierung übertragbar<br />

auf andere Anwendungsbereiche der maschinenbaulichen<br />

Antriebstechnik. So wird<br />

im Rahmen von it´s OWL auch ein selbstkorrigierendes<br />

Stanz-Biege-Werkzeug für<br />

die Metallbearbeitung entwickelt.<br />

www.its-owl.de<br />

www.hs-owl.de<br />

44 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

ELEKTROMOTOREN<br />

Kompressorenhersteller setzt auf<br />

IE3-Motoren<br />

Der Kompressoren-<br />

Hersteller Mattei verwendet<br />

nun Emerson Industrial<br />

Automation Leroy Somer<br />

IE3-Elektromotoren in allen<br />

seinen Kompressoren von<br />

18 bis 110 kW Nennleistung.<br />

Dieser Schritt wurde durch<br />

die zweite Phase der<br />

europaweit geltenden<br />

EU-Vorschriften zum<br />

Wirkungsgrad von<br />

IE3-Elektromotoren bedingt.<br />

Mattei ist spezialisiert auf Flügelzellenkompressoren, die<br />

integrierte Motoren anstatt herkömmlicher Schraubenverdichter<br />

enthalten. Flügelzellenverdichter eignen sich für den Dauer<br />

betrieb und erfordern daher einen robusten Motor, der eine<br />

höhere Leistungsfähigkeit sowie einen geringeren Stromverbrauch<br />

bietet. Vor allem Drehstrom-Asynchronmotoren mit fester<br />

Drehzahl und Nennleistungen von 7,5 bis 375 kW müssen nun die<br />

Wirkungsgradklasse IE3 erfüllen. Aus diesem Grund hat Emerson<br />

seine Motoren überarbeitet, sodass sie weniger Verluste<br />

aufweisen. Über die Lebensdauer eines IE3-Motors verringern<br />

sich damit die Betriebskosten sowie die CO 2<br />

-Emissionen.<br />

www.emerson.com<br />

Effiziente Motoren für<br />

sensorlosen Betrieb<br />

Die Antriebssystem-Familie Dyneo der<br />

Emerson-Marke Leroy-Somer ist um<br />

eine Baureihe von Synchronmotoren<br />

mit Permanentmagneterregung<br />

(LSRPM-1500 min -1 ) erweitert worden.<br />

Ohne weitere Anpassungen liefert der<br />

neue Typ Werte, die dem<br />

Premium-Wirkungsgrad<br />

entsprechen. Er ist<br />

einfach zu implementieren<br />

und durch<br />

drehzahlgeregelten<br />

Antrieb energieeffizient.<br />

Der Motor eignet sich für den sensorlosen Betrieb z. B. von<br />

Pumpen, Kompressoren, Lüftern, Verstärkern, Zentrifugen oder<br />

Separatoren. Die Motorsteuerung kommt ohne Positionsgeber<br />

und Kabelverbindung zum Antrieb aus. Störeinflüsse durch den<br />

Motor-Encoder oder den Positionsgeber sind so ausgeschlossen.<br />

Neben dem Standardtyp steht eine kompaktere Baureihe zur<br />

Verfügung. Der Motor entspricht den Vorgaben der<br />

IEC-Norm 60034-30-1. Dyneo-Motoren mit Permanentmagneterregung<br />

LSRPM (IP 55) / PLSRPM (IP23) passen zu folgenden<br />

drehzahlgeregelten Antrieben von Emerson: Powerdrive F300,<br />

Powerdrive MD2 und Unidrive M.<br />

www.leroy-somer.com<br />

© creart.de<br />

Motoren nach Maß…<br />

Drehstrommotoren IP 55<br />

IE 1, IE 2, IE 3<br />

Permanentmagneterregte<br />

Drehstrommotoren<br />

Drehstrommotoren IP 23<br />

Drehstrom-<br />

Schleifringläufermotoren<br />

Drehstrom-Servomotoren<br />

Frequenzregelbare<br />

Drehstrommotoren<br />

Wassergekühlte Drehstrommotoren<br />

Einphasenmotoren<br />

Fahr- und Hebezeugmotoren<br />

Flachmotoren<br />

Gleichstrommotoren IP 44/23s<br />

Positionierantriebe<br />

Reluktanzmotoren<br />

Schiffsmotoren<br />

Tauchmotoren<br />

Topfmotoren<br />

Außenläufermotoren<br />

EMOD Motoren GmbH · Elektromotorenfabrik<br />

Zur Kuppe 1 · 36364 Bad Salzschlirf · Germany<br />

Fon: +49664851-0 · Fax: +49664851-143<br />

info@emod-motoren.de · www.emod-motoren.de<br />

…die treibende Kraft

ELEKTROMOTOREN<br />

Kompakte Integration mit<br />

maximaler Leistung<br />

Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Antrieben mit 24/48 V<br />

erweitert die Heidrive GmbH die HMP-Baureihe um zwei dezen<br />

trale Elektroniken. Resultat der Entwicklung der Elektronik für die<br />

HMP-Servomotoren ist eine Leistungssteigerung im Bereich der<br />

dezentralen Antriebe. Für Anwendungen bis 200 W kommt der<br />

HMPi06 zum Einsatz. Der Servomotor aus der 60-mm-Baureihe<br />

zeichnet sich durch einen internen 24/48-V-Regler aus, der direkt<br />

im Motorprofil platziert ist. Aufgrund der optimierten thermischen<br />

Anbindung der Leistungsendstufe erreicht man eine hohe<br />

Wärmeabfuhr, die sich durch einen optionalen Lüfter auf 300 W<br />

steigern lässt. Durch die Integration in das Motorprofil<br />

unterscheidet sich die Baulänge zu den Standard-HMP-Servomotoren<br />

nur um 18 mm. Für Anwendungen mit bis zu 2,6 Nm kommt<br />

die aufgesetzte Elektronik des HMPa08 ins Spiel. Aufgrund der<br />

optimierten Bauraumgestaltung der Leistungselektronik lässt sich<br />

diese im Druckgussgehäuse unterbringen. Für die Positionierung<br />

wurden die Elektroniken auf den neuen LC1-Geber abgestimmt.<br />

Alternativ besteht die Möglichkeit den Antrieb sensorlos per<br />

FOC-Regelung zu betreiben. Die Antriebe können analog sowie<br />

über CAN-Bus angesteuert werden und bieten durch zahlreiche<br />

Ein-/Ausgänge zusätzliche Erweiterungsmöglichkeiten. Mithilfe<br />

des Feldschwächbetriebs lässt sich die Drehzahl des Antriebs bei<br />

Bedarf noch steigern. Über eine<br />

Konfigurationssoftware für<br />

Windows können alle Regelparameter<br />

sowie auch alle gängigen<br />

Fahrprofile definiert werden.<br />

www.heidrive.de<br />

Passgenaue Antriebe für Zentrifugen<br />

Der Zentrifugenantrieb Hamotic von Hanning kann individuell an<br />

Kleinst-, Tisch- oder Standzentrifugen angepasst werden. Zum<br />

Einsatz kommt er in der medizinischen<br />

Diagnostik, in Laborzentrifugen<br />

zur Qualitätskontrolle und in<br />

Spezialanwendungen in der Umweltund<br />

Lebensmittelanalytik. Dem<br />

Hersteller zufolge arbeitet der<br />

kompakte und energieeffiziente<br />

Antrieb bei hoher Drehzahlgenauigkeit<br />

schnell und leise. Verfügbar sind<br />

die Spezialmotoren mit Leistungen von 50 W bis 3 kW. Optionale<br />

Features sind z. B. übermaßgefertigte Lagerschilde und Antriebswellen<br />

oder individuelle Fuß- und Flanschausführungen. Die<br />

Zentrifugenantriebe können auch mit einem auf den Bauraum<br />

angepassten Hatronic-Frequenzumrichter ausgestattet werden.<br />

Gekapselte Ausführungen sind ebenso möglich wie Lösungen mit<br />

integriertem Anschlussflansch für die Direktmontage.<br />

www.hanning-hew.com<br />

Schutz für die Motorspindel<br />

In Werkzeugmaschinen führen Kollisionen<br />

zwischen Werkzeug und Werkstück oftmals<br />

zu erheblichen Sachschäden. Jakob<br />

Antriebstechnik will diesem Problem mit<br />

dem Motorspindel-Schutzsystem MS3<br />

entgegen treten. Dieses gewährleistet bei<br />

kontaktbedingter Überlast das unmittelbare Auskoppeln der<br />

Motorspindel aus dem Kraftfluss der Maschine. Das Auftreten<br />

schädigungsrelevanter Kraftspitzen wird dadurch wirksam<br />

verhindert. Die Kinematik des Systems umfasst ein formschlüssiges<br />

Flanschsystem welches in der Schnittstelle zum Spindelkasten<br />

installiert ist. Die Trennstelle der Flansche ist durch ein<br />

Magnetsystem kraftschlüssig gefügt. Die Grenzhaltekraft der<br />

Magnete des Schutzsystems wird gemäß der zulässigen Tragfähigkeit<br />

der Spindellager dimensioniert. Untersuchungen haben<br />

gezeigt, dass bei Schrupp-Bearbeitung sehr hohe Grenzspanungstiefen<br />

erreicht werden können. Ein unkontrolliertes Ausrücken<br />

der Spindel während der Bearbeitung tritt nicht auf.<br />

www.jakob<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />

HBI A<br />

Leistungsfähig dank<br />

integrierter Regelelektronik<br />

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dezenren erie<br />

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• kundenspezifische Ausführungen<br />

engenrieede<br />

Produktseite<br />

HBI Antriebe<br />

Schrittmotoren mit Anschlusskasten<br />

Die Schrittmotoren mit Anschlusskasten von EC Motion kommen<br />

u. a. in der Lebensmittelindustrie, bei Werkzeugmaschinen oder<br />

auch Verpackungsmaschinen zum Einsatz und vor allem dann,<br />

wenn es um den Anschluss abgeschirmter Kabel (EMV-Abschirmung)<br />

geht. Gleiches gilt bei einer Anbringung der Schrittmotoren<br />

außerhalb eines Gerätes, wo eine normale Litzenausführung<br />

oftmals nicht gewünscht ist, weil<br />

Zuleitungen als hochflexibles oder<br />

ölfestes Kabel benötigt werden. Das<br />

Portfolio des Unternehmens umfasst<br />

30 verschiedene Schrittmotoren mit<br />

einem Flansch von 56,4 sowie 60 und<br />

86 mm zuzüglich Anschlusskasten<br />

mit M16-Verschraubung.<br />

www.ec-motion.de<br />

46 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong><br />

ngel.indd 1 23.07.<strong>2015</strong> 15:01:29

ELEKTROMOTOREN<br />

Potenzialabnahme schnell, einfach und sicher<br />

Das von FTG entwickelte System zur Abnahme von Potenzialen,<br />

Miniclic, erleichtert dem Monteur die Arbeit. Die<br />

einfache Stecktechnik bringt beim Einbau bis zu<br />

80 % Zeitersparnis gegenüber einer klassischen<br />

Verkabelung. Für die Montage wird nur ein Schraubendreher<br />

benötigt. Dabei werden die Miniclic-<br />

Module auf eine Schiene gesteckt und über zwei<br />

wartungsfreie Schraubklemmen fixiert. Dann<br />

können die vorgesehenen Abgänge (Cubes)<br />

eingesteckt werden. Danach werden eindrähtige<br />

oder feindrähtige Kabel mit Aderendhülse<br />

eingeschoben und durch eine Push-in-Feder fest arretiert. Hier<br />

beweist das Bauteil seine ganze Flexibilität. Denn<br />

nur die benötigte Anzahl an Cubes und damit<br />

Abgängen wird verwendet. Nicht genutzte Abgänge<br />

müssen somit nicht bestückt werden. Wird ein<br />

zusätzlicher Abgang benötigt, wird nur ein Cube<br />

nachgesteckt. Das Miniclic-Modul bleibt dabei auf<br />

der Schiene montiert. Die einsteckbaren Cubes gibt<br />

es in vier Farben: Grau, Blau, Grün und Rot.<br />

www.ftg-germay.de<br />

Sensor-Technik sorgt für neuartigen<br />

Schiffsantrieb<br />

Die Sensor-Technik Wiedemann GmbH hat erstmals einen<br />

hybriden Antrieb für ein Passagierschiff mit zwei komplett<br />

unabhängigen Energiespeichern und Motoren entwickelt: Einen<br />

Diesel-Hauptantrieb und einen Batterie-Elektrischen Neben<br />

antrieb als Manövrierhilfe und Notfallantrieb. Der 226 PS<br />

Hauptantrieb wird somit um einen elektrischen 110 PS Neben<br />

antrieb ergänzt, der das Schiff aufgrund einer Lithium-Ionen-<br />

Intelligente<br />

Bewegungskontrolle<br />

Dieses kostengünstige Servosystem mit geschlossenem Regelkreis<br />

kombiniert einen Präzisionsschrittmotor und einen hoch auflösenden<br />

Encoder mit einer ausgefeilten Antriebs- und Steuerelektronik in einer<br />

einzigen kompakten Einheit.<br />

Standardbereich von 9W bis 45W.<br />

Batterie 30 min bei voller Leistung in Fahrt halten kann. Die<br />

Zebotec GmbH aus Konstanz hat aus den Schlüsselkomponenten<br />

von Wiedemann eine elektrische Antriebseinheit zusammengestellt,<br />

welche sowohl als 360 °-Bugstrahlruder arbeitet als auch<br />

das ganze Schiff allein bewegen kann.<br />

www.sensor-technik.de<br />

PROFIBUS • Ethernet • RS485<br />

www.relianceprecision.de<br />

Tel NL +31 (0) 76 5040790<br />

Tel UK +44 (0) 1484 601002<br />

sales@reliance.co.uk<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 47<br />

Reliance.indd 1 09.07.<strong>2015</strong> 07:47:17

KOMPONENTEN UND SOFTWARE<br />

Neue Fluidware App zur<br />

Baugruppenkonfiguration<br />

Mithilfe der „Fluidware App“ der R+L Hydraulics GmbH kann die<br />

Auslegung einer Baugruppe, aus Pumpenträger, Wellenkupplung<br />

und Zubehör, online kalkuliert werden. Dabei vereint die<br />

Anwendung die Funktionen eines klassischen Auslegungsprogramms<br />

mit weiteren Merkmalen aus Konstruktion, Vertrieb und<br />

Service. Herzstück ist der Konfigurator, mit dem der Nutzer die<br />

Auslegung einer Baugruppe mithilfe eines Drop-Down-Menü<br />

einrichten kann. Die App erstellt automatisch die Zeichnung der<br />

gewählten Konfiguration in Echtzeit, sodass eine visuelle<br />

Kontrolle möglich ist. Für die Ausgabe der Bemaßung auf der<br />

Zeichnung kann zwischen metrischem und<br />

zölligem System gewählt werden. Auch Preisinformationen<br />

lassen sich abrufen. Alle Projekte<br />

können gespeichert und bei Bedarf direkt bei<br />

R+L Hydraulics geordert werden.<br />

www.fluidware-app.com<br />

Angebot an konfektionierten Antriebsleitungen<br />

weiter ausgebaut<br />

Das Unternehmen Igus hat sein<br />

Angebot an konfektionierten<br />

Leitungen für den Einsatz in Energieketten<br />

weiter ausgebaut. Neu im<br />

Programm sind jetzt auch Stecker zur<br />

Konstruktion von konfektionierten<br />

Leitungen der Hersteller Mitsubishi<br />

und Parker. Das Programm wurde um<br />

3200 verschiedenen Antriebsleitungen<br />

erweitert, u. a. um den Konstrukteuren<br />

eine noch größere Auswahl<br />

anzubieten. Die konfektionierten<br />

Leitungen sind für den Einsatz in<br />

Energieketten konstruiert, dabei<br />

können die Anwender, je nach<br />

Bedarfsfall, zwischen sieben verschiedenen<br />

Qualitätsstufen auswählen.<br />

Verfügbar sind die Leitungen mit<br />

unterschiedlichen Zulassungen und<br />

Konformitäten. Dabei werden sie mit<br />

Steckern nach 22 verschiedenen<br />

Herstellerstandards konfektioniert.<br />

www.igus.de<br />

Höchsttemperaturöl verlängert<br />

Nachschmierintervalle<br />

Mit OKS 3520 haben die Schmierstoffexperten von OKS einen<br />

vollsynthetischen, silikonfreien Höchsttemperaturschmierstoff<br />

entwickelt, der auch unter Einfluss von Feuchtigkeit und in<br />

staubhaltiger Umgebung optimalen Verschleißschutz bietet. Das<br />

Spezialöl neigt auch bei Einsatztemperaturen bis 280 °C nicht zu<br />

Ablagerungen von Vercrackungsrückständen und sichert dadurch<br />

die Funktionssicherheit von Maschinenelementen auch in diesem<br />

Temperaturbereich. OKS 3520 zeichnet sich durch sein gutes<br />

Kriechvermögen aus, das ein Eindringen tief in die Ketteninnenlager<br />

und somit eine wirksame Schmierung ermöglicht. OKS 3520<br />

verlängert durch seine hohe Oxidationsstabilität<br />

die Gebrauchsdauer und damit die<br />

Nachschmierintervalle gegenüber herkömmlichen<br />

Hochtemperaturschmierstoffen. Seine auf<br />

höchste Temperaturen abgestimmte Additivierung<br />

führt zu verringerten Reibwerten und<br />

somit zu Energieeinsparungen.<br />

www.oks-germany.com<br />

Verdrehsichere Montage<br />

Gabelköpfe und Gabelgelenke von<br />

mbo Oßwald sind jetzt mit einem<br />

Zusatzgewinde erhältlich, das ein<br />

verdrehsicheres Montieren der<br />

Gabelköpfe ermöglicht. Dafür wird<br />

diese Gabelkopf-Variante mit einem<br />

Gewindestift nach DIN 913/<br />

DIN EN ISO 4026 zusätzlich fixiert. Ausgewählte Modelle mit<br />

Anschlussgewinde M12 bis M36 sind direkt ab Lager und ab<br />

Stückzahl eins lieferbar. Sie können als Einzelteil oder als<br />

komplettes Gabelgelenk bezogen werden. Auch weitere<br />

Baugrößen der Gabelköpfe DIN 71752/DIN ISO 8140 mit Zusatzgewinde<br />

können auf Anfrage gefertigt werden.<br />

www.mbo-osswald.de<br />

Flexible Lösung zur Kraftübertragung<br />

Der Super Flex-Riemen von Gates ist ein endloser Polyurethan-<br />

Riemen, der speziell dafür gemacht wurde, die individuellen<br />

Anforderungen des Kunden bei hoher Flexibilität zu erfüllen.<br />

Gates neue hocheffiziente Produktionsprozesse und interne<br />

Weiterverarbeitungskapazitäten ermöglichen es, dass der Kunde<br />

einen für seine Anforderungen maßgeschneiderten Riemen<br />

erhält. Dieser Riemen verbindet die Langlebigkeit hochwertiger<br />

Polyurethan-Produkten mit optimierten Vorlaufzeiten. Der<br />

Riemen ist für Antriebe mit hoher Kraftübertragung genauso<br />

geeignet wie für präzise Synchronanwendungen, wie sie in den<br />

meisten Industriezweigen und Märkten vorkommt. Für<br />

Anwendungen in der Keramikindustrie wurde die endlose<br />

Riemenbeschichtung Taracx entwickelt, die extreme<br />

Verschleißfestigkeit und gleichzeitig hohe<br />

Haftung für präzise Transportanwendungen<br />

bietet. Das Riemen-Programm ist<br />

besonders verschleißfest und<br />

gleichzeitig sehr flexibel.<br />

www.gates.com<br />

48 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

OUP_AG_<strong>2015</strong>_99_kjb_001 1 08.07.<strong>2015</strong> 15:29:03<br />

KOMPONENTEN UND SOFTWARE<br />

Maschinenprogrammierung mit<br />

Technologiebibliotheken<br />

Baumüller bietet<br />

seine Engineering-<br />

Framework<br />

Promaster Technologiepakete<br />

mit<br />

vorprogrammierten<br />

Bausteinen an, die<br />

die Programmierzeit<br />

deutlich verkürzen<br />

und dadurch die<br />

Engineering-Kosten<br />

erheblich senken<br />

sollen. Bei den Technologiebibliotheken, die für Steuerungen mit<br />

entsprechender Runtime-Lizenz erworben werden können,<br />

handelt es sich um Pakete, die der Hersteller aus einzelnen<br />

Funktionsbausteinen schnürt. Sie können sowohl einfache<br />

Bewegungen als auch komplexe Prozesse abbilden. So können<br />

Funktionen wie z. B. Wickler, Registerregelung, Querschneider,<br />

fliegende Säge etc., schnell und übersichtlich realisiert werden. In<br />

Form von Beispielprojekten erschließen sich die Bibliotheken<br />

dem Anwender schnell und er hat die Möglichkeit, die vorbereiteten<br />

Pakete direkt auf seine Anwendung zu übertragen.<br />

Maschinen können dadurch modular realisiert werden, wobei für<br />

jede Technologie ein Funktionspaket zur Verfügung steht.<br />

Optional kann der Anwender die Bibliotheken speziell auf seine<br />

Anforderungen abstimmen.<br />

www.baumueller.de<br />

Kompaktverteiler mit<br />

500 mm²-Querschnitt<br />

Bei der Stromverteilung<br />

spielen Aluminiumkabel eine<br />

immer größere Rolle, da sie<br />

günstiger als Kupferkabel<br />

sind. Jedoch reicht ihre<br />

elektrische Leitfähigkeit nicht<br />

an Kupfer heran, weshalb der<br />

Querschnitt von Aluminiumkabeln<br />

größer dimensioniert<br />

werden muss. Querschnitte<br />

bis zu 500 mm2 mussten somit bisher stets in Unterverteilern<br />

angeschlossen werden. Das Unternehmen FTG hat mit dem<br />

500er-Block nun einen Kompaktverteiler entwickelt, der dieses<br />

Hindernis beseitigt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verteilern<br />

erlaubt der 500er-Block die Aufnahme von Anschlussleitern mit<br />

einem Querschnitt von bis zu 500 mm2 auf der Zugangsseite.<br />

Abgangsseitig sind bis zu 2 x 300 mm2 möglich. Die Fixierung der<br />

Zuleitung geschieht durch zwei Schrauben. Darüber hinaus<br />

verfügt der Kompaktverteiler über einen zusätzlichen Abgang, für<br />

Leiter bis zu 10 mm2, für Prüfzwecke. Der verzinnte Aluminiumkörper<br />

des 500er-Blocks ermöglicht es, sowohl Kupfer- als auch<br />

Aluminiumleiter anzuschließen. Die maximale elektrische<br />

Belastung beträgt 950 A. Ausgelegt ist der modular aufgebaute<br />

Verteiler auf eine Betriebsspannung von bis zu 1000 V (AC) bzw.<br />

1500 V (DC). Mit seiner Vollisolierung entspricht er den Anforderungen<br />

der Schutzklasse IP 10.<br />

www.ftg-germay.de<br />

TECHNIKWISSEN FÜR INGENIEURE<br />

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OUP_KJB_Vertriebsanzeige_185x130_<strong>2015</strong>_07.indd 1 <strong>antriebstechnik</strong> 22.07.<strong>2015</strong> 8/<strong>2015</strong> 14:20:45 49

ROBOTIK UND MOTION CONTROL I SPECIAL<br />

Kleiner ganz groß in Open Source<br />

Motoren und Planetengetriebe sorgen für Meilenstein in der Robotik<br />

Anja Schütz<br />

Der Youbot ist ein kleiner mobiler Roboter, der als Open-Source-Plattform<br />

für wissenschaftliche Forschung und Lehre entwickelt wurde. Der Roboter<br />

besteht aus einer mobilen Plattform und einem Roboterarm – für den<br />

Antrieb dieser Komponenten sorgen intelligente Antriebssysteme.<br />

Einem Roboter Schritt für Schritt etwas<br />

beizubringen und sich mit anderen über<br />

die eigens geschriebenen Programme auszutauschen,<br />

ist wohl für jeden Robotik-Studenten<br />

eine großartige Herausforderung.<br />

Um gerade die wissenschaftliche Forschung<br />

und Lehre zu unterstützen, hat das Augsburger<br />

Unternehmen Kuka den Youbot-Roboter<br />

entwickelt. Der per Open-Source-Software<br />

gesteuerte mobile Manipulator mit omnidirektionaler<br />

Basis und einer Robotermechanik<br />

mit fünf Freiheitsgraden gilt knapp<br />

zwei Jahre nach Markteintritt als die Refe-<br />

Anja Schütz ist Redakteurin bei der<br />

Maxon Motor AG in Sachseln/Schweiz<br />

renzplattform für die Forschung und Ausbildung<br />

im Bereich der mobilen Manipulation.<br />

Das bisher primär als Industrieroboterhersteller<br />

weltweit bekannte Unternehmen hat<br />

damit eine Open-Source-Referenz-Plattform<br />

für die Robotik-Forschung geschaffen, die es<br />

Forschern, Entwicklern und Robotik-Studenten<br />

ermöglicht, ihre eigene Steuerungsund<br />

Applikationssoftware zu schreiben, z. B.<br />

um Ikea-Tische zu montieren oder Kleinladungsträger<br />

und Bauteile in der „Fabrik<br />

der Zukunft“ zu transportieren.<br />

Antriebe für 500 g Gewicht<br />

Der Youbot besteht aus einem omnidirektional<br />

verfahrbaren Chassis und einem oder<br />

zwei darauf montierten Roboterarmen. In<br />

das Chassis sind ein Industrie-PC und ein<br />

Akku integriert. Der Industrie-PC kommuniziert<br />

in Echtzeit (1 ms Takt) via Ethercat mit<br />

seinen insgesamt neun Antrieben, die in<br />

Strom-, Geschwindigkeits- und Positionsregelung<br />

betrieben werden können. Roboterplattform<br />

und Arm können auch unabhängig<br />

voneinander genutzt werden. Das Youbot-<br />

Chassis ist nur 53 cm lang, 36 cm breit und<br />

knapp 11 cm hoch und bewegt sich auf vier<br />

Mecanum-Rädern fort. Das sind spezielle<br />

Räder, deren Lauffläche aus im 45 °-Winkel<br />

über den Radumfang verteilten Rollen besteht,<br />

wodurch der Youbot in jedem Moment<br />

translatorische und rotatorische Bewegungen<br />

beliebig überlagern kann. So werden<br />

omnidirektionale Bewegungen einschließlich<br />

Seitwärts- und Diagonalfahrten möglich.

SPECIAL I ROBOTIK UND MOTION CONTROL<br />

01 Die Steuersoftware des Roboters ist ein Linux-basiertes Open-Source-<br />

System, das über eine Reihe von offenen Schnittstellen verfügt<br />

02 Der Youbot im Detail – 1: Basis, 2: Plattform,<br />

3: Armgelenk 2, 4: Armgelenk 3, 5: Armgelenk 5, 6: Greifer,<br />

7: Armgelenk 4, 8: Armgelenk 1<br />

Auf der Plattform ist ein rund 66 cm langer<br />

Arm montiert, an dessen Ende sich ein<br />

Greifer mit zwei Fingern befindet, mit denen<br />

der Roboter Gegenstände von einer<br />

Größe bis zu 70 mm und einem Gewicht<br />

von bis zu 500 g bewegen kann. Der Roboterarm<br />

besteht aus fünf Gelenken, die<br />

alle von Maxon Motor Antriebssystemen<br />

bewegt werden. Für diese Aufgabe kommen<br />

Motor-Getriebe-Encoder-Kombinationen<br />

zum Einsatz.<br />

Planetengetriebe für<br />

mehr Bewegungsfreiheit<br />

Da der vorhandene Platz im Youbot begrenzt<br />

ist, aber dennoch im Arm und im<br />

Chassis mehrere Motoren und Planetengetriebe<br />

untergebracht werden müssen, sind<br />

diese Komponenten direkt in die Gelenke<br />

des Roboterarms integriert. Dazu entwickelten<br />

Maxon Motor und Kuka gemeinsam<br />

ein besonders leichtes, präzises und<br />

robustes Spezialgetriebe, bei dem sich das<br />

Gelenk um das Planetengetriebe herumdrehen<br />

kann.<br />

Für die Gelenke des Roboterarms werden<br />

insgesamt fünf bürstenlose Flachmotoren<br />

(EC45 flat, EC32 flat) in Kombination mit<br />

Sondergetrieben und Encodern verwendet.<br />

Für die Plattform kommen vier bürstenlose<br />

Flachmotoren (EC45 flat, EC32 flat) aus dem<br />

Hause Maxon Motor zum Einsatz. Der bürstenlose<br />

EC45 flat zeichnet sich durch eine<br />

einfache Konstruktion mit hoher Drehmomentfestigkeit<br />

in kompakter Bauform aus.<br />

Die Flachmotoren haben eine Abgabeleistung<br />

von 15 bis 50 W, wiegen aber nur von<br />

46 g bis 110 g. Die Gelenke des Roboterarms<br />

sind mit Posi tionsgebern (Encoder) von Maxon<br />

Motor verbunden, um eine Winkelmessung<br />

der Gelenke zu ermöglichen.<br />

Der Kuka Youbot kann bereits jetzt als<br />

Meilenstein der Robotikforschung und<br />

-entwicklung bezeichnet werden. Das<br />

Augsburger Unternehmen hat hier bewusst<br />

einen ganz neuen Weg beschritten, um den<br />

Forschungsmarkt adressieren und die<br />

Robotik-Community für Technologietransfers<br />

erreichen zu können. Denn gerade<br />

durch das Linux-basierte Open-Source-<br />

Konzept des Roboters sind Forschern und<br />

Wissenschaftlern keine Grenzen gesetzt.<br />

www.maxonmotor.de<br />

03 Mehrere Antriebe von Maxon Motor kommen im Roboter zum Einsatz<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 51

ROBOTIK UND MOTION CONTROL I SPECIAL<br />

Edle Tropfen<br />

Berührungsloser Linearwegsensor bringt Genauigkeit<br />

und die schnelle Abtastrate in die Kunststoffindustrie<br />

Ralf Moder<br />

Eine Maschine für die additive<br />

Fertigung produziert Bauteile, die<br />

nicht nur als Anschauungsobjekte<br />

taugen, sondern industriellen<br />

Ansprüchen genügen. Möglich<br />

wird das u. a. durch sehr eng<br />

aufgetragene Kunststofftröpfchen<br />

und eine komplett über Highspeed-<br />

Ethernet angebundene Aktorik und<br />

Sensorik der Maschine. Die<br />

Bewegung der Schnecke in den<br />

beiden Austragseinheiten erfasst<br />

dabei ein berührungsloser<br />

Linearwegsensor.<br />

Ralf Moder ist Vertriebsspezialist bei der Hans<br />

Turck GmbH & Co. KG in Mülheim an der Ruhr<br />

Produktionseffizienz − so lautet das Versprechen,<br />

das Kunden seit etlichen Jahren<br />

von der Firma Arburg GmbH + Co KG aus<br />

Loßburg erwarten dürfen. Sie bekommen<br />

nicht nur die Spritzgussmaschine ihrer<br />

Wahl, das Unternehmen unterstützt sie auch<br />

dabei, ihre Kunststoff-Produktionsaufgabe<br />

möglichst effizient zu lösen. Das Angebot<br />

umfasst zudem Robot-Systeme, kundenspezifische<br />

Turnkey-Anlagen und anderen Peripherie.<br />

Seit kurzem hat Arburg sein Angebot<br />

um eine weiteres Produkt ergänzt, das in der<br />

Kunststoffwelt für Aufsehen gesorgt hat: den<br />

werkzeuglos auf Basis von Standardgranulaten<br />

arbeitenden Freeformer.<br />

Kunden, die Einzelteile oder nur wenige<br />

100 Stück von einem Bauteil benötigten,<br />

standen bisher vor einer schwierigen Wahl.<br />

Für so wenige Teile lohnt sich die Fertigung<br />

einer Spritzgussform kaum. Legt man die<br />

Kosten auf das einzelne Bauteil um, steigt<br />

sein Preis ins Unwirtschaftliche. Seit Arburg<br />

2013 den Freeformer erstmalig vorstellte,<br />

bietet der Maschinenbauer nun auch für<br />

die industrielle additive Fertigung von Einzelteilen<br />

und individualisierten Kleinserien<br />

eine Lösung an.<br />

Die 3-D-Druck-Branche zeigt sich noch<br />

relativ entspannt gegenüber dem Einstig<br />

des Spritzgussprofis in diesen Markt. Das<br />

hat zwei Gründe: Zum einen wird der 3-D-<br />

Druck als Fertigungsverfahren durch den<br />

Einstieg eines der weltweit führenden<br />

Spritzgussmaschinenherstellers aufgewertet.<br />

Zum anderen spricht Arburg mit seinem<br />

Freeformer teilweise andere Kunden an als<br />

die Hersteller herkömmlicher 3-D-Drucker.<br />

3-D-Druck für<br />

industrielle Anforderungen<br />

Bei einem der bislang üblichen Verfahren<br />

tragen 3-D-Drucker einen Kunststoffstrang<br />

aus, der beim Druck nicht unterbrochen<br />

werden kann. Das schränkt die Freiheit der<br />

Bauteil-Geometrie ein. Arburg setzt das<br />

selbst entwickelte AKF-Verfahren ein. Beim<br />

Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) wer-<br />

01 Das Design des Freeformers<br />

wurde 2014 mit dem renommierten<br />

Red Dot Award ausgezeichnet<br />

52 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

SPECIAL I ROBOTIK UND MOTION CONTROL<br />

den Bauteile ohne Werkzeug aus 3-D-CAD-<br />

Daten einzeln Tropfen für Tropfen aus geschmolzenem<br />

Standardgranulat aufgebaut.<br />

„Der Freeformer druckt nicht nur Prototypen-<br />

oder Anschauungsexemplare, sondern<br />

fertigt industriell einsetzbare Einzelteile<br />

und Kleinserien, die von der Stabilität, aber<br />

auch von der Bauteilgenauigkeit industriellen<br />

Anforderungen entsprechen“, erklärt<br />

Entwicklungsleiter Dr. Eberhard Duffner.<br />

Das gelingt der Maschine, indem man den<br />

Kunststoff je nach Düsengröße in 200 bis<br />

300 Mikrometer kleinen Tröpfchen aufträgt.<br />

Mit diesem Verfahren lassen sich auch komplexe<br />

Geometrien realisieren.<br />

Linearwegsensor<br />

erfasst Schneckenbewegung<br />

Den Takt und die Größe der Tröpfchen regelt<br />

eine Blende an der Spitze der Austragseinheit.<br />

Der plastifizierte Kunststoff wird<br />

mit einigen hundert Bar Druck vor die Blende<br />

gespannt. „Dieser Druck wird mit der<br />

Plastzifizierschnecke erzeugt und ge regelt.<br />

Um die Tröpfchengröße bezüglich Viskositätsschwankungen<br />

des aufgeschmol zenen<br />

Materials konstant halten zu können, wird<br />

mit dem sich extrem langsam verändernden<br />

Schneckenweg, gemessen am sogenannten<br />

Li-Sensor, ein Korrekturmodell gerechnet“,<br />

so Werner Faulhaber, Leiter der Abteilung<br />

Entwicklung Elektrotechnik bei Arburg.<br />

Wären die Tröpfchen zu groß oder zu<br />

klein, würde das der Qualität des Bauteils<br />

schaden. Die Oberfläche des gedruckten<br />

Bauteils ist zwar nicht so glatt wie die eines<br />

spritzgegossenen Bauteils, allerdings sind<br />

die Tröpfchen regelmäßig angeordnet, so<br />

dass die Abmessungen des späteren Bauteils<br />

exakt stimmen. Möglich wird das unter<br />

anderem durch Turcks induktiven Linearwegsensor<br />

Li-Q25, der die Bewegung der<br />

Schnecke im Freeformer erfasst.<br />

Genauigkeit und Linearität<br />

„Wir arbeiten auf 25 Mikrometer genau. Der<br />

Li leistet dies über einen Weg von 500 mm,<br />

ohne dass die Genauigkeit mit der Messlänge<br />

abnimmt. Diese Genauigkeit ist bei Sensoren<br />

mit Varan-Schnittstelle ein Alleinstellungsmerkmal.<br />

Die Positioniergenauigkeit und<br />

die Reproduzierbarkeit waren die entscheidenden<br />

Vorteile des Li“, beschreibt Werner<br />

Faulhaber die zentralen Gründe für Wahl<br />

des Sensors für die Plastifizierschnecke.<br />

Turcks Li-Sensoren werden auch an Spritzgießmaschinen<br />

von Arburg eingesetzt.<br />

Obwohl die Sensoren in diesen Spritzgießmaschinen<br />

auch an der Schnecke verwendet<br />

02 Am Ende der beiden Zylinder befinden<br />

sich die Li-Sensoren, um den Weg der<br />

Plastifizierschnecke zu erfassen<br />

04 Das Freeformer-<br />

Prinzip erlaubt<br />

den Einsatz von<br />

verschiedenen<br />

Standardgranulaten<br />

werden, sind die Anforderungen hier anders<br />

gelagert: „Von der Performance her ist der Li<br />

an der Spritzgießmaschine eher belastet“,<br />

sagt Faulhaber. Die Geschwindigkeit der<br />

Signalsaugabe ist beim Freeformer und der<br />

eher langsamen Bewegung der Schnecke<br />

unkritisch. „Hier war es aber wichtig, dass<br />

wir die Abtastrate erfüllen können, die die<br />

Servo-Achsen benötigten. Auch wenn die<br />

translatorische Bewegung der Schnecke<br />

selbst nicht sehr dynamisch ist, rufen wir<br />

den Wert sehr häufig ab.“ Arburg setzt in beiden<br />

Maschinentypen einen induktiven Linearwegsensor<br />

von Turck mit einer maximalen<br />

Abtastrate von 5 kHz ein.<br />

Über Echtzeit-Ethernet<br />

Varan angesteuert<br />

„Der Freeformer ist komplett elektrisch angetrieben.<br />

Wir setzen keine pneumatischen oder<br />

hydraulischen Antriebe ein. Jede Achse − und<br />

das können bis zu dreizehn Servo-Achsen<br />

sein − steuern wir über Echtzeit-Ethernet an.<br />

Wir hatten die Vision, die komplette Aktorik<br />

03 Beim Druck bewegt sich der Materialtisch<br />

über drei Achsen auf wenige Mikrometer<br />

genau unter der starren Austragseinheit<br />

und einen maßgeblichen Teil der Sensorik<br />

über Echtzeit-Ethernet anzubinden“, beschreibt<br />

Faulhaber die Entscheidung für<br />

das Highspeed-Ethernet-Protokoll Varan.<br />

Damit war ein weiteres Kriterium bei der<br />

Auswahl des geeigneten Linearwegsensors<br />

gesetzt. Arburg hat die Varan-Schnittstelle<br />

des Li 2012 für den Einsatz in elektrisch<br />

angetriebenen Spritzgussmaschinen<br />

mitentwickelt. Von dieser Entwicklung<br />

konnte Arburg selbst im Free former nun<br />

erneut profitieren. „Wir haben den Vorteil,<br />

dass wir den Li-Sensor in dieser speziellen<br />

Ausführung so einfach einbinden können<br />

wie einen unserer eigenen Aktoren oder<br />

Messsysteme“, sagt der Abteilungsleiter im<br />

Hinblick auf die Integration des Sensors in<br />

die Maschinensteuerung. Seine Steuerungen<br />

entwickelt Arburg für alle Maschinentypen<br />

selbst. Angesichts des rein elektrisch<br />

angetriebenen Freeformers war die hohe<br />

EMV-Stabilität ein weiterer Pluspunkt des<br />

Turck-Sensors.<br />

www.turck.de<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 53

ROBOTIK UND MOTION CONTROL I SPECIAL<br />

Aus sicherer Entfernung<br />

Hohlwellen-Servoantriebe sorgen für Präzision und Leistung in EOD-Robotern<br />

Fernando Aramendia<br />

Um Bomben oder andere<br />

gefährliche Gegenstände sicher aus<br />

öffentlichen Räumen zu entfernen,<br />

benötigt man autonome Helfer, die<br />

sich ohne Gefahr für den Menschen<br />

einsetzen lassen. Sie müssen aber<br />

so präzise und robust sein, dass sie<br />

filigrane Bewegungen ausführen<br />

können und auch eine versehentliche<br />

Sprengung überstehen.<br />

Kein leichtes Unterfangen für die<br />

eingesetzte Antriebstechnik.<br />

Fernando Aramendia ist Geschäftsführer<br />

bei der Harmonic Drive AG in Spanien<br />

P<br />

roytecsa Security ist ein spanisches Unternehmen,<br />

das sich zum Ziel gesetzt hat,<br />

eigene technische Lösungen auf den Markt<br />

zu bringen, die auf die spezifischen Sicherheits-<br />

und Verteidigungsbedürfnisse seiner<br />

nationalen und internationalen Kunden<br />

zugeschnitten ist. Seit mehr als 25 Jahren arbeitet<br />

man eng mit nationalen Sicherheitskräften<br />

und -behörden, Finanzunternehmen,<br />

Eisenbahngesellschaften, öffentlichen Verwaltungen<br />

und Privatunternehmen zusammen.<br />

Zu seinen fortschrittlichsten Lösungen<br />

zählen die Aunav-Roboter. Dank ihrer hohen<br />

Präzision und Funktionssicherheit eignen<br />

sie sich für die Entschärfung improvisierter<br />

Sprengkörper (IED) und konventioneller<br />

Munition (EOD, Kampfmittelbeseitigung)<br />

bei Polizei- und Militäreinsätzen wie auch<br />

für die Abwehr chemischer, biologischer,<br />

radiologischer und nuklearer Bedrohungen.<br />

Der Aunavnext hebt sich aufgrund seiner<br />

beiden synchronisierten Arme mit vorprogrammierbaren<br />

Bewegungen zur Durchführung<br />

von Manövern aller Art (Hebekapazität<br />

bis zu 260 kg) und seines dualen Ketten-<br />

Räder-Systems mit Geländetauglichkeit von<br />

anderen EOD-Robotern seiner Klasse ab. Er<br />

ist der weltweit erste Doppelarm-Roboter,<br />

der im realen Betrieb zum Einsatz kam. Der<br />

Aunavnext ist ein vielseitiger Roboter: Mit<br />

seiner Höchstgeschwindigkeit von über<br />

4 km/h ist er in der Lage, 45-Grad-Rampen,<br />

70 cm tiefe Gräben und 50 cm hohe vertikale<br />

Hindernisse zu überwinden.<br />

Zur Steuerung des Gelenkarms verfügt der<br />

Roboter über ein „Schlangensystem“, durch<br />

das mehrere Gelenke gleichzeitig bewegt<br />

werden können, um den Greifer korrekt zu<br />

positionieren. Der Aufprallstoßschutz des<br />

Systems verhindert, dass die beiden Arme<br />

miteinander oder mit dem Roboterkörper<br />

kollidieren. Darüber hinaus ist der Roboter<br />

mit einem Anti-Roll-System ausgerüstet, um<br />

absolute Stabilität auch unter anspruchsvollsten<br />

Bedingungen sicherzustellen.<br />

Platzbedarf reduziert<br />

Angesichts der hohen technischen Anforderungen,<br />

die die Öffnungskraft von bis zu<br />

70260 N und die Zugkraft von 550 kg stellen,<br />

spielt die Hydraulik für die Funktion des<br />

Hauptarms und des Hauptgreifers immer<br />

noch eine wichtige Rolle. Mit der Implemen-<br />

54 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

SPECIAL I ROBOTIK UND MOTION CONTROL<br />

tierung von Harmonic Drive Servoantrieben<br />

muss die Drehbewegung des Greifers jedoch<br />

nicht mehr hydraulisch erfolgen. Denn die<br />

dafür erforderliche Präzision kann dieses<br />

Hydrauliksystem nicht erreichen. Dank der<br />

Implementierung der elektromechanischen<br />

Hohlwellen-Servoantriebe der Baureihe<br />

CHA kann der Greifer hydraulisch betätigt<br />

werden, während ein elektrischer Antrieb<br />

für die 360-Grad-Drehung sorgt. Die Leistungsstärke<br />

und Präzision des Servoantriebs<br />

entfalten sich dadurch. Dieselbe Implementierung<br />

wurde auch für die Drehbewegung<br />

des Hilfs- bzw. kleineren Greifers gewählt,<br />

die ergänzend zum Hauptgreifer oder für<br />

die Funktionen genutzt wird, bei denen weniger<br />

Energie aufzuwenden ist oder weniger<br />

schwere Lasten zu bewegen sind. Darüber<br />

hinaus wurden wegen ihrer kompakten Abmessungen<br />

Einbausätze der Baureihe CSD<br />

in die Achse dieses Nebengelenkarms eingebaut,<br />

die wegen ihrer hohen Untersetzung<br />

als zweistufige Getriebe ausgelegt sind.<br />

Die Harmonic Drive Präzisionsgetriebe<br />

und Servoantriebe ermöglichen eine deutliche<br />

Reduktion des Platzbedarfs wie auch<br />

des Energieverbrauchs des Roboters, was<br />

zu verbesserten technischen Leistungen<br />

des Roboters führt. Zusammen mit dem<br />

von Proytecsa verbauten robusten Luftfahrt<br />

aluminium und den UV-beständigen<br />

technischen Kunst stoffen und Verbundwerkstoffen<br />

tragen sowohl die kompakten<br />

Servoantriebe der Baureihe CHA als auch<br />

die Kompaktgetriebe der Baureihe CSD zur<br />

Reduktion des Gesamt gewichts des Roboters<br />

auf unter 500 kg bei. Außerdem verfügt<br />

der Roboter Aunavnext dank dieser Implementierung<br />

über einen automatischen<br />

Betriebszyklus von bis zu 5 Stunden (je nach<br />

Betriebsart). Auch die für die Servoantriebe<br />

der Baureihe CHA verwendete DC-Stromversorgung<br />

sorgt für eine Betriebs dauer von<br />

bis zu 5 Stunden.<br />

Hochgenau positionieren<br />

Die Baureihe CHA ist eine hochintegrierte<br />

mechatronische Lösung. Präzise, spielfreie<br />

Harmonic Drive Wellgetriebe werden mit<br />

einem hochdynamischen AC-Servomotor,<br />

einem optischen Sinus-Cosinus-Encoder<br />

und einem Abtriebslager zu einem kompakt<br />

bauenden Antrieb kombiniert. Die Baureihe<br />

CHA besteht aus sechs Baugrößen und<br />

deckt einen Drehmomentbereich von 19 bis<br />

1840 Nm ab. Je nach Baugröße stehen Getriebeuntersetzungen<br />

von 1:30, 1:50, 1:80,<br />

1:100; 1:120 und 1:160 zur Verfügung. Maximaldrehzahlen<br />

von bis zu 200 min -1 sorgen<br />

für hohe Dynamik und kurze Bearbeitungszeiten.<br />

Aufgrund ihrer Spielfreiheit<br />

ist die Baureihe auch für hochgenaue Positionierungsaufgaben<br />

geeignet.<br />

Zur Anpassung an Kundenanwendung<br />

bieten sich zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten<br />

bei der Wahl der Motorwicklung,<br />

des Motorfeedbacksystems, der<br />

Bremse sowie diverser Sensor-, Kabelund<br />

Stecker optionen an. Wesentliches<br />

Merkmal ist die zentrische Hohlwelle, die<br />

für vielfältige Anwendungen nutzbar ist.<br />

Diese Eigenschaft vereinfacht in vielen<br />

Anwendungen die Konstruktion und reduziert<br />

somit den Zeitaufwand für Entwicklung<br />

und Montage.<br />

Der neue Hohlwellenmotor ist speziell<br />

für die Harmonic Drive Wellgetriebe optimiert.<br />

Besonderer Wert wurde auf die Kompaktheit<br />

und die Gleichlaufeigenschaften<br />

gelegt. Die Drehmomentwelligkeit und die<br />

Rastmomente konnten reduziert werden.<br />

Individuelle Einbausätze<br />

Die Einbausätze der Baureihe CSD-2A sind<br />

erhältlich in sieben Baugrößen mit den Untersetzungen<br />

50, 100 und 160:1 bei einem<br />

wiederholbaren Spitzendrehmoment zwischen<br />

12 und 823 Nm und einer Leistungsdichte<br />

bis 512 Nm/kg. Bei Bedarf sind sie in<br />

einer spezifischen Ausführung maßgeschneidert<br />

für die Anwendung erhältlich.<br />

Aufgrund der Beschränkung der Bauteile<br />

auf das Wesentliche sind sie leicht und die<br />

Baureihe mit der kürzesten Baulänge. Die<br />

Hohlwelle ermöglicht die Durchführung<br />

von Versorgungsleitungen, Wellen und Kabeln<br />

für weiterführende Antriebssysteme.<br />

Aufgrund der Positioniergenauigkeit sind<br />

stabile Maschineneigenschaften mit kurzen<br />

Taktzeiten zu erzielen. Harmonic Drive Einbausätze<br />

bestehen aus den drei Bauteilen:<br />

Circular Spline, Flexspline und Wave Generator.<br />

Sie bieten Freiheit bei der konstruktiven<br />

Einbindung sowohl auf der Antriebs- als<br />

auch der Abtriebsseite. Durch die kompakte<br />

Bauform ist der geringst mögliche Platzbedarf<br />

sichergestellt.<br />

www.harmonicdrive.de<br />

01 Servoantrieb der Baureihe CHA 02 Einbausatz der Baureihe CSD-2A<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 55

Komplexe Bewegung,<br />

schlanke Kommandos<br />

Open Core Engineering verbindet Automation mit der Hochsprache Lua<br />

Thorsten Schulz<br />

Mit der jüngsten Erweiterung des<br />

Open Core Engineering lassen sich<br />

Achsbewegungen besonders<br />

einfach und verständlich mit der<br />

Skriptsprache Lua programmieren.<br />

Erfahren Sie, wie davon auch<br />

Endanwender profitieren, die<br />

Roboter und andere Maschinen in<br />

Anlagen ohne SPS-Kenntnisse an<br />

ihre Bedürfnisse anpassen können.<br />

Thorsten Schulz ist im Product Management<br />

Electric Controls and Engineering<br />

bei der Bosch Rexroth AG in Lohr<br />

Skriptsprachen wie Javascript oder PHP<br />

haben einen festen Platz in der modernen<br />

Informationstechnologie. Sie sind überall<br />

dort zu finden, wo es native Programmiersprachen,<br />

die direkt als Maschinencode<br />

kompiliert werden, durch übersichtliche<br />

Befehlsketten zu ergänzen gilt. Der Code von<br />

Skriptsprachen wird in der Regel über Interpreter<br />

verarbeitet. Mit der jüngsten Erweiterung<br />

für das Open Core Interface von Bosch<br />

Rexroth hält nun die besonders schlanke<br />

und einfache Skriptsprache Lua Einzug in<br />

die Fabrikautomation.<br />

Ursprünglich in Brasilen entwickelt und<br />

nach dem portugiesischen Wort für „Mond“<br />

benannt, zählt die heute von einer Open<br />

Source Community gepflegte Skriptsprache<br />

zu den beliebtesten weltweit. Dank ihrer<br />

überschaubaren Grammatik findet sich Lua<br />

in vielfältigsten und hochaktu ellen Anwendungen<br />

wieder: im Gaserkennungssystem<br />

des Space Shuttle, in Druckern, Routern<br />

oder in Bildbearbeitungsprogrammen. Entwickler<br />

von Computerspielen nutzen Lua<br />

unter anderem zur Bewegungssteuerung<br />

komplexer Spielfiguren. Diese vereinfachende<br />

Eigenschaft von Lua nutzt auch<br />

Bosch Rexroth für das Steuerungssystem Indramotion<br />

MLC, um Achsbewegungen von<br />

Robotern und anderen Maschinen als effiziente<br />

Alternative zur SPS-Programmierung<br />

bzw. ohne gesonderte Entwicklungs- oder<br />

Engineeringumgebung zu definieren.<br />

Effizienzgewinn für<br />

OEM- und Endkunden<br />

Um solche Mehrachsbewegungen, beispielsweise<br />

einen Pick&Place-Vorgang,<br />

in Lua definieren zu können, schreibt der<br />

Konstrukteur lediglich ein simples Skript<br />

in einem gewöhnlichen Texteditor, das<br />

er anschließend mittels Filetransfer an die<br />

Steuerung überträgt. Die einfache Syntax<br />

von Lua ist an die Standardprogrammiersprache<br />

C angelehnt. Schon allein daraus<br />

ergibt sich gegenüber der zyklusbasierten<br />

SPS-Programmierung mit ihren typischen<br />

State-Maschinen ein deutlicher Effizienzgewinn.<br />

Weil das Unternehmen Bosch<br />

Rexroth den mit 500 KB sehr schlanken<br />

Lua-Interpreter in das Open Core Interface<br />

seiner IndraMotion MLC Steuerungen<br />

integriert hat, kann mit Ausnahme<br />

der zyklischen Verarbeitung der E/A-<br />

Module auf SPS-Code verzichtet werden.<br />

Im Rahmen der Weiterentwicklung wird<br />

auch das browserbasierte Editieren und<br />

Testen auf dem integrierten Webserver<br />

der Steuerung ermöglicht.<br />

56 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

SPECIAL I ROBOTIK UND MOTION CONTROL<br />

NEWSLETTER<br />

Der E-Mail-Service für<br />

Anwender aus dem gesamten<br />

Umfeld mechanischer und<br />

elektrischer Antriebstechnik.<br />

Aktuelle Nachrichten rund um<br />

mechanische, thermische und<br />

elektrische Antriebstechnik,<br />

sowie deren Steuerungen<br />

und Regelungen.<br />

Jeden Monat neu.<br />

01 Der schlanke und schnelle<br />

Lua Interpreter ist Bestandteil<br />

des Steuerungssystems<br />

Indramotion MLC<br />

Maschinenbauer liefert,<br />

Endkunde finalisiert<br />

Ist der kundenspezifische SPS-Code einmal<br />

in einfache, gut zugängliche Skripte verlagert,<br />

wird die Logik letztendlich auch für<br />

den Endkunden transparent, verständlich<br />

und adaptierbar. Die Inbetriebnahme kann<br />

nun deutlich schneller erfolgen. Bei Bedarf<br />

lädt der Endkunde das Skript einfach aus<br />

der Steuerung, um beispielsweise die Programmierung<br />

von Achsbewegungen im<br />

Texteditor zu finalisieren. Darüber hinaus<br />

verringert sich der Serviceaufwand vor Ort.<br />

Denn auch künftige Anpassungen kann<br />

entweder der Kunde selbst oder ein Techniker<br />

vornehmen − gegebenenfalls auch<br />

per Fernwartung.<br />

Achsen mit wenigen Zeilen<br />

Code bewegen<br />

Um die Effizienz im Engineering nochmals<br />

zu steigern, stellt Bosch Rexroth mit dem<br />

Software Development Kit (SDK) des Open<br />

Core Interface zusätzlich eine Abstraktions-<br />

erscheint<br />

monatlich<br />

Engineering Network<br />

Open Core Engineering und die Schnittstellentechnologie Open Core Interface<br />

bieten die Basis für eine Vielzahl neuer Softwarelösungen. Um Produktideen schnell<br />

zu realisieren müssen spezifische Fragen der Programmierung auch schnell gelöst<br />

werden. Hierzu bietet das Engineering Network von Rexroth Anwendern ein<br />

modernes Informationsportal „von Entwickler zu Entwickler“. In einem Diskussionsforum<br />

finden sich Antworten zu allgemeinen oder anwendungsbezogene Themen<br />

rund um Tools, Funktionen und Schnittstellen. Praxisnahe Beispielprogramme und<br />

Online-Dokumentationen zu Open Core Interface vereinfachen den Einstieg und<br />

bieten wertvolle Hinweise in der Programmierung mit unterschiedlichen Hochsprachen.<br />

Open Core Engineering und das Engineering Network ermöglichen damit<br />

effizientes Engineering und die schnelle Umsetzung innovativer Produkte.<br />

Jetzt kostenlos<br />

anmelden!<br />

www.vfmz.com/newsletter

ROBOTIK UND MOTION CONTROL I SPECIAL<br />

02 Mit Lua Development<br />

Tools steht eine professionelle<br />

kostenfreie Entwicklungsumgebung<br />

zur<br />

Verfügung<br />

03 Bosch Rexroth stellt mit dem Open Core Interface für LDT eine umfangreiche Anwenderhilfe und<br />

Beispielsammlung zur Verfügung<br />

schicht bereit. In einer Funktionsbibliothek<br />

findet der Anwender vordefinierte und ausführlich<br />

kommentierte Befehle, deren Syntax<br />

sich an objektorientierten Programmiersprachen<br />

orientiert. Das erleichtert Anwendern<br />

der bislang verwendeten Programmiersprache<br />

Robot Control Language (RCL) von<br />

Rexroth den Umstieg auf Lua in Verbindung<br />

mit neuen Softwareversionen. So lassen<br />

sich mit selbsterklärenden Kommandos<br />

beliebige Robotertypen steuern: Deltarobotmoveabs<br />

oder Deltarobotmovecircular<br />

kommandiert z. B. einen Delta-Roboter.<br />

Alternativ oder ergänzend dazu können<br />

Projektierer bei Bedarf die Syntax anderer<br />

Robotersprachen mit Lua nachbauen.<br />

Als Entwicklungsumgebung dient das<br />

kostenfrei verfügbare Lua Development<br />

Toolkit (LTD). 90 bis 95 Prozent des<br />

Fremdcodes lassen sich auf diese Art unverändert<br />

weiterverwenden.<br />

Beispiel: vorkonfigurierte<br />

Roboterzelle<br />

In der Robotik mit ihren komplexen Bewegungen<br />

zeigt sich die vereinfachende<br />

Wirkung der Skriptsprache Lua besonders<br />

eindrucksvoll. Ein typisches Praxisbeispiel:<br />

Ein Maschinenbauer erstellt für seinen<br />

End kunden eine vorkonfigurierte Roboterzelle<br />

mit einem Delta-Roboter. Um den<br />

Roboter mit möglichst wenigen Zeilen<br />

Code zu bewegen und dem Endkunden ein<br />

finales Parametrieren zu ermöglichen, wird<br />

lediglich das Steuerungssystem Indramotion<br />

MLC und das Open Core Interface benötigt.<br />

Die Programmierung erfolgt − ohne<br />

schwergewichtige Entwicklungsumgebung<br />

mit Compiler/Linker – in Lua.<br />

Unmittelbar vor Inbetriebnahme der Zelle<br />

komplettiert ein Service-Techniker oder<br />

der Endanwender selbst das Lua-Skript. In<br />

wenigen Minuten ist das kurze Programm<br />

aus der Steuerung auf den PC oder ein<br />

Smart Device geladen und mittels Texteditor<br />

finalisiert. Dabei werden lediglich die<br />

Befehle vom Typ Deltarobotmoveabs mit<br />

den endgültigen Parametern für Position,<br />

Ruck und Geschwindigkeit versehen. Nach<br />

der Rückübertragung in die Steuerung kann<br />

der Roboter in Betrieb gehen.<br />

Vereinfachung mit Blick auf<br />

Industrie 4.0<br />

Die Kombination aus Open Core Interface<br />

und der schlanken, leicht erweiterbaren<br />

Skriptsprache Lua führt im Maschinenbau<br />

zu einer erheblichen Vereinfachung und<br />

Reduzierung des gesamten Engineeringaufwands<br />

wie für Programmierung, Inbetriebnahme<br />

und Service. Dies kommt in Verbindung<br />

mit dem weitgehenden Verzicht auf<br />

kundenspezifischen SPS-Code auch dem<br />

Anwender zugute, der Mehrachsbewegungen<br />

ab sofort ohne einschlägiges Know-how<br />

bedarfsgerecht anpassen kann.<br />

Doch damit sind die neuen Freiheits grade<br />

des Open Core Engineering noch nicht erschöpft.<br />

Im Hinblick auf Industrie 4.0 gehen<br />

von der jüngsten Erweiterung um die<br />

Skriptsprache Lua auch neue Impulse in<br />

Richtung modulare Fertigung aus. Die diesbezügliche<br />

Vision: Die Werkstücke führen<br />

die kompletten Anweisungen zur Bearbeitung<br />

mittels RFID-Chip mit sich durch die<br />

Produktion oder verlinken auf ein MES-<br />

System oder eine Datenbank, wo der Code<br />

hinterlegt ist oder ad hoc generiert wird.<br />

Somit weiß die Maschine zu jedem Zeitpunkt,<br />

was mit dem jeweiligen Werkstück<br />

zu tun ist, ohne dass das Programm fertig<br />

auf der Maschine hinterlegt sein muss. Mit<br />

dem Open Core Interface hat Bosch Rexroth<br />

dafür einen Grundstein gelegt und zeigt mit<br />

der universellen Skriptsprache Lua einen<br />

weiteren Weg zur Umsetzung.<br />

www.boschrexroth.de<br />

58 <strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong>

IM NÄCHSTEN HEFT: 9/<strong>2015</strong><br />

ERSCHEINUNGSTERMIN: 01. 09. <strong>2015</strong> • ANZEIGENSCHLUSS: 17. 08. <strong>2015</strong><br />

01<br />

02 03<br />

04 Special<br />

01 Gleichstrommotor mit Intelligenz für vernetzte Maschinen<br />

Ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor mit integrierter<br />

Regelelektronik bietet Möglichkeiten, die weit über das einfache<br />

Ansteuern der Motorwicklungen hinaus reichen.<br />

02 Carbon-Zahnriemen übertragen hohe Kräfte<br />

Was steckt hinter der Luftkissentechnik? Heute vor allem Maschinenelemente<br />

wie Zahnriemen, die den höchsten Anforderungen<br />

standhalten müssen. Wie das geht, erfahren Sie bei uns.<br />

Der direkte Weg<br />

im Internet:<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />

als E-Paper:<br />

www.engineering-news.net<br />

Redaktion:<br />

d.schaar@vfmz.de<br />

MDA Technologies:<br />

www.en.engineering-news.net<br />

03 Antriebsverstärker optimiert Leistung in der Metallbearbeitung<br />

Beim Verformen von Metallteilen gibt es elektromechanische Alternativen<br />

zu hydraulischen Pressen und Stanzen. Antriebsverstärker sorgen<br />

hier für ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Energieeffizienz.<br />

04 Special Heavy Duty<br />

Antriebe und Antriebskomponenten für den Schwerlastbetrieb –<br />

was gibt es Neues am Markt?<br />

(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 8/<strong>2015</strong> 59

Absolute Drehgeber<br />

mit integrierter Diagnose<br />

HEIDENHAIN-Drehgeber ECN/EQN 1300 mit optischer Abtastung sind Industriestandard bei Feedbacksystemen zum<br />

Einbau in Servomotoren. Die integrierte Diagnose und robuste Komponenten gewährleisten höchste Signalqualität<br />

und Verfügbarkeit – notwendige Voraussetzungen für den Einsatz in sicherheitsgerichteten Applikationen. Außerdem<br />

liefern sie alle zur Inbetriebnahme, Überwachung und Diagnose benötigten Informationen. Damit ist die Anlagenverfügbarkeit<br />

von Anfang an sichergestellt.<br />

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH, 83292 Traunreut, Germany, Telefon +49 8669 31-0, www.heidenhain.de<br />

Winkelmessgeräte Längenmessgeräte Bahnsteuerungen Positionsanzeigen Messtaster Drehgeber

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