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DER KONSTRUKTEUR 5/2015

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19073<br />

5<br />

www.DerKonstrukteur.de<br />

Mai <strong>2015</strong><br />

Zahnstangengetriebe<br />

Antrieb und Führung für Schwergewichte<br />

Konstruktionselemente<br />

Kupplungen – so vielfältig<br />

wie ihre Anwendungen<br />

Automatisierungstechnik<br />

Komponenten-Baukasten<br />

für standardisierte Pressen<br />

Special Sensortechnik<br />

Bedienungsoptimierte<br />

Sicherheitssensoren


Die sichere Komplettlösung<br />

Nutzen Sie das konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti 2 dezentral: Linkmodule ermöglichen<br />

den einfachen Anschluss der dezentralen Module PDP67 und gewährleisten eine sichere<br />

Kommunikation mehrerer Basisgeräte untereinander. Profitieren Sie zusätzlich vom geringen<br />

Installations- und Verdrahtungsaufwand dank der Anschlussmöglichkeit von bis zu 4 Sensoren<br />

– eine effiziente und normenkonforme Lösung für jede Maschine und Anlage.<br />

Die sichere Komplettlösung von Pilz – alles aus einer Hand!<br />

Weitere Informationen unter<br />

www.pilz.de + Webcode: web5171<br />

Pilz GmbH & Co. KG 73760 Ostfildern 0711 3409-0 info@pilz.de www.pilz.de


EDITORIAL<br />

Die Zukunft<br />

fest im Visier<br />

Zurück von der Hannover Messe, mit den dort aufgenommenen<br />

fundierten technischen Informationen, den emotionalen Ein -<br />

drücken und den eigenen fast 30-jährigen Erfahrungen im und mit<br />

dem deutschen Maschinenbau, kann ich vorsichtig das folgende<br />

überaus positive Fazit ziehen: Noch nie war die deutsche Industrie so<br />

gut aufgestellt für eine Zukunft mit tiefgreifend veränderten Anforderungen<br />

und Marktbedingungen und daraus resultierenden not -<br />

wendigen technologischen Entwicklungen. Dieser Zukunft haben<br />

wir den Namen Industrie 4.0 gegeben – und in Hannover konnten<br />

wir spüren und sehen, dass sich dieser Begriff mit Leben, mit<br />

Strategien, Konzepten und auch mit Produkten füllt.<br />

Augenscheinlich war in Hannover, dass die Messe die digitale Welt<br />

wieder eingefangen hat, dass IT und Maschinenbau enger<br />

zusammenrücken und damit das Rennen in die Zukunft der indus -<br />

triellen Produktion begonnen hat. Eine Demo-Anlage von Festo auf<br />

dem SAP-Stand und gleich daneben ein Industrie-4.0-Exponat von<br />

Bosch – hier wird für den Betrachter dieses Zusammenrücken<br />

greifbar.<br />

Für uns Konstrukteure und Entwickler stellt sich natürlich die Frage,<br />

wie wir in diesem veränderten Umfeld entwerfen, konstruieren,<br />

zusammenarbeiten und wie die Fertigung daran anschließt. Die<br />

grundlegenden Aufgabenstellungen kennen wir heute schon: stärker<br />

individualisierte Produkte, smarte Komponenten, schnellere<br />

Innovationszyklen und kürzere Time-to-Market. Dazu bedarf es des<br />

Internets der Dinge und Big Data; aber auch einer weiteren Digitalisierung<br />

des Entwicklungsprozesses. Ein Umdenken vom entwurfsgetriebenen<br />

zum simulationsgetrieben Konstruieren wird zwingend<br />

notwendig. Die deutsche produzierende Industrie sowohl im Umfeld<br />

des ZVEI als auch des VDMA – so der Eindruck nach der Hannover<br />

Messe <strong>2015</strong> – hat diese Zukunft fest im Visier.<br />

Dr. Michael Döppert<br />

Chefredakteur<br />

SENSOREN<br />

WEG,<br />

ABSTAND<br />

& POSITION<br />

FÜR<br />

Berührungslose Wirbelstrom-<br />

Sensoren für raues Industrieumfeld<br />

Hohe Auflösung und Genauigkeit<br />

Schnelle Messungen bis zu 100 kHz (-3dB)<br />

Unempfindlich bei Schmutz, Druck und Öl<br />

Ideale Alternative für induktive Wegsensoren<br />

Kundenspezifische Sensorbauformen<br />

m.doeppert@vfmz.de<br />

Besuchen Sie uns!<br />

Sensor+Test / Nürnberg<br />

Halle 12 / Stand 337<br />

Tel. +49 8542 1680<br />

www.micro-epsilon.de/eddy


INHALT<br />

12<br />

24<br />

50<br />

Kupplungen: Adaptionen ermöglichen den<br />

Einsatz unter speziellen Bedingungen wie<br />

im pharmazeutischen Bereich<br />

Dichtungen: Wirtschaftliche Lösungen für<br />

rotatorische Anwendungen unter extremen<br />

Bedingungen<br />

Sensoren: Bedienerfreundliche Laserscanner<br />

lösen Aufgaben mit einem Gerät,<br />

für die bislang zwei nötig waren<br />

RUBRIKEN<br />

3 Editorial<br />

5 Aktuell<br />

6 KOMMENTAR Entwicklungsprojekte nach Maß:<br />

Simultaneous Engineering versus Simultaneous Product<br />

Adaption<br />

59 Impressum<br />

61 Inserentenverzeichnis<br />

66 SERIE Mit Experten im Dialog: RFID und Industrie 4.0<br />

67 Vorschau<br />

KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

8 TITEL Antrieb und Führung für Schwergewichte:<br />

Zahnstangengetriebe unterstützen das Vereinzeln<br />

großer Bleche<br />

12 So vielfältig wie ihre Anwendungen: Axial steife<br />

Kupplungen mit hoher Winkel- und Radialverlagerung<br />

16 Robuste Technik: Gehäuselager in Rollengängen und<br />

Querförderern der Holzindustrie<br />

20 Weniger Energie – bessere Bilanzen: Wälzlager tragen zur<br />

Energie- und Kosteneffizienz von Motoren bei<br />

24 Hohe Leistung mit Kostenvorteilen: Dichtungen für<br />

rotatorische Anwendungen unter extremen Bedingungen<br />

26 Flexible, platzsparende Normalien: Ausgleich von Schrägen<br />

und Höheneinstellung mit Gelenkschrauben<br />

28 Effektiv verzögern: Konstruktionselemente zum Klemmen<br />

und Dämpfen sichern Kabelschneidemaschine<br />

32 Von Komponenten zu Systemen: Mit Antriebskomponenten<br />

und Profilen zur smarten Automatiktür-Lösung<br />

15 Produkte<br />

ANTRIEBSTECHNIK<br />

34 In luftiger Höhe: Durchgängige Automatisierung macht<br />

Riesenräder energieeffizienter und sicher<br />

36 Produkte<br />

FLUIDTECHNIK<br />

38 Energieeffizient und hochverfügbar: Hydraulik-Aggregate<br />

speziell für Werkzeugmaschinen für die Automobilindustrie<br />

41 Produkte<br />

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

42 Ventile, frisch gepresst: Große Bauteilanzahl,<br />

hohe Taktrate – mit standardisierten Pressen klappt<br />

die Montage<br />

43 Produkte<br />

CAD/CAM/PLM<br />

46 Das Schlagwort heißt Funktionsintegration:<br />

Additive Fertigung ermöglicht die Umsetzung<br />

bionischer Konstruktionsprinzipien<br />

48 Produkte<br />

SPECIAL<br />

50 Einfach alles doppelt im Blick: Bedienungsoptimierte<br />

Sicherheitssensoren mit großem Scanbereich<br />

54 KOMMENTAR Schlanke Multitalente für Mechatronik:<br />

Dünnschichttechnik birgt ein hohes Potenzial in der<br />

strukturintegrierten Sensorik<br />

56 Allrounder mit Spitzengehör: Ultraschall-Sensoren<br />

erfassen zuverlässig unterschiedlichste Objekte auch<br />

in rauer Umgebung<br />

60 Sensorik 4.0: Sensoren in das Kommunikations-Netzwerk<br />

der Industrie 4.0 einbinden<br />

62 Der Blick in die Welle: Magnetostriktive Echtzeitdrehmomentmessung<br />

erschließt Vorteile<br />

64 Anspruch und Wirklichkeit vereinen: Sicherheitslichtgitter<br />

entwickelt im Dialog mit dem Kunden<br />

53 Produkte<br />

Titelbild: LEANTECHNIK AG, Oberhausen<br />

4 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


AKTUELL<br />

www.newcast.de<br />

www.tbwom.de<br />

Forum: Dosiertechnik<br />

für Klebe- und Dichtsysteme<br />

Das Thema Dosiertechnik<br />

für<br />

Klebe- und Dichtsysteme<br />

ist komplex.<br />

Um die Technik<br />

beherrschen<br />

zu können, benötigt<br />

man vertieftes<br />

Wissen über die<br />

Werkstoffalternativen,<br />

über die notwendigen<br />

Oberflächen und ggf. die Vorbehandlung. Ebenso wichtig<br />

sind Kenntnisse über die möglichen Maschinen- und Anlagenkonzepte<br />

sowie die Mess- und Prüftechnik. Bisher geht man auch<br />

zumeist davon aus, dass diese Technologie ausschließlich für<br />

Großserien geeignet ist. Neue, modular aufgebaute Produktionseinheiten<br />

ermöglichen jedoch eine wirtschaftliche Produktion<br />

auch bei kleineren Mengen. Zudem kann man zur Ansicht gelangen,<br />

dass die liminierte Materialauswahl ein Begrenzungsfaktor ist.<br />

Durch konstruktive Maßnahmen kann das Lösungsspektrum allerdings<br />

erweitert werden. Um potenziellen Interessenten einen<br />

möglichst umfassenden Einblick in die Möglichkeiten und Grenzen<br />

der Technik, aber auch Anwendern eine Plattform für den Austausch<br />

von Erfahrungen zu bieten, veranstaltet die Isgatec GmbH<br />

vom 24. bis 25. November <strong>2015</strong> in Mannheim das Forum „Prozesskonstante<br />

Dosiertechnik für Klebe- und Dichtsysteme“. In mindestens<br />

zwölf Fachvorträgen informieren Experten über den Stand der<br />

Technik, zeigen aber auch mögliche Fehlerursachen und wie sie<br />

vermeidbar sind. Dem Informationsaustausch wird, wie im letzten<br />

Jahr, bewusst sehr viel Raum gegeben.<br />

Anmeldungen unter: http://www.isgatec.com/index.php/de/Akademie/FORUM<br />

worldwide<br />

4. INTERNATIONALE FACHMESSE<br />

FÜR GUSSRODUKTE MIT NEWCAST FORUM<br />

www.isgatec.com<br />

Messe Rapid.Tech für additives<br />

Manufacturing<br />

In den Bereichen<br />

Additive Manufacturing<br />

und 3D-Druck<br />

hat sich die Rapid.<br />

Tech in den letzten<br />

elf Jahren zu einer<br />

der international<br />

führenden Veranstaltungen<br />

entwickelt.<br />

Dies liegt nicht<br />

zuletzt an der Kombination<br />

von Fachmesse und hochkarätigem Kongress mit Anwendertagung<br />

für neue Technologien, Konstrukteurstag sowie den<br />

Fachforen zu den Themen Wissenschaft, Werkzeuge, Luftfahrt und<br />

Medizintechnik. Das Forum der Fraunhofer-Allianz Generativ ergänzt<br />

das Programm der Kongressmesse am 10. und 11. Juni <strong>2015</strong><br />

in Erfurt. Die Messe soll damit sowohl Einsteigern in diese zukunftsweisende<br />

Technologie als auch Experten eine herausragende<br />

Plattform für den wissenschaftlichen sowie anwendungsspezifischen<br />

Austausch bieten. Parallel findet die 3D-Druck-Messe für<br />

semiprofessionelle Anwender und Prosumer FabCon 3.D zum<br />

dritten Mal statt.<br />

www.rapidtech.de<br />

Zukunft gestalten<br />

Die internationale Fachmesse für Gussprodukte ist die weltweit<br />

bedeutendste Plattform für maßgeschneiderte Lösungen<br />

auf diesem Sektor – die Erzeugnisse sind sichtbares Ergebnis<br />

hochwertiger Gießereitechnik. Höhepunkte sind neben der<br />

Verleihung des NEWCAST-Awards das NEWCAST-Forum<br />

sowie die Sonderschau „Technik in Guss“.<br />

Gegossene Spitzenklasse<br />

Die NEWCAST bietet wegweisende Produktentwicklungen:<br />

vom hochpräzisen Feingussteil der Medizin bis zum einbaufertigen,<br />

komplexen Großgussteil im Maschinen- und Anlagenbau.<br />

Herzlich willkommen in Düsseldorf!<br />

Messe Düsseldorf GmbH<br />

Postfach 10 10 06 _ 40001 Düsseldorf _ Germany<br />

Tel. +49(0)2 11/45 60-01 _ Fax +49(0)2 11/45 60-6 68<br />

www.messe-duesseldorf.de


AKTUELL<br />

Entwicklungsprojekte nach Maß<br />

Simultaneous Engineering versus Simultaneous Product Adaption<br />

KOMMENTAR<br />

Verkürzte Lieferzeiten bei hoher Qualität und niedrig zu haltende<br />

Kosten sind grundsätzliche Anforderungen des Kunden an den<br />

Lieferanten. Die Komplexität der Projekte, meist auch die Notwendigkeit<br />

der Erarbeitung neuartiger Lösungen und zum Beispiel auch die<br />

Zusammenarbeit internationaler Projektteams stellen besondere<br />

Herausforderungen an die Entwicklung.<br />

Oliver Obermeier, Head of Strategic<br />

Marketing, TSUBAKI KABELSCHLEPP,<br />

Wenden-Gerlingen<br />

Die Erarbeitung von kundenspezifischen<br />

Lösungen gemeinsam mit<br />

Kunden und Lieferanten ist ein adäquates<br />

Mittel für Produktinnovation und<br />

Kundenbindung. Um die Entwicklungszeit<br />

eines neuen Produktes zu verkürzen<br />

wird überwiegend das wohl bekannte<br />

Prinzip des Simultaneous Engineering<br />

(SE) angewendet. Dieses Prinzip basiert<br />

auf dem Grundgedanken der zeitlichen<br />

Überlappung von traditionell nacheinander<br />

folgenden Arbeitsabläufen. Insbesondere<br />

der Informationsaustausch und<br />

die Optimierungsläufe zwischen den<br />

Phasen der Produktentwicklung und der<br />

Betriebsmittelplanung sind äußerst<br />

nutzenstiftend für die zeitliche Verkürzung<br />

des Gesamtprozesses und die<br />

Kostenreduzierung.<br />

Enge Abstimmungen zwischen dem<br />

Kunden und dem Lieferanten sind über<br />

die Konzept- und Designphase hinaus<br />

notwendig. Aus meiner Sicht erfordert<br />

dies jedoch Anpassungen an die Organisationsstruktur,<br />

so dass die zu bilden­<br />

Es muss nicht immer<br />

eine komplette<br />

Neukonstruktion sein<br />

den unternehmensübergreifenden Task<br />

Force Teams nicht nur die fachlichen<br />

Kompetenzen abdecken, sondern auch die<br />

im Projekt notwendigen Entscheidungen<br />

direkt treffen und durchsetzen können. Bei<br />

Tsubaki Kabelschlepp wird das SE seit<br />

Jahren erfolgreich im Bereich der Serienlösungen<br />

für Kunden angewendet.<br />

Zusätzlich zum Simultaneous Engineering<br />

wird in unserem Unternehmen in der kundenspezifischen<br />

Produktentwicklung auch<br />

der von uns so genannte Prozess der<br />

Simultaneous Product Adaption (SPA)<br />

angewendet. Auch dieses Verfahren basiert<br />

auf einer simultanen Abstimmung<br />

mit dem Kunden in allen Phasen und einer<br />

Überlappung der Arbeitsabläufe. Wesentlich<br />

dabei ist jedoch, dass keine neuen<br />

Betriebsmittel konzipiert werden müssen.<br />

Vielmehr werden in diesem Prozess die<br />

bereits vorhandenen Produkte bzw.<br />

Lösungen modifiziert, so dass sie den Anforderungen<br />

des Kunden entsprechen. Ziel<br />

des Entwicklungsprozesses ist es unter<br />

anderem, möglichst früh entscheiden zu<br />

können, ob das Produkt die technischen<br />

Anforderungen des Kunden zu einem<br />

realisierbaren Zielpreis erfüllen kann.<br />

Insbesondere im Projektgeschäft und bei<br />

klein-losigen Aufträgen sind aus betriebswirtschaftlicher<br />

Sicht die Möglichkeiten<br />

für aufwendige Betriebsmittelkonstruktionen<br />

und deren Realisierung sehr begrenzt.<br />

Hier eignet sich aus meiner Sicht die SPA,<br />

denn üblicherweise entfallen hier aufwendige<br />

Betriebsmittel-Neukonstruktionen<br />

und unnötige Investitionsentscheidungen.<br />

Weiterhin ist die Produktionsplanung in<br />

bestehenden Produktionslinien mit evtl.<br />

Anpassungen wesentlich einfacher und<br />

gleichzeitig ist die Kalkulation der Herstellungskosten<br />

und der Produktionszeit<br />

aussagekräftiger. Eine Vorserie ist in<br />

vielen Fällen auch nicht notwendig.<br />

Insgesamt ist aus meiner Sicht und<br />

Erfahrung somit gerade im Hinblick auf<br />

Kosten und auf „Time to Market“ SPA<br />

vorzuziehen. Allerdings ist der Innovationssprung<br />

im Vergleich zu SE<br />

geringer.<br />

So entscheiden wir frühzeitig gemeinsam<br />

mit dem Kunden, welchen Engineering<br />

Prozess wir bei der gewünschten<br />

Lösung einsetzen. Meine Erfahrung<br />

ist, dass sich die Kunden in jüngster<br />

Vergangenheit vermehrt für SPA Lösungen<br />

entscheiden. Im Projektgeschäft<br />

profitiert der Kunden dabei nicht nur<br />

von den geringeren Entwicklungskosten<br />

und der geringeren Entwicklungszeit,<br />

er setzt auch auf die bereits im<br />

Markt etablierten und bewährten Produkte<br />

als Ausgangsbasis für seine individuelle<br />

Lösung. Zahlreiche Projekte<br />

u. a. aus den Bereichen Off-Shore,<br />

Mining und Sondermaschinenbau verliefen<br />

bei uns erfolgreich. Mit der Modifizierung<br />

bestehender Produkt entsprechend<br />

der Anforderungen aus dem<br />

Einsatzzweck erhalten die Kunden<br />

letztlich eine wirtschaftliche, effiziente<br />

und funktionale Lösung.<br />

www.kabelschlepp.de<br />

6 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


AKTUELL<br />

manus <strong>2015</strong>: Auf der Hannover Messe<br />

wurden die Sieger gekürt<br />

Bereits zum siebten Mal wurde<br />

von Igus der Manus Award auf<br />

der Hannover Messe verliehen.<br />

467 Mal haben Entwickler aus aller<br />

Welt dabei gezeigt, welches<br />

kreative Potenzial im Einsatz von<br />

Polymer-Gleitlagern steckt. Der<br />

goldene Manus wurde an Jan-Philipp Kobler von der Leibniz Universität<br />

Hannover vergeben. Hier wurde ein System entwickelt, das<br />

zur Ohrchirurgie eingesetzt werden kann. Einen Sonderpreis gab es<br />

für die Firma ATS ELGI aus Indien, die in ihrer PKW-Waschanlage<br />

auf schmierfreie Kunststoffgleitlager setzt.<br />

www.manus-wettbewerb.de<br />

Wälzlager-Standardwerk neu aufgelegt<br />

Schaeffler hat die „Wälzlagerpraxis“, das Handbuch zur Berechnung<br />

und Gestaltung von Wälzlagerungen, überarbeitet. In Zusammenarbeit<br />

mit den Vereinigten Fachverlagen erscheint<br />

es in der 4. Auflage. Neue Kapitel zeigen<br />

die Weiterentwicklung der Wälzlagertechnik<br />

u. a. in den Bereichen Mechatronik und<br />

Beschichtungen. Die Aus gabe wurde um<br />

400 Seiten erweitert und stellt die Kernthemen<br />

rotatorischer – und jetzt auch translatorischer<br />

– Wälzlager dar. Auf einem beigefügten<br />

USB-Stick finden sich Fallbeispiele<br />

und Simulationen. Das Buch ist für 65 Euro<br />

erhältlich unter:<br />

www.shop.engineering-news.net<br />

www.schaeffler.com<br />

Trumpf-Maschinen<br />

ausgezeichnet<br />

Ende Februar verlieh die iF International<br />

Forum Design GmbH den<br />

iF Design Award <strong>2015</strong> an vier<br />

Trumpf-Werkzeugmaschinen.<br />

Preisträger sind die 2-D-Lasermaschine<br />

TruLaser 5030 Fiber, die<br />

Stanzmaschine TruPunch 5000, die<br />

Laser-Rohrschneidmaschine Tru-<br />

Laser Tube 5000 und die Biegemaschine<br />

TruBend 5130. „Wir freuen<br />

uns sehr, dass unser durchgängiges<br />

Konzept für das Maschinendesign<br />

die Jury überzeugt hat“, sagt Dina<br />

Gallo, Designmanagerin bei<br />

Trumpf. Wichtiges Kernelement<br />

des Designs ist die Verkleidung der<br />

ausgezeichneten Maschinen. Sie<br />

besteht hauptsächlich aus Blech.<br />

Dabei verkürzen Blechkonstruktionen<br />

die Aufstellzeit beim Kunden<br />

und machen die Produkte robuster.<br />

„Das Design unserer Maschinen ist<br />

schlicht, kompakt und konsequent<br />

16.-20.06.<strong>2015</strong><br />

Halle 5 | 5G12<br />

auf das Wesentliche reduziert“, erläutert<br />

Gallo. Beispielsweise lässt<br />

sich an der TruLaser Tube 5000 die<br />

große Scheibe vor dem Schneidkopf<br />

komplett nach oben schieben.<br />

Das ermöglicht einen leichten Zugang<br />

zum kompletten Bearbeitungsraum.<br />

DIE GIGANTEN<br />

ROBUST UND KRAFTVOLL: UNSERE SCHWERLASTKUPPLUNGEN.<br />

www.trumpf.com<br />

RW-KUPPLUNGEN.DE<br />

DIE KUPPLUNG.


KONSTRUKTIONSELEMENTE I TITEL<br />

Antrieb und Führung<br />

für Schwergewichte<br />

Zahnstangengetriebe unterstützen<br />

das Vereinzeln großer Bleche<br />

Lucia Tischer<br />

Im Stahl- und Eisenhandel sind ein schneller Zugriff<br />

auf Bleche, Platten und Platinen sowie ein<br />

wirtschaftlicher Umstapelbetrieb unabdingbar für<br />

eine schnelle Lieferfähigkeit. Die Kommissionier-<br />

Stapelanlagen des Maschinenherstellers VOMA<br />

übernehmen diese Aufgaben vollautomatisch. Für<br />

das vertikale Heben hoher Anhängelasten kommen<br />

dabei Zahnstangengetriebe zum Einsatz.<br />

Lucia Tischer, Leantechnik, Oberhausen<br />

pelnden Güter erheblich. Dafür eine jeweils<br />

produktive und zuverlässige Lösung zu<br />

finden, ist das Bestreben des Maschinenherstellers<br />

aus den Rheinisch-Bergischen Kreis.<br />

Schwere Bleche im Griff<br />

„Mit zunehmender Größe steigt in der Regel<br />

auch das Gewicht des zu handhabenden<br />

Materials. Und je höher die zu transportierenden<br />

Gewichte, desto höher die Anforderungen<br />

an die Hebevorrichtung bzw. an die<br />

erforderliche Mechanik und den Antrieb“,<br />

erläutert Knut Vogel, der gemeinsam mit<br />

seiner Schwester Anke das Unternehmen<br />

geschäftsführend leitet. „Je nach Gewicht<br />

und Stärke von Platten oder Blechen heißt<br />

es für uns, entweder schnell und dynamisch<br />

oder feinfühlig anzuheben.“ Wichtig beim<br />

Vereinzelungsprozess von Platten ist die<br />

Bleche von einem zusammenhängenden<br />

Paket abzuheben, um sie anschließend<br />

einer Blechbearbeitungslinie zuzuführen<br />

oder für einen bestimmten Auftrag zu kommissionieren,<br />

gehört in Stahl- und Eisenhandel<br />

zum Alltag. Der Maschinenhersteller<br />

VOMA aus Wermelskirchen stellt entsprechende<br />

Handling- und Transportsysteme,<br />

sogenannte Stapel- und Kommissionieranlagen<br />

her. Daneben hat sich das Unternehmen<br />

auf die Herstellung von Folier- und<br />

Kaschieranlagen spezialisiert. So fertigt das<br />

Unternehmen komplette Folier- und Bearbeitungslinien.<br />

Beim Blechhandling<br />

variieren Größe und Gewicht der zu staexakte<br />

Ausführung der vertikalen Hubbewegung<br />

der Anlage, damit die einzelnen<br />

Platten sauber voneinander getrennt und<br />

anschließend materialschonend abgestapelt<br />

werden. Für das halb- oder vollautomatische<br />

Transportieren, Kommissionieren<br />

und Vereinzeln hat VOMA Portal-Stapelanlagen<br />

im Programm. Damit lassen sich<br />

Blechbreiten von 500 mm bis 2600 mm sowie<br />

Blechlängen von 500 bis 6000 mm und<br />

darüber hinaus problemlos bewegen. Die<br />

Blechgewichte reichen bis 400 kg, können<br />

unter bestimmten Voraussetzungen aber<br />

schon mal 1200 kg erreichen. Eine Portalanlage<br />

besteht im Wesentlichen aus einer<br />

stabilen Stahlbaukonstruktion, die den<br />

Fahrwagen mit dem Hubrahmen aufnimmt.<br />

Letzterer ist an seinem unteren Ende mit<br />

einer Saugtraverse verbunden. Für die Vereinzelung<br />

verfährt diese auf die Höhe des<br />

8 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


Blech stapels, saugt ein Blech mit entsprechenden<br />

Vakuumsaugern an und hebt die<br />

Last hoch. Der Fahrwagen verfährt anschließend<br />

mittels Kugelschienen oder<br />

Rädern horizontal, um das Blech an anderer<br />

Stelle wieder abzulegen. Dafür führt die<br />

Saugtraverse wiederum einen entsprechenden<br />

vertikalen Hub aus.<br />

Neben Standardmaschinen fertigt VOMA<br />

Maschinen fürs Blechhandling auch nach<br />

Kundenwunsch. Als das Unternehmen in<br />

der zweiten Jahreshälfte des vergangenen<br />

Jahres den Auftrag erhielt, eine Portal-Stapelanlage<br />

für sehr große Aluminiumplatten<br />

zu bauen, sahen sich die Experten vor die<br />

Aufgabe gestellt, Platten mit einer Länge<br />

von 4000 mm, einer Breite von 1800 mm<br />

und einer Dicke von 200 mm nach dem<br />

Folieren von einer Rollenbahn sicher auf<br />

eine Palette zu bewegen. „Das ist auch für<br />

uns kein alltägliches Projekt“, berichtet Knut<br />

Vogel. „Zusammen mit der erforderlichen<br />

Konstruktion haben wir es hier immerhin<br />

mit einer Anhängelast von 4000 kg zu tun.<br />

Und diese Last muss exakt angehoben und<br />

gleichzeitig hochpräzise geführt werden.“<br />

Präzise heben und führen<br />

Die Ingenieure von VOMA konstruierten<br />

eine entsprechend dimensionierte und für<br />

die hohen Lasten ausgelegte Portalanlage.<br />

Um das Führen und Heben der schweren<br />

Anhängelast mechanisch sauber und mit<br />

gleichzeitig möglichst wenig Aufwand zu<br />

gestalten, entschieden sich die Maschinenbauer<br />

zum Einsatz von zwei Lifgo-Getrieben<br />

der Baugröße 5.4 der Leantechnik AG<br />

aus Oberhausen. Bereits seit 1996 setzt<br />

VOMA in seinen Maschinen auf die Antriebstechnik<br />

aus dem Ruhrgebiet. Der erste<br />

Kontakt kam damals auf der Messe Euroblech<br />

zustande. „Ausschlaggebend für unsere<br />

Entscheidung zugunsten der Lifgo-Getriebe<br />

war deren konstruktive Besonderheit:<br />

Denn sie vereinen den Antrieb und<br />

Die Getriebe vereinen den Antrieb<br />

und eine separate lineare Führung<br />

in einem einzigen Bauteil<br />

eine separate lineare Führung in einem einzigen<br />

Bauteil. Dadurch ist der Einbau sehr<br />

einfach“, erklärt Knut Vogel. Im Falle der<br />

neuen Portal-Stapelanlage wird die Saugtraverse<br />

direkt mit den Zahnstangen der<br />

Lifgo-Getriebe verbunden. Diese sind links<br />

und rechts vom antreibenden Servomotor<br />

Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong> 9


KONSTRUKTIONSELEMENTE I TITEL<br />

02 Das Getriebe wird über<br />

eine Profilwelle vom<br />

Servomotor angetrieben<br />

01 Die auf dem<br />

Hubrahmen montierte<br />

Getriebe sorgen für<br />

eine synchrone und<br />

exakte Hubbewegung<br />

der Saugtraverse<br />

kommt entweder eine Übersetzung der Bewegung<br />

des Ritzels in die Zahnstange oder<br />

umgekehrt zustande. Zahnstange und Gehäuse<br />

lassen sich als Heber und Träger von<br />

Vorrichtungen verwenden und sind somit<br />

flexibel für viele verschiedene Aufgabenstellungen<br />

einsetzbar. Eine Verbindung<br />

über Profilwellen stellt synchron ablaufende<br />

Bewegungen her.<br />

Mit den Leantechnik Zahnstangengetrieben<br />

der Baureihe Lifgo 5 lassen sich hohe<br />

Traglasten bei geringen Laufgeräuschen<br />

realisieren. Die Getriebe zeichnen sich<br />

durch eine große Positioniergenauigkeit,<br />

eine hohe Hubgeschwindigkeit und eine<br />

hohe Querkraftaufnahme aus. Sie können<br />

einfach und in allen Positionen von der<br />

Ober- und der Unterseite angeschraubt<br />

werden. Die neue Sonderbaugröße Lifgo 5.4<br />

eignet sich für schwere Lasten und lange<br />

Hübe. Die Zahnstange wurde gegenüber<br />

der Baugröße 5.3 um 40 % verbreitert, das<br />

Gehäuse verändert. Mit Abmessungen von<br />

180 x 165 x 200 mm ist es nun etwas breiter,<br />

nicht mehr quadratisch. Damit hat Leantechnik<br />

im Vergleich zum Lifgo 5.3 die Belastbarkeit<br />

um 57 % erhöht. Selbst bei Geschwindigkeiten<br />

von 3 m/s lässt sich eine<br />

Hubkraft von bis zu 25 000 N erreichen. Zusätzlich<br />

zur Standardausführung sind die<br />

Getriebe in den Ausführungen Lifgo doppel,<br />

Lifgo linear und Lifgo Excenter mit einstellbarem<br />

Zahnflankenspiel erhältlich.<br />

03 Die Getriebeserie ist mit einer linear<br />

geführten Zahnstange für schnelle, präzise<br />

synchrone Bewegungen ausgestattet<br />

auf dem Hubrahmen montiert. Da in der<br />

neuen Anlage genügend Platz zur Verfügung<br />

steht, wäre eine separate Antriebsund<br />

Führungseinheit als Lösung ebenfalls<br />

denkbar gewesen. „Diese Variante hätte<br />

aber zusätzlichen konstruktiven Aufwand<br />

bedeutet und letztendlich mehr Kosten verursacht.<br />

Im Übrigen sahen wir keinen<br />

Grund, das bewährte System zu verändern“,<br />

erklärt VOMA-Geschäftsführer Knut Vogel.<br />

„Mit dem Lifgo 5.4, der Lasten bis zu 2,5 t<br />

pro Getriebe aufnehmen kann, konnten wir<br />

die Exaktheit des Hebeprozesses allein mit<br />

Hilfe der hochpräzisen Zahnstangen problemlos<br />

mechanisch umsetzen.“ Die während<br />

der Konzeptionsphase gestellte Überlegung,<br />

den Hub mit vier Lifgos der Baugröße<br />

5.3 zu realisieren, wurde aufgrund<br />

der konstruktiven Vorteile und einer weniger<br />

aufwändigen Mechanik der neuen Sonderbaugröße<br />

5.4 verworfen.<br />

Flexible Einheit<br />

Jedes Lifgo-Getriebe von Leantechnik besitzt<br />

ein kompaktes Gehäuse, in dem sich<br />

ein Ritzel mit Kugelumlaufführung befindet.<br />

Durch diese Führung fährt eine Zahnstange<br />

am Ritzel entlang, weshalb die Getriebe<br />

auch als Zahnstangengetriebe bezeichnet<br />

werden. Je nachdem, ob die Zahnstange<br />

oder das Ritzel angetrieben werden,<br />

Geschwindigkeit und<br />

Synchronisation<br />

Ein weiterer wichtiger Aspekt für den Maschinenbauer<br />

VOMA sind die hohen Anforderungen,<br />

die Lifgo-5.4-Getriebe im Hinblick<br />

auf Geschwindigkeit und Synchronisation<br />

erfüllen. Bei der neuen Portal-Stapelanlage<br />

werden die auf der linken und rechten<br />

Seite des Hubrahmens montierten Getriebe<br />

über jeweils eine Profilwelle von dem in der<br />

Mitte angebrachten Servomotor angetrieben,<br />

die Regelung der Hubgeschwindigkeit<br />

übernimmt die Steuerung. Damit wird ein<br />

synchrones und gleichmäßiges Anheben<br />

und Absenken der schweren Platten gewährleistet.<br />

„Aus unserer langjährigen Erfahrung<br />

heraus können wir den Produkten<br />

von Leantechnik außerdem eine sehr hohe<br />

Präzision, sehr gute Zuverlässigkeit und<br />

Langlebigkeit bescheinigen“, führt Knut<br />

Vogel weiter aus. Und der Wartungsbedarf<br />

ist gering. Nach dem Einbau fallen keine<br />

aufwendigen Arbeiten an, ein Abschmieren<br />

mit der Fettpresse ist ausreichend.<br />

www.leantechnik.com<br />

10 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


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KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

So vielfältig wie ihre Anwendungen<br />

Axial steife Kupplungen mit hoher Winkel- und Radialverlagerung<br />

Jörg Melnicky<br />

Die Übertragung von Drehmomenten<br />

ist eine originäre Aufgabe<br />

von Wellenkupplungen. Treten<br />

aber gleichzeitig noch axiale<br />

Kräfte auf oder muss die Kupplung<br />

gar diese Linearkräfte übertragen,<br />

dann muss ein Kupplungssystem<br />

spezielle kinematische<br />

Eigenschaften aufweisen. Zudem<br />

muss es auch noch den<br />

unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen<br />

trotzen.<br />

90° zueinander angeordnete Zapfen. Dieses<br />

einem Gelenkkreuz ähnliche Mittelteil<br />

kann in den Gleitlagern schwenken. Da es<br />

aber verglichen mit einem Kreuzgelenk<br />

nicht in der Gelenkhälfte fixiert ist, kann es<br />

sich folglich bei auftretendem Radialversatz<br />

der Wellen zusätzlich noch um ein definiertes<br />

Maß in den Gleitbuchsen verschieben.<br />

Die Kupplungen kombinieren die kinematischen Eigenschaften<br />

eines Wellengelenkes mit denen einer Kreuzschieberkupplung<br />

Jörg Melnicky, SCHMIDT-KUPPLUNG GmbH,<br />

Wolfenbüttel<br />

Schmidt-Kupplung hat für diese Anforderungen<br />

die Baureihe Loewe GK im Lieferprogramm.<br />

Je nach Anwendung ist sie<br />

als Serie Torque oder als Serie Linear konstruiert.<br />

Kundenspezifische Adaptionen<br />

dieser Kupplungsbaureihe ermöglichen<br />

auch den Einsatz unter speziellen Umgebungsbedingungen<br />

wie im pharmazeutischen<br />

oder medizintechnischen Bereich,<br />

dem Nahrungsmittelsektor oder unter<br />

ATEX-Bedingungen.<br />

Der Aufbau der Loewe GK besteht aus<br />

zwei Aluminiumnaben, in denen jeweils<br />

zwei schmier- und wartungsfreie Kunststoffgleitlager<br />

eingepresst sind. In einem Innenring<br />

befinden sich vier im Winkel von<br />

Das Kupplungsprinzip kombiniert also die<br />

kinematischen Eigenschaften eines Wellengelenkes<br />

mit denen einer Kreuzschieberkupplung.<br />

Durch diese gleichzeitige Schwenk- und<br />

Linearbewegung in den Lagern wird ein<br />

kombinierter Winkel- und Radialverlagerungsausgleich<br />

auf kurzer axialer Baulänge<br />

12 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

durch hydraulisch und pneumatisch betriebene<br />

Stellantriebe, ist die Serie Linear<br />

konzipiert. Sie steht dem Konstrukteur für<br />

max. Axiallasten je nach Kupplungsgröße<br />

zwischen 800 N und 13 000 N zur Verfügung.<br />

In der Standardausführung sind die<br />

Kupplungen dieser Serie zur Wellenanbindung<br />

beidseitig mit Innengewinde ausgestattet.<br />

Gewindegrößen von M6 bis M48<br />

stehen dabei im Lieferprogramm. Optional<br />

können die Linearkupplungen auch mit<br />

Klemmnaben oder Gewindezapfen geliefert<br />

werden.<br />

Normelemente.<br />

Ganter.<br />

Dosen- und Längslibellen<br />

ermöglicht. Die axial fixierten Kupplungen<br />

kompensieren abhängig von der Baugröße<br />

parallele Verlagerungen von bis zu 2,5 mm,<br />

Winkelverlagerungen bis zu 3°.<br />

Zwei Serien: Torque und Linear<br />

Durch den konstruktiven Aufbau sind die<br />

Loewe GK der Bauserie Torque prädestiniert<br />

für Anwendungen, bei denen neben einem<br />

Drehmoment zusätzlich axiale Zug- und<br />

Druckkräfte auftreten. Die Kupplungen,<br />

standardmäßig mit Aluminiumklemmnaben<br />

ausgestattet, decken einen Bohrungsdurchmesserbereich<br />

bis 50 mm und einen<br />

Nabenaußendurchmesserbereich von 27 mm<br />

bis 100 mm ab. Je nach Kupplungsgröße bieten<br />

die axial steifen Antriebselemente<br />

eine Nenndrehmoment-übertragungskapazität<br />

von 4 Nm bis 220 Nm.<br />

Für die Übertragung von reinen linearen<br />

Stellimpulsen durch Elektrozylinder oder<br />

Anwendungsspezifische<br />

Adaptionen<br />

Für spezielle Anwendungsanforderungen<br />

werden kundenspezifische Kupplungslösungen<br />

außerhalb des Standardprogramms<br />

realisiert. Modifikationen im Bereich von<br />

Welle-Nabe-Verbindungen, wie z. B. Flanschanbindungen<br />

zur direkten Integration<br />

an kundenspezifische Anbauteile oder Ausführungen<br />

mit Zapfen angepasst an die Verbindung<br />

mit Hohlwellen, stellen einen Teil<br />

dieser Adaptionen aufgrund spezieller Kundenwünsche<br />

dar.<br />

Neben diesen Anpassungen hinsichtlich<br />

alternativer Wellenanbindungen sind spezifische<br />

Umgebungsbedingungen ein weiterer<br />

Entwicklungsbereich für maßgeschneiderte<br />

Kupplungslösungen. Dies sind<br />

beispielsweise Einsatzfälle unter hohen<br />

thermischen Bedingungen, Anwendungen<br />

in der Pharma- oder Medizintechnik, Applikationen<br />

in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie<br />

oder in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen (ATEX).<br />

Beispiel: Anlagen der<br />

Pharma-Industrie<br />

Prozessanlagen für den Einsatz in der pharmazeutischen<br />

Produktion dienen u. a. zur<br />

Herstellung von Arzneimitteln. Aufgrund<br />

von Produktberührungen im Produktionsprozess<br />

werden an die Anlagen und deren<br />

Komponenten hohe Anforderungen hinsichtlich<br />

eingesetzter Materialien gestellt.<br />

Edelstahl in angepasster Güte ist hier meist<br />

zwingend vorgeschrieben. In einer Mehrkammer-Prozessanlage<br />

musste eine Kupplungslösung<br />

neben den erwähnten Materialforderungen<br />

zusätzlich hohe radiale- und<br />

angulare Verlagerungen kompensieren. Die<br />

zur Verfügung stehenden Platzverhältnisse<br />

waren durch eine kompakte Bauart der Anlage<br />

knapp bemessen. Gewünscht wurde<br />

Mit den neuen Dosen- und Längslibellen<br />

lassen sich Objekte wie<br />

beispielsweise Produktionsanlagen<br />

oder Messgeräte exakt ausrichten.<br />

■<br />

■<br />

■<br />

■<br />

■<br />

■<br />

Universell nutzbare Justierungshilfen<br />

Präzise ein- oder<br />

zweidimensionale Ausrichtung<br />

Einfache Überprüfung der Lage<br />

Anschraubbare Längslibellen<br />

Dosenlibellen mit diversen Gehäusen<br />

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Normelemente.<br />

Ganter.<br />

Highlight<br />

Dosen- und Längslibellen


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

01 Kupplung kombiniert die kinematischen Eigenschaften eines<br />

Wellengelenkes mit denen einer Kreuzschieberkupplung<br />

02 Modifizierte Kupplungen im Bereich der Wellenanbindung<br />

eine zeitsparende Montierbarkeit der Kupplung<br />

sowie eine kraftschlüssige Wellenanbindung<br />

für die im Taktbetrieb arbeitende<br />

Anlage. Die Kupplung musste zudem eine<br />

ATEX-Zertifizierung aufweisen.<br />

Gemäß dieser Einsatzbedingungen<br />

wurde eine kundenspezifische Kupplungs-<br />

Sonderlösungen für Vakuumbedingungen<br />

lösung der Loewe GK Torque entworfen.<br />

Als Sondergröße mit einem Außendurchmesser<br />

von 48 mm konzipiert, erfüllt diese<br />

Kupplung mit einer Gesamtbaulänge von<br />

36 mm die Forderung nach einer kompakten<br />

Bauweise. Trotz der kompakten Abmessungen<br />

kompensiert die axial steife<br />

Auch in Anlagen, die unter Vakuumbedingungen arbeiten, werden spezielle Anforderungen<br />

an Wellenkupplungen gestellt. Für Vakuumhärteanlagen liefert Schmidt-<br />

Kupplung spezielle Ausführungen der Kupplungsbaureihe. Einsatz finden diese in<br />

Klappenverstellungen, die über Schwenkbewegungen angesteuert werden. Alle<br />

Bauteile sind auch hier aus Edelstahl gefertigt. Zusätzlich arbeiten in der Kupplung<br />

speziell angepasste Gleitlager. Diese besitzen zum einen entsprechend der Umgebungstemperaturen<br />

von bis zu 250°C eine hohe thermische Stabilität, zum anderen<br />

findet ein Ausgasen in einem nur sehr geringen Maße statt.<br />

Kupplung Winkelverlagerungen von bis zu<br />

3°, radiale Verlagerungen von bis zu<br />

3,5 mm. Als Material für die Kupplung<br />

wurde durchgehend Edelstahl 1.4404 sowie<br />

für einige Komponenten 1.4125 verwendet.<br />

Entsprechend des Taktbetriebes<br />

besitzt die Kupplung beidseitig Klemmnaben.<br />

Als geteilte Klemmnabe ausgeführt,<br />

lässt sie sich zeitsparend radial montieren,<br />

ohne eine axiale Verschiebung angrenzender<br />

Maschinenteile.<br />

Die verwendeten Gleitlager verfügen<br />

über eine hohe Chemikalienbeständigkeit<br />

und sind ATEX-konform elektrisch leitfähig.<br />

Die Kupplung besitzt eine ATEX-Konformität<br />

der Richtlinie 94/9 EG, Gerätegruppe II<br />

Kat. 3, zur Verwendung in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen der Zone 2, Gerätekategorie<br />

3G.<br />

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Spindeln mit angeflanschtem<br />

bzw. integriertem Motor<br />

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14 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Wellenkupplung sichert<br />

Betrieb im Ex-Bereich<br />

KTR hat die Kupplungs-Familie Rotex um eine Variante für den<br />

wartungsfreien Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

erweitert. Die durchschlagsichere Rotex Non Sparking kann selbst<br />

im Verschleißfall des<br />

Dämpfungselements<br />

sicher weiterbetrieben<br />

werden und<br />

verhindert dabei<br />

Funkenbildung. Die<br />

Nockengeometrie<br />

besteht aus leit ­<br />

fähigem, hochfestem<br />

Kunststoff und wird<br />

auf die Nabengrundkörper<br />

aus Metall<br />

gespritzt. Der<br />

Kunststoff verhindert statische Aufladung und ist so widerstandsfähig,<br />

dass selbst im Falle eines Totalverschleißes des Elastomers<br />

das Drehmoment weiter übertragen wird. Die Wellenkupplung ist<br />

axial steckbar und kompakt bauend. Sie sichert eine drehschwingungsdämpfende<br />

Kraftübertragung und nimmt Stöße von<br />

ungleichmäßig arbeitenden Anlagen auf. Für große Wellenverlagerungen<br />

gibt es auch doppelkardanische Ausführungen.<br />

Die Kupplung erfüllt die EG-Richtlinie 94/9/EG.<br />

www.ktr.com<br />

Wälzlager mit hoher Lebensdauer<br />

Koyo, Hersteller von Wälzlagern und Tochtergesellschaft<br />

der JTEKT-Gruppe, einem der<br />

weltgrößten Automobilzulieferer, will<br />

durch technische Neuerungen seine<br />

Präsenz im Industriegeschäft verbessern<br />

und ausweiten. Durch die Überarbeitung<br />

des JIS B 1518:2013-Standard und der<br />

Einführung einer Lagerlebensdauerberechnung,<br />

die den α-ISO-Faktor verwendet,<br />

ist es dem Unternehmen gelungen, die<br />

Lagerlebensdauer unter Berücksichtigung der<br />

Schmierbedingungen und Belastungsbedingungen<br />

mit verbesserter Genauigkeit zu berechnen. Auch durch die<br />

Überarbeitung der dynamischen Tragzahl konnte das<br />

Unternehmen die Genauigkeit der Lebensdauerberechnung<br />

erheblich verbessern. Seit 1992 vergleicht der Hersteller die<br />

berechnete mit der tatsächlichen Lebensdauer seiner Lager.<br />

Dabei hat sich herausgestellt: Die erreichte Lebensdauer ist im<br />

Vergleich zur berechneten Lebensdauer mindestens doppelt so<br />

hoch. Dies wird auf die Fortschritte in der Stahlherstellung und<br />

der Fertigungsverfahren, die zusätzlich durch ein Qualitätsmanagementsystem<br />

gestützt werden, zurückgeführt. Die doppelte<br />

Lagerlebensdauer hat sich auch in einem Rollkontakt-<br />

Ermüdungslebensdauertest bestätigt. Somit haben Koyo-Lager<br />

laut Angaben des Herstellers, die mit am Markt längste verfügbare<br />

Lebensdauer.<br />

www.koyo.de<br />

Designed for Performance,<br />

Engineered for Excellence.<br />

ELATECH ® SYNCRO-MAX Extrabreite PU Zahnriemen<br />

Syncro-Max TM in betrieb<br />

Syncro-Max TM überträgt die Vorteile von Synchronriemen in einen<br />

Anwendungsbereich, der bisher leichten Fördergurten oder modularen<br />

Kunststoffbändern vorbehalten war.<br />

Vorteile<br />

Synchronlauf, kein Schlupf<br />

Besserer Geradeauslauf, höhere Positioniergenauigkeit<br />

Kleinere Antriebsscheibendurchmesser<br />

Niedrigere Vorspannkräfte und Lagerbelastungen –<br />

dadurch Energieeinsparung!<br />

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Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong> 15


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Robuste Technik<br />

Gehäuselager in Rollengängen und Querförderern der Holzindustrie<br />

In der holzverarbeitenden Industrie und speziell in Sägewerken sind Maschinen<br />

rauen Betriebsbedingungen ausgesetzt. Sie müssen Staub, Holzpartikeln und<br />

Spritzwasser, aber auch extremen Temperaturbedingungen widerstehen. Das<br />

gilt insbesondere auch für die hier eingesetzten Lager.<br />

ist die robuste und verschleißarme Ausführung,<br />

um den rauen Bedingungen in der<br />

Holzverarbeitung Stand zu halten.<br />

Holzverarbeitung verlangt<br />

robuste Wälzlager<br />

In der Ausführung Extra Solid ist das Gehäuse wesentlich<br />

unempfindlicher gegen Bruch<br />

01 Lagereinsätze sind flexibel mit Graugussgehäusen<br />

kombinierbar, so auch die Ausführung<br />

UB/SB, der einseitig der verlängerte<br />

Innenring fehlt mit dem Vorteil kompakterer<br />

Einbaumaße<br />

Die H.I.T. Maschinenbau in Ettringen ist<br />

einer der führenden Maschinen- und<br />

Anlagenlieferanten für die holzverarbeitende<br />

Industrie. Im Bereich der Rundholzmanipulation<br />

bieten die Maschinenbauspezialisten<br />

robuste, verschleißarme und langlebige<br />

Transportsysteme für Rundholz mit<br />

beliebiger Länge und beliebigem Durchmesser<br />

für Schwach- und Starkholz an.<br />

Dazu gehören Blockzüge in Ein- oder<br />

Doppelkettenausführung genauso wie<br />

Kegelrollen und Kegelrollengänge, Zentrierwerke,<br />

Rollengänge, Querförderer und<br />

Transportbänder. Die Fördertechnik findet<br />

sich z. B. in der Beschickung von Kreissägen,<br />

Pressen, Hobelmaschinen.<br />

Die von H.I.T. konzipierten Anlagen entsprechen<br />

den Anforderungen nahezu aller<br />

Leistungsklassen. So kann die komplette<br />

Mechanisierung von der Rundholzaufgabe<br />

und -sortierung bis zur Übergabe an die<br />

Einschnittmaschine übernommen werden.<br />

Wichtig bei allen Anlagen und Maschinen<br />

In den Rollengängen und Querförderern<br />

der H.I.T. Maschinenbau kommen Flanschlager<br />

vom Typ UCFL 208 zum Einsatz.<br />

Die Lagereinheit besteht aus einem abgedichteten<br />

UC 208 Lager und einem Graugussflanschlagergehäuse<br />

FL 208 mit eingebautem<br />

Schmiernippel. Der Wellendurchmesser<br />

beträgt 40 mm, die Wellenbefestigung<br />

erfolgt mit zwei Madenschrauben.<br />

Diese Lager kommen von Findling Wälzlager<br />

aus Karlsruhe, dem Spezialist für die<br />

Produktion, die Beschaffung sowie den<br />

Vertrieb von Wälzlagern. Der Wälzlagerspezialist<br />

versteht sich als Komplettlösungsanbieter<br />

und hält sowohl Wälzlager<br />

in unzähligen Ausführungen sowie ein um-<br />

16 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


MIT<br />

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vielen Disziplinen Höchstleistungen bringen. Darum entscheiden sich qualitätsbewusste Hersteller in der Automobilindustrie,<br />

in der Antriebstechnik und im Maschinenbau für Vulkollan ® .<br />

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KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Kompaktgehäuse mit integriertem Pendelrollenlager<br />

Extrem robust sind auch die Wälzlager der SRU (Spherical Roller Units) Serie des<br />

japanischen Herstellers FYH. Hierbei handelt es sich um montagefreundliche<br />

Gehäuselagereinheiten mit abgedichteten Pendelrollenlagern statt der üblichen<br />

kugelgelagerten Lagereinsätze. Das Gehäuse aus hochfestem Gusseisen (GGG)<br />

verbessert die Tragzahlen gegenüber Standard-Gehäuselagern deutlich. Wesentliches<br />

Merkmal der einbaufertigen Lösung ist die dreifache Lippendichtung, die sich<br />

um ± 2° selbst ausrichten und somit Fluchtungsfehler und Wellendurchbiegungen<br />

ausgleichen kann. Auch bei maximaler Ausgleichsstellung des Lagers wird der<br />

positive Kontakt mit einem speziellen Dichtungsblech dauerhaft gehalten. Ein neues<br />

Design schützt die SRU-Lager gegen Verschmutzungen. Sie lassen sich sowohl als<br />

Fest- als auch als Loslager einsetzen und halten dank der speziellen Befettung einem<br />

Temperaturbereich von -40° bis 170°C Stand.<br />

02 Ein Zweiloch-Flanschlager vom Typ UCFL<br />

208 (unten rechts im Bild) besteht aus einem<br />

abgedichteten Lager und einem Graugussgehäuse<br />

mit eingebautem Schmiernippe<br />

fassendes Gleitlager-Sortiment für seine<br />

Kunden bereit.<br />

Gehäuselager bestehen aus einem Lagereinsatz<br />

und einem Gehäuse, die fast beliebig<br />

untereinander kombiniert werden können.<br />

Aufgrund ihrer robusten und korrosionsbeständigen<br />

Eigenschaften sind sie<br />

montage- und wartungsfreundlich. Im Bereich<br />

der Fördertechnik sind sie die idealen<br />

Lager für Anlagenbauer.<br />

„Bei der Entwicklung und der Konstruktion<br />

unserer Transportsysteme für Abschnitt<br />

und Langholz kommt es uns vor allem auf<br />

die Robustheit und Verschleißarmut der<br />

03 In den Rollengängen und Querförderern der H.I.T.<br />

Maschinenbau kommen die Gehäuselager zum Einsatz<br />

eingesetzten Komponenten an“, erläutert<br />

Andreas Baur, Einkaufsmitarbeiter bei H.I.T.<br />

Maschinenbau, die Entscheidung seines<br />

Unternehmens für die Flanschlager vom<br />

Typ UCFL 208. „Neben der Beständigkeit<br />

erwarten wir von unseren Lieferanten der<br />

Lagertechnik auch ein angemessenes Preis-<br />

Leistungsverhältnis.“ Wälzlagerspezialist<br />

Findling kann diese Anforderungen mit<br />

seinem breit gefächerten Sortiment erfüllen<br />

und beliefert H.I.T bereits seit 2008 mit<br />

differenzierter Lagertechnik. „Die Dauer<br />

der Zusammenarbeit spricht dabei für<br />

unsere Zufriedenheit mit Findling“, meint<br />

Andreas Baur, dessen Unternehmen für<br />

jeden Einsatzzweck optimal abgestimmte<br />

Wälzlagerausführungen erhält.<br />

Die Auswahl des Maschinenbauers, der<br />

Wälzlager in verschiedenen Anwendungen<br />

einsetzt, erfolgt konstruktiv in Abhängigkeit<br />

von Traglast, Drehzahl und anderen techni-<br />

schen Parametern. Wesentliches Merkmal<br />

ist auch die Beständigkeit gegenüber äußeren<br />

Einflüssen, ein Temperaturspektrum<br />

von -20° bis +60°C ist in der holzverarbeitenden<br />

Industrie keine Seltenheit.<br />

Gehäuselager im<br />

Premiumsegment<br />

Das Gehäuselager-Programm bei Findling<br />

ist umfangreich. Gerade hat das Unternehmen<br />

sein spezielles X-Force-Sortiment um<br />

neue, besonders langlebige Gehäuselager<br />

für den Schwerlastbereich ergänzt. Diese<br />

trotzen auch hohen Belastungen und rauen<br />

Umgebungsbedingung und eignen sich somit<br />

zum Beispiel für den Einsatz in Förderstraßen,<br />

Baumaschinen, dem Anlagenbau,<br />

der Landwirtschaft oder im klassischen<br />

Schwermaschinenbau.<br />

Für extreme Belastungen der Gehäuse<br />

bietet Findling die Ausführung „Extra Solid“<br />

an. Durch eine verstärkte Basis ist das Gehäuse<br />

wesentlich unempfindlicher gegen<br />

Bruch, die Belastbarkeit erhöht sich um ein<br />

Vielfaches. „Durch die massive Befestigungsfläche<br />

wird ein Bruch der Stege durch<br />

Überbelastung vermieden“, so Steffen<br />

Reinbold, Leiter Technik und Entwicklung<br />

bei Findling. „Während es im Test bei speziellen<br />

Überbelastungs-Szenarien zum Bruch<br />

des Lagereinsatzes kam, hielt das Gehäuse<br />

selbst den enormen Belastungen unversehrt<br />

stand.“ Abgesehen von der robusten<br />

Konstruktion wird eine Verbesserung der<br />

Lebensdauer vor allem durch den Einsatz<br />

von Sonderfetten mit Hochlastadditiven<br />

(EP-Zusätzen) erzielt. Diese haben besondere<br />

verschleißmindernde Eigenschaften<br />

und gewähren einen ausgezeichneten<br />

Korrosionsschutz.<br />

www.findling.com<br />

18 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


SIRIUS ACT –<br />

Performance in Action


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Weniger Energie – bessere Bilanzen<br />

Wälzlager tragen zur Energie- und Kosteneffizienz von Motoren bei<br />

Angesichts steigender Energiekosten<br />

und schärferer Umweltschutzrichtlinien<br />

geraten viele<br />

Industriezweige unter den<br />

Zugzwang, Effizienzpotenziale zu<br />

erschließen. Unter anderem sind<br />

Elektromotoren im Fokus. Innovative<br />

Lagertechnik kann hier dazu<br />

beitragen, Geldbeutel und Umwelt<br />

gleichermaßen zu schonen.<br />

In Wälzlagern steckt umfassendes Experten-Wissen<br />

über Werkstoffe, Lagerdesign,<br />

Schmiermittel und Dichtungen. Alle diese<br />

Faktoren beeinflussen die Reibung und damit<br />

auch den Energieverbrauch der Anwendung,<br />

in der die Lager zum Einsatz kommen.<br />

Bei der Jagd nach höheren Wirkungsgraden<br />

ist dem Wälzlager-Hersteller SKF<br />

auf einem guten Weg: Mit Lagern der<br />

200 000 Spindeln und mehr als 4000 Rotorspinnen<br />

produziert der Konzern etwa<br />

73 000 t Garn pro Jahr. „Dabei kommen zu<br />

Veredelungszwecken unter anderem Doppeldraht-Zwirnmaschinen<br />

zum Einsatz, die<br />

zwei Zwirne aus unterschiedlichen Materialien<br />

zusammendrehen“, erläutert Anoop<br />

Kumar von Sangam in Bhilwara. In diesen<br />

Zwirnmaschinen arbeiten 30-kW-Motoren,<br />

Die Investition in effiziente Rillenkugellager hat sich bei<br />

Pumpenmotoren schon nach 17 Tagen amortisiert<br />

E2-Leistungsklasse können zahlreiche Industriezweige<br />

ihren Energieverbrauch spürbar<br />

senken. E2 steht in der Nomenklatur von<br />

SKF als Kürzel für energieeffizient: Dieses<br />

Kürzel erhalten nur solche Wälzlager, die<br />

30 bis 50 % weniger Reibung verursachen als<br />

die Standardlager des Herstellers.<br />

Motoren in der Textilherstellung<br />

Von den Vorzügen der E2-Leistungsklasse<br />

hat sich der indische Textilhersteller<br />

Sangam Group of Companies überzeugt: In<br />

seiner Branche gehört das Unternehmen<br />

zu den größten Playern weltweit. Mit über<br />

die in der Regel 22 Stunden am Tag und<br />

363 Tage im Jahr mit 1740 min -1 laufen.<br />

„Das verbraucht natürlich eine Menge<br />

Energie“, so Kumar, „und deshalb haben<br />

wir an einem dieser Motoren einen Test mit<br />

abgedichteten E2-Rillenkugellagern von<br />

SKF gefahren.“<br />

Erste Effekte zeigten sich schon unmittelbar<br />

nach der Umrüstung. Der Motor lief<br />

spürbar vibrationsärmer und kühler. Kaum<br />

zwei Monate später war klar, dass sich die<br />

Investition durch einen deutlich reduzierten<br />

Stromverbrauch bereits amortisiert<br />

hatte. „Im Schnitt stellten wir eine um<br />

0,33 kW geringere Leistungsaufnahme fest“,<br />

20 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

STATEMENT<br />

01 An einer durchschnittlichen Textilmaschine<br />

lassen sich durch den Einsatz von 200<br />

energieeffizienten Lagern rund 11 310 kW pro<br />

Jahr einsparen<br />

so Kumar, „und damit war absehbar, dass<br />

der Motor nach der Umrüstung auf SKF E2-<br />

Rillenkugellager rund 2635 kW weniger<br />

Strom pro Jahr verbrauchen würde.“ Zum<br />

Vergleich: Das entspricht etwa der Energie,<br />

die ein deutscher Zwei-Personen-Haushalt<br />

im Jahr benötigt.<br />

„Inzwischen wissen wir, dass die tatsächlichen<br />

Einsparungen sogar noch höher<br />

ausfallen“, betont Kumar, „weil die<br />

E2-Lager gegenüber unserer vorherigen<br />

Lösung auch noch bedeutend länger<br />

halten. Das wiederum reduziert unsere<br />

Instandhaltungskosten.“<br />

Motoren für Pumpenantriebe<br />

Die E2-Rillenkugellager eignen sich grundsätzlich<br />

für Anwendungen aller Art, in<br />

denen leichte bis mittlere Belastungen und<br />

hohe Drehzahlen vorherrschen, z. B. auch<br />

in Pumpenmotoren. Das hat das Pharma-<br />

Unternehmen GlaxoSmithKline Consumer<br />

Dr. Michael Döppert, Chefredakteur<br />

Wenn wir von energieeffizienten<br />

Motoren sprechen, dann<br />

ist IE3 aktuell der Standard, IE4 die<br />

bereits vordefinierte Zukunft und<br />

von IE5 spricht der eine oder<br />

andere auch schon. Diese Effizienzklassen<br />

verbinden wir mit<br />

weiterentwickelten und neuen<br />

Motorentechnologien, mit neuen<br />

Wickeltechnologien oder Permanentmagneten.<br />

Optimierungspotenzial<br />

gibt es aber auch bei den<br />

Mechanikkomponenten im Motor,<br />

wie den Lagern und Dichtungen.<br />

Auf dem Weg zu Wirkungsgradverbesserungen<br />

sollten wir hier an<br />

allen Rädern drehen.<br />

Healthcare in der Praxis überprüft: „In unseren<br />

Werken betreiben wir Kühlwasserpumpen,<br />

die im Grunde ständig in Betrieb<br />

sind. Für diese Pumpen benutzen wir Elektromotoren<br />

mit einer Leistung von 22 kW.<br />

Die Motoren wiederum laufen mit<br />

2990 min -1 “, berichtet Chefingenieur<br />

Pardeep S. Bhamra.<br />

Der hohe Stromverbrauch der Pumpenanlage<br />

war Bhamra angesichts steigender<br />

Energiepreise ein Dorn im Auge. Also entschloss<br />

auch er sich dazu, einen Pumpenmotor<br />

testweise mit SKF E2-Rillenkugel-<br />

Ein beeindruckendes Rechenbeispiel<br />

In den E2-Lagern sieht SKF ein enormes Potenzial, um den globalen Energieverbrauch<br />

zu senken. Für die USA und Europa hat das Unternehmen beispielsweise folgende<br />

Hochrechnung aufgestellt: Wenn man von einer mindestens 30-prozentigen<br />

Reibungsminimierung durch E2-Rillenkugellager ausgeht, könnten die in USA und<br />

der EU betriebenen Industrie-Elektromotoren jedes Jahr rund 2,46 Milliarden<br />

Kilowattstunden weniger Energie verbrauchen. Das entspräche einer Umweltentlastung<br />

von über 141 Millionen Tonnen CO 2<br />

pro Jahr – eine gigantische Menge.<br />

Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong> 21<br />

Rotor-Clip.indd 1 20.02.<strong>2015</strong> 09:37:08


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

02 Der Pharmakonzern verbraucht an seinen<br />

Kühlwasserpumpen 4583,6 kW weniger<br />

Energie pro Motor und Jahr<br />

lagern auszustatten. „Im direkten Vergleich<br />

mit dem Altzustand sowie den anderen,<br />

noch nicht umgerüsteten Motoren haben<br />

wir eine Effizienzsteigerung von 2,5 Prozent<br />

gemessen“, so Bhamra. Das bedeutete<br />

letztendlich: Der umgerüstete Motor verbrauchte<br />

4583,6 kW weniger Energie pro<br />

Jahr als zuvor. „Damit haben sich die Vorhersagen<br />

von SKF absolut bewahrheitet“,<br />

berichtet der Chefingenieur, „und unsere<br />

Investition in die reibungsminimierte Lösung<br />

hatte sich nach nur 17 Tagen amortisiert.“<br />

Anlass genug für Bhamra, auch alle<br />

anderen Pumpenmotoren des Werks auf<br />

E2-Lager umzustellen. Pro umgerüstetem<br />

Motor wird die Umwelt seither um ca. 2,6 t<br />

CO 2<br />

pro Jahr entlastet.<br />

Abgedichtete Rillenkugellager<br />

Möglich werden derartige Kosten- und<br />

Umweltvorteile u. a. durch die optimierte<br />

innere Geometrie der abgedichteten SKF<br />

E2-Rillenkugellager, durch einen ebenso<br />

reibungsarmen wie langlebigen Schmierstoff<br />

und durch einen innovativen<br />

Polymer-Käfig. Dieser basiert auf einer<br />

leichteren Konstruktion, die trotz ihres Gewichtsverlusts<br />

weniger anfällig für Verformungen<br />

ist. Quasi nebenbei sorgen diese<br />

Komponenten auch noch für eine geringere<br />

Geräuschentwicklung, da sie insgesamt<br />

leichter laufen und damit weniger<br />

Vibrationen erzeugen.<br />

Ihre Stärken in Sachen Reibungsminimierung<br />

und Gebrauchsdauer spielen die<br />

abgedichteten SKF E2-Rillenkugellager bei<br />

C/P-Lastverhältnissen ab 8, Drehzahlen ab<br />

1000/min und bei Betriebstemperaturen<br />

zwischen -40 und 100 Grad Celsius aus. Die<br />

für den Einsatz auch in widrigen Umgebungen<br />

geeigneten Rillenkugellager sind in<br />

zahlreichen Größen verfügbar.<br />

Bilder: SKF<br />

www.skf.com<br />

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22 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Vier Getriebe für extrem<br />

langsames Förderband<br />

In Kooperation mit dem Förderbandspezialisten Geppert-Band<br />

hat Ruhrgetriebe für einen Auftraggeber aus dem Bereich Biotechnologie<br />

eine Sonderlösung entwickelt. Für ein spezielles Verfahren<br />

zur Cellulosegewinnung mussten gleich zwei technische<br />

Lösungen gefunden<br />

werden:<br />

Erstens müssen<br />

sich Teile des<br />

Förderbands<br />

innerhalb eines mit<br />

Flüssigkeit gefüllten<br />

Beckens<br />

befinden und<br />

daher unempfindlich<br />

gegen den<br />

dauerhaften<br />

Einfluss von Nässe sein. Dies wird durch die massive Edelstahlkonstruktion<br />

gewährleistet. Zudem war eine extrem langsame<br />

Bandgeschwindigkeit gefordert. Zwei Einstellungsvarianten für<br />

die Bandgeschwindigkeit wurden errechnet: 0,00025 m/min, was<br />

etwa einer Umdrehung am Tag entspricht, sowie 0,00069 m/min<br />

bei drei Umdrehungen täglich. Zur Erreichung der extrem<br />

geringen Drehzahl entwickelten die Techniker eine Kombination<br />

aus vier Getrieben und einem Drehstrom-Motor, wobei jeder<br />

Radsatz einer Teilung der Drehzahl entspricht und so die<br />

komplette Motordrehzahl in vier Stufen untersetzt wird.<br />

www.ruhrgetriebe.de<br />

Hoch genaues Piezo-Rotationsmodul<br />

Das M3-Rotationsmodul von Scientific Instruments ist für<br />

präzise Punkt-zu-Punkt-Positionierung und dynamische<br />

Bewegungen von bis zu 360°/s ausgelegt. Die Aktoren, Sensoren,<br />

Kugellager, Antriebselektronik und der Mikroprozessor mit<br />

implementierter Regelkreis-Firmware sind integriert. Die<br />

6-VDC-Spannungsversorgung und digitale High-Level-<br />

Kommandos werden eingespeist. Die Befehle werden über<br />

UART-, SPI- oder I2C-Schnittstelle angelegt. Zwei piezoelektrische<br />

Motoren erzeugen Tangentialkraft und hohes Drehmoment.<br />

Realisiert wurde ein Direktantrieb ohne Getriebe und ohne Spiel.<br />

In der Halteposition wird keine Energie verbraucht. Die Piezomotoren<br />

erzeugen keine Magnetfelder. Ein optischer Positionssensor<br />

misst direkt die angefahrene Winkelposition. Inkrementalgeber<br />

mit mehreren Referenzmarken in Verbindung mit<br />

In-situ-Kalibrierung sorgen für hohe Auflösung, Reproduzierbarkeit<br />

und Genauigkeit.<br />

Das Piezo-<br />

Drehantriebssystem<br />

hat<br />

keinen messbaren<br />

Jitter. Die<br />

maximale Last<br />

liegt bei 150 g,<br />

die Positionsgenauigkeit<br />

bei<br />

0,01° und die<br />

Reproduzierbarkeit<br />

bei 0,007°.<br />

www.si-gmbh.de<br />

Zahnriemen mit höherer<br />

Zugkraft und Präzision<br />

Der Polyurethan-Zahnriemen<br />

Brecoflex Move<br />

AT10 von Mulco ist für<br />

Hochleistungsantriebe mit<br />

hohem Steifigkeitsbedarf<br />

konzipiert. Ein Stahlkord-<br />

Zugträger mit leicht<br />

angehobenem Durchmesser<br />

erhöht die Steifigkeit,<br />

ist aber dennoch<br />

biegefreundlich. Mit einem<br />

vergrößerten Zugträgerquerschnitt<br />

wurden die<br />

Reißfestigkeit und die<br />

zulässigen Zugkräfte<br />

erhöht. Größere Zugkräfte<br />

bedingen auch höhere<br />

Spannungen im Zahnfuß<br />

und höhere Flächenpressungen<br />

auf der Zahnflanke. Durch Umverteilung von Material hat<br />

der Hersteller eine Zahngeometrie entwickelt, die die auf den<br />

Zahn wirkende Last gleichmäßiger verteilt. Die Zahnflanke des<br />

Riemens wird zusätzlich durch ein verschleißfestes PE-Laminat<br />

mit niedrigen Reibwerten geschützt. Der Riemen weist so 25 %<br />

weniger Reibung und 30 % mehr übertragbarer Umfangskraft im<br />

Vergleich zum Standardmodell auf. Verfügbar ist der Riemen in<br />

Breiten von 25 bis 100 mm und Längen von 1400 bis 30 500 mm.<br />

www.mulco.de<br />

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KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Hohe Leistung mit<br />

Kostenvorteilen<br />

Dichtungen für rotatorische Anwendungen<br />

unter extremen Bedingungen<br />

Wichtige Eigenschaften<br />

Unter extremen Einsatzbedingungen besteht bei konventionellen<br />

rotierenden Elastomer-Lippendichtungen die Gefahr des Dichtungsausfalls<br />

durch Abrieb, chemischen Angriff und Reibungswärme. Hier können<br />

FlexiCase-Dichtungen Abhilfe schaffen. Sie schließen die Lücke zwischen<br />

konventionellen Lippendichtungen und aufwändigen mechanischen<br />

Dichtungen auf kostengünstige Weise.<br />

Um Kunden in unterschiedlichsten<br />

Märkten kostengünstige Dichtungslösungen<br />

mit hoher Leistungsfähigkeit in<br />

anspruchsvollen rotierenden Anwendungen<br />

anbieten zu können, hat Parker die<br />

FlexiCase-Dichtung entwickelt. Diese können<br />

in unterschiedlichsten Anwendungen<br />

eingesetzt werden, wie z. B. in Lagern, Gebläsen,<br />

Kompressoren und Extrudern.<br />

Ebenso vielfältig sind auch die Märkte, in<br />

denen diese Dichtungen auf extreme Einsatzbedingungen<br />

treffen. Sie reichen von<br />

Haushaltsgeräten über die Automobiltechnik<br />

und Nahrungsmittel-Industrie bis zum Werkzeugmaschinen-<br />

und Schwermaschinenbau<br />

und der Luft- und Raumfahrtindustrie.<br />

Aufbau und Funktion<br />

FlexiCase-Rotations-Dichtungen kommen<br />

dann zum Einsatz, wenn die Betriebsbedingungen<br />

die Leistungsfähigkeit von Elastomer-Lippendichtungen<br />

übersteigen und<br />

mechanische Dichtungen zu teuer sind. Sie<br />

weisen am Innendurchmesser eine dynamisch<br />

an der Welle abdichtende Lippe auf<br />

und werden über den Metallmantel am Außendurchmesser<br />

zur statischen Dichtheit in<br />

eine Senkung gepresst. Zwischen den<br />

Dichtlippen-Lagen und dem Mantel befindet<br />

sich eine Dichtung zur Abdichtung<br />

des potenziellen Leckagepfades und zum<br />

Ausgleich von Ausdehnungsunterschieden.<br />

Da die Lippe keine Federvorspannung<br />

benötigt, sind die radialen Kontaktkräfte geringer<br />

als die einer rotierenden FlexiSeal-<br />

Dichtung. Deshalb kann die Dichtung mit<br />

weitaus höheren Gleitgeschwindigkeiten<br />

von bis zu 70 m/s arbeiten. FlexiCase-Dichtungen<br />

werden aus unterschiedlichsten<br />

PTFE-Compounds und sonstigen zerspanbaren<br />

Kunststoffen gefertigt.<br />

Eine FlexiCase-Dichtungslösung erfordert<br />

eine geeignete Gegenlauffläche mit einer<br />

Wellenoberfläche, die eine Rauigkeit<br />

von 0,2 bis 0,4 µm R a<br />

und eine Härte von<br />

mindestens 56 R c<br />

aufweist. Ungeeignete<br />

Gegenlaufflächen können zum vorzeitigen<br />

Ausfall der Dichtung bzw. einer Beschädigung<br />

der Welle führen. Da Oberflächenbehandlungen<br />

zur Erzielung der gewünschten<br />

Oberflächenqualität entweder<br />

sehr kostenintensiv oder sogar unmöglich<br />

sind, bietet Parker bewährte Hülsen als<br />

praktikable Lösung an. Die Hülsen lassen<br />

sich als ideale Lauffläche für die FlexiCase-<br />

Dichtung einfach auf jede kostengünstige<br />

Welle montieren.<br />

Dank der Kombination eines robusten<br />

Metallmantels und spezieller<br />

PTFE-Dichtelemente eignet sich die<br />

FlexiCase-Dichtung für den Einsatz<br />

unter extremen Bedingungen im<br />

Hinblick auf Temperatur, Gleitgeschwindigkeiten<br />

und chemischen<br />

Angriff: Gleitgeschwindigkeiten bis<br />

zu 70 m/s; Druckbeständigkeit bis zu<br />

35 bar; Temperaturbeständigkeit von<br />

-100 °C bis 250 °C und mehr; Durchmesser<br />

bis zu 450 mm; gute chemische<br />

Beständigkeit; geringer Verlust<br />

von Reibungsenergie und geringe<br />

reibungsbedingte Aufwärmung; lange<br />

Lebensdauer unter trockenen und<br />

abrasiven Bedingungen; einfach- oder<br />

doppeltwirkende Funktion; Rotation<br />

in einer oder zwei Richtungen.<br />

Kundenspezifische Auslegung<br />

Das spezielle Fertigungsverfahren für Flexi­<br />

Case-Dichtungen ermöglicht die Konstruktion<br />

kundenspezifischer Dichtungslösungen<br />

für spezielle Anwendungserfordernisse<br />

ohne hohe Werkzeugkosten. Mehrfachlippen,<br />

Abstreiferlippen, Stützelemente<br />

und integrierte Federn sind dabei nur<br />

einige Beispiele möglicher Kombinationen<br />

der Dichtungskonstruktion. Jede Anwendung<br />

erfordert eine spezielle Kombination<br />

von Mantel, Dichtung, Abstandshalter sowie<br />

der für die Dichtungslippen verwendeten<br />

Materialien. Traditionelle Edelstahlqualitäten<br />

werden standardmäßig für den<br />

Mantel eingesetzt, ebenso wie speziellere<br />

korrosionsbeständige Werkstoffe. Der Einsatz<br />

NACE-konformer Metallelemente ist<br />

bei Bedarf ebenfalls möglich.<br />

www.parker.com/praedifa<br />

24 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Leichte Dichtungen mit Lotuseffekt<br />

Freudenberg Sealing Technologies hat das Phänomen der<br />

Superhydrophobie (Lotuseffekt) auf Dichtungen aus Flüssigsilikon<br />

übertragen, ohne den Dichtungswerkstoff zu verändern<br />

und ohne die Dichtung zu beschichten. Das Werkzeug hinterlässt<br />

auf der Dichtungsoberfläche eine im Mikrometerbereich liegende<br />

Berg- und Tal-Struktur, die der Oberfläche der Lotusblume nachempfunden<br />

ist. Die neue reibungsreduzierende Mikrostruktur der<br />

Dichtungsoberfläche kann dazu beitragen, die Montage deutlich<br />

zu erleichtern – im trockenen Zustand, ohne dass Schmierstoffe<br />

nötig sind. Ein neues Flüssigsilikon ist bis zu knapp 40 % leichter als herkömmliche Flüssigsilikone.<br />

Diese Gewichtsersparnis ermöglicht schwimmfähige Dichtungen, die auch Ablagerungen sowie<br />

aggressiven Chemikalien widerstehen.<br />

Präzisionsformteile aus Flüssigsilikon werden unter anderem zur Abdichtung von Schaltern und<br />

Steckern, als Dichtmatten zur Kabeldurchführung oder als Staubschutzkappen eingesetzt.<br />

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50 Jahre<br />

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Stoßkraft bei Stopperzylinder<br />

stark erhöht<br />

Der Stopperzylinder DFSP von Festo kann 200 % mehr<br />

Stoßkraft aufnehmen als sein Vorgänger. Er bietet<br />

Widerstand bei Radial- und Stoßkräften in der<br />

Fördertechnik, bei Spezial- und Werkzeugmaschinen<br />

und in der Automobilindustrie. Er<br />

eignet sich besonders für Anwendungen wie<br />

Vereinzeln, Stoppen oder Indexieren. Das optionale<br />

Innengewinde mit Zentrierbohrung unterstützt<br />

kundenspezifische Werkzeuge und Anbauteile.<br />

Durch das verlängerte Kolbenstangenlager ist ein<br />

genaueres Positionieren möglich. Weitere Sicherheit<br />

bietet die optionale Verdrehsicherung. Die<br />

Konstruktion basiert auf dem Kompaktzylinder ADN. Der<br />

3K-Kolben und das spezielle Kolbenstangenlager sorgen für<br />

eine hohe Gebrauchsdauer.<br />

www.festo.com<br />

Aktualisierter Katalog zum Thema<br />

Ausgleichskupplungen<br />

Das Unternehmen Orbit<br />

Antriebstechnik stellt seinen<br />

aktualisierten Katalog <strong>2015</strong><br />

zum Thema Ausgleichskupplungen<br />

vor. In dieser 84<br />

Seiten umfassenden Broschüre<br />

findet der technische<br />

Anwender ein umfangreiches Kupplungsprogramm, das auf die<br />

unterschiedlichen technischen Anforderungen von Antriebsaufgaben<br />

abgestimmt ist. Interessante Produkterweiterungen, z. B.<br />

die Lamellenkupplung Diskflex aus Edelstahl für besondere<br />

Umgebungsbedingungen oder auch die Elastomerkupplung<br />

Jawflex mit Konusspannnaben für Anwendungen mit hohen<br />

Drehzahlen, ergänzen die aktuelle Broschüre.<br />

www.orbit-antriebstechnik.de<br />

Wir machen<br />

Ihre Maschine<br />

sicher.<br />

Mit dem AS-Interface<br />

Safety at work.<br />

■ Sicherheitssysteme für separate<br />

und integrierte Sicherheitslösungen<br />

■ Master/Monitor-Kombinationen<br />

für I/O-Kopplung, PROFIBUS,<br />

PROFINET und Ethernet/IP<br />

■ Safety-Gateways für PROFIBUS<br />

und PROFINET mit PROFIsafe<br />

■ Safety I/O-Module und Drehzahlüberwachung<br />

■ AS-i Netzteile, Verteiler, Busleitungen<br />

und M12-Anschlussleitungen<br />

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safety<br />

www.schmersal.com


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Flexible, platzsparende Normalien<br />

Ausgleich von Schrägen und Höheneinstellung mit Gelenkschrauben<br />

Ein Normalienanbieter hat sein<br />

umfassendes Sortiment, zu dem<br />

u. a. auch Gelenkteller gehören, um<br />

platzsparende Gelenkschrauben<br />

erweitert, die direkt in die<br />

Grundfläche eingeschraubt werden<br />

können. Durch eine Gelenkkugel<br />

sind sie in der Lage, Schrägen<br />

auszugleichen und eignen sich für<br />

viele Anwendungsbereiche.<br />

Um präzise und zuverlässig produzieren<br />

zu können, ist der sichere Stand von<br />

Vorrichtungen, Maschinen und Anlagen<br />

unerlässlich. Die Lösung, damit Maschinen<br />

auch auf unebenen Untergründen sicher<br />

stehen, ist eine flexible Lagerung zum Beispiel<br />

mit schwenkbaren Füßen. Hierfür bietet<br />

die Erwin Halder KG die passenden Gelenkteller<br />

in unterschiedlichen Ausführungen<br />

und seit Kurzem auch flexible, vielfältig<br />

einsetzbare Gelenkschrauben.<br />

Schrägen einfach ausgleichen<br />

Bernd Janner, Vertriebsleiter von der<br />

Erwin Halder KG: „Die Gelenkteller lassen<br />

sich als Fuß- und Druckstücke verwenden.<br />

Das Kugelgelenk macht sie so flexibel, dass<br />

sie Schrägen zwischen Werkstück und<br />

Fläche mühelos ausgleichen können. Sie<br />

verfügen über einen Gewindebolzen, der<br />

mittels zwei Muttern zur Fixierung von Vorrichtungen,<br />

Maschinen und Anlagen in<br />

unterschiedlichen Höhen dienen kann.“<br />

Die Gelenkteller sind in verschiedenen<br />

Ausführungen erhältlich: mit Teller und Kugelelement<br />

aus brüniertem Vergütungsstahl<br />

oder rostfreiem Stahl 1.4305, darüber<br />

hinaus auch mit einem Teller aus Thermoplast<br />

und einem Kugelelement aus rostfreiem<br />

Stahl. Die maximale Belastbarkeit<br />

beim Vergütungsstahl beträgt 65 kN, beim<br />

rostfreien Stahl 52 kN. Die Thermoplast-<br />

Variante lässt sich unter Kräften von bis zu<br />

25 kN und in einem Temperaturbereich<br />

zwischen -30 und +80 °C einsetzen.<br />

Neben der Variante mit Gewindebolzen<br />

gibt es die Gelenkteller auch ohne Bolzen,<br />

um eigene Schrauben, Gewindestangen oder<br />

ähnliches einsetzen zu können. Sämtliche<br />

Ausführungen sind in Gewindegrößen<br />

zwischen M 6 und M 24 erhältlich. Auf Anfrage<br />

sind auch Sonderausführungen realisierbar.<br />

„Eine noch höhere Sicherheit bieten<br />

unsere Gelenkteller mit Befestigungsbohrungen<br />

im Teller“, erklärt Bernd Janner. „Sie<br />

lassen sich mittels Schrauben im Untergrund<br />

fixieren, wodurch das Einsatzspektrum<br />

erweitert wird.“ Auch sie sind in Gewindegrößen<br />

zwischen M 6 und M 24 erhältlich,<br />

bestehen aus rostfreiem Stahl 1.4305 und<br />

halten statischen Belastungen von bis zu 52<br />

kN stand. Hierbei kann der Anwender ebenfalls<br />

zwischen einer Ausführung mit und ohne<br />

Gewindebolzen wählen.<br />

Vielfältig einsetzbare<br />

Gelenkschrauben<br />

Die Erwin Halder KG hat nun auch Gelenkschrauben<br />

im Sortiment, die einfach und bequem<br />

in das Bauteil eingeschraubt werden<br />

können und auf diese Weise platzsparender<br />

als die Gelenkteller sind. Zudem lassen sich<br />

über das Außengewinde unterschiedliche<br />

Abstände ausgleichen. Angebrachte Schlüsselflächen<br />

und Innensechskant ermöglichen<br />

dabei eine leichte Montage der Gelenkschrauben.<br />

Die Ausführung aus brüniertem<br />

Vergütungsstahl ist mit bis zu 45 kN belastbar,<br />

die Variante aus rostfreiem Stahl mit<br />

maximal 36 kN.<br />

Der Anwender hat dabei die Wahl zwischen<br />

folgenden Größen: M 6, 8, 10, 12 und<br />

16 bei der Gewindestange. „Die Gelenkschrauben<br />

sind so konstruiert, dass sie<br />

erlauben, Schrägstellungen bis zu einem<br />

Winkel von 15° auszugleichen“, so Bernd<br />

Janner. Zusätzlich zu ihrer Verwendung<br />

Für eine flexible Lagerung lassen sich die Gelenkteller<br />

und Gelenkschrauben verwenden<br />

als Druckstücke eignen sich die Gelenkschrauben<br />

zum Abstützen und Befestigen<br />

von Gehäusen in Schräglagen – durch ihre<br />

kompakte Bauweise auch als Scharniere in<br />

der Verbindungstechnik. Sowohl die<br />

Gelenkteller als auch die Gelenkschrauben<br />

können beispielsweise als einschraubbare<br />

Füße für Maschinen bei unebenem Boden<br />

dienen.<br />

www.halder.de<br />

26 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Gummi Formteile: flexible Vielfalt<br />

Parallel zum Ausbau seiner Kompetenzen<br />

auf dem Gebiet der Faltenbälge und Gleitbahnschütze<br />

hat das Unternehmen Höhl &<br />

Westhoff sein Know-how als Hersteller von<br />

Gummi-Formteilen aus zahlreichen unter -<br />

schiedlichen Elastomeren permanent<br />

erweitert. Der Hersteller fertigt Gummi -<br />

formteile und Faltenbälge nach Zeichnung<br />

und Muster oder entwickelt mit dem<br />

Anwender gemeinsam eine Lösung. Dabei<br />

wird die Größe des Werkzeugs auf die<br />

geforderten Stückzahlen abgestimmt.<br />

Basierend auf den möglichen Standardwerkstoffen NR, SBR, EPDM, NBR, CR, CSM,<br />

Silikon und Viton ist Höhl & Westhoff in der Lage, Sondermischungen für applikationsspezifische<br />

Anforderungen zu entwickeln, z. B. pilz- und schimmelbeständige oder<br />

elektrisch leitfähige Mischungen. Dabei vermag das Unternehmen auf der Grundlage<br />

seiner breiten Auswahl flexible Formteile zu realisieren, die hohe Anforderungen an die<br />

Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse, Chemikalien, Kraftstoffe, Schmier- und<br />

Lösungsmittel sowie Ozon und UV-Strahlung aufweisen.<br />

www.faltenbalg.net<br />

Hochleistungswälzlager für die Bahntechnik<br />

Mit den aktuellen Generationen von Hochleistungswälzlagern für die Bahntechnik will<br />

NSK europäische Bahngesellschaften gewinnen, die die Geschwindigkeit und Effizienz<br />

ihrer Züge verbessern wollen. Die neuen Wälzlager für Traktionsmotoren sind mit<br />

keramischen isolierten Ringen zur Vermeidung von Elektrokorrosion ausgestattet.<br />

Zudem bietet der Hersteller Kegelrollenlager mit verstärkten Käfigen und eine neue<br />

Generation von Radsatzlagern an. Die<br />

Radsatzlager bestehen aus hochbelastbaren<br />

Spezialstählen und haben optimierte<br />

Dichtungen und Schmierungen. Mit den<br />

Produkten will NSK erreichen, dass sich die<br />

Wartungsintervalle der Lager an die der<br />

kompletten Radsätze angleichen. Die<br />

Radsatzlager liefert der Hersteller bereits<br />

u. a. für die Züge des britischen Intercity-<br />

Express-Programms (IEP). Für sie konnten<br />

die Service intervalle dem Hersteller zufolge<br />

auf mehr als 1,6 Mio. km erhöht werden.<br />

www.nskeurope.de<br />

Toleranzen bei Flanschdichtungen besser kompensiert<br />

Für den Einsatz in der Mobilhydraulik oder in Pressen bietet der Dichtungstechnikhersteller<br />

SKF Economos universelle Flanschdichtungen nach SAE-Spezifikationen aus<br />

hochentwickelten Polyurethanwerkstoffen an. Ein deutlicher Vorteil ist, dass die<br />

anwendungsspezifisch gefertigten Axialdichtungen bauteilbedingte<br />

Toleranzen bei Ventilblöcken und Rohrflanschen erheblich<br />

besser als Standardausführungen kompensieren können.<br />

Einerseits verliert dadurch ein kritischer Faktor bei der<br />

Fertigung dieser Hydraulikkomponenten an Bedeutung,<br />

zusätzlich werden Leckagen im Betrieb vermieden, die auf<br />

bestehenden Toleranzen beruhen. Die aus Ecopur-Werkstoffen gefertigten<br />

Flanschdichtungen eignen sich für Anwendungen mit Drücken von bis zu ca.<br />

1000 bar und können im breiten Temperaturbereich von -20 bis 110 °C eingesetzt<br />

werden. Um bei Spaltbildung eine Extrusion der Dichtung zu vermeiden, sind auch<br />

Ausführungen mit Stützring möglich.<br />

www.skf.com<br />

WO WIR SIND<br />

IST VORNE<br />

Ihre Innovation bestimmt unser Tempo.<br />

Dabei ist uns keine Herausforderung<br />

zu schwer und kein Rennen zu schnell.<br />

Denn die Entwicklung von maßgeschneiderten<br />

Fertigteilen für Ihre Produktion<br />

ist die Disziplin, die wir täglich<br />

trainieren.<br />

Ob Kunststoffe, Standardprodukte oder<br />

individuelle Fertigteile – für viele Unternehmen<br />

sind unsere Produkte der<br />

entscheidende innovative Hauch zu<br />

Effizienz und Erfolg. Denn wir geben seit<br />

60 Jahren den Takt an.<br />

www.murtfeldt.de<br />

Tel. +49 231 20609-0


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Effektiv verzögern<br />

Konstruktionselemente zum Klemmen und Dämpfen<br />

sichern Kabelschneidemaschine<br />

Robert Timmerberg<br />

Bei der Herstellung von Elektro- und Hybridfahrzeugen ist absolute<br />

Sicherheit gefragt. Dies gilt auch für das Zuschneiden benötigter Hochvoltleitungen.<br />

Moderne Schirm- und Geflechtschneidevorrichtungen funktionieren<br />

oft elektro-pneumatisch. Kleinstoßdämpfer und Klemmelemente<br />

sorgen in einer solchen Lösung für die Sicherheit von Bedienpersonal<br />

und Maschine.<br />

S<br />

eit einem halben Jahrhundert wird bei<br />

den Rittmeyers in Münster in Sachen<br />

Feinmechanik gefräst, gedreht und geschliffen.<br />

Längst ist aus einer Einmann firma jedoch<br />

ein Familienbetrieb entstanden, der<br />

sich auf die Entwicklung von Serien- und<br />

Sondermaschinen u. a. für die Medizintechnik,<br />

für die Automobil- und für die Luftfahrtindustrie<br />

spezialisiert hat. Ein typisches<br />

Merkmal der Arbeiten aus dem Münsterland<br />

ist die enge Verbindung von Engineering<br />

und Feinmechanik. Aber auch die intensive<br />

Zusammenarbeit mit den zu beliefernden<br />

Unternehmen gehört dazu. Das sieht die<br />

ACE Stoßdämpfer GmbH, einer der Zulieferer<br />

des Unternehmens, genauso. Gepaart<br />

mit dem Qualitätsanspruch des Anbieters<br />

von Industriestoßdämpfern sind zwei Gründe<br />

für die Kooperation der beiden Unternehmen<br />

gefunden. „Wann immer es darum<br />

geht, Maschinen effektiv zu verzögern, setzen<br />

wir auf Stoßdämpfer von ACE. Weil wir<br />

Robert Timmerberg, M.A.:<br />

Fachjournalist, plus2 GmbH, Düsseldorf<br />

für unsere ‚BERI.CO.CUT - V3‘ zusätzlich<br />

eine Schienenführung klemmen wollten<br />

und ACE auch in diesem Bereich Produkte<br />

liefert, waren die Langenfelder auch hier unser<br />

erster und einziger Ansprechpartner“,<br />

sagt Firmenchef Walter Rittmeyer.<br />

Endlagenschutz durch<br />

Kleinstoßdämpfer<br />

Die dritte Generation der Sondermaschine<br />

ist für das einfache und präzise Durchtrennen<br />

der Abschirmungen und Drahtgeflechte<br />

von Hochvoltleitungen zuständig,<br />

die u. a. bei Elektro- und Hybridfahrzeugen<br />

eingesetzt werden. Bei der Bearbeitung der<br />

Leitungen wird der gesamte Kopf der<br />

Maschine verfahren. Wie bei früheren Maschinen<br />

auch, setzen die Münsteraner beim<br />

Der Kleinstoßdämpfer sorgt in der Kabelschneidemaschine<br />

für einen weichen Anschlag und verhindert so Schäden<br />

an Bearbeitungskopf und Gesamtkonstruktion<br />

Verfahren des Kopfs gegen die Rückwand<br />

zum zuverlässigen Bremsen einen ACE<br />

Kleinstoßdämpfer ein. Dieser sorgt für einen<br />

weichen Anschlag und verhindert so<br />

kostspielige Schäden an Bearbeitungskopf<br />

und Gesamtkonstruktion, ganz zu schweigen<br />

von monetären und Imageschäden, die<br />

durch Ausfallzeiten bei Rittmeyer-Kunden<br />

entstehen würden. Aufgrund des vertrauensvollen<br />

Verhältnisses zwischen den beiden<br />

beteiligten Unternehmen wurde auf<br />

Testaufbauten verzichtet und stattdessen<br />

direkt mit der Auslegung durch ACE begonnen.<br />

Nach Berücksichtigung aller Kenndaten<br />

wie z. B. der verfahrenden Masse und<br />

ihrer Geschwindigkeit entschieden sich die<br />

Stoßdämpfer-Spezialisten dazu, Kleinstoßdämpfer<br />

des Typs MC75EUM-3 zu verbauen.<br />

Diese wartungsfreien und einbaufertigen<br />

hydraulischen Maschinenelemente verfügen<br />

über sehr kurze Gesamtlängen und geringe<br />

Rückstellkräfte. Das Material der<br />

Stoßdämpferkörper ist aus brüniertem oder<br />

tenifer gehärtetem Stahl und sorgt in Kombination<br />

mit einer temperaturstabilen Ölfüllung<br />

und einem integrierten Festanschlag<br />

für hohe Lebensdauer, die auch den<br />

Ansprüchen einer Dauerbelastung wie bei<br />

der Kabelschneidemaschine absolut<br />

gerecht wird. Die gewählten selbsteinstellenden<br />

Elemente der Kleinstoßdämpfer-<br />

28 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

01 Die elektro-pneumatische Schneidemaschine<br />

durchtrennt die Abschirmungen<br />

von Hochvoltleitungen sauber,<br />

kraftschonend und sicher<br />

02 Ideal für kompakte Konstruktionen:<br />

Die Baureihe der Kleinstoßdämpfer verfügt<br />

über kurze Gesamtlängen und geringe<br />

Rückstellkräfte<br />

03 Geeignet für Stangen mit Durchmessern<br />

von 16 bis 40 mm, nehmen die<br />

Klemmelemente die Kräfte axial wie<br />

rotativ auf<br />

serie sind in der Lage, 9 Nm/Hub und<br />

28 200 Nm/h aufzunehmen. Der zulässige<br />

Massenbereich liegt dabei zwischen 2,7 kg<br />

und 36,2 kg und gilt für einen Temperaturbereich<br />

von 0 bis 66 °C. Sollen die Maschinenelemente<br />

im Außenbereich eingesetzt<br />

werden, verfügt ACE zudem über Varianten,<br />

die sogar beständig gegenüber Seewasser<br />

oder anderen aggressiven Materialien<br />

sind. In beiden Fällen sind die Dämpfer<br />

dank einer Vielzahl an Zubehör und Anschlussteilen<br />

auch in bestehende Konstruktionen<br />

leicht zu integrieren. Ein Umstand,<br />

der in Münster wegen der neuen Konstruktion<br />

keine Rolle spielte, obwohl das geringe<br />

Eigengewicht von gerade einmal 30 g ein<br />

positiver Nebeneffekt bei der Planung war:<br />

„Wir sind immer bemüht, unsere Konstruktion<br />

so kompakt wie möglich zu bauen. Die<br />

Gesamtlänge von gerade mal 70 mm des<br />

Stoßdämpfers spielt uns dabei natürlich in<br />

die Karten“, erklärt Walter Rittmeyer. Auch<br />

die Rückstellzeit von 0,3 s war für die Kabelschneidemaschine<br />

mehr als ausreichend.<br />

Klemmelemente mit<br />

unterschiedlichen Aufgaben<br />

Zusätzlich zu den Stoßdämpfern kommen<br />

bei Rittmeyer sogenannte Locked-Klemmelemente<br />

von ACE zum Einsatz. In diesem<br />

Fall stammen sie aus der PN-Serie, die für eine<br />

pneumatische Klemmung konzipiert ist.<br />

Dabei sind sie einerseits für das Vermeiden<br />

von Schäden der Bediener durch unsauber<br />

getrennte Kabel, andererseits für das Vermeiden<br />

von Schäden an der Konstruktion<br />

Spanntechnik | Normelemente | Bedienteile<br />

HEINRICH KIPP WERK<br />

Das HEINRICH KIPP WERK ist Hersteller<br />

von Spanntechnik, Normelementen und Bedienteilen.<br />

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Seit fast 100 Jahren sind wir ein zuverlässiger Partner der Industrie.<br />

Wir produzieren am Standort Deutschland mit einem großen Maschinenpark.<br />

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KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

selbst zuständig. Um zu verstehen warum,<br />

hilft ein Blick auf die Funktionsweise des<br />

Geräts. Das Werkzeug in der „BERI.CO.CUT<br />

- V3“ wird konzentrisch entlang zweier Führungswellen<br />

bewegt. Die Locked-Elemente<br />

klemmen sowohl im regulären Betrieb der<br />

Pneumatik als auch bei Druckabfall. Im<br />

Regelbetrieb gilt es, ein Verschieben beim<br />

Schneideprozess zu verhindern. Denn bereits<br />

durch kleinste Ungenauigkeiten könnten<br />

die Passagiere von Elektroautos oder<br />

Flugzeugen später zu Schaden kommen. Aus<br />

diesem Grund ist eine absolut präzise Arretierung<br />

unabhängig von der Länge des jeweiligen<br />

Werkstücks von zentraler Bedeutung.<br />

Dies wird seitens der verwendeten Klemmelemente<br />

mit der Bezeichnung PN-63-20-2-6B<br />

sichergestellt, indem sie einen hohen axialen<br />

Druck aufbauen. Auch im Störfall ist ihre<br />

Arbeit elementar. Denn wenn die Steuerung<br />

oder die Druckluftversorgung ausfällt, könnte<br />

ohne ihre Klemmung das ganze Werkzeug<br />

nach hinten durchschlagen. „Im schlimmsten<br />

Fall hätten unsere Kunden es mit einer<br />

unkontrollierten Bewegung zu tun, bei der<br />

ca. eine Tonne Kraft wirken würde“, sagt der<br />

Rittmeyer-Konstrukteur Mikhail Korontsevich.<br />

Konkret bedeutet dies, dass die Klemmelemente<br />

im Notfall den Kleinstoßdämpfer unterstützen<br />

und so in Kombination mit ihm<br />

Schlimmeres verhindern. Die verwendeten<br />

Locked-Typen verfügen bei 4 bar über eine<br />

Klemmelemente – variabel einsetzbar<br />

In drei verschiedenen Variationen erhältlich, sorgen die Klemmelemente für ein<br />

sicheres und zuverlässiges statisches Klemmen auf, entlang und abseits von<br />

Schienenbahnen. Gemeinsam ist den Locked-L-, Locked-P- sowie Locked-R-Serien,<br />

dass sie im Gegensatz zu Sicherheitsstoßdämpfern direkt an der verfahrenden<br />

Masse angebracht sind. Sie können diese somit an jedem beliebigen Punkt der<br />

zurückgelegten Strecke zum Stillstand bringen. Auf den kleinsten gemeinsamen<br />

Nenner gebracht, wird die Klemmung durch eine Verformung membranbeaufschlagter<br />

Federbleche aktiviert bzw. gelöst. Dieses System reagiert dabei innerhalb<br />

kürzester Zeit durch seine pneumatische Vorspannung. Permanent einsatzbereit,<br />

gewährt es höchste Klemmkräfte – selbst wenn die Energie der Pneumatik-Antriebssysteme<br />

ausfällt. Kunden profitieren trotz geringer Systemkosten im Vergleich zu<br />

Hydraulik- und Elektroniklösungen von sehr guten Klemm- und Bremskräften, und<br />

zwar bei axialen wie auch radialen Bewegungen. Alle Vertreter dieser ACE-Familie<br />

bieten zusammen somit einen hohen Schutz für wertvolle Konstruktionen. In<br />

Standardausführungen sind sie für 1 Million Zyklen ausgelegt.<br />

Haltekraft von 2520 N, bei 6 bar von 3600 N.<br />

ACE stellt darüber hinaus sogar Modelle zur<br />

Verfügung, die bis zu 27 000 N bewältigen<br />

können. Die Stoßdämpfer-Spezialisten empfehlen,<br />

bei der durch eine kompakte Bauweise<br />

auffallenden P-Serie einen Sicherheitsfaktor<br />

von plus 10 % zu kalkulieren, denn die angegebenen<br />

Haltekräfte kommen bei optimalen<br />

Bedingungen zur Geltung. Und bei der Berücksichtigung<br />

aller Details soll das einwandfreie<br />

Funktionieren der Kabeltrennung<br />

nicht ausgerechnet an widrigen Umständen<br />

scheitern. Mikhail Korontsevich bestätigt,<br />

dass es dazu noch nicht gekommen ist.<br />

Bilder: www.fotolia.de, ACE Stoßdämpfer GmbH<br />

und Feintechnik R. Rittmeyer GmbH<br />

www.ace-ace.de<br />

www.rittmeyer-beri.de<br />

Folgen Sie uns auch online!<br />

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www.facebook.com/<br />

derkonstrukteur<br />

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DerKonstrukteu<br />

www.google.com/<br />

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Wir Wir laden Sie Sie Achema ein: Hannover 15.-19.06.<strong>2015</strong> Messe • 04.-08.04.2011 08.-12.04.2013 Halle/Stand • 6.1/ Halle/Stand B57 13 E101 27 F85<br />

hält Sie stets auf dem Laufenden<br />

30 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Teleskop-Hubzylinder für<br />

Lasten bis 1000 kN<br />

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Die Vorteile einer hydraulischen Leistung und<br />

einer pneu matischen Verfahrgeschwindigkeit<br />

hat die Firma Enzfelder in dem teleskopierbaren<br />

Hubzylinder TSGZ vereint. Bei Lasten von bis zu<br />

1000 kN lassen sich damit große Hubhöhen bei<br />

kleiner Einbauhöhe realisieren und Bauraum sparen. Durch das<br />

Rohrsystem ist eine Verdrehsicherung wie bei herkömmlichen<br />

Spindelgetrieben nicht erforderlich. Zeitgleich schützt dieses das<br />

Innenleben vor Schmutz und Staub. Die Führung des Teleskop-<br />

Hubzylinders ermöglicht ebenso eine Aufnahme von Seitenlasten,<br />

die bis zu 20 % der Hublast betragen können. Ebenfalls kann der<br />

Zylinder auch außermittige Lasten aufnehmen. Optionale elektrische<br />

Sicherheitsvorkehrungen,<br />

Sicherheitsmutter, Druck -<br />

sensoren und verschiebbare<br />

Bodenplatten ermöglichen<br />

einen flexiblen Aufbau einer<br />

Hubanlage, wobei die<br />

einzelnen Teleskope zueinander keine mechanische Verknüpfung<br />

aufweisen müssen. Einsatz bereiche sind unter anderem die Kraftwerks-,<br />

die Bahnindustrie und die Flugzeugindustrie.<br />

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www.enzfelder.at<br />

Totraumfreie Klemmhebel<br />

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Ein gewöhnlicher Klemmhebel<br />

ist in offener Bauweise<br />

konzipiert, wodurch<br />

Fremdstoffe wie Nahrungspartikel<br />

in den Hebel gelangen und<br />

sich dort festsetzen können. Ebenso können Abriebpartikel aus<br />

dem Inneren heraus fallen. Dies führt zu Problemen im<br />

hygienisch anspruchsvollen Bereich. Aus diesem Grund hat das<br />

Unternehmen Novonox einen Klemmhebel nach Hygienic Design<br />

entwickelt, der komplett hermetisch geschlossen ist. Der<br />

Bauraum zwischen dem Griffteil und dem Schraubeinsatz ist<br />

beim neuen HD-Klemmhebel mit einer speziellen Schaftdichtung<br />

vollständig abgedichtet. Das Griffteil ist aus einem Guss und an<br />

seiner Außenseite ebenfalls hermetisch geschlossen. Der Schaft<br />

des Schraubeinsatzes wird mithilfe eines patentierten Polierverfahrens<br />

auf einen Mittenrauwert kleiner ca. Ra 0,2 µm poliert.<br />

Auf der glatten Oberfläche haften Fremdstoffe und Flüssigkeiten<br />

kaum an. Der Klemmhebel weist keinerlei Toträume auf, in denen<br />

sich Keime und Bakterien bilden und die Schraubstelle und das<br />

Produkt kontaminieren können. Alle außenliegenden Stahlteile<br />

sind aus nichtrostendem Edelstahl der Werkstoffklasse 1.4404<br />

gefertigt und erfüllen die Vorschriften der Lebensmittelindustrie,<br />

der Pharmazie und der Medizintechnik.<br />

www.novonox.com<br />

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Kettenspannräder jetzt auch in<br />

Edelstahl rostfrei verfügbar<br />

Das Unternehmen<br />

Mädler hat einbaufertige<br />

Kettenspannräder<br />

mit<br />

Kugellager komplett<br />

aus Edelstahl in das<br />

Programm<br />

aufgenommen. Die<br />

Kettenräder mit<br />

2Z-Kugellager sind für Kettengrößen 06 B-1 bis 16 B-1 geeignet.<br />

Wahlweise sind sie ohne Befestigungsschraube oder als Kettenspannradsatz<br />

mit Schraube und drei Muttern verfügbar.<br />

Einsetzbar sind sie als Kettenspannrad oder auch als Ketten -<br />

u mlenkrad. Eine Wartung der Kugellager ist nicht erforderlich, da<br />

sie lebensdauergeschmiert sind. Auch für Land- und Textilmaschinen<br />

sind die neuen Kettenspannräder geeignet. Einsatzfähig<br />

sind sie im Temperaturbereich -20 bis 120 °C. In Kombination mit<br />

den bei dem Hersteller erhältlichen Edelstahl-Spannelementen<br />

lassen sie sich als komplett rostfreie Kettenspanner verwenden.<br />

Andere Ausführungen und Sonderanfertigungen sind möglich.<br />

www.maedler.de<br />

Hochbeständige PU-Dichtungen<br />

Der von Trelleborg Sealing Solutions entwickelte Werkstoff<br />

Zurcon Z13 ist ein der Härte 60 Shore D, thermoplastisches<br />

Polyurethan das gute mechanische und elastische Materialeigenschaften<br />

kombiniert. Dadurch eignet er sich für höhere Drücke<br />

und hohe Temperaturen, ohne dass er seine Festigkeit verliert.<br />

Während Dichtungen aus anderen Werkstoffgruppen schon nach<br />

200 000 Lastwechseln einen deutlichen Verschleiß zeigten, gab es<br />

bei Dichtungen aus Zurcon Z13 bei identischer Dichtungsgeometrie<br />

auch nach einer Million Lastwechseln keinerlei Leckage<br />

Die Glyd-Ring-D-Hochdruck-Kolbendichtungen aus Zurcon Z13<br />

sind sehr hart bei gleichzeitig hervorragender<br />

Elastizität und Zugfestigkeit und<br />

besitzen dennoch gute Gleitreibungseigenschaften.<br />

Sie sind verschleißfest<br />

sowie extrusions- und weitestgehend<br />

hydrolysebeständig. Der zuverlässige<br />

Einsatz in HFC-Druckfluiden sowie in<br />

vielen gängigen Hydraulikflüssigkeiten,<br />

auf unterschiedlichen Oberflächenbeschichtungen<br />

und bei hohen Einsatztemperaturen<br />

von bis zu 120 °C wurde in<br />

Vergleichstests bestätigt.<br />

www.tss.trelleborg.com/de<br />

Bedruckte Magnete . . . .<br />

Magnetfolie . . . . Magnetgummi . . . . Magnetsysteme . . . .<br />

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Magnetprodukte finden<br />

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Magnete und . . . .<br />

Katalog anfordern unter:<br />

Tel.: +49 9367 / 98977-0<br />

info@magnetsysteme.de<br />

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KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Von Komponenten<br />

zu Systemen<br />

Mit Antriebskomponenten und Profilen<br />

zur smarten Automatiktür-Lösung<br />

Maschinenbauer wollen sich auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren<br />

und verlangen mehr und mehr nach einbaufertigen, oft<br />

individuellen Subsystemen. Ein Anbieter von Komponenten und<br />

Systemen rund um die Lineartechnik kommt diesem Wunsch nach.<br />

Die Lösung erfüllt Performance<br />

Level „d“ nach EN ISO 13849-1<br />

auch ohne zusätzliche Sensoren<br />

Die August Dreckshage GmbH & Co. KG<br />

begeistert ihre Kunden mit individuellem<br />

Service und einem breitgefächerten<br />

Angebot vom Standardprodukt bis zur<br />

maßgeschneiderten Lösung. Mit vier Produktbereichen<br />

bietet sie heute eine beachtliche<br />

Produkt- und Dienstleistungstiefe.<br />

Von klassischen Werkstoffen bis hin zu<br />

einbaufertigen Zeichnungsteilen aus<br />

Technischen Kunststoffen. Vom Aluminiumprofil<br />

bis zur maßgeschneiderten Maschineneinhausung.<br />

Von bewegter Lineartechnik bis<br />

zur kundenspezifischen technischen Walze.<br />

Individuelle Systeme<br />

Im Produktbereich Profile + Systeme projektiert,<br />

konstruiert, fertigt und montiert<br />

Dreckshage komplexe kundenspezifische<br />

Systeme aus Aluminium-Konstruktionsprofilen<br />

oder Rohrklemmsystemen für Maschinenverkleidungen,<br />

Lärmschutzkabinen,<br />

Betriebsmitteleinrichtungen, Test- und<br />

Prüfstände, Bewegungs- und Fördertechnik<br />

sowie für viele andere Anwendungsfälle in<br />

unterschiedlichsten Branchen. Der Service<br />

umfasst in diesem Geschäftsfeld auf<br />

Wunsch die Maßaufnahme vor Ort, die<br />

komplette Projektierung, Konstruktion und<br />

Fertigung eines Systems. Aber auch für die<br />

Eigenfertigung durch den Kunden stehen<br />

100 unterschiedliche Profile und 1000 Zubehörartikel<br />

für die einfache und schnelle<br />

Selbstmontage bereit.<br />

Antriebssystem für<br />

Automatiktür<br />

Im Bereich der Standardlösungen hat<br />

Dreckshage sein Angebot an Türlösungen<br />

erweitert. Mit der neuen DTSG-Automatiktür<br />

können individuelle Türlösungen sicher<br />

und schnell bewegt werden. Die Automatiktür-Lösungen<br />

werden durch einen montagefreundlichen,<br />

robusten und wartungsfreien<br />

Zahnriemenantrieb angetrieben. Ein<br />

System, das für alle vertikalen und horizontalen<br />

Türtypen eingesetzt werden kann.<br />

Personenschutz ist durch die integrierte,<br />

zertifizierte Hinderniserkennung gewährleistet.<br />

Somit sind Sensoren wie Lichtgitter,<br />

Bewegungsmelder und Bumperleisten<br />

nicht notwendig.<br />

Die Produktivität lässt sich durch schnelle<br />

Türen entscheidend steigern. Bediener werden<br />

durch automatische Türen entlastet,<br />

hohe Türgeschwindigkeiten verkürzen<br />

Taktzeiten. Schutztüren, Trenntüren oder<br />

trennende Schutzeinrichtungen dürfen<br />

nicht selber zur Gefahr für den Bediener<br />

werden. Die DTSG Türantriebe entsprechen<br />

den hohen Sicherheitsnormen im Maschinenbau.<br />

Sie erfüllen die EN ISO 23125<br />

und EN ISO 953. Durch die integrierte und<br />

TÜV zertifizierte Sicherheit kann der Personenschutz<br />

nach EN ISO 13849-1 Performance<br />

Level „d“ auch ohne zusätzliche<br />

Sensoren gewährleistet werden.<br />

Der wartungsfreie Linearantrieb besticht<br />

durch seine Kompaktheit. Der Zahnriemen<br />

ist resistent gegen gängige Kühl- und<br />

Schmiermittel. Er beschleunigt die Tür<br />

kraftvoll und sanft. Der im Motor integrierte<br />

Inkrementalgeber erfasst berührungslos die<br />

Position der Tür. Er ist für den Betrieb an<br />

horizontalen und vertikalen Türen geeignet.<br />

Mit dem optionalen Webinterface<br />

lässt sich der Antrieb zudem mit einem<br />

Notebook oder Smartphone kabellos über<br />

WLAN konfigurieren.<br />

www.dreckshage.de<br />

Starre Kupplungen Torqmax<br />

Ob in pharmazeutischen Anlagen mit kleinsten Wellen von 3 mm oder für rohe Kräfte in<br />

der Umformtechnik – wir haben die passende Verbindung!<br />

Zielsicher zum passenden Produkt<br />

Ausgleichskupplungen<br />

Starre Kupplungen<br />

Klemmringe<br />

Sicherheitskupplungen<br />

Linear- und Getriebetechnik<br />

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KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Kleinteile aus Flüssigsilikon für eine Milchpumpe<br />

Für die elektrische Doppel-Milchpumpe „freestyle“ haben die<br />

LSR(Liquid Silicone Rubbers)-Experten von Trelleborg Sealing<br />

Solutions zusammen mit dem Hersteller Medela drei Kleinteile aus<br />

Flüssigsilikon entwickelt, die das zuverlässige Funktionieren<br />

sicherstellen. Trelleborg Sealing Solutions fertigt diese Teile in<br />

Serienstückzahlen. Neben dem anspruchsvollen Spritzgießprozess<br />

stellt die Entformung allerhöchste Anforderungen. So enthält eine<br />

nur 0,3 mm dünne Ventilplatte mit den Abmessungen 35 x 20 mm<br />

vier Bohrungen, die von Dichtungen umgeben sind und absolut<br />

gratfrei sein müssen. Eine von der Geometrie höchst komplexe<br />

Vakuumschlauchverbindung benötigt ebenfalls gratfreie<br />

Bohrungen, die aber noch mit unterschiedlichen Wandstärken<br />

gefertigt werden müssen. Die besondere Herausforderung liegt<br />

darin, ein 41 mm langes Schlauchstück mit 3,2 mm Innendurchmesser<br />

ohne Lufteinschlüsse voll auszuformen. Das Highlight ist<br />

eine im Umspritzverfahren gefertigte 2K Membranplatte, auf der<br />

ein 30 mm langer Dorn aus LSR<br />

sitzt, dessen Durchmesser<br />

sich bei einer Wandstärke<br />

von wenigen zehntel<br />

Millimetern von einem auf<br />

0,5 mm verjüngt.<br />

Allen Teilen gemeinsam ist die<br />

Schwierigkeit der zerstörungsfreien<br />

Entformung aus dem<br />

Werkzeug sowie der weiteren<br />

Handhabung der diffizilen und<br />

teilweise biegeschlaffen Kleinteile. Für ein<br />

sicheres und zuverlässiges Entnehmen der LSR-Produkte aus dem<br />

Werkzeug sorgen teils automatisierte Entnahmeprozesse.<br />

www.tss.trelleborg.com/de<br />

Alternative zum<br />

Direktantrieb<br />

Seit Beginn des Jahres bietet die<br />

Arntz Optibelt Gruppe mit den<br />

Antriebsriemen der Serie<br />

Conveyor Power für Förderanlagen<br />

konzipierte Produkte an.<br />

Die Conveyor-Power-Rippenbänder<br />

sind eine Alternative<br />

zum Direktantrieb. Neben der<br />

guten Leistungsübertragung<br />

verfügen sie über eine selbstspannende<br />

Eigenschaft. Damit<br />

entfällt quasi jeglicher<br />

Wartungsaufwand. Weitere<br />

Merkmale sind die erweiterte<br />

Temperaturbeständigkeit, die<br />

optimierte Flexibilität und das<br />

anwendungsspezifische<br />

Spannungsverhalten.<br />

Haben Sie sich schon<br />

mal gefragt, warum wir<br />

für jede Herausforderung<br />

eine passende Lösung<br />

finden?<br />

Eine Antwort ist:<br />

Rüdiger.<br />

Alle Antworten finden Sie auf<br />

www.poeppelmann.com/kapsto<br />

Die Sonderkonstruktionen<br />

Optibelt Conveyor Power RB<br />

und Optibelt Conveyor Power<br />

ERB verfügen über eine<br />

Temperaturbeständigkeit von<br />

-30 bis +80 °C. Die Riemenspannungscharakteristika<br />

der<br />

elas tischen Rippenbänder (ERB)<br />

wurden für Rollenbahnapplikationen<br />

entwickelt und stehen<br />

in allen gängigen Abmessungen<br />

zur Verfügung.<br />

Wir machen das.<br />

Besuchen Sie uns auf der Achema<br />

in Frankfurt am Main vom<br />

15. bis 19. Juni <strong>2015</strong> in Halle 9,<br />

Stand B 66.<br />

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Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong> 33


ANTRIEBSTECHNIK<br />

In luftiger Höhe<br />

Durchgängige Automatisierung macht Riesenräder<br />

energieeffizienter und sicher<br />

Wolfgang Sanders<br />

Fast 80 Meter über der Erde schweben, das erlauben die<br />

weltweit größten mobilen Riesenräder, die von Bussink<br />

entworfen und von Maurer in München gebaut und<br />

ausgetestet werden. Moderne Automatisierung und<br />

integrierte Antriebssysteme sorgen dabei für mehr<br />

Energieeffizienz im Betrieb und für hohe Fahrsicherheit.<br />

leert ist. Auf diese Weise kann das Rad jederzeit<br />

evakuiert werden.<br />

Smarter Antrieb und<br />

hohe Energieeffizienz<br />

Antriebsseitig ist das R80XL mit acht Motoren<br />

der Baureihe Simotics GP ausgestattet,<br />

die mittels Profinet intelligent vernetzt sind<br />

und durch ein Conditioning-Monitoring-<br />

System kontinuierlich überwacht werden.<br />

Die Kraftübertragung erfolgt indirekt über<br />

Antriebsräder, die an verschiedenen Stellen<br />

den äußeren Ring des Rads antreiben und<br />

dabei durch eine intelligente Stelleinrichtung<br />

immer mit optimalem Druck an das<br />

Der eingesetzte Frequenzumrichter ermöglicht die<br />

Rückspeisung von Bremsenergie ins Netz<br />

Darüber hinaus ermöglicht<br />

die Kombination<br />

aus Automatisierung<br />

und Umrichtertechnologie die Vermeidung<br />

kostenintensiver Lastspitzen<br />

beim Anfahren des Rads. Marcel Moesler,<br />

Technical Flying Doctor Service bei Bussink:<br />

„De facto können wir die maximale<br />

Last im System hinterlegen, den Rest erledigt<br />

die Automatisierung.“<br />

Übrigens: Auch bei der Beleuchtung setzten<br />

die Ingenieure auf energieeffiziente<br />

Lösungen und statteten das Riesenrad ausschließlich<br />

mit LED-Lampen aus. Im Vergleich<br />

zu herkömmlicher Beleuchtung<br />

kann das bis zu 90 % Energieeinsparung bedeuten.<br />

Davon abgesehen, entfällt der tägliche<br />

Arbeitsaufwand durch den Austausch<br />

zig ausgefallener Glühlampen.<br />

Nicht all zu weit entfernt vom Olympiaturm<br />

– am Frankfurter Ring – wachsen<br />

in München die größten transportablen Riesenräder<br />

der Welt auf dem Firmengelände<br />

der Maurer German Wheels GmbH in den<br />

Himmel. Dabei stammen die gesamte Elektronik<br />

sowie die Antriebssysteme und die<br />

durchgängige Automatisierung auf Basis<br />

von TIA (Totally Integrated Automation)<br />

Portal aus dem Hause Siemens.<br />

In puncto Sicherheit erfüllt das R80XL<br />

höchste Ansprüche. So ist die komplette<br />

Steuerung in einem Redundanzkonzept<br />

angelegt. Eine Simatic S7-300 ist aktiv, die<br />

zweite steht als Backup zur Verfügung und<br />

kann jederzeit aktiviert werden. Und überhaupt:<br />

Die gesamte Schalttechnik ist auf<br />

zwei redundante und räumlich voneinander<br />

getrennte Elektro-Container verteilt.<br />

Auch für den Fall eines kompletten Stromausfalls<br />

ist das Riesenrad gerüstet – zum<br />

einen mit einem Notstromaggregat, zum<br />

anderen durch die Schwerkraft selbst:<br />

Durch die hohe Qualität der Lager kommt<br />

der Schwerpunkt des Rads immer automatisch<br />

nach unten, bis die letzte Gondel ge-<br />

Wolfgang Sanders, Siemens AG, Industry Sector,<br />

Drive Technologies, Bremen<br />

Rad gedrückt werden. Zudem verfügt jeder<br />

der acht Motoren über einen eigenen<br />

Sinamics G120 Frequenzumrichter.<br />

Dieser extrem kompakte Frequenzumrichter<br />

sorgt für eine gezielte, applikationsspezifische<br />

Regelung der Drehzahl, reduziert<br />

Verschleiß und ermöglicht die Rückspeisung<br />

von Bremsenergie in das lokale<br />

Energieversorgungsnetz. Dank Siemens Integrated<br />

Drive Systems sind dabei alle Komponenten<br />

des Antriebssystems nicht nur<br />

horizontal, sondern auch vertikal und über<br />

den gesamten Lebenszyklus nahtlos integriert<br />

– für mehr Effizienz und eine langfristig<br />

hohe Verfügbarkeit.<br />

01 Das Riesenrad hat acht Antriebsräder in<br />

die je ein solcher Motor integriert ist<br />

34 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


Das Riesenrad<br />

Höhe der Anlage: ± 78 m<br />

Durchmesser des Rads: ± 74 m<br />

Höhe der Nabe: ± 40 m<br />

Anzahl der Gondeln: 27 (à 16 Passagiere)<br />

Geschwindigkeit: Stufenlos regelbar<br />

zwischen zwei und vier Umdrehungen<br />

pro Stunde<br />

Stellfläche: 29,3 m x 36,5 m<br />

02 Umgesetzt wurde die Applikation<br />

mit einem modularen Umrichter<br />

Alles im Blick und alles im Griff<br />

Kontrolliert und gefahren wird das Rad von<br />

einem zentralen Fahrerstand aus, der dem<br />

Operator sowohl visuell als auch technisch<br />

einen kompletten Überblick über die Anlage<br />

bietet. Dabei unterstützt die Automatisierung<br />

mit TIA Portal auch die reibungslose Beladung<br />

des Rads: Da die insgesamt 27 Gondeln<br />

über Industrial WLAN permanent Informationen<br />

über ihren Zustand senden und das<br />

vorgelagerte Ticketsystem durchgehend die<br />

Anzahl der wartenden Fahrgäste meldet,<br />

kann das Ladeprogramm des Riesenrads jederzeit<br />

die optimale Beladung der Gondeln<br />

und damit die statisch korrekte Gewichtsverteilung<br />

regeln. Gerade beim Anfahren des<br />

Rads ist das ein enormer Vorteil.<br />

Auch die Funktionen der 27 vollklimatisierten<br />

und mit Informations- und Kommunikationstechnik<br />

ausgestatteten Gondeln sowie die<br />

Beleuchtung werden über TIA-Portal überwacht<br />

und geregelt. Durch die intensive Überwachung<br />

können Fehler sofort diagnostiziert<br />

und Gegenmaßnahmen ergriffen werden.<br />

Durch den Einsatz von TIA Portal und die<br />

Vernetzung über Profinet und Industrial<br />

WLAN ist auch die Implementierung neuer<br />

Elemente vereinfacht. Marcel Moesler: „Es<br />

war so, dass wir bei Siemens ein Teil bestellt<br />

haben, es wurde angeliefert, wir haben es eingesteckt<br />

und es hat funktioniert – also quasi<br />

plug & play.“<br />

Nach dem erfolgreichen Abschluss der Inbetriebnahme<br />

wird das Rad zerlegt und an<br />

seinen ersten Bestimmungsort gebracht. Sollte<br />

das Rad an verschiedenen Orten der Welt<br />

zum Einsatz kommen, wird der neue Betreiber<br />

von zwei weiteren Vorteilen profitieren:<br />

Alle Komponenten des Rads passen in Standard-Seecontainer<br />

und alle verwendeten<br />

Siemens-Komponenten sind weltweit verfügbar.<br />

Und daran, dass die Erfolgsgeschichte<br />

weitergehen wird, hat Marcel Moesler keinen<br />

Zweifel: „Das Interesse ist riesengroß.“<br />

www.siemens.de/sinamics-g120<br />

SANTOX<br />

macht<br />

Technik<br />

mobil.<br />

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hochwertigen Technik<br />

begegnen kann, ist ein<br />

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und maßgeschneiderter<br />

Ausbau inklusive.<br />

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ANTRIEBSTECHNIK<br />

Geringer Platzbedarf und<br />

hohe Leistung<br />

Das Unternehmen Koco Motion erweitert seine Familie miniaturisierter<br />

Antriebe. Der Schrittmotor VSM08-15 kombiniert<br />

geringen Platzbedarf mit hoher Leistung. Damit lassen sich<br />

einfache Positionieraufgaben realisieren. Aufgrund der<br />

kompakten Außenmaße<br />

von 8 mm Durchmesser<br />

und 7,9 mm Länge haben<br />

die Schrittmotoren auch<br />

in kleinen Bauräumen<br />

ausreichend Platz. Die<br />

einfache Ansteuerung des<br />

2-Phasen-PM-Schrittmotors<br />

findet über Controller<br />

statt, die nur geringe<br />

Spannungen und<br />

Stromstärken schalten<br />

müssen. Die hohe<br />

Beschleunigung und die daraus resultierende Dynamik halten die<br />

Laufzeiten für Stellaufgaben auch bei größeren Distanzen niedrig.<br />

Die Einsatzgebiete der Minimotoren finden sich u. a. in Medizintechnik,<br />

Mikroskopie und Sicherheitstechnik. In der kleinen<br />

Bauform der Schrittmotoren sind alle Anschlüsse untergebracht.<br />

Das Haltemoment beträgt 0,25 mNm und das dynamische<br />

Drehmoment bis zu 0,2 mNm. Der Open-Loop-Betrieb<br />

ermöglicht eine schnelle und einfache Implementierung. In der<br />

Standardausführung können die Miniaturantriebe Betriebstemperaturen<br />

von -10 bis +60 °C standhalten.<br />

www.kocomotion.de<br />

Schwimmsattelbremse:<br />

ein Grundkörper und zwei Systeme<br />

Die Schwimmsattelbremse der Serie XS von KTR kann sowohl<br />

mit einer hydraulischen als auch einer elektromechanischen<br />

Ansteuerung ausgestattet werden. Beide Systeme verfügen über<br />

dieselbe Grundkonstruktion und können aufgrund gleicher<br />

Anschlussmaße 1:1 gegeneinander ausgetauscht werden, ohne<br />

dabei die Geometrie der Anlage verändern zu müssen. Die<br />

Bremsen werden komplett aus Stahl gefertigt und erzeugen in<br />

der passiven Ausführung Klemmkräfte bis 15 kN und in der<br />

aktiven bis 16,5 kN. Die Bremsbeläge sind in den Materialien<br />

„Organisch“ oder „Sinter-Metall“ erhältlich. Die Montage findet<br />

durch zwei Schrauben statt. Bei der Baureihe handelt es sich um<br />

eine typische Betriebsbremse für hohe Zykluszahlen. Zudem<br />

sind beide<br />

Systeme – der<br />

hydraulische<br />

KTR-Stop und<br />

der elektromechanische<br />

EMB-Stop –<br />

darauf<br />

ausgerichtet,<br />

unterschiedliche<br />

Anwendungen<br />

mit einer großen<br />

Leistungsbandbreite abzudecken und widrigen Umwelteinflüssen<br />

wie Schlamm, Regen, Salz, Kälte oder Hitze dauerhaft<br />

standzuhalten.<br />

www.ktr.com<br />

Schnellschaltgleichrichter mit<br />

variabler Ausgangsspannung<br />

Der Einbauraum ist bei Schaltschränken oftmals knapp<br />

bemessen. Eine kompakte, leichte und zudem energie- und<br />

kostensparende Lösung ist daher das Roba-Multiswitch Schnellschaltmodul<br />

von Mayr Antriebstechnik. Eine neue Ausführung,<br />

bei der die Ausgangsspannung über einen DIP-Schalter<br />

einstellbar ist, ermöglicht nun die Ansteuerung unterschiedlicher<br />

Bauteile. Für das Schnellschaltmodul wurde eine Ausführung mit<br />

einer einheitlichen Eingangsspannung von 230 VAC bei gleichzeitig<br />

variabler Ausgangsspannung entwickelt. Die Ausgangsspannung<br />

von 42 bis<br />

180 VDC ist über<br />

einen DIP-Schalter<br />

einstellbar. So<br />

lassen sich mit<br />

diesem Modul nicht<br />

nur Gewicht und<br />

Raum einsparen,<br />

sondern auch<br />

unterschiedliche<br />

Bauteile ansteuern.<br />

Ein weiterer<br />

wichtiger Punkt ist<br />

der geringere Energieverbrauch des Schnellschaltgleichrichters,<br />

denn im Gegensatz zu Transformatoren, die durchgehend<br />

bestromt werden, wird der Gleichrichter nur dann bestromt,<br />

wenn er benötigt wird.<br />

www.mayr.com<br />

Gekapselte Linearmotoren für raue<br />

und sensible Umgebungen<br />

Das Unternehmen<br />

KML hat sein<br />

Portfolio an<br />

Linearmotorsystemen<br />

mit<br />

kompletter<br />

Kapselung um<br />

eine Variante<br />

ergänzt. Alle<br />

exponierten<br />

Bauteile der<br />

robusten Systeme<br />

werden vor<br />

möglichen negativen Umwelteinflüssen geschützt. Das heißt<br />

weder Staub noch Schmiermittel oder Holz- und Metallspäne<br />

können die Performance und Langlebigkeit negativ beeinträchtigen.<br />

Man wird damit den gegenwärtigen Marktforderungen<br />

nach noch höherer Widerstandsfähigkeit Die Systeme sind auch<br />

für sehr empfindliche Prozesse prädestiniert, da durch die<br />

Kapselung keine Gefahr besteht, dass seitens des Systems etwas in<br />

den Prozess eingebracht wird. Das breite Optionenpaket ist auch<br />

für die gekapselten Achsen verfügbar, bis hin zu einem absoluten<br />

Längenmesssystem.<br />

Bestellungen können über das bewährte Typenschlüssel-System<br />

getätigt werden, wodurch sämtliche gewählte Optionen auf einen<br />

Blick ersichtlich sind.<br />

www.kml-technology.com<br />

36 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Antrieb mit hoher Leistung für die Automatisierung<br />

Bei der ECI-Motorenfamilie<br />

des Unternehmens<br />

EBM-Papst<br />

handelt es sich um<br />

eine breite Auswahlpalette<br />

an Antrieben,<br />

Regelelektroniken,<br />

Getrieben, Bremsund<br />

Sensormodulen,<br />

die sich zu einem<br />

Antrieb nach Maß kombinieren lassen. Nun erweitert der<br />

Hersteller die Motorenpalette von 30 bis 63 mm Durchmesser mit<br />

Leistungen von 30 bis 400 W um eine neue Leistungsstufe: Der<br />

ECI 80 mit 80 mm Durchmesser bietet nun bis zu 750 W<br />

Nenn-Antriebsleistung aus kompaktem Bauraum für Aufgaben<br />

z. B. in der Robotik, bei Förder-, Lager- und Sortiersystemen, in<br />

der Medizintechnik oder bei batteriegetriebenen Fahrzeugen<br />

sowie in fahrerlosen Transportfahrzeugen. Der Motor verfügt über<br />

eine hohe Leistungsdichte bezogen auf den Bauraum. Die hohen<br />

Drehmomente werden über die 15 mm starke Motorwelle<br />

abgegeben. Das Luftspaltdesign der Rotoroberfläche reduziert das<br />

Motorrastmoment auf ein Minimum. Das Design des Motors<br />

wurde in Richtung Baulänge optimiert und ist in drei Paketlängen<br />

mit 20, 40 und 60 mm jeweils in 24 oder 48 V verfügbar. Die größte<br />

Variante erreicht bei 750 W Nenn-Abtriebsleistung ein Nenndrehmoment<br />

von 1,8 Nm. Der Antrieb kann kurzeitig um das 3-fache<br />

Nennmoment überlastet werden. Dadurch lässt sich ein Anlaufmoment<br />

von 5,5 Nm erreichen.<br />

www.ebmpapst.com<br />

Linearschienensystem<br />

für schwere<br />

Lasten<br />

Haydon Kerk Motion<br />

Solutions, ein Tochterunternehmen<br />

von Ametek<br />

Precision Motion Control, hat<br />

das Angebot in seinem 24-h<br />

Onlineshop um drei<br />

BGS-Linearschienensysteme<br />

in unterschiedlichen Größen<br />

erweitert. Das Unternehmen<br />

hat ein großes Angebot an<br />

Prototypen für Linearbewegungsanwendungen,<br />

das<br />

unterschiedliche<br />

Motorgrößen, Schienengrößen,<br />

Hublängen und<br />

Auflösungen umfasst. 24<br />

verschiedene Produkte sind<br />

lagerhaltig verfügbar. Je nach<br />

statischen und dynamischen<br />

Lastan forderungen sowie dem<br />

zu erwartenden Kippmoment<br />

können Entwicklungsingenieure<br />

zwischen den drei<br />

Baugrößen BGS04, BGS06<br />

und BGS08 wählen. Bestellungen<br />

werden innerhalb von<br />

24 h versandt. Das<br />

BGS-System ist<br />

in allen Baugrößen für die<br />

Positionierung großer Lasten<br />

ausgelegt. Dabei ist laut<br />

Anbieter durch die präzise<br />

Kugelumlaufführung auch bei<br />

Anwendungen mit sehr hoher<br />

Hebelwirkung ausgezeichnete<br />

Wiederholgenauigkeit<br />

gewährleistet. Das Schienensystem<br />

nutzt Linearschrittmotoren<br />

und präzisionsgerollte<br />

Gewindespindeln aus<br />

rostfreiem Edelstahl.<br />

www.haydonkerkexpress.com<br />

Mehr Sicherheit für Ex-Bereiche<br />

Dank neuer Werkstoff- und Fertigungstechniken kann die durchschlagsichere<br />

ROTEX ® Non Sparking auch im Verschleißfall des<br />

Zahnkranzes ohne Gefahr einer Funkenbildung weiterbetrieben<br />

werden – für einen sorgenfreien Einsatz im Ex-Bereich.<br />

www.ktr.com<br />

Halle 9.0<br />

Stand C4<br />

ROTEX ® Non Sparking<br />

KTR.indd 1 24.04.<strong>2015</strong> 12:21:08<br />

Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong> 37


FLUIDTECHNIK<br />

Energieeffizient und hochverfügbar<br />

Hydraulik-Aggregate speziell für Werkzeugmaschinen für die Automobilindustrie<br />

Axel Grigoleit<br />

Werkzeugmaschinen für die<br />

Automobilindustrie müssen in der<br />

Regel zu über 98 % verfügbar sein,<br />

dementsprechend auch ihre<br />

Komponenten. Der Anspruch an<br />

das Hydraulikaggregat in einer<br />

Werkzeugmaschine besteht in<br />

einer langen Lebensdauer, langen<br />

Wartungsintervallen und absoluter<br />

Zuverlässigkeit.<br />

Axel Grigoleit, HAWE Hydraulik SE, München<br />

Die Anforderungen an Werkzeugmaschinen<br />

für die Automobilindustrie sind besonders<br />

hoch, weil eine flexible Serienfertigung<br />

von Motoren und anderen Antriebskomponenten<br />

in großen Stückzahlen die Kosten<br />

reduziert. Zudem laufen die Fertigungsanlagen<br />

für Automobile in der Regel dreischichtig<br />

an 300 Tagen im Jahr. So bleibt das hochwertige<br />

Endprodukt für den Kunden erschwinglich.<br />

Ungeplant stillstehende Maschinen<br />

verursachen extreme Kosten, da sie nicht<br />

nur die unmittelbar betroffene Fertigungseinheit<br />

beeinträchtigen, sondern auch die nachgelagerte<br />

Produktion. Eine hohe Verfügbarkeit<br />

ist daher ein wesentlicher Faktor bei der<br />

Auslegung der Produktionsanlagen.<br />

Abschalten spart Energie und<br />

steigert die Lebensdauer<br />

Hawe Hydraulik SE liefert für Bearbeitungszentren<br />

und andere Werkzeugmaschinen<br />

vorzugsweise Hydraulikaggregate,<br />

die auf Abschaltbetrieb ausgelegt sind. In<br />

dieser Betriebsart lädt das Aggregat einen<br />

Hydraulikspeicher auf und schaltet danach<br />

ab. Der Speicher versorgt das Hydrauliksystem<br />

so lange bis der Druck auf einen<br />

unteren Grenzwert abfällt. Ist dieser erreicht,<br />

läuft das Aggregat wieder an und<br />

baut erneut Druck im Speicher auf. Damit<br />

ist das Aggregat meist nur zu 20 % der<br />

Laufzeit der Werkzeugmaschine in Betrieb<br />

– Wartungsintervalle und Lebensdauer des<br />

Aggregats verlängern sich entsprechend.<br />

Der Abschaltbetrieb ist besonders dann<br />

Die Hydrauliksysteme benötigen gegenüber Systemen mit konventionellen<br />

Aggregaten bis zu 80 % weniger Antriebsenergie<br />

effektiv, wenn das Hydrauliksystem mit<br />

leckagefreien Sitzventilen ausgerüstet ist.<br />

Im Gegensatz zu herkömmlichen Schieberventilen<br />

tritt bei Sitzventilen keine interne<br />

Leckage auf, somit geht die hydraulische<br />

Energie nicht im System verloren.<br />

Daraus ergibt sich ein weiterer, entscheidender<br />

Vorteil von Hydrauliksystemen im<br />

Abschaltbetrieb und mit Sitzventiltechnik.<br />

Sie benötigen gegenüber Systemen mit<br />

konventionellen Aggregaten, die im Durchlaufbetrieb<br />

arbeiten und bei denen an den<br />

Ventilen interne Verluste auftreten können,<br />

bis zu 80 % weniger Antriebsenergie. Bei<br />

den derzeitigen Energiekosten von ca.<br />

0,15 €/kWh spart damit ein Aggregat mit<br />

38 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


FLUIDTECHNIK<br />

1,5-kW-Antriebsmotor 700 Euro im Jahr ein.<br />

In einer Automobilfertigung, in der hunderte<br />

von Werkzeugmaschinen im Einsatz<br />

sind, ist das ein wesentlicher Faktor, insbesondere,<br />

wenn die Energiekosten wieder<br />

steigen. Dies ist das direkte Einsparpotenzial.<br />

Darüber hinaus erzeugen Aggregate im<br />

Abschaltbetrieb deutlich weniger Abwärme.<br />

Das reduziert den Energiebedarf für die<br />

Maschinen- und Hallenkühlung. Zudem erlaubt<br />

der Abschaltbetrieb, den Behälter für<br />

das Hydrauliköl deutlich kleiner auszulegen<br />

– statt gängiger 50 l ist ein Volumen von<br />

lediglich 10 l ausreichend. Mit dem verlängerten<br />

Wartungsintervall ergibt sich damit<br />

ein weiteres Einsparpotential von 100 Euro<br />

pro Jahr und pro Maschine.<br />

Vorsicht ist besser als Nachsicht<br />

Dieses Wegesitzventil ist eine der<br />

Komponenten, die auf der Freigabeliste<br />

„Mechanik“ für Fertigungen des<br />

Volkswagen-Konzerns steht<br />

Störungen lassen sich auch mit dem besten<br />

System nicht vollständig ausschließen.<br />

Wichtig ist dann, dass sie frühzeitig signalisiert<br />

werden. So kann die Instandhaltung<br />

eingreifen, bevor es zu einem Stillstand der<br />

Maschine kommt. Die Automobilindustrie<br />

schreibt daher vor: Alle Sensoren eines Hydraulikaggregats,<br />

die auf eine Störung hinweisen<br />

können, müssen eine Vorwarnmeldung<br />

ausgeben, bevor eine Störungsmeldung<br />

zu einem endgültigen Abschalten der<br />

Maschine führt. Das betrifft zunächst die<br />

Verschmutzungsanzeige des Ölfilters: Ist<br />

dieser zu 75 % verschmutzt, wird bei den<br />

Aggregaten von Hawe Hydraulik eine Vorwarnmeldung<br />

ausgelöst. Das Aggregat kann<br />

problemlos weiterlaufen und während des<br />

nächsten geplanten Maschinenstillstands<br />

kann die Instandhaltung den Filter wechseln.<br />

Gleiches gilt für die Überwachung von<br />

Temperatur und Ölstand. Auch dafür sind<br />

Fit für Industrie 4.0,<br />

Hydraulik intelligent vernetzt}Passt<br />

Das intelligente<br />

Aggregat ABPAC:<br />

vernetzbar<br />

energieeffizient<br />

konfigurierbar<br />

www.boschrexroth.de/<br />

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Augmented Reality wie<br />

Ihnen ABPAC hilft,<br />

Industrie 4.0 Konzepte<br />

zu realisieren.<br />

1. Junaio App<br />

herunterladen<br />

2. Junaio App starten<br />

und QR Code scannen<br />

3. Mobilgerät über das<br />

Anzeigenmotiv halten<br />

und Inhalte abrufen.<br />

Wer sich künftig nachhaltig einen der vorderen Plätze im Wettbewerb sichern will, kommt am<br />

Thema Industrie 4.0 nicht mehr vorbei. Mit der Verschmelzung von IT und Automatisierung<br />

gewinnen Produktionsprozesse signifikant an Dynamik, Flexibilität und Effizienz. Hydraulik hat<br />

in solchen zukunftsorientierten Systemen ihren festen Platz – und erreicht durch die<br />

Einbindung in Industrie 4.0 eine neue Dimension:<br />

anwendungssicher, energieeffizient, „easy to use” und zukunftsweisend.<br />

Bosch Rexroth AG<br />

www.boschrexroth.de


FLUIDTECHNIK<br />

entsprechende Vorwarnungen eingerichtet.<br />

Das bewährte Kompakt-Pumpenaggregat<br />

Typ HKF von Hawe Hydraulik entspricht<br />

auch den Standards der Automobilindustrie<br />

für die Hardware-Schnittstellen. So ist<br />

das Aggregat über einen Harting-Stecker<br />

schnell an die Werkzeugmaschine angeschlossen.<br />

Die Sensoren sind über M12-<br />

Stecker verbunden, was besonders dann<br />

vorteilhaft ist, wenn das Aggregat ausgetauscht<br />

werden muss. Da keine Verdrahtungsarbeiten<br />

notwendig sind, ist auch<br />

keine Elektro-Fachkraft erforderlich.<br />

Die Befüllkupplung am Ölbehälter<br />

sichert, dass das Hydrauliköl nur über einen<br />

Filter eingefüllt werden kann. So ist dieses in<br />

jedem Fall rein und entspricht dem Standard<br />

der Automobilindustrie. Zudem ist die<br />

Handhabung einfach, schnell und sauber.<br />

Wie beschrieben ist das Aggregat für den<br />

energieeffizienten und lebensdauerverlängernden<br />

Abschaltbetrieb ausgelegt. Es sind<br />

jedoch ausreichend Leistungsreserven vorhanden,<br />

sodass bei einer Erhöhung der<br />

Maschinentaktzeiten oder bei internen<br />

Leckagen ein störungsfreier Betrieb sichergestellt<br />

ist. Letztendlich kann das Aggregat<br />

genauso im Dauerbetrieb laufen – der Effizienzvorteil<br />

ist dann natürlich dahin.<br />

Die leckagefreien Sitzventile von Hawe<br />

Hydraulik entsprechen ebenfalls den Standards<br />

der Automobilindustrie. Geeignet<br />

sind beispielsweise die Ventile vom Typ<br />

NBVP in Nenngröße 6 und mit Cetop<br />

03-Anschlussbild. Damit sind sie bei Bedarf<br />

gegen konventionelle Ventiltechnik austauschbar.<br />

Auch die Zwischenplatten mit<br />

Druckregelventilen sind leckagefrei.<br />

Hydrauliksysteme von Hawe unterstützen<br />

die kosteneffiziente Fertigung in der Automobilindustrie<br />

in zwei Aspekten: hohe Verfügbarkeit<br />

und Reduzierung des Energiebedarfs.<br />

Der VW-Konzern hat diese Vorteile<br />

erkannt und Hawe-Hydraulikaggregate und<br />

-Sitzventile für die Fertigung von Motor,<br />

Getriebe und Fahrwerk freigegeben.<br />

Bilder: Aufmacher Rainer Plendl, www.fotolia.de<br />

www.hawe.de<br />

STATEMENT<br />

Martina Bopp, Redakteurin<br />

Abschalten ist im Prinzip die<br />

beste Methode, den Energieverbrauch<br />

signifikant zu senken.<br />

Das gilt für den Fernseher und das<br />

Licht zu Hause genauso wie für<br />

Maschinen in Produktionspausen<br />

in der Industrie. Die Automobilindustrie<br />

macht quasi keine Pausen,<br />

doch die Hydraulikaggregate<br />

können zwischendurch immer<br />

wieder abschalten, denn sie haben<br />

einen internen Energiespeicher.<br />

Das ist genau das, was heute<br />

gebraucht wird: Technik, die voll<br />

auf Effizienz ausgelegt ist – denn<br />

auch Abschalten will gelernt sein!<br />

IP69K-Ventilinsel für raue Umgebungen<br />

Drehzahlvariable Servopumpe<br />

Die Clean-Design-Ventilinsel<br />

MPA-C von Festo erfüllt die<br />

Schutzart IP69K und KBK4. FDAkonforme<br />

Gehäuse und NSF-H1-<br />

Fett sind selbstverständlich.<br />

Ergänzt durch ein redundantes<br />

Dichtungssystem ist das Reinigen<br />

mit Hochdruck, Reinigungsschäumen<br />

sowie das Platzieren<br />

der Ventilinsel unter rauen Umgebungsbedingungen<br />

möglich. Mit<br />

der Ventilinsel lassen sich dezentrale<br />

Installationskonzepte ohne<br />

Schaltschrank in rauen und reinigungsintensiven<br />

Umgebungen<br />

der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie umsetzen. Ohne<br />

Schaltschrank reduziert sich der Aufwand für die Verschlauchung<br />

und erlaubt zudem eine zügigere und einfachere Installation sowie<br />

einen schnellen Zugang im Service- oder Wartungsfall. Mit<br />

kürzeren Schlauchleitungen lassen sich die Taktraten erhöhen.<br />

Die Konfiguration ist sehr flexibel: ob elektrische Schnittstelle auf<br />

der Vorder- oder Rückseite, mit Multipol, Feldbus oder Ethernet<br />

über die Kommunikationsschnittstelle CTEU/CTEL, mit oder<br />

ohne Handhilfsbetätigung, von einer bis zu 32 Druckzonen und<br />

mit frei konfigurierbarem Arbeitsanschluss.<br />

www.festo.com<br />

Das Pumpensystem von<br />

Voith besteht aus den drei<br />

Hauptkomponenten Servoumrichter,<br />

Synchron-Servomotor<br />

und Innenzahnradpumpe.<br />

Der Servoumrichter<br />

analysiert und verarbeitet die<br />

Soll- und Ist-Werte von Druck und<br />

Drehzahl. Er regelt den Servomotor,<br />

der das erforderliche Drehmoment<br />

zur Verfügung stellt. Über<br />

die wirkungsgradoptimierte Innenzahnradpumpe<br />

wird diese Leistung druck- oder volumenstromabhängig<br />

dem Bearbeitungsprozess zugeführt. So entfällt die klassische<br />

Ventiltechnik; die Komplexität der Anlage und die benötigte Kühlleistung<br />

sinken. Gleichzeitig steigen Zuverlässigkeit und Lebensdauer.<br />

Darüber hinaus senkt die drehzahlvariable Lösung auch<br />

die Geräuschemissionen des Systems um bis zu 20 dB(A).<br />

Durch bereits integrierte Regelparameter ist die Servopumpe<br />

sofort betriebsbereit. Drücke und Volumenströme sind individuell<br />

an die spezifischen Zyklusdaten angepasst und auf bestehende<br />

Steuerungskonzepte und Anlagen abgestimmt. Somit<br />

eignet sich das System auch als Retrofitlösung. Typische<br />

Einsatzgebiete sind Kunststoff-, Druckguss- und Werkzeugmaschinen<br />

sowie Pressen.<br />

www.voith.de<br />

40 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


FLUIDTECHNIK<br />

Vielseitiger Schwenkantrieb<br />

Der pneumatische Schwenkantrieb<br />

Twintorque von Airpower<br />

Europe ist nach SIL3 zertifiziert<br />

und eignet sich für<br />

alle Arten von Armaturen.<br />

Zur Auswahl stehen<br />

Schwenkwinkel von 90<br />

und 180°, wobei alle<br />

anderen Nennschwenkwinkel<br />

über zwei zusätzliche<br />

Einstellschrauben im<br />

Antriebsdeckel justiert<br />

werden können. Dabei haben<br />

die 90°-Ausführungen in der<br />

doppelt und der einfach wirkenden Funktion die gleichen<br />

Abmessungen. Die Schwenkantriebe sind korrosionsfest und<br />

UV-beständig, ihr Aluminiumgehäuse ist hart eloxiert und außen<br />

zusätzlich pulverbeschichtet. Dadurch können sie auch im<br />

Außenbereich eingesetzt werden. 17 Baugrößen decken den<br />

Drehmomentbereich von 4 bis 13 000 Nm ab. Zusätzlich sind<br />

Edelstahlvarianten (V2A und V4A) mit Drehmomenten von 2,5 bis<br />

2100 Nm erhältlich. Zum Zubehör-Programm gehören Endschalterboxen,<br />

Magnetventile, Stellungsregler, automatisierte<br />

Kugelhähne, Absperr- und Regelklappen.<br />

www.airpower-gmbh.com<br />

Intelligente Hydraulik<br />

bereit für Vernetzung<br />

Automatisierungsexperten sind sich einig: In zunehmend<br />

vernetzten Produktionsumgebungen bis hin zu Industrie 4.0<br />

gehört dezentral intelligenten Achsen die Zukunft. Vorausgesetzt,<br />

sie können über offene Schnittstellen mit übergeordneten<br />

Systemen kommunizieren. Diese entscheidende Anforderung<br />

erfüllt Rexroth mit der Hydraulic Motion Control HMC. Der<br />

1-Achs-Regler für hydraulische Antriebe fügt sich mit Multi-<br />

Ethernet- und Multi-Geber-Schnittstellen sowie einer<br />

SPS-Programmierung nach<br />

IEC 61131-3 in verschiedenste<br />

Konzepte ein. Die<br />

HMC von Rexroth<br />

erschließt neue Vernetzungsmöglichkeiten.<br />

Mit<br />

der dezentralen Intelligenz<br />

und der Multi-Ethernet-<br />

Schnittstelle können<br />

Anwender die physikalischen<br />

Vorteile der<br />

Hydraulik, wie die hohe<br />

Kraftdichte und einfache verschleißfreie Überlastsicherung, leicht<br />

in moderne, zukunfts sichere Maschinenkonzepte integrieren.<br />

www.boschrexroth.com<br />

Hänchen Maschinenelemente<br />

Einzelstücke und Kleinserien<br />

• Stangen, Wellen, Achsen<br />

• Führungselemente<br />

• Dichtungssysteme<br />

• Befestigungselemente<br />

www.haenchen.de


Standardisierte Komponenten<br />

Ventile, frisch gepresst<br />

Große Bauteilanzahl, hohe Taktrate –<br />

mit standardisierten Pressen klappt die Montage<br />

Mit intelligenter Mensch-Maschine-<br />

Kombination und der Integration<br />

standardisierter Pressen sowie<br />

Presskraft-Antriebe realisiert der<br />

Montageanlagen-Hersteller<br />

ProfTech Mechatronics bei<br />

Honeywell im niederländischen<br />

Emmen die effiziente Fertigung von<br />

Gaszähler-Drosselventilen.<br />

Der US-Konzern Honeywell entwickelt<br />

und fertigt im niederländischen Emmen<br />

Baugruppen und Komplettsysteme für die<br />

Gasversorgung. Selbstverständlich steht das<br />

Werk im Wettbewerb sowohl mit konzerneigenen<br />

als auch globalen externen Lieferwerken,<br />

weshalb der Produktivität und Qualität<br />

sowie der Wirtschaftlichkeit entscheidende<br />

Bedeutung zukommt. Dies wissen auch die<br />

Fachleute von ProfTech Mechatronics, die<br />

für Kunden aller Größenordnungen aus den<br />

unterschiedlichsten Branchen schlüsselfertige<br />

Produktionssysteme und Montageanlagen<br />

entwickeln und bauen. Als Honeywell<br />

die Serienproduktion eines neuen Drosselventils<br />

für Gasregelsysteme ins Auge fasste,<br />

wurden die Spezialisten von ProfTech einbezogen,<br />

um eine automatisierte Montagelösung<br />

für die Gasregel-Präzisionsbaugruppe<br />

Drosselventil zu erhalten.<br />

Pragmatische Automation<br />

Erik Biester, Projektingenieur bei ProfTech<br />

Mechatronics in NL-Hengelo, berichtet:<br />

„Oft werden wir mit dem Engineering beauftragt,<br />

aber immer häufiger haben wir<br />

schlüsselfertige Anlagen zu liefern, in denen<br />

alle Kundenwünsche berücksichtigt<br />

sind und für die wir aus verschiedenen<br />

Gründen nicht den maximalen, sondern<br />

einen pragmatischen also angepassten<br />

Automatisierungsgrad wählen. Die große<br />

Herausforderung bei der Montage der<br />

Drosselventile war die Anzahl an zu verbauenden<br />

und entsprechend zu positionierenden<br />

Komponenten und Baugruppen. Aus<br />

diesem Grund wählten wir eine Rundtisch-<br />

Bauweise mit insgesamt 10 Stationen zum<br />

Zuführen, Fügen und Bearbeiten“. Eine weitere<br />

Herausforderung stellte die geforderte<br />

Anzahl von vier Stück montierten Drosselventilen<br />

pro Minute dar, zumal die Rundtakt-Montageanlage<br />

von nur einem Bediener<br />

beaufsichtigt und versorgt wird. Folgerichtig<br />

galt es, verschiedene Arbeitsschritte<br />

zu automatisieren, wofür gleich mehrere<br />

Sonderlösungen entwickelt werden mussten.<br />

Dafür wählte man aus Technik- und<br />

Kostengründen unter anderem standardisierte<br />

Komponenten von Tox Pressotechnik.<br />

Johan Gulink, Chefingenieur bei<br />

ProfTech Mechatronics, erklärt: „Wir haben<br />

für den Aufbau von zwei Pressstationen<br />

zum Kalibrieren von O-Ring-Sitzen zwei<br />

C-Gestell-Tischpressen Typ MCC, die wiederum<br />

mit pneumohydraulischen Tox-<br />

Kraftpaket-Antriebszylindern bestückt sind,<br />

ausgewählt. Bei einer Pressstation zum Vernieten<br />

eines Deckels, entschieden wir uns<br />

für eine C-Gestell-Presse Typ CMB, ebenfalls<br />

mit einem Tox-Kraftpaket. Diese drei<br />

Stationen wurden von uns unkonventionell<br />

integriert. Da wir strikt vermeiden wollten,<br />

dass die Presskraft von oben nach unten<br />

und damit über die Werkstückaufnahme<br />

auch auf die Rundtischplatte wirkt, heben<br />

wir an diesen Stationen die Montagebaugruppe<br />

einfach aus dem Tisch bzw. der Aufnahme<br />

heraus nach oben, sodass die Presskraft<br />

innerhalb des C-Gestell-Pressenkörpers<br />

aufgenommen wird. Dazu haben wir<br />

die C-Gestell-Rahmen um 180° von oben<br />

nach unten gedreht, womit die Presskraft<br />

folglich von unten nach oben wirkt“. In dieser<br />

umgekehrten Anordnung kommt einer<br />

der Vorteile der Tox-Kraftpaket-Antriebszylinder<br />

zum Tragen: sie können in jeder<br />

beliebigen Einbaulage eingesetzt werden.<br />

Die beiden C-Gestell-Tischpressen Typ<br />

MCC mit den Tox-Kraftpaketen realisieren<br />

bei 10 bar Luftdruck max. 40 kN Presskraft<br />

und haben bei einem Gesamthub von<br />

90 mm einen Krafthub von 12 mm. Ergänzt<br />

um den integrierten Leistungsbypass sowie<br />

die hydraulische Endlagendämpfung ZHD<br />

und die Hubabfrage ZHU, können mit den<br />

Antrieben schnelle sowie vor allem reproduzierbar<br />

exakte Zyklen gefahren werden.<br />

Damit kann die Qualität sichergestellt<br />

sowie der gewünschte Ausstoß erreicht<br />

werden. Die C-Gestell-Presse Typ CMB<br />

zum Vernieten des Deckels verfügt bei<br />

10 bar Luftdruck über bis zu 77 kN Presskraft,<br />

bei einen Gesamthub von ebenfalls<br />

90 mm und einem Krafthub von 12 mm. Sie<br />

ist auch mit Leistungsbypass- und Steuerungs-Zubehör<br />

komplettiert. Die höhere<br />

Presskraft erlaubt es, das Vernieten des<br />

Deckels an vier Positionen gleichzeitig vorzunehmen,<br />

wodurch Zeit gespart und der<br />

Produktionsausstoß unterstützt wird. Selbiges<br />

trifft laut Erik Biester auch auf die weiteren<br />

Leistungsmerkmale der Antriebszylinder<br />

Tox-Kraftpaket zu: „Für die Qualität ist<br />

die reproduzierbar auf den Punkt zu bringende<br />

Presskraft wichtig und für den Ausstoß<br />

sind die schnellen Zustell- und Rückhub-Zyklen<br />

vorteilhaft. Zur weiteren Qualitätssicherung<br />

nutzen wir die an jeder Pressenstation<br />

angebrachten digitalen<br />

Druckschalter, indem der Bediener dort<br />

den Öldruck ablesen kann. Zudem haben<br />

die Öldruckschalter zwei digitale Ausgänge,<br />

über die zuverlässig informiert wird, ob die<br />

Presskraft ausreicht, um das sichere Vernieten<br />

innerhalb eines bestimmten Toleranzfelds<br />

zu gewährleisten. Ist der Druck zu<br />

niedrig, wird ein Signal ausgegeben und der<br />

Bediener nimmt die notwendigen Korrekturen<br />

vor“.<br />

Auf den Punkt gebracht<br />

Mit den standardisierten Pressen- und Antriebs-Einheiten<br />

von Tox Pressotechnik<br />

konnte ProfTech Mechatronics einmal mehr<br />

eine kompakte, leistungsfähige, einfach zu<br />

bedienende, hoch produktive und wirtschaftliche<br />

Montagelösung realisieren.<br />

Johan Gulink fasst zusammen: „Die montagefertigen<br />

Tox-Einheiten sowie vor allem<br />

auch die in sich geschlossenen Antriebszylinder<br />

Tox-Kraftpaket bieten für uns als Anlagenbauer,<br />

wie für den Anwender Honeywell,<br />

zahlreiche Vorteile. So sind weder Hydraulikschläuche<br />

noch ein Hydraulik- aggregat erforderlich<br />

und es ist auch keine aufwändige<br />

Wartung nötig. Schließlich arbeiten die pneumohydraulischen<br />

Zylinder nachweislich sehr<br />

energieeffizient, wodurch der Kunde auch<br />

Betriebskosten spart, was in der heutigen Zeit<br />

zunehmend eine Rolle spielt“.<br />

www.tox-de.com<br />

42 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Drehmomentkugelbuchsen und<br />

Aluminium- Schienenführungen<br />

Dr. Tretter hat seine Baureihe von Drehmomentkugelbuchsen um<br />

weitere Typen ergänzt. Konstrukteure können jetzt auch auf<br />

Muttern ohne Passfedernnut zugreifen sowie auf Flanschmuttern,<br />

die beidseitig<br />

abgeflacht sind.<br />

Ergänzt hat das<br />

Unternehmen<br />

auch die Rotationskugelbuchsen<br />

um zwei weitere<br />

Typen, bei denen<br />

der Flansch<br />

kugelgelagert und<br />

damit für höhere<br />

Drehzahlen<br />

geeignet ist. Zum<br />

Programm<br />

gehören nun auch Kurzhub-Drehmomentkugelbuchsen aus<br />

korrosionsbeständigem Stahl. Hublängen von 20 bis 28 mm sind<br />

erhältlich. Dr. Tretter bietet außerdem neue Aluminium-<br />

Schienenführungen. Die Führungen sind durch Stahleinlagen<br />

hoch belastbar und zugleich rund 60 % leichter als entsprechende<br />

Ausführungen aus reinem Stahl.<br />

www.tretter.de<br />

Drei-Achs-Positioniersystem<br />

für flexible Bewegung<br />

Leantechnik hat ein Drei-Achs-Positioniersystem (DAP) zur<br />

flexiblen Bewegung im Raum für den Karosseriebau entwickelt.<br />

Durch die Kombination und Synchronisation von fünf Zahnstangengetrieben<br />

der Reihe Lifgo kann das System Bewegungen in<br />

drei Dimensionen ausführen und Karosserien mit unterschiedlichen<br />

Längen und Breiten für die Weiterverarbeitung positionieren.<br />

Die architekturfreie Bodenspanntechnik ermöglicht es im<br />

Gegensatz zur herkömmlichen automatisierten Linienfertigung,<br />

nicht nur einen einzigen Fahrzeugtyp, sondern auch Karosseriederivate<br />

zu bauen. Damit trägt das System dem Trend zur<br />

stärkeren Individualisierung von Fahrzeugtypen Rechnung. Auch<br />

in anderen Bereichen, etwa in der Verpackungs- oder Lebensmittelindustrie,<br />

lässt sich das System einsetzen.<br />

www.leantechnik.com<br />

DIE LOGISCHE<br />

KONSEQUENZ<br />

6 Technologien –<br />

ein starkes Team<br />

Handhabungstechnik<br />

Dämpfungstechnik<br />

Lineartechnik<br />

Verfahrenstechnik<br />

Werkzeugtechnik<br />

Maschinentechnik<br />

THE KNOW-HOW FACTORY<br />

Halle 26<br />

Stand D46<br />

www.zimmer-group.de


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Komplett ohne Schaltschrank<br />

arbeitsfähig<br />

Mit der dezentralen<br />

Steuerung ISA von<br />

AMK ist es möglich,<br />

alle Komponenten der<br />

Automatisierung direkt<br />

im Maschinenmodul<br />

zu installieren; die<br />

Schnittstellen<br />

reduzieren sich auf<br />

einen Realtime-<br />

Ethernet-Anschluss zur<br />

Aufnahme in den<br />

Steuerungsverbund und einen Drehstromanschluss mit 3 x 400 VAC.<br />

Für das Maschinenmodul bietet die Steuerung eine DC-Bus-<br />

Versorgung für Servoantriebe, eine integrierte 24-V-Versorgung<br />

und die Steuerungsintelligenz inklusive Motion Control. Die<br />

Integration in die Steuerungsumgebung ist über Ethercat möglich.<br />

Mit Querkommunikation im Master-Slave-Betrieb lässt sich die<br />

Steuerung im Verbund mit anderen Steuerungen sowie als<br />

Gateway für Ethernet/IP und Profibus einsetzen. Aufgrund der<br />

Ausführung in IP65 kann die Steuerung ISA direkt dort eingebaut<br />

werden, wo ihre Funktionen benötigt werden.<br />

www.amk-antriebe.de<br />

Lineare Vielfalt für Aufgaben<br />

in Handhabung und Montage<br />

Die durchdachten Lösungen der Schneeberger AG basieren auf<br />

drei Kernkompetenzen: Engineering-Know-how bei der Projektion<br />

und Entwicklung hochkomplexer Positionierungssysteme<br />

– auch für anspruchsvolle Anwendungen wie im Hochvakuum-<br />

Bereich. Im Rahmen des Applikations-Know-hows hat das<br />

Unternehmen bereits verschiedene Systemansätze unter<br />

unterschiedlichen Bedingungen in diversen Industrien erprobt.<br />

Vor dem Hintergrund des Fertigungs- und Integrations-Knowhows<br />

fertigt der Lineartechnik-Spezialist mechanische<br />

Baugruppen und montiert hochkomplexe, präzise Maschinen bei<br />

hoher Versorgungssicherheit.<br />

Neben typischen<br />

Abmessungen an<br />

Zahnstangen<br />

bietet Schneeberger<br />

beliebige<br />

Querschnitte in<br />

metrischer oder<br />

Modul-Teilung<br />

bis zu einer Länge von 3000 mm – flexibel aneinandergereiht,<br />

gefräst oder geschliffen in verschiedenen Materialien.<br />

www.schneeberger.com<br />

Reibverhalten von Verbindungselementen<br />

messen<br />

Inspect Pro von Schatz ist ein tragbares System zur Messung von<br />

Drehmoment, Drehwinkel und Vorspannkraft von Verbindungselementen<br />

direkt an der Montagelinie. Es ermittelt sofort die<br />

Reibungszahlen und damit das Reibverhalten des Verbindungselements.<br />

Über den Touchscreen wird angewählt, welche Art der<br />

Auswertung durchgeführt werden soll. Daraufhin wird numerisch<br />

oder grafisch dargestellt, welches Reibverhalten das Verbindungselement<br />

hat und ob der Schmierzustand der Spezifikation<br />

entspricht. Durch die konstante Anzeige von Drehmoment,<br />

Drehwinkel und Vorspannkraft kann die Schraubverbindung auf<br />

die entsprechende Messgröße montiert werden. So verhindert das<br />

System im Voraus, dass ungenügend geschmierte oder schlecht<br />

beschichtete Verbindungselemente verschraubt werden.<br />

www.schatz.ag<br />

Matrixgreifer für flächige Handhabung<br />

Der Vakuum-Spezialist Schmalz hat einen Matrixgreifer für die<br />

flächige Handhabung flexibler und forminstabiler Werkstücke<br />

entwickelt. Der Greifer ist modular aufgebaut, einfach konfigurierbar<br />

und überzeugt mit einem schlanken Schnittstellenkonzept,<br />

was beispielsweise den Verdrahtungsaufwand reduziert. Der<br />

Flächengreifer eignet sich besonders zum Abräumen dünner und<br />

poröser Werkstücke von Cutter-Tischen in den Branchen<br />

Faserverbund, Automotive, Textil/Leder und Aerospace. Hier ist<br />

häufig eine selektive und vor allem flexible Entnahme von<br />

Zuschnitten unterschiedlicher Größe, Form und Beschaffenheit<br />

erforderlich. Die einzelnen Saugstellen des Greifers können<br />

hierzu separat angesteuert werden. Die flächige Handhabung der<br />

Werkstücke ermöglicht ein sehr präzises Ablegen, zudem<br />

verschafft das flächige Greifen Vorteile bei Maß- und<br />

Formhaltigkeit.<br />

Bei dem kompakten Greifer sind die Vakuum-Erzeugung, die<br />

einzelnen Saugstellen und die Ansteuerung der Saugstellen<br />

bereits integriert. Damit unterscheidet sich die Innovation von<br />

Schmalz beispielsweise von einer Greifspinne mit zahlreichen<br />

einzelnen Greifstellen. Je nach Anwendung kann der Greifer mit<br />

pneumatischer oder<br />

elektrischer Vakuum-<br />

Erzeugung betrieben<br />

werden. Bei der<br />

Konfiguration des<br />

Matrixgreifers setzt<br />

Schmalz auf Standardkomponenten<br />

– das<br />

senkt den Projektierungsaufwand,<br />

steigert<br />

die Anlagenverfügbarkeit<br />

und vereinfacht<br />

die Wartung.<br />

www.schmalz.com<br />

44 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong><br />

Maier.indd 1 27.03.<strong>2015</strong> 09:33:17


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Automatisierungsmodule für schwebende Bewegungen<br />

Seit mehreren Jahren erforscht Festo mit seinen Future Concepts<br />

zur Supraleitung neue Wege für innovative Anwendungskonzepte.<br />

„Wir zeigen mittlerweile nicht mehr nur beeindruckende<br />

Schwebeeffekte und die Möglichkeiten der Supraleiter-Technologie,<br />

sondern diskutieren aktiv mit der Automatisierungsbranche<br />

über ihre Potenziale. Derzeit arbeiten wir daran, erste Pilotprojekte<br />

auf den Weg zu bringen“, sagt Georg Berner, Leiter Strategische<br />

Unternehmensentwicklung Konzern-Holding bei Festo.<br />

Das SupraCycle zeigt erstmals die aktive Übergabe eines<br />

schwebenden Permanentmagneten von einem Supraleiter-<br />

Automatisierungsmodul zu einem anderen. Zwei magnetische<br />

Objektträger werden jeweils mit einem Schwebeabstand von<br />

einigen Millimetern zu drei Kryostaten mit Supraleitern<br />

eingefroren und anschließend reihum von einem Kryostat auf den<br />

nächsten übergeben.<br />

Bei der SupraHelix sind zwei Kryostate nebeneinander auf einem<br />

Schwenkantrieb angebracht. Unter ihre Sprungtemperatur gekühlt,<br />

bringen sie eine darunter hängende Welle mit integrierten<br />

Permanentmagneten in einem Abstand von 8 mm zum Schweben.<br />

Mit Hilfe des Schwenkantriebs wird die Welle in eine Neigung von<br />

40° gebracht. Ein integrierter permanenterregter Schrittmotor<br />

versetzt sie berührungslos in eine Drehbewegung, sodass sie über<br />

ihr Gewinde einzelne Metallringe nach oben transportieren kann.<br />

So können ringförmige Werkstücke von einer Bearbeitungsstation<br />

zur nächsten transportiert werden.<br />

Mit dem SupraCarrier wird Lagern und Bewegen auf Walzen<br />

möglich. Diese schweben über zwei Kryostaten mit Supraleitern,<br />

welche auf<br />

einer elektrischen<br />

Achse<br />

montiert sind.<br />

Auf den<br />

Walzen liegt<br />

ein flacher<br />

Werkstückträger.<br />

Zwischen den<br />

Supraleiterelementen<br />

und den schwebenden Walzen befindet sich eine Abdeckung mit<br />

Öffnungen, durch die die Walzen durch Absenken der Kryostate<br />

verschwinden; der Werkstückträger liegt dann auf der Abdeckung<br />

auf. Mit solchen schwebenden Transportwalzen können flache,<br />

nicht-ferromagnetische Produkte in beliebiger Größe bewegt werden.<br />

www.festo.com<br />

Automatisierte Dosiersysteme –<br />

Präzision und einfache Programmierung<br />

Mit der Pro-Series präsentiert<br />

Nordson EFD seine neue Serie<br />

an automatisierten Materialdosiersystemen,<br />

die sich in nahezu<br />

jeden Produktionsablauf<br />

integrieren lassen. Sie sind mit<br />

einem optischen System und<br />

einem Lasersensor zur Höhenerkennung<br />

ausgestattet und<br />

verfügen über eine konstante Closed-Loop-Steuerung. Die<br />

Systeme lassen sich schnell einrichten, einfach programmieren<br />

und bieten erweiterte Dosierfunktionen.<br />

Die Pro-Series enthält eine Smart-Vision-CCD-Kamera, die detaillierte<br />

Bilder der Komponenten aufnimmt und diese in hochauflösende<br />

Digitaldaten umwandelt – eine Funktion, die aufwendiges<br />

Programmieren vereinfacht. Das Bildverarbeitungssystem ist mit<br />

der neuen DispenseMotion-Software von EFD ausgerüstet, die<br />

das Einrichten vereinfacht und das Programmieren dank einer<br />

Bildschirmvorschau des Dosierpfads erleichtert. Die Dosiernadel<br />

kann exakt zu der erforderlichen Stelle geführt werden. Die<br />

Pro4L-Series verfügt darüber hinaus über einen integrierten<br />

Lasersensor, der die Höhenunterschiede an der Oberfläche eines<br />

Werkstücks erfasst und die Dosierhöhe korrigiert, um ungleichmäßige<br />

Dosierergebnisse und Beschädigungen von Nadel oder<br />

Werkstück zu verhindern.<br />

Nordson EFD hat die neuen Systeme speziell für das präzise<br />

Auftragen von Flüssigkeiten mit Kartuschen- und Ventilsystemen<br />

von EFD entwickelt und konfiguriert. Arbeitsbereiche von<br />

200 x 200, 300 x 300, 400 x 400 und 500 x 500 mm bewältigen ein<br />

breites Spektrum von Kundenanwendungen und können flexibel<br />

in automatisierten Anlagen oder auch im Stand-alone-Betrieb<br />

eingesetzt werden. Sie lassen sich problemlos in Linien-,<br />

Rundtakttransfersystemen und Palettierungsanlagen integrieren.<br />

www.nordsonefd.com<br />

Umfangreiches Angebot<br />

an Zahnrädern<br />

Neben gefrästen Präzisionszahnrädern bietet Reliance sowohl<br />

gedrehte Präzisionszahnräder ab Modul 0.5, als auch ein<br />

konkurrenzfähiges Angebot an Messingzahnrädern und Ritzel an.<br />

Das Zahnradangebot reicht von 0.2 Modul bis 1.5 Modul.<br />

Erhältlich in unserem Online-Shop<br />

www.relianceprecision.de<br />

Tel NL +31 (0) 76 5040790<br />

Tel UK +44 (0) 1484 601002<br />

sales@reliance.co.uk<br />

Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong> 45<br />

Reliance.indd 1 16.04.<strong>2015</strong> 10:24:30


CAD / CAM / PLM<br />

Das Schlagwort heißt<br />

Funktionsintegration<br />

Additive Fertigung ermöglicht die Umsetzung bionischer Konstruktionsprinzipien<br />

Die Natur liefert unzählige Ansätze,<br />

die nur darauf warten, von der<br />

Bionik analysiert und auf innovative<br />

Weise technisch abgebildet zu<br />

werden. Jedoch sind die Problemlösungen<br />

der Natur nur selten mit<br />

konventionellen Fertigungstechniken<br />

umzusetzen. Festo, führend<br />

in der Automatisierungstechnik,<br />

verwendet deshalb für die<br />

Klein serienfertigung einiger seiner,<br />

auf bionischer Adaption beruhenden,<br />

industriellen Applikationen das<br />

Laser-Sinter-Verfahren.<br />

Das Esslinger Unternehmen Festo hat seit<br />

1995 Erfahrung in der generativen Fertigung<br />

und stellt mit dieser Technologie<br />

mittlerweile mehrere tausend Teile jährlich<br />

her. Was einst mit Konzeptmodellen und<br />

Funktionsprototypen begann, ist inzwischen<br />

in der Kleinserienfertigung angekommen.<br />

Dafür war auch das 2006 von<br />

Festo gegründete Bionic Learning Network,<br />

ein Verbund mit namhaften Hochschulen,<br />

Instituten und Entwicklungsfirmen, ein<br />

wichtiger Wegbereiter.<br />

Produkte, deren technische Grundprinzipien<br />

aus der Natur abgeleitet sind, weisen<br />

nicht selten ein komplexes Design auf. Mit<br />

herkömmlichen Fertigungsmethoden kann<br />

das nicht oder nur schwer und kostspielig<br />

umgesetzt werden. Dabei bestimmt das<br />

Herstellungsverfahren das Produktdesign,<br />

was dadurch viel zu oft Einschränkungen<br />

erfährt. Die rationell konstruierende Natur<br />

hingegen kennt diese Restriktionen nicht.<br />

Ihr kann also nur mit einer Technologie<br />

nachgeeifert werden, bei der das Design die<br />

Produktionsweise bestimmt und die im<br />

Idealfall auch in Serie funktioniert.<br />

Handhabungstechnik der Natur<br />

abgeschaut<br />

Ein Beispiel für die erfolgreich realisierte<br />

Produktentwicklung und Herstellung mittels<br />

additiver Fertigung: der adaptive Greifer<br />

DHDG. Er ist mittlerweile fester Bestandteil<br />

des Produktprogramms von Festo<br />

und wird auf einer Laser-Sinter-Anlage<br />

Erst durch das Laser-Sintern konnten der Bionische Handling-<br />

Assistent sowie dessen Greiforgan hergestellt werden<br />

Formiga P 100 von EOS gefertigt. Seine<br />

Struktur ist einer Fischflosse nachempfunden.<br />

Er besitzt zwei flexible Bänder, die wie<br />

ein Dreieck in der Spitze zusammenlaufen.<br />

In regelmäßigen Abständen werden<br />

Zwischenstege über Gelenke mit den Bändern<br />

verbunden. Durch diesen flexiblen,<br />

zugleich aber festen Verbund passen sich<br />

die Greiffinger der Kontur des Werkstücks<br />

an. Auch empfindliche Objekte oder Objekte<br />

mit voneinander abweichenden Konturen<br />

werden festgehalten und transportiert.<br />

Das Besondere daran ist, dass die<br />

Greifelemente diese Funktionalität bereits<br />

direkt nach der Herstellung besitzen und<br />

nicht erst nach aufwendiger Montage.<br />

Laser-Sintern ist damit Fertigungsvoraussetzung<br />

für dieses Design und diese<br />

spezielle Anwendung – eine Alternative<br />

nicht existent.<br />

Ein zweites Beispiel ist der Bionische<br />

Handling-Assistent. Das bewegliche Assistenzsystem<br />

nach dem Vorbild eines Elefantenrüssels<br />

besteht aus drei Grundelementen<br />

zur räumlichen Bewegung sowie<br />

einer Handachse und einem Greifer mit<br />

adaptiven Fingern. „Der Hightech-Arm<br />

wäre aufgrund seiner Funktionalität sowie<br />

des Aufbaus aus komplexen Kunststoffteilen<br />

ohne Laser-Sintern nicht realisierbar<br />

gewesen“, sagt Klaus Müller-Lohmeier,<br />

Leiter Advanced Prototyping Technology<br />

bei der Festo AG & Co. KG. Schon vier Bau-<br />

46 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


prozesse einer Formiga P 100 reichen aus,<br />

um einen kompletten Handling-Assistenten<br />

herzustellen.<br />

Funktionsintegration<br />

bereits in der Fertigung<br />

Die EOS-Technologie macht es möglich,<br />

Funktionen, über die das Endprodukt<br />

später verfügen soll, bereits mit zu fertigen.<br />

Das ist von Vorteil, weil sich so die Anzahl<br />

an Einzelteilen verringert und ein nachträglicher<br />

Montageaufwand reduziert wird.<br />

„Dank der gestalterischen Freiheit des<br />

Laser-Sinter-Verfahrens können wir bewegliche,<br />

flexible, aber auch gezielt steife Formen<br />

herstellen – gerade so, wie sie in der<br />

Natur vorkommen. Unsere Konstrukteure<br />

können unabhängig von den Beschränkungen<br />

herkömmlicher Fertigungstechnologien<br />

agieren und sich vollends auf die Umsetzung<br />

des analysierten natürlichen Prinzips<br />

konzentrieren“, ergänzt Müller-Lohmeier.<br />

Ferner ist der adaptive Greifer DHDG<br />

sehr ökonomisch, weil er im Vergleich zu<br />

den herkömmlichen Greifern aus Metall<br />

rund 80 % leichter ist. Verantwortlich dafür<br />

ist die additive Fertigung von Kunststoff,<br />

mit der besonders leichte, elastische dabei<br />

dennoch sehr stabile Strukturen hergestellt<br />

werden können. Untersuchungen haben<br />

gezeigt, dass die Greifelemente mehr als<br />

5 Millionen Biegewechseln standhalten.<br />

Generativ fertigen heißt immer auch<br />

werkzeuglos produzieren. „Wie kosteneffizient<br />

das sein kann, zeigt ein Kunden-<br />

Bereits direkt nach der Herstellung besitzt das<br />

Greiforgan seine Funktionalität<br />

CAD / CAM / PLM<br />

STATEMENT<br />

Dr. Michael Döppert, Chefredakteur<br />

Ohne die Einschränkung von<br />

Konstruktionsparametern<br />

durch klassische Fertigungsverfahren<br />

ermöglicht die additive<br />

Fertigung – hier das Laser-Sintern<br />

– ein neues Niveau der Kreativität.<br />

Aus Konstruktionssicht<br />

betrachtet, ermöglichen die heute<br />

hier verfügbaren Anlagen die<br />

Herstellung von Teilen oder<br />

Geometrien, die in der Vergangenheit<br />

nicht machbar waren. Im<br />

übrigen werden additive Verfahren<br />

auch den privaten Anwendungsbereich<br />

erobern. Man muss<br />

kein Prophet sein, um sagen zu<br />

können, dass 3D-Drucker<br />

technologisch und auch von der<br />

Kostenseite heute soweit sind,<br />

dass sie sicherlich in den nächsten<br />

fünf Jahren in den Consumer-<br />

Markt vordringen werden.<br />

projekt, bei dem wir 12 000 Bauteile mittels<br />

Laser-Sintern als Alternativ-Technologie<br />

hergestellt haben: Die werkzeuglose Fertigung<br />

sparte 40 % der Stückkosten im Vergleich<br />

zum Spritzguss. Alle Teile waren in<br />

nur vier Bauaufträgen innerhalb einer<br />

Woche produziert. Die konventionelle Fertigung<br />

hätte zwei Monate gedauert“, erklärt<br />

Müller-Lohmeier. Außerdem reduzieren<br />

sich die Folgekosten für Hilfsmittel und Vorrichtungen<br />

und es entstehen keine Verzögerungen<br />

bei der Erstellung von Werkzeugen.<br />

So kann Festo seine Produkte viel schneller<br />

am Markt einführen. Der Hightech-Roboterarm<br />

ist ein Beispiel für die Umsetzung<br />

einer weitgehend digitalen Prozesskette im<br />

Bereich der industriellen Fertigung. Müller-<br />

Lohmeier fügt hinzu: „Gegenwärtig nutzen<br />

wir die EOS-Technologie zusätzlich vermehrt<br />

für Projekte, bei denen jährlich nur<br />

begrenzte Stückzahlen eines komplexen<br />

Teils benötigt werden. In diesen Fällen ist es<br />

für uns eine echte Alternative zu bestehenden,<br />

oft werkzeuggebundenen Verfahren.“<br />

Bilder: Festo AG & Co.KG<br />

www.eos.info<br />

Dichtungen.<br />

Stanzteile.<br />

Isolierteile.<br />

Individuelle und<br />

wirtschaftliche<br />

Lösungen<br />

• Jede Form, jedes Material,<br />

jede Größe<br />

• Vielseitige Technologien<br />

im Bereich des Stanzens<br />

und des Wasserstrahlund<br />

Laserschneidens<br />

• Hohe Flexibilität durch<br />

eigenen Werkzeugbau<br />

• Lösung komplexer<br />

kundenspezifischer<br />

Aufgabenstellungen<br />

Schlösser -<br />

Ihr kompetenter Partner.<br />

www.schloesserdichtungen.de<br />

Schlösser GmbH & Co. KG<br />

Wilhelmstraße 8 | 88512 Mengen<br />

Tel. +49 7572 606-0 | Fax 606-5598<br />

info@schloess.de


CAD / CAM / PLM<br />

Applikation für 3D-Druck-Projekte<br />

3D-Druck-Projekte sind aufgrund der Vielzahl von Technologien,<br />

Materialien und verschiedenen Lieferanten für Firmen häufig<br />

schwer umzusetzen. Um 3D-Druck einfach zu machen, führt<br />

Additively die Additively-Applikation ein, welche Firmen einen<br />

„Single Point of Access“ gibt. Die neue Applikation mit automatisiertem<br />

Workflow vereinfacht das Einholen von Angeboten und<br />

das Bestellen Bauteilen. Die Applikation ermöglicht den Zugriff<br />

auf über 300 3D-Druck Lieferanten, die mehr als 250 verschiedene<br />

Materialien anbieten. Additively unterstützt Anwender bei der<br />

Auswahl der richtigen Technologie und der Identifikation der<br />

geeignetsten Lieferanten. Erfahrene 3D-Druck-Nutzer können<br />

dank der Applikation mit ihren bevorzugten Lieferanten effizient<br />

und sicher zusammenarbeiten. Die Applikation ist in einer<br />

kostenlosen Version für erstmalige und normale Nutzung sowie in<br />

einer Abo-Version für intensive Nutzung mit weiteren Funktionen<br />

für die 3D-Druck-Supply-Chain verfügbar. Für größere<br />

Unternehmen ermöglicht die Großkundenlösung einen standardisierten<br />

Zugang.<br />

www.additively.com<br />

Produktentstehung live erleben<br />

Von der Idee bis zum fertigen Produkt: unter diesem Motto<br />

eröffneten die Unternehmen Kaast Werkzeugmaschinen,<br />

Mitsubishi Electric Europe, MMC Hartmetall, Meusburger Georg,<br />

SolidCAM und Coffee Ende 2014 einen Showroom, der den<br />

kompletten Produktentstehungsprozess abbildet – das „Technologie<br />

Zentrum Gladbeck“.<br />

Die wichtigsten Schlüsseltechnologien und Kernkompetenzen<br />

der Partner im Bereich des Product Lifecycle Managements<br />

werden in der Erlebniswelt präsentiert. Ziel des Kompetenzzentrums<br />

ist es, die Bedeutung der Softwarelösungen und<br />

Hardwareprodukte für den Entwicklungs- und Produktionsalltag<br />

anschaulich zu<br />

erklären sowie<br />

die bedeutungsvolle<br />

Rolle der<br />

einzelnen<br />

Produktionstechniken<br />

für<br />

Gladbeck, die<br />

Region aber auch<br />

das Industrieland<br />

Deutschland<br />

hervorzuheben.<br />

Interessierte<br />

können sich im<br />

Technologiezentrum künftig reale Eindrücke von Fertigungsmaschinen,<br />

Software- und Werkzeuglösungen sowie der<br />

Funk tionsweise der Produktentstehungsprozesskette verschaffen.<br />

Für die Demonstration der unterschiedlichsten Anwendungsbeispiele<br />

werden im Technologiezentrum verschiedene Schauplätze<br />

abgebildet, um die notwendige Praxisnähe zu erzeugen.<br />

Bildquelle: KAAST Werkzeugmaschinen GmbH<br />

www.coffee.de<br />

Stoßdämpfer online berechnen<br />

Mit einer neuen Online-Auslegungssoftware erleichtert die<br />

Zimmer Group die Berechnung und Auswahl von Stoßdämpfern.<br />

Das Lieferprogramm der Zimmer Group umfasst hydraulische<br />

Stoßdämpfer und Strukturdämpfer sowie Zubehör. Die<br />

Auslegungssoftware steht online zur Verfügung. Damit kann der<br />

Nutzer alle erforderlichen Berechnungen durchführen sowie auf<br />

der Basis dieser Daten eine fundierte Auswahl aus dem Lieferprogramm<br />

treffen und den ausgewählten Dämpfer mit Zubehör<br />

ergänzen. Die Software erlaubt eine komfortable Berechnung der<br />

Stoßdämpfer und bietet dazu viele Hilfestellungen an. Der Nutzer<br />

kann zwischen einer Vielzahl von verschiedenen Lastfällen<br />

wählen. Dabei wird grundsätzlich zwischen translatorischen und<br />

rotatorischen Bewegungen unterschieden, wobei auch differenziert<br />

werden kann, ob es sich beispielweise um eine fallende<br />

Masse mit oder ohne Antriebskraft oder um eine rotatorische<br />

Masse mit oder ohne<br />

Antriebsmoment<br />

handelt. Der Nutzer<br />

wählt den passenden<br />

Lastfall aus und braucht<br />

dann nur die<br />

abgefragten Werte zu<br />

ergänzen, um zu einem<br />

verlässlichen Ergebnis<br />

zu gelangen.<br />

www.zimmer-group.de<br />

Berechnung von Lastkollektiven<br />

Bei der Berechnung von Lastkollektiven in Kisssoft (Modul ZZ1<br />

und WA8) werden die Werte für die Schädigung pro Lastkollektivelement<br />

jetzt im Protokoll aufgeführt. Auch das Iterationsverfahren<br />

und die Berechnungsgeschwindigkeit<br />

wurden weiter verbessert.<br />

Es ist jetzt zudem möglich, die<br />

Dreh- und Lastrichtung der<br />

einzelnen Elemente in der<br />

Lastkollektivrechnung miteinzubeziehen.<br />

Für die Flankenberechnung<br />

können jetzt<br />

optional nur positive<br />

Elemente beachtet werden,<br />

für den Zahnfuß wird der<br />

Wechselbiegungsfaktor mit<br />

0,7 berücksichtigt. Schließlich<br />

ist nun neu die Lastkollektivrechnung<br />

auch für<br />

Beveloidräder verfügbar. Die<br />

Berechnung von Lastkollektiven<br />

in Kisssys (Modul SYS oder GPK)<br />

kann jetzt für verschiedene Kinematiken in<br />

einem Rechengang durchgeführt werden, wobei<br />

sich die Werte der Lastkollektivelemente in einer zusätzlichen<br />

Tabelle anzeigen lassen.<br />

www.kisssoft.ag<br />

48 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


special<br />

Sensortechnik<br />

Sensoren sind Wegbereiter der Automatisierung. Sie<br />

leisten zudem einen wichtigen Beitrag zur Arbeitssicherheit.<br />

Aktuelles Beispiel hierfür ist ein reichweitenstarker<br />

Sicherheits-Laserscanner mit zwei unabhängigen Schutzfunktionen<br />

und großem Winkelbereich.<br />

Bild: Leuze electronic GmbH & Co. KG, Owen


SENSORTECHNIK I SPECIAL<br />

Einfach alles doppelt im Blick<br />

Bedienungsoptimierte Sicherheitssensoren mit großem Scanbereich<br />

Stefan Mohr<br />

Flexibilität im Einsatz spielt heute bei Komponenten in der Automatisierungstechnik<br />

eine große Rolle. Das gilt natürlich auch für Sicherheits-<br />

Laserscanner. Zusätzlich stehen hier ein großer Scanbereich sowie eine<br />

einfache Montage, Programmierung, Installation und Anwendung<br />

besonders im Fokus. Bei der Entwicklung seiner neuen Baureihe an Sicherheitssensoren<br />

hatte ein Hersteller genau das im Blick. Das Ergebnis sind<br />

bedienerfreundliche Laserscanner, bei denen ein Gerät Aufgaben löst, für<br />

deren Erfüllung früher zwei nötig waren.<br />

Dr. Stefan Mohr,<br />

Leuze electronic GmbH + Co. KG, Owen<br />

Den Rotoscan RS3 präsentierte Leuze<br />

Electronic gegen Ende der 1990er Jahre<br />

als flächendeckenden Distanzsensor für die<br />

Objekt- und Personenerkennung. Diese<br />

Definition hat für die modernen Laserscanner<br />

von heute noch Gültigkeit. Er war<br />

für schienengebundene Fahrzeuge und<br />

fahrerlose Transportsysteme geeignet und<br />

es hieß damals, er sei die „vorauseilende<br />

Stoßstange“. Auch das kann man heute<br />

noch gelten lassen.<br />

Jedoch war der RS3 damals nicht sicher im<br />

Sinne der gültigen Normen zur Arbeitssicherheit.<br />

Dabei war es gerade hier sehr<br />

wünschenswert, mit einem solch praktischen<br />

und kompakten Gerät einen horizontalen<br />

oder vertikalen Bereich zuverlässig<br />

absichern zu können. Mit diesem Ansinnen<br />

hat Leuze electronic daraufhin eine Weiterentwicklung<br />

gestartet, die neue Maßstäbe<br />

im Personenschutz, in der Objekterkennung<br />

und für Naviationsaufgaben<br />

setzen sollte.<br />

In darauffolgenden Jahren wurde der<br />

Sicherheits-Laserscanner Rotoscan RS4<br />

und sein „roter Bruder“, der ROD4, der im<br />

Non-Safety-Bereich für Messaufgaben bestimmt<br />

war, vorgestellt. Gegenüber dem<br />

Vorgänger hat man die Schwachstellen beseitigt<br />

und ein kompaktes, kostengünstiges<br />

und vielfältig einsetzbares Gerät am Markt<br />

platziert – es war nach neusten internationalen<br />

Sicherheitsnormen zertifiziert und<br />

bot bis dato noch nicht gekannte Funktionspaketen,<br />

z. B. MotionMonitoring, drei<br />

verschiedenen Reichweiten (bis 6,25 m)<br />

und schon damals mit integrierten Schnitt-<br />

50 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


SPECIAL I SENSORTECHNIK<br />

Ganz groß,<br />

wenn’s eng wird:<br />

der neue RFD-4000<br />

stellen für Profisafe und AS-i Safety, also mit<br />

„integrated connectivity“ – ein Terminus,<br />

der heute eng mit dem Industrie 4.0 Jargon<br />

verbunden ist. Und die Entwicklung ging<br />

weiter …<br />

Drei Zielsetzungen<br />

Mit einer maximalen Reichweite von 8,25 m<br />

gilt der RSL 400 derzeit als einer der reichweitenstärksten<br />

Laserscanner im Markt. In<br />

Kombination mit dem Scanwinkel von 270°<br />

resultiert daraus ein enormer Sicherheitsbereich<br />

von 160 m 2 . Im Abtastwinkel von<br />

270° steckt eine Besonderheit: Der große<br />

Winkelbereich spielt nämlich bei der Montage<br />

an Ecken oder Kanten zur Absicherung<br />

nach vorne und seitlich seine Vorteile voll<br />

aus – vor allem in Kombination mit der<br />

großen Reichweite. Denn wenn ein Flurförderzeug,<br />

eine Maschine oder Anlage<br />

rundum abzusichern ist, gelingt dies nun<br />

mit nur zwei Laserscannern. Früher waren<br />

dafür vier Scanner nötig gewesen.<br />

Zwei Schutzaufgaben<br />

mit einem Gerät<br />

Wenn ein Flurförderzeug, eine Maschine oder Anlage<br />

rundum abzusichern ist, gelingt dies nun mit nur zwei statt<br />

wie früher mit vier Laserscannern<br />

Präzise Winkelmessung auf<br />

engstem Raum:<br />

Der neue RFD-4000 ist die<br />

Sensorlösung, wo Platz knapp<br />

und Budgets klein sind.<br />

Unsere mehr als 65-jährige<br />

Erfahrung sorgt für starke<br />

Leistung bis ins Detail:<br />

• 7 mm flacher Sensor<br />

• hochwertige Ausführung<br />

• magnetisch, absolut<br />

• misst berührungslos<br />

• ein- und mehrkanalig<br />

• robust, IP69k<br />

• Messbereich bis 360°<br />

• einfache Montage<br />

• Kennlinien nach Wunsch<br />

Datenblatt-Download<br />

Mit der neuen RSL 400 Baureihe stellte der<br />

Hersteller Leuze Electronic im letzten Jahr<br />

auf der Messe SPS IPC Drives in Nürnberg<br />

den nächsten Schritt vor. Die Stoßrichtung<br />

der Optimierungsmaßnahmen für den neuen<br />

Sicherheits-Laserscanner RSL 400 lässt<br />

sich vor allem an folgenden drei Zielsetzungen<br />

festmachen: Scanbereiche, sprich<br />

Reichweite und Winkelbereich gestaffelt erhöhen,<br />

anwendungsoptimierte Funktionen<br />

für viele Bereiche der Automationstechnik<br />

bereitstellen, Inbetriebnahme, Handhabung<br />

und Betrieb signifikant vereinfachen.<br />

Die Entwicklungsziele, die sich Leuze Electronic<br />

gestellt hat, resultieren aus den langjährigen<br />

Applikationserfahrungen und den<br />

Stimmen am Markt. So wollen die Anwender<br />

im Sensorbereich neben maximaler Zuverlässigkeit<br />

und großer Leistungsfähigkeit<br />

vor allem eine effiziente und einfache Bedienung<br />

ohne lange Einarbeitung.<br />

Die neue Laserscannerfamilie besteht<br />

aus 16 Gerätevarianten in vier gestaffelten<br />

Reichweiten (S, M, L, XL) und vier<br />

Funktionsvarianten (RSL 410, 420, 430,<br />

440). Ob stationär oder mobil, ob lange<br />

oder kurze Reichweiten, Basisfunktionen<br />

oder eine High-End-Ausstattung – der<br />

Anwender erhält quasi ein maßgeschneidertes<br />

Gerät für alle Scanbereiche und<br />

Anwendungen.<br />

Großer Scanbereich<br />

erspart zweites Gerät<br />

Neben der genannten Einsparung aufgrund<br />

des großen Winkelbereichs verfügt der RSL<br />

400 über zwei unabhängig voneinander<br />

einstellbare Konfigurationen, sogenannte<br />

autarke Schutzfunktionen, und zwei Sicherheits-Schaltausgangspaare<br />

(OSSDs). Das<br />

ermöglicht das gleichzeitige Ausführen von<br />

zwei völlig verschiedenen Schutzaufgaben<br />

mit einem einzigen Gerät, denn nun können<br />

zwei Abschaltkreise bzw. eigenständige<br />

Bereiche überwacht und abgeschaltet werden.<br />

Ein Gerät erfüllt damit die Aufgaben<br />

von zwei. Das spart Geld und ist gut für den<br />

Einkauf, die Instandhaltung und den Inbetriebnehmer.<br />

Weitere anwendungsoptimierte Funktionen<br />

wie Not-Halt-Eingänge, flexible parametrierbare<br />

Ausgänge, eine große Zahl<br />

frei definierbarer Feldpaare oder Quads<br />

mit kontrollierter Umschaltung, Stop-<br />

1-Funktion bieten viele Möglichkeiten, die<br />

Absicherung von Maschinen und Anlagen<br />

auf diese anzupassen. Die neue Multi-<br />

Konfiguration gewährleistet hierbei erstmals<br />

die Anpassung mit unterschiedlichen<br />

Sicherheitsanforderungenohne<br />

wiederholte Konfiguration durch den Inbetriebnehmer.<br />

So kann zwischen einem<br />

Inbetriebnahme- oder Wartungsmodus<br />

durch einfaches Umschalten auf den<br />

Sicherheitsbetrieb für die Serienfertigung<br />

gewechselt werden.<br />

Für stationäre und<br />

mobile Anwendungen<br />

Bei stationären Anwendungen spielt der<br />

Laserscanner RSL 400 die Vorzüge seines<br />

großen Scanbereichs aus. Auch die zwei un-<br />

www.novotechnik.de


SENSORTECHNIK I SPECIAL<br />

abhängigen Schutzfunktionen und OSSD-<br />

Paare mit individueller Ansprechzeit und<br />

wählbarem Anlaufverhalten erschließen<br />

hier Vorteile. Neun parametrierbare Meldeausgänge<br />

und die Möglichkeit zur Not-<br />

Halt-Verkettung runden das Leistungsvermögen<br />

des Sicherheits-Laserscanners ab.<br />

Insgesamt bietet der große Scanbereich<br />

mit dem Winkelbereich von 270° und der<br />

hohen Reichweite neue Möglichkeiten und<br />

Flexibilität auch bei mobilen Plattformen<br />

einschließlich Seitenabsicherungen. Schon<br />

mit zwei Sicherheits-Laserscannern erzielen<br />

Anwender einen Rundum-Schutz mit<br />

vier unabhängigen Schutzfunktionen. Vorteilhaft<br />

ist auch die Möglichkeit zur Not-<br />

Halt-Verkettung und die parametrierbare<br />

Datenausgabe zur Unterstützung der Navigation.<br />

Die interne sichere Zeitverzögerung<br />

ermöglicht das Einstellen von STOP-Kategorien,<br />

z. B. bei Verschiebewagen. Der Laserscanner<br />

ermöglicht eine Absicherung<br />

auch bei großen Geschwindigkeiten.<br />

Inbetriebnahme leicht gemacht<br />

Die intelligente Anschlusseinheit CU 400 ist<br />

die mechanische und elektrische Basis für<br />

den Sicherheits-Laserscanner, sie beinhaltet<br />

das gesamte Kabelmanagement. Bei der<br />

Die Entwicklung geht weiter<br />

Sicherheits-Laserscanner, die High-End-Sensoren der Sicherheitstechnik, kennt Leuze<br />

Electronic von der ersten Stunde an. In die RSL 400 Baureihe sind die jahrzehntelangen<br />

Erfahrungen eingeflossen mit dem Ergebnis herausragender Leistungsdaten<br />

und unübertroffener Benutzerfreundlichkeit – denn noch nie war die Anwendung<br />

derartiger Sensorik-Multitalente so einfach. Alle Geräte sind aufgrund der hohen<br />

Auflösung nachweislich hochverfügbar und sehr staubrobust. Gleichwohl arbeitet<br />

der Hersteller schon jetzt an der Weiterentwicklung– schließlich gibt Industrie 4.0<br />

den Herstellern einige Hausaufgaben auf. Beispielsweise wird es in Zukunft noch<br />

mehr in Richtung Connectivity gehen und dementsprechend werden weitere<br />

Ethernet-basierte Schnittstellen folgen.<br />

Montage wird die Scannereinheit einfach<br />

abgenommen und die robuste Anschlusseinheit<br />

mit Standardwerkzeugen z. B. am<br />

Verschiebewagen, an der Wand, der Decke<br />

oder am Anlageneingang befestigt. Dann<br />

wird die Scannereinheit wieder aufgesetzt –<br />

fertig ist die mechanische Montage und der<br />

Sicherheits-Laserscanner kann in Betrieb<br />

gehen.<br />

Auch bei einem ggf. notwendigen Geräte-<br />

Upgrade kann der Anwender die Scannereinheit<br />

einfach lösen und gegen das gewünschte<br />

andere Modell austauschen. Die<br />

Anschlusseinheit hingegen bleibt fest montiert,<br />

ausgerichtet und merkt sich somit alle<br />

elektrischen und mechanischen Einstellungen<br />

und Konfigurationen.<br />

Bei der Sicherheits-Konfiguration kommt<br />

man an einem PC mit ein bißchen Software<br />

nicht vorbei. Für Leuze Electronic gab es<br />

auch hier Potenzial zur Optimierung:<br />

Durch ihre Ethernet-Schnittstelle sind die<br />

Geräte voll netzwerkfähig. Zudem lassen<br />

sich die Sicherheits-Laserscanner jetzt neu<br />

auch ganz einfach kabellos via Bluetooth<br />

konfigurieren.<br />

www.leuze.de<br />

Leitfähigkeitsmessung mit separaten<br />

Komponenten für mehr Flexibilität<br />

Das Unternehmen Baumer hat<br />

mit dem CombiLyz AFI5 sein<br />

Leitfähigkeitsmessgerät um ein<br />

Modell erweitert. Das Messgerät<br />

beinhaltet zwei einzelne Komponenten:<br />

das induktive<br />

Sensore lement und den Transmitter<br />

mit dem integrierten<br />

Combiview-Display, die getrennt<br />

voneinander installiert und mit<br />

einem Kabel verbunden werden.<br />

Der Transmitter mit integriertem Display lässt sich vibrationsgeschützt<br />

anbringen. Durch seine Beständigkeit bei bis zu 85°C<br />

Umgebungstemperatur und zuverlässigen Messungen auch bei<br />

extremen Bedingungen ist der CombiLyz AFI5 vielseitig einsetzbar<br />

– u. a. in CIP- und SIP-Prozessen, zur Überwachung von<br />

Konzentrationen in Flüssigkeiten oder zur Phasentrennung<br />

verschiedener Medien. Die Messergebnisse liefert der Sensor<br />

mit einer maximalen Abweichung von


SPECIAL I SENSORTECHNIK<br />

Sensoren-Auswahl im Internet<br />

Mit einem neuen Tool erleichtert<br />

der Sensorik-Spezialist<br />

Autosen die Auswahl der<br />

richtigen Sensoren im Internet.<br />

Die virtuelle Produktberatung<br />

erfolgt über die Anwendung,<br />

nicht über die technischen<br />

Daten. Die Online-Produktberatung<br />

folgt als nächster<br />

Schritt nach der Einführung<br />

des Produktvergleichs, über den Kunden die Kompatibilität<br />

der Sensoren prüfen können.<br />

Der Kunde kann nun in direkten Kontakt mit einem Autosen-<br />

Experten treten, oder er findet den passenden Sensor über das<br />

Beratungstool. Der Nutzer wird Schritt für Schritt durch die<br />

Anwendung geführt, bis hin zur Bestellung und Lieferung<br />

innerhalb von 24 Stunden. Das Angebot umfasst das gesamte<br />

Portfolio. Das Unternehmen bietet unter eigenem Label eine<br />

Auswahl induktiver und optischer Sensoren etablierter<br />

Hersteller an.<br />

www.autosen.com<br />

Miniaturkabel-Wegaufnehmer<br />

für Testanwendungen<br />

Der MT2A ist Mitglied einer Familie von robusten, präzisen<br />

Miniaturkabel-Wegaufnehmern für Testanwendungen von<br />

Disynet. Einer der wichtigsten Vorteile dieses Sensors ist seine in<br />

zwei Achsen um 360° drehbare Halterung, die eine stufenlose<br />

Instal lation in jeder Richtung ermöglicht. Der Aufnehmer ist in<br />

vier verschiedenen Messbereichen von 0-3", 0-9", 0-15"und 0-30"<br />

erhältlich. Er verfügt über ein Hochleistungsmesskabel, welches<br />

speziell für hohe Beschleunigungen in Flug- und FZ-Crashtests<br />

ausgelegt ist. Für extreme Stoßanwendungen ist eine<br />

robuste Sensorabdeckung aus Ganzaluminium<br />

verfügbar. Der Sensor hat eine Wiederholgenauigkeit<br />

von ± 0,02 % Vollausschlag. Bisher war der<br />

Messbereich auf 30“ (76 cm) begrenzt.<br />

Demnächst wird er jedoch mit 60“<br />

(1,5 m) maximalem Messbereich<br />

verfügbar sein.<br />

Sensor + Test:<br />

Halle 11, Stand 210<br />

www.sensoren.de<br />

Dielektrische Elastomersensoren für breite Anwendungsbereiche<br />

Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC hat Schalter und<br />

Drucksensoren auf der Basis extrem dehnbarer dielektrischer<br />

Elastomersensoren (DES) bzw. hochsensitiver piezoelektrischer<br />

Schichten entwickelt. Sie passen sich unterschiedlichen Haptikanforderungen<br />

an und<br />

werden als mechanische<br />

Sensoren genutzt. Dabei<br />

eignen sich DES eher für<br />

weiche Oberflächen,<br />

während piezoelektrische<br />

Sensoren auf oder unter<br />

harten Materialien einsetzbar<br />

sind. DES stellen<br />

eine neue Klasse von mechanischen Sensoren dar, mit denen<br />

Verformungen, Kräfte und Drücke gemessen werden. Sie zeichnen<br />

sich durch extrem hohe Dehnbarkeit von bis zu 100% aus. So<br />

können sie selbst in Strukturen integriert werden, die starken<br />

Verformungen ausgesetzt sind, beispielsweise als ortsauflösende<br />

Sitzbelegungssensoren. Sensormatten auf DES-Basis reagieren<br />

sehr empfindlich auf Druckbelastung, was Anwendungen in der<br />

Medizintechnik ermöglicht. Durch Hinzufügen einer weiteren<br />

kapazitiven Elektrode können die dielektrischen Elastomersensorfolien<br />

mit einer Näherungssensorik ausgestattet werden.<br />

Sensor + Test: Halle 12, Stand 537<br />

www.isc.fraunhofer.de<br />

Your Global Automation Partner<br />

Erste Klasse!<br />

Leistungsstarke<br />

Interface-Familie<br />

Schnellster: Der IMX12-DI ist mit 15.000 Hz der schnellste Trennschaltverstärker der Welt<br />

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Präzisester: Der IMX12-AI ist mit 0,18 % Total Performance bei 40 °C der genaueste Analogsignaltrenner im 12,5-mm-Gehäuse<br />

Wir sind für Sie da!<br />

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www.turck.de/imx


SENSORTECHIK I SPECIAL<br />

Schlanke Multitalente für Mechatronik<br />

Dünnschichttechnik birgt ein hohes Potenzial in der strukturintegrierten Sensorik<br />

KOMMENTAR<br />

Strukturintegrierte Sensorik, das heißt Sensoren oder Mess systeme<br />

in beziehungsweise an Systemen oder Strukturen gibt es schon<br />

immer. Ein Beispiel sind an Strukturen angebrachte Dehnungsmessstreifen.<br />

Der Begriff „Struktur“ lässt alles zu. Dies können<br />

ganze Systeme sein, das heißt Fahrzeuge, Maschinen, Bauelemente.<br />

Neben der kompakten Bauform steht die Möglichkeit, mehrere<br />

unterschiedliche Messgrößen aufnehmen zu können im Fokus der<br />

Entwicklung. Denkbar sind solche Lösungen durch die Entwicklung<br />

von Dünnschichtstrukturen.<br />

Für alle physikalischen und chemischen<br />

Messgrößen gibt es für inte grierte<br />

Sensorik geeignete Messfühler und die<br />

zum Betrieb notwendige Auswertung der<br />

Signale. Grundsätzlich ist es wünschenswert,<br />

wenn mit strukturintegrierter<br />

Sensorik mehrere Messgrößen und Zustände<br />

gemessen werden können.<br />

Bei der Entwicklung und Herstellung<br />

von Sensoren in Dünnschichttechnik,<br />

sprich DST, lassen sich mehrere Messgrößen<br />

mit gleichzeitig aufgebrachten<br />

Strukturen messen. Sicherlich in bedingtem<br />

Rahmen und grundsätzlich<br />

nicht universell. Aber es ist möglich.<br />

Die Prozesse zur Herstellung dünnster<br />

Schichten sind auch Grundlagen der<br />

Halbleiterfertigung und damit hinreichend<br />

bekannt. Trotzdem ist das Potenzial<br />

der Dünnschichttechnik bei weitem<br />

noch nicht ausgenutzt. Gründe dafür sind<br />

neben dem fehlenden Wissen über die<br />

Einsatzmöglichkeiten auch der Entwicklungsaufwand<br />

und die notwendigen Investitionen<br />

für die Produktion. Die<br />

Dünnschichttechnik hat vorteilhafte<br />

Eigenschaften für ein breites Einsatzspektrum.<br />

Dünnschichten reagieren empfindlich und<br />

reproduzierbar auf Kräfte, Verformung,<br />

Temperatur, Licht, chemische Substanzen<br />

und so weiter. Bei geeignetem Design ist<br />

aber auch die Erfassung von Magnetfeldern<br />

und elektrischen Strömen möglich.<br />

Nickel, Chrom, Kupfer, SiO2, TiON und<br />

NiCr sind nur einige der Materialien, mit<br />

denen Schichten bis 1,5 µm Stärke extrem<br />

haftend auf glatte Oberflächen aufgebracht<br />

werden können. Eine Strukturierung<br />

ab einer Breite von 10 µm ist dabei<br />

möglich. Eine der bisher kaum genutzten<br />

Optionen der DST ist die direkte Applikation<br />

auf anwendungsspezifische Verformungskörper.<br />

So haben Schichten auf<br />

75 µm dünnen Blechen schon ein neues<br />

Verfahren zur magnetischen Positionsmessung<br />

ermöglicht.<br />

In vielen Anwendungsfällen ist es sogar<br />

ideal, die dünnen Schichten in Systeme<br />

zu integrieren. Der Weg sollte so sein,<br />

dass der Sensor für die jeweilige Messgröße<br />

entwickelt wird und dann im<br />

System appliziert wird. Sei es direkt im<br />

Produktionsprozess oder indirekt über<br />

einen Träger.<br />

Mit Dünnschichttechnik lassen sich<br />

Multisensorsysteme realisieren. Eine<br />

Anordnung zur Messung von Druck,<br />

Kraft, elektrischen Strom, Feuchte, CO 2<br />

,<br />

spezifischer Verschmutzung, Temperatur,<br />

Funktion und Nicht-Funktion lässt<br />

sich auf kleinsten Raum produzieren.<br />

Dazu gibt es noch die Möglichkeit der<br />

drahtlosen Energieversorgung und der<br />

drahtlosen Signalübertragung. Ein<br />

wichtiger Vorteil der DST ist der geringe<br />

Energieverbrauch der Sensoren und<br />

Funktionen.<br />

Welche Applikationen sind denkbar?<br />

Sensorik spielt in mobilen Maschinen,<br />

in der Medizintechnik, in Produkten<br />

der erneuerbaren Energien, speziell in<br />

der Solar- und Windkraft, oder selbst<br />

im Consumer-Bereich, zum Beispiel in<br />

Form von Gassensoren eine wachsende<br />

Rolle. Bestimmte Dünnschicht-<br />

Kraftsensoren lassen sich direkt auf die<br />

Maschinenteile aufbringen. Eine der<br />

bisher kaum genutzten Optionen der<br />

Mit Dünnschichttechnik lassen sich<br />

Multisensorsysteme auf kleinstem Raum realisieren<br />

Wolfgang Wiedemann,<br />

Geschäftsführer der Sensor-Technik<br />

Wiedemann GmbH, Kaufbeuren<br />

DST ist zum Beispiel die direkte Applikation<br />

auf anwendungsspezifische<br />

Verformungskörper.<br />

Um Dünnschichttechnik erfolgreich<br />

einzusetzen, ist zunächst eine kompetente<br />

Beratung notwendig, in der ein<br />

Vorhaben auf Eignung für die DST untersucht<br />

wird. Stärken der Technik müssen<br />

benannt und bekannt sein: Vielfältigste<br />

und auch mehrlagige Anordnung<br />

verschiedener Materialien, geringster<br />

Platzbedarf, geringe Stückkosten, hohe<br />

Stabilität und Robustheit, hochgenaue<br />

und reproduzierbare Abmessungen,<br />

extreme Haftung. Diese Vorteile ergeben<br />

ein breites Einsatzgebiet. Produktbeispiele<br />

hierfür sind Wälzlager oder die<br />

Kraftmessung an Tunnelbohrsystemen.<br />

www.sensor-technik.de<br />

54 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


SPECIAL I SENSORTECHNIK<br />

Drucksensor für<br />

Niederdruck-Anwendungen<br />

Kavlico Pressure Sensors, eine Marke der Custom Sensors &<br />

Technologies (CTS), hat einen Drucksensor für industrielle<br />

Niederdruckanwendungen angekündigt: Der keramisch-kapazitive<br />

P1A im modularisierten Design eignet sich für eine ganze<br />

Reihe verschiedener Industrien und Anwendungsbereiche.<br />

Er misst Drücke im Bereich von Vakuum bis 16 bar<br />

und erreicht aufgrund seiner keramisch-kapazitiven<br />

Technologie sehr gute Langfrist-Leistungswerte für<br />

Stabilität, Präzision und Überdrucksicherheit. Der<br />

Sensor lässt sich mit verschiedenen analogen und<br />

elektrischen Ausgängen ausstatten und mit zahlreichen<br />

standardisierten Druckanschlüssen versehen.<br />

Zudem unterstützt er mehrere elektrische<br />

Anschlussvarianten, auch solche für umspritzte<br />

Kabelausgänge. Die internen Dichtungen des<br />

Messfühlers gestaltet der Hersteller nach Kundenspezifikation.<br />

Der Sensor ist auch mit digitalen Ausgängen<br />

oder speziell angepassten Druckanschlüssen erhältlich.<br />

Sensor + Test: Halle 12, Stand 446<br />

www.kavlico.de<br />

Gekapselte Multilayer-Piezoaktoren<br />

mit verbesserter Wärmeableitung<br />

Bestimmen Öl, Spritzwasser oder dauerhaft hohe Luftfeuchtigkeit<br />

die Applikationsumgebung, sorgen in Edelstahl gekapselte<br />

Multilayer-Piezoaktoren für die geforderte Zuverlässigkeit und<br />

Lebensdauer. Sollen die Picma-Aktoren gleichzeitig für dynamische<br />

Anwendungen eingesetzt werden, kann die Eigenerwärmung<br />

des Aktors begrenzend wirken. Das Unternehmen PI Ceramic<br />

bietet nun gekapselte Aktoren mit verbesserter Wärmeableitung:<br />

Eine Vergussmasse, die die Auslenkung des Aktors nicht hemmt,<br />

ersetzt dabei das Inertgas im Hohlraum zwischen Metallbalg und<br />

Piezoaktor. Eine zusätzliche Kühlung des Edelstahlgehäuses, z. B.<br />

mit Druckluft oder Wasser, kann die<br />

Wärme, die durch den dynamisch<br />

arbeitenden Aktor entsteht, noch besser<br />

abführen. So lassen sich gegenüber<br />

dem unvergossenen Aktor etwa 10-mal<br />

höhere Arbeitsfrequenzen realisieren,<br />

z. B. mit dem P-885.95 bis zu 3,5 kHz<br />

über den vollen Stellweg von 36 µm.<br />

Sensor + Test: Halle 12, Stand 276<br />

www.piceramic.de<br />

Inertial-Sensorsysteme für Konsumerbereich und Industrie<br />

Quantitec hat eine neue<br />

Produktpalette von Inertial-<br />

Sensorsystemen, der AIMS<br />

(Advanced Inertial Measurement<br />

System)-Serie auf Basis<br />

von MEMS-Sensoren<br />

vorgestellt. Angefangen mit der<br />

Serie Nano, werden Zielmärkte<br />

im Wearables- und Fitnessbereich<br />

angesprochen. Ferner werden kommerzielle und industrielle<br />

Anwendungen mit den Serien-1, 3, 5, 7 und 9 anvisiert. Alle<br />

Produkte der AIMS-Serie sind wahlweise mit verschiedenen<br />

Schnittstellen, wie bspw. CAN, RS485, USB, Ethernet oder Profibus<br />

verfügbar und lassen sich nahtlos mit IntraNav-Produkten<br />

kombinieren, um neben der Outdoor-Navigation durch GPS auch<br />

die Navigation in Indoor-Bereichen zu ermöglichen. Zur Gewährleistung<br />

einer hohen Flexibilität für kundenspezifische Implementierungen<br />

ist zu jeder Serie ein vollanpassbares OEM-Modul samt<br />

SDK-Paket verfügbar. Alle Systeme werden werkskalibriert.<br />

Sensor + Test: Halle 12, Stand 552<br />

www.quantitec.de<br />

210 x 105 mm | 4c | Anschnitt | Der Konstrukteur – 1/3 quer<br />

STEUERGEHÄUSE AUS ALUMINIUM-<br />

STRANGPRESSPROFILEN<br />

HASEKE PLG<br />

Breite, Höhe und Tiefe variabel konfigurierbar<br />

Umfangreiches Zubehör verfügbar<br />

Direkteinbau von Steuerungen möglich<br />

Farbe: Aluminium hell eloxiert,<br />

Ecken ähnlich RAL7016, Anthrazitgrau<br />

Sonderfarben möglich<br />

Das PLG erfüllt die UL Vorschrift UL 50E und UL 50<br />

Weitere Produktinformationen unter: Haseke GmbH & Co. KG | Tel. 05731 7607 - 0 | www.haseke.de


SENSORTECHNIK I SPECIAL<br />

Allrounder mit<br />

Spitzengehör<br />

Ultraschall-Sensoren erfassen zuverlässig<br />

unterschiedlichste Objekte auch in rauer Umgebung<br />

Melanie Harke<br />

Ob Glas oder Metall, schwarz oder weiß,<br />

glänzend oder transparent: Ultraschallsensoren<br />

erfassen feste, flüssige, pulverförmige<br />

Materialien berührungslos und auch unter<br />

extremen Umgebungsbedingungen. Selbst<br />

die kleinsten von ihnen sind starke<br />

Allrounder für fast jede Art von Einsatz in<br />

der Fertigungsautomatisierung.<br />

I<br />

n die Logistik und Fertigungsautomatisierung<br />

haben Sensoren, die Ultraschall nutzen,<br />

vor gut drei Jahrzehnten Einzug gehalten.<br />

Kompakt, leistungsstark und heute immer<br />

preiswerter in der Anschaffung eignen<br />

sie sich optimal, um auf engstem Raum Objekte<br />

zu erkennen, automatisierte Prozesse<br />

zu überwachen und Qualitätsanforderungen<br />

durchgehend sicherzustellen.<br />

Im Gegensatz zu optischen Sensoren, die<br />

ausschließlich lichtreflektierende und lichtundurchlässige<br />

Objekte erkennen oder induktiven<br />

Sensoren, die nur ferromagnetische<br />

Metallteile erkennen, sind dem Einsatz<br />

von Ultraschallsensoren so gut wie keine<br />

Grenzen gesetzt. Sie können alle Arten von<br />

Objekten detektieren, die den Schall reflektieren.<br />

Und das tun nahezu alle Materialien<br />

wie Flüssigkeiten, Glas und hauchdünne<br />

Folien, aber auch Grobkörniges, Späne,<br />

feiner Sand, Hölzer, Metalle sowie Kunststoffe.<br />

Weiße Objekte auf weißem Hintergrund,<br />

Schwarzes auf Schwarz, störendes<br />

Fremdlicht oder glänzende Oberflächen –<br />

all das ist keine Herausforderung für<br />

Ultraschallsensoren.<br />

Melanie Harke, microsonic GmbH, Dortmund<br />

Einsatzbereich und Grenzen<br />

Entscheidend bei der Auswahl eines Ultraschallsensors<br />

ist sein Messbereich und der<br />

damit verbundene dreidimensionale Erfassungsbereich<br />

– seine Tastweite. Die kleinste<br />

zuverlässige Tastweite wird durch die Blindzone<br />

eines Sensors bestimmt. Innerhalb der<br />

Blindzone dürfen sich keine Objekte oder<br />

Störreflektoren befinden. Die Grenztastweite<br />

gibt die maximale Reichweite an, bis zu<br />

welcher Entfernung der Ultraschallsensor<br />

messen kann. Je nach Sensortyp liegt sein<br />

Messbereich zwischen 20 mm und 8 m.<br />

Bei Schallimpulsen jenseits von 16 kHz,<br />

d. h. höher als vom Menschen wahrnehmbare<br />

Frequenzen, spricht man von Ultraschall.<br />

Die Schallgeschwindigkeit ist temperaturabhängig.<br />

Bei einer Umgebungstemperatur<br />

von 20 °C beträgt die Schallgeschwindigkeit<br />

343,5 m/s oder 1244 km/h.<br />

Die Schallgeschwindigkeit ändert sich mit<br />

0,17 %/°C. Um diesen Einfluss zu kompensieren,<br />

haben die meisten Ultraschallsensoren<br />

von Microsonic eine interne Temperaturmessstelle.<br />

Diese Temperaturmessstelle<br />

sitzt im Sensor immer direkt hinter dem<br />

Ultraschallwandler, um möglichst präzise<br />

die Lufttemperatur im Bereich der Messstrecke<br />

zu erfassen.<br />

Geringe Luftströmungen beeinflussen<br />

die Messgenauigkeit nicht. Staub und Nebel<br />

können das Schallsignal dämpfen und<br />

unter Umständen die maximale Reichweite<br />

eines Ultraschallsensors verringern. In den<br />

meisten Fällen ist eine Messung jedoch<br />

trotzdem möglich. Auch dünne Schmutz-<br />

Der Kleinste der Sensoren braucht nur 45 s, um den<br />

optimalen Arbeitspunkt zu erreichen<br />

oder Staubablagerungen auf der Sensormembran<br />

beeinträchtigen die Sensorfunktion<br />

nicht. Lediglich bei konstanten, heißen<br />

Umgebungstemperaturen oder Objekttemperaturen<br />

von über 85 °C erreicht das<br />

Ultraschallprinzip seine natürliche<br />

Leistungsgrenze.<br />

Für jede Anwendung<br />

der passende Sensor<br />

Microsonic entwickelt und fertigt immer<br />

wieder neue Ultraschallsensoren, die Objekte<br />

mit höchster Präzision erfassen. Die<br />

Produktpalette umfasst abstandsmessende<br />

56 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


SPECIAL I SENSORTECHNIK<br />

NEWSLETTER<br />

Der E-Mail-Service für<br />

Konstruktions leiter und<br />

Konstrukteure, Entscheider<br />

in disziplinübergreifenden<br />

Konstruktions- und Entwicklungsprozessen<br />

im Maschinenbau und<br />

in der Elektrotechnik.<br />

01 02<br />

Aktuelle Informationen rund um<br />

die Themen Antriebstechnik,<br />

Fluidtechnik, Automatisierungstechnik,<br />

CAD/CAM/PLM,<br />

Verbindungs- und Werkstofftechnik<br />

sowie Konstruktionselemente.<br />

03<br />

01 Dieser Sensor findet dank neuer<br />

Temperaturkompensation der Schallgeschwindigkeit<br />

in kürzester Zeit<br />

seinen optimalen Arbeitspunkt<br />

02 Dank schlanker Schallkeule und<br />

hoher Auflösung können mit diesem<br />

Exemplar auch kleinere Gegenstände<br />

mit höchster Genauigkeit abgetastet<br />

werden<br />

03 Das Digital-Display dieses Sensors<br />

gibt Messwerte direkt aus und<br />

unterstützt seine einfache Einstellung<br />

Jeden Monat neu.<br />

Allroundtalente in M30-Bauform mit<br />

Digitaldisplay wie den MIC+; im zylindrischen<br />

M12-Gehäuse den Nano; oder im<br />

quaderförmigen Miniaturgehäuse den SKS.<br />

Chemiebeständig ausgeführt sind die Ultraschallsensoren<br />

CRM+ und HPS+ – in rostfreiem<br />

Edelstahl oder aus chemieresistentem<br />

Kunststoff PVDF und mit Teflonfolie<br />

beschichtetem Ultraschallwandler. Ist kein<br />

passender Sensor im Programm, werden<br />

zusammen mit dem Kunden maßgeschneiderte<br />

Sensorlösungen für dessen Anforderungen<br />

entwickelt.<br />

Besonders klein<br />

Mit einer M12-Gewindehülse und nur<br />

55 mm Gehäuselänge ist der kleine Nano<br />

prädestiniert, um Füllstände gerade in kleinen<br />

Behältern von transparenten Flüssigkeiten<br />

oder auch grobkörnigen Teilen zu<br />

messen. Der laut Anbieter weltweit Kleinste<br />

seiner Art bietet zwei Tastweiten: 250 mm<br />

und 350 mm, und ist mit Analog- oder<br />

Schaltausgang verfügbar. Die Varianten mit<br />

Analogausgang sind mit 0 bis 10 V Spannungsausgang<br />

oder 4 bis 20 mA Stromausgang<br />

ausgestattet. Die Analogsensoren<br />

haben eine Gehäuselänge von 60 mm.<br />

Im Nano wurde eine völlig neue Temperaturkompensation<br />

der Schallgeschwindigkeit<br />

realisiert, mit der der Sensor in kürzester<br />

Zeit seinen optimalen Arbeitspunkt findet.<br />

In den ersten 45 s nach Zuschalten der<br />

Betriebsspannung prüft der Sensor, ob er<br />

aus einem „Kaltstart“ beginnt, oder bereits<br />

„betriebswarm“ ist. Abhängig von diesem<br />

Prüfergebnis durchläuft die Temperaturkompensation<br />

unterschiedliche Kompensationskennlinien.<br />

Denn ganz gleich wo die<br />

Temperaturmessstelle am oder im Sensor<br />

angeordnet ist, so erfasst diese immer auch<br />

die Eigenerwärmung des Sensors. Und diese<br />

Eigenerwärmung muss als Offset von der<br />

gemessenen Temperatur abgezogen werden.<br />

Nur so lässt sich auf die tatsächliche<br />

erscheint<br />

monatlich<br />

Jetzt kostenlos<br />

anmelden!<br />

Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong> 57<br />

www.vfmz.com/newsletter


SENSORTECHNIK I SPECIAL<br />

Lufttemperatur in der Messstrecke schließen.<br />

Andere Ultraschallsensoren benötigen<br />

bis zu 30 min, um den optimalen Arbeitspunkt<br />

zu erreichen – der Nano nur 45 s.<br />

Obendrein ist die intelligente Temperaturkompensation<br />

in der Lage, die am Einsatzort<br />

des Sensors gegebenen Einbaubedingungen<br />

zu lernen.<br />

Die Unempfindlichkeit und die kontaktfreie<br />

Detektion von so gut wie jedem nur<br />

vorstellbaren Material machen den Nano<br />

für Aufgabenstellungen mit beengten Einbauverhältnissen<br />

im Maschinenbau zum<br />

idealen Partner, gerade wenn die weitverbreiteten<br />

kapazitiven oder optischen Sensoren<br />

an ihre physikalischen Grenzen stoßen.<br />

Aufgrund der gleichen Bauform können<br />

die M12-Ultraschallsensoren jederzeit<br />

eingewechselt werden.<br />

Besonders schlank<br />

Die SKS-Ultraschallsensoren von Microsonic<br />

messen kontaktfrei von 20 bis 250 mm<br />

und sind mit Schaltausgang sowie neuerdings<br />

mit Analogausgang verfügbar. Die<br />

kleine quaderförmige Gehäusebauform ist<br />

kompatibel zu vielen optischen Sensoren<br />

und erleichtert so den Umstieg auf den<br />

leistungsstarken Ultraschallsensor bei kritischen<br />

Anwendungen.<br />

Dank der schlanken Schallkeule und<br />

einer hohen Auflösung können auch kleinere<br />

Gegenstände mit höchster Genauigkeit<br />

abgetastet und geringe Höhenunterschiede<br />

sicher erkannt werden. Ideale Einsatzgebiete<br />

sind die Abtastung von Mikrotiterplatten<br />

und Wafern in der<br />

Elektronikindustrie oder die Erkennung<br />

von hochtransparenten Folien an einer Verpackungsmaschine.<br />

Mithilfe seiner<br />

Soundpipe misst der SKS auch Füllstände<br />

in kleinsten Öffnungen – typisches<br />

Einsatzgebiet ist die Füllstandsmessung<br />

in den Wells von<br />

Mikrotiterplatten, wie sie in der medizinischen<br />

Analysetechnik eingesetzt<br />

werden. Die Soundpipe führt<br />

ein scharf gebündeltes Schallfeld<br />

bis direkt zur Messstelle und erlaubt<br />

Messungen in Bohrungen und Öffnungen<br />

mit einem Durchmesser<br />

von weniger als 5 mm. Es kann unmittelbar<br />

ab der Schallaustrittsöffnung<br />

gemessen werden.<br />

Besonders schlau<br />

Vielseitig einsetzbar sind die Ultraschallsensoren<br />

MIC+ in der<br />

M30-Gehäusebauform. Die fünf<br />

Tastweiten und vier verschiedenen<br />

Ausgangsstufen decken einen<br />

großen Messbereich von 30 mm bis<br />

8 m ab. Die interne Auflösung der<br />

Entfernungsmessung beträgt je<br />

nach Tastweite 0,025 beziehungsweise<br />

2,4 mm. Mit einer Betriebstemperatur<br />

von -25 bis 70 °C sind die<br />

Allroundtalente in der Industrie und Landwirtschaft<br />

einsetzbar.<br />

Das Digital-Display gibt Messwerte direkt<br />

aus und unterstützt die einfache Einstellung<br />

des Sensors: Schaltpunkte, Fenstergrenzen<br />

beim Fensterbetrieb oder steigende/fallende<br />

Analogkennlinie können mithilfe<br />

der Digitalanzeige numerisch voreingestellt<br />

werden ohne dass sich das<br />

abzutastende Objekt im Erfassungsbereich<br />

befinden muss. So ist es möglich, den<br />

Ultraschallsensoren im<br />

industriellen Einsatz<br />

n Positionierung von Wafern in der<br />

Halbleiterindustrie<br />

n Drahtbruchüberwachung<br />

n Abtastung von kleinen Flaschen in<br />

der Verpackungsindustrie<br />

n Anwesenheitskontrollen<br />

n Stauüberwachung in Abfüllanlagen<br />

bei Flaschen<br />

n Detektion von Verpackungen<br />

n Feuchtmittelüberwachung an<br />

Druckmaschinen<br />

n Zählen von kleinen Objekten auf<br />

dem Förderband<br />

n Bogenerkennung an papierverarbeitenden<br />

Maschinen<br />

n Erkennen von Glasscheiben<br />

n Fadenrisskontrolle in der Textilindustrie<br />

n Volumenstromsteuerung bei Schüttgütern<br />

n Positionierung eines Roboter-Greifarms<br />

n Durchmessererfassung an kleinen Coils<br />

Sensor außerhalb der eigentlichen Anwendung<br />

komplett einzustellen und anschließend<br />

am Einsatzort zu montieren. Optional<br />

kann mithilfe des LinkControl-Adapters<br />

LCA-2 der MIC+ mit dem PC verbunden<br />

und umfangreich parametrisiert sowie die<br />

Messwerte ausgelesen werden.<br />

Bild: Anlaufbild, max5128, www.fotolia.de<br />

www.microsonic.de<br />

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58 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong><br />

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SPECIAL I SENSORTECHNIK<br />

Infrarot-Temperatursensor mit<br />

erhöhter Messgenauigkeit<br />

Um den Einfluss von Störstrahlung bei<br />

der berührungslosen Temperaturmessung<br />

an Oberflächen zu reduzieren hat<br />

Exergen Global seine IRt/c-Infrarot-<br />

Sensoren mit einem konischen<br />

Reflektor ausgestattet. Damit liefern die<br />

Sensoren sehr genaue Temperaturmesswerte.<br />

Der konische Reflektor<br />

kommt in der Halbleiter-, Druck oder<br />

Kunststoffindustrie zum Einsatz, wo<br />

starke Wärmestrahlung aus der<br />

Umgebung und Reflexionen genauere<br />

Messungen der Oberflächentemperatur<br />

stören können. Die meisten Infrarot-<br />

Messgeräte berücksichtigen die<br />

Änderungen des Emissionsgrades im<br />

laufenden Prozess nicht, was zu entsprechend<br />

hohen Messunsicherheiten führt.<br />

Der Exergen-Reflektor verhindert, dass der<br />

zur Messung der Oberflächentemperatur<br />

vorgesehene Bereich von Umgebungsstrahlung getroffen wird.<br />

Zusätzlich reflektiert der Konus die Strahlung der zu messenden<br />

Oberfläche auf den Detektor. Durch Abschirmung der Fremdeinstrahlung<br />

und Stabilisierung des Emissionsgrades reduziert der<br />

konische Reflektor die Messfehler etwa um den Faktor 10.<br />

Sensor + Test: Halle 12, Stand 469<br />

www.exergenglobal.com<br />

Hochgenaue Längen- und<br />

Geschwindigkeitssensoren<br />

Prozesse der Converting-Industrie<br />

werden<br />

zunehmend durch den<br />

Ersatz von Messrädern<br />

durch LSV-Längen- und<br />

-Geschwindigkeitssensoren<br />

optimiert. Dabei<br />

ist das Spektrum der<br />

Anwendungsfelder<br />

groß: Filme, Folien,<br />

Papier, Pappe, Vlies, Membrane, gewobene Bahnware, Fasern,<br />

Spulen oder Bänder. Welche Messgröße genutzt wird, hängt von<br />

der Anforderung der Anwendung ab: Die Geschwindigkeitsmessung<br />

wird häufig zur Synchronisation bei der Schnittsteuerung,<br />

Bedruckung, Laminierung, Markierung oder Beschriftung<br />

eingesetzt. Die Längenmesswerte werden für die Oberflächeninspektion<br />

oder für die Endlängenmessung an Wicklern und Rollenschneidern<br />

benötigt. Das Messverfahren arbeitet berührungslos<br />

und unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit. Die<br />

Sensoren beschädigen oder beeinflussen nicht die gemessenen<br />

Oberflächen. Bei Prozessen, in denen eichfähige Maschinen<br />

eingesetzt werden, kommt das LSV-MID zum Einsatz, das die<br />

hohe Messgenauigkeit der Sensoren mit einer komfortablen<br />

Zugriffsmöglichkeit auf die gespeicherten Daten über Ethernet<br />

vereint.<br />

Sensor + Test: Halle 11, Stand 420<br />

www.polytec.com/de<br />

IMPRESSUM<br />

erscheint <strong>2015</strong> im 46. Jahrgang, ISSN 0344-4570<br />

Redaktion<br />

Chefredakteur: Dr. Michael Döppert (md), M.A.<br />

Tel.: 06131/992-238, (verantwortlich für den<br />

redaktionellen Inhalt)<br />

Redaktion: Dipl.-Ing. (FH) Martina Bopp (bo),<br />

Tel.: 06131/992-201,<br />

Dipl.-Geogr. Martina Laun (ml), Tel.: 06131/992-233 ,<br />

Redaktionsassistenz: Gisela Kettenbach,<br />

Tel.: 06131/992-236, E-Mail: g.kettenbach@vfmz.de,<br />

Eva Helmstetter, Monika Schäfer, Ulla Winter<br />

(Redaktionsadresse siehe Verlag)<br />

Grafik und Layout<br />

Mario Wüst, Doris Buchenau, Anette Fröder,<br />

Conny Grothe, Melanie Lerch, Sonja Schirmer<br />

Chef vom Dienst<br />

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

Anzeigen<br />

Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206,<br />

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

Brigitte Glückler, Anzeigenverwaltung,<br />

Tel. 06131/992-249, E-Mail: b.glueckler@vfmz.de<br />

Anzeigenpreisliste Nr. 45: gültig ab 1. Oktober 2014<br />

Leserservice:<br />

vertriebsunion meynen GmbH & Co. KG,<br />

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

Bitte teilen Sie uns Anschriften- und sonstige<br />

Änderungen Ihrer Bezugsdaten schriftlich mit<br />

(Fax: 06123/9238-267, E-Mail: vfv@vertriebsunion.de).<br />

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Jahresabonnement: Inland: € 95,- (inkl. Versandkosten)<br />

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Abonnements verlängern sich automatisch um ein<br />

weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor<br />

Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden.<br />

Verlag<br />

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Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz<br />

Postfach 100465, 55135 Mainz<br />

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in elektronischen Systemen, zur Veröffentlichung in Datennetzen<br />

sowie Datenträger jedweder Art, wie z. B. die<br />

Darstellung im Rahmen von Internet- und Online-Dienstleistungen,<br />

CD-ROM, CD und DVD und der Datenbanknutzung<br />

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Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong> 59


SENSORTECHNIK I SPECIAL<br />

Sensorik 4.0<br />

Sensoren in das Kommunikations-<br />

Netzwerk der Industrie 4.0 einbinden<br />

Benedikt Rauscher<br />

Welche Anforderungen stellt die<br />

Industrie 4.0 an die Sensorik? Wie<br />

können hier Sensoren kommunizieren?<br />

Wie können die Sensoren in<br />

die Kommunikations-Netzwerke<br />

eingebunden werden? Dies sind<br />

Fragen, denen sich Automatisierer<br />

und Maschinenbauer stellen<br />

müssen.<br />

An Industrie 4.0 kommt man momentan<br />

in der Automatisierung nicht vorbei –<br />

der 4. Industriellen Revolution, die von der<br />

Anwendung von IT-Netzwerk-Technologien<br />

in der Industrie ausgelöst wird. Mithilfe solcher<br />

Technologien werden neue und zusätzliche<br />

Kommunikationswege zwischen<br />

einzelnen Automatisierungs-Komponenten<br />

geschaffen, sodass der Datenfluss nicht<br />

mehr ausschließlich über die Steuerungsebene<br />

gehen muss. Zusammen mit Vernetzungen<br />

über Fabrikgrenzen hinweg sollen<br />

dadurch Produktivität, Flexibilität und Effizienz<br />

erheblich gesteigert werden. Klassische<br />

Sensoren können diese Anforderungen<br />

bezüglich ihrer Konnektivität nicht erfüllen.<br />

Es wird eine 'Sensorik 4.0' mit entsprechend<br />

leistungs fähigen Schnittstellen<br />

benötigt.<br />

Aus momentaner Sicht erscheinen die<br />

den Industrie 4.0-Szenarien zugrunde<br />

liegenden Cyber-Physischen-Produktions-<br />

Dipl.-Ing. Benedikt Rauscher, Geschäftsbereich<br />

Fabrikautomation, Pepperl+Fuchs GmbH,<br />

Mannheim<br />

Systeme noch als utopische Fantasien.<br />

Wenn man jedoch die einzelne Komponente<br />

mit ihren zusätzlichen Kommunikations-<br />

Möglichkeiten betrachtet, ist dies auch für<br />

Anwendungen im heutigen Umfeld schon<br />

interessant. Pepperl+Fuchs hat dazu die<br />

Studie Smart Bridge gestartet und in einer<br />

symbolischen gläsernen Maschine präsentiert.<br />

Damit wurde überzeugend gezeigt,<br />

wie Zusatz-Konnektivität genutzt werden<br />

kann, um Sensordaten transparent zu machen.<br />

Wegen des großen Interesses an der<br />

Studie wurde Smart Bridge inzwischen zum<br />

Verkaufs-Produkt weiterentwickelt.<br />

Bedienen und Anzeigen<br />

an Sensoren<br />

Moderne Sensoren bilden immer komplexere<br />

Funktionen ab und beinhalten dadurch<br />

nahezu zwangsläufig eine Vielzahl<br />

von Parametern oder Messwerten. Damit<br />

steigen die Anforderungen an Einrichtungen<br />

zur Unterstützung bei Inbetriebnahme<br />

und Diagnose. Geeignete Anzeige- und<br />

Bedienelemente sind dabei zumindest<br />

temporär wünschenswert.<br />

Auf der anderen Seite bestehen Forderungen<br />

nach Miniaturisierung und nicht zuletzt<br />

auch Kostendruck, was die Integration<br />

gerätegebundener Elemente erschwert. An<br />

den Sensoren selbst angebrachte LEDs,<br />

Displays, Schalter oder Taster müssen auf<br />

kleinstem Raum viele Informationen zum<br />

Anwender übertragen, was üblicherweise<br />

mit Mehrfachbelegungen, Blink- oder Farbcodes<br />

gelöst wird. Beschriftungen müssen<br />

oft entfallen oder können aus Platzmangel<br />

nur kryptisch ausgeführt werden.<br />

Übersichtlichkeit und Intuitivität leiden<br />

darunter, der Anwender ist auf eine mehr<br />

oder weniger ausführliche Anleitung in<br />

einer ihm verständlichen Sprache angewiesen.<br />

Oft sind Sensoren auch mehr oder weniger<br />

unzugänglich in Maschinen oder Anlagen<br />

verbaut, so dass gerätegebundene<br />

Anzeigen nutzlos sind.<br />

Smartphone + Co<br />

als Bedieneinheiten<br />

Smartphones und Tablet Computer aus<br />

dem Consumer-Bereich bringen gute Voraussetzungen<br />

für den Einsatz als mobile<br />

60 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


SPECIAL I SENSORTECHNIK<br />

Anzeige- und Bedieneinheiten mit. Zu vergleichsweise<br />

günstigen Preisen erhält man<br />

High-End-Geräte mit hochauflösenden<br />

Farb-Bildschirmen, einer Vielzahl von leistungsfähigen<br />

Drahtlos-Schnittstellen sowie<br />

integrierter Sensorik und anwenderfreundlichen<br />

Betriebssystemen.<br />

Das System Smart Bridge von<br />

Pepperl+Fuchs ermöglicht jetzt den Einsatz<br />

von handelsüblichen mobilen Endgeräten<br />

als Werkzeuge für industrielle Sensoren.<br />

Smart Bridge besteht aus einem Drahtlos-<br />

Adapter und einer App, welche auf den Mobilgeräten<br />

installiert wird. Der in IP67 ausgeführte<br />

Adapter wird mit in der Sensorik<br />

üblichen M12-Steckverbindern in die Sensor-Zuleitung<br />

eingeschleift und darüber<br />

auch mit Energie versorgt. Aus dem Sensor<br />

werden Daten und Parameter ausgelesen<br />

und den Mobilgeräten mittels Bluetooth<br />

drahtlos bereitgestellt. Zur eindeutigen<br />

Identifikation und Absicherung kann jedem<br />

Adapter ein Name sowie ein Passwort zugeordnet<br />

und auf diesem gespeichert werden.<br />

Weiterhin beinhaltet der Drahtlos-Adapter<br />

eine wechselbare Speicherkarte, auf der<br />

Parametersätze aber auch Daten von Langzeit-Aufzeichnungen<br />

abgelegt werden können.<br />

Die SmartBridge-App steht für Mobilgeräte<br />

von Apple oder solche mit Android-<br />

Betriebssystem zur Verfügung.<br />

Hersteller-Unabhängigkeit<br />

durch IO-Link<br />

Der Drahtlos-Adapter benutzt für den<br />

Datenaustausch mit dem Sensor das<br />

IO-Link-Protokoll. Dieses nutzt die bereits<br />

vorhandene 3,4 oder 5-adrige Verkabelung<br />

von Sensoren und Aktuatoren zur Übertragung<br />

von Parametern und Daten parallel zu<br />

Schaltsignalen. Die Kommunikation erfolgt<br />

ohne Rückwirkung auf den Sensor, d. h. es<br />

findet keine zeitliche oder funktionale<br />

Beeinflussung der Funktion statt.<br />

IO-Link wurde von einem Konsortium<br />

spezifiziert, dem alle namhaften<br />

Hersteller von Automatisierungs-<br />

Komponenten angehören. Wegen<br />

der vielfältigen Vorteile ist damit zu<br />

rechnen, dass in Zukunft alle parametrierbaren<br />

Sensoren und Aktuatoren<br />

auch mit IO-Link-Schnittstellen<br />

angeboten werden. Zu jedem IO-Link-<br />

Gerät stellt der Hersteller einen Dateisatz<br />

zur Verfügung, den sog. IO-Device-<br />

Descriptor (IODD). Diese Dateisatz enthält<br />

eine Beschreibung der ausgetauschten Daten<br />

sowie ein Bild des Sensors oder Aktuators.<br />

App für Consumer-Mobilgeräte<br />

Mit der Smart Bridge-App werden handelsübliche<br />

Mobilgeräte wie Smartphones oder<br />

Tablets zu komfortablen Werkzeugen für<br />

das Arbeiten mit industriellen Sensoren.<br />

Nach dem Starten zeigt die App auf einem<br />

„Connect“-View alle im Empfangsbereich<br />

des Mobilgerätes befindlichen Adapter mit<br />

Ein Adapter wird in die Sensor-Zuleitung eingeschleift und baut<br />

eine Bluetooth-Verbindung zu Mobilgeräten auf<br />

den festgelegten Namen sowie dem Typ des<br />

am Adapter angeschlossenen Sensors an.<br />

Einer davon kann zum Verbinden über<br />

Bluetooth ausgewählt werden.<br />

Während des Verbindungsaufbaus wird<br />

das im Adapter gespeicherte Passwort abgefragt,<br />

um unbefugte Verbindungen zu<br />

unterbinden.Nach erfolgreichem Verbindungsaufbau<br />

erscheint auf dem Mobilgerät<br />

eine für den Sensortyp spezifische Bildschirmseite.<br />

Der Aufbau dieser Seiten wird<br />

von den Beschreibungs-Datensätzen<br />

(IODDs) der Sensortypen bestimmt.<br />

Die App enthält eine Update-Funktion,<br />

über welche IODDs von bisher unbekannten<br />

Sensortypen beim ersten Verbinden mit<br />

diesem Typ aus dem Internet geladen<br />

Pepperl+Fuchs hat aus der seinerzeit in<br />

einer gläsernen Maschine vorgestellten<br />

Studie Smart Bridge ein Produkt entwickelt,<br />

mit dem handelsübliche Mobilgeräte wie<br />

Tablets und Smartphones als komfortable<br />

Bedien- und Anzeigeeinheiten für industrielle<br />

Sensoren verwendet werden können. Das<br />

System besteht aus einem Drahtlos-Adapter<br />

sowie einer App für die Mobilgeräte und<br />

kann für alle Sensoren mit IO-Link-<br />

Schnittstelle verwendet<br />

werden.<br />

werden. Es ist keine Internet-Verbindung<br />

mehr erforderlich, nachdem die IODDs für<br />

alle Sensortypen auf dem Mobilgerät vorhanden<br />

sind, mit denen gearbeitet werden soll.<br />

Breiter Anwendungsbereich<br />

Smart Bridge nutzt die für eine Industrie<br />

4.0 – Tauglichkeit erforderliche zusätzliche<br />

Konnektivität von Sensoren, um handelsübliche<br />

Mobilgeräte als komfortable Bedien-<br />

und Anzeigeeinheiten zu verwenden.<br />

Vielfältige Anwendungen drängen sich<br />

auf: Als temporäre Anzeige-Einheit, die nur<br />

im Bedarfsfall verwendet wird und auch<br />

nur dann Platz benötigt; als mächtiges und<br />

komfortables Analyse-Instrument für Fehlersuche<br />

und Diagnose; als Werkzeug für<br />

die Verwaltung von Sensor-Parametrierungen<br />

wie z. B. Archivierung von Auslieferungs-Zuständen;<br />

zum Langzeit-Logging<br />

von Sensordaten, um sporadisch auftretende<br />

Effekte zu erfassen; als Brücke zum Internet<br />

– da für die drahtlose Kommunikation<br />

zum Sensor Bluetooth benutzt wird,<br />

kann parallel über W-LAN oder GSM/<br />

UMTS/LTE eine Internet-Verbindung aufgebaut<br />

und dort verfügbare Dienste und<br />

Daten genutzt werden.<br />

www.pepperl-fuchs.com<br />

Inserentenverzeichnis Heft 5/<strong>2015</strong><br />

Bayer, Leverkusen......................................................................17<br />

Bosch, Lohr..................................................................................39<br />

BOT, Kulmbach...........................................................................25<br />

ELATECH, Brembilla (IT)...........................................................15<br />

GANTER, Furtwangen..............................................................13<br />

COG Gehrckens, Pinneberg....................................................23<br />

Hänchen, Ostfildern.................................................................41<br />

Haseke, Porta Westfalica........................................................55<br />

Helios, Neuenrade....................................................................30<br />

Igus, Köln......................................................................................22<br />

KELLER, Winterthur ( CH ) ..................................................4.US<br />

Kipp, Sulz-Holzhausen............................................................29<br />

KTR, Rheine.................................................................................37<br />

Maier, Heidenheim...................................................................44<br />

MEGATRON, Putzbrunn..........................................................58<br />

Messe Düsseldorf, Düsseldorf................................................ 5<br />

MICRO-EPSILON MESSTECHNIK, Ortenburg...................... 3<br />

Murtfeldt, Dortmund..............................................................27<br />

Novotechnik, Ostfildern.........................................................51<br />

Orbit, Wolfenbüttel..................................................................32<br />

PILZ, Ostfildern......................................................................2.US<br />

Pöppelmann, Lohne.................................................................33<br />

R+W, Klingenberg....................................................................... 7<br />

Reliance, Huddersfield............................................................45<br />

Rotor Clip, Somerset, New Jersey (USA)............................21<br />

SANTOX, Löffingen...................................................................35<br />

Schaeffler, Herzogenaurach .................................................11<br />

Schallenkammer, Kürnach.....................................................31<br />

SCHLÖSSER, Mengen...............................................................47<br />

Schmersal, Wuppertal.............................................................25<br />

Siemens, Nürnberg...................................................................19<br />

Spindel- und Lagerungstechnik, Fraureuth.....................14<br />

Turck, Mülheim..........................................................................53<br />

TWK, Düsseldorf.......................................................................58<br />

WEISS, Illertissen.......................................................................31<br />

Zimmer Group, Ettlingen.......................................................43<br />

Teilbeilage:<br />

WEKA, Kissing<br />

Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong> 61


Der Blick in die Welle<br />

Magnetostriktive Echtzeitdrehmomentmessung<br />

erschließt Vorteile<br />

Lutz May<br />

Die Leistungsmerkmale mechanisch angetriebener Geräte, wie Pumpen,<br />

elektrische Werkzeuge, Windkraftwerke und Elektrofahrräder, werden<br />

deutlich verbessert, wenn für die Steuerung eine Echtzeitdrehmomentmessung<br />

zur Verfügung steht. Die Motorleistung steht zur Verfügung<br />

wenn man sie wirklich benötigt, ohne dass eine Überlast entsteht, die<br />

Qualität des Arbeitsprozesses wird spürbar verbessert. Aber wie das<br />

Drehmoment messen? Und wo den Sensor platzieren?<br />

E<br />

in deutsches Forschungs- und Entwicklungsteam<br />

hat ein Drehmoment-Sensorsystem<br />

entwickelt, das durch einfaches<br />

Heranhalten des Sensors an die zu messende<br />

Stelle mit großer Genauigkeit Drehmoment<br />

und Biegekräfte misst. Die Handhabung<br />

ist so einfach wie die eines Thermometers.<br />

Ein einfach anzuwendender, verlässlicher<br />

und kostengünstiger Weg, in<br />

Echtzeit das Drehmoment zu messen. Die<br />

mobile Lösung der Firma Torque and More,<br />

das Sensor-Kit, kann im Produktentwicklungsprozess<br />

eingesetzt werden, um die optimalen<br />

Einstellungen dieser Messmethode<br />

zu ermitteln. Auf Basis der Ergebnisse kann<br />

der Anwender dann beim Hersteller einen<br />

applikationsspezifischen Sensor bestellen.<br />

Lutz May, Torque And More GmbH, Starnberg<br />

Veränderungen der physikalischen<br />

Eigenschaften als Basis<br />

Mechanische Kräfte die auf ein Objekt einwirken,<br />

wie z. B. auf eine Getriebewelle,<br />

ändern die physikalischen Eigenschaften<br />

des Objekts. Zum Beispiel wird das Objekt<br />

optisch erkennbar verdreht wenn man<br />

größere Drehmomente anlegt und möglicherweise<br />

tritt sogar der Zustand der plastischen<br />

Verformung ein. Andere physikalische<br />

Effekte, wenn Drehmoment angelegt<br />

wird, sind für die menschliche Wahrnehmung<br />

nicht sofort erkennbar, aber finden<br />

dennoch innerhalb des mechanisch belasteten<br />

Testobjekts statt.<br />

Betrachten wir beispielsweise einmal das<br />

Erdmagnetfeld, welches uns fast überall<br />

umgibt. Ferromagnetische Objekte ziehen<br />

das Erdmagnetfeld an und leiten es in irgendeiner<br />

Form durch das Objekt hindurch.<br />

Wieviel von dem magnetischen Feld<br />

durch das Objekt hindurch geleitet wird,<br />

und welchen Pfad es innerhalb des Objekts<br />

nehmen wird, ist zu einem großen Teil<br />

durch die angelegten mechanischen Kräfte<br />

die an dem Testobjekt auftreten beeinflusst,<br />

wie z. B. Drehmoment, Biege- und axiale<br />

Lastkraft.<br />

Das gilt nicht nur für das Erdmagnetfeld,<br />

sondern für jedes andere auch. Das Forschungsteam<br />

hat ein spezielles Magnetfeldsignal<br />

entwickelt, welches das Testobjekt,<br />

sprich die Welle, durchdringt und damit die<br />

physikalischen Eigenschaftsänderungen<br />

des Objekts messen kann. Durch analysieren<br />

dieser zurückkommenden Signale<br />

kann eine genaue Aussage gemacht, welche<br />

mechanischen Kräfte auf das Testobjekt in<br />

Echtzeit einwirken.<br />

Funktion des Sensorelements<br />

Das eigentliche Sensorelement, das Teil des<br />

Gesamtsensors ist, ist nicht viel größer als<br />

ein kleiner Legobaustein und muss nur an<br />

die Stelle gehalten werden, von der Drehmomentmessungen<br />

gemacht werden<br />

sollen. Dabei muss das Sensorelement das<br />

Testobjekt nicht berühren, und kann sogar<br />

einige Millimeter entfernt davon angebracht<br />

werden, um somit von einer stehenden<br />

oder sich schnell drehenden Welle<br />

Messungen machen zu können. Das<br />

Sensor element sendet ein sehr spezifisches<br />

magnetisches Signal aus, das die Oberfläche<br />

des Testobjekts durchdringt. Das zurückkommende<br />

Signal beinhaltet alle Informationen,<br />

die benötigt werden, um ein analoges<br />

Ausgangssignal zu erzeugen, das sich<br />

62 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


SPECIAL I SENSORTECHNIK<br />

proportional zur gemessenen Kraft, z. B.<br />

dem Drehmoment, verhält.<br />

Es gibt mindestens fünf verschiedene<br />

Wege, wie ein ferromagnetisches Objekt,<br />

z. B. eine Welle, ein in der Umgebung befindliches<br />

Magnetfeld manipuliert und beeinflusst.<br />

Jeder dieser verschiedenen Effekte<br />

kann dazu verwendet werden, mechanische<br />

Kräfte an dem Testobjekt zu messen.<br />

Welcher dieser Effekte die beste und zuverlässigste<br />

Drehmomentmessung ermöglicht,<br />

hat das Engineeringteam in den vergangenen<br />

Jahren erforscht und analysiert. Ein<br />

sich wechselndes Magnetfeld mit einer bestimmten<br />

Frequenz im hörbaren Bereich<br />

und sehr geringer Intensität wird innerhalb<br />

des Sensorelements erzeugt und abgestrahlt.<br />

Das zurückkommende und vorverarbeitete<br />

magnetische Signal wird dann mit<br />

dem Signal verglichen, welches man zuvor<br />

bei „null“ Drehmoment gemessen hat.<br />

Vergleiche mit anderen<br />

Messmethoden<br />

In der Vergangenheit mussten zur Drehmomentmessung<br />

Dehnungsmesstreifen oder<br />

SAW(Service Akustik Wave)-Elemente dauerhaft<br />

auf dem Testobjekt befestigt werden.<br />

Andere Drehmoment-Messmethoden erfordern<br />

die permanente Magnetisierung<br />

des Testobjekts, bevor der eigentliche Drehmomentsensor-Baustein<br />

angebracht werden<br />

kann. Auch das Messen der tatsächlichen<br />

Verformung des Testobjekts mit<br />

Es gibt keinerlei Anforderungen an das Messobjekt, außer<br />

dass es aus ferromagnetischem Material sein muss<br />

einem Differential-Winkelmessgerät an<br />

zwei verschiedenen Stellen der Welle ist<br />

eine häufig verwendete Option. Die meisten,<br />

wenn nicht sogar alle, der in der Vergangenheit<br />

verwendeten Drehmoment-<br />

Messmethoden erfordern, dass eine permanente<br />

Veränderung am Testobjekt durchgeführt<br />

wird. In vielen Applikationen ist das<br />

ein Grund weshalb ein Drehmomentsensor<br />

bisher nicht anwendbar war. Es führte zu<br />

hohen Kosten, hoher Komplexität und erforderte<br />

zeitraubende Logistik.<br />

Dazu kommt noch die begrenzte Tauglichkeit<br />

der bekannten Drehmoment-Messmethoden<br />

in Applikationen mit rauer Umweltbedingung.<br />

Staub, Schmutz, Luftfeuchtigkeit,<br />

hohe Temperaturen und mechanische Vibration<br />

sind für viele Technologien nur schwer<br />

oder gar nicht akzeptabel, um unter diesen Bedingungen<br />

Drehmoment messen zu können.<br />

Wenn zur Messung von Drehmoment ein<br />

magnetisches Messprinzip verwendet wird,<br />

dann kann die Sensorlösung so designt werden,<br />

dass diese für raue Umweltbedingungen<br />

tauglich ist. Sie kann Faktoren wie Wasser, Öl,<br />

Staub, Vibration, Luftspaltänderung usw.<br />

widerstehen. Außerdem hat das hier vorgestellte<br />

magnetische Messverfahren den Vorteil,<br />

dass es keinen Schaden nimmt, wenn die<br />

Kräfte am Testobjekt beliebig groß werden.<br />

Design und Anwendung<br />

Diese neue berührungslose Drehmoment-<br />

Sensor-Technologie hat den Namen Active<br />

2 oder einfach A2 bekommen und ist in<br />

weniger als einer Minute am Messobjekt<br />

einsatzbereit. Es gibt keinerlei Anforderungen<br />

an das Messobjekt außer, dass es aus<br />

ferromagnetischem Material sein muss. Es<br />

besteht keine Notwendigkeit die Welle zu<br />

verändern noch muss die Welle durch ein<br />

spezielles Fertigungsverfahren laufen.<br />

Der A2-Sensor besteht aus dem Sensormodul,<br />

ein relativ kleines Bauteil, dass in<br />

unmittelbarer Nähe zur Messstelle gebracht<br />

wird, und der Sensorelektronik. Im Sensormodul<br />

selbst werden nur passive Bauelemente<br />

verwendet – überwiegend Induktoren<br />

– weshalb dieses Bauteil für raue Umweltbedingungen<br />

so geeignet ist. Es sind<br />

z. B. Betriebstemperaturen von > 210 °C<br />

möglich.<br />

Der A2-Drehmomentsensor ist immer<br />

wieder verwendbar in den verschiedensten<br />

Applikationen und an beliebigen Wellengrößen.<br />

Das Sensormodul ist so einfach zu<br />

handhaben wie ein Thermometer: Nahe an<br />

die Messstelle halten und sofort mit den<br />

Messungen beginnen.<br />

Der Anwender kann entscheiden, ob er<br />

das Sensor-Modul vom A2-Sensor-Kit permanent,<br />

sprich dauerhaft, in seiner Applikation<br />

verbauen möchte, oder ob er das<br />

Sensor-Kit nur dazu benötigt, bei der Produktentwicklung<br />

die optimalen Einstellungen<br />

der Messmethode zu ermitteln. Mit den<br />

ermittelten Sensoreinstellungen kann der<br />

Anwender dann einen applikationsspezifischen<br />

und bauform-optimierten A2-Sensor<br />

bestellen. Dieser ist dann weitaus kostengünstiger,<br />

kann aber nicht mehr in den Einstellungen<br />

verstellt werden.<br />

Bild: Aufmacher, EpicStockMedia, www.fotolia.de<br />

www.tam-sensors.com<br />

01 Das Sensorsystem besteht aus<br />

der Sensor-Elektronik und dem<br />

Sensor-Modul, das nicht viel größer ist,<br />

als ein Legobaustein<br />

02 Mit den mit Hilfe des Sensor-Kits<br />

ermittelten Sensoreinstellungen kann der<br />

Anwender dann einen applikationsspezifischen<br />

Sensor bestellen<br />

03 Drehmoment-Messkurve von einem<br />

Active-2-Sensor gemessen an einer Welle mit<br />

10 mm Durchmesser<br />

Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong> 63


SENSORTECHNIK I SPECIAL<br />

Anspruch und Wirklichkeit vereinen<br />

Sicherheitslichtgitter entwickelt im Dialog mit dem Kunden<br />

Stefan Klose<br />

Fragt man einen Konstrukteur wie<br />

die industrielle Sicherheitstechnik<br />

von heute aussehen sollte, so ist für<br />

ihn deren Sicherheit eine Selbstverständlichkeit.<br />

Der Maschinenkonstrukteur<br />

hat darüber hinaus aber<br />

Ansprüche wie besonders robust,<br />

kompakt, entwickelt für spezifische<br />

Anwendungen und integrierter<br />

Intelligenz. Um diesen und weiteren<br />

Punkten gerecht zu werden, muss<br />

der Hersteller indus-trieller Sicherheitstechnik<br />

und Komponenten<br />

neue Wege beschreiten.<br />

Stefan Klose, Panasonic Electric Works Europe<br />

AG, Holzkirchen<br />

Nachdem weltweit den Konstrukteuren<br />

und Entwicklern in den letzten 5 Jahren<br />

Fragen über zukünftige Sicherheitskomponenten<br />

gestellt wurden, kamen auch auf<br />

den Hersteller neue Herausforderungen zu.<br />

Wie müssen heutige und zukünftige Produkte<br />

der Sicherheitstechnik beschaffen<br />

sein, dass sie den Anforderungen der Maschinenbauer<br />

gerecht werden. Sie müssen<br />

kompakt sein, integrierte Funktionen wie<br />

Muting, Blanking haben, sie müssen einfach<br />

zu verknüpfen sein und für spezifische<br />

Anwendungen wie z. B. Schweiß- oder<br />

Lackieranwendungen anwendbar sein.<br />

Darüber hinaus spielen Robustheit, Wartungsfreundlichkeit,<br />

sicherer Betrieb plus<br />

Produktivität, Bauhöhe bzw. Schutzfeldhöhe,<br />

hohe Schutzart (IP67) und im Fall von<br />

Lichtgittern auch die Unterdrückung von<br />

Lichtinterferenzen eine wichtige Rolle.<br />

Man kann sich leicht vorstellen, dass<br />

manche Anforderungen durchaus widersprüchlich<br />

sind. Dennoch wurden bei der<br />

Panasonic Electric Works Produktideen<br />

entwickelt, welche sich zum heutigen Tag in<br />

einem Portfolio von nur drei Produktserien<br />

wiederfinden. Punkte wie Wartungsfreundlichkeit,<br />

hohe Produktivität wie auch die<br />

Implementierung von Funktionen wie<br />

Muting und Ausblendung sind jedoch in<br />

nahezu allen Sicherheitslichtgittern realisierbar.<br />

Sprich mit einem Lichtgitter hat der<br />

Kunde die Möglichkeit vom einfachen Absichern<br />

von Maschinen bis zur Zuführungen<br />

mit Hilfe der Funktionen Muting oder<br />

Blanking kostengünstig zu lösen, ohne die<br />

Produktivität einzuschränken.<br />

Schweißanwendungen mit<br />

Schweißrobotern<br />

Die drei entstanden Produktlinien haben<br />

neben oben genannten Funktionen wie<br />

Muting und Blanking weitere, sehr einsatzspezifische<br />

Eigenschaften implementiert.<br />

So wurden mit dem Model SF4B Modelle<br />

entwickelt, welche vor allem bei Schweiß-<br />

Sicherheitstechnik muss<br />

anwendungsspezifische<br />

Anforderungen erfüllen können<br />

Anwendungen ihren Einsatz finden. Ein robustes<br />

aber dennoch kompaktes Aluminiumgehäuse<br />

wurde zwecks Vermeidung des<br />

Einbrennens von Schweißpartikeln eloxiert,<br />

statt wie üblich lackiert. Um die Frontscheiben<br />

abzusichern, gibt es kostengünstige<br />

64 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


SPECIAL I SENSORTECHNIK<br />

Schutzabdeckungen, welche bei Beschädigung<br />

leicht auszutauschen sind.<br />

Typischerweise entstehen bei Schweißanwendungen<br />

auch Lichtbogen, die in<br />

einem breiten Spektrum abstrahlen. Dieses<br />

für ein Lichtgitter fremde Licht würde einen<br />

herkömmlichen Sensor beeinflussen und<br />

wohlmöglich den Maschinenstillstand erzwingen.<br />

Nicht so bei den SF4B. Hier vermeidet<br />

man mit der Funktion ELCA (extranous<br />

light check and avoid) ein Übersprechen<br />

durch Fremdlicht, indem Lichtpaar<br />

für Lichtpaar zweimal gescannt werden.<br />

Trifft das Fremdlicht nur kurz auf den Empfänger,<br />

und ist dies beim zweiten Scan nicht<br />

mehr der Fall, so wird kein Maschinenstopp<br />

ausgelöst.<br />

Eine weitere Eigenschaft der ELCA-Funktion<br />

ist die Vermeidung gegenseitiger Beeinflussung<br />

beim Gebrauch mehrerer<br />

Lichtgitter. Hier werden im Falle einer nahenden<br />

Beeinflussung die Scans zeitlich<br />

verschoben. Somit entsteht keine Gefahr<br />

eines grundlosen Maschinenstopps. Die<br />

oben genannten Funktionen wurden in Zusammenarbeit<br />

mit einen der weltgrößten<br />

Automobilhersteller und der Panasonic<br />

eigenen Sparte „Schweißroboter“ entwickelt.<br />

Schweißroboter, Sicherheitslichtgitter<br />

und Steuerungen werden entsprechend im<br />

Paket empfohlen.<br />

Zellenaufbau in der<br />

Elektronikfertigung<br />

Der Zellenaufbau in der Elektronikfertigung<br />

erlaubt es, im Wartungsfall einzelne<br />

Maschinenteile (Module) komplett auszutauschen<br />

oder bei Produktionswechseln<br />

einzelne Module nach Bedarf anzupassen.<br />

Dies ist nur möglich, wenn jedes Modul für<br />

sich als Insel aufgebaut ist, die dann im Gesamtverbund<br />

eine Anlage ergeben. Zur Absicherung<br />

dieser Module benötigt man<br />

demnach zwei berührungslos wirkende<br />

Schutzeinrichtungen für das Be- und Entladen<br />

der zu den Prozessen zugeführten Güter<br />

sowie einen Not-Ausschalter, der es dem<br />

Bediener erlaubt, die Maschine im Fehlerfall<br />

von außen per Hand abzuschalten. Im<br />

Dialog mit weltweit führenden Herstellern<br />

aus der Elektronikindustrie entstand das<br />

Lichtgitter der Serie SF4C.<br />

Um die Kosten sowohl bei der Installation<br />

wie auch im Betrieb- und Wartungsfall<br />

niedrig zu halten, wurden in den Sicherheitslichtgittern<br />

der Serie SF4B NO-Eingänge<br />

implementiert, die als Eingänge für den<br />

Not-Ausschalter und dem zweiten Sicherheitslichtgitter<br />

Verwendung finden. Mit<br />

dem Verknüpfen aller sicherheitsrelevanten<br />

Bauteile werden aus den normalerweise<br />

vier OSSDs plus dem Ausgang des Not-Ausschalters<br />

nur noch zwei OSSDs für das<br />

gesamte Modul.<br />

Zum Be- und Entladen findet die Funktion<br />

des Muting Verwendung. Hier werden beim<br />

Be- und Entladen jeweils zwei herkömmliche<br />

Einstrahl-Lichtschranken verwendet,<br />

die bei einem Überschreiten des zu produzierenden<br />

Produktes das Lichtgitter deaktivieren.<br />

Beim Überschreiten von zwei weiteren<br />

Sensoren wird das Lichtgitter wieder<br />

aktiviert. Das Gleiche geschieht beim Verlassen<br />

des Objektes - wobei durch Einstellen<br />

von zeitlichen Abläufen ein Mutingsensor<br />

am Ende der Maschine nicht mehr notwendig<br />

ist.<br />

Um ein Modul so kompakt wie möglich<br />

zu bauen, waren die Anforderungen an<br />

Sicherheitslichtgitter, was Ansprechzeit,<br />

Größe und Montierbarkeit betrifft, sehr<br />

hoch. Aus diesem Grund ist das erste Lichtgitter<br />

entwickelt worden, das in einem<br />

Kunststoffgehäuse verbaut ist – mit kleinsten<br />

Einbaugrößen in Bezug auf Tiefe. Die<br />

Ansprechzeit wurde bis auf 7 ms reduziert.<br />

In Verbindung mit der Blindzonenfreiheit<br />

kann so eine Montage der Lichtgitter mit<br />

kleinsten Abständen zu den abzusichernden<br />

Prozessen realisiert werden.<br />

Kompakte Lasermarkiersysteme<br />

Bei Anwendungen, die komplexe Produktionsprozesse<br />

auf kleinstem Raum realisieren<br />

müssen, sind die Anforderungen ähnlich<br />

der Zellenfertigung. Das bedeutet, die<br />

Sicherheitstechnik sollte so wenig Platz wie<br />

nötig benötigen und nahezu unsichtbar<br />

ihren Dienst verrichten. Dies geschieht z. B.<br />

beim Einsatz von Panasonic Lasermarkiersystemen<br />

bei denen Panasonic Roboter für<br />

die Zuführung der zu markierenden Objekte<br />

in die Laserschutzgehäuse zuständig sind.<br />

Hier sind Größe und Ansprechzeit der<br />

Sicherheitslichtgitter von entscheidender<br />

Bedeutung. Auch Funktionen wie Muting<br />

oder Blanking werden zur Bestückung und<br />

Entladung der Prozesseinheiten benötigt.<br />

Mit den Lichtgittern der SF4BC Serie<br />

kann mit Hilfe von kurzen Ansprechzeiten<br />

ein sehr naher Aufbau zu den für Menschen<br />

gefährlichen Zonen, also im Bewegungsfeld<br />

des Roboters, aufgebaut werden.<br />

Die äußerst kompakte Bauweise (Kunststoffgehäuse<br />

plus innenliegendem Metall),<br />

die auch bei 1600 mm Baugröße noch<br />

stabil bleibt, ist eine kostengünstige Alternative<br />

zu den herkömmlichen SF4B im<br />

Metallgehäuse.<br />

www.panasonic-electric-works.com<br />

Auf den<br />

Punkt gebracht<br />

Panasonic hat im Dialog mit den Anwendern<br />

ein breites Spektrum an industrieller Sicherheitstechnik<br />

aufgebaut. Die hier beschriebenen Sensoren<br />

sind nur ein kleiner Ausschnitt von Kategorie 4 Sicherheitslichtgittern,<br />

die im Finger-, Hand- und Armschutz<br />

erhältlich sind. Da es aber gilt, dem Kunden eine Gesamtlösung<br />

in Sachen Automatisierung anzubieten, wurde die<br />

industrielle Sicherheitstechnik um die Bereiche Sicherheitslichtgitter,<br />

Sicherheitsschalter, Sicherheitssteuerungen<br />

und Antriebe Schritt für Schritt erweitert. Eine der<br />

Aufgaben dabei ist es, diese industrielle Sicherheitstechnik<br />

sowohl für den Konstrukteur wie auch<br />

für den Anwender so einfach wie möglich zu<br />

gestalten und in den Prozess der<br />

Automatisierung einfließen<br />

zu lassen.<br />

Sicherheitslichtgitter sichern den Aktionsbereich des Roboters ab<br />

Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong> 65


MIT EXPERTEN IM DIALOG I SERIE<br />

RFID und Industrie 4.0<br />

RFID, der Radio Frequency Identification, wurde einst ein flächendeckender Einsatz im<br />

Einzelhandel vorausgesagt, der dann an den Kosten scheiterte. In der Industrie hält die<br />

Technologie seit Jahren verstärkt Einzug. Zunehmende Individualisierung der Produkte<br />

und Flexibilisierung der Produktion verlangen nach intelligentem Informationsfluss<br />

– Stichwort Industrie 4.0. Oliver Pütz-Gerbig, Produktmanager Identifikation bei Balluff,<br />

stand der Redaktion zu diesem spannenden Thema Rede und Antwort.<br />

Welche Rolle spielt RFID im Rahmen von Industrie 4.0?<br />

Industrie 4.0 betrifft im Kern zwei wesentliche Anforderungen an<br />

heutige und zukünftige industrielle Produktionskonzepte: Individualisierung<br />

von Produkten, um noch stärker auf kundenspezifische<br />

Forderungen bis hin zur Losgröße 1 eingehen zu können,<br />

und Flexibilität, um schneller auf technologische Veränderungen<br />

und Marktbedürfnisse reagieren zu können. Um diesen Anforderungen<br />

gerecht zu werden, müssen sowohl Produktionsprozesse<br />

als auch die Logistik im Unternehmen in Echtzeit aufeinander<br />

abgestimmt werden. Das heißt, dass jederzeit alle relevanten<br />

Daten zu Produktionsprozessen, zu Transport und Materialfluss<br />

und dem Produkt selbst vollständig transparent und rückverfolgbar<br />

sein müssen.<br />

RFID-Systeme liefern dieseBasisinformationen dadurch, dass<br />

Behälter, Werkstückträger und Werkzeuge mit sog. RFID-Tags<br />

ausgestattet, kontaktlos mit Daten zu den betreffenden Prozessen<br />

beschrieben und bei Bedarf ausgelesen werden. Mehr noch: Auch<br />

die Produkte selbst tragen Datenträger mit prozessrelevanten<br />

Informationen und sind zunehmend in der Lage, einzelne Produktionsschritte<br />

individuell selbst zu steuern.<br />

Damit erfüllen leistungsfähige AutoID-Systeme wie RFID nicht<br />

nur reine Identifikationsaufgaben, sondern liefern die hardwaremäßige<br />

Grundlage für die Vernetzung der Produkte untereinander<br />

und den Abgleich der physischen Objektebene mit der<br />

Datenebene der IT-Systeme.<br />

Die Datendichte wird zwangsläufig weiter steigen. Bereitet das<br />

der RFID-Technik Probleme – Stichwort Interferenzen?<br />

Hier muss unterschieden werden zwischen den im industriellen<br />

Umfeld schon sehr lange etablierten und bewährten HF-Systemen,<br />

die sich bei typischen Produktionsprozessen mit geringen Leseabständen<br />

völlig problemlos einsetzen lassen, und den wegen<br />

ihrer grundlegend anderen physikalischen Eigenschaften anspruchsvolleren<br />

UHF-Systemen. Letztere bieten typischerweise<br />

sehr hohe Lesereichweiten von mehreren Metern und die Möglichkeit<br />

der Pulkerfassung, also viele Datenträger gleichzeitig zu<br />

erfassen, was für logistische Applikationen häufig ideal ist. In den<br />

letzten Jahren wurden umfangreiche Erfahrungen beim Einsatz<br />

dieser UHF-Systeme gemacht und gleichzeitig wurde die Technologie<br />

hardware- als auch softwareseitig immer weiterentwickelt,<br />

sodass die typischen Schwierigkeiten beim Einsatz dieser Systeme<br />

inzwischen gut beherrschbar sind. Voraussetzung dafür sind aber<br />

auch eine detaillierte Prozessanalyse und professionelle Systemintegration.<br />

Relevanz und Umfang dieser Projektphasen werden<br />

leider allzu häufig unterschätzt.<br />

Kann RFID die Ansprüche der Smart Factory heute schon erfüllen?<br />

RFID-Systeme haben inzwischen weltweit eine extrem hohe Verbreitung<br />

erreicht. Standardisierungsaktivitäten sorgen dafür, dass<br />

der Einsatz auch global immer einfacher wird. Ein wichtiger<br />

Schritt für eine einfachere Integration von RFID-Systemen in<br />

moderne Automatisierungskonzepte ist die Entwicklung eines<br />

Schnittstellenstandards auf Basis des industriellen Kommunikationsprotokolls<br />

OPC-UA. Bei diesem Thema arbeiten derzeit Unternehmen<br />

der AutoID-Branche innerhalb ihres Verbands AIM-D<br />

mit der OPC-Foundation eng zusammen.<br />

Darüber hinaus werden RFID-Systeme zukünftig auch über sensorische<br />

Eigenschaften verfügen: RFID-Tags mit integrierter Sensorfunktionalität<br />

schaffen Smart Objects. Ortungstechnologien<br />

(RTLS) vermitteln Standortinformationen in Echtzeit.<br />

RFID liefert heute bereits die technische Grundlage für optimierte<br />

Prozessautomatisierung, und damit für hohe Fertigungseffizienz<br />

und maximale Datentransparenz in industrieller Produktion und<br />

Logistik.<br />

Wie wird Industrie 4.0 die RFID-Technik verändern?<br />

Die Diskussionen über Industrie 4.0 und die Erwartungshaltung<br />

produzierender Unternehmen haben dazu geführt, dass einerseits<br />

zunehmend über den Einsatz moderner RFID-Systeme nachgedacht<br />

wird und zum anderen Entwicklungsaktivitäten zur Realisierung<br />

weiterer „smarter“ Eigenschaften intensiviert wurden.<br />

RFID-Systeme werden damit in den nächsten Jahren noch vielfältiger<br />

und leistungsfähiger werden.<br />

www.balluff.de<br />

Oliver Pütz-Gerbig, Produktmanager Identifikation bei Balluff in<br />

Neuhausen a. d. F. und Redakteurin Martina Bopp<br />

66 Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong>


VORSCHAU<br />

IM NÄCHSTEN HEFT: 6/<strong>2015</strong><br />

ERSCHEINUNGSTERMIN: 12. 06. <strong>2015</strong> • ANZEIGENSCHLUSS: 27. 05. <strong>2015</strong><br />

01<br />

02<br />

04<br />

03<br />

01 Zuverlässige Sicherheitskupplungen für hohe Drehmomente<br />

Bei Schwerlastanwendungen wie Brechern und Stahlwalzwerken herrschen<br />

raue Betriebs- und Umgebungsbedingungen. Nur robuste und solide<br />

dimensionierte Sicherheitskupplungen halten diesen Belastungen Stand.<br />

Bild: Mayr Antriebstechnik, Mauerstetten<br />

02 Effiziente und flexible Kunststofflösungen<br />

Werkstoff-, Verarbeitungs- bzw. Prozess- und auch Bauteil-Know-how<br />

müssen vorhanden sein, wenn die konstruktiven und wirtschaftlichen<br />

Vorteile von Kunststoffen voll ausgeschöpft werden sollen.<br />

Bild: Pöppelmann, Lohne<br />

03 3D-Simulation in der Robotik<br />

Eine frühzeitige Physik-Simulation verschafft dem Maschinenbau mehr<br />

interdisziplinäre Initiative im Entwicklungsprozess. Wie Simulationssoftware<br />

die Maschinenentwicklung effizienter gestaltet, zeigen die<br />

Erfahrungen eines Komplettanbieters in der Industrieautomation.<br />

Bild: Machineering, München<br />

Der direkte Weg<br />

im Internet: www.DerKonstrukteur.de<br />

als E-Paper: www.engineering-news.net<br />

Redaktion: m.doeppert@vfmz.de<br />

Werbung: a.zepig@vfmz.de<br />

in sozialen Netzwerken:<br />

Facebook.com/DerKonstrukteur<br />

twitter.com/derkonstrukteu<br />

plus.google.com/+DerkonstrukteurDe/posts<br />

04 Sicherheitstechnik für die Robotik<br />

Bislang galt in der automatisierten Produktion die Regel:<br />

Die Arbeitsbereiche von Mensch und Roboter sind streng getrennt.<br />

Diese Regel wird zunehmend außer Kraft gesetzt.<br />

Bild: Schmersal, Wuppertal<br />

(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)<br />

Der Konstrukteur 5/<strong>2015</strong> 67


Ingenious Contribution to the Advancement of Mankind<br />

Digitale Manometer von KELLER erlauben die Integration kundenspezifischer Funktionen sowie die individuelle Gestaltung der Frontfolie.<br />

www.keller-druck.com A different perspective.

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