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DER KONSTRUKTEUR 11/2015

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19073<br />

<strong>11</strong><br />

www.DerKonstrukteur.de<br />

November <strong>2015</strong><br />

Dynamisch<br />

Servoantriebe mit niedrigen Trägheitsmomenten<br />

für Motion-Control-Aufgaben<br />

Antriebstechnik<br />

Was man über Umrichter<br />

wissen sollte<br />

Fluidtechnik<br />

Verschlussstopfen schützen<br />

hochintegrierte Ventiltechnik<br />

Automatisierungstechnik<br />

Module für die sichere<br />

Bewegungsüberwachung


Absolute Drehgeber<br />

mit integrierter Diagnose<br />

HEIDENHAIN auf der<br />

SPS/IPC/DRIVES – Nürnberg<br />

Halle 7 – Stand 7-190<br />

HEIDENHAIN-Drehgeber ECN/EQN 1300 mit optischer Abtastung sind Industriestandard bei Feedbacksystemen zum<br />

Einbau in Servomotoren. Die integrierte Diagnose und robuste Komponenten gewährleisten höchste Signalqualität<br />

und Verfügbarkeit – notwendige Voraussetzungen für den Einsatz in sicherheitsgerichteten Applikationen. Außerdem<br />

liefern sie alle zur Inbetriebnahme, Überwachung und Diagnose benötigten Informationen. Damit ist die Anlagenverfügbarkeit<br />

von Anfang an sichergestellt.<br />

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH, 83292 Traunreut, Germany, Telefon +49 8669 31-0, www.heidenhain.de<br />

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EDITORIAL<br />

Der Duft von<br />

Lebkuchen<br />

Jeder von uns bringt mit Lebkuchen sicherlich schnell Nürnberg in<br />

Verbindung. Dort ist das süße Gebäck zuhause. In der Vorweihnachtszeit<br />

liegt der Duft von Lebkuchen über der Stadt, das wissen<br />

wir nur zu gut. Wieso? Weil in der letzten Novemberwoche – alle<br />

Jahre wieder – in der Stadt an der Pegnitz die Fachmesse SPS IPC<br />

Drives stattfindet. Hier treffen sich an drei Tagen Automatisierer und<br />

Maschinenbauer, zeigen ihre aktuellen Produkte oder suchen nach<br />

Automatisierungs und Antriebslösungen. Dieses Jahr sind es wieder<br />

über 1600 Aussteller und es ist durchaus zu erwarten, dass die<br />

Besucherzahl des letzten Jahres von über 56 000 wieder getoppt wird.<br />

Der Duft von Lebkuchen liegt seit vielen Jahren über der bemerkenswerten<br />

Erfolgsgeschichte der SPS IPC Drives, die nicht nur für mich<br />

zur wichtigsten Automatisierungsmesse geworden ist. Ein Aussteller<br />

bringt das so auf den Punkt: „So viele Aussteller und Besucher<br />

können sich nicht irren“. In der Tat ist auch <strong>2015</strong> wieder das „who is<br />

who“ der Automatisierungs- und Antriebsbranche auf der Messe<br />

vertreten. Die Liste der uns vorliegenden Ankündigungen von<br />

Produkten und Weiterentwicklungen, die <strong>2015</strong> dort neu vorgestellt<br />

werden, ist schon beeindruckend – und das wird nicht alles sein.<br />

Von all den Themen, die in Nürnberg auf rund 120 000 Quadratmetern<br />

präsentiert werden, haben wir in dieser Ausgabe von Der<br />

Konstrukteur Interessantes auf 100 Druckseiten konzentriert. Sei es<br />

zur Vorabinformation und gezielten Vorbereitung Ihres Messe -<br />

be suches oder, wenn Sie nicht nach Nürnberg fahren können, damit<br />

Sie fachlich auf dem aktuellen Stand bleiben. Es fehlt nur noch der<br />

Duft von Lebkuchen – vielleicht schaffen wir das im nächsten Jahr.<br />

Wir sehen uns in Nürnberg<br />

Halle 6 Stand 343<br />

Dr. Michael Döppert<br />

Chefredakteur<br />

WEG- UND<br />

POSITIONS-<br />

SENSOREN<br />

Berührungslose kapazitive<br />

Sensoren für Maschinenbau,<br />

Industrie und Automation<br />

Verschleißfreie und berührungslose<br />

Messung<br />

Höchste Messgenauigkeit und Stabilität<br />

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INHALT<br />

26<br />

48<br />

84<br />

Einflussreich: Aufbau und Aufgaben des<br />

Zwischenkreises bei Frequenzumrichtern<br />

Sauber: Kunststoff-Verschlussstopfen<br />

schützen hochintegrierte Ventiltechnik<br />

Bewegt: Mobile Manipulatoren verlangen<br />

spezielle Sicherheitskonzepte<br />

RUBRIKEN<br />

3 Editorial<br />

5 Aktuell<br />

6 KOMMENTAR Steuerungswelten wachsen zusammen<br />

8 FORSCHUNG Ein neues Gleitführungsprinzip mit<br />

steuerbarem Reibverhalten<br />

10 KOMMENTAR Spritzgießsimulation – worauf es<br />

ankommt<br />

77 Inserentenverzeichnis<br />

82 Impressum<br />

98 INTERVIEW Ein Lösungsanbieter für Automatisierung,<br />

Vernetzung und Elektrifizierung spricht über Trends<br />

99 Vorschau<br />

ANTRIEBSTECHNIK<br />

14 TITEL Vier Typen für mehr Dynamik: Servoantriebe mit<br />

niedrigen Trägheitsmomenten für Motion Control<br />

18 INTERVIEW Anwendungsspezifische und<br />

mechatronische Antriebslösungen nach Maß<br />

22 Intelligent routen, fördern und verteilen: Antriebstechnik<br />

für die flexible Intralogistik von morgen<br />

26 Was man über Umrichter wissen sollte: Aufbau und<br />

Aufgaben des Zwischenkreises bei Frequenzumrichtern<br />

32 An Dynamik kaum zu überbieten: Für kürzere Zykluszeiten<br />

– Handlingroboter mit dynamischem Energiespeicher<br />

34 Bis zu einer Million Bewegungszyklen: Bürstenlose<br />

DC-Servomotoren – kleine Kraftpakete in Testanlagen<br />

38 Motion Control mit zentraler oder dezentraler Intelligenz<br />

42 Keine Angst vor Kälte und Frost: Passgenaue Antriebslösungen<br />

bewähren sich in Gefrier- und Kühlanwendungen<br />

44 Superschlanke Schwenker: Elektromechanisch<br />

angetriebene Schwenk-Drehmodule für ausladende Massen<br />

21 Produkte<br />

FLUIDTECHNIK<br />

48 Bauteilsauberkeit zunehmend im Fokus: Kunststoff-<br />

Verschlussstopfen schützen hochintegrierte Ventiltechnik<br />

51 Produkte<br />

Titelbild: Siemens AG, Nürnberg<br />

CAD/CAM/PLM<br />

52 Produkte<br />

VERBINDUNGSTECHNIK<br />

54 Einer für alle, alle für einen: Baukastensystem für Mehrfachkupplungen<br />

mit vielen Anschlussvarianten<br />

WERKSTOFFTECHNIK<br />

56 INTERVIEW Stanzspezialisten sprechen über Co-<br />

Engineering, Angsttoleranzen und Werkstoff-Kompetenz<br />

KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

58 Erlkönige im Industrieeinsatz: Kühlgeräte für mehr Effizienz<br />

in der Schaltschrank-Klimatisierung<br />

62 Mehrwerte für Maschinenbauer: Neue Generation von<br />

Servoleitungen – Schluss mit Handarbeit<br />

64 Bedienkomfort gut verpackt: Speziell angepasstes Gehäuse<br />

für ein multifunktionales Handbediengerät<br />

61 Produkte<br />

SPECIAL: AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

66 Fit für die Kunststoffextrusion: Frequenzumrichter erfüllen<br />

die Anforderungen nach skalierbaren Antrieben<br />

70 Auf der sicheren Seite: Motion Monitoring für den<br />

effizienten Betrieb von Maschinen<br />

74 Sicher am laufenden Band: Sicherheits-SPS überwacht<br />

Maschinensicherheit in einem Edelstahlwalzwerk<br />

78 Safety-Unterstützung: Dienstleitungs-Baukasten für<br />

Elektronikentwicklung<br />

80 Gesunde Kommunikation: Profibus-Konstruktion –<br />

Software für die Netzwerkplanung und Diagnosewerkzeuge<br />

84 Robotik in Bewegung: Mobile Manipulatoren verlangen<br />

spezielle Sicherheitskonzepte<br />

88 Piezokeramik macht es möglich: Robuste Ultraschallwandler<br />

für die Automatisierungstechnik<br />

90 Schnell und genau übergeben: Kompakte Drehgeber-/<br />

Seilzugkombinationen für fahrerlose Transportsysteme<br />

92 Den Dreh raus: Wirbelstromsensoren entwickeln sich weiter<br />

94 Maßgeschneiderter Verbraucherschutz: Elektronische<br />

Sicherungsautomaten für das 4-V-Gleichstromnetz<br />

69 Produkte<br />

4 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


AKTUELL<br />

Workshop: Zukunftswerkstatt Industrie 4.0<br />

Eine „Zukunftswerkstatt<br />

Industrie 4.0“<br />

veranstaltet Euroforum<br />

Deutschland am<br />

7. und 8. Dezember.<br />

Am ersten Tag steht<br />

eine Werksbesichtigung<br />

bei Volkswagen<br />

in Wolfsburg auf<br />

dem Programm, am<br />

8. Dezember treffen<br />

sich die Teilnehmer dann zu verschiedenen Workshops in den<br />

Räumlichkeiten der Robotation Academy auf dem Messegelände in<br />

Hannover. Die Workshops dienen als Plattform zur Interaktion und<br />

Diskussion in spezialisierten Sessions und vermitteln Fachwissen<br />

zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit. Die exklusive Werksbesichtigung<br />

bei Volkswagen und die Robotation Academy bieten<br />

eindrucksvolle Technik zum Anfassen. Als Referenten konnten Top-<br />

Experten aus Wirtschaft und Industrie wie Prof. Dr. Oliver Niggemann<br />

(stellv. Leiter, Fraunhofer Anwendungszentrum Industrial<br />

Automation) und Dr. Uwe Dumslaff (CTO, Capgemini Deutschland)<br />

gewonnen werden. Olaf Lies, Minister für Wirtschaft, Arbeit<br />

und Verkehr des Landes Niedersachsen, wird die Veranstaltung<br />

gemeinsam mit Dr. Jochen Köckler, Vorstand der Hannover Messe,<br />

eröffnen. Das detaillierte Programm der Veranstaltung ist abrufbar<br />

unter: www.euroforum.de/zukunftswerkstatt4.0<br />

www.euroforum.com<br />

Neue Seminare für Maschinensicherheit<br />

Das Unternehmen Pilz erweitert sein internationales Schulungsangebot<br />

um zwei Seminare zur Maschinensicherheit: Ergänzend<br />

zum bisherigen Portfolio wird zum einen im Bereich Risikobeurteilung<br />

nach EN ISO 12100 ein praxisorientierter Workshop angeboten.<br />

Das Seminar „Organisation des CE-Prozesses für Maschinen“<br />

fasst zum anderen zwei Themen kompakt zusammen und ver mittelt<br />

die Anforderungen an die CE-Kennzeichnung von Maschinen.<br />

Der „Workshop Risikobeurteilung“ führt durch den Risikobewertungsprozess<br />

von Maschinen anhand von Bildern und Videos<br />

– stets interaktiv und nah an der Praxis. Neben der Ermittlung von<br />

Gefahren stehen die Risikobewertung und deren Durchführung im<br />

Fokus des eintägigen Seminars.<br />

Im ebenfalls eintägigen Seminar „Organisation des CE-Prozesses<br />

für Maschinen“ lernen die Teilnehmer alles rund um die Maschinenrichtlinie<br />

2006/42/EG und deren Anforderungen mit Blick auf<br />

die CE-Kennzeichnung von Maschinen. Ferner werden die zugehörigen<br />

Normen erläutert,<br />

die sich auf<br />

Design, Konstruktion<br />

sowie Instandhaltung<br />

von Maschinen beziehen,<br />

die innerhalb des<br />

euro päischen Wirtschaftsraums<br />

in Verkehr<br />

gebracht und betrieben<br />

werden.<br />

www.pilz.com<br />

maxon ECX: 120 000 min -1 , sterilisierbar.<br />

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standard oder sterilisierbar (bis zu 2000 Zyklen).<br />

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Massgeschneiderte mechanische und elektrische<br />

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Alle Antriebsvarianten sind in maximal <strong>11</strong> Tagen<br />

lieferbereit – dank schlanken und automatisierten<br />

Prozessen.<br />

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24.–26. November <strong>2015</strong><br />

SPS/IPC/Drives, Nürnberg<br />

Halle 1, Stand 100<br />

<strong>11</strong><br />

READY IN<br />

DAYS


AKTUELL<br />

KOMMENTAR<br />

Steuerungswelten wachsen zusammen<br />

Wenn die Werkzeugmaschine sich mit dem Roboter versteht<br />

Der Trend zum Einsatz von Robotern in der industriellen Produktion<br />

steigt weiter an. Die Gründe sind vielfältig: Entwicklung von<br />

kleineren, vielseitigeren und auch kostengünstigeren Modellen<br />

aber auch die zunehmende Digitalisierung in der Fertigungsindustrie,<br />

die einen höheren Grad an Automatisierung und Vernetzung der<br />

Komponenten erlaubt.<br />

Joachim Zoll, Leiter Business-Segment<br />

Machine Tool Systems, Siemens AG<br />

Wohin sich die Zusammenarbeit<br />

von Mensch, Maschine und<br />

Roboter entwickeln wird, zeigen erste<br />

Pilotprojekte, wie beispielsweise in der<br />

Motorproduktion am Siemens-Standort<br />

in Bad Neustadt. Vollständig autonom<br />

übernimmt dort ein ortsflexibler<br />

Leichtbau-Roboter von Kuka das<br />

Einlegen von Rohlingen in ein CNC-<br />

Zentrum, die Entnahme nach der<br />

Bearbeitung sowie das Reinigen und<br />

Prüfen der Maßhaltigkeit der Werkstücke.<br />

Sind alle Produktionsschritte<br />

erfolgt, legt der Roboter die Teile in<br />

einen Transportbehälter zur Weiterverarbeitung<br />

durch Mitarbeiter ab.<br />

Doch nicht nur der autonome Einsatz<br />

von Robotern macht beständig Fortschritte.<br />

Auch die Anbindung der<br />

mechanischen Helfer an Werkzeugmaschinen<br />

wird umfassender und ist<br />

technisch betrachtet noch lange nicht<br />

ausgereizt. Die grundlegende Aufgabe –<br />

einheitliche und vor allem einfach umzusetzende<br />

Konzepte für das Zusammenspiel<br />

von Roboter und Werkzeugmaschine zu<br />

erarbeiten – wurde gelöst.<br />

Einen wichtigen Beitrag hat etwa die<br />

Kooperation von KUKA und Siemens mit<br />

einer gemeinsam entwickelten Softwareschnittstelle<br />

geleistet. Das Interface ermöglicht<br />

dem Personal eine einfache und<br />

schnelle Bedienung, Programmierung und<br />

Diagnose sowohl der Werkzeugmaschinen<br />

als auch des Roboters über die gewohnte<br />

Oberfläche der CNC-Steuerung. So können<br />

die Abläufe des Werkzeugmaschinen- und<br />

des Roboterprogrammes in parallelen<br />

Kanälen auf dem Bildschirm verfolgt und<br />

gesteuert werden. Die Einbindung von<br />

Robotern im Umfeld der Werkzeugmaschine<br />

wird dadurch für viele Unternehmen deutlich<br />

attraktiver und einfacher. In der Praxis<br />

steht dabei der Einsatz des Roboters für<br />

Handling-Aufgaben im Vordergrund.<br />

Perspektivisch ist bereits heute erkennbar,<br />

dass es nicht bei diesen vergleichsweise<br />

einfachen Aufgaben für Roboter bleiben<br />

wird. Zu den reinen Handlingsaufgaben<br />

werden schon bald weitere Einsatzfelder<br />

hinzukommen. Unternehmen werden<br />

Roboter zukünftig umfassender in ihre<br />

Fertigungsprozesse einbinden und Bearbeitungsaufgaben<br />

übernehmen lassen.<br />

Dabei wird die Werkzeugmaschine mit<br />

ihrer vielseitigen und leistungsstarken<br />

CNC-Steuerung zusammen mit dem<br />

Roboter das Kernstück von automatisierten<br />

Fertigungszellen bilden.<br />

Die Zusammenarbeit von Mensch, Maschine<br />

und Roboter wird neu definiert<br />

Je besser die Interaktion und Integration<br />

von Steuerung und Roboter gelingt,<br />

umso größer wird der Produktivitätsvorteil<br />

für die Unternehmen ausfallen.<br />

Großes Potenzial hat das Gespann aus<br />

Steuerungstechnik und Roboter zudem<br />

im Bereich der Spezialmaschinen und<br />

der Bearbeitung neuer Werkstoffe. Die<br />

Integration von CNC-Steuerung und<br />

Roboter zeigt sich als der entscheidende<br />

Hebel für höhere Produktivität,<br />

größere Flexibilität aber auch für die<br />

Er reichung der geforderten Präzision<br />

und Qualität der Werkstücke. Das<br />

zeigen erste Praxiseinsätze wie etwa in<br />

der Fertigung von Großmotoren.<br />

Als Fazit lässt sich festhalten: Zweifellos<br />

wird der Einsatz von Robotern weiter<br />

voranschreiten. Wettbewerbsfähig<br />

bleibt, wer seine Produktion flexibel<br />

gestaltet und die Hauptakteure moderner<br />

Fertigung – Mensch, Werkzeugmaschine<br />

und Roboter – miteinander<br />

vernetzt. Zentral ist dabei die Frage der<br />

technischen Integration und der Bedienung<br />

durch den Menschen. Anbieter<br />

stehen vor der Herausforderung, den<br />

vermeintlichen Gegensatz von einfacher<br />

technischer Anbindung und guter<br />

Ergonomie aufzulösen. Unternehmen,<br />

denen es gelingt, hierzu überzeugende<br />

Lösungen zu erarbeiten, werden von<br />

der weiteren dynamischen Marktentwicklung<br />

im Zuge der fortschreitenden<br />

Digitalisierung profitieren.<br />

www.siemens.com<br />

6 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


Sicher.<br />

All in One: Safety & Automation<br />

Sensorik – Steuerungstechnik – Antriebstechnik<br />

Pilz bietet alles, was Sie für die Automation Ihrer Maschinen<br />

und Anlagen brauchen: innovative Komponenten und Systeme,<br />

bei denen Sicherheit und Automation in Hardware und Software<br />

verschmelzen.<br />

www.complete-automation.com<br />

Besuchen Sie uns auf der SPS IPC Drives, Halle 9, Stand 370.


AKTUELL I FORSCHUNG<br />

Führungsreibung per<br />

Knopfdruck verändern<br />

Ein neues Gleitführungsprinzip mit<br />

steuerbarem Reibverhalten<br />

Tobias Engel, Armin Lechler<br />

In einem Forschungsprojekt werden<br />

Gleitführungen mit integrierter<br />

Ultraschalltechnik untersucht. Diese<br />

Technologie ermöglicht den Aufbau<br />

von Gleitführungen mit elektronisch<br />

steuerbarem Reibverhalten.<br />

Üblicherweise bestimmen Materialpaarung<br />

und Schmierstoffe das Reibverhalten<br />

von Führungen. Vor allem bei<br />

Anwendungen mit hohen Anforderungen<br />

an Gleichmäßigkeit und Präzision wird ein<br />

möglichst lineares Reibverhalten ohne<br />

Haften und Stick-Slip gefordert. Als Konstruktionselemente<br />

stehen Gleitlager, Wälzlager<br />

und fluidostatische Lager zur Verfügung<br />

die sich in Preis, Montage- und<br />

Wartungsaufwand stark unterscheiden.<br />

Gleitführungen verfügen über sehr gute<br />

Dämpfungseigenschaften und hohe Steifigkeiten,<br />

jedoch stören hier hohe Haftreibungskräfte<br />

und das unstetige Verhalten<br />

beim Anfahren aus dem Haftreibungszustand.<br />

Bei Wälzführungen ist das Haften<br />

weniger stark ausgeprägt, jedoch verringern<br />

die Wälzkontakte die Dämpfungseigenschaften<br />

und die Steifigkeit. Weiterhin werden<br />

zur Reinhaltung von Wälzführungen oft<br />

Dichtelemente eingesetzt die wiederum die<br />

Leichtgängigkeit durch zusätzliche Reibung<br />

beeinträchtigen.<br />

rung von Reibkräften bereits bei Prozessen<br />

wie dem Ultraschallfräsen und dem Ultraschallschneiden<br />

zum Einsatz.<br />

Am Institut für Steuerungstechnik der<br />

Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen<br />

(ISW) der Universität Stuttgart<br />

wurde eine Methode entwickelt diesen Effekt<br />

auf Führungselemente zu übertragen.<br />

Dabei entstand eine neue Art von Gleitführung<br />

– die Schwingführung. In der<br />

Schwingführung integrierte Piezoaktoren<br />

regen die Gleitkontaktfläche zur Schwingung<br />

an. Bereits mit Spannungen von 40 V<br />

werden damit Schwingungsamplituden im<br />

µm-Bereich erreicht, wodurch hohe Relativgeschwindigkeiten<br />

im Kontaktbereich<br />

erzeugt werden und damit das Reibverhalten<br />

verändert wird. Durch den Betrieb im<br />

Ultraschallbereich ist die Schwingung<br />

nicht hörbar.<br />

Die Herausforderung bei der Gestaltung<br />

von Schwingführungen liegt darin, einerseits<br />

hohe Relativschwinggeschwindigkeiten<br />

zu ermöglichen, während gleichzeitig<br />

eine hohe Steifigkeit gegenüber Belastungskräften<br />

erreicht werden soll. Bei dem hier<br />

Adaptive Schwingführung<br />

Die Grundidee des Forschungsprojekts –<br />

Adaptive Schwingführung – ist die aktive<br />

Veränderung des Reibverhaltens von Gleitführungen<br />

mittels Ultraschalltechnik. Industriell<br />

kommt Ultraschall zur Verände­<br />

Dipl.-Ing. Tobias Engel, Dr.-Ing. Armin Lechler,<br />

ISW Universität Stuttgart<br />

Aufbau der Gleitführung Darstellung des Reibverhaltens<br />

8 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


Was halten Sie davon?<br />

Gerhard Baus, Prokurist Gleitlagertechnik, igus GmbH, Köln<br />

„Steuerbares Reibverhalten eröffnet viele neue Möglichkeiten;<br />

allein die Idee beflügelt die Phantasie. Natürlich wird es darauf<br />

ankommen, wie dieses technisch und wirtschaftlich umsetzbar<br />

sein wird. Im Bereich der Gleitführungen beschreibt der Autor ja bereits mögliche<br />

Anwendungsfelder. Daher bin ich gespannt wie sich steuerbares Reibverhalten im<br />

konkreten Einsatz verhalten wird.“<br />

MACH LED PLUS.forty<br />

MA XIMALES<br />

LICHT FÜR<br />

MINIMALEN PL ATZ.<br />

Was halten Sie davon?<br />

Dietmar Rudy, Director Product Development / Business Unit<br />

Linear-Technology Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Homburg/Saar<br />

„Ein interessanter Ansatz, die Reibung einer Gleitführung zu<br />

verringern, nämlich die Technologoie der Ditherfrequenz in der<br />

Hydraulik zu übertragen auf Gleitflächen. Somit können geringe<br />

Reibbeiwerte von etwa 0,008 erzeugt werden. Das sind Reibwerte, die man auch<br />

von Wälzführungen her kennt. Es ist möglich mit Rollenumlaufeinheiten ohne<br />

zusätzliche Dichtungspakete sogar Reibwerte von etwa 0,001 zu erzielen,<br />

besonders bei hohen Belastungen ohne zusätzliche Dichtungspakete. Bei einem<br />

Führungssystem wird aber die Reibung hauptsächlich durch die Abdichtung<br />

bestimmt. Das wird auch bei einer Gleitführung nicht anders sein. Der Nutzen der<br />

adaptiven Reibung kann durch die Reibung der Dichtsysteme schnell zunichte<br />

gemacht werden. Es gilt also stets abzuschätzen, wo genau die Einsatzgebiete des<br />

Führungssystems liegen.“<br />

vorgestellten Konzept gelang eine Entkopplung<br />

beider Eigenschaften: Führungskräfte<br />

werden ohne auf Biegung belastete<br />

Teile direkt auf die Schiene übertragen,<br />

während ein Resonator die vom Piezoaktor<br />

induzierte Schwingung verstärkt<br />

und gezielt in die Reibflächen einleitet.<br />

Erste Versuchsergebnisse<br />

Mit dem Demonstrator konnte die Gleitreibung<br />

im trockenen Betrieb von µ = 0,083<br />

im passiven Zustand auf µ = 0,008 im aktiven<br />

Zustand um über 90 % reduziert werden.<br />

Dieser Effekt macht sich vor allem bei<br />

der Feinpositionierung bemerkbar denn<br />

im aktiven Zustand lässt sich die Führung<br />

bereits durch geringe Antriebskräfte<br />

gleichmäßig verfahren.<br />

Soll der Führungswagen in einer Position<br />

gehalten werden, ermöglicht es diese<br />

Technik die volle Haftreibung einer Gleitführung<br />

zu nutzen. Für die Bewegung<br />

oder Feinpositionierung wird dann per<br />

Knopfdruck die Reibung ausgeschaltet<br />

und der Positioniervorgang kann ohne<br />

Stick-Slip und Haften in hoher Präzision<br />

erfolgen.<br />

Weiterhin konnte gezeigt werden, dass<br />

es diese Technik ermöglicht der Führung<br />

eine gewünschte Reibcharakteristik aufzuprägen.<br />

Dies erlaubt beispielsweise die<br />

Veränderung der viskosen Steigung der<br />

Es ist wie eine elektronische<br />

Schmierung – nur ohne<br />

Schmierstoff<br />

Reibkennlinie und somit eine Veränderung<br />

des Dämpfungsverhaltens in Bewegungsrichtung.<br />

In der weiterführenden Forschung<br />

werden das Verschleißverhalten<br />

und der optimale Betrieb der Schwingführung<br />

untersucht.<br />

Der Autor dankt der Deutschen Forschungsgemeinschaft<br />

DFG für die Finanzierung der Forschungen.<br />

www.isw.uni-stuttgart.de<br />

Nürnberg<br />

24. – 26.<strong>11</strong>.<strong>2015</strong><br />

Halle 8, Stand 406<br />

• Kompaktes Format mit 40 mm<br />

Durchmesser in vier Längen<br />

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enger oder breiter Abstrahlung<br />

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Vibrationen und hohe Temperaturen<br />

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elektrischen Verkettung<br />

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AKTUELL<br />

Spritzgießsimulation –<br />

worauf es ankommt<br />

KOMMENTAR<br />

Prozesssimulation und Bauteilberechnung werden zu einem Muss<br />

Bei der Entwicklung von Kunststoffprodukten sind Aspekte wie Gewicht<br />

und Ressourcenverbrauch im Verein mit Kosten und Entwicklungszeit<br />

von Bedeutung. Immer wieder muss der Konstrukteur so eng wie irgend<br />

möglich an die Grenzen von Werkstoff und Verfahren herangehen. Das<br />

bedingt Risiken, die durch Einsatz moderner Software zur Prozesssimulation<br />

und Bauteilberechnung begrenzt werden sollten.<br />

Wichtigster Vorteil des Einsatzes<br />

von Programmen zur Simulation<br />

des Spitzgießens ist die Möglichkeit,<br />

selbst sehr anspruchsvolle Designs und<br />

schwierig zu realisierende Produktionsprozesse<br />

umfassend virtuell zu prüfen,<br />

noch bevor der erste Span für das erste<br />

Werkzeug gefallen ist. Das erfordert nur<br />

einen Bruchteil des Zeit- und Kostenaufwands,<br />

den man früher für die<br />

Herstellung von Werkzeugen und ihre<br />

Abmusterung aufwenden musste.<br />

Die Simulation ermöglicht die Einengung<br />

von Unsicherheiten und die Verkürzung<br />

von „Time-to-Market“-Zeiten.<br />

Weitere wesentliche Vorteile sind<br />

kürzere Entwicklungszeiten, Einsparungen<br />

beim Material oder Kostensenkungen in<br />

der Produktion. Durch Einsatz der Simulation<br />

lässt sich auch der Grad der Prozessbeherrschung<br />

deutlich verbessern. Dies<br />

gilt sowohl für den Entwicklungsprozess<br />

von Bauteilen und Formen als auch für die<br />

spätere Produktion.<br />

Ein bedeutsamer Faktor sind in diesem<br />

Zusammenhang die wachsenden Anforderungen<br />

an die Bauteile. Hier sind beispielsweise<br />

zunehmende Komplexität bei zugleich<br />

kürzeren Entwicklungszeitvorgaben<br />

und der Zwang zur Globalisierung – d. h.<br />

zur Produktion in mehreren, auf verschiedenen<br />

Kontinenten angesiedelten Werken<br />

– zu nennen. Letzteres läuft darauf hinaus,<br />

dass die Auslegung von Bauteil und Spritzgießform<br />

sowie der Parameter des Produktionsprozesses<br />

mit hoher Zuverlässigkeit<br />

machungsphase einsparen kann.<br />

Wichtige Sparpotenziale ergeben sich<br />

auch aufgrund der Optimierung des<br />

Produktdesigns. So wirkt sich die Vermeidung<br />

unnötig hoher Wanddicken<br />

gleich zweifach positiv aus, einmal mit<br />

Blick auf die Materialkosten und zusätzlich<br />

auch aufgrund der zugleich möglichen<br />

Verkürzung der Produktionszyklen.<br />

Dadurch winken in vielen Fällen<br />

Kosten- ersparnisse im sechsstelligen<br />

Bereich innerhalb weniger Jahre.<br />

Im Verlauf der Entwicklung eines neuen<br />

Produkts sollte man den Einsatz der<br />

Simulation so früh wie möglich einplanen.<br />

Schon in der Angebotsphase ermöglicht<br />

dies eine bessere Risikoabschätzung.<br />

Auch eröffnet ein früher Einsatz die<br />

Möglichkeit, noch in der Designphase<br />

Einfluss auf die Teilegeometrie zu nehmen,<br />

um so die Besonderheiten des Herstellprozesses<br />

– Stichwort ´product by process`<br />

– optimal zu berücksichtigen. Dies<br />

erschließt besonders hohe Kostensenkungspotenziale.<br />

Empfehlenswert ist<br />

der Simulationseinsatz darüber hinaus<br />

beim Werkzeugdesign und zur Optimierung<br />

des Produktionsprozesses nach<br />

der Abmusterung.<br />

Moderne Simulationsprogramme haben<br />

einen großen Leistungsumfang und<br />

Rund 90 % unserer Kunden haben die Kosten für<br />

Simulationssoftware schon im ersten Jahr hereingeholt<br />

vorab berechnet werden müssen, da ein<br />

späteres Herumkorrigieren in den einzelnen<br />

Werken von den OEMs ungern gesehen<br />

würde.<br />

Die durch Simulation erzielbaren Vorteile<br />

sind in der Regel umso größer, je früher in<br />

der Designphase damit begonnen wird.<br />

Kunden haben uns berichtet, dass man für<br />

jede in der Konstruktionsphase investierte<br />

Stunde Simulationszeit rund 30 Stunden<br />

Werkzeugänderungen in der Reif-<br />

Thomas Wittmann, Inhaber der Software-<br />

Vertriebsfirma MF Software GmbH,<br />

Darmstadt<br />

zahlreiche Funktionalitäten. Ihr Einsatz<br />

erfordert daher sowohl Know-how als<br />

auch Erfahrung. Aus diesem Grund ist<br />

guter Support auch nach dem Kauf<br />

entscheidend. Wir legen deshalb großen<br />

Wert auf möglichst umfassenden Kundensupport.<br />

Das beginnt mit gestaffelten<br />

Schulungs- und Zertifizierungsangeboten,<br />

geht über Kundentagungen bis<br />

zu Engineering-Unterstützungen bei<br />

Problemfällen sowie das Angebot von<br />

Feuerwehreinsätzen z. B. bei plötzlichem<br />

Ausfall von Schlüsselpersonal.<br />

www.moldflow.eu<br />

10 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


Kann der ABB Industrial Drive einen Elefanten sicher<br />

durch einen Porzellanladen manövrieren?<br />

Sicher.<br />

Die direkte Drehmomentregelung ist das hochentwickeltste Verfahren zur<br />

Motorregelung. Aber wie präzise und schnell ist sie wirklich? Der Industrial Drive<br />

ACS880 muss einen sechs Tonnen schweren Elefanten auffangen und hat nach<br />

dem Lösen der mechanischen Bremse nur wenige Millisekunden Reaktionszeit.<br />

Schauen Sie sich unter www.abb.de/acs880-challenge den Test an.


AKTUELL<br />

Philip Harting neuer<br />

Vorstandsvorsitzender<br />

Nach fast 50 Jahren in der<br />

Führung von Harting hat<br />

Dr.-Ing. E.h. Dietmar Harting<br />

zum 1. Oktober <strong>2015</strong> den Stab als<br />

Vorstandsvorsitzender an seinen<br />

Sohn Philip Harting übergeben.<br />

Dietmar Harting gehört dem<br />

Vorstand der Unternehmensgruppe<br />

als persönlich haftender<br />

Gesellschafter weiterhin an.<br />

Philip Harting steht gemeinsam<br />

mit seiner Schwester Maresa<br />

Harting-Hertz, Vorstand für<br />

Finanzen und Einkauf, für die<br />

3. Generation des Familienunternehmens.<br />

„Ich freue mich<br />

sehr darüber, gemeinsam mit<br />

meiner Schwester und unterstützt<br />

durch meine Eltern und<br />

Vorstandskollegen, die erfolgreiche<br />

Arbeit meines Vaters fortzuführen“,<br />

erklärt Philip Harting.<br />

Zentrum für Sensorik und Messtechnik auf der SPS IPC Drives<br />

Die technische Zukunft wird komplexer und komplexe Prozesse<br />

werden durch lernfähige, automatische und rückgekoppelte Systeme<br />

wirtschaftlich automatisiert. Smarte Sensoren machen wechselnde<br />

Losgrößen rentabel und verbessern die effiziente Nutzung von Energie<br />

und Rohstoffen. Sensoren und Messtechnik sind damit Schlüsseltechnologien<br />

der elektrischen Automatisierung und bieten heute<br />

Lösungen für die technischen Herausforderungen von morgen.<br />

Das Kompetenzzentrum für Sensorik und Messtechnik präsentiert<br />

13 Austeller auf der SPS IPC Drives <strong>2015</strong> vom 24. bis 26. November in<br />

Nürnberg. Vorgestellt werden in Halle 4A verschiedene Technologien<br />

für die elektrische Automatisierung, vom einzelnen Sensorelement über spezifische Messtechnik bis<br />

hin zu System- und Komplettlösungen.<br />

www.ama-sensorik.de<br />

Schaeffler richtet Industriesparte neu aus<br />

Der Vorstand der Schaeffler AG hat beschlossen, die Industriesparte des Unternehmens neu auszurichten.<br />

Schaeffler reagiert damit auf die in den vergangenen Jahren stagnierende Geschäftsentwicklung<br />

der Sparte Industrie. Ziel der Neuausrichtung ist es, die Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit im<br />

Industriegeschäft nachhaltig zu verbessern und damit die Voraussetzung für gesteigertes profitables<br />

Wachstum zu schaffen. Das Programm zur Weiterentwicklung der Sparte trägt den Namen „Core“.<br />

Kernelemente des Programms sind verstärktes Umsatzwachstum, bessere Marktversorgung und<br />

Servicequalität, stärkere Kundenorientierung sowie Kostensenkungen und Effizienzsteigerungen.<br />

www.schaeffler.com<br />

Nach einer Lehre zum Elektrotechniker<br />

studierte er Elektrotechnik<br />

und Betriebswirtschaft.<br />

2005 übernahm er als Managing<br />

Director Asia in Hongkong erstmals<br />

Verantwortung im Unternehmen<br />

und leitete später den<br />

Unternehmensbereich „Connectivity<br />

& Networks“. Ende 2013<br />

wurde Philip Harting zusammen<br />

mit seiner Schwester auch persönlich<br />

haftender Gesellschafter<br />

der Unternehmensgruppe.<br />

www.harting.com<br />

Nie mehr ROST !<br />

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Weltneuheit<br />

Korrosionsschutz<br />

- Weltrekord<br />

OBERFLÄCHENTECHNIK<br />

KORROSIONSSCHUTZ<br />

Seminar: Getriebe auslegen und nachweisen<br />

Das Tagesseminar „Getriebe auslegen und nachweisen mit Mdesign gearbox“ der Tedata-Tochter<br />

Mdesign am <strong>11</strong>. Dezember in Dresden zeigt, wie man<br />

Getriebelösungen schnell und wirtschaftlich auswählt. Es<br />

zeigt, welches Getriebe sich für welche Anwendung<br />

eignet, was der aktuelle Stand der Normung nach DIN,<br />

ISO und AGMA ist und wie Berechnungen richtig dokumentiert<br />

werden. Dabei wird die softwareunterstützte<br />

Auslegung mit Mdesign gearbox angewendet. Das Seminar<br />

bietet außerdem aktuelle Grundlagen der Getriebeauslegung<br />

und praktische Anwendungen anhand von<br />

Fallstudien. Info und Anmeldung unter: www.mdesign.de.<br />

www.tedata.com<br />

Metav 2016 mit Moulding Area<br />

Im Februar 2016 wird die Metav in Düsseldorf wieder Treffpunkt internationaler<br />

Interessenten für Technologien der Metallbearbeitung sein. Aussteller und Besucher<br />

aus dem Werkzeug- und Formenbau präsentieren sich unter anderem<br />

in der neu etablierten Moulding Area. Mit Schwerpunkten bei den CAD-Technologien,<br />

den Fertigungsverfahren und der Qualitätssicherung ist sie ideal in<br />

die Angebotsstruktur der Metav eingebettet. Genauso sieht es Dr. Wilfried<br />

Schäfer, Geschäftsführer beim Veranstalter VDW (Foto). „Aus Befragungen<br />

wissen wir, dass sich nahezu jeder fünfte Metav-Besucher für den Werkzeug-,<br />

Formen- und Modellbau interessiert. In der Moulding Area finden diese Interessenten<br />

Anwendungen und Lösungen für ihren speziellen Bereich, sowohl<br />

für Metall als auch für Kunststoff.“ Die Moulding Area bildet die gesamte Bandbreite des Werkzeugund<br />

Formenbaus ab, vom Design über das Prototyping bis zur Serienfertigung. Für die Premiere wurde<br />

das bestehende Ausstellungsverzeichnis in diesem Bereich um über 90 Produkte erweitert.<br />

www.metav.de<br />

12 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong><br />

BOT.indd 1 16.01.<strong>2015</strong> 10:20:38


Wer hat das älteste Moog-Servoventil?<br />

Der Industriekonzern Moog ruft dazu auf, an einem Wettbewerb<br />

teilzunehmen, bei dem der Besitzer des ältesten<br />

noch funktionierenden Servoventils des Herstellers<br />

prämiert wird. Diese Komponenten seien oft 25 Jahre<br />

oder länger im Einsatz, hieß es von dem Unternehmen. So<br />

kann man teilnehmen: Man fotografiert mit dem Smartphone<br />

das Servoventil, so dass das Typenschild mit der<br />

Seriennummer erkennbar ist – damit das Alter feststellbar<br />

ist. Das Foto wird dann hochgeladen auf<br />

oldestvalve.moogglobalsupport.com und dazu ein Formular<br />

ausgefüllt. Der Hauptgewinn ist ein Amazon-Gutschein<br />

im Wert von 500 Dollar. Die Zweit- und Drittplatzierten<br />

erhalten ebenfalls Amazon-Gutscheine. Daneben können in einer monatlichen Verlosung<br />

über sechs Monate auch Teilnehmer mit neueren Servoventilen einen Gutschein gewinnen.<br />

Das Preisausschreiben wurde anlässlich des 50. Jubiläums der Geschäftsaktivitäten<br />

von Moog in Europa ausgelobt und endet am 29. Februar 2016.<br />

www.moogglobalsupport.com<br />

Individuelle Fertigung wirtschaftlich gestalten<br />

Beim 7. Acatec-Anwendertreffen Ende September<br />

in Fulda diskutierten rund 120 Teilnehmer<br />

über Produktkonfiguration für eine<br />

wirtschaft liche individuelle Fertigung. Ein<br />

Schwerpunkt war dabei die abteilungsübergreifende<br />

Vernetzung mit Mindmaps, um<br />

das Regelwerk zu definieren. Branchen-<br />

Kenner Axel Brinkop stellte sein Konfigurations-Modell<br />

vor und zeigte, wie man Mindmaps<br />

nutzen kann, um den Aufbau des<br />

Konfigurators zu antizipieren. Die größte<br />

Herausforderung sei eine hohe kundenindividuelle Varianz, erklärte Acatec-Geschäftsführer<br />

Henning Bitter (Foto), auch angesichts steigender Durchlaufzeiten. Anwender aus verschiedenen<br />

Branchen berichteten über ihre Erfahrungen bei der Produktkonfiguration mit<br />

der Acatec-Software Spyydmaxx. Ein Fazit des Treffens: Wer einen Konfigurator einführt,<br />

sollte mit einem Produkt anfangen, das gut definierbar ist und häufig vertrieben wird. Die<br />

Erfolge daraus motivieren dazu, die Nutzung des Produktkonfigurators auszuweiten.<br />

www.acatec.de<br />

Elektro-Kart knackt Weltrekord<br />

Mit einer Beschleunigung von 0 auf 60 mph<br />

(ca. 100 km/h) in 2,635 s haben Wittenstein<br />

Cyber Motor, die Hochschule Osnabrück und<br />

die Liechtensteiner H-Tech AG einen neuen<br />

Beschleunigungs-Rekord aufgestellt. Der Motor<br />

von Wittenstein für das Kart wiegt 24,7 kg<br />

bei 5,3 kW/kg. Das maximale Drehmoment<br />

liegt bei 164 Nm, die Höchstdrehzahl bei<br />

14 000 min -1 . Die Höchstgeschwindigkeit wird<br />

mit 200 km/h bei einer maximalen Leistung<br />

von 132 kW angegeben. Die Nennleistung beträgt 30 kW, das Gesamtgewicht 175 kg. Ein<br />

High-Performance-Akku von H-Tech mit 26 kg Gewicht, 60 Ah Batterie-Nennkapazität<br />

und 3 kWh übernimmt die Energieversorgung des Karts. Die Leistungselektronik wurde<br />

von der Hochschule Osnabrück entwickelt und liefert einen Maximalstrom von 500 A bei<br />

7,7 kg. Gefertigt wurde das Kart von Maschinenbau-Studenten und angehenden Wirtschaftsingenieuren<br />

der Hochschule. Aufgestellt wurde der Rekord am 23. September <strong>2015</strong><br />

auf dem Flugplatz in Niederstetten in Baden-Württemberg.<br />

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Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong> 13<br />

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ANTRIEBSTECHNIK I TITEL<br />

Vier Typen für<br />

mehr Dynamik<br />

Servoantriebe mit niedrigen Trägheitsmomenten<br />

für einfache Motion-Control-Anwendungen<br />

Liang Zhu<br />

Ein Technologiekonzern erweitert<br />

sein Basis-Servoantriebssystem um<br />

mehrere Low Inertia Servomotoren<br />

und darauf abgestimmte Einachs-<br />

Umrichter. Dank geringerer Motor-<br />

Trägheitsmomente lassen sich mit<br />

ihnen nun auch vielfältige einfache<br />

Motion-Control-Aufgaben mit<br />

Fokus auf dynamischem Bewegen<br />

und Verarbeiten wirtschaftlich und<br />

komfortabel umsetzen.<br />

Das Basis-Servoantriebssystem Sinamics<br />

V90 von Siemens besteht aus 400-V-Servomotoren<br />

mit höherem Trägheitsmoment,<br />

sprich High Inertia/HI. Nun hat der Technologiekonzern<br />

Varianten in 200-V-Ausführung<br />

mit Servomotoren in kleineren<br />

Achshöhen und geringeren Trägheitsmomenten,<br />

dementsprechend Low Inertia/LI,<br />

hinzugefügt. Neu sind vier Umrichter-<br />

Baugrößen sowie vier darauf abgestimmte<br />

LI-Servomotoren mit Achshöhen von 20, 30,<br />

40 und 50 mm, für den Betrieb an ein- und<br />

dreiphasigen Netzen, mit Leistungen von<br />

0,05 bis 0,75 kW (1AC) bzw. bis 2 kW (3AC).<br />

Dynamisch, schnell und kompakt<br />

Das Rotor-Trägheitsmoment der Low Inertia<br />

Servomotoren Simotics-S-1FL6 ist bei vergleichbarer<br />

Motorbemessungsleistung um<br />

das Sechs- bis Vierzehnfache niedriger als<br />

das der High-Inertia-Varianten. Damit lassen<br />

Liang Zhu, Siemens AG, Nürnberg<br />

Durch das niedrigere Rotor-Trägheitsmoment der Servomotoren lassen<br />

sich sehr kurze, reproduzierbar präzise Zykluszeiten realisieren<br />

sich deutlich kürzere Beschleunigungs- und<br />

Abbremsrampen und somit sehr kurze, reproduzierbar<br />

präzise Zykluszeiten in der Anwendung<br />

realisieren. Das prädestiniert die<br />

LI-Systeme für dynamische Motion-Control-<br />

Aufgaben unter anderem in der Elektronikfertigung<br />

sowie in den Bereichen Converting,<br />

Druck, Verpackung und Materialhandling<br />

– aber ebenso in allen anderen Maschinen<br />

und Anlagen mit dem Anspruch, Produkte<br />

kostenoptimiert schnell zu bewegen oder<br />

zu verarbeiten. Die bisherigen HI-Systeme<br />

sind überall dort die bessere Wahl, wo zusätzlich<br />

höhere Drehmomente – bis 33,4 Nm<br />

– sowie geringe Drehzahlwelligkeiten gefordert<br />

sind, wie zum Beispiel in der Metallumformung,<br />

an Siebdruckmaschinen,<br />

Abfüllanlagen, Wicklern und in diversen<br />

anderen Applikationen.<br />

Die dynamischen LI-Servomotoren bauen<br />

deutlich kompakter: So konnte deren<br />

Höhe im Vergleich zu den HI-Varianten um<br />

bis zu 60 % und die Länge um bis zu 20 % reduziert<br />

werden, womit die Motoren auch<br />

unter engsten Einbauverhältnissen Platz<br />

finden. Auch die zugehörigen Umrichter<br />

sind bei einheitlicher Bauhöhe bis zu 25 %<br />

kleiner als die 400-V-Varianten und sparen<br />

dadurch Platz im Schaltschrank.<br />

Einfache Inbetriebnahme<br />

und Integration<br />

Einfache Servo-Aufgaben sollten auch einfach<br />

und schnell zu lösen sein. Dafür stellt<br />

Siemens für das Servosystem Sinamcis V90<br />

das Inbetriebnahme-Tool Sinamics-V-Assistant<br />

kostenfrei im Internet zur Verfügung unter<br />

www.siemens.de/sinamics-v-assistant.<br />

Einmal auf einem PC, Laptop oder Programmiergerät<br />

installiert, führt es den Anwender<br />

mit grafischen Bedienmasken intuitiv durch<br />

die individuelle Einstellung aller Betriebsparameter.<br />

Das Tool enthält Statusprüfungen<br />

für Umrichter und Motor, sowie integrierte<br />

Trace- und Messfunktionen für die Diagnose.<br />

Schnittstelle zum Servosystem ist eine Standard-USB-Verbindung.<br />

Alternativ kann das<br />

V90-System auch autark über das integrierte,<br />

frontseitige Bedienfeld, das Basic Operator<br />

Panel/BOP, direkt am Umrichter parametriert<br />

und in Betrieb genommen werden.<br />

Aufgrund der reduzierten Baugröße haben<br />

die neuen Umrichter-Varianten einen<br />

frontseitigen Steckplatz für eine MicroSD-<br />

Karte, womit sich einmal eingestellte Parameter<br />

einfach auf andere Systeme übertragen,<br />

sprich klonen, lassen. Das vereinfacht<br />

und beschleunigt sowohl die Inbetriebnah-<br />

14 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


Individuelle Talente<br />

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ANTRIEBSTECHNIK I TITEL<br />

Mit den neuen Varianten mit geringem<br />

Trägheitsmoment hat Siemens das Einsatzspektrum<br />

seines Basis-Servoantriebssystems<br />

Sinamics V90 wesentlich erweitert. Maschinenbauer<br />

können damit nun auch einfache dynamische<br />

Servoanwendungen schnell, komfortabel und<br />

kostenoptimiert umsetzen. Die Betreiber profitieren<br />

dabei von den vielfältigen Regelungsmöglichkeiten<br />

und können sich laut Anbieter auf das<br />

perfekte Zusammenspiel aller Antriebs-Komponenten<br />

und einen dauerhaft zuverlässigen<br />

Betrieb aller Systemkomponenten<br />

verlassen.<br />

01 Das intuitiv bedienbare Inbetriebnahme-Tool dient für Parametereinstellungen,<br />

Testbetrieb, Fehlerbehebung und enthält Oszilloskop- sowie Überwachungsfunktionen<br />

me von Serienmaschinen als auch den Gerätetausch<br />

nach einem eventuellen Ausfall.<br />

Maschinenbauer können damit ohne großen<br />

Aufwand vorkonfigurierte (Ersatz-)Geräte<br />

für ihre Maschinen bereitstellen.<br />

Für die Übernahme von Positions- und<br />

Geschwindigkeits-Sollwerten von einem<br />

Controller hat das Sinamics-V90-Servosystem<br />

eine Puls-Richtungsschnittstelle an<br />

Bord, die wahlweise ein 5-V-Differentialsignal<br />

(RS422-Standard) oder ein 24-V-Signal<br />

verarbeiten kann. Damit können drei bis<br />

vier Achsen via Controller auch parallel gesteuert<br />

werden. Dazu gibt es unter<br />

www.siemens.com\sinamics-applications<br />

ein funktionsfähiges Applikationsbeispiel.<br />

Größere Mengengerüste und aufwandsärmere<br />

Anbindung erlaubt die Kommunikation<br />

über das Standard-Interface für<br />

Modbus RTU/USS (RS485). Die als überlagerte<br />

Steuerung prädestinierte Simatic<br />

S7-1200 des Anbieters lässt sich um maximal<br />

zwei Kommunikationsbaugruppen<br />

erweitern, woran jeweils bis zu 31 Umrichter<br />

bzw. Achsen betrieben werden können;<br />

damit ist auch ein einfacher Austausch von<br />

Antriebs-Statusmeldungen möglich.<br />

Den Anschluss von Motor, Geber und optionaler<br />

Haltebremse vereinfacht die Systemverkabelung<br />

Motion-Connect MC300<br />

mit vorkonfektionierten Kabeln. Die Motoranschlüsse<br />

können über einen drehbaren<br />

Steckverbinder frei ausgerichtet und an die<br />

Gegebenheiten der Maschine oder Anlage<br />

angepasst werden. Die Ankopplung der Geber-<br />

und Bremsleitungen über einen einzigen<br />

schraubenlosen Schnellverbindungsstecker<br />

erleichtert und beschleunigt die Installation.<br />

Um Verwechslungen zu vermeiden,<br />

sind die Stecker für Absolutwert- und<br />

Inkrementalgeber an den Motoren codiert.<br />

Servo-Performance optimiert<br />

Der Sinamics V90 ist mit einer weiterentwickelten<br />

Autotuning-Funktion ausgestattet,<br />

die sowohl bei der Inbetriebnahme des Systems<br />

als auch im laufenden Betrieb genutzt<br />

werden kann, etwa wenn sich die Lastverhältnisse<br />

verändern. Ist die Funktion aktiv,<br />

stellt der Servo-Umrichter seine Regelungsparameter<br />

durch Erfassen des Lastverhaltens<br />

automatisch ein. Damit lassen sich in vielen<br />

Applikationen hohe dynamische Performance<br />

und ruckfreier Betrieb realisieren.<br />

Mit dem „Advanced One Button Autotuning“<br />

steht eine neue Option zur Verfügung:<br />

Dabei werden die Regelungsparameter<br />

auf Knopfdruck einmalig mit vordefinierten<br />

Signalen im Antrieb optimiert, was<br />

eine einfache und präzise Optimierung des<br />

Regelverhaltens für die jeweilige Maschine<br />

ermöglicht.<br />

Im ersten Schritt wird es für die Low-<br />

Inertia Servomotoren einen 13-bit Inkrementalwertgeber<br />

geben. In naher Zukunft<br />

soll das Geberangebot, vergleichbar wie bei<br />

den High-Inertia Servomotoren, mit Absolutwertgebern<br />

ausgebaut werden und zusätzlich<br />

noch um einen hochauflösenden<br />

20-bit-Inkrementalwertgeber erweitert<br />

werden. Damit sollen auch bei hohen Drehzahlen<br />

und kurzen Reaktionszeiten noch<br />

höhere Positioniergenauigkeiten – und<br />

damit optimale Servo-Performance – gewährleistet<br />

werden.<br />

02 Die vier Bauformen mit geringem<br />

Trägheitsmoment erweitern das Einsatzspektrum<br />

des Servoantriebssystems um<br />

Anwendungen mit Fokus auf dynamischem<br />

Bewegen und Verarbeiten<br />

16 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


Alles drin<br />

Der Sinamics V90 beherrscht von Haus aus<br />

gängige Regelungsarten. Neben der Positionierung<br />

mit Impulsfolge-Befehlen oder analogen<br />

Spannungssignalen zur Regelung von<br />

Drehzahl und Drehmoment gibt es auch einen<br />

internen Positionierer mit Verfahrsatztabelle<br />

(IPos). Dieser ermöglicht die Vorgabe<br />

von Positions-, Geschwindigkeits- und<br />

Beschleunigungswerten und enthält Referenzier-Funktionen.<br />

Die Sollwertberechnung<br />

erfolgt autark im Antrieb, was die<br />

überlagerte Steuerung entlastet. Damit ist<br />

präzises absolutes und relatives Positionieren<br />

von Achsen auch ohne Positionierfunktionalität<br />

im überlagerten Controller möglich.<br />

Der Positionierschritt kann über einen<br />

externen Digitaleingang oder via Modbus-<br />

RTU/USS initiiert werden. All das reduziert<br />

die Gesamt-Systemkosten einer Maschine<br />

und macht die Konfiguration flexibler. Zusätzlich<br />

zu den typischen Regelungsarten<br />

unterstützt der Umrichter auch schnelles<br />

Umschalten zwischen den Betriebsarten<br />

Positionieren, Drehzahl- und Drehmomentregelung,<br />

was beispielsweise an Verpackungsmaschinen<br />

häufig gefordert ist.<br />

Charakteristisch für viele Servo-Anwendungen<br />

sind häufige Start- und Stopp-<br />

Zyklen, wobei die beim Abbremsen generierte<br />

kinetische Energie in der hier relevanten<br />

Geräteklasse üblicherweise über einen<br />

Bremswiderstand absorbiert wird.<br />

Beim Sinamics V90 ist dieser bereits integriert,<br />

was zusätzliche Kosten und Installationsaufwand<br />

erspart. Für bestimmte Anforderungen<br />

und Applikationen kann alternativ<br />

ein externer Bremswiderstand angeschlossen<br />

werden.<br />

Zuverlässig und fehlersicher<br />

Für den Einsatz im rauen Industrieumfeld<br />

sind alle Servomotoren Simotics S-1FL6 in<br />

Schutzart IP65 ausgeführt, einschließlich<br />

Kabelanschlüssen und Wellenende, das ein<br />

Wellendichtring schützt.<br />

Weiteren Aufwand und damit Kosten spart<br />

die integrierte Sicherheitsfunktion Safe<br />

Torque Off (STO). Die sichere Drehmomentabschaltung<br />

sorgt dafür, dass keine<br />

drehmomentbildende Energie an den Motor<br />

abgegeben wird, und verhindert dadurch sicher<br />

unerwünschtes Wiederanlaufen des<br />

Motors. Das alles ohne zusätz liche konventionelle<br />

Sicherheitstechnik, Verdrahtung und<br />

Wartung – und dazu deutlich schneller als<br />

herkömmliche elektro- mechanische Lösungen.<br />

Die Sicherheitsfunktion erfüllt Safety Integrity<br />

Level 2 (SIL2) gemäß der Sicherheitsnorm<br />

IEC 61508.<br />

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Merkmale des Basis-Servoantriebssystems<br />

n Autotuning für flexible Lasten<br />

n Integrierte interne Positionierfunktion (IPos)<br />

n Integrierter Bremswiderstand in allen Baugrößen<br />

n Integrierte Regelungsarten: Impuls-Eingang, interne Positionierung, Drehzahlund<br />

Drehmomentregelung<br />

n Einfache Inbetriebnahme und Diagnose mit Software-Assistent<br />

n Einfache Controller-Anbindung via Modbus RTU/USS<br />

n Parameter-Klonen per MicroSD-Karte<br />

n Die unterschiedlichen Achshöhen und Flanschmaße der Motoren sind perfekt für<br />

den asiatischen Markt ausgelegt<br />

n Schutzart IP65 und Wellendichtring sind Standard<br />

n Integrierte sichere Drehmomentabschaltung (Safe Torque Off, STO)<br />

Batterie!<br />

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Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong> 17<br />

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ANTRIEBSTECHNIK I INTERVIEW<br />

Motoren – Umrichter<br />

– Antriebslösungen<br />

Anwendungsspezifische und mechatronische<br />

Antriebslösungen nach Maß<br />

Ihre Tätigkeitsfelder beschreibt die Hanning Elektro-Werke GmbH & Co.<br />

KG mit den Begriffen Lüften, Kühlen, Pumpen, Verstellen, Antreiben,<br />

Regeln. Speziell über das Thema Antreiben bzw. das Antriebstechnikangebot<br />

sprach die Redaktion mit Erich-R. Soetebier, stellvertretender Leiter<br />

Antriebstechnik im Unternehmen.<br />

Unter dem Motto moving ideas<br />

entwickeln Sie Antriebslösungen. Mit<br />

welchen antriebstechnischen Produkten<br />

bedienen Sie den Markt?<br />

Unser Unternehmen bietet seit über<br />

65 Jahren individuelle Antriebslösungen<br />

für eine Vielzahl von Anwendungen und<br />

Branchen. Das Spektrum umfasst unter<br />

anderem Produkte für die Prozess- und<br />

Fördertechnik, den Maschinenbau, die<br />

Möbel- und Textilindustrie sowie für die<br />

Hausgeräteindustrie und die Medizintechnik.<br />

Gebündelt haben wir unser<br />

Know-how in drei Marktgeschäftsbereiche:<br />

Antriebstechnik, Gerätetechnik<br />

und Verstelltechnik. Jeder einzelne ist<br />

hoch spezialisiert und bietet ebenso zukunftsweisende<br />

wie kundenspezifische<br />

Produkte. Unser Geschäftsbereich Antriebstechnik<br />

fertigt zum Beispiel für den<br />

medizinischen Bereich exakt angepasste<br />

Hamotic Zentrifugenantriebe. Hinzu<br />

kommen industrielle Hamotic Antriebssysteme<br />

mit Motoren bis 7,5 kW in<br />

Synchron- und Asynchrontechnik sowie<br />

Elektronik und Software aus einer Hand.<br />

Des Weiteren bieten wir Motor/Frequenz -<br />

umrichter-Kombinationen bis 3,0 kW<br />

und Drehfeldmagnete.<br />

Wie können Sie kundenspezifische<br />

Lösungen zu wettbewerbsfähigen Kosten<br />

generieren?<br />

Kundenspezifische Lösungen sind genau<br />

auf die Anforderung der Maschine bzw.<br />

des Gerätes ausgelegt. So wird Material<br />

eingespart, das macht den Antrieb kleiner,<br />

kompakter und wirtschaftlicher. Die Antriebe<br />

müssen nicht zwangsläufig teurer<br />

sein und arbeiten oft deutlich energieeffizienter,<br />

sodass über die gesamte Betriebsdauer<br />

durch Energieeinsparung Kosten<br />

reduziert werden. Die Amortisierungszeit<br />

solcher Antriebe ist oft deutlich kürzer als<br />

bei herkömmlichen Antriebslösungen.<br />

Standardlösungen decken oft eine große<br />

Bandbreite an Anforderungen ab, die der<br />

Kunde nicht alle gebrauchen kann und für<br />

die er dennoch bezahlt. Zahlreiche erfolgreiche<br />

Kundenprojekte, ausgezeichnetes<br />

Feedback und jahrzehntelange Zusammenarbeit<br />

mit vielen Kunden geben<br />

unserer Strategie Recht.<br />

Bedarf es dazu einer großen<br />

Fertigungstiefe?<br />

Diese Frage kann ich mit einem klaren „Ja“<br />

beantworten. Hanning zeichnet sich nicht<br />

nur durch technische Kompetenz, sondern<br />

auch durch eine hohe Fertigungstiefe aus.<br />

Alle wesentlichen Komponenten wie Lagerschilder,<br />

Wellen, Wicklungen und Rotoren<br />

werden in unseren Werken gefertigt.<br />

Wir verfügen zudem über eine Elektronikfertigung<br />

mit modernen Bestückungs-<br />

18 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


<strong>DER</strong><br />

ANTRIEB<br />

■ Sicher ■ Flexibel ■ International<br />

automaten. Wir sind somit nicht auf die<br />

zum Teil am Markt verfügbaren Motorkomponenten<br />

oder Elektronikbaugruppen<br />

angewiesen. Damit lässt sich wie gesagt<br />

oftmals nur eine Schnittmenge verschiedenster<br />

Anforderungen abdecken. Unser<br />

Anspruch ist es aber, die Kundenbedürfnisse<br />

optimal zu erfüllen. Besonders bemerkbar<br />

macht sich das bei der Blechschnittgeometrie<br />

wirkungsgradoptimierter<br />

Motoren. Durch sie werden maßgeblich<br />

die Charakteristik und der Wirkungsgrad<br />

eines Antriebs bestimmt. Diese Geometrien<br />

und auch die erforderlichen Materialqualitäten<br />

der Bleche werden bei uns mittels<br />

modernster analytischer und FEM-<br />

Berechnungen bestimmt. Das Stanzen der<br />

Bleche erfolgt ebenfalls im eigenen Werk.<br />

Unsere hohe Fertigungstiefe ermöglicht<br />

somit eine exakte Ausführung nach<br />

Kundenwunsch.<br />

Sie beschäftigen sich in der Antriebstechnik<br />

schon lange mit Mechatronik?<br />

Hanning hat sich sehr frühzeitig mit<br />

mechatronischen Antrieben beschäftigt.<br />

Im Vordergrund der Entwicklung stand<br />

dabei eine sehr kompakte, zuverlässige<br />

Antriebs elektronik. Wir haben dafür hochintegrierte<br />

Schaltkreise und eine geeignete<br />

Aufbautechnik entwickelt, die es ermöglichte<br />

eigene Powermodule zu fertigen.<br />

Diese Technologie war zu dem Zeitpunkt<br />

noch nicht am Markt verfügbar. Der hohe<br />

Integrationsgrad der Schaltkreise in Verbindung<br />

mit der Aufbautechnologie war<br />

die Voraussetzung für die Fertigung einer<br />

äußerst kleinen, kompakten Antriebselektronik.<br />

Nur so war es möglich die Elektronik<br />

in den Antrieb zu integrieren. Wir fertigen<br />

solche Antriebe seit 25 Jahren. Heute sind<br />

die Antriebe mit modernster Antriebselektronik<br />

ausgestattet und als Synchron- und<br />

Asynchron-Antriebe verfügbar. Insoweit<br />

hat es sich ausgezahlt schon früh solche<br />

Anforderungen erfüllen zu können.<br />

Wie stellt sich hier der Wettbewerb von<br />

Asynchron- und Synchrontechnik dar?<br />

Den Trend vorgegeben haben die Wirkungsgradklassen<br />

– resultierend aus den<br />

europäischen Richtlinien zu energieeffizienten<br />

Motoren. Im Fokus stehen die Anforderungen<br />

aus den Richtlinien, die bis 2017<br />

umgesetzt werden müssen. Unsere Kunden<br />

brauchen schon jetzt zukunftssichere Antriebslösungen.<br />

Insoweit müssen wir heute<br />

schon diese Anforderungen bei unseren<br />

Entwicklungsprojekten umsetzen, was<br />

immer häufiger den Einsatz eines Synchronmotors<br />

erfordert. Die Tendenz zur<br />

Synchrontechnologie nimmt eindeutig zu.<br />

SPS/IPC/DRIVES<br />

24.–26.<strong>11</strong>. Nürnberg<br />

Halle 3, Stand 218<br />

Das<br />

Getriebe<br />

■ Starke Lagerung<br />

■ Geräuscharmer Lauf<br />

■ Hohe Leistungsdichte<br />

Der<br />

Motor<br />

■ Hohe Effizienz<br />

■ Weltweite Standards<br />

■ Alle Einsatzbedingungen<br />

Die<br />

Antriebselektronik<br />

■ Kompakte Bauform<br />

■ Einfache Inbetriebnahme<br />

■ Skalierbare Funktionalitäten<br />

Weiter Leistungsbereich<br />

Flexible Komplettlösungen<br />

Hohe Systemeffizienz<br />

01 Erich-R. Soetebier, stellv. Leiter Antriebstechnik<br />

der Hanning Elektro-Werke GmbH &<br />

Co. KG: „Das Ziel ist immer eine optimierte<br />

kundenspezifische Antriebslösung, die alle<br />

Anforderungen des Kunden erfüllt“<br />

Welche Branchen gehören zu Ihren<br />

Zielmärkten?<br />

Unsere Zielmärkte sind alle Branchen, in<br />

denen kundenspezifische Antriebe zum<br />

Einsatz kommen. Der Bedarf an diesen<br />

Antrieben nimmt ständig zu und zugleich<br />

auch die zugehörigen Anforderungen. So<br />

wird zum Beispiel immer mehr Wert auf<br />

eine hohe Energieeffizienz gelegt, was<br />

den Einsatz von ausgesuchten qualitativ<br />

hochwertigen Materialien erfordert. Ein<br />

anderes Beispiel sind Antriebe, die durch<br />

Einbau der Antriebselektronik mit entsprechender<br />

Intelligenz ausgestattet werden.<br />

Sie können damit auch Prozessüberwachungsaufgaben<br />

übernehmen sowie<br />

über ihr „Wohlbefinden“ selbst Auskunft<br />

geben, zum Beispiel über die noch ver-<br />

DerAntrieb.com<br />

Getriebebau NORD GmbH & Co. KG<br />

Fon +49 (0) 4532 / 289-0, info@nord.com<br />

Member of the NORD DRIVESYSTEMS Group


ANTRIEBSTECHNIK I INTERVIEW<br />

02 Beispiel Zentrifugenmotoren –<br />

sie erfüllen eine ganze Reihe<br />

kundenspezifischer Anforderungen<br />

bleibende Lagerlebensdauer. Oftmals<br />

sind es auch Anwendungen, bei denen<br />

exakt die Einbaubedingungen erfüllt<br />

werden müssen und die Abmessungen<br />

der Antriebe einschließlich Elektronik<br />

den Gerätekonturen angepasst werden.<br />

Das gilt übergreifend für viele Branchen,<br />

besonders in der Geräteindustrie und in<br />

den Bereichen, wo die Antriebe im<br />

Dauereinsatz sind.<br />

Sie verstehen sich in erster Linie als<br />

Technologie- und Entwicklungspartner<br />

für Antriebskomponenten und -systeme.<br />

Wie laufen dabei ihre Kundenprojekte<br />

idealerweise ab?<br />

Wenn eine komplett neue Antriebslösung<br />

bestehend aus Motor und Frequenzumrichter<br />

erarbeitet wird, gehen wir bei<br />

diesen Entwicklungen sehr strukturiert<br />

vor und stimmen uns in jeder Entwicklungsphase<br />

eng mit dem Kunden ab. Wir<br />

wenden einen Engineering Prozess an,<br />

der bei der Aufnahme der Kundenanforderung<br />

beginnt, welche den gesamten<br />

Maschinen- bzw. Geräteprozess im Fokus<br />

hat. Das Ziel ist immer eine optimierte<br />

kundenspezi fische Antriebslösung,<br />

die alle Anforderungen des<br />

Kunden erfüllt.<br />

Auf der Basis eines erstellten Lasten- /<br />

Pflichtenheftes werden mit Hilfe erster<br />

Konzeptskizzen verschiedenste<br />

Rechen modelle eines möglichen An-<br />

triebs erstellt und die Bewertung<br />

nach den Gütekriterien des Kunden<br />

vorgenommen. Näher betrachtet werden<br />

die Auswirkungen auf technische<br />

Größen, wie den gewünschten Wirkungsgrad<br />

oder die resultierende<br />

Drehmomentwelligkeit, aber auch die<br />

betriebs wirtschaftlichen Aspekte. Auf<br />

der Basis der dann vorliegenden Erkenntnisse<br />

werden Prototypen hergestellt,<br />

die im Verhalten weitgehend<br />

dem Serienmodell entsprechen.<br />

Können Sie uns ein konkretes Beispiel<br />

für einen kundenspezifischen Entwicklungsprozess<br />

geben?<br />

Ein Beispiel wäre ein kundenspezifischer<br />

Flüssigkeitspumpenantrieb. Hier konnte<br />

wie von Kundenseite gewünscht, der<br />

Wirkungsgrad von ca. 70 auf 85 % erhöht<br />

werden. Durch den Einsatz unserer<br />

Hamotic Varicon Synchron-Kompaktantriebe<br />

haben sich die Kosten in weniger<br />

als einem Jahr amortisiert. Diese Antriebe<br />

bein halten die komplette Antriebselektronik<br />

und können neben den antriebsspezifischen<br />

Funktionen auch Prozessfunktionen<br />

übernehmen oder auch<br />

extern erforder liche Sensorik ersetzen.<br />

Vielen Dank für das Gespräch<br />

Das Interview führte Dr. Michael Döppert<br />

www.hanning-hew.de<br />

20 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong><br />

Turkish-Machinery.indd 1 23.10.<strong>2015</strong> 07:47:20


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Motorschutzschalter für größere Ströme<br />

Der Motorschutzschalter MS165 mit<br />

thermischem und magnetischem Schutz<br />

gehört zur kompakten und leistungsstarken<br />

ABB-Baureihe für den Motorschutz<br />

bis 30 kW (400 V). Er erweitert deren<br />

Einsatzbereich von 32 auf 65 A. Das nur<br />

55 mm breite Gerät ist temperaturkompensiert<br />

und hat eine Drehgriffbedienung mit<br />

eindeutiger Schaltstellungsanzeige<br />

I/TRIP/O. Mithilfe eines Vorhängeschlosses<br />

kann der Drehgriff in der Position<br />

O verriegelt werden. Darüber hinaus<br />

verfügt der MS165 über eine Kurzschlussanzeige.<br />

Für den Anbau von Hilfs-, Signal- und Kurzschlussmeldekontakten<br />

sowie von Unterspannungs- und Arbeitsstromauslösern<br />

ist kein Werkzeug erforderlich. 3-Phasen-Schienen für 125 A<br />

erlauben die gemeinsame Einspeisung mehrerer Motorschutzschalter.<br />

Der MS165 kann auf das umfassende Zubehör der<br />

ABB-Motorschutz-Familie zugreifen und somit Verwaltungskosten<br />

reduzieren. Zum schnellen und einfachen Aufbau von kompakten<br />

Starterkombinationen ermöglichen Direktadapter die unmittelbare<br />

Verbindung zwischen MS165 und den passenden Schützen.<br />

Darüber hinaus ist kein zusätzlicher Einspeiseblock für Type-Eund<br />

Type-F-Anwendungen erforderlich.<br />

Der Kurzschlussschutzschalter MO165 ohne thermische<br />

Auslösung, der ebenfalls bis 65 A verfügbar ist, kommt bei Sonderanwendungen<br />

zum Einsatz, bei denen thermische und<br />

magne tische Auslösung bewusst voneinander getrennt sind.<br />

www.abb.de/stotz-kontakt<br />

Gewindespindeln für<br />

Insulinpumpen<br />

Das Unternehmen Haydon Kerk<br />

arbeitet seit langem mit Entwicklern<br />

von Insulinpumpen und<br />

Förderpumpen zur Medikamentenverabreichung<br />

zusammen. Mit<br />

dem Gewinderollverfahren des<br />

Herstellers und den Möglichkeiten<br />

des hausinternen<br />

Kunststoffspritzgusses und<br />

Werkzeugbaus lassen sich<br />

anwenderspezifische Lösungen<br />

kreieren, die den Herausforderungen<br />

bei der Entwicklung der<br />

nächsten Generation von Insulinpumpen<br />

und anderen persönlichen<br />

Zuführsystemen für<br />

Medi kamente Rechnung tragen.<br />

Dies gilt z. B. für die Gewindespindeln<br />

der Mikroserie (Spindeldurchmesser:<br />

2 mm).<br />

Durch den Einsatz von Kerkite-<br />

Verbundpolymeren oder kundenspezifischen<br />

Werkstoffen (darunter<br />

auch Peek) unterstützt Haydon<br />

Kerk die Entwicklung und Herstellung<br />

von Spindelmuttern, die eine<br />

ebenmäßige und effiziente<br />

Umsetzung einer Rotations- in<br />

eine Linearbewegung<br />

ermög lichen. Die Verwendung<br />

einer Kerkote-TFE-Beschichtung<br />

hilft dabei, das für die Kolbenbewegung<br />

erforderliche Drehmoment<br />

zu reduzieren. Dadurch<br />

lässt sich die<br />

Lebensdauer<br />

der Batterie<br />

verlängern<br />

und u. U. ein<br />

kleinerer<br />

Motor<br />

einsetzen.<br />

Besser geschützt<br />

EAS ® -compact ®<br />

Der Airbag für<br />

Ihre Maschine<br />

Wir stellen aus:<br />

SPS/IPC/DRIVES<br />

Nürnberg<br />

Halle 4/Stand 4-268<br />

„Wir bauen in unsere hochwertigen Abfüll- und Verpackungsanlagen<br />

nur Komponenten mit sehr hoher Qualität<br />

und Zuverlässigkeit ein. Deshalb setzen wir beim Überlastschutz<br />

seit vielen Jahren ausschließlich auf EAS ® -<br />

Sicherheitskupplungen von mayr ® Antriebstechnik.“<br />

Markus Kröger<br />

Franz Tölke GmbH, Sondermaschinenbau.<br />

Achtung! Nie ohne Airbag für die Maschine<br />

Nur EAS ® -Sicherheitskupplungen verwenden<br />

www.haydonkerk.de<br />

D-87665 Mauerstetten, www.mayr.com<br />

Ihr zuverlässiger Partner


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Intelligent routen,<br />

fördern und verteilen<br />

Antriebstechnik für die flexible Intralogistik von morgen<br />

Heiko Stichweh, Matthias Theßeling<br />

Dass Produktionsmaschinen im Zuge von Industrie 4.0. immer flexibler<br />

werden, ist allgemein bekannt. Ganz neu gedacht wird aktuell auch der<br />

horizontale Materialfluss – die Fördermatrix für die vernetzte, kognitive<br />

Produktion. Die Antriebstechnik spielt dabei eine ganz wesentliche Rolle.<br />

Schauen wir nach Niedersachsen: Hochschule<br />

und Wirtschaft arbeiten hier an<br />

einer Lösung, die die kognitiven Fähigkeiten<br />

von Menschen auf Produktionssysteme<br />

überträgt – und mit der flexiblen Fördermatrix<br />

die Intralogistik verändert. „netkoPs“<br />

heißt das vom Bundesministerium für<br />

Bildung und Forschung geförderte Forschungsprojekt,<br />

in dem Lenze den Part der<br />

Antriebstechnik übernommen hat.<br />

Das Projekt<br />

Grundlage des Materialflusssystems, das im<br />

Rahmen des netkoPS-Projekts entsteht, ist<br />

die durchgängige Vernetzung der Förderund<br />

Produktionsmittel, die einen parallelen<br />

Fluss von Material und Informationen ermöglicht.<br />

Die Aufgabe der Materialflusssteuerung<br />

wird durch ein neuartiges Produktrouting<br />

realisiert, das dezentral in jedem<br />

Förderelement als integrierte Steuerung<br />

vorhanden ist und – im Austausch mit<br />

seinen jeweiligen Nachbarn – die Routen­<br />

planung der einzelnen Fördergüter durchführt.<br />

Eine übergeordnete, zentrale Materialflusssteuerung<br />

ist nicht notwendig.<br />

Die Fördermatrix<br />

Gemeinsam mit der Routenplanung und<br />

der Vernetzung bzw. Datenkommunikation<br />

ist die entscheidungsfähige Fördermatrix<br />

ein Kernelement der cyberphysischen<br />

Fördertechnik. Die Fördermatrix besteht<br />

aus vielen kleinskaligen Fördermodulen,<br />

die in der Lage sind, miteinander zu interagieren<br />

und unabhängig voneinander<br />

Förder- und Schwenkbewegungen durchführen<br />

können.<br />

Die Fördermodule bestehen jeweils aus<br />

einem Förderantrieb und einem Schwenkantrieb.<br />

Durch das Zusammenspiel mehrerer<br />

Fördermodule in einem Matrixver­<br />

Gerade im horizontalen Materialfluss<br />

können zentral gesteuerte, unflexible<br />

Lösungen bald der Vergangenheit angehören,<br />

weil in der Zukunft Fördergüter<br />

selbstständig ihren Weg durch die Produktion<br />

finden. In dem Forschungsprojekt „vernetzte,<br />

kognitive Produktionssysteme“ (netkoPs)<br />

wird ein solches neuartiges, dezentral<br />

gesteuertes Materialflusssystem für die Produktion<br />

und Intralogistik entwickelt. An<br />

diesem Ziel arbeiten das Institut für Integrierte<br />

Produktion in Hannover (IPH) und<br />

das Institut für Transport- und Automatisierungstechnik<br />

(ITA) der Uni Hannover<br />

gemeinsam mit den Projektpartnern Continental,<br />

Dream Chip, Gigatronik, ITA, Transnorm<br />

und Lenze als Spezialisten für Motion<br />

Centric Automation.<br />

01 Ein Beispiel einer Anordnung der Fördermatrix<br />

Heiko Stichweh, Matthias Theßeling,<br />

Lenze SE, Hameln<br />

02 Aufbau eines Fördermoduls<br />

22 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


HARTING preLink ®<br />

Schlüsseltechnologie<br />

für Ethernet-<br />

Verkabelungen.<br />

03 Prototyp eines Förderantriebs: In die Förderrolle integrierter<br />

Fördermotor (links) und der steuernde Wechselrichter (rechts)<br />

bund ist es möglich, eine lokale Entscheidungsfindung<br />

und ein situationsabhängiges<br />

Routing für den reibungslosen Materialfluss<br />

zu realisieren. Dadurch ergeben sich<br />

neue intralogistische Freiheitsgrade auf<br />

Entwickelt wurde ein spezieller Direktantrieb mit hoher Leistungsdichte,<br />

hoher Überlastfähigkeit und guter Energieeffizienz<br />

der Fördermatrix, die neben einem Transportieren,<br />

Ein- und Ausschleusen auch ein<br />

Drehen, Ausrichten, Stauen, Vereinzeln,<br />

Zusammenführen, Sequenzieren oder<br />

Speichern von Fördergütern ermöglicht.<br />

Im Forschungsprojekt werden sowohl<br />

Routenplanung als auch die Vernetzung<br />

bzw. Datenkommunikation sowie die<br />

Entwicklung eines neuartigen Antriebssystems<br />

und die Realisierung und Validierung<br />

umgesetzt.<br />

Die Antriebstechnik<br />

Aus der Umsetzung der intralogistischen<br />

Funktionen und der wirtschaftlichen Verwert-<br />

bzw. Realisierbarkeit der Fördermatrix<br />

resultieren hohe Anforderungen an<br />

die Aktoren bzw. Antriebs- und Steuerungstechnik<br />

der einzelnen Fördermodule.<br />

Der begrenzte Platz führt dazu, dass<br />

hochinte-grierte Antriebskonzepte mit<br />

hoher Leistungsdichte und hoher Effizienz<br />

zur Begrenzung des Verlustwärmeeintrags<br />

(Motoren und Umrichter) notwendig<br />

sind.<br />

Selbstverständlich müssen die Antriebe zudem<br />

auch die technischen Voraussetzungen<br />

erfüllen, um die intralogistischen Funktionen<br />

präzise ausführen zu können. Dazu<br />

gehören sowohl ein dynamischer, drehzahlsynchroner<br />

Betrieb mehrerer Förderantriebe<br />

(z. B. beim Fördern oder Sequenzieren) und<br />

ein exaktes Ausrichten/Positionieren der<br />

Schwenkantriebe (z. B. beim Drehen).<br />

Aufgrund der vielen einzelnen Fördermodule<br />

dürfen diese zudem nicht zu kostenintensiv<br />

sein, um das System wirtschaftlich<br />

betreiben zu können.<br />

Auf Basis dieser Anforderungen wurde<br />

ein Prototyp eines neuentwickelten Förderantriebs<br />

gebaut. Angelehnt an das<br />

Basisprinzip eines Verniermotors wurde<br />

der Motor des Förderkonzepts weiterentwickelt.<br />

Die Technologie ermöglicht ein<br />

hohes Drehmoment auch bei niedrigen<br />

Drehzahlen und erfüllt somit ideal die<br />

Anforderungen der Fördertechnik. Auf ein<br />

Getriebe kann gänzlich verzichtet werden.<br />

Der Motor ist darüber hinaus als Außenläufer<br />

ausgeführt, bei dem die mittlere Achse<br />

steht und die rotatorische Energie direkt<br />

über die drehende Außenhülle des Motors<br />

auf das Transportgut übertragen werden<br />

kann. Diese und weitere konstruktive<br />

Besonderheiten, wie z. B. ein spezielles<br />

Design für eine gute geberlose Regel- und<br />

Die komplette Systemlösung<br />

für prozess- und zukunftssichere<br />

Installationstechnik.<br />

Flexible und zukunftssichere Ethernet-<br />

Verkabelung dank austauschbarer Steckgesichter<br />

Garantiert prozesssichere Installation<br />

durch die Ha-VIS preLink ® Montagezange<br />

Einfaches und zeitsparendes Verlegen bei<br />

beschränkten Platzverhältnissen<br />

Nutzung vorkonfektionierter Verkabelungssegmente<br />

zum schnellen Austausch<br />

bei Wartung oder Upgrade<br />

Umfassendes Systemportfolio für den<br />

Einsatz in den Bereichen Automatisierung,<br />

Bahntechnik und Energie<br />

Mehr erfahren Sie unter 0571 8896-0 oder<br />

mailen Sie an de@HARTING.com<br />

www.HARTING.de


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Beobachtbarkeit, führen zu einem<br />

kompakten Direktantrieb mit sehr hoher<br />

Leistungsdichte, hoher Überlastfähigkeit<br />

und einer guten Energieeffizienz.<br />

Gespeist wird der Motor durch einen<br />

ebenfalls neuen Umrichter bzw. Wechselrichter,<br />

der im unteren Teil des Fördermoduls<br />

integriert ist. Eine spezielle geberlose<br />

Regelung des Motors ersetzt den Einsatz<br />

eines Dreh- und Lagesensors, der durch<br />

seinen Preis nicht nur die Wirtschaftlichkeit<br />

aufs Spiel setzen würde, sondern darüber<br />

hinaus noch zu viel Platz einnimmt und<br />

besonders störempfindlich ist.<br />

Weiterer Vorteil: Die geberlose Regelung<br />

des Motors erfüllt die Anforderungen einer<br />

hohen Drehzahlgenauigkeit, Positionierfähigkeit<br />

und Dynamik, wodurch die drehzahl-<br />

und lagesynchronen Bewegungen<br />

bzw. Positionierungen mehrerer Module im<br />

Verbund ermöglicht werden. Für den Austausch<br />

von Informationen sowie für das<br />

dezentrale Produktrouting sind die einzelnen<br />

Förderantriebe untereinander und mit<br />

den an der Fördermatrix angeschlossenen<br />

Förderelementen vernetzt. Neben dem<br />

Ausblick<br />

Um künftig wettbewerbsfähig produzieren zu können, müssen Materialflusssysteme<br />

anpassungsfähig und durchgängig vernetzt sein. Das Projekt netkoPs entwickelt<br />

dafür ein dezentral gesteuertes Materialflusssystem. Angelehnt an die kognitiven<br />

Fähigkeiten des Menschen, werden damit Maschinen, Handhabungs- und Transportsysteme<br />

kommunizieren, intelligent agieren und sich auf neue Rahmenbedingungen<br />

einstellen.<br />

Mit der Fördermatrix lassen sich sowohl bestehende Anlagen nachrüsten als auch<br />

neue Fabriken planen. Die starre Produktion am Fließband wird damit bald der<br />

Vergangenheit angehören. Welche Vorteile damit z. B. in einem Paketverteilzentrum<br />

verbunden sind, belegt der Wegfall räumlich ausladender Sortiereinrichtungen, bei<br />

der das Transportgut erst lange im Kreis fährt, um nach und nach durch Kippschalen<br />

das Ziel zu erreichen.<br />

Datenaustausch findet auch ein optimierter<br />

Energieaustausch statt: Hier kann die<br />

Bremsenergie von Transportgütern zur Beschleunigung<br />

eines anderen direkt weiterverwendet<br />

werden.<br />

Durch den Verzicht auf Getriebe und<br />

Geber und durch das neuartige Design des<br />

Motors und des Wechselrichters können<br />

die Systemkosten signifikant reduziert<br />

werden, so dass die Vision eines wirtschaftlichen<br />

Betriebs einer Fördermatrix in greifbare<br />

Nähe rückt.<br />

www.lenze.com<br />

ATEX-konforme Stellantriebe für<br />

Ex-Umgebungen<br />

Das Unternehmen A-Drive<br />

hat ab sofort den Stellzylinder<br />

EL120 sowie den<br />

Rotationsmotor ER120 im<br />

Sortiment. Beide erfüllen<br />

die Atex-Richtlinien und<br />

eignen sich somit für den<br />

Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Umgebungen.<br />

Die Linearstellzylinder<br />

werden durch einen AC-Servomotor mit hohem Drehmoment<br />

und einen Kugelgewindetrieb angetrieben und sind für einen<br />

Betrieb über mehrere tausend Stunden ausgelegt. Mit einer Verfahrgeschwindigkeit<br />

von 953 mm/s entwickelt der Stellzylinder<br />

eine Kraft von bis zu 5809 N bei einem maximalen Verfahrweg von<br />

457 mm. Er verfügt über Anschlussmöglichkeiten für nahezu alle<br />

Servoverstärker und ist nach IP66 geschützt.<br />

Der Rotationsantrieb ist auch als Getriebemotor erhältlich und<br />

erreicht bis zu 3000 min -1 und ein dauerhaftes Drehmoment von<br />

467 Nm. Das Gehäuse ist IP65-geschützt. Durch die Wicklungstechnik<br />

erreicht der Motor ein gutes Verhältnis zwischen Drehmoment<br />

und Baugröße. In der Getriebemotor-Ausführung ist der<br />

ER120 mit einem integrierten Planetengetriebe ausgestattet, das<br />

ein hohes Drehmoment bei kompakter Bauform ermöglicht.<br />

www.a-drive.de<br />

Geschlossene Getriebeköpfe:<br />

einbaufertige Lösung<br />

Die geschlossenen Getriebeköpfe<br />

der Vigo-Drive-RH-N-Serie basieren<br />

auf den leichten und kompakten<br />

RV-N-Getrieben von<br />

Nabtesco. Die langlebigen und<br />

temperaturbeständigen Getriebe<br />

werden in Deutschland endmontiert<br />

und vorgeschmiert. Verfügbar<br />

sind sie optional mit Wellenoder<br />

Gehäuserotation und<br />

werden in Werkzeugmaschinen,<br />

Handling-Applikationen, der<br />

Medizintechnik oder durch ihr hygienisches Design auch in der<br />

Verpackungs- und Lebensmittelindustrie eingesetzt.<br />

Die Getriebeköpfe der RH-C-Serie werden ebenfalls als geschlossene<br />

Baugruppe präsentiert. Ihre hohe Steifigkeit und das geringe<br />

Spiel von weniger als 1 Winkelminute sorgen für genaues Positionieren<br />

ohne Nachschwingen. Datenkabel, Leitungen oder<br />

Laser lassen sich einfach und sicher durch das Hohlwellengetriebe<br />

führen. Die Getriebeköpfe beider Baureihen sind auch<br />

als einbaufertige Lösung mit Antriebsritzel, Kupplung oder Motorflansch<br />

erhältlich. Der Anwender hat zudem die Möglichkeit,<br />

ein vorgeschaltetes Winkelgetriebe anzuschließen. Applikationsspezifische<br />

Anpassungen sind bei allen Baureihen möglich.<br />

www.nabtesco.de<br />

24 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Heavy-Duty-Linearführung mit einstellbarem Spiel<br />

Die Drylin-T-Führung als<br />

Heavy-Duty-Version mit<br />

einstellbarem Spiel von Igus<br />

ermöglicht Anwendern mehr<br />

Präzision bei ihrer Linearbewegung,<br />

auch bei widrigen<br />

Umgebungsbedingungen. Der<br />

Heavy-Duty-Führungsschlitten<br />

TW-12-20 lässt sich stufenlos<br />

im Lagerspiel verstellen. Dazu genügen wenige Handgriffe und<br />

ein einfacher Inbusschlüssel. Da die Kunststoff-Gleitelemente<br />

aus dem selbstschmierenden Werkstoff Iglidur J unverlierbar im<br />

Schlitten integriert sind, kann dieser zur Montage problemlos<br />

von der Schiene abgezogen und wieder aufgeschoben werden.<br />

Die komplette Linearführung ist reibungs- und verschleißarm.<br />

Ferner können sich keine Partikel am Schlitten festsetzen und<br />

den Lauf behindern, da auf jegliches Schmiermittel verzichtet<br />

werden kann. Sowohl die Schiene aus hartanodisiertem<br />

Aluminium als auch der Schlitten aus eloxiertem Aluminium mit<br />

Edelstahlabdeckung sind korrosionsbeständig. Darüber hinaus<br />

sorgt dieser Schlitten zugleich für eine leichte und robuste<br />

Linearführung, die stoßunempfindlich ist und Lasten bis 740 kg<br />

aufnehmen kann. Dabei begünstigen das geringe Gewicht und<br />

die Kompaktheit des Systems eine schnelle Montage. Das<br />

Angebot an Loslagervarianten reduziert Montage- und<br />

Ausrichtzeiten.<br />

www.igus.de<br />

Bürstenlose<br />

DC-Motoren<br />

Immer wieder sind es Funkenerosion<br />

und mechanische<br />

Reibung, die die Lebensdauer<br />

mechanisch kommutierter<br />

DC-Motoren begrenzen.<br />

Sobald Anwendungen aber<br />

eine entsprechend hohe<br />

Laufzeit benötigen, bieten<br />

sich die bürstenlosen<br />

Gleichstrom motoren von<br />

Koco Motion als Alternative<br />

an, weil sie elektrisch<br />

kommutiert werden. Nur der<br />

Verschleiß von Gleit- oder<br />

Kugellagern begrenzt hier<br />

noch die Lebensdauer.<br />

Allerdings vermeiden viele<br />

Konstrukteure den Einsatz<br />

von Brushless-DC-Motoren,<br />

weil diese eine weitere<br />

Elektronik zu ihrer Steuerung<br />

erfordern. Eine Lösung für<br />

alle, die es einfacher haben<br />

möchten, bieten die bürstenlosen<br />

DC-Motoren mit<br />

integrierter Elektronik. Zum<br />

Einsatz kommen eisenbehaftete<br />

Motoren, die sich mithilfe<br />

von Hall-Sensoren und der<br />

integrierten Elektronik einfach<br />

regeln lassen. Die vielfach<br />

individuell angepassten<br />

Motoren haben die gleichen<br />

Merkmale eines bürstenlosen<br />

Gleichstrommotors. Die<br />

Baugrößen der Motoren<br />

liegen zwischen 16 und<br />

90 mm Durchmesser und<br />

bieten Leistungen von 0,5 bis<br />

400 W. Bei vielen Versionen<br />

besteht die Wahl zwischen<br />

dem Einsatz von Gleit- oder<br />

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unter dem Markennamen hamotic Dreh- und<br />

Wechselstrommotoren nach Maß. Ganz gleich, ob in<br />

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Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong> 25


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Was man über<br />

Umrichter wissen sollte<br />

Aufbau und Aufgaben des Zwischenkreises bei<br />

Frequenzumrichtern<br />

Martin Cerny<br />

Frequenzumrichter sparen Energie und dem Anwender erhebliche Kosten.<br />

Wie aber häufig in der Technik, erkauft man die Vorteile der elektronischen<br />

Drehzahlregelung mit einigen Nachteilen. So verursachen Frequenzumrichter<br />

Nebeneffekte wie elektromagnetische Störungen, Netzrückwirkungen,<br />

zusätzliche Verluste und Geräuschentwicklung. Neben den<br />

Eingangsgleichrichtern und den Wechselrichtern am Ausgang hat auch<br />

die Auslegung des Zwischenkreises dabei einen nicht unerheblichen<br />

Einfluss auf die Eigenschaften des Frequenzumrichters.<br />

Der Zwischenkreis dient der Entkopplung<br />

zwischen netz- und motorseitigem<br />

Gleichrichter. Er besteht typisch aus einer<br />

Kombination von Kondensatoren und Spulen.<br />

Die Kondensatoren dienen zur Glättung<br />

der Zwischenkreisspannung und zur<br />

Pufferung von Energie bei Lastsprüngen.<br />

Die Spulen schützen die Kondensatoren vor<br />

Stromstößen und reduzieren gleichzeitig<br />

die Netzrückwirkungen, indem sie eine<br />

glättende Wirkung auf den Zwischenkreisstrom<br />

haben.Es lassen sich drei Typen<br />

unterscheiden: Der variable Gleichstromzwischenkreis,<br />

der konstante Gleichspannungszwischen<br />

kreis und der variable<br />

Gleichspannungszwischenkreis. Zwischen-<br />

Martin Cerny, Danfoss GmbH VLT Antriebs technik,<br />

Offenbach<br />

kreise haben die Funktion eines Energiespeichers.<br />

Im normalen Fall sind die Kondensatoren<br />

bzw. Kondensatorbänke mit<br />

Elektrolytkondensatoren aufgebaut. Sie<br />

können am Ausgang die volle Netzspannung<br />

generieren und so den Motor betreiben.<br />

Bei Umrichtern mit schlankem<br />

Zwischenkreis, die eine deutlich geringere<br />

Speicherkapazität haben und häufig mit<br />

günstigeren Folienkondensatoren bestückt<br />

sind, liegt die maximale Motorspannung<br />

teilweise bis zu 10 % unter der Nennspannung.<br />

Erhöhte Stromaufnahme mit<br />

stärkerer Erwärmung des Motors sind die<br />

Folge, was die Lebensdauer der Motoren<br />

eventuell deutlich senken kann.<br />

Lastverhalten – normaler oder<br />

schlanker Zwischenkreis<br />

Die Auslegung des Zwischenkreises beeinflusst Netzrückwirkungen,<br />

Lastverhalten und Energieeffizienz in der Anlage<br />

Der Zwischenkreis in einem Umrichter<br />

dient als Energiespeicher bei Lastwechseln<br />

in der Anwendung. Daher kommt der Auslegung<br />

des Zwischenkreises als vollwertigem<br />

oder schlankem Zwischenkreis erhebliche<br />

Bedeutung zu, bestimmt dies doch<br />

das Verhalten des Geräts bei Lastwechsel,<br />

Lastabwürfen oder kurzzeitigen Spannungseinbrüchen<br />

im Netz.<br />

Bei Umrichtern mit geringer Zwischenkreiskapazität<br />

treten bei Laständerungen<br />

wesentlich höhere Spannungsänderungen<br />

auf, als bei Umrichtern mit konventionellem<br />

Zwischenkreis. Die Begründung hierfür<br />

liegt in der Wirkung der Zwischenkreiskondensatoren<br />

als Energiespeicher. Eine<br />

größere Kapazität kann größere Energiemengen<br />

abgeben und aufnehmen. Dies<br />

wirkt sich u. a. bei dynamischen Anwendungen<br />

oder großen Lastwechseln bzw.<br />

Schwungmassen aus. Beispielsweise<br />

neigen Umrichter mit schlankem<br />

Zwischenkreis bei Lastwechsel an der<br />

Motorwelle eher zum Schwingen.<br />

Bei Lastabwürfen erzeugt der Motor<br />

generatorische Energie mit hohen Spannungsspitzen.<br />

Um sich gegen eine Überlastung<br />

bzw. aufgrund von auftretender Über-<br />

26 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


ANTRIEBSTECHNIK<br />

spannung vor einer Zerstörung zu schützen,<br />

reagieren die Geräte mit schlankem<br />

Zwischenkreis bei diesen Spannungsspitzen<br />

schneller mit einer Abschaltung als<br />

Geräte mit vollwertigem Zwischenkreis.<br />

Aufgrund der kleinen oder fehlenden<br />

Kondensatoren können Umrichter mit<br />

schlankem Zwischenkreis Netzeinbrüche<br />

nur schlecht überbrücken. Als Faustformel<br />

hat ein schlanker Zwischenkreis ca. zehnmal<br />

weniger Kapazität als ein konventioneller<br />

Zwischenkreis.<br />

Netzrückwirkungen<br />

Umrichter mit vollwertigem Zwischenkreis<br />

erzeugen Netzrückwirkungen bei bestimmten<br />

Harmonischen. Steigt die Netzbelastung,<br />

kann sie der Betreiber mit einfachen<br />

Maßnahmen wie Drosseln effektiv reduzieren,<br />

da sie vorhersagbar sind. Typisch<br />

liegen sie bei der 5., 7., <strong>11</strong>., 13., 17. und 19.<br />

Oberschwingung. Daher lassen sich schon<br />

im Vorfeld notwendige Maßnahmen<br />

berechnen und mit einplanen.<br />

Bei Umrichtern mit schlankem Zwischenkreis<br />

ist das entstehende Frequenzspektrum<br />

ungemein schwerer abzuschätzen.<br />

Natürlich kann der Hersteller die Störungen<br />

eines ganz bestimmten Modells über den<br />

gesamten Frequenzbereich angeben. Setzt<br />

ein Anwender in seiner Applikation unterschiedliche<br />

Geräte mit schlankem<br />

Zwischenkreis ein, so ist eine vorherige<br />

Berechnung der entstehenden Belastung<br />

im Netz aber nahezu unmöglich. Addieren<br />

sich die Oberschwingung der beiden Geräte<br />

oder sind sie zu einander versetzt? Je weiter<br />

das Frequenzspektrum an Oberschwingungen,<br />

desto höher die Wahrscheinlichkeit die<br />

Resonanzfrequenz eines anderen Bauteils<br />

zu treffen.<br />

Das Entstehen von Resonanzen im Netz<br />

ist nicht mehr vorher bestimmbar. Durch<br />

das breite Frequenzspektrum, in dem die<br />

Netzrückwirkungen bei diesen Geräten liegen,<br />

steigt die Gefahr von Resonanzen mit<br />

anderen Bauteilen im Netz, beispielsweise<br />

von Leuchtstofflampen, Trafos oder Kondensatoren<br />

in Blindleistungskompensationsanlagen.<br />

Die Auslegung geeigneter<br />

Maßnahmen gestaltet sich dementsprechend<br />

zeitintensiv und sehr schwierig. Dieser<br />

Aufwand steigt umso mehr, wenn das auftretende<br />

Frequenzspektrum sehr breit<br />

gestreut ist. Konsequenter Weise erhöht<br />

der Mehraufwand auch die Kosten des<br />

Anwenders, beispielsweise für teure<br />

aktive Filter.<br />

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um diese Ideen zu verwirklichen.<br />

Willkommen<br />

bei GMN<br />

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GMN Paul Müller Industrie GmbH &Co. KG<br />

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ANTRIEBSTECHNIK<br />

01 Zwischenkreise bestehen typisch aus einer Kombination von Kondensatoren und Spulen. Dabei<br />

lassen sich Zwischenkreise mit konstanter (oben) und variabler (unten) Spannung unterscheiden<br />

Neben den Netzrückwirkungen durch die<br />

Stromaufnahme belasten Umrichter mit<br />

schlankem Zwischenkreis das Netz auch<br />

mit der Taktfrequenz des motorseitigen<br />

Wechselrichters. Aufgrund der fehlenden<br />

bzw. geringen Kapazitäten im Zwischenkreis<br />

ist diese auf der Netzseite deutlich<br />

sichtbar. Diese Frequenz hat den Vorteil,<br />

dass sie in der Regel fest ist und so im Bedarfsfall<br />

einfach mit Filtern zu bedämpfen<br />

ist. Auf den Einsatz von Funktionen, die die<br />

Taktfrequenz variabel ändern, z. B. für ein<br />

Akustikmanagement des Motors oder automatischer<br />

Derating Funktionen, sollte der<br />

Anwender unter diesem Aspekt aber<br />

verzichten.<br />

Dabei verbindet der Anwender die Gleichstromzwischenkreise<br />

der einzelnen Geräte.<br />

Erzeugte generatorische Energie steht so<br />

allen gekoppelten Geräten direkt zur Verfügung.<br />

Bremst eines, speist es die Energie<br />

zurück, die dann ein anderer Motor wieder<br />

zum Beschleunigen nutzen kann. In idealen<br />

Anwendungen, beispielsweise Rundtakttische,<br />

wo immer ein Motor bremst, während<br />

ein anderer beschleunigt, sind so<br />

Energiekosten deutlich zu senken. Denn,<br />

einmal angefahren, verschiebt sich die<br />

Energie permanent zwischen den einzelnen<br />

Antrieben im Zwischenkreis, und der<br />

Anwender muss nur die Energie zuführen,<br />

die für den Ausgleich der Verluste im<br />

System notwendig sind.<br />

So schön die Theorie im ersten Augenblick<br />

klingt, sind allerdings in der Praxis<br />

einige Randbedingungen zu beachteten. So<br />

sollte der Maschinen-/Anlagenbauer oder<br />

der Betreiber sicherstellen, dass ein Kurzschluss<br />

in einem Gerät nicht die anderen<br />

Geräte beschädigt. Abhilfe schaffen Halbleitersicherungen,<br />

die meist mit erheblichen<br />

Kosten zu Buche schlagen und<br />

ggfs. Drosseln zur Vermeidung zu hoher<br />

Stromanstiegsgeschwindigkeiten.<br />

Selbstverständlich muss der Anwender<br />

auch beachten, was passiert, wenn alle<br />

gekoppelten Geräte gleichzeitig generatorische<br />

Energie abgeben. Denn dies führt zu<br />

einem starken Anstieg der Zwischenkreisspannung,<br />

die zu einem Abschalten des<br />

gesamten Systems oder – ohne geeignete<br />

Schutzmaßnahmen – zur Zerstörung führen<br />

kann. Der Betreiber muss sicherstellen,<br />

dass diese überschüssige Energie entweder<br />

über Bremswiderstände in Form von<br />

Wärme abgeführt wird, oder ein entsprechendes<br />

System sie in das Versorgungsnetz<br />

zurückspeist. Ideal ist zu diesem Zweck eine<br />

zuschaltbare Rückspeiseeinheit, die Verluste<br />

im Standby-Betrieb verringert, oder<br />

einen der gekoppelten Umrichter mit<br />

einem Active Front End auszustatten.<br />

Generell gilt: Eine Zwischenkreiskopplung<br />

bietet sich an, wenn viele Antriebe<br />

häufig starten und stoppen. Bei einer<br />

Energieeffizienz – Zwischenkreiskopplung<br />

und Auswirkungen<br />

Der Gedanke, generatorische Energie zu<br />

nutzen, die beim Betrieb einer elektrischen<br />

Maschine an einem Frequenzumrichter<br />

entsteht, ist auf den ersten Blick äußerst<br />

verlockend. In den meisten Fällen leitet der<br />

Anwender die bei diesem Vorgang erzeugte<br />

Energie in Bremswiderstände und wandelt<br />

sie dort in Wärme um. Wäre es nicht sinnvoller,<br />

diese Energie anderen Motoren in<br />

der Maschine oder Anlage zur Verfügung zu<br />

stellen? In diesem Fall bietet sich eine<br />

Kopplung von mehreren Umrichtern über<br />

ihren Zwischenkreis an.<br />

02 Im Frequenzumrichter dient der<br />

Zwischenkreis als Energiespeicher.<br />

Im Beispiel sind die Kondensatorbank<br />

mit Elektrolytkondensator (Pfeil<br />

unten) sowie die Zwischenkreisdrosseln<br />

(Pfeil oben) zu erkennen<br />

28 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


ANTRIEBSTECHNIK<br />

schlecht geplanten und ausgeführten<br />

Zwischenkreiskopplung besteht allerdings<br />

die Gefahr, dass die Geräte in ungünstigen<br />

Betriebszuständen zerstört werden.<br />

Wichtiger Faktor für optimalen<br />

Anlagenbetrieb<br />

Danfoss setzt weiter auf vollwertige<br />

Zwischenkreise. Denn Motoren höherer<br />

Effizienzklassen machen nur Sinn, wenn<br />

Frequenzumrichter ebenfalls so effizient<br />

wie möglich konstruiert sind. Mit Geräten<br />

mit vollwertigem Zwischenkreis können<br />

Anwender Antriebe ohne Überdimensionierung<br />

projektieren, was zu niedrigen<br />

Motor- und Schaltgerätekosten und Installationskosten<br />

führt und gleichzeitig einen<br />

sehr hohen System-Wirkungsgrad – und<br />

damit niedrigere Energiekosten – gewährleistet.<br />

Sonst läuft er in Gefahr, dass er günstigere<br />

Gerätepreise mit höheren Betriebskosten<br />

langfristig teurer bezahlen muss.<br />

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03 Typische Anwendung für eine Zwischenkreiskopplung ist das Servosystem eines Etikettieres<br />

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ANTRIEBSTECHNIK<br />

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Design, von der Idee bis zur Serie<br />

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• Konstruktion und Prototypenbau<br />

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Frequenzumrichter reduziert auf das Wesentliche<br />

Weg mit allem, was überflüssig ist: Mit dem neuen<br />

Frequenzumrichter I500 bringt Lenze eine Baureihe auf<br />

den Markt, die sich funktional und leistungsmäßig in allen<br />

Belangen bedarfsgerecht zuschneiden lässt. Nach eigenen<br />

Aussagen bietet Lenze Maschinenbauern damit ein<br />

Kernprodukt, das universell einsetzbar und hinsichtlich der<br />

Baugröße (Kompaktheit), des Zuschnitts auf die<br />

Anwendung (Modularität) sowie der Einfachheit der<br />

Inbetriebnahme (Usability) neue Maßstäbe setzt und hohe<br />

Ansprüche an die Ressourceneffizienz erfüllt. Der I500 ist<br />

eine von Grund auf neu entwickelte Gerätereihe. Die neueste IGBT-Technik, der stufenlos geregelte<br />

Lüfter sowie die aktive Zwischenkreissymmetrierung tragen dazu bei, den Energieverbrauch so<br />

gering wie möglich zu halten.<br />

Weil auch die Leistungsdichte weiter nach oben geschraubt werden konnte, sind die Geräte kleiner<br />

geworden und dank weniger Verlustwärme und des ausgeklügelten Kühlkonzepts auch Schulter an<br />

Schulter im Schaltschrank einbaubar. Zudem erfüllt der I500 schon jetzt im Leistungsbereich von<br />

0,25 bis 45 kW die Wirkungsgradklasse IE2 der kommende Norm EN 50598-2.<br />

Für ein deutliches Plus bei der funktionalen Skalierbarkeit trennt Lenze das Leistungsteil des I500<br />

konstruktiv von der Control Unit. Diese wird auf das Leistungsteil geschnappt und beinhaltet<br />

unterschiedliche Möglichkeiten der Feldbuskommunikation bis hin zu EtherNet, vielfältige<br />

I/O-Schnittstellen sowie Aufsteckmöglichkeiten für ein Keypad, ein USB-Interface oder auch ein<br />

WLAN-Modul.<br />

www.lenze.com<br />

Edelstahl-Überlastkupplung für die Lebensmittelindustrie<br />

Für die Drehmomentbegrenzung in Zahnriemen- und Kettenantrieben bietet<br />

Enemac eine Überlastkupplung aus Edelstahl an. Sie erfüllt spezielle Anforderungen<br />

an die Hygiene der Lebensmittelverarbeitung. Bei dieser Kupplung<br />

wurden keine Beschichtungslösungen verwendet. Die eingesetzte Tellerfeder mit<br />

abfallendem Kraftverlauf bei relativ großem Hub garantiert punktgenaues<br />

Ansprechen bei Überschreitung des eingestellten Drehmoments und ermöglicht<br />

große Einstellbereiche ohne Tellerfeder-Wechsel. Im ausgerasteten Zustand der<br />

Kupplung steht nur eine geringe Restkraft der Tellerfeder an, was zu einem<br />

geringeren Verschleiß beiträgt. Das Kugelrastprinzip unterbricht sicher innerhalb<br />

weniger Winkelgrade den Antriebsstrang. Durch Abfragen des Hubs der überstehenden<br />

Schaltscheibe mittels eines Näherungsschalters lässt sich eine automatisierte<br />

Notstopp-Schaltung realisieren. An den Rastkugeln ist eine Lebensdauerschmierung vorgesehen,<br />

eine Labyrinth-Dichtung schützt vor Schmutzpartikeln. Der Einstellbereich für die Überlastsicherung<br />

reicht von 15 bis 350 Nm.<br />

www.enemac.de<br />

Motorstarter mit verbesserten Diagnosefunktionen<br />

SCHREMPP electronic e.K.<br />

Wiesenstraße 5 | 65843 Sulzbach<br />

Telefon +49 6196 802399-0<br />

Fax +49 6196 802399-9<br />

www.schrempp-electronic.de<br />

Mit der neuen Generation der multifunktionalen elektronischen Motorstarter EMS mit Smartwire-<br />

DT-Anbindung (EMS…SWD) unterstützt das Unternehmen Eaton die Industrie dabei, ihre<br />

Maschinenverfügbarkeit zu erhöhen und Stillstandszeiten zu minimieren. Dies gelingt vor allem<br />

durch die erweiterte Kommunikationsfähigkeit des Schaltgeräts. In Kombination mit<br />

Smartwire-DT erfasst und kommuniziert der Motorstarter nun mehr<br />

relevante Motordaten als bisher. Diese dezentrale Intelligenz eröffnet neue<br />

Möglichkeiten der präventiven Wartung und vereinfacht den Service.<br />

Mithilfe des elektronischen Weitbereichsüberlastschutzes deckt das Gerät,<br />

das eine Baubreite von 30 mm aufweist, in nur zwei Ausführungen die<br />

Strombereiche von 0,18 bis 6,5 A (AC-53a) bzw. 9 A (AC-51) ab und<br />

vereinfacht so die Produktauswahl und Ersatzteilhaltung. Hauptanwendungsgebiete<br />

des, aufgrund der Hybridschalttechnik quasi verschleißfrei<br />

arbeitenden, EMS für Motoren mit Leistungen von 0,06 bis 3 kW sind die<br />

Bereiche Fördertechnik und Verpackungsmaschinen.<br />

www.eaton.de<br />

30 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong><br />

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ANTRIEBSTECHNIK<br />

Synchronservomotoren – an die Anforderungen der Zukunft angepasst<br />

Intelligente Lösungen<br />

mit kürzeren Zykluszeiten<br />

und mehr<br />

Flexibilität im Umfeld<br />

von Industrie 4.0: Diese<br />

Anforderungen<br />

beantwortet Bosch<br />

Rexroth mit der<br />

Synchronservomotor-<br />

Baureihe MS2N.<br />

Aufgrund der neuen<br />

Motorkonstruktion und optimierten elektromagnetischen<br />

Auslegung erreicht diese Generation eine um bis zu 30 % höhere<br />

Drehmomentdichte. Die bis zu fünffache Überlastfähigkeit bei<br />

durchgängig niedriger Rotorträgheit sorgt für hohe Beschleunigung<br />

und Dynamik in allen Baugrößen.<br />

Die durchgängig hochdynamische Baureihe gibt es in sechs<br />

Baugrößen mit jeweils bis zu fünf Baulängen. Sie deckt das<br />

Leistungsspektrum von 4 bis 300 Nm Maximaldrehmoment und<br />

0,8 bis 148 Nm Stillstandsdauerdrehmoment ab. Alternative<br />

Varianten mit höherer Rotorträgheit ergänzen das Programm.<br />

Dazu passend gibt es drei abgestufte Gebersysteme.<br />

Für den elektrischen Anschluss von Leistung und Gebersignal<br />

stehen ein Einkabelanschluss sowie konventionelle Zweikabel-<br />

Lösungen mit flexiblen Kabelvarianten und Schnellverschluss<br />

bereit. Beide Optionen ermöglichen die volle Kabellänge nach<br />

Indradrive-Standard, d. h. bis zu 75 m ohne<br />

Zusatzkomponenten.<br />

www.boschrexroth.de<br />

Motoren-Portfolio<br />

für Werkzeugmaschinen<br />

ausgebaut<br />

Für die Bearbeitung größerer<br />

Werkstücke ist der Einbaumotor<br />

Simotics M-1FE2 in<br />

Baugröße 180 von Siemens<br />

konzipiert. Durch die Verwendung<br />

von Permanentmagneten<br />

bietet der Spindelmotor<br />

eine hohe<br />

Dreh momentdichte. Mit<br />

einem Innendurchmesser von<br />

200 mm und aufgrund seiner<br />

hohen Leistungsfähigkeit ist<br />

Simotics M-1FE2 auch für den<br />

Einsatz auf großen Dreh- und<br />

Fräszentren sowie für<br />

anspruchsvolle Bearbeitungen<br />

geeignet. Zudem bietet der<br />

Hersteller mit dem Simotics<br />

T-1FW68 leistungsstarke<br />

Segmentmotoren. Mit dem<br />

hohen Drehmoment von bis<br />

zu 1 Mio. Nm eignen sich<br />

diese Direktantriebe für den<br />

Einsatz bei großen bis sehr<br />

großen Durchmessern. Die<br />

Segmentmotoren sind flexibel<br />

bei der Auslegung und können<br />

auch mit einer verringerten<br />

Anzahl von Statorsegmenten<br />

betrieben werden.<br />

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ANTRIEBSTECHNIK<br />

An Dynamik kaum zu überbieten<br />

Für kürzere Zykluszeiten – Handlingroboter mit dynamischem Energiespeicher<br />

In dem jüngst eröffneten Automation<br />

Tech Center an dem Schuler Standort in<br />

Gemmingen wurde die neue Crossbar<br />

Roboter-Generation 4.0 vorgestellt. Mit<br />

diesem Roboter geht der Pressenbauer<br />

neue Wege nicht nur im Design, sondern<br />

vor allem auch in Sachen Energiemanagement.<br />

Mit im Spiel ist hier der<br />

dynamische Energiespeicher.<br />

auch letzte Zeitreserven genutzt werden<br />

können.<br />

Durch den Einsatz des dynamischen<br />

Energiespeichers DES 3.0 der Michael Koch<br />

GmbH wurde eine Steigerung der Hubzahl<br />

erreicht. Der DES bringt dem Crossbar<br />

Roboter zwei Vorteile. Zum einen eine<br />

Energieeinsparung von ca. 20-25 % und<br />

zum anderen schafft der Roboter eine<br />

höhere Hubzahl für die Pressenverkettung.<br />

Abhängig von der Teilgeometrie können<br />

jetzt 15 Teile statt vorher 12 Teile bewegt<br />

werden.<br />

Der DES, der in der Handhabung so einfach<br />

wie ein Bremswiderstand und ungemein<br />

Effizienz erhöhend ist, eignet sich<br />

damit auch für viele andere Anwendungen<br />

in der elektrischen Antriebstechnik. In<br />

Dynamische Energiespeicher schonen die Antriebselektronik,<br />

erhöhen Dynamik und Energieeffizienz<br />

Der Crossbar-Roboter 4.0 basiert auf<br />

einem sechsachsigen Industrie-Roboter,<br />

den Schuler Automation um zwei Achsen,<br />

nämlich eine Fahr- sowie eine weitere<br />

Schwenkachse ergänzt hat. Die zusätzlichen<br />

Achsen bilden den horizontalen Antrieb<br />

sowie eine weitere Variabilität am Roboterkopf.<br />

Damit kann er mit viel Bewegungsspielraum<br />

Teile innerhalb einer Pressenlinie<br />

trans portieren. Er entnimmt dem<br />

Werkzeug der Presse bis zu vier Teile gleichzeitig,<br />

positioniert sie gegebenenfalls neu<br />

und legt sie direkt und ohne Zwischenablage<br />

in das Werkzeug der folgenden<br />

Pressenstufe ein.<br />

Die Schnelligkeit der neuen Robotergeneration<br />

macht es möglich, dass die<br />

Werkstücke schon während der Öffnungsphase<br />

aus der Presse entnommen werden.<br />

Auf der Beladungsseite geschieht ähnliches:<br />

Der Roboterarm mit seinen Haltewerkzeugen<br />

befindet sich noch in der Presse,<br />

wenn diese ihren Schließvorgang beginnt.<br />

Die Dynamik des Roboters ermöglicht die<br />

Optimierung der Bewegungen derart, dass<br />

seiner Standardausführung ist er für alle<br />

Umrichter mit einer Zwischenkreisspannung<br />

bis 800 Volt DC (was dem gängigen<br />

Netzanschluss von 400 Volt AC entspricht),<br />

die über einen direkten Zwischenkreisanschluss<br />

verfügen, ausgelegt. Dabei gilt: Auspacken,<br />

mit drei Litzen anschließen und<br />

Energie sparen – mehr Arbeitsschritte sind<br />

für den Nutzer nicht erforderlich. Der Speicher<br />

regelt sich von Beginn an selbständig.<br />

Referenzgeber für die Energieaufnahme und<br />

Energieabgabe ist der Bremschopperausgang<br />

des Umrichters. Der DES ermittelt darüber<br />

die relevanten Spannungsebenen im<br />

Gleichstromzwischenkreis des Umrichters<br />

und stellt seine Arbeitsparameter darauf ein.<br />

Bremst der Antrieb, steigt die Zwischenkreisspannung.<br />

Übersteigt diese den bei der<br />

ersten Bremsung ermittelten Grenzwert,<br />

nimmt der DES die Energie auf. Die Energie<br />

wird hier solange gespeichert, bis die Spannung<br />

den unteren Schwellenwert erreicht.<br />

Dann wird die gespeicherte Energie wieder<br />

in den Zwischenkreis zurückgegeben, noch<br />

bevor Energie aus dem Netz geholt wird.<br />

Dies ist der entscheidende Moment der<br />

Energieeinsparung. Der Speicher des DES<br />

entlädt sich bis auf den zuvor automatisch<br />

festgelegten Mindestpegel und wartet auf<br />

die nächste Bremsung.<br />

Die Flexibilität in Bezug auf seine Einsatzfähigkeit<br />

und seine Selbständigkeit verleihen<br />

dem Gerät das Attribut dynamisch.<br />

Das Speichermodul arbeitet als schonender<br />

Stabilisator des Zwischenkreises und hat<br />

keinerlei Kontakt mit dem eingangsseitigen<br />

Stromnetz.<br />

www.bremsenergie.de<br />

32 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Perfekter Milchschaum dank bürstenlosem DC-Motor<br />

Die Produktion von<br />

Milchschaum in guter Qualität<br />

für Selbstbediener-Kaffeemaschinen<br />

ist schwierig und<br />

nicht wirklich zufriedenstellend.<br />

So wurde ein neues<br />

Verfahren mit einem<br />

geschlossenen Mischer mit<br />

einem rotierenden Innenleben<br />

entwickelt. Die Milch wird mit<br />

dem Dampf in eine Kammer<br />

gedrückt, in der eine Scheibe<br />

mit Kammstruktur eingebaut<br />

ist. Die Scheibe rotiert mit hoher Drehzahl und schäumt die Milch<br />

auf. Durch die Parameter Dampfdruck, Milchmenge und Drehzahl<br />

lässt sich jede gewünschte Struktur des Milchschaums erzeugen.<br />

Alle zunächst angedachten Lösungen für die Serie waren<br />

entweder technisch nicht durchführbar oder nicht wirtschaftlich.<br />

Durch die Idee, Milch und Dampf durch den Motor zu leiten und<br />

mit dem Rotor zu mischen, entstand ein komplett mit lebensmittelechtem<br />

Kunststoff gekapselter BLDC-Motor ohne Wellendichtungen<br />

oder Magnetkupplungen, der nur mit einem O-Ring<br />

abzudichten war. Auf der klassischen A-Flansch-Seite sind nun die<br />

Anschlüsse für Dampf und Milch, am B-Flansch kommt der<br />

perfekte Milchschaum heraus.<br />

Der Motor hat ca. 100 W Leistung, 4000 min -1 und 24 V DC als<br />

Spannungsversorgung sowie eine Steuerplatine, die Fehler im<br />

Antrieb erkennt und zurückmeldet. Kern liefert einbaufertige<br />

Mischer, die der Kunde direkt in die Kaffeemaschine einbaut, da<br />

die Mischer zu 100 % auf Dichtheit geprüft sind.<br />

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hohe Drehzahlen<br />

und Dynamiken<br />

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Kupplungs-Modellreihen mit<br />

einem niedrigen Massenträgheitsmoment<br />

für hohe<br />

Drehzahlen und Dynamiken an.<br />

Die Baureihe MKS z. B. bietet<br />

Miniatur-Metallbalgkupplungen<br />

bis 10 Nm, die aufgrund ihres<br />

symmetrischen Designs und<br />

einer Wuchtung in Qualität 2,5<br />

bis 120 000 min -1 geeignet sind.<br />

Müssen Achsabstände bis 6 m<br />

überbrückt werden, ist mit dem<br />

Modell ZAL eine Metallbalg-<br />

Gelenkwelle mit CFK-Zwischenrohr<br />

erhältlich, die ohne zusätzliche<br />

Zwischenlagerung<br />

ebenfalls für hohe Drehzahlen<br />

und bis 800 Nm Nenndrehmoment<br />

geeignet ist. Mit der<br />

Baureihe SL sind TÜV-geprüfte<br />

Leichtbau-Sicherheitskupplungen<br />

verfügbar, die durch<br />

eine hohe Leistungsdichte und<br />

ein geringeres Gewicht im<br />

Vergleich zu den klassischen<br />

Modellen punkten. Mit eigenen<br />

Wucht maschinen und<br />

Prüfständen kann der Hersteller<br />

weitere Baureihen und Sonderlösungen<br />

für hochdynamische<br />

Anwendungen anbieten.<br />

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Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong> 33


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Bis zu einer Million Bewegungszyklen<br />

Bürstenlose DC-Servomotoren – kleine Kraftpakete in Testanlagen<br />

Andreas Seegen, Ellen-Christine Reiff<br />

Wenn Zuverlässigkeit und hohe Standzeiten zum Beispiel in Test- und Prüfanlagen<br />

gefordert sind, kommen als kleine Antriebskraftpakete bürstenlose Gleichstromservomotoren<br />

ins Spiel. So auch in der im Folgenden beschriebenen Anwendung in<br />

einem mechatronischen Aktuator für Tests in der Automobilindustrie.<br />

Die Kübrich Ingenieurgesellschaft mbH<br />

& Co. KG entwickelt und stellt Testsysteme<br />

zur Überprüfung und Sicherstellung<br />

von Funktion und Qualität komplexer<br />

mechatronischer Baueinheiten her. Im Zusammenspiel<br />

von intelligenter Software,<br />

ausgereifter Hardware und hochpräzisen<br />

mechanischen Komponenten entstehen<br />

am Firmensitz in Priesendorf automatisch<br />

arbeitende Prüfanlagen für unterschiedliche<br />

Aufgaben, angefangen vom Test elektrischer<br />

Fensterheber bis hin zur automatischen<br />

Spiegelverstellung, kompletten Autositzen<br />

oder ähnlichem. Ein typisches Beispiel<br />

liefert der neue Aktuator µAct, der<br />

beim Test von Sonnenblenden, Türgriffen,<br />

diversen Entriegelungen, Betätigungselementen<br />

etc. seinen Einsatz findet.<br />

Mikro-Aktuator mit breitem<br />

Leistungsspektrum<br />

Die kompakte Kombination aus Komplettantrieb<br />

im robusten Gehäuse, flexibler<br />

mechanischer Schnittstelle für die Ankopplung,<br />

Regelungselektronik, Busschnittstelle<br />

und einem Hub für den Anschluss zusätz­<br />

Dipl. Ing. (BA) Andreas Seegen, FAULHABER,<br />

Schönaich,<br />

Ellen-Christine Reiff, Redaktionsbüro Stutensee<br />

licher Sensorik ist vibrationsbeständig und<br />

feuchteresistent, was z. B. bei dynamischen<br />

Bauteil-Tests unter Klimabedingungen<br />

wichtig ist. Da unterschiedliche Anwendungen<br />

unterschiedliche Kräfte erfordern,<br />

steht der Aktuator in zwei Ausführungen<br />

zur Verfügung.<br />

Durch den integrierten Prozessor können<br />

die Systeme dann in Kombination mit der<br />

entsprechenden Testsoftware (TiS) Bewegungsabläufe<br />

eigenständig ausführen. Dabei<br />

wird dem Aktuator einiges abverlangt. Je<br />

nach Anwendungen können durchaus bis zu<br />

einer Million Testzyklen notwendig sein; das<br />

heißt, zuverlässige Funktion im Dauerbetrieb<br />

über mehrere Wochen ist obligatorisch.<br />

Antriebe für Testanlagen<br />

Die treibende Kraft<br />

Treibende Kraft des Mikro-Aktuators sind<br />

deshalb bürstenlose Gleichstromservomotoren.<br />

Qualität made in Germany war den<br />

Entwicklern bei Kübrich wichtig und so fiel<br />

die Wahl schlussendlich auf Kleinstantriebe<br />

aus dem Faulhaber-Programm. Sie bieten<br />

für den Einsatz in Test- und Prüfanlagen gute<br />

Voraussetzungen, zumal sie als funktionale<br />

Antriebssysteme aus Motor, Getriebe,<br />

Bremse und Encoder angeboten werden.<br />

Die einzelnen Antriebskomponenten sind<br />

optimal aufeinander abgestimmt, arbeiten<br />

perfekt zusammen und erreichen so eine<br />

hohe Effizienz.<br />

In allen Industriebereichen werden die Produktlebenszyklen kürzer. Immer schneller<br />

erscheinen neue Produkte auf dem Markt. Im Automobilsektor zeigt sich dieser<br />

Trend besonders deutlich. Waren es vor einiger Zeit noch sieben bis acht Jahre, bis<br />

ein Fahrzeug zur Serienreife entwickelt wurde, so sind es heute gerade mal noch<br />

zweieinhalb bis drei Jahre. Dies stellt hohe Anforderungen an die Entwicklungsteams.<br />

Fahrzeugfunktionen, wie das häufige Öffnen und Schließen der Tür,<br />

müssen schnell und präzise getestet und die Ergebnisse ausgewertet werden, um<br />

eventuelle Optimierungen kurzfristig anstoßen zu können. Hierfür sind leistungsfähige<br />

Antriebslösungen gefragt, die sich einfach in die Testanlagen integrieren<br />

lassen sowie zuverlässig arbeiten und gut zu bedienen sind.<br />

34 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


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ANTRIEBSTECHNIK<br />

02 Je nach Anwendung können<br />

durchaus bis zu einer Million<br />

Testzyklen notwendig sein<br />

01 Mikro-Aktuator für den Test von Autotüren<br />

Im Vergleich zu mechanisch kommutierten<br />

Elektromotoren lebt ein bürstenloser<br />

Gleichstromservomotor deutlich länger. Er<br />

besteht nur aus wenigen Einzelkomponenten,<br />

im Wesentlichen aus einer dreiphasigen<br />

Wicklung (Stator) und einem vierpoligen<br />

Permanentmagneten (Rotor) sowie<br />

dem elektronischen Kommutierungssystem.<br />

Der dynamisch gewuchtete Rotor sorgt<br />

für einen ruhigen, rastmomentfreien Lauf.<br />

Kompakte Motor-Getriebe-<br />

Kombination<br />

In der beschriebenen Anwendung finden je<br />

nach Testaufgabe und benötigtem Drehmoment<br />

zwei unterschiedliche Typen dieser<br />

Servomotoren Verwendung: Für die kleinere<br />

Ausführung des µAct fiel die Wahl auf<br />

den bürstenlosen Gleichstromservomotor<br />

der Baureihe 2250 BX4. Er ist bei einem<br />

1:25 oder 1:51 arbeitet. Diese Präzisions-<br />

Planetentriebe bestehen komplett aus<br />

Metall und eignen sich dadurch in Kombination<br />

mit den DC-Kleinstmotoren ideal für<br />

Anwendungen, die wie hier hohe Abtriebsmomente<br />

verlangen. Mit dem Motor werden<br />

sie einfach über einen stirnseitig aufschraubbaren<br />

Flansch verbunden. Dadurch<br />

entsteht eine kompakte Antriebseinheit, die<br />

sich gut in der Anwendung integrieren lässt<br />

und wenig Einbauplatz benötigt.<br />

In vielen Anwendungen bewährt<br />

03 Die kompakte Kombination besteht aus<br />

Antrieb, mechanischer Schnittstelle für die<br />

Ankopplung, Regelungselektronik, Busschnitt -<br />

stelle und einem Hub für zusätzliche Sensorik<br />

Bürstenlose Gleichstromservomotoren leben deutlich länger<br />

als mechanisch kommutierte Elektromotoren<br />

Durchmesser von 22 mm lediglich 52 mm<br />

lang. Die Vierpoltechnologie verleiht ihm<br />

trotz dieser kompakten Abmessungen ein<br />

hohes Dauerdrehmoment von bis zu<br />

32 mNm, bei ruhigen Laufeigenschaften<br />

und niedrigem Geräuschpegel. Das größere<br />

Testgerät ist mit einem ebenfalls vierpoligen<br />

Gleichstromservomotor der Baureihe<br />

3268 BX4 oder 3242 BX4 ausgestattet. Bei<br />

einem Durchmesser von 32 mm und 68 mm<br />

bzw. 42 mm Länge erreichen diese Motoren<br />

ein Drehmoment von 96 mNm bzw.<br />

53 mNm. Die bürstenlosen Gleichstromservomotoren<br />

werden je nach Testaufgabe mit<br />

einem Planetengetriebe (Baureihe 22F)<br />

kombiniert, das mit einer Untersetzung von<br />

In den neuen Mikro-Aktoren für Tests im Automobilbereich<br />

werden die bürstenlosen<br />

Gleichstromservomotoren sicher wieder<br />

ihre Zuverlässigkeit beweisen. Schließlich<br />

haben sich schon in vielen anderen Anwendungen<br />

bewährt, angefangen von der Medizin-<br />

und Kameratechnik bis hin zu beliebigen<br />

Automatisierungsaufgaben, der Robotik<br />

oder eben auch in Testanlagen. Sie decken in<br />

unterschiedlichen Baugrößen Drehmomente<br />

von 0,1 bis 217 mNm ab, lassen sich mit<br />

unterschiedlichen Getrieben, Encodern und<br />

Steuerungen kombinieren und für besondere<br />

Anforderungen zudem noch modifizieren.<br />

Zu den häufigsten Anpassungen gehören<br />

beispielsweise Vakuumtauglichkeit, Erweiterung<br />

des Temperaturbereichs, modifizierte<br />

Wellen, andere Spannungstypen sowie<br />

kundenspezifische Anschlüsse oder Stecker.<br />

Bilder: Bilder 01 bis 03 Kübrich; Bild 04 Faulhaber<br />

www.faulhaber.com<br />

04 Bürstenlose DC-Servomotoren in<br />

Vierpoltechnologie kombiniert mit einem<br />

Planetengetriebe in Metallausführung<br />

36 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Nutenlose bürstenlose DC-Motoren für Highspeed-Anwendungen<br />

Eine effiziente Lösung für Highspeed-Applikationen bietet der<br />

nutenlose BLDC-Motor DS16 von Nanotec. Er verfügt über einen<br />

Stator aus ringförmigen Blechen, auf deren Innenseite eine flache<br />

Wicklung aufgebracht ist. Da die Wicklungen keinen Eisenkern<br />

haben, ist die Induktivität des Motors sehr niedrig und der Strom<br />

steigt sehr schnell an. Darüber hinaus sind die Eisenverluste stark<br />

reduziert und die Motoren weisen einen höheren Wirkungsgrad<br />

auf. Im Langsambetrieb wirkt sich das fehlende Drehmomentrippel<br />

positiv aus. Da das Magnetfeld nicht wie bei Standard-<br />

BLDC-Motoren an den Polschuhen verstärkt wird, tritt kein<br />

Rastmoment auf.<br />

Der DS16 wird in drei Längen angeboten: In Größe S mit 28 mm<br />

Länge und einer Leistung von 3,7 W bei max. 27 000 min -1 , in<br />

Größe M mit 40 mm Länge und einer Leistung von 10 W bei max.<br />

30 000 min -1 und in Größe L mit<br />

56 mm Länge und 25 W Leistung bei<br />

max. 29 000 min -1 . Die geringe Induktivität<br />

der nutenlosen Motoren kann in<br />

Kombination mit der PWM-Frequenz<br />

des Reglers zu einem hohen<br />

Stromrippel führen, der zusätzliche<br />

Erwärmung verursacht. Daher müssen<br />

zwischen Controller und Motor zusätzliche<br />

Motordrosseln verwendet werden. Die Motoren vom<br />

Typ DS16 eignen sich unter anderem für den Einsatz in allen<br />

Arten von Bohrern und Schleifgeräten.<br />

www.nanotec.de<br />

DC-Motoren<br />

mit hoher<br />

Drehmomentdichte<br />

Bürstenlose Gleichstrommotoren<br />

der Serie EC042B von<br />

Pittman bieten eine hohe<br />

Leistungsdichte und Performance.<br />

Mit Nema-17-Abmessungen<br />

sind sie unter den<br />

meisten metrischen Einbaubedingungen<br />

verwendbar, z. B.<br />

zum Wechsel vom Schritt- zum<br />

DC-Motor. Die Motoren sind in<br />

drei Längen verfügbar, mit<br />

konstantem Drehmoment von<br />

<strong>11</strong> bis 31 Ncm und einem<br />

Spitzendrehmoment von 35 bis<br />

99 Ncm. Sie erreichen eine<br />

Drehzahl bis 9000 min -1 und<br />

können mit bis zu 96 V<br />

Zwischenkreisspannung<br />

betrieben werden. Die<br />

Wicklungen sind in acht<br />

Standardvarianten erhältlich,<br />

individuelle Wicklungen sind<br />

ebenfalls möglich. Die Konstruktion<br />

des Motors beinhaltet einen<br />

vierpoligen Hochleistungsrotor<br />

mit Seltenerdmagneten, der für<br />

ein gutes Drehmoment/<br />

Trägheitsmoment-Verhältnis<br />

sorgt. Die Statoreinheit besteht<br />

aus verlustarmen Werkstoffen<br />

für Anwendungen mit hoher<br />

Drehzahl. Zur Erhöhung der<br />

Laufruhe sind die Kugellager<br />

vorgespannt und gekapselt.<br />

metsearch.net<br />

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ANTRIEBSTECHNIK<br />

Offen nach beiden Seiten<br />

Motion Control mit zentraler oder dezentraler Intelligenz<br />

Oliver Barth<br />

Fortschritte in der Steuerungstechnik,<br />

bei Feldbussen und<br />

Mikrocontrollern bringen<br />

regelmäßig neue Aspekte in die<br />

Diskussion über Vor- und Nachteile<br />

zentraler oder dezentraler Ansteuerung<br />

von Antriebsverstärkern.<br />

Gemeint ist dabei nicht deren<br />

Platzierung, sondern ihre eigentliche<br />

Funktion: die Bewegungsgenerierung.<br />

Soll eine zentrale,<br />

leistungsstarke Motion-Steuerung<br />

den Hauptteil der Rechenarbeit zur<br />

Sollwertvorgabe übernehmen, oder<br />

soll jeder einzelne Antriebsverstärker<br />

für die Bewegungsgenerierung<br />

seiner Achse verantwortlich sein?<br />

In den vergangenen zehn Jahren war es vor<br />

allem die Weiterentwicklung der Feldbusse,<br />

die neue Perspektiven eröffnet hat.<br />

Durch hohe Bandbreite und Echtzeitfähigkeit<br />

sind Ethernet-basierte Feldbusse heute<br />

leistungsstarke Kommunikationssysteme.<br />

Sie ermöglichen es, einer Motion Control-<br />

Steuerung im Takt von wenigen Millisekunden<br />

bis hin zu einigen hundert Mikrosekunden<br />

Sollwerte für eine Vielzahl von Achsen<br />

über den Feldbus zu übertragen und Istwerte<br />

sowie Statusinformationen zurückzuerhalten.<br />

Der Antriebsverstärker kann – aufgrund<br />

extrem verbesserter Prozessorleistungen<br />

– sehr schlank gehalten werden und<br />

ist seitens seiner Rechenleistung im<br />

Wesentlichen mit Regelungs- und Überwachungsaufgaben<br />

beschäftigt.<br />

Dieses Antriebskonzept scheint für fast<br />

alle Motion-Anwendungen geeignet zu<br />

sein, da die zentrale Steuerung von der einfachen<br />

Einzelachs-Ansteuerung bis zur<br />

komplexen Bahnsteuerung alle Bewegungsformen<br />

generieren kann. Es stellt sich<br />

daher die Frage, welche Berechtigung<br />

dezentrale Steuerungstechnologien weiterhin<br />

besitzen.<br />

tische Bauelemente und PHY-Halbleiter<br />

müssen für hochfrequente Signale und<br />

deren Schirmung geeignet sein – können<br />

allerdings oft aus der Stückzahlproduktion<br />

der Office-Welt verwendet werden.<br />

Im Antriebsverstärker als Feldbus-Slave<br />

ist entweder ein spezieller ASIC oder ein<br />

FPGA-Core erforderlich, der den Kommunikationsstack<br />

in Echtzeit abarbeiten kann.<br />

Die Vorteile von zentraler und<br />

dezentraler Ansteuerung sind<br />

in einem Serovregler vereint<br />

Weiterhin wird für die Berechnung komplexer<br />

Bewegung auch eine entsprechend<br />

leistungsfähige Motion-Steuerung benötigt.<br />

Bibliotheksfunktionen für spezielle Auf-<br />

Dr.-Ing. Oliver Barth, WITTENSTEIN motion<br />

control GmbH, Igersheim<br />

Zentral oder dezentral<br />

Zunächst hat zentrale Steuerungstechnik<br />

ihren Preis: Ethernet-basierte Feldbusse<br />

benötigen – um die Anforderungen der<br />

Bitübertragungsschicht des OSI-Referenzmodells<br />

für Netzwerkprotokolle zu erfüllen –<br />

hochwertige Komponenten in der elektrischen<br />

Anbindung. Kabel, Steckverbinder, magne-<br />

01 Die Antriebsverstärker zeichnen sich<br />

messtechnisch durch eine hochauflösende<br />

Stromregelung und eine schnelle<br />

Strommessung aus<br />

38 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


02 Die Bewegung einzelner, nicht-synchronisierter Achsen sowie komplexe Einzelachsbewegungen<br />

lassen sich mit dezentralen Steuerungskonzepten umsetzen<br />

gaben stehen oft nicht im Standard zur Verfügung<br />

und müssen gesondert lizenziert werden.<br />

Die Frage nach der Berechtigung dezentraler<br />

Steuerungstechnologien kann somit<br />

umformuliert werden: In welchen Anwendungen<br />

ist zentrale Motion-Steuerung nicht<br />

notwendig? Zu nennen ist zunächst die Bewegung<br />

einzelner, nicht-synchronisierter<br />

Achsen, die problemlos dezentral, d. h. im<br />

Antriebsverstärker berechnet werden kann.<br />

Darüber hinaus sind auch komplexe Einzelachsbewegungen<br />

wie z. B. Pressvorgänge<br />

mit überwachter Kraftgrenze realisierbar,<br />

wenn erweiterte Fahrsatztabellen vorliegen.<br />

Im Falle mehrerer synchronisierter<br />

Achsen lassen sich die Bewegungen noch<br />

gleichzeitig über ein Synchronisierungssignal<br />

der Steuerung starten.<br />

An seine Grenzen stößt das dezentrale<br />

Konzept jedoch, wenn die Sollwerte für<br />

mehrere Achsen zyklisch übertragen werden<br />

– wie dies z. B. bei einer CNC-Bahnsteuerung<br />

oder einer Robotersteuerung der<br />

Fall ist.<br />

Ausführungskonzepte<br />

dezentraler Steuerungstechnik<br />

Dezentrale Steuerungstechnik kann in verschiedenen<br />

Ausbaustufen realisiert werden.<br />

Die einfachste Form ist eine Fahrsatztabelle,<br />

die in Listenform alle für eine Positionierung<br />

notwendigen Parameter enthält.<br />

In einer Zeile werden Zielposition, Geschwindigkeit<br />

und Beschleunigungen definiert.<br />

Die einzelnen Zeilen können über<br />

Sprungbefehle verknüpft werden, sodass<br />

komplexe Bewegungsabfolgen möglich<br />

sind. Zum Start einer Bewegungabsfolge<br />

wird eine Listenposition über den Feldbus<br />

oder einen digitalen Eingang angewählt.<br />

Für komplexere Aufgaben wird zusätzliche<br />

eine Ablaufsteuerung mit Funktionen<br />

wie „Parameter setzen“, „Parameter modifizieren“,<br />

„Vergleichen“ und „Sprüngen in Abhängigkeit<br />

bestimmter Zustände“ benötigt.<br />

Dies ist mit der Erweiterung der Fahrsatztabelle<br />

um die entsprechenden Befehle<br />

möglich, wobei ein Listeneintrag einem Befehl<br />

entspricht. Im Antriebsverstärker wird<br />

Zeile für Zeile der Kommandoliste interpretiert<br />

und ausgeführt. Beispiele für solche<br />

komplexe Motion-Aufgaben sind Greifvorgänge,<br />

die aus einem positions- und einem<br />

kraftgeregelten Anteil bestehen.<br />

Programmierung für<br />

High End-Anforderungen<br />

Wünscht der Anwender maximale Flexibilität,<br />

dann bietet eine Hochsprache oder beispielsweise<br />

ein an eine Hochsprache angelehnter,<br />

strukturierter Text nach EN 6<strong>11</strong>31-<br />

3:2014-06 „Speicherprogrammierbare Steuerungen<br />

- Teil 3: Programmiersprachen“ die<br />

besten Möglichkeiten. Das Programm wird<br />

auf einem PC editiert, kompiliert, auf den<br />

Antriebsverstärker übertragen und ausgeführt.<br />

Der Antriebsverstärker muss somit<br />

eine Laufzeitumgebung für die in der Hochsprache<br />

erstellten Programme besitzen.<br />

03 In den Fahrerlosen Transportfahrzeugen<br />

(FTS) kommt der Servoregler mit dezentraler<br />

Ansteuerung zum Einsatz<br />

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ANTRIEBSTECHNIK<br />

04 Das Servoantriebssystem<br />

in der Greifapplikation im FTS<br />

Servoregler für intelligente Integrationskonzepte<br />

Mit Simco Drive bietet Wittenstein Motion Control den Anwendern statt eines<br />

„entweder-oder“ die Option des „sowohl-als auch“, da die Servoregler die freie Wahl<br />

zwischen zentraler und dezentraler Ansteuerung bieten. Simco Drive wurde für<br />

sinuskommutierte Servomotoren definierter Leistungsklassen entwickelt und<br />

zeichnet sich messtechnisch durch eine hochauflösende Stromregelung mit bis zu<br />

16 Bit und eine schnelle Strommessung unter 8 µs aus – ideal für eine hochgenaue<br />

Drehmomentregelung und hohe Dynamik im Stromregelkreis. Die Verstärker<br />

können im eigenständigen Positionierbetrieb mit definierbaren Trajektorien und<br />

Fahrsatztabellen eingesetzt werden, aber auch – über den EtherCat-Bus – im<br />

geschlossenen Regelkreis mit Echtzeit-Führungskommunikation. Für die Feldbusintegration<br />

kann zudem auf Verstärkerausführungen mit CANopen- oder Profibus-<br />

Schnittstelle zurückgegriffen werden. Mit STO steht zudem die Option integrierter<br />

Safety-Funktionen nach IEC 61508 zur Verfügung. Dank Schutzart IP65 oder<br />

wahlweise IP20 können die Servoregler sowohl in direkter Nähe zur Antriebsachse<br />

als auch in einem leitstandnahen Schaltschrank betrieben werden.<br />

05 Integrationssituation des<br />

Antriebsverstärkers in IP20 im FTS<br />

Mit der Flexibilität und dem Funktionsumfang<br />

einer Hochsprache steigt jedoch die<br />

Komplexität der Programmerstellung.<br />

Dezentrale Anwendung:<br />

Kraftgeregeltes Greifen<br />

Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) sorgen<br />

für effizienten Materialfluss innerhalb<br />

eines Untenehmens. Im vorliegenden Praxisbeispiel<br />

des Unternehmens BeeWatec<br />

GmbH besitzt ein FTF eine Klemmvorrichtung,<br />

sodass Warenbehälter von dem Fahrzeug<br />

aufgenommen und abgesetzt werden<br />

können. Das Antriebssystem, das in dem<br />

Huckepack-FTF für die Greifapplikation<br />

verwendet wird, besteht aus dem Servoregler<br />

Simco Drive und der Aktuatorbaureihe<br />

Cyber Dynamic Line von Wittenstein.<br />

Der Klemmvorgang wurde ohne übergeordnete<br />

Steuerung mit einer erweiterten<br />

Fahrsatztabelle realisiert: Zunächst wird<br />

über Endschalter eine Startposition der<br />

Klemmbacken angefahren. Danach wird<br />

der maximale Motorstrom auf den Wert der<br />

gewünschten Klemmkraft parametriert, sodass<br />

der Motor den Behälter mit konstanter<br />

Kraft festklemmen kann. Nach erfolgreichem<br />

Klemmvorgang wird während des<br />

gesamten Transports die Klemmkraft überwacht,<br />

sodass auch ein herausrutschen<br />

eines Behälters während der Fahrt sicher<br />

erkannt wird.<br />

Bilder: Bilder 03,04 und 05 BeeWaTec GmbH; 01 und<br />

02 Wittenstein<br />

www.wittenstein.de


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Baureihe explosionsgeschützter Motoren erweitert<br />

Das Unternehmen SEW-Eurodrive<br />

hat das Produktportfolio der<br />

SEW-Motoren für die Verwendung<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

mit den Motoren EDRE250,<br />

EDRE280 und EDRE315 um<br />

insgesamt sieben Baugrößen<br />

erweitert. Diese Motoren – und<br />

zukünftig auch die Bremsmotoren<br />

– erfüllen die Anforderungen gemäß<br />

der EU-Richtlinie 94/9/EG (Atex)<br />

sowie ihrer Nachfolgerin, der<br />

Richtlinie 2014/34/EU, und sind als Geräte der Gerätekategorie 3<br />

verfügbar. Da die Motoren den Anforderungen der Wirkungsgradklasse<br />

IE2 entsprechen, lassen sie sich auch in außereuropäischen<br />

Märkten mit Wirkungsgradvorschriften einsetzen, die Motoren<br />

nach Atex-Richtlinie akzeptieren.<br />

Die vier Baugrößen des Motors EDRE315 sind die Ergänzung zu<br />

höheren Leistungen des bestehenden Produktportfolios der<br />

Motoren und Getriebemotoren für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen. Die drei Baugrößen EDRE250/280 lösen die<br />

Baureihe DVE250/280 in Kategorie 3 ab. Lieferbar sind die<br />

Motoren EDRE250 bis 315 in den Ausführungen für den Gas- und/<br />

oder Staub-Explosionsschutz als /3GD oder /3D und vervollständigen<br />

den Baukasten der auf dem Markt etablierten Motoren der<br />

Baugrößen EDRS71 bis EDRE225. Die Baureihe EDR.. gibt es<br />

neben dem Aufbau als Getriebemotor auch als Solomotor in<br />

Fuß- und/oder Flanschausführung.<br />

www.sew-eurodrive.de<br />

Achsmodul mit<br />

Inkrementalgeber-<br />

Eingang<br />

Wngr st mhr!<br />

Das Unternehmen Sigmatek<br />

erweitert seine S-Dias-Serie um<br />

ein Achsmodul mit Inkrementalgeber-Eingang.<br />

Das Modul des<br />

Typs DC 062 wird für die Ansteuerung<br />

von Synchron-Servomotoren<br />

eingesetzt. Bei einer Nennleistung<br />

von 300 W können bis zu 6 A<br />

Dauerstrom bei<br />

48 V DC erreicht werden. Der<br />

integrierte 32-Bit-Inkrementalgeber-Eingang<br />

mit einer Zählerfrequenz<br />

bis zu 500 kHz sorgt für<br />

eine kostengünstige Positions-<br />

Auswertung. Der Servoverstärker<br />

im S-Dias-Format ist mit einem<br />

2-kanaligen Enable-Eingang<br />

ausgestattet. Dieser erlaubt die<br />

Realisierung der TÜV-zertifizierten<br />

Sicherheitsfunktion STO (Safe<br />

Torque Off) für Anwendungen bis<br />

SIL 3 (gemäß EN 62061) und<br />

Kat. 4, PL e (EN ISO 13849-1/2).<br />

Das Achsmodul verfügt zudem<br />

über einen 24-V DC-Ausgang, der<br />

das Ansteuern einer Haltebremse<br />

ermöglicht. Beim Bremsen wird<br />

die Energie in den Zwischenkreis<br />

zurückgeführt.<br />

www.sigmatek-automation.com<br />

Reduziert auf das Wesentliche: der neue i500<br />

Schlankes Design, skalierbare Funktionalität und außerordentlich<br />

anwenderfreundlich. Der wegweisende Inverter<br />

i500 ist so schmal gebaut, dass Sie jede Menge Platz im<br />

Schaltschrank einsparen. Dank innovativer Interaktionsmöglichkeiten<br />

ist Ihnen eine Inbetriebnahme in Rekordzeit<br />

spielend möglich. Und das Beste: Die modulare Bauweise<br />

passt sich im Handumdrehen an unterschiedliche<br />

Maschinenanforderungen an. Manchmal ist weniger mehr.<br />

Noch Fragen? Erfahren Sie mehr auf der SPS IPC Drives<br />

<strong>2015</strong> (24. bis2 6. November) in Halle 1, Stand 360 oder<br />

schauen Sie auf www.Lenze.com vorbei.<br />

So einfach ist das.


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Keine Angst vor<br />

Kälte und Frost<br />

Passgenaue Antriebslösungen bewähren sich<br />

in Gefrier- und Kühlanwendungen<br />

Dirk Hoffmann<br />

Der weltweit zunehmende Bedarf an<br />

hochwertigen Lebensmitteln hat die<br />

Entwicklung der Tiefkühl-Lebensmitteltechnik<br />

vorangetrieben. Die Verarbeitungslinien<br />

für Tiefkühlwaren sind schneller und<br />

komplexer geworden und oft vollautomatisiert.<br />

Dieser Trend hat zu einer<br />

erhöhten Nachfrage nach spezialisierten<br />

Systemen und Komponenten geführt<br />

– auch in der Antriebstechnik.<br />

Mit einem speziellen Angebot an Energieübertragungslösungen<br />

für die<br />

Kühlkette ist der italienische Antriebstechnikanbieter<br />

Bonfiglioli in der Lage,<br />

neben Zuverlässigkeit, schneller und einfacher<br />

Instandhaltung, geringer Leistungsaufnahme<br />

und reduzierter Wärmeabgabe<br />

in Niedertemperaturumgebungen<br />

auch eine hohe Flexibilität zu garantieren,<br />

um den spezi fischen Anforderungen<br />

selbst anspruchsvollster Kunden gerecht<br />

zu werden.<br />

Anforderungsgerechte<br />

Konstruktion für Spiralfroster<br />

Die 300er Planetengetriebelösung für<br />

Spiralfroster wurde auf der Grundlage jahrelanger<br />

Erfahrung und einer Datenbank<br />

mit hunderten Anwendungen entwickelt<br />

und optimiert. Insbesondere die Winkelform<br />

des Planetengetriebes passt perfekt<br />

zur Konstruktionsweise typischer Einzeloder<br />

Doppelspiralfroster.<br />

Das Getriebe für den Spiralfroster verfügt<br />

über verschiedene Vorkehrungen zur Vermeidung<br />

von Ölundichtigkeiten, gerade<br />

auch für Anwendungen im Niedrigtemperaturbereich.<br />

Durch das Wasserschutzsystem<br />

aus Stahl (water defender) wird das<br />

Eindringen von Sickerwasser in die Öldichtung<br />

verhindert und Verschleiß an der<br />

Dichtung vermieden. Des Weiteren bietet<br />

Dirk Hoffmann, Bonfiglioli Deutschland GmbH,<br />

Neuss<br />

die Lösung für Kalträume ein Einzelschmiersystem<br />

mit einem Ausdehnungsgefäß<br />

für höhere Zuverlässigkeit und eine einfache<br />

Wartung. Eine Oberflächensonderbehandlung<br />

mit Zinkbeschichtung, die mit<br />

einem speziellen Lichtbogen-Spritztechnik-<br />

Verzinkungsverfahren auf das Grundmaterial<br />

aufgetragen wird, schützt vor Korrosion.<br />

Bei den Beschichtungslösungen geht<br />

Bonfiglioli auch auf individuelle Kundenwünsche<br />

ein.<br />

Die Planetengetriebe und Getriebemotoren<br />

für den Spiralfroster überzeugen zudem<br />

durch ein extrem günstiges Drehmoment/<br />

Baugröße-Verhältnis und laufen perfekt bei<br />

niedrigen Drehzahlen. Bonfiglioli bietet ein<br />

5-stufiges Planeten-Kegelradgetriebe mit<br />

einem Drehmomentbereich von 20 bis<br />

1000 kNm und einem Übersetzungsverhältnis<br />

bis zu 5000, um jeder Bandgeschwindigkeit<br />

gerecht zu werden.<br />

Antriebstechnik für ein breites<br />

Anwendungsspektrum<br />

Der Verarbeitungsprozess für Tiefkühlketten<br />

verlangt nach Antriebstechnik, die<br />

über eine Steuerung die vertikalen und _<br />

horizontalen Bewegungen schnell und<br />

präzise koordiniert und umsetzt. Das<br />

Produktspektrum des italienischen<br />

Antriebsspezialisten Bonfiglioli bietet<br />

Konstrukteuren die beinah freie Aus -<br />

wahl – von Getriebemotoren bis zur<br />

Antriebselektronik.<br />

Die Vorteile für den Kunden sind kompakte<br />

und flexible Getriebemotoren für<br />

01 Der Getriebemotor wie er als Antrieb für<br />

Spiralfroster zum Einsatz kommt<br />

Spiralkühlaggregate, die auf den Dauerbetrieb<br />

ausgelegt sind. Mit den universellen<br />

Schneckengetriebeserien W und VF, dem<br />

Flachgetriebe F und der Kegelstirnrad-Getriebemotorserie<br />

A mit geringem Spiel<br />

bietet Bonfiglioli zudem robuste und<br />

leistungsfähige Antriebe für alle am Tiefkühlprozess<br />

beteiligten Bereiche.<br />

Neben effizienten Motoren bietet<br />

Bonfiglioli Frequenzumrichter mit spezieller<br />

Standbyfunktion für eine deutliche Energieersparnis,<br />

zur zuverlässigen Steuerung<br />

und Geschwindigkeitsumschaltung mit<br />

einer hohen Verträglichkeit gegenüber<br />

raschen Temperaturänderungen. Die komplette<br />

Palette an Getriebemotoren und<br />

Frequenzumrichtern deckt alle Anforderungen<br />

der Tiefkühl Lebensmittelverarbeitung<br />

und Logistiklinien entlang der<br />

Kühlkette ab.<br />

Umrichterfamilie einfach<br />

zu handhaben<br />

Aus den fünf Umrichterserien Bonfigliolis<br />

ist der Typ Agile ausgewählt worden: Mit<br />

42 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


ANTRIEBSTECHNIK<br />

02 Das Programm umfasst Kegelstirnrad-, Schnecken- und Flach-Getriebemotoren<br />

03 Die Baureihe der Frequenzumrichter<br />

trägt zur Steigerung der Anlageneffizienz bei<br />

Leistungen von 0,18 bis <strong>11</strong> kW deckt er mit<br />

drei Baugrößen die Masse der Anwendungen<br />

ab. Eine einfache Bedienung, hohe<br />

Energieeffizienz und ein Konzept zur Verlängerung<br />

der Lebensdauer konnte bei<br />

dieser Umrichterserie realisiert werden. Bei<br />

jedem Schritt seines Produktlebenszyklus<br />

ist der AgilE einfach in der Bedienung. Die<br />

intuitive Menüstruktur, die Unterstützung<br />

der Klemmenbelegung durch gute Kennzeichnung<br />

oder die einfache Programmierung<br />

der integrierten SPS-Funktion machen<br />

jeden Schritt einfach und minimieren Fehler.<br />

Die AgileE-Serie ist serienmäßig mit dem<br />

Systembus auf CANopen-Basis ausgestattet,<br />

zudem bringt der AgilE den Modbus sowie<br />

neun Digital- und zwei Analogeingänge<br />

mit. Vier Digitalausgängen, davon einer<br />

über Relais, steht ein Analogausgang gegenüber.<br />

Eine 24V-Versorgung ist ebenso<br />

integriert wie EMV-Filter und auch die<br />

Sicherheitsfunktion „Save torque off“. Für<br />

den Einsatz im Tiefkühlsystem ist die<br />

Anzahl der Schnittstellen optimal, die Verbindung<br />

über den Systembus sorgt für<br />

Die spezifischen Anforderungen in<br />

der Tiefkühlbranche wie Hygiene,<br />

Flexibilität, Zuverlässigkeit und Schnelligkeit<br />

werden mit den Antriebslösungen von<br />

Bonfiglioli erfolgreich umgesetzt. Eine<br />

Vielzahl modular konzipierter Systemkomponenten<br />

führt zu standardisierten,<br />

gleichwohl individuell<br />

zugeschnittenen<br />

Antriebslösungen.<br />

stabile Kommunikation mit der übergeordneten<br />

Steuerung und der Einbau per Cold<br />

Plate auf einen glatten und verstärkten Bereich<br />

der Schaltschrankschublade passt<br />

thermisch gut für die Applikation.<br />

www.bonfiglioli.de<br />

Roshanak Ziaee,<br />

Anwendungs-<br />

Ingenieurin in der<br />

Business-Unit<br />

Linearachsen,<br />

ROLLON Düsseldorf<br />

www.rollon.de<br />

„Die Entwicklung kundenspezifischer<br />

Bewegungslösungen für schwere Lasten sind<br />

uns ein Leichtes.“<br />

Nürnberg<br />

24.- 26.<strong>11</strong>.<strong>2015</strong><br />

Halle 3A<br />

Stand 3A-400<br />

Die Baureihe ROBOT aus der Serie Actuator Line ist ideal bei<br />

schweren Anwendungen mit hohen Geschwindigkeiten und wechselnder<br />

Last, bei denen eine wartungsarme Automatisierungslösung mit hoher<br />

Wiederholungsgenauigkeit verlangt wird.<br />

ROLLON. Your first choice<br />

ROLLON.indd 1 05.<strong>11</strong>.<strong>2015</strong> 16:17:34<br />

Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong> 43


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Superschlanke Schwenker<br />

Elektromechanisch angetriebene Schwenk-Drehmodule für ausladende Massen<br />

Drehen, Schwenken, Rollen, Wickeln und Schrauben – wer eine<br />

hocheffiziente und platzsparende Lösung zur Automatisierung dieser<br />

für die moderne Montage- und Handhabungstechnik typischen<br />

Bewegungsabläufe sucht und dabei auf den Einsatz von Druckluft<br />

verzichten will, findet mit den im Folgenden vorgestellten Schwenk-<br />

Drehmodule eine interessante Lösung.<br />

Für das hochdynamische winkelgenaue<br />

Verdrehen ausladender Werkstücke<br />

und außermittig angeordneter Greifer sowie<br />

für den Einsatz in der Schraub- und<br />

Wickeltechnik hat der Kinematik-Spezialist<br />

Jung (JA2) neue Schwenk-Drehmodule<br />

entwickelt. Die servoelektrisch angetriebenen<br />

Endlosdrehachsen der Produktlinie<br />

For Torque FT01 bauen extrem schlank<br />

und leicht. Durch die Kombination mit<br />

den bewährten High Dynamic Linearmotor-Modulen<br />

des Unternehmens lassen<br />

sich damit auch leistungsfähige Hub-<br />

Dreh-Lösungen für die Montage- und Fertigungsautomatisierung<br />

realisieren.<br />

Auch wenn aufgrund ungünstiger und<br />

enger Einbau-Situationen der Schwenk-<br />

Drehmodule ein konstruktives Problem besteht,<br />

erweisen sich die neuen For Torque<br />

FT01 gegenüber konventionellen Lösungen<br />

als überlegen. Ein solcher Anwendungsfall<br />

Informationen über das abtriebsseitige Drehmoment können<br />

kostengünstig über den Motorstrom abgerufen werden<br />

wäre etwa das Zuschrauben von kleinen<br />

Kosmetik- oder Pharmabehältern auf engstem<br />

Raum in vollautomatisierten Verschließund<br />

Verpackungslinien.<br />

Hersteller Jung hat seine For Torque<br />

FT01-Module mit einem hoch drehenden,<br />

bürstenlosen AC-Servomotor und einem<br />

spielarmen, hochuntersetzten Kompaktgetriebe<br />

ausgestattet. Mit diesem klassischen<br />

Antriebskonzept lassen sich rotative Bewegungen<br />

– gerade von Lasten mit großen<br />

Fremdträgheitsmomenten – hochdynamisch<br />

realisieren. Und dank des hohen<br />

Wirkungsgrads des Getriebes lassen sich<br />

über den Motorstrom genaue Informationen<br />

über das abtriebsseitige Drehmoment<br />

gewinnen.<br />

Alle Schwenk-Drehmodule verfügen<br />

zudem über eine überaus großzügig<br />

dimensionierte, spielfreie Abtriebslagerung.<br />

So können am Abtriebsteller der Einheiten<br />

trotz ihres sehr geringen Gesamtdurchmessers<br />

große Lastkräfte und Lastmomente<br />

aus allen Achsrichtungen aufgenommen<br />

werden.<br />

Aktuell gibt es die Schwenk-Drehmodule<br />

in drei Baugrößen. Sie haben Durchmesser<br />

von gerade mal 25, 35 und 45 mm, und<br />

decken Drehzahlbereiche von 150 bis<br />

400 min -1 ab. Die Spitzendrehmomente liegen<br />

bei 0,7 bis 4,0 Nm und die Winkelauflösung<br />

ist kleiner 20 Winkelminuten. In der<br />

Praxis bedeutet das beispielsweise: Eine<br />

Schwenkbewegung von 180 Grad ist nach<br />

nur 100 ms abgeschlossen.<br />

Im Rahmen seines Baukastensystems<br />

bietet Jung rund um seine neuen For Torque<br />

FT01 Module viel Zubehör und eine Reihe<br />

von Optionen an, mit denen sich die Einheiten<br />

optimal auf Einsatzgebiet und kundenspezifische<br />

Umgebungen abstimmen<br />

lassen. Besonders interessant ist dabei die<br />

Möglichkeit, die schlanken Endlosdreher<br />

durch mechanische Adapter an die High<br />

Dynamic Linearmotor-Module von Jung<br />

anzu docken. Dank des Baukastenprinzips<br />

kann sich der Anwender also mit Komponenten<br />

aus einer Hand kompakte Hub-<br />

Dreh- oder Hub-Schwenk-Module mit<br />

hoher Dynamik zusammenstellen.<br />

Angeschlossen und gesteuert werden die<br />

For Torque FT01 über Einkabeltechnik mit<br />

einem Positioniercontroller. Dabei lässt<br />

Hersteller Jung dem Anwender bei der Wahl<br />

des Controllers freie Hand, weil die in den<br />

Schwenk-Drehmodulen eingesetzte Motortechnologie<br />

von Controllern verschiedener<br />

Anbieter unterstützt wird. In seinem<br />

Baukasten-Programm bietet Jung aber auch<br />

– passend zu den Linearmotor-Modulen –<br />

fertig parametrierte Positioniercontroller für<br />

alle wichtigen Feldbus-Systeme sowie Versorgungseinheiten<br />

mit Beispielschaltplänen<br />

an. Für sichere Maschinensteuerungen<br />

sind fast alle Controller zudem mit einer<br />

Safe Torque Off-Funktion (STO) zu haben.<br />

www.ja2-gmbh.de<br />

44 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Steuerung von Automatikgetrieben emanzipiert sich vom Antriebsmotor<br />

Der Steuer-Öldruck in<br />

KFZ-Automatikgetrieben<br />

muss immer anliegen,<br />

unvermeidliches Lecköl<br />

daher ersetzt werden. Rein<br />

elektrisch angetriebene<br />

Ölpumpen arbeiten nur<br />

dann, wenn tatsächlich Öl<br />

benötigt wird. Aus diesen<br />

Gründen hat das<br />

Unternehmen EBM-Papst<br />

ein Konzept zur mechanisch<br />

betriebenen Steuerdruckpumpe<br />

entwickelt: Elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren<br />

(ECI) in der Ölwanne treiben dabei eine Ölpumpe nur<br />

bei Bedarf und unabhängig von einer mechanischen Anbindung<br />

an. Die Antriebe müssen dabei zuverlässig bei kaltem Öl mit<br />

niedriger Drehzahl bei hohem Drehmoment und bei heißem Öl<br />

mit hoher Drehzahl bei niedrigem Drehmoment arbeiten. Als<br />

Basiskomponenten stehen die Motoren NAG3, IEP und DL382 mit<br />

Paketdurchmessern von 40 bis 76 mm und unterschiedlicher<br />

Länge zur Verfügung. Die Nassläufer-Motoren decken den Bereich<br />

von 100 bis 2000 mNm bzw. 40 bis 500 W Abgabeleistung ab.<br />

Temperaturfeste Magnete erlauben den Einsatz von weit unter 0<br />

bis mehr als 100 °C Betriebstemperatur. Ausgesuchte Materialien<br />

und Lacke widerstehen auch Additivzusätzen im Öl. Kundenspezifische<br />

elektrische Kontaktierungen oder Ausführungs-Varianten<br />

sind möglich.<br />

www.ebmpapst.com<br />

Schwerlastachsen<br />

aus dem Baukasten<br />

20<strong>11</strong><br />

Innovation in<br />

Bewegung<br />

2012<br />

Die Tecline-Schwerlastachsen im<br />

Baukasten-System von Rollon<br />

eignen sich für die effiziente<br />

Handhabung und Intralogistik<br />

schwerer Werkstücke. Die<br />

Schwerlastachsen mit Zahnstangenantrieb<br />

kommen beim Aufbau<br />

von Portal-, Produktions- und<br />

Logistikanwendungen zum<br />

Einsatz. Mit den linearen<br />

Modulen können Portalsysteme<br />

mit ein, zwei oder drei Standardachsen<br />

mit Zahnstangen-Antrieb<br />

aufgebaut werden. Sie<br />

ermög lichen die präzise<br />

Hand habung von Objekten bei<br />

schnellem und geräuscharmem<br />

Betrieb bei langen Verfahrwegen.<br />

Zum Einsatz kommen schrägverzahnte,<br />

gehärtete und geschliffene<br />

Zahnstangen. Hublasten von<br />

5 bis 1000 kg können mit einer<br />

Höchstgeschwindigkeit von 4 m/s<br />

und einer Beschleunigung bis<br />

10 m/s 2 bewegt werden. Die<br />

Baureihe basiert auf großen<br />

Aluminiumprofilen in Breiten bis<br />

360 mm und Einzellängen bis<br />

12 m. Die Achsen erreichen<br />

Wiederholgenauigkeiten bis<br />

± 0,05 mm.<br />

www.rollon.de<br />

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

2013<br />

2014<br />

» Komplettes Portfolio rotative Antriebe<br />

» Komplettes Portfolio lineare Antriebe<br />

» Integrierte Leistungs- und Logikelektronik<br />

Linearmotor | integrierter Elektronik<br />

Winkelgetriebe | hohe Lebensdauer<br />

BLDC Servomotor | 1 kW @ 24 VDC<br />

Besuchen Sie uns auf der<br />

SPS/IPC Drives - Nürnberg, 24.-26.<strong>11</strong>.<strong>2015</strong><br />

Halle 1 | Stand 438<br />

Phone: +49 7703 930 0<br />

www.dunkermotoren.de


ANTRIEBSTECHNIK<br />

Komplett-Linearachsen: Spindel,<br />

Zahnriemen oder Elektroaktuator<br />

Mit den Komplett-<br />

Linearachsen der Baureihe<br />

Ecomplete stellt die Jenaer<br />

Antriebstechnik GmbH eine<br />

umfangreiche Erweiterung<br />

ihrer Produktpalette vor.<br />

Achsmechanik, Motor und<br />

Servoverstärker sind optimal<br />

aufeinander abgestimmt.<br />

Verfügbar sind Spindelachsen, Zahnriemenachsen und Elektroaktuatoren.<br />

Die Spindelachsen sind in mehreren Baugrößen für<br />

Vorschubkräfte von bis zu 3500 N und Verfahrwege zwischen 100<br />

und 2500 mm ausgelegt. Die Zahnriemenachsen bieten<br />

Vorschubkräfte bis 300 N und Hübe zwischen 100 und 6000 mm.<br />

Die Aktuatoren weisen Maximalkräfte bis zu 200 N und Hübe<br />

zwischen 50 und 300 mm auf. Alle Achsen sind abgedeckt und<br />

eigensteif. Kugelschienenführungen sind die Basis für hohe<br />

Genauigkeiten. Die Spindel ist mit einem Kugelgewindetrieb der<br />

Toleranzklasse ISO7 ausgestattet. Die Spindelsteigungen können<br />

zwischen zwischen 5 und 16 mm gewählt werden.<br />

www.jat-gmbh.de<br />

Schwerlastantrieb mit großer Hubkraft<br />

und kleinem Platzbedarf<br />

Der Schwerlastantrieb 4779 von Ketterer für<br />

verstellbare Montagetische verbindet Kraft und<br />

Präzision auf kleinem Raum. Der Linearantrieb<br />

mit Getriebemotor ist ausgelegt auf das stufenlose<br />

Heben von Lasten bis zu 200 kg und besteht aus<br />

einer Kombination aus hochleistungsfähigem<br />

Getriebemotor und Spindel. Da die Spindel<br />

parallel zum Motor liegt, also als Inline-Antrieb<br />

konzipiert ist, erfordert die Konstruktion wenig<br />

Platz beim Einbau. Der Antrieb ist mit einer<br />

integrierten Bremse ausgestattet, sodass der Tisch<br />

auch bei schweren Lasten sicher in Position bleibt<br />

– auch im Falle eines Stromausfalls. Die<br />

Schneckenräder bestehen aus Stahl und Messing,<br />

wodurch der Antrieb sehr belastbar ist und hohe<br />

Gewichte aushält. Mithilfe eines anwenderspezifisch<br />

anpassbaren Adapters lässt sich der Schwerlastantrieb<br />

in verschiedenste Hubsäulen sowie in<br />

nahezu jeden verstellbaren Montagetisch<br />

integrieren.<br />

www.ketterer.de<br />

Servoantriebe als Alternative zu<br />

Hydraulik und Pneumatik<br />

Für den Umstieg von<br />

Hydraulik und<br />

Pneumatik auf elektrische<br />

Antriebe bietet<br />

ESR Pollmeier<br />

Linearaktuatoren und<br />

tubulare Linearmotoren<br />

an. Die robusten Linearaktuatoren werden als Alternative zu<br />

Hydraulikzylindern eingesetzt, wenn es auf hohe Kräfte und<br />

schnelle Lastwechsel ankommt. Die tubularen Linearmotoren<br />

bieten als Ersatz für Pneumatikzylinder eine flexible Lösung für<br />

hochdynamische Positionieraufgaben. Auch Linear antriebe auf<br />

Basis von Spindeln, Zahnriemen oder Linearmotoren bietet der<br />

Hersteller an. Für rotatorische Anwendungen sind Motor-<br />

Getriebe-Kombinationen und Torquemotoren verfügbar. Passend<br />

dazu gibt es Servoregler der neuen Generation mit integrierter<br />

Sicherheitstechnik und direktem Netzanschluss im Leistungsbereich<br />

von 0,2 bis 15 kW. Die Antriebspakete eignen sich sowohl für<br />

Stand-alone-Lösungen mit Bedienterminal als auch für Automatisierungssysteme.<br />

Eine Integration der Servo antriebe in Industrie-<br />

4.0-Konzepte ist ebenfalls möglich.<br />

www.esr-pollmeier.de<br />

Geräuscharme Hochgeschwindigkeits-<br />

Kugelgewindetriebe<br />

Mit der 2. Generation von<br />

Hochgeschwindigkeits-Kugelgewindetrieben<br />

reduziert NSK<br />

Geräusche, die beim Überrollen<br />

der Laufbahn erzeugt werden.<br />

Bei konventionellen Kugelgewindetrieben<br />

entstehen auf der<br />

Laufbahn mikroskopische<br />

Welligkeiten mit konstanter<br />

Frequenz. Dies kann zu<br />

Resonanzen in Form unerwünschter Vibrationen im Maschinenbett,<br />

im Maschinenkorpus und in den Abdeckungen führen. Die<br />

Baureihe der 2. Generation wurde mit dem Ziel entwickelt, unter<br />

jeglichen Betriebsbedingungen Maschinenschwingungen und<br />

Laufbahngeräusche zu vermeiden. NSK erreicht diesen Effekt vor<br />

allem durch Neuerungen im Fertigungsprozess. Die Generation 2<br />

reduziert die Geräusche bei unterschiedlichen industriellen<br />

Maschinen, insbesondere bei kompakten und leichten Konstruktionen.<br />

Dies gilt für Werkzeugmaschinen ebenso wie für Handhabungsvorrichtungen,<br />

LCD- und Halbleiter-Fertigungsanlagen<br />

oder medizintechnische Geräte und Messmaschinen.<br />

www.nsk.com<br />

Kompaktes Spindelgetriebe für lineare Antriebe<br />

Spindelantriebe sind Lösungen für lineare Positioniersysteme,<br />

Linsenverstellungen oder Spritzenpumpen. Für kompakte<br />

Antriebe bietet Maxon das Spindelgetriebe GP 6 S mit einem<br />

Durchmesser von 6 mm, das nun auch mit einer Metallspindel<br />

verfügbar ist. Es ist laut Anbieter eine günstige Alternative zur<br />

bisherigen Keramikversion. Das Spindelgetriebe eignet sich für<br />

verschiedene lineare Antriebslösungen. Seine maximale<br />

Vorschubgeschwindigkeit beträgt 15 mm/s, die Vorschubkraft bis<br />

zu 10 N. Aufgrund integrierter Kugellager ist das Getriebe auch<br />

für hohe Axiallasten geeignet. Kombinieren lässt sich das<br />

Getriebe mit den Maxon-DC-Motoren RE 6 und EC 6<br />

(bürstenlos).<br />

www.maxonmotor.com<br />

46 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


Antriebsverstärker weiterentwickelt<br />

Sieb & Meyer hat bei den<br />

Antriebstechnik-Geräteserien<br />

SD2S, SD2 und SD2M den<br />

Leistungsumfang erweitert.<br />

Der Antriebsverstärker SD2S ist<br />

nun auch mit einer Ethercat-<br />

Schnittstelle verfügbar. Das<br />

Antriebssystem SD2 bietet<br />

beim Betrieb von sensorlosen<br />

Motoren erweiterte Sicherheitsfunktionen wie z. B. ein Drehzahl-<br />

Null-Monitoring und die sichere Begrenzung der maximalen<br />

Ausgangsfrequenz. Der Antriebsverstärker SD2M wurde um eine<br />

Leistungsvariante mit 229 kVA erweitert. Mit dieser Ausführung<br />

stehen die Vorteile der Multilevel-Technologie, wie z. B. geringere<br />

Motorerwärmung, nun auch für Motoren von 90 bis 220 kW zur<br />

Verfügung. Einsatzgebiete sind vor allem Turbo-Kompressoren<br />

und Turbo-Blower. Auf Basis der Geräteplattformen SD2x und<br />

SD3 können zudem kundenspezifische Lösungen entwickelt<br />

werden, z. B. Lösungen für Hochgeschwindigkeitsanwendungen<br />

mit Synchron- oder Asynchronmotoren bis 8000 Hz oder dynamische<br />

Motion-Anwendungen in der Schraub- und Presstechnik.<br />

www.sieb-meyer.de<br />

Intelligente<br />

Bewegungskontrolle<br />

Dieses kostengünstige Servosystem mit geschlossenem Regelkreis<br />

kombiniert einen Präzisionsschrittmotor und einen hoch auflösenden<br />

Encoder mit einer ausgefeilten Antriebs- und Steuerelektronik in einer<br />

einzigen kompakten Einheit.<br />

Standardbereich von 9W bis 45W.<br />

Zahnstangengetriebe für lange Hubwege<br />

Innerhalb der Zahnstangengetriebe<br />

der Serie Lifgo 5 bietet<br />

Leantechnik verschiedene<br />

Ausführungen für spezielle<br />

Einsatzzwecke an. Die Variante<br />

Lifgo Linear eignet sich für<br />

Anwendungen mit langen<br />

Hubwegen. Die Getriebe<br />

erfüllen hohe Anforderungen<br />

an Hubkraft, Geschwindigkeit und Synchronität und stellen eine<br />

hohe Querkraftaufnahme sicher. Mit der Ausführung Lifgo Linear<br />

lassen sich besonders lange Hubwege realisieren, wobei die<br />

Zahnstangen hintereinander angeordnet sind. Durch kleinere<br />

Anpassungen entsteht aus dem Getriebe die Linear-Variante.<br />

Beim Vertikalhub lassen sich zusätzliche Verstärkungsprofile an<br />

den Gewindebohrungen der Zahnstange anbringen. Als Antrieb<br />

des Systems eignen sich Servo-, Drehstrom-, Pneumatik- oder<br />

Hydraulikantriebe. Das Lifgo-Linear-Getriebe ist mit den<br />

einfacheren SL-Getrieben kombinierbar. Möglich ist bei einer<br />

Hubgeschwindigkeit von 3 m/s in den Standardbaugrößen 5.0,<br />

5.1 und 5.3 eine Hubkraft von bis zu 3800 N, in der Baugröße 5.4<br />

bis zu 25 000 N.<br />

www.leantechnik.com<br />

Optimierte Schnittstelle für<br />

Motor-Pumpen-Kombinationen<br />

Für Kosteneinsparungen und Bauraumoptimierungen bei Motor-<br />

Pumpenkombinationen stellt Baumüller seine neue Schnittstellenvariante<br />

mit Innenverzahnung vor. Mit dieser neuen Option,<br />

die für die Servomotorenreihen DSC, DSP, DSD2 und DS2 erhältlich<br />

sein wird, können andere kostspielige Übertragungselemente<br />

wie Kupplung und Pumpenträger entfallen.<br />

www.baumueller.de<br />

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– Nutzlast 500 Gramm<br />

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– ab Lager<br />

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R<br />

2


FLUIDTECHNIK<br />

Bauteilsauberkeit zunehmend im Fokus<br />

Kunststoff-Verschlussstopfen schützen hochintegrierte Ventiltechnik<br />

Carsten Wehri<br />

Technische Sauberkeit ist ein wichtiges Thema in der Ventiltechnik. Sie<br />

beginnt bereits in der Konstruktion und im Qualitätsmanagement. Ein<br />

wichtiger Aspekt auf dem Weg zur Anwendung, zum Beispiel in der<br />

Mobilhydraulik, ist der Schutz vor Verunreinigungen über die<br />

Ventilanschlüsse.<br />

Die Firma Buchholz Hydraulik entwickelt<br />

und produziert Hydraulikventilsteuerungen<br />

zugeschnitten auf Kundenanforderungen.<br />

Buchholz entwickelt und produziert<br />

handbetätigte und elektroproportionale<br />

Steuerventile für Serienanwendungen<br />

mittlerer bis großer Stückzahl, die speziell<br />

auf die Anforderungen eines exklusiven<br />

OEM-Kundenkreises ausgerichtet sind. Namenhafte<br />

Hersteller im Bereich der Flurförderfahrzeuge,<br />

Baumaschinen sowie der<br />

Fahrzeugtechnik und der maritimen Wirtschaft<br />

vertrauen auf die Produkte aus dem<br />

Hause Buchholz.<br />

Carsten Wehri, Pöppelmann GmbH & Co. KG, Lohne<br />

Hydrauliksteuerung nach Maß<br />

Während der Projektierung einer neuen<br />

Aufgabenstellung werden Anforderungen<br />

und Funktionen detailliert mit dem<br />

Kunden abgestimmt und in einen individuellen<br />

Hydraulikschaltplan übersetzt.<br />

Die Elemente des Schaltplans entsprechen<br />

dabei bereits bestehenden Ventilbaugruppen,<br />

die in anderen Anwendungen oder<br />

Standard-Baureihen Verwendung finden.<br />

Diese Baugruppen werden während der<br />

CAD-Blockkonstruktion in einem virtuellen<br />

Ventilmonoblock angeordnet und so verknüpft,<br />

wie es Schaltplan und vorhandener<br />

Bauraum vorgeben. „Als kompetenter Entwicklungspartner<br />

begleiten wir unsere<br />

Kunden von der Konzeptphase eines Projektes<br />

über die Inbetriebnahme bis hin zur<br />

Optimierung im Fahrzeug“, berichtet<br />

Stefan Lukoschek, Geschäftsführer von<br />

Buchholz Hydraulik.<br />

In den meisten Fahrzeugen sind die Einbauräume<br />

stark begrenzt. Deshalb kann eine<br />

vordefinierte Position der Rohr- oder<br />

Schlauchanschlüsse, aber auch die Verwendung<br />

von Sonderverschraubungen kaum<br />

vermieden werden. Immer häufiger werden<br />

daher die üblichen Einschraubgewinde am<br />

Kunststoff-Verschlussstopfen leisten einen wesentlichen<br />

Beitrag zur Technischen Sauberkeit<br />

Steuerventil durch Steckanschlüsse (Direkt<br />

Porting) ersetzt, die enger aneinander und<br />

auch gebündelt angeordnet werden können.<br />

Für diese Sonderanschlüsse sind oftmals<br />

keine geeigneten Kunststoff-Verschlussstopfen<br />

verfügbar. Da diese jedoch für den<br />

48 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


FLUIDTECHNIK<br />

Transport und zum Schutz der Hydraulikanlage<br />

vor Verunreinigungen unverzichtbar<br />

sind, arbeitet Buchholz Hydraulik<br />

schon seit vielen Jahren mit dem Kompetenzbereich<br />

Kapsto der Firma Pöppelmann<br />

zusammen. „Neben einem umfassenden<br />

Standardprogramm verschiedenster<br />

Schutzelemente bietet uns Kapsto auch<br />

die Möglichkeit, individuelle Sonderlösungen<br />

zu erhalten, die exakt auf unsere Anforderungen<br />

zugeschnitten sind“, erläutert<br />

Stefan Lukoschek.<br />

Qualitätsmerkmal „Technische<br />

Sauberkeit“<br />

Die Zuverlässigkeit hydraulischer Komponenten<br />

und speziell der hochintegrierten<br />

Hydrauliksteuerungen wird durch die Technische<br />

Sauberkeit des Gesamtsystems maßgeblich<br />

beeinflusst. Zunehmend enthalten<br />

die Kundenspezifikationen daher konkrete<br />

Anforderungen zur Bauteilsauberkeit der<br />

hydraulischen Komponenten.<br />

Es reicht nicht mehr aus, die Sauberkeit<br />

eines Hydrauliksystems über die Hydraulikflüssigkeit<br />

nach ISO 4406 zu definieren,<br />

sondern auch im Bereich mobiler Arbeitsmaschinen<br />

wird die erforderliche Sauberkeit<br />

des Hydraulikkreises mehr und mehr<br />

über konkrete Grenzwerte spezifiziert. Bei<br />

der Technischen Sauberkeit nach ISO 16232<br />

bzw. VDA 19 wird nicht nur die Größe und<br />

Anzahl der Partikel in Bezug auf die benetzte<br />

Oberfläche definiert, sondern es wird<br />

auch nach metallischen und nichtmetallischen<br />

Partikeln differenziert. Die Norm<br />

gibt bisher keine Grenzwerte oder Empfehlungen<br />

hierzu vor, stellt aber deutliche Anforderungen<br />

an Extraktionsverfahren und<br />

Analysemöglichkeiten, um die Basis für<br />

eine Vergleichbarkeit der Messungen<br />

zwischen den beteiligten Unternehmen zu<br />

ermöglichen. „Die bisher übliche Praxis,<br />

Grenzwerte zur Bauteilsauberkeit zu spezifizieren,<br />

ohne die Vorgehensweise zu<br />

Extraktion und Analyse detailliert zu beschreiben<br />

und festzulegen, ist nicht nur<br />

wider sinnig, sondern schlicht nicht normgerecht“,<br />

stellt Stefan Lukoschek fest.<br />

Seit einigen Jahren betreibt Buchholz<br />

Hydraulik ein eigenes Labor zur Analyse<br />

der Bauteilsauberkeit produzierter Bauteile<br />

sowie der montierten und geprüften Endprodukte.<br />

Dies erfolgt in Zusammenarbeit<br />

mit der Fachhochschule Kiel und im<br />

Austausch mit dem Fraunhofer-Institut IPA.<br />

Im Rahmen diverser Bachelor- und<br />

01 Vor dem Reinigungs- und Lackierprozess<br />

werden die Anschlussbohrungen des Hydraulikventils<br />

mit Kunststoffstopfen verschlossen<br />

40 40 Jahre<br />

Eine Idee, die uns antreibt.<br />

BNEUGART Planetengetriebe<br />

Halle 4 ● Stand 4-280<br />

Neugart GmbH ● Keltenstraße 16 ● D-77971 Kippenheim ● Tel. 0 78 25/847-0 ● Fax 0 78 25/847-29 99 ● sales@neugart.com ● www.neugart.com


FLUIDTECHNIK<br />

02 Durch das Verschließen der Ventilanschlüsse<br />

wird das Eindringen von Schmutzpartikeln<br />

verhindert<br />

Technische Sauberkeit<br />

Masterthesen wurden Grundlagen- und<br />

spezifische Untersuchungen der relevanten<br />

Produktionsprozesse durchgeführt und<br />

daraus Optimierungen sowie Verfahrensanweisungen<br />

abgeleitet.<br />

Vermeidung von<br />

Rekontamination<br />

In der Mobilhydraulik sind Bauteile mit kompakter Bauweise sowie hoher Leistungsdichte<br />

und Zuverlässigkeit gefragt. Die Verfügbarkeit dieser hydraulischen Anlagen<br />

wird unter anderem durch die Technische Sauberkeit aller Systemkomponenten<br />

beeinflusst. Mit der ISO 16232 ist ein Regelwerk entstanden, das Fahrzeugherstellern<br />

und Komponentenlieferanten die Möglichkeit bietet, systematische Bauteilsauberkeitsanalysen<br />

durchzuführen und als zusätzliches Qualitätsmerkmal zu etablieren.<br />

„Wir wissen um die speziellen Anforderungen<br />

unserer anspruchsvollen Kunden, ihre<br />

hohen Qualitätsanforderungen und die<br />

Wichtigkeit der Technischen Sauberkeit“, erklärt<br />

Alfred Blache, Leitung des Qualitätsmanagements<br />

im Hause Buchholz Hydraulik.<br />

Vor dem abschließenden Reinigungs- und<br />

Lackierprozess werden die Anschlussbohrungen<br />

des Hydraulikventils, an denen<br />

später die Leitungen angeschlossen werden,<br />

mit Kunststoffstopfen verschlossen.<br />

Diese Verschlussstopfen leisten in zweifacher<br />

Hinsicht einen wesentlichen Beitrag<br />

zur Technischen Sauberkeit der Produkte.<br />

Einerseits wird durch das professionelle<br />

Verschließen der Anschlüsse das Eindringen<br />

von Reinigungsflüssigkeit, Farbe<br />

und Schmutzpartikeln in die Hydrauliksteuerung<br />

verhindert, andererseits wird<br />

durch das flüssigkeitsdichte Verschließen<br />

sichergestellt, dass während des Lackierprozesses<br />

und beim Transport zum Kunden<br />

keine Restölmengen austreten. „Es bestehen<br />

wegen der chemischen, thermischen<br />

und physikalischen Begebenheiten der Prozesse<br />

hohe Anforderungen an Handling,<br />

Material und Maßgenauigkeit der Schutzstopfen“,<br />

so Alfred Blache. „Diese Herausforderungen<br />

konnten wir mit Hilfe der<br />

Erfahrungen von Pöppelmann Kapsto umsetzen.<br />

Als entscheidende Vorteile sind die<br />

technische Unterstützung in der Entwicklungsphase<br />

und die flexible Umsetzung<br />

durch den eigenen Werkzeugbau des Unternehmens<br />

hervorzuheben“.<br />

www.poeppelmann.com<br />

Wir laden Sie ein: Hannover Industrie • 21.-25.04.2008 • Halle/Stand 13 D90<br />

50 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong><br />

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FLUIDTECHNIK<br />

Produktinformationen über App abrufen<br />

Nutzer von Aventics-<br />

Pneumatikerzeugnissen<br />

können mit<br />

Hilfe von QR-Codes<br />

in ihr Produkt oder<br />

System schauen. Mit<br />

der App „PN-QR-<br />

Info” lassen sich per<br />

Smartphone oder<br />

Tablet Informationen direkt vor Ort abrufen, z. B. wenn es um die<br />

Fehlersuche oder Nachbestellungen von Produkten geht, die bereits<br />

verbaut sind. Alternativ kann auch die Materialnummer des<br />

Produkts direkt eingegeben werden. Die App zeigt als Ergebnis ein<br />

Produktfoto, das jeweilige Schaltsymbol und eine kurze Produktbeschreibung.<br />

Dazu kann man digital im Produktkatalog blättern oder<br />

Datenblätter und Betriebsanleitungen abrufen. Die App bietet<br />

außerdem Zugang zu einer Datenbank mit direkten Ansprechpartnern,<br />

dem Aventics Contact Locator. Auch die Konfiguratoren,<br />

Berechnungsprogramme und weitere Engineering-Tools sind über<br />

Links zu erreichen. Die App „PN-QR-Info“ ist im Apple App Store<br />

und im Android Play Store kostenfrei in deutscher und englischer<br />

Sprache erhältlich.<br />

www.aventics.com<br />

Hydraulische Radialkolbenmotoren<br />

für Kunststoffspritzgießmaschinen<br />

Bosch Rexroth erweitert die hydraulische Radialkolbenmotorenserie<br />

Hägglunds CA um<br />

kompakte Ausführungen für spezifische<br />

Drehmomente unter 50 Nm/bar. Durch die<br />

Auslegung auf hohe Leistungsdichten eignen<br />

sich die Antriebe insbesondere für<br />

Kunststoffspritzgießmaschinen. Die höhere<br />

Leistungsdichte resultiert aus der Verkleinerung<br />

des Motordurchmessers und Weiterentwicklung<br />

der Rotationsgruppe. Maximale Drehzahl und volles Drehmoment<br />

können gleichzeitig und ohne zeitliche Begrenzung erzeugt werden.<br />

Die Baureihe besteht aus vier Basiseinheiten mit insgesamt 14 fein<br />

abgestuften Schluckvolumina. Dies ermöglicht sowohl eine exakte<br />

Dimensionierung als auch eine optimale Auslegung in Bezug auf<br />

die jeweils eingesetzte Pumpengröße.<br />

Wir bieten<br />

kompetente Beratung<br />

für schwingungstechnische<br />

Lösungen.<br />

Zur Verfügung steht Ihnen ein umfangreiches<br />

Programm von Schwingmetall-Federelementen für<br />

den Einsatz in Industriefahrzeugen, Anlagen und<br />

Maschinen. Unsere kompetenten Partner beraten<br />

Sie gern, wenn es um schwingungstechnische<br />

Lösungen geht.<br />

www.boschrexroth.com<br />

Hydraulikkomponenten für<br />

die Schwerindustrie<br />

Die Hydraulikkomponenten von Atos mit 420 bar Maximaldruck sind<br />

für die Schwerindustrie (Gesenkschmieden, Pressen) entwickelt<br />

worden und ermöglichen eine Verkleinerung und Kostenreduzierung<br />

des hydraulischen Systems bei gleichzeitiger Leistungssteigerung.<br />

Die neue Hochdrucklinie beinhaltet Schwarz-Weiß- und Proportionalwegeventile<br />

der Größe 06 bis 25; Druckbegrenzungsventile,<br />

Einbauventile sowie Servoproportionaleinbauventile der Größe 50<br />

bis 100. Sie erlauben die Auslegung des kompletten Hydrauliksystems<br />

mit Maximaldurchflüssen bis zu 10 000 l/min.<br />

SCHWINGMETALL®<br />

Vertriebspartner:<br />

SAHLBERG GmbH & Co. KG<br />

85622 Feldkirchen/München, Tel. 0 89 99135-0<br />

info@sahlberg.de, www.sahlberg.de<br />

Willbrandt KG<br />

22525 Hamburg, Tel. 0 40 540093-0<br />

info@willbrandt.de, www.willbrandt.de<br />

EFFBE GmbH<br />

63628 Bad Soden-Salmünster, Tel. 06056 78-7400<br />

info@effbe.de, www.effbe.de<br />

ContiTech Vibration Control GmbH, Hannover<br />

Tel. +49 (0)5 <strong>11</strong> 976-6776<br />

vertrieb.industrietechnik@vc.contitech.de<br />

www.atos.com


CAD / CAM / PLM<br />

Additive Fertigung mit Stereolithografie<br />

Proto Labs, Anbieter von Digital Manufacturing Services für<br />

Prototyping und Vor- und Kleinserien, bietet additive Fertigung<br />

mit Stereolithografie an. Dabei wird ein punktgenauer Ultraviolett-Laser<br />

eingesetzt, der die Oberfläche von flüssigem Duroplast<br />

verfestigt. Durch die Wiederholung entstehen so zweidimensionale<br />

Querschnitte, die übereinandergelegt werden, um ein dreidimensionales<br />

Teil zu erstellen. So können Prototypen umgehend<br />

umgesetzt werden, insbesondere wenn Konzeptmodelle,<br />

besonders kleine Teile<br />

oder hochpräzise<br />

geometrische Formen<br />

benötigt werden. Zwei<br />

weitere Verfahren zur<br />

additiven Fertigung<br />

– das selektive Lasersintern<br />

(SLS) sowie das<br />

Lasersintern direkt auf<br />

Metall (DMLS) – sollen<br />

2016 folgen.<br />

www.protolabs.de<br />

Schraubenberechnung<br />

Die neue Richtlinie der Schraubenberechnung<br />

VDI 2230, Blatt 1 und 2<br />

(2014) ist in Kisssoft verfügbar. Sie<br />

beinhaltet wesentliche Änderungen<br />

gegenüber der Ausgabe 2003. Neben<br />

diversen aktualisierten und<br />

erweiterten Tabellen für die<br />

Werkstoffkennwerte oder Reibungszahlen<br />

wurden die Berechnungsverfahren<br />

ergänzt um Fälle mit über die<br />

Streckgrenze hinweg angezogenen Schrauben. Des Weiteren<br />

wurden die Kraftverhältnisse einer Einschraubverbindung (ESV)<br />

neu definiert und ein zusätzlicher Verformungsanteil für den<br />

Bereich der Einschraubung festgelegt.<br />

Das Schraubenmodul in Kisssoft (Modul SPK) wurde auch um<br />

eine neue FEM-Modellierung „Modellklasse III“ (nur Kräfte und<br />

Momente, ohne Nachgiebigkeit) erweitert. Diese Funktion wird<br />

z. B. vom Cadfem/Kisssoft-Plug-in „Bolt Assessment inside Ansys“<br />

verwendet.<br />

www.kisssoft.ag<br />

Durchgängige Engineering-Plattform<br />

für Echtzeitanwendungen<br />

ISG hat das Simulationssystems ISG-virtuos um mehrere<br />

Werkzeuge erweitert, um verkettete Anlagen inklusive Roboter<br />

und Materialfluss effektiver zu realisieren. Die Engineering-<br />

Plattform ist konzipiert für die reale Inbetriebnahme von<br />

Steuerungen mit realen Feldbussen an virtuellen Anlagen in<br />

Steuerungsechtzeit. Nicht nur Baugruppen und Maschinen lassen<br />

sich so testen, sondern auch komplexe Produktionsanlagen mit<br />

verschiedenen Steuerungen. In der neuen Version werden mit<br />

Motion-Bibliotheken Abläufe bereits in der Konzeptphase<br />

überprüft und dienen als Grundlage für die Umsetzung in den<br />

Steuerungssystemen. Mit Schnittstellen wie CAN2.0, TCP/IP, UDP<br />

sowie über analoge und digitale<br />

Signale lassen sich jetzt auch<br />

zugeschnittene Testsysteme für<br />

Software-Regressionstests<br />

realisieren. Anwender können<br />

auch eigene Bausteine entwickeln<br />

und Automatisierungskomponenten<br />

über Feldbussysteme<br />

ansteuern.<br />

www.isg-stuttgart.de<br />

Service für Simulations-Technologie<br />

ausgebaut<br />

Transcat PLM hat den Service für<br />

seine Simulations-Technologie<br />

Simulia ausgebaut. Der Transcat-<br />

Mitarbeiter Harsha Krishnamurthy hat<br />

die Simulia Technical Support Certification<br />

des Software-Herstellers<br />

Dassault Systèmes erhalten. Damit ist<br />

er nach Peter Straetemans der zweite<br />

Technical Support-Spezialist für das<br />

System. Das Zertifikat bescheinigt<br />

umfassendes Fachwissen im Produktspektrum, insbesondere für<br />

die Lösungen Abaqus, Isight, FE-Safe und Tosca. Krishnamurthy<br />

erlangte zudem die Abaqus Specialist Certification, die eine<br />

Vorgabe von Dassault ist, um Trainings auf diesem Gebiet der<br />

Multiphysics-FE-Analyse durchzuführen. Als offizieller Value<br />

Added Reseller und zertifizierter technischer Supportpartner von<br />

Dassault ist Transcat bereits für den Vertrieb und Support der<br />

PLM-Lösungen von Simulia autorisiert. Damit sei der Grundstein<br />

gelegt, um das Schulungs-Angebot auszubauen, sagte Ewald<br />

Werling (Foto), Mitglied der Transcat-Geschäftsleitung.<br />

www.transcat-plm.com<br />

Modul für die Onlineberechnung von E-Motoren und Generatoren<br />

Familienzuwachs bei Bearinx-online: Mit dem Modul „Easy<br />

Emachine“, das online zur kostenlosen Nutzung bereitsteht,<br />

können Schaeffler-Kunden ab sofort E-Motoren und Generatoren<br />

mit ihren typischen Belastungen aus Mechanik und elektromagnetischen<br />

Feldern berechnen. Verschiedene Lagerungsvarianten<br />

können schnell und sicher durchgespielt und<br />

mit einander verglichen werden. Zur Auswahl stehen Gewichte<br />

von Welle, Blechpaketen, Wicklungen, der magnetische Zug<br />

sowie weitere frei konfigurierbare Belastungen. Damit lassen sich<br />

Riemenscheiben, Zahnräder und Unwuchten bei verschiedenen<br />

Drehzahlen und Lastfällen modellieren.<br />

Bei der Berechnung wird der Benutzer Schritt für Schritt<br />

durch das Programm geführt; Eingaben werden zur Kontrolle<br />

visualisiert. Zu guter Letzt sind die Lager als Kernstück der<br />

E-Maschine in vielfältigen Variationen berechenbar. Die<br />

Daten der INA- und FAG-Wälzlager werden aus einer<br />

integrierten Datenbank geladen. Für eine finale Überprüfung<br />

ist der Austausch der gespeicherten Datei mit dem Schaeffler-<br />

Ingenieurdienst oder mit den lokalen Schaeffler Technology<br />

Centern möglich.<br />

www.schaeffler.de<br />

52 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


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Echtzeitintegration von<br />

Stromlaufplänen und 3D-CAD<br />

SOLIDWORKS Electrical vereinfachtProduktentstehungsprozess<br />

01 DerVerkabelungsplan in SOLIDWORKS<br />

Electrical Schematic zeigtdie Bauelemente<br />

und deren Verbindungen untereinander<br />

Die Entwicklung elektrotechnischer Systeme<br />

und Anlagen unterscheidet sich<br />

vom typischen mechanischen Konstruktionsablauf<br />

–interessanterweise ähnelt sie<br />

starkdem Systems Engineering-Gedanken:<br />

Im ersten Schrittwirdunabhängigvon physikalischen<br />

Formen ein Funktionsschema<br />

aufgebaut, indem die Funktionsbausteine<br />

durch Symbole repräsentiertwerden. Diese<br />

funktionale Beschreibung entspricht dem<br />

Schaltplan.<br />

Im zweiten Schritt wird ein Verkabelungsplan<br />

erstellt.Dabei werden die Bauteile zumindest<br />

grob in eine örtliche Beziehung<br />

zueinander gesetzt und die Verkabelung<br />

definiert. Dann lassensichdie Komponenten<br />

aus Schalt- und Verkabelungsplan miteinander<br />

verknüpfen.<br />

Da es heute kaum mehr rein mechanische<br />

Produkte gibt und elektrische Antriebe,<br />

Steuerungen, Sensoren und Aktuatoren<br />

selbstverständliche Bestandteile von<br />

Maschinen und Produkten geworden sind,<br />

ist die Kopplung der Elektrotechnik und<br />

Mechanik notwendig. Mit dem SOLID-<br />

WORKSElectrical Portfolio –bestehendaus<br />

SOLIDWORKS Electrical Schematic und<br />

SOLIDWORKS Electrical 3D –von Dassault<br />

Systèmes ist es nun möglich, die beiden<br />

Bereiche in einem Modell zu vereinen.<br />

SOLIDWORKS Electrical Schematic isteine<br />

grundsätzlich vom CAD-System unabhängige,Datenbank<br />

gestützte Anwendung, um<br />

professionelle Elektrodokumentationen zu<br />

erstellen. Mit Hilfe dieser Datenbank können<br />

mehrere Personen parallel an einem<br />

Projekt arbeiten. Die integrierte Bibliothek<br />

mit tausenden Symbolen, Herstellerinfos<br />

und 3D-Geometrien von über 500.000<br />

Komponenten vereinfacht den Aufbau von<br />

ein- und mehrpoligen Stromlaufplänen.<br />

Wiederkehrende Komponenten lassensich<br />

dabeieinfach voneinem Projektins nächste<br />

übernehmen. Konzeptelassen sichrasch in<br />

detaillierte Entwürfe verwandeln und auftretende<br />

Konflikte mithilfe einer Echtzeit-<br />

Fehlererkennungsofortidentifizieren.<br />

Bereits während der Entwicklung der<br />

Stromlaufpläne kommt SOLIDWORKS<br />

Electrical 3D, das vollständig inSOLID-<br />

WORKS CAD integriert ist, ins Spiel: Im<br />

Electrical Schematic Modul platzierte Komponenten<br />

lassen sich inder zugehörigen<br />

SOLIDWORKS CAD Baugruppe mit einem<br />

02 SOLIDWORKS Electrical 3D setzt die<br />

Elektroplanung in ein 3D-Modell um und<br />

routet die Leitungen aufWunschautomatisch<br />

Besuchen Sie<br />

SOLIDWORKS auf der SPS!<br />

Halle 6, Stand 108<br />

Mausklick platzieren und umgekehrt, wodurch<br />

eine nahtlos verzahnte Arbeitsweise<br />

zwischen den Engineering Disziplinen in<br />

Echtzeit verwirklicht wird. Seit Neuestem<br />

wird im Electrical Schematic Modul auch<br />

die Verwaltung von Platinenlayouts und<br />

-aufbauten unterstützt, die wiederum im<br />

SOLIDWORKS CAD als 3D-Baugruppe<br />

automatisch generiertwerden, sodass auch<br />

Elektronikanteile vollständig über die Software<br />

integriertwerden.<br />

Beim automatischen Routing von Einzeladern<br />

im Schaltschrank nutztdie CAD-Software<br />

unter anderem, die im 3D-Modell<br />

definierten Kabelkanäle und suchtden kürzesten<br />

Weg. So lässt sich das Innere eines<br />

Schaltschranks schnell verdrahten. Zum<br />

Routen von Kabeln beispielsweise ineiner<br />

Maschine,Automaten und anderen technischen<br />

Gerätschaften bietet SOLIDWORKS<br />

mehrere Optionen, neben einer automatischen<br />

Funktion bietet sich das Routing<br />

nach 3D-Skizzen an. Daraus resultierende<br />

Kabelbäume lassen sich ebenso einfach<br />

verwalten wie auch das Erstellen fertigungsgerechter<br />

Unterlagen.<br />

Dazu werden zunächst dreidimensionale<br />

Skizzenlinien definiert;SOLIDWORKS CAD<br />

interpretiertdiese Linien als Pfade,entlang<br />

denen es Kabel routen kann. Das System<br />

sucht innerhalb eines Linienrasters stets<br />

den optimalen, kürzesten Verlauf. Kabelstränge<br />

„wissen“, welche Kabelstärken in<br />

ihnen verlegt sind, und berücksichtigendie<br />

daraus resultierenden Mindestradien beim<br />

Verlegen.<br />

Das Gespann aus SOLIDWORKS CAD und<br />

den Zusatzapplikationen Electrical Schematic<br />

und Electrical 3D –unter dem Namen<br />

Electrical Professional in einem Bundle<br />

vereinigt –bietet eine Lösung für die parallele,kollaborativeEntwicklungvon<br />

Maschinen<br />

und Produkten mit Mechanik und Elektrotechnik.<br />

So entsteht erstmals einkompletter,<br />

virtueller Prototyp, der viele Fehler<br />

vermeidet, die in herkömmlichen Entwicklungsprozessen<br />

erst in der Montage<br />

entdeckt werden –wo sie Kosten und Zeitverzögerungen<br />

verursachen.


VERBINDUNGSTECHNIK<br />

Einer für alle, alle für einen<br />

Baukastensystem für Mehrfachkupplungen mit vielen Anschlussvarianten<br />

Schnittstellen zu reduzieren bzw. zusammenzuführen und flexibel<br />

anpassbar zu machen, das ist ein angestrebtes Ziel im Maschinenbau.<br />

Ein Baukastensystem für robuste Mehrfachkupplungen, die individuell<br />

konfigurierbar sind, folgt diesem Wunsch.<br />

01 Die Adaptiveinsätze werden einfach bis<br />

zum Einrasten per Hand in den Grundkörper<br />

geschoben. Die komplette Montage funktioniert<br />

werkzeuglos<br />

Die Multiline Adaptiv von Eisele ist eine<br />

hochsichere Mehrfachkupplung zum<br />

Anschluss von Funktionsgruppen an<br />

Maschinen. Dank des abgestimmten<br />

modularen Designs können auch verschiedene<br />

Durchmesser, Anschlusstypen und<br />

Medien flexibel in die Kupplung integriert<br />

werden. Ändern sich die Anforderungen,<br />

wird die Kupplung einfach und werkzeugfrei<br />

per Hand angepasst. Montageaufwand<br />

und Rüstzeit im Anlagenaufbau, bei der<br />

Wartung oder bei Reparaturen lassen sich<br />

so signifikant verringern.<br />

Hat man einen Grundkörper mit der<br />

Anzahl der Anschlüsse bestehend aus<br />

Stecker und Dose ausgewählt und durch<br />

das Bohrbild deren maximalen Außendurchmesser<br />

festgelegt, können mit Hilfe<br />

der Adaptiveinsätze genau die Anschlüsse<br />

kombiniert werden, die für eine bestimmte<br />

Anwendung erforderlich sind. Spätere<br />

Änderungen oder Umbauten sind binnen<br />

weniger Minuten möglich.<br />

In einem Strang<br />

zusammengefasst<br />

Dank des streng modularen Prinzips lassen<br />

sich so unterschiedliche Verbindungen wie<br />

Pneumatik, Gase, Kühlwasser, Flüssigkeiten<br />

und jetzt sogar Stecker für Elektro- und<br />

Elektronikleitungen in einer Schnittstelle<br />

zusammenfassen. In Kooperation mit der<br />

Murrelektronik GmbH hat Eisele die Multiline<br />

Adaptiv zur Multiline E weiterentwickelt.<br />

Die Adaptiveinsätze können jetzt<br />

auch mit Elektro- und Elektronikanschlüssen<br />

bestückt werden. Für die Integration der<br />

E-Stecker hat Eisele das Design des Grundkörpers,<br />

der aus Edelstahl oder eloxiertem<br />

Aluminium gewählt werden kann, optimiert.<br />

Die Bohrlöcher für die einheitliche<br />

Außengeometrie der Adaptiveinsätze<br />

verfügen jetzt über eine zusätzliche Nut, so<br />

dass für die Elektroeinsätze die erforder-<br />

54 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


Anschlüsse für Flüssigkeiten, Druckluft, Gase und Elektronik<br />

in einer Mehrfachkupplung individuell konfigurieren<br />

liche Verdrehsicherung und Verpolsicherheit<br />

der E-Stecker garantiert ist.<br />

Das E-Stecker-Programm startet mit den<br />

weit verbreiteten und genormten M12<br />

Rundsteckverbindern in verschiedenen<br />

Bauweisen für unterschiedliche Anwendungen.<br />

Dazu gehören A-Codierung,<br />

Cube6, Profibus, Ethernet und drei bis zwölf<br />

Pole. Die Multiline E wird sukzessive nach<br />

Kundenbedürfnissen um weitere Bauformen<br />

erweitert. Hier kann je nach Bedarf auf<br />

das komplette Lieferprogramm von Murrelektronik<br />

zurückgegriffen werden. Das<br />

gleiche gilt für die Konfiguration der Anschlusskabel.<br />

Sie können z. B. schleppkettentauglich,<br />

halogenfrei, chemisch beständig<br />

oder mit allen gängigen elektrischen<br />

Zertifizierungen in jeder benötigten Länge<br />

geliefert werden.<br />

Die Anschlusskabel lassen sich entweder<br />

mit vorkonfigurierten Steckern an die entsprechenden<br />

Adaptiveinsätze anschließen,<br />

oder sie werden mit vorkonfektionierten<br />

Leitungen geliefert. Selbstverständlich können<br />

die Anwender die Verkabelung der Anschlüsse<br />

auch selbst vornehmen. Mit der<br />

Erweiterung zur Multiline E steht erstmals<br />

eine wirklich multimediale Schnittstelle zur<br />

Verfügung, die sich auch im Einsatz schnell<br />

und einfach ändern lässt.<br />

Mit einem Klick eingerastet<br />

Die Größe aller Anschlüsse ist variabel, da<br />

sie in die außen einheitlich dimensionierten<br />

Adaptiveinsätze integriert sind. Soll<br />

eine Steckverbindung gewechselt werden,<br />

so wird einfach der Adaptiveinsatz auf beiden<br />

Seiten der Kupplung ausgetauscht.<br />

02 Mit den Adaptiveinsätzen wurde auch<br />

der herkömmliche Industriestecker<br />

weiterentwickelt<br />

Die Adaptiveinsätze sind unabhängig von<br />

Schlauchgrößen, Kabelart und Material<br />

nach Bedarf bestückbar. Mehrere Materialien<br />

(Alu, Edelstahl, Messing), verschiedene<br />

Durchmesser und unterschiedliche Absperrfunktionen<br />

und Dichtungen sowie<br />

E-Stecker-Varianten machen das modulare<br />

System zu einem echten Baukasten.<br />

Damit eignet sich die Multiline Adaptiv<br />

und die Multiline E ideal für den Prototypen-<br />

und Sondermaschinenbau. Insbesondere<br />

bei Losgrößen von ein bis zehn Stück<br />

können die benötigten Mehrfachkupplungen<br />

individuell und kostengünstig aus den<br />

vorgefertigten Standardbauteilen konfiguriert<br />

werden. Die Adaptiveinsätze werden<br />

von Hand bis zum unverkennbaren Einrasten<br />

in den robusten und platzsparenden<br />

Grundkörper geschoben.<br />

Ein Marktstandard<br />

weiterentwickelt<br />

Mit der Entwicklung der Multiline Adaptiv<br />

und der Multiline E hat die Eisele Pneumatics<br />

GmbH & Co. KG ambitionierte Ziele in<br />

ein völlig neuartiges Produkt umgesetzt. Augenmerk<br />

legt der Waiblinger Experte für<br />

Ganzmetallanschlüsse aber auch auf die aktuell<br />

gängige Lösung für die Zentralversorgung<br />

von Maschinen und Anlagen: Die klassischen<br />

Industriestecker, auch als Harting-<br />

Stecker bekannt, sind weit verbreitet. Eine<br />

Vielzahl von Anlagen ist an ihren elektrischen<br />

Schnittstellen auf diesen Steckertyp<br />

ausgerichtet, so dass man von einem historisch<br />

gewachsenen Marktstandard sprechen<br />

kann, der insbesondere aufgrund der robusten<br />

Gehäusebauweise weit verbreitet ist.<br />

Eisele hat daher sein Baukastenprinzip<br />

auf die marktgängigen Industriestecker<br />

durch robuste Adapter übertragen. Acht<br />

Anschlüsse können in einen solchen Adapter<br />

integriert werden. So können dank des<br />

perfekt abgestimmten modularen Designs<br />

verschiedene Anschlusstypen und Medien<br />

sowie verschiedene Anschlussdurchmesser<br />

flexibel in den Industriestecker integriert<br />

werden. Ändern sich die Anforderungen,<br />

wird der Stecker einfach und werkzeugfrei<br />

per Hand angepasst. Auch hier sind die Adaptiveinsätze<br />

unabhängig von Schlauchgrößen,<br />

Kabelart und Material nach Bedarf bestückbar.<br />

Mehrere Materialien (Alu, Edelstahl,<br />

Messing), verschiedene Durchmesser<br />

und unterschiedliche Absperrfunktionen<br />

und Dichtungen sowie E-Stecker-Varianten<br />

stehen zur Verfügung.<br />

www.eisele.eu<br />

Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong> 55<br />

Rotor-Clip.indd 1 02.09.<strong>2015</strong> 09:00:59


WERKZEUGTECHNIK I INTERVIEW<br />

Grenzen neu definieren<br />

Stanzspezialisten sprechen über Co-Engineering, Angsttoleranzen und Werkstoff-Kompetenz<br />

Entscheidet der Konstrukteur sich<br />

dazu, Stanzteile von einem Spezialisten<br />

fertigen zu lassen, erhält<br />

dieser die Konstruktionszeichnung<br />

– und fertig? Es kann sinnvoll sein,<br />

anders vorzugehen, mit dem<br />

Präzisionshersteller enger<br />

zusammenzuarbeiten. Ceo Daniel<br />

Brügger und Konstruktionsleiter<br />

Marco Costa von dem schweizerischen<br />

Stanzexperten Etampa<br />

verraten im Interview, was es zu<br />

bedenken gilt und welche Vorteile<br />

Co-Engineering erschließen kann.<br />

Wie beginnt für Sie klassischerweise ein<br />

Projekt?<br />

Daniel Brügger: Am Anfang steht immer<br />

eine Zeichnung, die uns in einem unterschiedlich<br />

frühen oder späten Produktoder<br />

Teile-Planungsstadium erreicht. Sie<br />

ist Grundlage des zu fertigenden Teils und<br />

muss gründlich auf Herz und Nieren geprüft<br />

werden. Viele Kunden legen dabei<br />

großen Wert auf das aktive Co-Engineering.<br />

Unsere Expertise und technischer<br />

Input werden vor allem deshalb geschätzt,<br />

weil Produktionen dadurch optimaler und<br />

auch schneller realisierbar sind. Voraussetzung<br />

dafür ist, dass wir die Anforderungen<br />

und Funktionsweise der zu fertigenden<br />

Teile genauestens verstehen, erst dann<br />

können wir entsprechende Funktionstoleranzen<br />

und Prüfvorschriften festlegen.<br />

Sie sind also generell in den Entwicklungsprozess<br />

Ihrer Kunden einbezogen?<br />

Marco Costa: Natürlich gibt es auch Kunden,<br />

die auf das Co-Engineering verzichten<br />

und ihre vermeintlich fertigen Zeichnungen<br />

einsenden. Die Betonung liegt auf<br />

„vermeintlich“, weil bei nicht wenigen<br />

Zeichnungen Optimierungsbedarf besteht,<br />

der sich unmittelbar auf den Endpreis und<br />

auf den Fertigungsablauf auswirkt. Die<br />

Vollständigkeit der Skizzen und Entwürfe<br />

hängt natürlich eng mit dem Herstellungsverfahren<br />

des zu fertigenden Teils zusammen,<br />

jedoch kann man davon ausgehen,<br />

dass teilweise erheblich nachgearbeitet<br />

werden muss. Das ist natürlich auch dadurch<br />

bedingt, dass der Kunde oftmals<br />

nicht genügend Erfahrung und zu wenig<br />

Detailkenntnisse in der Stanz- und Feinschneidetechnologie<br />

hat.<br />

Was bringt das Co-Engineering konkret<br />

– wo und wie können Sie helfen, Vorteile<br />

zu erschließen?<br />

Brügger: Ein gemeinsam erarbeitetes, stanzoptimiertes<br />

Design hat einen nachhaltigen<br />

Einfluss auf die Werkzeugkonzeption, auf<br />

Nachschleifzyklen und Lebensdauer der<br />

Werkzeuge. Und auch die Auswirkungen<br />

auf die Produktion an sich sind nicht zu<br />

unterschätzen. Wir sagen unseren Kunden<br />

Bescheid, wenn sich durch geringfügige<br />

Veränderungen an der ursprünglichen<br />

Teileplanung die Produktivität deutlich<br />

erhöhen würde. Und wir weisen selbstverständlich<br />

darauf hin, wenn wir das zu fertigende<br />

Teil durch veränderte Toleranzen<br />

oder andere Materialien günstiger produzieren<br />

könnten. Immer wieder stellen wir<br />

fest, dass Kunden die Toleranzen an den zu<br />

fertigenden Teilen viel zu klein wählen und<br />

das kostet richtig viel Geld – allein schon<br />

durch das maßvolle Anpassen der sogenannten<br />

Angsttoleranzen auf einen normalen<br />

Wert haben wir unseren Kunden immer<br />

wieder richtig viel Bares einsparen können.<br />

Welche Rolle spielt die Materialauswahl?<br />

Costa: Vielen Kunden ist gar nicht klar,<br />

dass die Auswahl des richtigen Materials<br />

für den Stanz- oder Feinschneideprozess<br />

ein sehr erheblicher Schlüssel zum Erfolg<br />

ist. Manche Anforderungen schreiben<br />

beispielsweise vor, dass als Material Stahl<br />

verwendet werden muss, der anschließend<br />

verzinkt werden soll. Das geht meistens<br />

aber einfacher und kostengünstiger, indem<br />

man anstelle von Stahl rostfreien Stahl<br />

verwendet und sich dadurch das Verzinken<br />

sparen kann, zumal ein nachträgliches<br />

Verzinken je nach Gegebenheit wieder<br />

ganz andere Aufgabenstellungen hervorrufen<br />

könnte. Generell gilt, dass man sich<br />

bei der Verwendung von rostfreien Stählen<br />

01 Daniel Brügger (links),<br />

CEO, und Marco Costa (rechts),<br />

Konstruktionsleiter, Etampa<br />

AG, Grenchen (CH)<br />

56 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


INTERVIEW I WERKZEUGTECHNIK<br />

gesagt haben, dass wir uns zur Machbarkeit<br />

verpflichten, dann können wir diese Aussage<br />

später nicht mehr widerrufen – schon gar<br />

nicht mit dem Hinweis auf eine zuvor unfertige<br />

oder unzureichende Zeichnung. Es ist<br />

unsere Verantwortung, schon im Vorfeld alle<br />

Konstruktions- und Produktionseventualitäten<br />

in Betracht zu ziehen und diese bei der<br />

Aussage zur Machbarkeit entsprechend zu<br />

berücksichtigen. Dazu gehört auch, dass<br />

man beurteilen muss, ob die gewünschten<br />

Umformungen, die das zu fertigende Teil<br />

mit sich bringt, überhaupt schlüssig und<br />

auch realisierbar sind, und ob die einzelnen<br />

Arbeitsschritte auch in der richtigen Reihenfolge<br />

angelegt sind. Wenn beispielsweise ein<br />

Teil gebogen, quergelocht, tiefgezogen und<br />

geprägt werden soll, dann ist es sehr entscheidend,<br />

welcher dieser Arbeitsvorgänge<br />

zuerst und welcher zuletzt erledigt werde.<br />

Erleben Sie einen Wandel in Ihrer Branche?<br />

02 Feinabstimmung und Abgleich von Werkzeug mit Zeichnung<br />

eine weitere Oberflächenbehandlung der<br />

Stanz- oder Feinschneideteile oftmals<br />

ersparen kann: Rostfreie Stähle sind – das<br />

liegt in der Natur der Sache – korrosionsbeständig.<br />

Sie sind aber auch sehr gut<br />

lagerbar und zuweilen auch, je nach Dicke<br />

des verarbeiteten Materials und je nach<br />

Anforderungen an das Stanzteil, besser<br />

stanzbar als beispielsweise Buntmetalle.<br />

Die Konstruktionszeichnung ist angefertigt,<br />

die Materialauswahl getroffen – was<br />

geschieht dann?<br />

Costa: Der nächste wichtige und vor allem<br />

unabdingbare Schritt für uns ist die Machbarkeitsanalyse<br />

des zu fertigenden Teils.<br />

Damit übernehmen wir eine sehr große<br />

Verantwortung, und auch hier gilt, dass wir<br />

die von den Kunden eingereichten Zeichnungen<br />

nicht immer als gegeben ansehen<br />

können. Ein Teil der Skizzen muss prozessbedingt<br />

hinterfragt werden und ist nicht so<br />

anwendbar wie eingereicht. Das Thema ist<br />

nicht zu unterschätzen: es gibt – herstellungsabhängig<br />

– unvollständige Zeichnungen,<br />

nicht alle Materialien sind komplett<br />

definiert, und auch angegebene Materialstärken<br />

oder gewünschte Toleranzen erfordern<br />

genaueste Rückfragen unsererseits.<br />

Brügger: Denn eines steht fest: Wir haben<br />

genau einen Versuch. Wenn wir einmal<br />

Brügger: Die Werkzeuge und eben auch<br />

die Anforderungen an die Werkzeuge<br />

haben sich in den letzten Jahren kontinuierlich<br />

geändert. Die Komplexität ist immens<br />

gestiegen. Ein einziges Werkzeug<br />

vereint immer mehr Schritte, gleichzeitig<br />

werden die zu fertigenden Teile immer<br />

anspruchsvoller, und die Anforderungen<br />

an die Teile steigen. Diese Entwicklung<br />

wird sich in den kommenden Jahren noch<br />

verstärken. Vor neuen Herausforderungen<br />

sind wir noch niemals zurückgeschreckt,<br />

ganz im Gegenteil. Neue Anforderungen<br />

brauchen neue Konzepte, und konzeptionelles<br />

Arbeiten gehört eindeutig zu unseren<br />

Stärken. Wir freuen uns darauf, die<br />

Stanz-Grenzen neu zu definieren.<br />

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KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Erlkönige im<br />

Industrieeinsatz<br />

Kühlgeräte für mehr Effizienz in<br />

der Schaltschrank-Klimatisierung<br />

Europaweit sind Schätzungen zufolge circa 2 Millionen<br />

Schaltschrank-Klimageräte am Netz, die mit einer<br />

angenommen Anschlussleistung von 2 Giga-Watt<br />

(Ø 1 kW pro Gerät) ein gesamtwirtschaftlich relevantes<br />

Verbrauchspotenzial darstellen und für einen<br />

CO 2<br />

-Ausstoß von etwa 4 Mio. Tonnen pro Jahr verantwortlich<br />

sind. Mit einer neuen Kühlgeräte-Generation<br />

soll hier der Energieverbrauch signifikant gesenkt<br />

werden. Erlkönige sind bereits im Industrie-Test.<br />

Unter dem Namen Blue e+ bringt Rittal,<br />

der Systemanbieter für Schaltschranktechnik,<br />

eine komplett neue Kühlgerätegeneration<br />

auf den Markt. Neben der deutlich<br />

höheren Energieeffizienz gegenüber<br />

bisherigen Kühllösungen punkten die<br />

Geräte auch bei Flexibilität, Sicherheit und<br />

Handling.<br />

Energieeinsparungen und mehr<br />

Testergebnisse zeigen, dass<br />

bis zu 75 Prozent Energie -<br />

einsparung möglich sind<br />

„Um die Energieeffizienz deutlich zu<br />

er höhen, setzt Rittal bei seiner neuen Kühlgeräte-Generation<br />

erstmals auf ein innovatives,<br />

patentiertes Hybridverfahren“, erläutert<br />

Steffen Wagner, Leiter Produktmanagement<br />

Climatisation, Rittal. Dieses<br />

arbeitet mit einer Kombination aus einem<br />

Kompressor-Kühlgerät und einer Heat<br />

Pipe, die für eine passive Kühlung sorgt.<br />

Der Kompressor kommt nur dann zum<br />

Einsatz, wenn die passive Kühlung nicht<br />

mehr ausreicht.<br />

Wesentlichen Einfluss auf die enorme<br />

Wirkungsgradsteigerung hat die Regelstrategie<br />

für den Hybridbetrieb. Dieser ist auf<br />

Energieeffizienz im Teillastbetrieb optimiert.<br />

So ist das Blue e+ Gerät bei Teillast<br />

von 15 % im reinen Heat-Pipe-Modus<br />

sechsmal effizienter als ein herkömmliches<br />

Kühlgerät. Bei Teillast von 65 % arbeiten<br />

beide Systeme im Hybridbetrieb und damit<br />

viermal effizienter als ein herkömmliches<br />

Gerät.<br />

Auch die Energieeffizienz der reinen<br />

Kompressor-Kühlung der neuen Geräteserie<br />

ist hoch. Zum Einsatz kommen DC-<br />

Motoren sowohl bei den Lüftern als auch<br />

beim Kompressor. Dank der Inverter-Technologie,<br />

mit der über eine Spannungsregelung<br />

die Drehzahl von Kompressor und<br />

Lüfter eingestellt werden kann, wird immer<br />

exakt die Kühlleistung zur Verfügung<br />

gestellt, die aktuell benötigt wird. Der Energieverbrauch<br />

sinkt dadurch gegenüber einer<br />

herkömm lichen Lösung deutlich.<br />

„Durch die hohe Energieeffizienz der neuen<br />

Kühlgeräte sind Einsparungen – wie erste<br />

Testergebnisse zeigen – von bis zu 75 Prozent<br />

möglich“, betont Steffen Wagner.<br />

Bei der Neuentwicklung wurde aber auch<br />

in anderen Bereichen auf die Wirtschaftlichkeit<br />

ein besonderes Augenmerk gelegt.<br />

So können sämtliche Geräte dank ihrer<br />

58 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Mehrspannungsfähigkeit in allen weltweit<br />

üblichen Netzen flexibel betrieben werden.<br />

Der mögliche Eingangsspannungsbereich<br />

geht von <strong>11</strong>0 V (einphasig) bis 480 V (dreiphasig)<br />

bei Netzfrequenzen von 50 Hz oder<br />

60 Hz. Der große Vorteil, der weltweit tätigen<br />

Maschinenbauern zugutekommt, ist<br />

der geringere Logistikaufwand. Das Kühlgerät<br />

ist immer das gleiche, egal ob die<br />

Maschine nach Japan, in die USA oder innerhalb<br />

Europas ausgeliefert werden soll.<br />

Durch die leistungsgeregelte Kühlung<br />

entfällt für alle Komponenten im Schaltschrank<br />

der thermische Stress. Ständige<br />

Temperaturschwankungen, wie bei der<br />

klassischen Zwei-Punkt-Regelung der Fall,<br />

gehören der Vergangenheit an. Damit erhöht<br />

sich nicht nur bei den Kühlgeräten,<br />

sondern auch bei den Schaltschrank-Komponenten<br />

die Lebensdauer erheblich.<br />

Das neue grafische Touchdisplay bietet<br />

alle relevanten Informationen auf einen<br />

Blick. Systemmeldungen werden als Klartext<br />

und mehrsprachig angezeigt. Standardisierte<br />

Kommunikationsschnittstellen sorgen<br />

für einfachste Einbindung in die Leitsysteme<br />

der Produktionsanlagen. Darüber<br />

hinaus erlauben verschiedene Protokolle<br />

wie z. B. CAN Bus oder Modbus TCP einen<br />

Datentransfer in Echtzeit über die CANbzw.<br />

Ethernet-Schnittstelle. Die Near-Field-<br />

Communication-Schnittstelle (NFC) ermöglicht<br />

eine einfache Parametrierung<br />

mehrerer Kühlgeräte über ein NFC-fähiges<br />

mobiles Endgerät.<br />

Die Blue e+ Geräte decken einen Leistungsbereich<br />

von bis zu 6000 Watt ab (vorher:<br />

maximal 4000 Watt) und sind bei Temperaturen<br />

von -30° C bis +60° C einsetzbar.<br />

Bedarfsgerecht kühlen<br />

erhöht Lebensdauer<br />

Seit Januar <strong>2015</strong> befindet sich ein Testgerät<br />

der Serie Blue e+ von Rittal im Leistungsscheck<br />

bei der Kapp Werkzeugmaschinen<br />

GmbH in Coburg – und somit unter realen<br />

Einsatzbedingungen im Maschinenbau.<br />

Verglichen wird ein Wandanbaukühlgerät<br />

der neuen Serie mit einem aktuellen<br />

Wandanbaukühlgerät an identischen Steuerungsschränken.<br />

Zur Erfassung von Temperaturen wurden<br />

Messungen an beiden Geräten vorgenommen.<br />

Die Temperaturdifferenz bei dem herkömmlichen<br />

2-Punkt geregeltem Kühlgerät<br />

betrug 5K zum Sollwert, was der normalen<br />

Regelcharateristik entspricht. Bei dem neuen<br />

„Blue e+“-Kühlgerät war in gleicher Zeit,<br />

dank der neuen, bedarfsgerechten<br />

Regelung nur eine Abweichung von 0,2K<br />

gegenüber der Sollwerteinstellung zu<br />

verzeichnen.<br />

„Dieses Ergebnis hat mich wirklich überrascht<br />

und auch beeindruckt. Mit der Temperaturgenauigkeit<br />

der neuen Rittal Blue e+<br />

Kühlgeräte können wir den thermischen<br />

Stress für unsere Steuerungen signifikant<br />

senken und erhöhen damit automatisch die<br />

Lebensdauer unserer Anlagen. Ein absolutes<br />

Steffen Wagner, Leiter Produktmanagement<br />

Climatisation, Rittal: „Um die Energieeffizienz<br />

deutlich zu erhöhen, setzen wir bei unserer<br />

neuen Kühlgeräte-Generation erstmals auf<br />

ein Hybridverfahren“<br />

Plus für uns im Maschinenbau“, sagt Alfred<br />

Tenner, Leiter der Abteilung Messen, Steuern,<br />

Regeln bei der Kapp Werkzeugmaschinen<br />

GmbH.<br />

Mit der neuen Kühlgerätegeneration Blue<br />

e+ von Rittal lassen sich, wie aktuelle Messungen<br />

bei der Kapp Werkzeugmaschinen<br />

GmbH zeigen, jetzt thermische Belastungen<br />

durch Temperaturschwankungen – gegenüber<br />

herkömmlich geregelten Kühlgeräten<br />

– um 95 % reduzieren.<br />

Besuchen Sie uns auf der SPS in Nürnberg.<br />

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Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong> 59


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Ein Kühlgerät für alle<br />

Netze weltweit<br />

Seit Februar <strong>2015</strong> ist ein Testgerät der Serie<br />

Blue e+ auch im Leistungsscheck unter realen<br />

Produktionsbedingungen in St. Georgen<br />

bei der J.G. Weisser Söhne GmbH & Co.<br />

KG. Im direkten Vergleich wird ein Wandanbaugerät<br />

mit 1500 W Kühlleistung der neuen<br />

Serie mit einem aktuellen Wandanbau<br />

Kühlgerät getestet.<br />

Über die neuen technischen Möglichkeiten,<br />

insbesondere die Mehrspannungsfähigkeit,<br />

zieht Thorsten Rettich, Geschäftsführer<br />

Technik von J.G. Weisser GmbH &<br />

Co. KG, ein erstes Fazit: „Dadurch, dass wir<br />

zukünftig nur mit einem Gerät planen und<br />

damit gleichzeitig alle Netzspannungen<br />

und Frequenzen unserer Kunden weltweit<br />

abdecken können, sind die neuen Blue e+<br />

Kühlgeräte von Rittal ein absoluter Benefit<br />

für uns. Die Reduzierung in der Lagerhaltung<br />

und Stammdatenverwaltung auf nur<br />

noch eine Artikelnummer pro Leistungsklasse<br />

spart uns Zeit und Kosten von der<br />

Planung über den Einkauf bis zur Lagerhaltung.<br />

Die sehr hohen Einsparungsmöglichkeiten<br />

beim Energieverbrauch, die wir<br />

bisher selbst in unserer Teststellung ermittelt<br />

haben, können wir natürlich auch<br />

als Werbung bei unseren Kunden nutzen.“<br />

Automobilhersteller bestätigt<br />

enorme Energieeffizienz<br />

Seit Januar <strong>2015</strong> befindet sich ein weiteres<br />

Testgerät der Serie Blue e+ im Leistungsscheck<br />

in der Endkontrolle des Ingolstädter<br />

Autobauers AUDI. Bei der Teststellung an<br />

drei Schaltschränken erfolgt eine Vergleichsmessung<br />

der Neuentwicklung mit<br />

zwei weiteren Kühlgeräten von Rittal. Verglichen<br />

wird Blue e+ mit einem Kühlgerät<br />

der aktuellen Serie Top Therm Blue e und<br />

einem älteren Kühlgerät. Die Teststellung<br />

soll über ein Jahr laufen.<br />

Bereits die ersten Ergebnisse des Feldtests<br />

bestätigten schon exakt die Leistungsmessungen<br />

aus der Rittal Entwicklung. „Im<br />

direkten Vergleich mit dem aktuellen Top<br />

Therm Blue e Kühlgerät von Rittal und unter<br />

gleichen Bedingungen haben wir mit<br />

dem Blue e+ Gerät bisher 75 Prozent Energieeinsparung<br />

bei der Kühlung dieser Produktionssteuerung<br />

erzielen können“, erklärt<br />

Andreas Korn, Dipl. Wirtschaftsingenieur<br />

(FH), Planung Automatisierungstechnik<br />

Ingolstadt, der AUDI AG. Und ergänzt: „Mit<br />

den Blue e+ Kühlgeräten setzt Rittal neue<br />

Maßstäbe für Energieeffizienz in der Schaltschrank-Klimatisierung.“<br />

www.rittal.de<br />

STATEMENT<br />

Dr. Michael Döppert, Chefredakteur<br />

Die Vorteile zweier Technologien<br />

zusammenbringen und<br />

daraus neue Vorteile erschließen,<br />

das ist die Grundidee vieler<br />

aktueller technischer Entwicklungen,<br />

wie auch hier die der neuen<br />

Kühlgeräte-Generation. Das<br />

Zauberwort heißt Hybrid! Weitere<br />

gute aktuelle Beispiele dafür gibt<br />

es unter anderem in der Werkstoffentwicklung,<br />

in der Fügetechnik<br />

oder auch in der Entwicklung von<br />

Fahrzeugantrieben. Es lohnt sich<br />

sicherlich bei vielen Entwicklungsaufgaben<br />

Richtung hybrider<br />

Konzepte nachzudenken. Dann<br />

kann auch schon einmal – wie hier<br />

in der Schaltschranktechnik – Eins<br />

plus Eins mehr als Zwei sein.<br />

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KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Ventilator für Verdampfer und<br />

Kühlgeräte im Lebensmittelbereich<br />

Industrielle Steckverbinder für Datenund<br />

Energieleitungen<br />

Der Axicool, ein<br />

Ventilator von<br />

EBM-Papst für<br />

Verdampfer und<br />

Kühl geräte im Lebensmittelbereich,<br />

zeichnet<br />

sich durch einen<br />

zwei teiligen Aufbau des<br />

Wandrings aus: Das<br />

optionale Heizband ist<br />

nachrüstbar und<br />

reduziert durch den<br />

Hohlwandring den<br />

Wärmeeintrag in die Kühlkammer und spart damit Energie und<br />

Kosten. Die Ablaufrinnen im Wandring ermöglichen, dass das<br />

Tauwasser abfließt, ohne auf das Lagergut zu tropfen und verhindern<br />

gleichzeitig das Festfrieren der Ventilatorschaufeln beim<br />

erneuten Herunterkühlen. Der optionale Strömungsgleichrichter<br />

kann die Wurfweite des Ventilators im Idealfall nahezu verdoppeln,<br />

so kann das Kühlhaus bis in die letzte Ecke gekühlt werden.<br />

Zur Reinigung des Verdampfers kann die komplette Ventilatoreinheit<br />

durch eine Scharnierbefestigung weggeklappt werden.<br />

Aufgrund der Hybridkonstruktion aus Metall und Verbundwerkstoff<br />

ist der ErP-<strong>2015</strong>-konforme Ventilator robust und<br />

montagefreundlich. Mit Motoren in Greentech-EC-Technologie<br />

werden eine bis zu 25 % verringerte Energieaufnahme und hohe<br />

Effi zienzwerte auch im Teillastbereich erreicht.<br />

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TE Connectivity stellt neue Lösungen für die Übertragung von<br />

Daten und Energie in industriellen Umgebungen vor. Der Circular<br />

Hybrid Connector (CHC) wurde für Echtzeit-Automatisierungsanwendungen<br />

entwickelt, in denen sowohl hohe Datenraten<br />

gemäß CAT 5e als auch Leistungen bei bis zu 10 A übertragen<br />

werden müssen. Der Rundsteckverbinder eignet sich u. a. für<br />

Steuerungen hydraulischer und pneumatischer Ventile. Durch<br />

Unterstützung der Varan-Bus-Spezifikation lassen sich Werkzeuge<br />

schneller umrüsten und der Verkabelungsaufwand reduzieren. Mit<br />

der robusten Steckverbinderserie HDC (Heavy Duty Connectors)<br />

lassen sich Daten und Energie auch in Anwendungen mit hoher<br />

Beanspruchung zuverlässig übertragen. Die Steckverbinder<br />

erfüllen die Anforderungen der Standards IEC 61984 und UL 1977.<br />

Sie eignen sich für den Einsatz im Werkzeugmaschinenbau, die<br />

Roboter-Systemverkabelung<br />

oder<br />

die Verdrahtung in<br />

Windkraftanlagen.<br />

Eine weitere<br />

Neuheit sind die<br />

RJ45-Steckverbinder<br />

in<br />

Schutzart IP20 für<br />

Cat-6A-Kabel. Sie<br />

lassen sich schnell<br />

ohne Werkzeuge<br />

anschließen.<br />

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Um elektrische und pneumatische Leitungen zu führen, fixieren<br />

und von Zug zu entlasten, hat Icotek mit den Zugentlastungssystemen<br />

KZL und ZL passende Lösungen entwickelt. Die Serie<br />

KZL ermöglicht eine mühelose Rastmontage auf 35 mm<br />

Hut schienen und C-Schienen mit einem Öffnungsmaß von 16<br />

bis 17 mm. Die KZL-Zugentlastungsleiste wird einfach auf die<br />

entsprechende Schiene aufgedrückt bis sie einrastet. Die Serie<br />

ZL wird direkt an der gewünschten Stelle angeschraubt.<br />

Alternativ ist die Serie ZL auch mit bereits werkseitig<br />

eingepressten<br />

Aluminium- oder<br />

Messingbuchsen<br />

lieferbar. Die<br />

Buchsen gibt es<br />

mit unterschiedlichen<br />

Innendurchmessern.<br />

Die<br />

geführten<br />

Leitungen werden<br />

mittels<br />

Kabel bindern<br />

befestigt, die<br />

sowohl um die geführte Leitung als auch um die einzelnen<br />

Zähne der Zugentlastungsleiste verlegt werden. Der Einsatz des<br />

Werkstoffs Polyamid garantiert die Brandklasse UL 94 V0. Die<br />

Zugentlastungsleisten sind vollständig halogen- und silikonfrei.<br />

Weiterhin erfüllt das Material die aktuelle Europäische<br />

Bahnnorm EN 45545-2 in der Gefahrenstufe HL 3.<br />

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Für jeden Fall die richtige Bremse<br />

Die richtige Bremse für IHRE Anwendung zeigen<br />

wir Ihnen gerne auf unserem Messestand<br />

in Halle 3A –<strong>11</strong>1.ObFederdruckbremsen,<br />

Permanentmagnetbremsen oder elektromagnetische<br />

Kupplungen –aufgrund unseres breit gefächerten<br />

Produktprogramms können wir auf nahezu alle<br />

Kundenwünsche eingehen. Denn Kendrion bietet<br />

seit über 100 Jahren Know-how, Fachkompetenz,<br />

Qualität und immer die optimale Lösung.<br />

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Halle 3A<br />

Stand <strong>11</strong>1<br />

24. –26.<strong>11</strong>.<strong>2015</strong><br />

Kendrion (Villingen) GmbH<br />

Tel: +49 7721 877-0<br />

sales-ids@kendrion.com<br />

www.kendrion-ids.com


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Mehrwerte für Maschinenbauer<br />

Neue Generation von Servoleitungen – Schluss mit Handarbeit<br />

Irmgard Nille<br />

Servoantriebe sind längst das Rückgrat moderner Automatisierungskonzepte.<br />

So wie die Anforderungen an diese Antriebe selbst, so<br />

steigen auch die Anforderungen an ihr Zubehör. Ein Anbieter von<br />

Servoleitungen hat hierauf reagiert und ein neu entwickeltes Servo -<br />

leitungs-Programm vorgestellt.<br />

Kabelmantel entfernen, Schirmgeflecht<br />

aufspreizen, Aderisolierung entfernen<br />

und dann alles Schritt für Schritt verlöten –<br />

so wurden bisher Kabel und Stecker konfektioniert.<br />

Eine solche Fertigung ist zwar<br />

hochflexibel, aber nicht sehr effizient und<br />

kann auf Grund der Handarbeit zu Qualitätsschwankungen<br />

führen. Die Stuttgarter<br />

Lapp Gruppe hat nun eine neu entwickelte<br />

Generation von Servokonfektionen vorgestellt,<br />

mit denen die Fertigung der Anschlusslösungen<br />

für elektrische Antriebe<br />

industrialisiert wird. Für die Anwender bedeutet<br />

das: die neuen Konfektionen sind<br />

qualitativ hochwertiger, leistungsfähiger<br />

und weltweit verfügbar.<br />

Teilautomatisierte Fertigung<br />

bringt Anwendernutzen<br />

Die neuen Servoleitungen sehen von außen herkömmlichen<br />

ähnlich, im Inneren sind sie radikal neu konzipiert<br />

Irmgard Nille, Redakteurin IN-Press<br />

Für die Ölflex Connect Servo wurde ein<br />

ganz neues Produktionsverfahren entwickelt,<br />

womit auch die globale Verfügbarkeit<br />

bei gleicher Qualität garantiert wird.<br />

Für diese teilautomatisierte Fertigung<br />

haben die Ingenieure von Lapp ganz neue<br />

Kabel entwickelt, die sich in ihrem inneren<br />

Aufbau von den bestehenden Leitungen<br />

unterscheiden. Sie besitzen einen Innenmantel,<br />

der eine automatische Montage er­<br />

möglicht. Mit der Firma Intercontec, einem<br />

führenden Hersteller von Rundsteckverbindern,<br />

hat Lapp außerdem einen neues<br />

Stecksystem entwickelt, das in mehreren<br />

teilautomatisierten Schritten mit dem<br />

neuen Kabel verbunden wird.<br />

Die Konfektionierung geschieht im<br />

neuen Prozess weitgehend automatisch:<br />

Ein rotierendes Messer entfernt den Mantel<br />

und kürzt das Schirmgeflecht. Mit Druckluft<br />

wird das Schirmgeflecht von den<br />

Adern minimal angehoben und mit einem<br />

konischen Werkzeug in einem Arbeitsschritt<br />

nach hinten geschoben, so dass es<br />

sich schon beim nächsten Arbeitsschritt in<br />

den Stecker pressen lässt. Dadurch entsteht<br />

ein stabiler und IP67 gerechter Kontakt<br />

zum Stecksystem. Dabei wird die<br />

Schirmung des Kabels über eine neue<br />

Hülsentechnik rundherum mit dem<br />

Steckergehäuse verbunden.<br />

Daraus resultiert ein weiterer Vorteil für<br />

die Anwender: eine perfekte und bisher am<br />

Markt nicht existierende 360-Grad-Schirmung.<br />

Das macht die Servokonfektionen<br />

weniger anfällig gegen elektromagnetische<br />

Einflüsse, eine zentrale Anforderung bei<br />

modernen Antrieben. Dank der neuen<br />

mechanischen Verbindung des Steckers ist<br />

dieser außerdem manipulationssicher. Die<br />

Schnittstelle zum Antrieb entspricht den<br />

gängigen Normen und erfüllt die technischen<br />

Anforderungen der führenden<br />

Antriebshersteller.<br />

62 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


Georg Stawowy, Vorstand für Technik und<br />

Innovation der Lapp Holding AG, Stuttgart<br />

Was war die Motivation, die neue Servoleitung<br />

zu entwickeln?<br />

Lapp will sich am Markt verstärkt als Lösungsanbieter<br />

positionieren. Wir beobachten, dass im Zuge von Industrie<br />

4.0 und der zunehmenden Automatisierung viele Maschinenund<br />

Anlagenbauer auf elektrische Antriebe umstellen, oder<br />

ihre bestehenden Antriebsstrukturen modernisieren. Dadurch steigen bei Servoantrieben<br />

auch die Anforderungen an die Dynamik, die Stellbereiche und die Genauigkeit<br />

der Bewegung kontinuierlich. Gleichzeitig erwarten die Hersteller von den<br />

Zulieferern fertig konfektionierte Systeme von Leitungen und Steckverbindern, die<br />

teilweise auch schon in ein integrationsfähiges Baugruppensystem wie beispielsweise<br />

für Schleppketten eingebaut sind. Wir haben auch gesehen, dass unsere<br />

Kunden heute global denken und sich in den Regionen nicht mehr auf unterschiedliche<br />

Lösungen einstellen wollen. Sie verlangen globale Standards und global<br />

agierende Partner. Hier sehen wir mit der Ölflex Connect Servo große Marktchancen.<br />

Was ist die besondere Strategie bei der Ölflex Connect Servo?<br />

Wir vereinen mit der Ölflex Connect Servo vier Stärken: Unser Konfektions-Knowhow,<br />

unser Komponenten- und Applikationswissen, unsere große Fertigungstiefe<br />

und unsere weltweite Aufstellung. Diese Kenntnisse ermöglichen es uns, die<br />

Komponenten fertigungsgerecht zu entwickeln und einen eher handwerklichen<br />

Prozess stärker zu standardisieren und zu automatisieren. So können wir unsere<br />

Servokonfektionen weltweit in gleich hoher Qualität anbieten. Nach dem Produktionsstart<br />

im Herbst am Hauptstandort in Stuttgart werden wir in weiteren Schritten<br />

spezialisierte Produktionsstätten in Asien und Nordamerika aufbauen, in denen die<br />

neuen Lösungen in gleicher Qualität gefertigt werden.<br />

Wo liegt der Mehrwert für die Kunden?<br />

Mit den neuen Servoleitungen werden Anschlusslösungen für elektrische Antriebe<br />

qualitativ besser, leistungsfähiger und weltweit verfügbar. Das ist sicher der<br />

wichtigste Mehrwert für die Kunden. Das bieten wir zu absolut wettbewerbs fähigen<br />

Preisen an.<br />

Das neue Produktionsverfahren ist jedoch<br />

nicht isoliert zu betrachten. Es funktioniert<br />

nur im Verbund mit den neuen, darauf abgestimmten<br />

Kabeln und Steckern. Die neu<br />

entwickelten Kabel haben einen völlig neuen<br />

Innenaufbau ohne die üblichen Füllmaterialien,<br />

dafür mit Innenmantel. Dieser<br />

liegt unter dem Außenmantel und der Schirmung<br />

und dient zwei Zwecken: Zum einen<br />

sorgt er dafür, dass das Kabel beim Biegen<br />

oder Verdrillen immer seinen runden Querschnitt<br />

beibehält. Zum anderen dient der<br />

Innenmantel als Schutz der innen liegenden<br />

Adern gegen die rotierenden Messer, die<br />

den Mantel und die Schirmung kürzen.<br />

Drei Performance-Klassen verfügbar<br />

Um den Nutzen für die Kunden so groß wie<br />

möglich zu gestalten bietet Lapp die Ölflex<br />

Connect Servo in drei Performanceklassen<br />

an: Basic Line, Core Line und Extended<br />

Line. Sie unterscheiden sich in der Kabelausführung<br />

und deren Belastbarkeit in bewegten<br />

Anwendungen. Die Basic Line als<br />

PVC-Variante ist vor allem für einfache bewegte<br />

Anwendungen, etwa in der holzverarbeitenden<br />

Industrie gedacht. Dort sind<br />

Kabel aus Polyvinylchlorid (PVC) bestens<br />

geeignet und kosten etwa ein Drittel weniger<br />

als Leitungen mit PUR-Mantel. Die Core<br />

Line und die Extended Line werden als<br />

PUR-Varianten angeboten. PUR ist resistent<br />

gegen Wasser, Öl und viele chemische Stoffe,<br />

auch die mechanische Belastbarkeit ist vorbildlich.<br />

Leitungen mit PUR-Mantel kommen<br />

deshalb in Maschinen zum Einsatz, wo<br />

die Kabel schnelle Bewegungen und hohe<br />

Beschleunigungen über meterlange Verfahrwege<br />

aushalten müssen.<br />

Lapp führt sukzessive Varianten für alle<br />

gebräuchlichen Antriebs-Standards ein.<br />

Alle Varianten sind in einer breiten Auswahl<br />

an Steckergrößen von M15 bis M58 und<br />

Kabelquerschnitten von 1,5 mm² bis<br />

10 mm² verfügbar.<br />

www.lappkabel.de<br />

KEL-DPU<br />

Kabeldurchführung<br />

für nicht konfektionierte<br />

Leitungen<br />

Sehr gut zugentlastet<br />

Abdichtung der Leitungen<br />

mit IP65 / IP66 / NEMA 4X<br />

Sehr hohe Stabilität<br />

Sehr einfache Bestückung<br />

Hohe Packungsdichte<br />

Aufrastbar / schraubbar<br />

Hygienisches Design:<br />

keine Schmutznischen<br />

Reinigungsmittelresistent<br />

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24. - 26.<strong>11</strong>.<strong>2015</strong><br />

Messe | Nürnberg<br />

Halle 9 | Stand 9-568<br />

Tel. 07175 92380-0<br />

Fax 07175 92380-50<br />

info@icotek.com<br />

www.icotek.com


KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />

Bedienkomfort gut verpackt<br />

Speziell angepasstes Gehäuse für ein multifunktionales Handbediengerät<br />

Mit Handbediengeräten lassen sich<br />

verschiedenste Maschinen einfach<br />

einrichten und direkt am Prozess<br />

steuern. Die Elektronik muss im<br />

rauen Industrieeinsatz vor den teils<br />

extremen Umgebungsbedingungen<br />

sicher geschützt werden. Der<br />

Anspruch der Geräte hinsichtlich<br />

Funktionsvielfalt, Bedienerfreundlichkeit<br />

und Sicherheit stellt dabei<br />

an das Gehäuse entsprechende<br />

Herausforderungen.<br />

Schleicher Electronic ist einer der wenigen<br />

deutschen mittelständisch orientierten<br />

Anbieter von Automatisierungslösungen<br />

mit eigenem NC-Kern für den Maschinen-<br />

und Anlagenbau. Zu den Kernkompetenzen<br />

zählen hochperformante<br />

Steuerungssysteme, Relais und Dienstleistungen<br />

in den Bereichen Electronic<br />

Engineering bzw. Manufacturing. Eines der<br />

neuesten Produkte im Sortiment ist das<br />

Handbediengerät ProNumeric OP 50 M. Es<br />

ermöglicht u. a. die komfortable Bedienung<br />

von Werkzeugmaschinen, Handhabungseinrichtungen<br />

und Industrierobotern. Dafür<br />

ist das Gerät nicht nur mit einem großen<br />

resistiven 5-Zoll-Touch-Display ausgestattet,<br />

sondern verfügt auch über eine Folientastatur<br />

und ein hochauflösendes Handrad.<br />

Robuste Basis-Ausführung<br />

In der Entwicklungsphase des OP 50 M verglichen<br />

die Konstrukteure von Schleicher<br />

verschiedene Gehäusetypen unterschiedlicher<br />

Hersteller – und entschieden sich<br />

schließlich für das Modell Tastomat<br />

TAS 100 von Bopla. Das Handtastergehäuse<br />

aus glaskugelverstärktem<br />

Polyamid ist in zwei<br />

Größen erhältlich. Der Deckel<br />

hat einen 5 mm hohen Schutzkragen<br />

zur Sicherung der Bedienelemente.<br />

Aufgrund der Materialstärken,<br />

des Gehäusedesigns und des verwendeten<br />

Materials ist dieses robuste Gehäuse<br />

mit Schutzart IP65 für den rauen Einsatz<br />

geeignet und bietet der eingebauten Elektronik<br />

selbst unter extremen Umweltbedingungen<br />

den nötigen Schutz. „Das Gehäuse<br />

erfüllt bereits in seiner Basis-Ausführung<br />

unsere wichtigsten Anforderungen“, erläutert<br />

Raffaela Kriegel, Director Marketing bei<br />

Schleicher Electronic. „Es ist sowohl stoßfest<br />

als auch beständig gegen Spritzwasser<br />

und somit für den anspruchsvollen industriellen<br />

Einsatz geeignet. Der Innenraum ist<br />

zudem groß genug, um Leiterplatte, Touch-<br />

Display und Handrad unterzubringen.“<br />

Ebenfalls von Vorteil ist das leicht angeraute<br />

Gehäusematerial, das einen besseren Griff<br />

mit Industriehandschuhen gewährleistet.<br />

Flexible Anpassungen<br />

Einige individuelle Anpassungen waren<br />

dennoch nötig: „Das Gehäuse für das Pro-<br />

Numeric OP 50 M wird an insgesamt fünf<br />

Seiten bearbeitet“, schildert Nikolai Wilke,<br />

Produktmanager Eingabeeinheiten bei<br />

Bopla. „Konkret werden Flächen ausgefräst,<br />

Gewinde geschnitten, Durchgangsbohrungen<br />

eingebracht und Gewindebuchsen<br />

eingepresst.“ So entstehen ein<br />

passgenauer Einbaubereich für das Touch-<br />

Display sowie die nötigen Durchbrüche für<br />

die Montage von Notaus- und Zustimmtaster,<br />

Kabeleinführung, Handrad und<br />

Taschenlampe. „In der gesamten Entwick-<br />

lungsphase war Bopla immer bereit, auch<br />

neue Wege zu beschreiten“, betont Kriegel.<br />

„Das beste Beispiel dafür ist die Integration<br />

des Touch-Displays. Dabei gab es verschiedene<br />

Herausforderungen, die wir gemeinsam<br />

gemeistert haben.“<br />

Bopla liefert zudem die Folientastatur mit<br />

einem speziell angepassten Aufbau. Die<br />

Basis ist als FR4-Leiterplatte gestaltet. Sie ist<br />

in diesem Fall extrem dick, um die nötige<br />

Höhe zu erhalten, damit das Touch-Display<br />

zwischen Gehäuse und Tastatur montiert<br />

werden kann. „In der Regel werden Displays<br />

an der Innenseite des Gehäuses<br />

befestigt, hier aber wird es von oben auf das<br />

Die Integration des Touch-<br />

Displays war eine besondere<br />

Herausforderung<br />

Gehäuse montiert“, erklärt Wilke. „So liegt<br />

die Touch-Oberfläche direkt unter der Folie<br />

und lässt sich entsprechend optimal bedienen.<br />

Auch die taktile Rückmeldung der Tasten<br />

konnten wir auf diese Weise verbessern.“<br />

Insgesamt war das Gehäuse für das<br />

OP 50 M ein komplexes Projekt, bei dem die<br />

Konstrukteure von Bopla ihr Know-how<br />

vorteilhaft einbringen konnten. Am einfachsten<br />

zu erfüllen war der Wunsch nach<br />

einer Sonderfarbe: Die Wahl fiel auf den<br />

Farbton anthrazitgrau, ähnlich RAL 7016, in<br />

dem das Gehäuse abgespritzt wurde.<br />

Fazit<br />

Raffaela Kriegel von Schleicher zieht ein<br />

durchweg positives Resümee: „Wir sind<br />

sehr zufrieden mit der Zusammenarbeit.<br />

Bopla hat sich mit unseren Problemen immer<br />

zeitnah auseinandergesetzt und aktiv<br />

Lösungen vorgeschlagen.“ Entsprechend<br />

wird die Kooperation fortgeführt und ausgebaut<br />

– in vielen Produkten von Schleicher<br />

kommen Bopla-Gehäuse zum Einsatz. Dabei<br />

profitiert der Automatisierungsexperte<br />

von der breiten Produktpalette des Gehäuseanbieters.<br />

Das Bopla-Sortiment reicht von<br />

Hand-, Tisch- und Pultgehäusen über<br />

Wandgehäuse hin zu 19“-Applikationen.<br />

Und auch die Fertigung von Komponenten<br />

aus Kunststoff, Aluminium und Profiltechnik<br />

sowie von kundenindividuellen Gehäusen<br />

zählt zum Leistungsspektrum.<br />

www.bopla.de<br />

64 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


special<br />

Automatisierungstechnik<br />

Auf dem Weg zur intelligenten Fabrik spielt die<br />

Automatisierungstechnik eine wichtige Rolle.<br />

Sensorik, Steuerungen und Sicherheitstechnik sind dabei<br />

entscheidende Bereiche. Und hier tut sich einiges.<br />

Bild: GEFRAN Deutschland GmbH, Seligenstadt


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

Fit für die Kunststoffextrusion<br />

Frequenzumrichter erfüllen die Anforderungen nach skalierbaren Antrieben<br />

Guiseppe Savoca<br />

Die kontinuierliche Produktion<br />

thermoplastischer Kunststoffe auf<br />

Extrudern wird bestimmt durch<br />

hohe Drücke, Verfahrenstemperaturen<br />

und Geschwindigkeiten und<br />

ist damit mit hohen Energiekosten<br />

beaufschlagt. Zudem benötigen<br />

die einzelnen Aggregate eines<br />

Extruders auf ihre Leistung<br />

zugeschnittene Antriebslösungen.<br />

Diese sollten zudem kompakt sein<br />

und natürlich auch robust.<br />

Mit den skalierbaren Frequenzumrichtern<br />

der Baureihe ADV200 für Leistungsbereiche<br />

von 0,75 bis 1800 kW bietet<br />

Gefran interessante Lösungen für Anwendungen<br />

in der Kunststoffindustrie. Die Geräte<br />

können sowohl für Asynchron- als auch<br />

Synchronmotoren mit oder ohne Geber genutzt<br />

werden. Dabei erreichen sie bei der<br />

geberlosen Synchronregelung eine Drehmomentgenauigkeit<br />

von < 5 % absolut zum<br />

Sollwert. Diese Eigenschaft trägt zur Einsparung<br />

von Energiekosten bei, ohne jedoch<br />

die Materialqualität zu reduzieren. Darüber<br />

hinaus sorgen intelligente Tuning-Funktionen<br />

bei drehendem und stehendem Motor<br />

für optimale Drehzahl- und Stromregleranpassungen<br />

im Umrichter. Damit tragen sie<br />

nicht nur zusätzlich zur Energieeffizienz des<br />

Systems bei. Eine präzise Drehzahl- und<br />

Drehmomentregelung verhindert die Überdimensionierung<br />

der Schnecke, der teuersten<br />

Komponente eines Extruders.<br />

Zudem verfügen die Frequenzumrichter<br />

der Serie ADV200 über für den Einsatz als<br />

Hauptantrieb wichtige Kontrollfunktionen:<br />

So erfolgt die Auswertung der Motortemperatur<br />

ohne Zusatzkarte oder -modul direkt<br />

im Umrichter. Außerdem erkennt ein integrierter<br />

Feuchtesensor auftretende Konden-<br />

Guiseppe Savoca, Gefran Deutschland GmbH,<br />

Seligenstadt<br />

sation nach dem Mollier-Diagramm und<br />

warnt den Benutzer. Diese Funktion ist besonders<br />

wichtig für die wassergekühlten Extruder,<br />

die durch IGBT und extrem kalte<br />

Kühlkörper häufig zu Problemen mit der<br />

Betauung führen. Wird Feuchtigkeit registriert,<br />

kann der Umrichter externe Ventile<br />

schalten, um künstlich aus der Gefahrenzone<br />

zu gelangen (z. B. durch Erhöhen der<br />

Kühlkörpertemperatur). Zudem kann er<br />

über einen Feldbus den Anwender über die<br />

Temperatur des Kühlwassers informieren,<br />

bei der eine Kondensation in Abhängigkeit<br />

von Umgebungstemperatur und relativer<br />

Luftfeuchte gerade noch vermieden wird.<br />

Für jedes Aggregat den<br />

optimalen Antrieb<br />

Als Hauptantrieb der Extruder-Schnecke<br />

bietet sich wahlweise der luftgekühlte<br />

ADV200 oder der kompakte wassergekühlte<br />

ADV200 LC an. Letzterer deckt ein Leistungsspektrum<br />

von 30 bis 1800 kW ab und<br />

wurde von Gefran speziell für dieses Einsatzgebiet<br />

entwickelt. Er kombiniert einen<br />

Umrichter mit einer Flüssigkeitskühlung<br />

und nutzt dabei den Umstand, dass Extrusions-<br />

bzw. Spritzgussanlagen in vielen<br />

Fällen bereits mit einer Wasserkühlung ausrüstet<br />

sind. Dank der Wasserkühlung ist<br />

diese robuste Variante des Frequenzumrichters<br />

leichter und wesentlich kompakter<br />

als luftgekühlte Umrichter mit gleicher<br />

Leistung.<br />

Darüber hinaus gewährt der ADV200 LC<br />

dem Anwender weitere Vorteile: Neben<br />

dem neuartigen Montagesystem mit zwei<br />

einfach zu realisierenden Installationsalternativen<br />

– dem Schaltschrankeinbau oder<br />

der Montage als Durchstecksystem – bietet<br />

er bei Motorleistungen bis 55 kW die Option,<br />

den Bremswiderstand auf dem Kühlkörper<br />

zu integrieren. Zudem senkt die standardmäßige<br />

Integration von Netzdrossel (bis<br />

200 kW) und EMV-Filter den Verdrahtungsaufwand<br />

und die Anschaffungskosten für<br />

den Kunden.<br />

66 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


BERNSTEIN CSMS<br />

Sicherheitssensor<br />

auf RFID Basis<br />

Für Schutztüren<br />

und -hauben bis<br />

Performance Level e<br />

01 Baukastenprinzip: Die Frequenzumrichter-Baureihe<br />

garantiert die Durchgängigkeit<br />

von Funktionalität und Bedienung für<br />

alle Leistungsbereiche von 0,75 bis 1800 kW<br />

Die betriebsbereite luftgekühlte Schaltschranklösung<br />

ADV200 ist in der ready-to-use-<br />

Ausführung für Leistungen von 90 bis 1800 kW<br />

ausgelegt und vereint Umrichter, Hauptschalter,<br />

Sicherungen, Netz- bzw. Zwischenkreisdrossel<br />

sowie Notaus-Funktionen mit<br />

Sicherheitsrelais in einem kompakten<br />

Schaltschrank. Sämtliche Leistungsmodule<br />

sind von vorn und ohne den Einsatz von<br />

Spezialwerkzeugen zugänglich. Neben<br />

dieser Variante bietet Gefran auch ein Basismodell<br />

an, in das der Kunde seine Sonderausstattungen<br />

implementieren kann.<br />

Auch als Antrieb für die Extruderwalzen<br />

zur Erstellung von Flachfolie kommt der<br />

ADV200 infrage. Hier regelt er nicht nur das<br />

Drehmoment für das Aufwickeln der Flachfolie<br />

sondern sorgt auch dafür, dass die<br />

Walzen präzise drehzahl- und winkelsynchron<br />

zueinander fahren.<br />

Ebenfalls für diesen Zweck kann der<br />

neue Umrichter vom Typ VDI100 eingesetzt<br />

werden. Er bietet u.a. Funktionen wie<br />

zum Beispiel Motor-Tuning, Droop Funktion,<br />

Bremskontrolle und Überlastfähigkeit. Zusätzlich<br />

verfügt er über eine integrierte<br />

Soft-SPS mit benutzerfreundlicher und<br />

leistungsfähiger Anwendungs- und Programmiersoftware.<br />

In Verbindung mit programmierbaren<br />

Ein- und Ausgängen und<br />

vordefinierten Applikations-Makros lassen<br />

sich damit die unterschiedlichsten Automatisierungsfunktionen<br />

realisieren. Der<br />

VDI100 deckt ein Leistungsspektrum von<br />

0,75 bis 160 kW ab und ist sowohl für Asynchronmotoren<br />

als auch für Synchronmotoren<br />

mit und ohne Geber einsetzbar.<br />

Lösungen für die<br />

Nebenaggregate<br />

Für die Extruder-Nebenaggregate wie<br />

Mischer, Hydraulik oder Lüfter bieten sich<br />

unterschiedliche Umrichterfamilien an –<br />

je nach Anforderung des jeweiligen<br />

Aggregats:<br />

Für den Antrieb des Extrudermischers<br />

kann wahlweise der VDI100 oder seine<br />

Als zentrale Automatisierungsbausteine müssen Frequenzumrichter<br />

an die jeweiligen Anwendungen flexibel anpassbar sein<br />

Basisvariante, der BDI50, genutzt werden.<br />

Er ist in Modellen mit und ohne EMV-Filter<br />

für Leistungsbereiche zwischen 0,4 bis <strong>11</strong><br />

kW lieferbar. Wie der VDI100 verfügt der<br />

BDI50 auch über eine U/f- bzw. sensorlose<br />

Vektorregelung. Beide Umrichter sind<br />

Auch als AS-Interface<br />

Ausführung erhältlich<br />

● Erfüllt ISO 14<strong>11</strong>9<br />

● Parallel- oder Reihenschaltung der<br />

Sicherheitssensoren<br />

● Bis zu 32 Geräte in Reihe mit<br />

Performance Level e<br />

● Hohe oder geringe Codierungsstufe<br />

● Keine weitere Sicherheitsauswertung<br />

notwendig<br />

● Möglichkeit zum Anschluss von<br />

Rückführkreis und Starttaster<br />

● Umfangreiche Diagnose via<br />

PROFIBUS oder digitalen Standard<br />

Ausgängen<br />

● 3L EDs für Statusinformation<br />

des CSMS<br />

SPS IPC Drives<br />

Halle 7A . Stand 240<br />

24. – 26.<strong>11</strong>.<strong>2015</strong><br />

BERNSTEIN AG<br />

Hans-Bernstein-Str. 1 . 32457 Porta Westfalica<br />

Tel. +49 571 793-0 . Fax +49 571 793-555<br />

info@de.bernstein.eu . www.bernstein.eu


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

02 Die maßgeschneiderten Schaltschranklösungen<br />

sind schnell angeschlossen und in Betrieb genommen<br />

wahlweise für die einphasige Spannungsversorgung<br />

mit 230 VAC (BDI50) oder für<br />

die dreiphasige Versorgung mit 230 bzw.<br />

400 VAC lieferbar. Weitere Optionen wie<br />

Profibus, Canopen, Device Net, TCP-IP<br />

Module, Brems widerstände und Remote<br />

Keypads vervollständigen die Geräte.<br />

Als Antrieb für die Lüfter- oder Hydraulikaggregate<br />

bei gleichzeitiger intelligenter<br />

Optimierung des Energieverbrauchs bietet<br />

sich der ADV200 WA an. Ursprünglich für<br />

die Wasseraufbereitung und die HKL (Heizung,<br />

Klima, Lüfter)-Branche konzipiert,<br />

verfügt er über eine Firmware und Makrofunktionen<br />

für Pumpen und Ventilatoren,<br />

die die Projektierung und Inbetriebnahme<br />

erleichtern. Vorteilhaft auf die Dimensionierung<br />

und Kosten der Extruderanlage<br />

wirken sich die spezifischen Leistungsfunktionen<br />

für Lasten mit variablen oder quadratisch<br />

ansteigenden Drehmomentanforderungen<br />

aus.<br />

Sämtliche hier vorgestellten Umrichtermodelle<br />

zeichnen sich durch eine durchgängige<br />

Funktionalität und Bedienung für<br />

alle Leistungsbereiche aus. Die autodidaktische<br />

Bedienerführung erfolgt über ein<br />

mehrzeiliges, abnehmbares LCD Bedienterminal.<br />

Zwei für alle Leistungsbereiche<br />

gleiche Bedienmodi Easy und Expert<br />

garantieren eine einfache und schnelle<br />

Programmierung – unabhängig von der<br />

Komplexität der jeweiligen Aufgabe. Zudem<br />

ermöglicht ein spezielles Wizard-Tool<br />

die intuitive Navigation und unkomplizierte<br />

Inbetriebnahme.<br />

www.gefran.com


SPECIAL I AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Variantenreich und zuverlässig: Hall-Effekt-Drehgeber<br />

Megatron hält für verschiedene Anwendungszwecke und Einbausituationen<br />

ein umfangreiches Programm an Winkeldrehgebern<br />

der EcoTurn- und InfiniTurn-Reihe bereit, die für eine zuverlässige<br />

und gleichzeitig wirtschaftliche Winkelerfassung sorgen. Die<br />

auf der Grundlage des Hall-Effekts basierende Messung arbeitet<br />

berührungslos, damit ist der Drehgeber weniger verschleißanfällig<br />

als beispielsweise Leitplastikpotentiomenter. Die Sensorspezialisten<br />

bieten sowohl kontaktlose, wellengeführte Winkelmesser als<br />

auch Systeme ohne mechanische Wellenanbindung an, die<br />

gänzlich verschleißfrei sind. Je nach zu messendem Winkel, etwa<br />

bis zu vollen 360° oder auch über mehrere Umdrehungen,<br />

kommen Singleturn- oder Multiturn-Drehgeber zum Einsatz.<br />

Kompakte und marktgängige Gehäuseformen vereinfachen den<br />

Einbau selbst in knappe Einbauräume.<br />

Die unter dem Namen EcoTurn<br />

zusammengefassten magnetischen<br />

Drehgeber von Megatron weisen<br />

eine Gemeinsamkeit auf: das<br />

preisgünstige, robuste Kunststoffgehäuse.<br />

In der Singleturn-Variante lässt<br />

sich jeder einstellbare Winkel zwischen<br />

20° und 360° problemlos erfassen und ist<br />

als Full Scale programmierbar. Die Elektronik<br />

befindet sich geschützt und vergossen in der Sensorkapsel.<br />

Mit der Schutzart IP65 ist die Sensorkapsel gegen das Eindringen<br />

von Schmutz und Wasser geschützt.<br />

www.megatron.de<br />

Magnetische Prozesszuhaltung<br />

mit<br />

sicherer Kodierung<br />

ABB Stotz-Kontakt bietet die<br />

magnetische Prozesszuhaltung<br />

Magne zur elektrischen<br />

Zuhaltung von Türen und<br />

Hauben in Anwendungen an,<br />

die empfindlich gegenüber<br />

unnötigen Unterbrechungen<br />

sind. Mit seinem Elektromagneten<br />

hält Magne eine Tür mit<br />

einer Haltekraft von bis zu<br />

1500 N geschlossen. Es gibt<br />

auch Ausführungen mit<br />

integriertem Permanentmagneten,<br />

der die Tür oder Haube<br />

auch dann geschlossen hält,<br />

wenn keine Spannung am<br />

Elektromagneten anliegt. Neu<br />

ist die Verfügbarkeit der<br />

Prozesszuhaltung mit dem<br />

integrierten kodierten Sicherheitssensor<br />

Eden Dynamic zur<br />

Überwachung von verriegelt<br />

trennenden Schutzeinrichtungen.<br />

In dieser Ausführung<br />

erreicht Magne gemäß EN ISO<br />

14<strong>11</strong>9 eine hohe Kodierungsstufe.<br />

Verschiedene Montagesätze<br />

sind verfügbar. Die<br />

Kodierung ist fälschungssicher,<br />

SICHERER KANN EIN NEUES ZEITALTER NICHT<br />

BEGINNEN.<br />

Seit der Erfindung des sicheren Lichtvorhangs hat SICK über ein halbes Jahrhundert<br />

wegweisende Innovationen für eine sicherere industrielle Welt entwickelt.<br />

Nun läutet der Marktführer für Sicherheitstechnik wieder ein völlig<br />

neues Zeitalter ein –mit der neuen Generation an Sicherheits-Laserscannern,<br />

-Lichtvorhängen, -schaltern und -Encodern: microScan3, deTec4 Prime,<br />

STR1 und DFS60S Pro. Aus jedem Blickwinkel der industriellen Sicherheit<br />

betrachtet, haben alle eines gemeinsam: Sie setzen neue Maßstäbe für<br />

Sicherheit und Produktivität und ermöglichen Ihnen die Realisierung zukunftsweisender<br />

Lösungskonzepte, wie Sie sie schon immer umsetzen wollten.<br />

Wir finden das intelligent. www.sick.de<br />

die elektromagnetische<br />

Zuhaltung sichert einen<br />

geringen Verschleiß. Die<br />

Zuhaltung ist für raue<br />

Umgebungen geeignet, beim<br />

Einschalten gibt es keine<br />

Stromspitze.<br />

www.abb.de/stotz-kontakt<br />

24.<strong>11</strong>. –26.<strong>11</strong>.<strong>2015</strong><br />

Nürnberg<br />

Besuchen Sie uns<br />

Halle 7A, Stand 340


norm EN 954-1 sondern zusätzlich quantitative<br />

Größen, wie z. B. Informationen zu<br />

Kategorie und MTTFd, zu Diagnosedeckungsgrad<br />

des Auswertegeräteherstelles<br />

sowie die Berechnung des Common Cause<br />

Failure.<br />

Umfangreiche Sicherheit –<br />

antriebsintegriert<br />

Auf der sicheren Seite<br />

Motion Monitoring für den effizienten Betrieb von Maschinen<br />

Marcel Wöhner<br />

Die sichere Drehzahl- und Bewegungsüberwachung eines Antriebs ist<br />

Bestandteil der Maschinenrichtlinie EN ISO 13849-1 und verpflichtet den<br />

Betreiber zu einer genauen Risikobeurteilung. Relevant hierbei ist die<br />

Berechnung der Performance Level und wie diese erreicht werden können.<br />

Die Hauptvorteile der sicheren Bewegungsüberwachung sind eine erhöhte<br />

Produktivität und verkürzte Rüstzeiten zum Beispiel bei ineinander<br />

greifenden Abläufen. Hier vermeidet Motion Monitoring mögliche<br />

Beschädigungen durch zu hohe Prozessgeschwindigkeiten.<br />

Schon beim Aufbau einer sicheren Drehzahl-<br />

und Bewegungsüberwachung<br />

muss grundsätzlich zwischen einem antriebsintegrierten<br />

System und einem externen<br />

Messsystem unterschieden werden.<br />

Doch welcher Ansatz der richtige ist, hängt<br />

davon ab, welcher Sicherheitslevel in der jeweiligen<br />

Anwendung benötigt wird.<br />

Motion Monitoring erlaubt einen sehr<br />

effizienten Betrieb der Maschinen – zusätzlich<br />

fordern die gesetzlichen Normen aber<br />

auch ein Maximum an Sicherheit. Das<br />

Marcel Wöhner, Pilz GmbH & Co. KG, Ostfildern<br />

Risiko einzuschätzen und zu verifizieren, ist<br />

daher erste Voraussetzung. Häufigkeit und<br />

Dauer der Risikoexposition sowie der<br />

Möglichkeiten, eine Gefährdung zu verhindern,<br />

bestimmen u.a. die Einschätzung<br />

mög licher Gefahren einer bestimmten<br />

Anwendung.<br />

Aus der Summe all dieser Faktoren ergibt<br />

sich der für die Einschätzung erforderliche<br />

Performance Level (PL) nach EN ISO<br />

13849-1. Die Einstufung reicht von einem<br />

niedrigen (PL a) bis zu einem hohen Risiko<br />

(PL e). Eine Bewertung nach dieser Norm<br />

beinhaltet nicht nur das Grundgerüst der<br />

Steuerungskategorie wie bei der Vorgänger-<br />

PMCprotego DS (Servoregler + Sicherheitskarte)<br />

von Pilz zählt zu den integrierten<br />

Safe-Motion Lösungen. Diese haben den<br />

Vorteil, dass sie nicht nur schneller, sondern<br />

auch regelnd in die Achsbewegung<br />

eingreifen. Safe Motion von Pilz beinhaltet<br />

umfangreiche Sicherheitsfunktionen, die<br />

alle Anforderungen der Maschinenrichtlinie<br />

nach IEC 61800-5-2 erfüllen und bis PL<br />

e nach EN ISO 13849-1 bzw. SIL CL 3 nach<br />

EN/IEC 62061 ausgelegt sind. Darüber hinaus<br />

nutzt er für die Überwachung neben<br />

dem Feedbacksystem den Motorstrom als<br />

Signalpfad.<br />

Ein effizienter Einsatz dieser Lösung mit<br />

integrierten Sicherheitsfunktionen ist das<br />

Motion Monitoring einer Vertikalachse. Ist<br />

beispielsweise das Gefährdungspotenzial<br />

beim Einrichten niedrig und die Aufenthaltsdauer<br />

unter der Last eher gering, so ist<br />

ein „Sicherer Bremsentest“ (SBT) in Verbindung<br />

mit einem zugangsgesicherten Bereich<br />

eine mögliche risikomindernde Maßnahme.<br />

Mit diesem zyklischen Bremsentest,<br />

der mit einem zusätzlichen Lastmoment<br />

nach Kategorie 2, EN ISO 13849-1<br />

erfolgt, können auch Fehler in der Ansteuerung<br />

und an der Mechanik der Bremse aufgedeckt<br />

werden.<br />

Ein Sin/Cos-Geber, wie er häufig bei<br />

Feedbacksystemen eingesetzt wird, ermöglicht<br />

einen deutlich höheren Diagnosedeckungsgrad<br />

(solange diese Signale nicht<br />

synthetisch bzw. von Prozessoren erzeugt<br />

werden) und damit einen höheren PL als<br />

ein klassischer Rechteckgeber. Voraussetzung<br />

dafür ist allerdings, dass die genutzten<br />

Auswertegeräte die dafür notwendigen<br />

Auswertefunktionen besitzen.<br />

Mit einem Feedbackgeber – und das<br />

muss keine sichere Komponente sein – wird<br />

mit einem Kanal typischerweise PL d erreicht,<br />

aber nicht PL e. Auch dann nicht,<br />

wenn er mit einem PL e-fähigen Auswertegerät<br />

kombiniert wird. Denn jede Sicherheitskette<br />

ist nur so stark wie das einzelne<br />

Glied. Um PL e zu erreichen muss entweder<br />

ein sicherer Geber (hohe Kosten) eingesetzt<br />

werden oder man nutzt die Kombination<br />

aus Geber plus einen Initiator, also zwei<br />

unabhängige Messsysteme.<br />

70 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


SPECIAL I AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Lösungen für die sichere Bewegungsüberwachung<br />

z. B. von Pilz mit externen Überwachungseinheiten<br />

können mit den marktgängigen,<br />

zertifizierten und bis PL e ausgelegten<br />

Drehgebern auf Sin/Cos-Basis zusammen<br />

verwendet werden. Damit lässt<br />

sich eine sichere Bewegungsüberwachung<br />

bis zum höchstmöglichen PL mit nur einem<br />

Geber realisieren.<br />

Auch externe Sicherheit<br />

kann Lösung sein<br />

So ist die Überwachung von nur einer Achse<br />

mit beispielsweise dem Drehzahlwächter<br />

PNOZs30 von Pilz ohne eine spezielle Software<br />

möglich. Das Motion Monitoring bis<br />

PL e/SIL CL 3 umfasst Stillstand, Drehzahl,<br />

Wellenbruch, Drehzahl und -richtung. Alle<br />

Sicherheitsfunktionen sind direkt am Gerät<br />

über einen Druck-und-Drehschalter einstellbar.<br />

Diese Stand-alone Lösung für<br />

kleine Applikationen ist ideal für die Drehzahl-<br />

und Stillstandüber wachung einer<br />

Achse.Sollen maximal zwölf Achsen nach<br />

EN 61800-5-2 auf Drehzahl und Stillstand<br />

überwacht werden, kommen konfigurierbare<br />

Steuerungssysteme wie PNOZmulti 2,<br />

ebenfalls von Pilz, zum Einsatz. Das Basisgerät<br />

kann mit einer Vielzahl von Modulen<br />

ergänzt werden und erfüllt dadurch auch<br />

sehr unterschiedliche Anforderungen im<br />

Maschinen- und Anlagenbau. Hauptmerk-<br />

Antriebsintegriert oder extern,<br />

sicheres Motion Monitoring<br />

erlaubt einen sehr effizienten<br />

Betrieb von Maschinen<br />

Mit einem externen Überwachungsgerät<br />

wird ein sicheres Motion Monitoring separat<br />

von der Maschinen- und Antriebssteuerung<br />

realisiert. Zur Überwachung von Bewegungen<br />

mit solchen externen Überwachungsgeräten<br />

stehen verschiedene<br />

Lösungen für die unterschiedlichen Anforderungen<br />

zur Verfügung. Allerdings erkennen<br />

diese nur, dass sich eine Achse zu schnell<br />

oder in die falsche Richtung bewegt. Durch<br />

unterschiedliche Ansätze aber bietet diese<br />

Variante folgende Vorteile:<br />

01 Das neue kompakte E/A-Modul PSSu K F<br />

EI überwacht sichere Geschwindigkeit,<br />

Bewegungsrichtung und Stopp-Funktionen


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

02 Ob antriebsintegriert oder extern<br />

– für jede Anwendung und Anforderung<br />

im Bereich sichere Bewegungsüberwachung<br />

das passende System<br />

Antriebsintegriert oder extern, sicheres<br />

Motion Monitoring erlaubt einen effizienten<br />

Betrieb von Maschinen. Lösungen sollten dabei<br />

jedoch an die jeweilige Anforderung angepasst<br />

sein, gleich ob Drehzahl- oder Bewegungsüberwachung.<br />

Voraussetzung dafür ist aber, dass Hersteller<br />

die potenziellen Gefahren über den<br />

Performance Level richtig einstufen und<br />

die passenden Maßnahmen zur<br />

Reduzierung des Risikos<br />

ergreifen.<br />

male dieser Lösung sind eine offene Kommunikation,<br />

eine durchgängige Diagnose<br />

und sichere Motion Monitoring Funktionen<br />

aus dem Sicherheitssystem heraus. Denn<br />

die Antriebsüberwachung ist in einem<br />

externen System zusammengeführt, nicht<br />

im Antrieb.<br />

Eine dritte externe Variante ist die voll<br />

programmierbare Komplettlösung für<br />

Maschinen und verkettete Anlagen. Das<br />

Automatisierungssystem PSS 4000 für<br />

Sicherheit und Automation von Pilz zum<br />

Beispiel stellt eine Vielzahl an Modulen<br />

sowie verschiedene Editoren und Bausteine<br />

zur Verfügung. Alle Editoren sind im<br />

Umfeld der industriellen Automatisierung<br />

als LVL (Limited Variability Language)<br />

eingestuft und erfüllen damit alle Anforderungen<br />

an die Erstellung einer sicherheitsbezogenen<br />

Anwendersoftware von<br />

Normen wie EN/IEC 62061 und EN ISO<br />

13849-1.<br />

PSS 4000 integriert die sichere Überwachungsfunktion<br />

komplett in die Anwendersoftware.<br />

Zwei verschiedene Messprinzipien<br />

und somit Funktionen sind verfügbar.<br />

Eine sichere Bewegungsüberwachung<br />

mit einem neuem Gebermodul, das den<br />

Anschluss an eine Vielzahl unterschiedlicher<br />

vorhandener Drehgeber erlaubt, ermöglicht<br />

die Realisierung von Sicherheitsfunktionen<br />

nach EN 61800-5-2 mit nur<br />

einem Drehgeber. Zudem besteht die Möglichkeit<br />

eine sichere Positionsüberwachung<br />

– sichere Geschwindigkeit und sichere Position<br />

– mit den Steuerungen PSSuniversal<br />

PLC mit Zählermodulen in Kombination<br />

mit zwei Absolutwert- und Drehgebern zu<br />

realisieren.<br />

www.pilz.com<br />

Mehr Systemperformance<br />

mit Camera Link<br />

Die acht neuen Modelle der LX-Serie mit<br />

Camera-Link-Schnittstelle von Baumer<br />

erkennen mit Auflösungen von 2 bis<br />

20 MP und Bildraten bis 337 Bilder/s bei<br />

anspruchsvollen Inspektionsaufgaben<br />

feinste Details auch bei hohem Durchsatz.<br />

Basierend auf Global-Shutter-CMOS-<br />

Sensoren, eignen sich die LXC-Kameras für Applikationen in der<br />

Halbleiter- und Elektronikfertigung, der Messtechnik oder für die<br />

Laborautomation und Verkehrsinspektion. Camera Link bietet für<br />

leistungsfähige Kameras eine hohe Bandbreite und niedrige CPU-<br />

Last. Im Gegensatz zu anderen Schnittstellen besteht die Herausforderung<br />

jedoch in der Integration. Deswegen stand dies im<br />

Entwicklungsfokus für die neuen LXC-Modelle. Außerdem sollten<br />

Überwachungsmöglichkeiten für einen sicheren Betrieb bereitgestellt<br />

werden. Zur Kamerakonfiguration wird das GenCP-<br />

Protokoll verwendet. Es ermöglicht eine ähnliche Parametrierung<br />

per GenICam wie bei GigE Vision.<br />

www.baumer.com<br />

Industrie-4.0-fähige,<br />

lokal programmierbare Steuerung<br />

Microcontrol hat mit seinem Automation Controller eine neuartige<br />

Industrie-Steuerung herausgebracht. Zum Aufbau gehören<br />

zwei Platinen mit Individualisierungsmöglichkeit. Die Arbeitstemperatur<br />

beträgt -40 bis +85 °C, ihre Versorgungsspannung liegt<br />

bei 9 bis 36 V DC. Dazu ist mit ihr eine batterielose Speicherung<br />

möglich. Im Unterschied zu anderen Industrie-Steuerungen verfügen<br />

die Controller z. B. über Metall- statt Kunststoffgehäuse und<br />

ein herstellerungebundenes Betriebs system (Linux). Sie sind integrationsfähig<br />

in IT-Infrastruktur und können lokal programmiert<br />

werden ohne zusätzliche, externe<br />

Engineering-Tools. Sie sind Industrie-4.0-fähig<br />

und können auf der<br />

Hutschiene montiert werden mit einem<br />

um 25 % reduzierten Platz bedarf<br />

gegenüber anderen Steue rungen.<br />

Nach einjähriger Entwicklungsarbeit,<br />

auch in Kooperation mit Erstkunden,<br />

ist das Konzept serienreif.<br />

www.microcontrol.net<br />

72 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


SPECIAL I AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Positionen, Geschwindigkeiten und Verfahrlängen zuverlässig und präzise messen<br />

Mit den Messsystemen LMSMA2x/3x erfüllt das Unternehmen<br />

Wachendorff Automation hohe Anforderungen in puncto<br />

Erfassung von Positionen, Geschwindigkeiten und Verfahrlängen<br />

z. B. an Förderbändern, Folien- oder Papierbahnen. Zu den<br />

Merkmalen der Systeme gehören u. a.: konstante Messergebnisse<br />

durch schlupfarme Messung bei unterschiedlichen Bedingungen,<br />

Auflösungen von 1 bis 0,008 mm/Impuls sowie geringer Platzbedarf.<br />

Mithilfe der neuen Zentraljustierung lassen sich in<br />

10°-Rastschritten 36 Ausrichtpositionen einstellen. In Kombination<br />

mit den Langlöchern des Haltewinkels erschließt sich ein<br />

weitaus größerer Spielraum für die Montage.<br />

Die Vorspannung der Feder ist in Schritten zu 5 N, auf bis zu max.<br />

30 N Vorspannung, einstellbar. Mit dem auf die Messoberfläche<br />

abgestimmten Messrad ist ein optimaler Anpressdruck gegeben.<br />

Die vormontierten Systeme können beim Einbau in die Maschine<br />

oder bei der Nachjustierung während der Inbetriebnahme<br />

montiert bleiben, denn die LMSMA-<br />

Systeme bieten die Möglichkeit,<br />

den Federarm in einer Ruheposition<br />

zu fixieren. Anschließend<br />

wird der Federarm wieder in die<br />

Arbeitsposition gebracht und<br />

arbeitet mit dem vorher<br />

eingestellten Anpressdruck weiter.<br />

www.wachendorff-automation.de<br />

Robuste Ethernet/<br />

IP-Drehgeber mit<br />

hoher Auflösung<br />

Das Unternehmen Kübler<br />

erweitert sein Portfolio um<br />

Ethernet/IP-Drehgeber. Die<br />

optischen absoluten Singleturnund<br />

Multiturn-Sendix-F58-<br />

EtherNet/IP-Drehgeber in der<br />

Baugröße von 58 mm sind für<br />

zeitkritische Anwendungen<br />

ausgelegt. Mit dem robusten<br />

Lageraufbau sind sie widerstandsfähig<br />

gegen Stöße und<br />

Vibra tionen. Für mehr Performance<br />

sorgt die fünfmal schnellere<br />

Positionswertübertragung als<br />

bei marktüblichen Gebern. Die<br />

RPI-Zeit beträgt 1 ms. Diese<br />

Eigenschaft ermöglicht den<br />

Einsatz des Gebers in zeitkritischen<br />

Anwendungen<br />

bis zu 1000 Hz<br />

Update-Frequenz.<br />

Weitere<br />

Eigenschaft<br />

ist der<br />

schnelle<br />

Start des<br />

Gebers unter<br />

500 ms nach Anlegen<br />

der Spannungsversorgung. Durch<br />

die Implementierung von DLR<br />

(Device Level Ring) führt ein<br />

einzelner Kabelbruch nicht zum<br />

Stillstand der Anlage. Eine Ringredundanz<br />

ist gegeben. Verfügbar<br />

sind die Drehgeber als Wellenoder<br />

Sackloch-Hohlwellen-<br />

Variante. Die Sackloch-Hohlwelle<br />

ist mit 15 mm ausgelegt. Durch<br />

die Schutzart IP65 und den<br />

Temperaturbereich von -40 bis<br />

+80 °C sind die Drehgeber auch in<br />

rauer Umgebung einsetzbar. Die<br />

Auflösung beträgt 32 Bit.<br />

www.kuebler.com<br />

PosCon3D<br />

Kanten, Breiten,<br />

Lücken intelligent<br />

messen.<br />

Starter-Kit bestellen unter:<br />

www.baumer.com/poscon3d<br />

Wir stellen aus: sps ipc drives <strong>2015</strong> in Nürnberg, 24.<strong>11</strong>. - 26.<strong>11</strong>.<strong>2015</strong>, Halle 4A - Stand 335<br />

SE-Award_Inserat_PosCon3D_V1_135x195.indd<br />

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1<br />

30.10.<strong>2015</strong><br />

31.03.15<br />

<strong>11</strong>:41:07<br />

15:52


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

Sicher am laufenden Band<br />

Sicherheits-SPS überwacht Maschinensicherheit in einem Edelstahlwalzwerk<br />

Eine neue Sicherheits-SPS bildet für<br />

Sandvik Materials Technology die<br />

Plattform für einen zusätzlichen<br />

Bereichsschutz eines großen<br />

Kaltwalzwerks im schwedischen<br />

Sandviken. Die Hardware- und<br />

Software-Kompatibilität mit der<br />

Standard-SPS, die in der Anlage<br />

bereits im Einsatz ist, hat die<br />

Nachrüstung wesentlich erleichtert.<br />

Das Kaltwalzwerk von Sandvik ist Kern<br />

der Produktionsanlage für Präzisionsbandstahl<br />

am Standort Sandviken in<br />

Schweden und wurde im Laufe der Zeit<br />

schon mehrfach nachgerüstet. Hierzu gehören<br />

auch die zuletzt eingebauten Servomotoren<br />

und die neue Maschinensteuerung<br />

mit der Standard-SPS AC500 und den<br />

Touchscreen-Bedienpanels von ABB.<br />

Sechs separate<br />

Sicherheitsbereiche<br />

Um die Sicherheit der 20 m langen Walzstraße<br />

zu erhöhen, wird im Rahmen der<br />

aktuellen Nachrüstmaßnahme die Maschinensteuerung<br />

mit SPS-Sicherheitsmodulen<br />

der AC500-S ergänzt. Die vernetzte Architektur<br />

verwendet das Profisafe-Protokoll<br />

über Profinet und bietet eine unabhängige<br />

Überwachung von sechs separaten<br />

Sicherheitsbe reichen. Durch die zonenweise<br />

Aufteilung können Teile der Maschine<br />

betriebsbereit bleiben, während ein Bediener<br />

sicheren Zugang in einer anderen Zone<br />

hat, die Sicherheit wird durch Abschaltung<br />

der Spannung gewährleistet.<br />

Etwa 50 Sicherheits-E/A-Kanäle der SPS<br />

sind mit den Sicherheitszuhaltungen der<br />

Türen, dem Lichtvorhang-Schutz sowie mit<br />

den Not-Aus-Tastern verbunden. Die E/As<br />

überwachen auch Druckschalter zur Erkennung,<br />

ob die Hydraulik für Wartungszwecke<br />

abgeschaltet ist, und regeln die<br />

Spannungsversorgung der Motorantriebe.<br />

Die sichere Drehzahlregelung ist ein weiterer<br />

Aspekt der Sicherheitssteuerung in der<br />

neuen SPS, um zu gewährleisten, dass Finger<br />

und Hände nicht zwischen dem Band<br />

und den Walzen eingeklemmt werden.<br />

Sandvik hat sich bei dieser Anwendung<br />

für die Sicherheits-SPS AC500-S von ABB<br />

entschieden, da bereits gute Erfahrungen<br />

mit der nicht sicherheitsrelevanten Standard-SPS<br />

AC500 bei dieser Walzstraße und<br />

anderen Projekten mit Maschinensteuerungen<br />

bestehen. Zusätzlich vereinfachte<br />

die Gleitkommaberechnung in der AC500-S<br />

die Programmierung der geforderten<br />

Sicherheitsüberwachungen in diesem<br />

Projekt, wie zum Beispiel bei der<br />

Drehzahlberechnung.<br />

Die Tatsache, dass die AC-500<br />

bei dieser Walzstraße bereits im<br />

Einsatz war, hat die sicherheitstechnische<br />

Nachrüstung deutlich<br />

vereinfacht. Das Hardwarekonzept<br />

der Sicherheits-SPS ist identisch<br />

zur Standardausführung,<br />

diese Kompatibilität bedeutet<br />

gleiche Abmessungen der CPU und<br />

E/A-Module sowie gleiche Montageund<br />

Verdrahtungsschemas. Damit<br />

können die sicherheits- und nicht<br />

sicherheitsrele vanten Funktionen in einem<br />

System einfach kombiniert werden.<br />

Integrierte Engineering-<br />

Plattform<br />

Die Programmierung der Sicherheitslösung<br />

wird durch den Automation Builder, die integrierte<br />

Engineering-Plattform von ABB, vereinfacht.<br />

Darin enthalten sind unter anderem<br />

die IEC 6<strong>11</strong>31-3-Programmierung der Sicherheits-SPS<br />

und die PLCopen-Sicherheitsbiblio-<br />

Auf den<br />

Punkt gebracht<br />

Die Sicherheits-SPS AC500-S ist die<br />

neueste Ergänzung der bekannten SPS-Serie<br />

AC500 von ABB. Sie besitzt eine Zwei-Prozessor-<br />

Architektur, die SIL3 (IEC 61508:2010 und IEC<br />

62061) bzw. PL e (ISO 13849-1) erfüllt. Die integrierte<br />

Sicherheits-SPS kann selbst dann laufen, wenn die<br />

nicht sicherheitsrelevante SPS zu Wartungszwecken<br />

gestoppt wurde. Das Personal kann sich<br />

weiter in der Maschine bewegen, da die<br />

Sicherheits-SPS die Maschinensicherheit<br />

weiterhin überwacht und die<br />

Sicherheitsfunktion<br />

gewährleistet.<br />

74 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


SPECIAL I AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

01 Das Edelstahlwalzwerk in Sandviken ist sicherheitstechnisch<br />

auf dem neuesten Stand<br />

02 Die Sicherheits-SPS steuert die Zuhaltungen und den<br />

Lichtvorhangschutz, die Not-Aus-Taster und andere Sicherheitsmerkmale<br />

der Edelstahlwalzstraße<br />

thek. ABB lieferte des Weiteren ein eigenes Tool<br />

zur Analyse des Sicherheitscodes (SCA: Safe-<br />

Code-Analyser). Damit werden die Regeln bei<br />

der Sicherheitsprogrammierung geprüft.<br />

Die sichere Drehzahlregelung<br />

ist eine der Funktionen der<br />

Sicherheitssteuerung<br />

Dieses Projekt wurde bereits vor Markteinführung<br />

der neuen Sicherheits-SPS durchgeführt.<br />

Bei zahlreichen Pilotanwendungen<br />

g _ _Q q<br />

wurde die AC500-S intensiven Praxistests<br />

unterzogen, die durch das Produktentwicklungsteam<br />

von ABB begleitet wurden.<br />

Seither hat Sandvik die Sicherheits-SPS bei<br />

drei weiteren Nachrüstprojekten eingesetzt.<br />

Einfach zu realisierende Lösung<br />

„Wir waren sehr froh, in der Sicherheits-SPS<br />

von ABB eine so einfach zu realisierende<br />

Lösung zur Nachrüstung eines modernen<br />

Schutzsystems gefunden zu haben, das sich<br />

direkt in die vorhandene SPS integrieren ließ“,<br />

sagt Torbjörn Pettersson, Entwicklungsingenieur<br />

bei Sandvik Materials Technology.<br />

Dass ABB das komplette Spektrum der für<br />

dieses Projekt benötigten Maschinenregelungskomponenten<br />

liefern konnte – von<br />

den nicht sicherheitsrelevanten und den<br />

sicherheitsrelevanten Varianten der SPS bis<br />

zu den Bedienpanels, den Motorantrieben,<br />

Schützen und der sicherheitstechnischen<br />

Hardware –, vereinfachte und beschleunigte<br />

die Nachrüstung. Der modulare Aufbau<br />

der neuen Sicherheitslösung bedeutet<br />

auch, dass sich künftige Upgrades oder Modifikationen<br />

der Sicherheitsfunktionen einfach<br />

realisieren lassen.<br />

www.abb.de/plc<br />

Weg- und Winkelmessung<br />

Wir stellen aus:<br />

SPS/IPC/DRIVES, Halle 4A, Stand 125<br />

Seit mehr als 65 Jahren ist<br />

Novotechnik wegweisend<br />

in der Weiterentwicklung<br />

der Messtechnik.<br />

Leistungsstarke Weg- und<br />

Winkelsensoren, kontaktlos<br />

oder kontaktbehaftet,<br />

sind das Ergebnis von<br />

Innovationsfreude und Verantwortung<br />

gegenüber<br />

unseren Kunden und<br />

deren Aufgabenstellungen.<br />

Novotechnik bietet mehr<br />

als nur das Produkt:<br />

Beratung - Planung - Entwicklung<br />

- Service und<br />

eine hochmoderne Fertigung,<br />

die auch Sie überzeugen<br />

wird.<br />

Novotechnik<br />

Messwertaufnehmer OHG<br />

Horbstraße 12<br />

73760 Ostfildern (Ruit)<br />

Telefon +49 7<strong>11</strong> 44 89-0<br />

www.novotechnik.de


SPECIAL I AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Intelligenz in Fertigungssysteme<br />

einbauen<br />

Die Realisierung von<br />

Industrie 4.0 benötigt<br />

neue Lösungen für<br />

Hardware, Software<br />

und Systemdesign.<br />

Insbesondere steigt<br />

der Bedarf an<br />

kompakten, robusten<br />

Lösungen, die<br />

dezentral Aufgaben im Feld übernehmen – von<br />

der Erfassung von Sensordaten, der Orchestrierung<br />

von SPS-Systemen bis zur Kommunikation<br />

mit zentralen IT-Systemen und der Cloud.<br />

Mit MICA (Modular Industry Computing<br />

Architecture) bietet Harting eine modulare<br />

Plattform aus offener Hard- und Software, die<br />

schnell und kostengünstig an viele industrielle<br />

Anwendungsbereiche angepasst werden kann.<br />

Die Plattform besteht aus einem kompakten,<br />

preiswerten und äußerst robusten industrieund<br />

bahntauglichen Computer, getestet nach<br />

EN 50155 und anderen Industrie- und<br />

Bahnnormen. Darauf ist das Virtual Industrial<br />

Computing aufgesetzt, basierend auf einer<br />

Kombination etablierter Linux-Technologien.<br />

Es ermöglicht, Anwendungen auf Feldgeräten<br />

zu virtualisieren, ohne den Overhead klassischer<br />

Virtualisierung. Alle Anwendungen<br />

laufen in Sandboxen in virtuellen Containern,<br />

die alle notwendigen Bibliotheken und Treiber<br />

für die jeweilige Anwendung enthalten.<br />

Dadurch gehören Paketabhängigkeiten und<br />

Inkompatibilitäten der Vergangenheit an.<br />

Durch diese Kombination bietet MICA eine<br />

komplette Infrastruktur, um rasch Intelligenz in<br />

existierende Fertigungssysteme einzubauen,<br />

Daten zu sammeln oder kleine und mittlere<br />

Industrie-4.0-Projekte sowie Proof of Concepts<br />

schnell, kostengünstig, und zukunftssicher<br />

umzusetzen. Ferner fügt sich MICA nahtlos in<br />

das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0<br />

der VDE/VDI/ZVEI ein.<br />

www.harting.com<br />

CNC-Steuerung: Kontur-Abspanzyklus um<br />

4-achsiges Drehen erweitert<br />

Der erweiterte Kontur-Abspanzyklus<br />

für die CNC-Steuerungen Sinumerik<br />

von Siemens ermöglicht nun<br />

4-achsiges Drehen. Zwei gegenüberliegende<br />

Drehwerkzeuge spanen gleichzeitig<br />

am Werkstück, sodass sich die<br />

Bearbeitungszeit erheblich verkürzen<br />

lässt. Zudem verhindern die zwei<br />

gegenüberliegenden Drehwerkzeuge<br />

Verbiegungen am Werkstück. So wird<br />

insbesondere bei langen, dünnen<br />

Werkstücken die Maßhaltigkeit deutlich verbessert. Als besonderer Vorteil der<br />

Siemens-Steuerungen lässt sich das neue Bearbeitungsverfahren ohne CAD/<br />

CAM-System direkt an den Sinumerik-Steuerungen programmieren. Mit lediglich<br />

zwei zusätzlichen Parametern erweitert der Anwender das Bearbeitungsverfahren<br />

für ein Werkzeug zum hochproduktiven „Balanced Cutting“ mit zwei Werkzeugen.<br />

Die CNC-Sequenzen werden dabei automatisch vom Sinumerik-Kontur-Abspanzyklus<br />

erstellt. Unterschieden werden beim 4-achsigen Abspanen die synchrone sowie<br />

die versetzte Bahnführung der Werkzeuge, wobei die Sinumerik-Steuerung für das<br />

autarke Bewegen zwei unabhängige CNC-Programme gleichzeitig ausführt.<br />

www.siemens.de<br />

Näherungsschalter wird universal<br />

Turck bietet seinen induktiven Näherungsschalter Uprox3<br />

jetzt auch in IO-Link-fähiger Ausführung an, wodurch er zu<br />

einem Universalsensor wird. Mit den beiden separat<br />

einstellbaren Schaltabständen lassen sich z. B. Frühwarnfunktionen<br />

für verschleißende Targets oder Zeitfunktionen<br />

einstellen, z. B. eine Ausschaltverzögerung zur Drehzahlüberwachung.<br />

Im IO-Link-Modus wird der Sensor an einem<br />

IO-Link-Master betrieben. Dabei kann auf die Parametrier- und Auswertefunktionen<br />

zugegriffen werden. Die intelligente Datenhaltung mit IO-Link 1.1 erlaubt<br />

den Austausch eines Sensors ohne erneute Parametrierung. Bereits in den Prozessdaten<br />

stellt der Uprox3-IOL weiterführende Analyseoptionen wie applikationsspezifische<br />

Schaltpunkte, Temperaturgrenzwerte oder eine Identifikationsnummer zur<br />

Verfügung. Diese kann zur Unterscheidung 256 verschiedener Teilnehmer genutzt<br />

werden. Anwesenheitskontrolle von Werkstücken und deren gleichzeitige Identifikation<br />

sind mit nur einem Sensor realisierbar.<br />

www.turck.com<br />

Kompakte, schnelle und sichere Steuerung<br />

Die Steuerung PFC100 von Wago ist ein sicheres Automatisierungssystem<br />

mit hoher Leistung in kompaktem Gehäuse. Ausgestattet mit<br />

einem Cortex-A8-Prozessor liefert sie 600 MHz. Auf 62 mm Breite<br />

beherbergt die Steuerung zwei Ethernet-Anschlüsse mit<br />

DIP-Schaltern (750-8101) oder mit serieller RS-232-/RS-485-Schnittstelle<br />

(750-8102). Der Speicher beider Varianten beträgt 12 MB und<br />

teilt sich automatisch in Programmcode und Daten auf. Über den<br />

integrierten Micro-SD-Kartenslot steht weiterer Platz zur Verfügung.<br />

Das echtzeitfähige Linux-Betriebssystem kommt der IT-Security<br />

zusätzlich zugute. Die Linux-Umgebung erlaubt es, Verschlüsselungstechnologien<br />

via TLS 1.2 (Transport Layer Security) zu implementieren.<br />

So lässt sich direkt aus der Steuerung eine IPsec- oder<br />

OpenVPN-Verbindung realisieren.<br />

www.wago.com<br />

Positionssensoren mit hoher<br />

Temperaturverträglichkeit<br />

Robust, langlebig und auch bei hohen Temperaturen<br />

unempfindlich: Das wird von Sensoren erwartet, die in<br />

Turbinen von Gas- und Dampfkraftwerken eingesetzt<br />

werden. Für diese Anforderungen hat MTS Sensors den<br />

Temposonics-Stabsensor GBS entwickelt. Der magnetostriktive<br />

Positionssensor kann bei einer Betriebstemperatur von<br />

bis zu 90 °C, optional bis 100 °C, eingesetzt werden. Er ist<br />

kompakt gebaut und kann mit dem drahtgebundenen<br />

Handprogrammiergerät, per USB und drahtlos per Bluetooth<br />

programmiert werden. Erhältlich ist der Sensor mit analoger<br />

oder SSI-Schnittstelle.<br />

www.mtssensors.com<br />

76 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


SPECIAL I AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Industrie-PC mit intuitiver<br />

Bedienoberfläche<br />

Der Industrie-PC Magelis<br />

HMIPSP des Unternehmens<br />

Schneider Electric besitzt<br />

denselben Multitouch-<br />

Modus für Bediengesten<br />

wie Smartphones und<br />

Tablets. Dieser Ansatz<br />

steigert für den Anwender<br />

Effizienz und Bedienkomfort.<br />

Die breiten Bildschirme sind in Full-HD-Auflösung und in<br />

den Größen 15“ und 19“ erhältlich. Der Hersteller hat die<br />

Industrie-PCs für die Anlagenbedienung entwickelt und mit einer<br />

intuitiven Multitouch-Bedienung versehen. Das gibt Anwendern<br />

einen transparenten Zugriff auf die Informationen ihrer Anlage.<br />

Die neuen PCs, verfügbar mit einem vorinstallierten Windows-<br />

8.1-Betriebssystem oder optional auch anderen Betriebssystemen,<br />

unterstützen verschiedene Softwarepakete wie Vijeo XD<br />

– ein neues Tool für die HMI-Konfiguration von Schneider Electric<br />

– sowie Scada-Pakete wie Vijeo Citect oder Wonderware. Zusätzliche<br />

Slots für USB, Audio- und Netzwerkfunktionen sowie ein<br />

integrierter Wifi-Adapter mit Direktzugang sind ebenso erhältlich.<br />

Der schlanke und kompakte Rahmen mit einer Tiefe von 58 mm<br />

erlaubt eine einfache Montage. Dank energieeffizienter CPUs<br />

sowie Festplatten und aufgrund des lüfterlosen Designs wird der<br />

Wartungsaufwand vereinfacht.<br />

www.schneider-electric.de<br />

Neue Broschüre zur<br />

Maschinenzustandsüberwachung<br />

Ausgehend von der breiten Palette an Schwingungssensoren und<br />

Vibrationstransmittern hat die Synotech Sensor und Meßtechnik<br />

GmbH in der 12-seitigen Broschüre Condition-Monitoring-<br />

Lösungen unterschiedliche Konzepte zur Maschinenzustandsüberwachung<br />

zusammengefasst. Hierbei spannt sich der Bogen<br />

von mechanischen und elektrischen Vibrationsschaltern zur<br />

Anlagenabschaltung über Vibrationstransmitter zur<br />

Dauerschwingpegelüberwachung von Anlagen und Kolbenmaschinen<br />

bis hin zu Maschinendiagnosesystemen. Diese Lösungen<br />

erlauben unter Verwendung von ICP-Beschleunigungssensoren<br />

die Maschinenüberwachung nach ISO 10816 über Ethercat unter<br />

Verwendung einer Condition-Monitoring-Bibliothek auf Twincat-<br />

3-Basis die nach dem Baukastenprinzip Algorithmen wie FFT,<br />

Einhüllende, Kurtosis, Crestfactor, RMS-Wert und Grenzwertüberwachung<br />

sowie Anwenderbausteine<br />

wie Wälzlagerüberwachung zur<br />

Verfügung stellt. Neben kostengünstigen<br />

Modulen für lokale<br />

Über wachungsaufgaben bis hin zu<br />

Lösungen mit SPS-, Ethercat- und<br />

Automatisierungssystemen findet der<br />

Leser Konzepte, die unterschiedlichen<br />

Anwendungen und Erwartungen<br />

gerecht werden: von Lowend bis<br />

Highend.<br />

www.synotech.de<br />

Inserentenverzeichnis Heft <strong>11</strong>/<strong>2015</strong><br />

ABB Automation Products, Ladenburg <strong>11</strong><br />

ASS AG, CH-Düdingen 86<br />

autosen, Essen 35<br />

Balluff, Neuhausen 29<br />

Baumer Group, Friedberg 73<br />

Baumüller Holding, Nürnberg 39<br />

Bernstein AG, Porta Westfalica 67<br />

Bopla, Bünde 30<br />

BOT Oberflächentechnik, Kulmbach 12<br />

ContiTech, Hannover 51<br />

Dunkermotoren, Bonndorf 45<br />

Eckelmann, Wiesbaden 83<br />

Elco, Barsbüttel 97<br />

E-T-A, Altdorf 85<br />

Faulhaber, Schönaich4.US<br />

Getriebebau NORD, Bargteheide 19<br />

GMN Paul Müller, Nürnberg 27<br />

Gutekunst, Metzingen 57<br />

Hanning, Oerlinghausen 25<br />

Harting, Minden 23<br />

Heidenhain, Traunreut2.US<br />

Heidrive, Kelheim 71<br />

Helios, Neuenrade 50<br />

Hotset, Lüdenscheid 77<br />

H.T.P. - High Tech Products,<br />

I-Brembate di sopra 93<br />

Icotek, Eschach 63<br />

Igus, Köln 60<br />

IMS Gear, Donaueschingen 33<br />

INA – Drives & Mechatronics, Suhl 99<br />

Jung, Wettenberg 47<br />

Kalmbach, Velbert 95<br />

Kendrion, Villingen-Schwenningen 61<br />

Koyo, Hamburg 50<br />

Kübler Group, Villingen-Schwenningen59<br />

Lenze, Aerzen 41<br />

maxon motor, München5<br />

Mayr, Mauerstetten 21<br />

Messe Düsseldorf, Düsseldorf 37<br />

Micro-Epsilon, Ortenburg3<br />

microsonic, Dortmund 81<br />

Neugart, Kippenheim 49<br />

Novotechnik, Ostfildern 75<br />

Pepperl+Fuchs, Mannheim 40<br />

Pilz, Ostfildern7<br />

Pittman, F-Elancourt 83<br />

PM°DM, Villingen-Schwenningen 17<br />

R+W Antriebselemente, Klingenberg 31<br />

Reliance, GB-Huddersfield 47<br />

Rollon,-Düsseldorf 43<br />

Rotor Clip, USA-Somerset 55<br />

Santox, Löffingen 91<br />

Schrempp, Sulzbach 30<br />

Sick, Waldkirch 69<br />

SKF Economos, Bietigheim-Bissingen 13<br />

SolidWorks, München 53<br />

Spinea, SLR-Presov 87<br />

Turck, Mülheim 79<br />

Turkish Machinery Promotion Group<br />

(TMPG), TR-Ankara 20<br />

Wachendorff, Geisenheim 89<br />

Waldmann, Villingen-Schwenningen9<br />

WITTENSTEIN alpha, Igersheim 15<br />

Beilage:<br />

Technische Akademie, Wuppertal<br />

(Teilbeilage)<br />

Ruckzuck!<br />

Der patentierte hotflex ® ist weltweit der erste Rohrheizkörper, der frei<br />

von Hand in alle 3 Dimensionen gebogen werden kann. Die vereinfachte<br />

Handhabung, eine kinderleichte Montage, optimale thermische Eigenschaften<br />

sowie die vereinfachte Lagerhaltung sind die herausragenden<br />

Produktargumente.<br />

Wir als weltweiter Partner für industrielle Heizelemente, Temperatursensoren<br />

und Temperaturregeltechnik unterstützen Sie gerne in Ihrem<br />

Beheizungsprozess.<br />

www.hotset.com/hotflex


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

Safety-Unterstützung<br />

Dienstleitungs-Baukasten für Elektronikentwicklung<br />

Wer dann das notwendige Know-how im<br />

eigenen Unternehmen nicht aufbauen will<br />

oder kann, dem bleibt prinzipiell noch der<br />

Weg, fertige Komponenten zuzukaufen, anzupassen<br />

und in die eigene Applikation zu<br />

integrieren. Auch wenn man dabei viel Zeit<br />

in Auswahl, Beschaffung und Anpassung<br />

investiert, erntet man aber meist nur Stückplette<br />

Entwicklung und Produktion auslagern<br />

oder sich nur bei bestimmten Schritten<br />

von den Experten unterstützen lassen,<br />

z. B. wenn es um die Integration von Safety-<br />

Funktionalitäten geht. Die Karlsruher Spezialisten<br />

verfügen hier über ein umfangreiches<br />

Wissen. Sie kennen sich nicht nur in der Welt<br />

der Mikrocontroller bestens aus, sondern<br />

verfügen auch bei den für Safety-Lösungen<br />

notwendigen Test- und Zertifizierungsverfahren<br />

über umfangreiches Know-how.<br />

Von der Idee bis zum<br />

fertigen Produkt<br />

Ellen-Christine Reiff, Alex Homburg<br />

Bei der Elektronikentwicklung in der Industrie-Automation aber auch in<br />

Automobil- und Medizintechnik steigen die Anforderungen hinsichtlich<br />

der Safety-Funktionen ständig. Entwicklungsaufträge auszulagern kann<br />

für betroffene Hersteller deshalb eine sinnvolle Alternative sein, die Kosten<br />

reduziert, die Time-to-Market verkürzt und zusätzlich die Produktqualität<br />

verbessern kann.<br />

Safety-Funktionen in Hard- und Software<br />

umzusetzen, erfordert viel Manpower<br />

und Spezialwissen, bei Anwendungen in<br />

Robotik und Maschinenbau ebenso wie in<br />

der Automobil- oder Medizintechnik. Das<br />

gilt vor allem, wenn es um eher einfache<br />

Werkzeuge oder Maschinen geht, die bisher<br />

keine Sicherheitsfunktionen brauchten. Erschwerend<br />

kommt dazu, dass davon oft auch<br />

Branchen betroffen sind, bei denen Elektronik<br />

eine eher untergeordnete Rolle spielte.<br />

Warum alles selber machen?<br />

Ellen-Christine Reiff, M.A.<br />

Dipl.-Wirt. Ing. (FH) Alex Homburg,<br />

beide Redaktionsbüro Stutensee<br />

werk, denn viele gute Teile ergeben nicht<br />

zwingend auch ein funktionelles Ganzes.<br />

„Schon die Wahl eines passenden Mikrocontrollers<br />

und Developement-Kits ist<br />

schwierig und nur mit umfangreichen<br />

Spezialkenntnissen realisierbar“, weiß<br />

Frank Hoschar, Geschäftsführer der Hitex<br />

GmbH in Karlsruhe. „Wenn jemand nicht<br />

den ganzen Markt kennt, gibt er sich<br />

zwangsläufig mit einer suboptimalen<br />

Lösung zufrieden, und das trotz eines<br />

hohen Zeit- und Kostenaufwands.“<br />

Gut beraten ist folglich, wer kompetente<br />

Unterstützung hat und sich selbst auf die<br />

eigene Kernkompetenz konzentrieren<br />

kann. „Sicherlich kann jeder irgendwie<br />

alles realisieren“, erklärt Hoschar weiter,<br />

„die Frage ist allerdings immer, ob es auch<br />

wirtschaftlich ist.“ Auf Basis der eigenen<br />

langjährigen Erfahrung im Bereich der Entwicklung<br />

und Produktion von eingebetteten<br />

Echtzeit-Mikrocontroller-Tools bietet<br />

Hitex deshalb alle Prozesse rund um die<br />

Entstehung elektronischer Baugruppen<br />

auch als Dienstleistung an. Hersteller unterschiedlichster<br />

Branchen können davon<br />

profitieren, indem sie ent weder eine kom-<br />

Um die Entwicklung flexibel an die Kundenwünsche<br />

anpassen zu können, gibt es quasi<br />

einen Dienstleistungs-Baukasten, schließlich<br />

will der Kunde nicht immer den kompletten<br />

Entwicklungsprozess aus lagern. Die<br />

Palette der Unterstützungsmöglichkeiten<br />

reicht im Prinzip von der Idee bis zum fertigen<br />

Produkt, deckt also den kompletten<br />

Entwicklungsprozess ab. „Dabei lässt sich<br />

das Leistungsspektrum ganz auf den individuellen<br />

Bedarf des Auftraggebers ausrichten<br />

und kann sowohl eine Einzelleistung als<br />

auch eine vollständige Paket lösung umfassen,<br />

also von der Planungsphase über Entwicklung<br />

und Produktion bis zur Distribution“,<br />

erläutert Hoschar. Grundlage für die<br />

Gliederung des Entwicklungsprozesses<br />

bildet ein spezielles Modell mit klar definierten<br />

Checklisten nach jeder Phase. Dies<br />

ist eine wichtige Voraussetzung für Funktionssicherheit<br />

und Liefertreue.<br />

Dabei steht die enge Kommunikation mit<br />

dem Auftraggeber im Vordergrund. „Schließlich<br />

hat der Kunde das Applikations-Knowhow;<br />

wir sind die Elektronikspezialisten“, erklärt<br />

Hoschar. Die Karlsruher übernehmen<br />

für die Produkte beispielsweise FPGA-Design<br />

und -Programmierung ebenso wie die<br />

Entwicklung von SoPCs (System on Programmable<br />

Chips). Bei der Softwareentwicklung<br />

reicht die Spanne von Low-Level-Treibern<br />

bis zum Host-GUI-Design, nebst applikationsspezifischer<br />

Software für die Peripherie<br />

und der Implementierung der benötigten<br />

Kommunikationsprotokolle und Überwachungsfunktionen<br />

für Safety-Anwendungen.<br />

Ist das Baugruppendesign fertiggestellt,<br />

wird es dann Zeit ein passendes<br />

Gehäuse zu entwerfen. Hier gibt es, wenn<br />

nötig, Hilfestellung bei Materialauswahl,<br />

Fertigungsoptimierung oder Mustererstellung.<br />

Und nicht zuletzt bietet Hitex auch<br />

einen Fertigungs- und Test-Service einschließlich<br />

aller erforderlichen Dokumentationen.<br />

Entwicklungsarbeit auszulagern<br />

kann also eine lohnenswerte Alternative<br />

sein, die Kosten und wertvolle Arbeitszeit<br />

spart, vor allem dann, wenn sich Hersteller<br />

mit Aufgaben konfrontiert sehen, die nicht<br />

zur eignen Kernkompetenz gehören.<br />

www.hitex.de/hitex-solutions<br />

78 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


SPECIAL I AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Engineering-Software für die industrielle<br />

Automatisierung<br />

Die erste Veröffentlichung der integrierten Software E-Cockpit des<br />

Unternehmens Wago ist unter: www.wago.com/ecockpit erhältlich.<br />

Nach einer kurzen Registrierung lässt sich die Engineering-<br />

Software über einen Download-Link direkt auf den PC herunterladen.<br />

Die Software ist die ersten 30 Arbeitstage nach der Installation<br />

kostenfrei nutzbar. E-Cockpit unterstützt den Entwicklungsprozess<br />

der Wago-Automatisierungskomponenten, vom<br />

Softwaredesign bis zum Maschinenbetrieb. Der etablierte Industriestandard<br />

Codesys 3 bildet die Plattform der integrierten<br />

Engineering-Software. Somit finden sich Anwender schnell<br />

zurecht und können die erarbeitete Steuerungssoftware wiederverwenden.<br />

Darüber hinaus zeichnet sich die Software durch eine<br />

zeitgemäße Bedienung aus. Bekannte Interaktionsmechanismen<br />

finden damit in der Automation eine neue Anwendung: So bietet<br />

zum Beispiel die kontextsensitive Menüführung nur die<br />

Funk tionen an, die im jeweiligen Arbeitsschritt relevant sind.<br />

Dieser Ansatz ermöglicht einen schnellen Einstieg und ein<br />

produktiveres Arbeiten, sowohl für den Softwareingenieur als<br />

auch den Elektriker.<br />

www.wago.com<br />

Lichtvorhänge mit integrierten<br />

Sicherheitsfunktionen<br />

Die in Finger-, Hand- und Körperschutz-Ausführung verfügbaren<br />

Lichtvorhänge der Baureihe Preventa XUSL des Unternehmens<br />

Telemecanique Sensors stoppen die Maschinenbewegung,<br />

sobald der Bediener den Sicherheits-Lichtvorhang durchdringt.<br />

In die Lichtvorhänge integriert sind bereits diverse Sicherheitsfunktionen,<br />

z. B. ein manueller oder automatischer Anlaufmodus<br />

sowie die Überwachung externer Schütze. Aufgrund des automatisch<br />

oder manuell steuerbaren Neustarts der Industrieanlage<br />

eignen sich die Einheiten für zahlreiche Applikationen. Schnell<br />

und einfach gestaltet sich die Montage der Lichtvorhänge, die<br />

über die Verdrahtung installiert werden. Somit sind die mit<br />

einem Querschnitt von 29 x 31,5 mm verfügbaren Geräte schnell<br />

funktionsfähig, da nur wenige Einstellungen vorgenommen<br />

werden müssen. Die Varianten Preventa XUSL2 (Typ 2) und<br />

XUSL4 (Typ 4) erreichen die Sicherheitszertifizierungen bis SIL 3<br />

und PLe gemäß den Normen EN ISO 13849-1, IEC 61508, IEC<br />

62061, IEC 61496-1 sowie IEC 61496-2. Des Weiteren liegen für<br />

diese Arbeitsschutzlösungen auch TÜV-, cULus- und CE-Zertifizierungen<br />

vor.<br />

www.schneider-electric.de<br />

Industrie-PCs in jeder Größe für raue Umgebungen<br />

Extra Computer hat seine<br />

Industrie-PC-Serie Calmo<br />

erweitert und mit Pokini eine neue<br />

Reihe kleiner PC-Systeme, Tablets<br />

und Server für den Dauereinsatz<br />

in rauen Umgebungen herausgebracht.<br />

Das neue Modell Calmo S hat<br />

ein geringes Volumen von 3,4 l und liefert<br />

eine hohe Performance bei geringer Leistungsaufnahme.<br />

Die Calmo-Serie für den dauerhaften Betrieb in<br />

rauen, emissionsbelasteten Industrieumgebungen basiert auf den<br />

Fujitsu-Industriemainbords. Sie eignet sich durch ihre Flexibilität<br />

hinsichtlich der Schnittstellen z. B. für die Datenerfassung,<br />

Steuerung oder Vernetzung von Industrieanlagen. Die Pokini-<br />

Geräte sind sehr variabel bei den Anschlüssen und Frontmodulen.<br />

Für Spezialanforderungen können maßgefertigte Lösungen<br />

hergestellt werden. Die Pokini-Produkte können z. B. in Produktionsmaschinen<br />

und Schaltschränken, der Gebäudeautomation,<br />

Point-of-Sales- und Digital-Signage-Lösungen bis hin zur Schiffsnavigation<br />

oder Raumfahrt eingesetzt werden.<br />

www.exone.de<br />

Your Global Automation Partner<br />

Aber sicher!<br />

Hybrides Safety-<br />

I/O-Modul<br />

Zuverlässiger Betrieb durch robustes IP65/67/69K-Modul für PROFIsafe<br />

Flexibel einsetzbar durch Safety- und Standard-I/Os sowie IO-Link in einem Gerät<br />

Variabel erweiterbar über I/O-Hubs um bis zu 32 Standard-I/Os<br />

SPS IPC Drives<br />

Wir sind für Sie da!<br />

Halle 7, Stand 351<br />

www.turck.de/safe


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

Gesunde Kommunikation<br />

Profibus-Konstruktion – Software für die Netzwerkplanung und Diagnosewerkzeuge<br />

Denise Fritzsche<br />

Der zuverlässige Langzeit-Betrieb einer<br />

Maschine lässt sich nur erreichen, wenn<br />

das Profibus-Netzwerk nicht allein<br />

installiert und betrieben wird, sondern<br />

auch die Kommunikationsqualität von<br />

Beginn an geplant und geprüft wird.<br />

Das wirft die Frage auf, wie und wo ein<br />

Konstrukteur positiv einwirken kann<br />

und welche Prüfwerkzeuge sinnvollen<br />

Einsatz finden sollten.<br />

Ist es möglich, schon bei der Konstruktion<br />

den zuverlässigen Langzeit-Betrieb einer<br />

Maschine zu beeinflussen? Ja, definitiv.<br />

Doch leider wird dem Feldbus im Vergleich<br />

zu seinen zahllosen mechanischen und<br />

elektrischen Bestandteilen häufig nur eine<br />

geringe Aufmerksamkeit zugemessen. Bei<br />

Indu-Sol gilt er als Herz einer Maschine –<br />

aus Erfahrung. Deshalb sollten Konstrukteure<br />

Möglichkeiten schaffen, die die Qualität<br />

des Feldbusses zyklisch prüfen oder<br />

noch besser, permanent überwachen. Eine<br />

Maschine ist wie ein menschliches Wesen.<br />

Sie sollte ganzheitlich betrachtet werden<br />

einschließlich ihrer Organe, sprich Feldgeräte,<br />

ihrem Herzkreislaufsystem, also der<br />

Übertragungstechnik und ihrem Blut, den<br />

Übertragungsmedien sowie allen Gliedmaßen<br />

also der gesamten Infrastruktur. Nur<br />

dann lässt sich langfristig das von allen angestrebte<br />

Ziel erreichen: Ein langes gesundes<br />

Leben.<br />

Nach wie vor ist der Profibus im Maschinenbau<br />

in aller Munde und jedes Jahr kommen<br />

neue Maschinen hinzu, die mit diesem<br />

Feldbusprotokoll betrieben werden. Besonders<br />

in der Konstruktion wird ein wichtiger<br />

Grundstein für deren Langlebigkeit gelegt<br />

Die Leitungslängen und die Übertragungsrate sollten nicht<br />

nach Möglichkeit, sondern nach Erfordernis gewählt werden<br />

von Anfang an ein schwaches Glied ist.<br />

Letzteres ist aufgrund fehlender Qualitätssicherungsschritte<br />

leider allzu oft bittere<br />

Realität, wie man bei Indu-Sol aufgrund<br />

langjähriger Erfahrung mit der Diagnose<br />

von Feldbussen weiß. Um Abhilfe zu schaffen,<br />

hat das Unternehmen klar definierte<br />

Empfehlungen für Konstruktion und Inbetriebnahme<br />

in einem eigenen Lastenheft zusammengefasst.<br />

Hier werden beginnend mit<br />

Qualitätsparametern, über die Dokumentation<br />

der Topologie bis hin zum Funktionspotentialausgleich<br />

eindeutige Werte ausgeschrieben<br />

und mit Abbildungen verdeutlicht.<br />

Denise Fritzsche: Indu-Sol GmbH, Schmölln<br />

nach dem Motto: Nur ein zuverlässiger<br />

Feldbus ist ein guter Feldbus. Doch wie<br />

plant man sinnvoll, um eine Maschine<br />

„sicher in die Rente“ zu bringen?<br />

Als Hilfe für die Konstruktion können<br />

offizielle Richtlinien (z. B. DIN EN 60204,<br />

PNO-Richtlinien, VDI/VDE 2184) und<br />

Empfehlungen zu Rate gezogen werden,<br />

doch sie enthalten wenig konkrete Werte<br />

für eine Anwendung in der Praxis. Und eine<br />

Sichtprüfung „Maschine läuft“ genügt den<br />

Qualitätsansprüchen für eine Inbetriebnahme,<br />

geschweige denn für ein langes<br />

Leben erst recht nicht. Es sollten ausreichende<br />

Reserven nachgewiesen werden,<br />

damit der Kommunikationsbus nicht schon<br />

Durchdachte Struktur<br />

Neben der Funktion ist es auch wichtig die<br />

Überschaubarkeit und Einfachheit bei der<br />

Netzwerkstrukturplanung einzubeziehen<br />

und somit den Anforderungen der Wartung<br />

und Instandhaltung zu begegnen. Von Beginn<br />

an sind Einschränkungen ratsam, z. B.<br />

was die Teilnehmeranzahl pro Segment betrifft.<br />

Hier empfehlen sich intelligente<br />

Mehrfachrepeater, die nicht nur kleine<br />

übersichtliche Segmente schaffen, sondern<br />

auch eine logische und physikalische Analyse<br />

für jedes Segment durchführen. Zu beachten<br />

sind auch die Leitungslängen und<br />

die Übertragungsrate, die nicht nach Mög-<br />

80 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


UNSER<br />

HERZ<br />

SCHALLT<br />

ULTRA.<br />

01 Das Diagnosegerät gestattet eine<br />

umfangreiche Online-Analyse aller<br />

qualitätsrelevanten Ereignisse<br />

lichkeit, sondern nach Erfordernis gewählt<br />

werden sollten. Legt man dann noch klare<br />

Vorgaben fest im Rahmen eines eigenen<br />

Monitoring Systems, wird der spätere Betreiber<br />

mit längerer Lebensdauer und größerer<br />

Produktionssicherheit belohnt, was<br />

letztendlich auch dem Konstrukteur zu Gute<br />

kommt. Ausgereifte Softwarewerkzeuge<br />

für die Netzwerkplanung schaffen dafür die<br />

Voraussetzungen, dass Planung und Realität<br />

übereinstimmen und das Netzwerk mit<br />

ausreichender Reserve funktioniert.<br />

Konstruieren mit Prophylaxe<br />

Die Zuverlässigkeit des Profibus, der Hauptschlagader<br />

des Automatisierungssystems,<br />

gilt es auch nach der Inbetriebnahme und<br />

zwar während der Produktionsphase zu<br />

hinterfragen. Denn auch ein Kommunikationsbus<br />

ist nicht unsterblich, sondern altert<br />

und verschleißt.<br />

Hierbei spielt das Wissen um den vorhandenen<br />

Abnutzungsvorrat der Maschine eine<br />

große Rolle, der früher oder später aufgebraucht<br />

sein kann. Am Beispiel Mensch lässt<br />

sich der Wert einer Prophylaxe sehr gut verdeutlichen.<br />

Er kann optisch völlig gesund<br />

wirken, doch ein EKG beim Arzt offenbart<br />

plötzlich unerwartete Herzrhythmusstörungen.<br />

Diese Situation könnte von<br />

Kindesbeinen an oder erst durch Alterungserscheinungen<br />

entstanden sein. Im Umkehrschluss<br />

sollte daher bei einer Maschine eine<br />

kontinuierliche Zustandsanalyse der Kommunikationsqualität<br />

bereits bei der Konstruktion<br />

integriert werden, oder zumindest<br />

die erforderlichen Messstellen für die Durchführung<br />

von zyklischen Messungen. Diese<br />

Überwachung ermöglicht eine Warnung vor<br />

dem Ausfall. Sie macht verdeckte Schwachstellen<br />

frühzeitig sichtbar, Wartungsmaßnahmen<br />

werden planbar und kostenintensive<br />

Stillstände lassen sich vermeiden. Ziel eines<br />

jeden Konstrukteurs ist es schließlich,<br />

dass die Maschine nicht nur bei der Inbetriebnahme<br />

funktioniert sondern lange über<br />

die Gewährleistungsphase hinaus.<br />

Dipl.-Ing. Harry Pilz<br />

Qualitätssicherung Entwicklung<br />

Für jede Phase des Lebenszyklus<br />

Bei Indu-Sol erhalten sowohl Konstrukteure, als auch Errichter und Instandhalter<br />

passende Lösungen für jede Phase des Lebenszyklus einer Maschine. Dazu gehört<br />

eine ausgereifte Software für die Netzwerkplanung ebenso wie Diagnosewerkzeuge,<br />

die bei der Inbetriebnahme die festgelegten Spezifikationen überprüfen, damit<br />

das Netzwerk mit ausreichender Reserve funktioniert. Mit einer Monitoring-Lösung<br />

ist dann während der Produktionsphase eine permanente Überwachung von<br />

Profibus-Netzwerken einfach möglich. Auf diese Weise steht dem zuverlässigen<br />

Langzeit-Betrieb einer Maschine nichts mehr im Wege.<br />

Seit 25 Jahren entwickeln unsere Ingenieure<br />

Ultraschallsensoren für die industrielle<br />

Automatisierungstechnik. Zum Beispiel den<br />

nano – den kürzesten Ultraschallsensor<br />

in einer M12-Gewindehülse am Markt.<br />

Feiern Sie unser Jubiläum mit uns und<br />

besuchen Sie uns vom 24.-26.<strong>11</strong>.<strong>2015</strong><br />

auf der SPS/IPC/DRIVES in Nürnberg.<br />

Halle 7A, Stand 7A- 401.<br />

microsonic.de


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

02 Mit dieser Software lassen sich sowohl Profibus- als auch Ethernet-,<br />

Profinet-, CAN- und ASi-Bus-Netzwerke überwachen<br />

Fehlerfindung leicht gemacht<br />

Ein lohnenswerter Beitrag des Konstrukteurs<br />

für den Instandhalter liegt in der<br />

Netzwerküberwachung mit dem Feldbus-<br />

Spitzel, dem sogenannten Profibus-Inspektor.<br />

Er erfasst sämtliche Geräte und analysiert<br />

alle qualitätsrelevanten Ereignisse wie z. B.<br />

Fehlertelegramme, Wiederholtelegramme,<br />

Gerätediagnose-Daten, Neuanläufe und<br />

Bus-Zykluszeiten. Diese Daten werden<br />

teilnehmerbezogen analysiert und bewertet.<br />

Dank Triggermöglichkeiten und einem<br />

potenzialfreien Kontakt wird automatisch<br />

Alarm geschlagen bei Überschreitung<br />

definierter Schwellen.<br />

Handelt es sich um verkettete Maschinen,<br />

also eine Anlage, empfiehlt sich zusätzlich<br />

die Überwachungssoftware Promanage.<br />

Diese sammelt die Informationen zur Kommunikationsqualität<br />

in industriellen Netzwerken<br />

von allen Profibus-Inspektoren. Für<br />

Ethernet fragt das System zusätzlich die<br />

Portstatistiken der managebaren Switche im<br />

Minutentakt ab. Mit ihr lassen sich sowohl<br />

Profibus als auch Ethernet-, Profinet-, CANund<br />

ASi-Netzwerke überwachen. Darüber<br />

hinaus können die minutengenauen Daten<br />

bis zu einem Jahr lang gespeichert werden.<br />

Auf diese Weise lassen sich Fehler im<br />

Nachgang analysieren, Trends exakt nachvollziehen<br />

und Schwachstellen frühzeitig<br />

erkennen, da immer nachvollziehbar ist,<br />

wer, wann, wie und mit wem kommuniziert<br />

hat. Gleichzeitig bilden diese Daten eine<br />

gute Basis für strategische Entscheidungen,<br />

zum Beispiel um festzustellen, an welcher<br />

Stelle eine Modernisierung der Anlage<br />

sinnvoll ist.<br />

Das gesamte Leben einer Maschine liegt<br />

im Grunde in den Händen des Konstrukteurs.<br />

Mit diesem Bewusstsein, schon von<br />

Anfang an die Qualität der Kommunikationsnetzwerke<br />

überwachbar zu machen<br />

und sicherzustellen, steht dem zuverlässigen<br />

Langzeit-Betrieb einer Maschine nichts<br />

mehr im Wege.<br />

Bild: Aufmacher fotolia<br />

www.indu-sol.com<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, Melanie Lerch,<br />

Ulla Winter (Redaktionsadresse siehe Verlag)<br />

Gestaltung<br />

Mario Wüst, Doris Buchenau, Anette Fröder,<br />

Anna Schätzlein, 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. 46: gültig ab 1. Oktober <strong>2015</strong><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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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 />

Tel.: 06131/992-0, Fax: 06131/992-100<br />

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Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen<br />

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Gesamtanzeigenleiterin: Beatrice Thomas-Meyer<br />

(verantwortlich für den Anzeigenteil) Tel.: 06131/992-265,<br />

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Vertrieb: Lutz Rach, Tel.: 06131/992-148<br />

Druck und Verarbeitung<br />

Limburger Vereinsdruckerei GmbH,<br />

Senefelderstraße 2, 65549 Limburg<br />

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gespeichert, um Ihnen berufsbezogene, hochwertige Informationen<br />

zukommen zu lassen. Sowie möglicherweise von<br />

ausgewählten Unternehmen genutzt, um Sie über berufsbezogene<br />

Produkte und Dienstleistungen zu informieren.<br />

Dieser Speicherung und Nutzung kann jederzeit schriftlich<br />

beim Verlag widersprochen werden (vertrieb@vfmz.de).<br />

Die Zeitschrift sowie alle in ihr enthaltenen Beiträge und<br />

Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Mit der Annahme<br />

des redaktionellen Contents (Texte, Fotos, Grafiken<br />

etc.) und seiner Veröffentlichung in dieser Zeitschrift geht<br />

das umfassende, ausschließliche, räumlich, zeitlich und inhaltlich<br />

unbeschränkte Nutzungsrecht auf den Verlag<br />

über. Dies umfasst insbesondere das Recht zur Veröffentlichung<br />

in Printmedien aller Art sowie entsprechender Vervielfältigung<br />

und Verbreitung, das Recht zur Bearbeitung,<br />

Umgestaltung und Übersetzung, das Recht zur Nutzung<br />

für eigene Werbezwecke, das Recht zur elektronischen/digitalen<br />

Verwertung, z. B. Einspeicherung und Bearbeitung<br />

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 />

und das Recht, die vorgenannten Nutzungsrechte<br />

auf Dritte zu übertragen, d. h. Nachdruckrechte einzuräumen.<br />

Eine Haftung für die Richtigkeit des redaktionellen<br />

Contents kann trotz sorgfältiger Prüfung durch die Redaktion<br />

nicht übernommen werden. Signierte Beiträge stellen<br />

nicht unbedingt die Ansicht der Redaktion dar. Für unverlangt<br />

eingesandte Manuskripte kann keine Gewähr übernommen<br />

werden. Grundsätzlich dürfen nur Werke eingesandt<br />

werden, über deren Nutzungsrechte der Einsender<br />

verfügt, und die nicht gleichzeitig an anderer Stelle zur<br />

Veröffentlichung eingereicht oder bereits veröffentlicht<br />

wurden.<br />

Es gelten die allgemeinen Geschäftsbedingungen.<br />

Mitglied der Informations-Gemeinschaft<br />

zur Feststellung der Verbreitung von<br />

Werbeträgern e. V. (IVW), Berlin.<br />

82 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


Einzelachsensteuerung für<br />

Hochpräzisionsanwendungen<br />

Die Antriebsoption DMC-30019 für die LEGS-Motorenserie von<br />

PiezoMotor Uppsala AB ist eine Einzelachsensteuerung basierend<br />

auf der Konstruktion von Galil Motion Control, Inc und eignet<br />

sich für Hochpräzisionsanwendungen. Der Motion Controller<br />

arbeitet autark oder kann per Ethernet mit dem PC verbunden<br />

werden. Zur Ausstattung gehören PID-Regler mit Geschwindigkeits-<br />

und Beschleunigungsvorsteuerung, Programmspeicher mit<br />

Multitaskfunktion für eine gleichzeitige Ausführung von vier<br />

Programmen und optisch isolierte Ein- und Ausgänge für die<br />

Synchronisation von Bewegungen mit externen Ereignissen. Der<br />

Controller verwendet eine einfache Befehlssprache, mit der eine<br />

einfache Programmierung möglich ist. Die Galil-Tool-Software<br />

vereinfacht den Systemaufbau mit grafischer Bedienoberfläche<br />

und Echtzeitdisplay für Positionierungs- und Geschwindigkeitsinformationen.<br />

PiezoMotor AB vertreibt seine Produkte u. a. in<br />

Zusammenarbeit mit der Industriegruppe Faulhaber und deren<br />

globalem Vertriebsnetzwerk.<br />

www.faulhaber.com<br />

Flexibles Servoantriebssystem für<br />

anspruchsvolle Anwendungen<br />

Stand<br />

7-320<br />

Halle 7<br />

Hohes Tempo, präzise gefahrene Kurven und hervorragendes<br />

„Bahngefühl“. Was im Bobsport über den Erfolg entscheidet,<br />

setzt auch Maßstäbe für innovative Lösungen der Maschinenautomation.<br />

Lassen Sie uns darüber sprechen.<br />

Wir freuen uns auf Sie.<br />

Siemens erweitert sein umfassendes<br />

Antriebsportfolio für Servo-Applikationen<br />

um den Servogetriebemotor Simotics<br />

S-1FG1, der passgenau auf das Umrichtersystem<br />

Sinamics S120 abgestimmt ist. Die<br />

durchgängige Einbindung dieses<br />

Antriebssystems in Totally Integrated<br />

Automation (TIA) erlaubt eine einfache<br />

Projektierung und Inbetriebnahme. Vorkonfektionierte Motion-<br />

Connect-Signal- und -Leistungsleitungen ermöglichen die<br />

einfache und fehlerfreie Verbindung der Komponenten. Mithilfe<br />

der elektronischen Typenschilder der Komponenten und die<br />

Anbindung der Motoren über die Systemschnittstelle Drive-Cliq<br />

lässt sich das System schnell in Betrieb nehmen. Das Servoantriebssystem<br />

von Siemens eignet sich für den Einsatz in einer<br />

Vielzahl von Anwendungen wie in Druck- und Verpackungsmaschinen,<br />

Regalbediengeräten, Bandanlagen und Dosierpumpen.<br />

www.siemens.de<br />

Unsere Messethemen finden Sie auf:<br />

www.eckelmann.de/sps15<br />

Besuchen Sie uns auf der<br />

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44mm Motor mit<br />

integriertem<br />

12 oder 24V Treiber<br />

Sensorlösungen für anspruchsvolle<br />

Industrieanwendungen<br />

Die Nachfrage nach Lösungen für Positionserfassungen in gefährlichen<br />

Arbeitsumgebungen steigt kontinuierlich. Aus diesem<br />

Grund hat das Unternehmen MTS Sensors für Anwendungen in<br />

diesen Bereichen Positionssensoren entwickelt, die die funktionale<br />

Sicherheit unterstützen. Sie erfüllen die Anforderungen<br />

gemäß Sicherheits-Integritätslevel (SIL) 2 und besitzen eine Atexsowie<br />

eine IECEx-Zertifizierung mit den Zündschutzarten<br />

„druckfeste Kapselung“ und „erhöhte Sicherheit“ für den Einsatz<br />

in Zone 0/1 und Zone 21. Die Sensoren von MTS Sensors zeichnen<br />

sich auch in rauen Umgebungen durch Langlebigkeit aus.<br />

www.mtssensors.com<br />

Die PITTMAN Serie EC044A ist als wirtschaftliche Alternative zu<br />

bürstenbehafteten DC Motoren konzipiert. Geschwindigkeiten bis<br />

15.000 U/min, Drehmoment von 0,044 bis 0.<strong>11</strong>Nm,<br />

48V Zwischenkreisspannung, 8 Wicklungen standardmäßig. Optional<br />

mit 3 neuen Planetengetrieben (bis zu 24Nm), 2 neuen Encodern<br />

(Auflösung von 200 bis 2048 CPR) sowie integrierten bzw. externen<br />

Treibern kombinierbar.<br />

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Düsseldorf<br />

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und E30C Encoder<br />

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Nürnberg<br />

Halle 1 / Stand 438<br />

24-26 November <strong>2015</strong><br />

Phone : +49 9123 / 96 282-10<br />

www.pittman–motors.com


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

Robotik in Bewegung<br />

Mobile Manipulatoren verlangen spezielle Sicherheitskonzepte<br />

Theo Jacobs<br />

Manipulatoren auf mobilen Plattformen bieten zahlreiche Möglichkeiten<br />

zur flexiblen Automatisierung in der Fertigung und sind zunehmend in<br />

Produktionsumgebungen im Einsatz – oft in der direkten Umgebung des<br />

Menschen. Wichtig ist daher die Absicherung der Systeme, die schon bei<br />

deren Konstruktion berücksichtigt werden sollte. Das Fraunhofer-Institut<br />

für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hat zusammen mit<br />

Unternehmen verschiedene Sicherheitskonzepte realisiert, die mobile<br />

Manipulatoren entsprechend dem jeweiligen Einsatzszenario absichern.<br />

Ob für die kleinteilige Logistik und das<br />

Kommissionieren, das Einlegen und<br />

Entnehmen von Teilen aus Maschinen oder<br />

das Durchführen von Prüfaufgaben: Mobile<br />

Manipulatoren, die Kombination aus einer<br />

beweglichen Plattform und einem Industrieroboter,<br />

eignen sich für verschiedenste<br />

Anwendungen. Zudem bieten die Systeme<br />

durch ihre Mobilität den Vorteil, dass Unternehmen<br />

schnell auf aktuelle Bedarfe reagieren<br />

und Produktionsumgebungen<br />

leicht umstrukturieren können. Diese Flexibilität<br />

wird auch im Zuge von Industrie-4.0-<br />

Realisierungen immer wichtiger: So setzt<br />

der Getriebehersteller SEW-Eurodrive zunehmend<br />

auf mobile Montage- und Materialfluss-Assistenten,<br />

die einzelne Fertigungsinseln<br />

bilden und das starre Fließband<br />

ersetzen.<br />

Theo Jacobs, Fraunhofer IPA, Stuttgart<br />

Anforderungen an die Sicherheit<br />

Aus der Kombination von stationärem Manipulator<br />

und fahrerlosem Transportfahrzeug ergeben sich neue<br />

Anforderungen hinsichtlich der Absicherung<br />

Damit mobile Manipulatoren für den Einsatz<br />

zugelassen werden, müssen sie, wie<br />

alle anderen Maschinen auch, die EU-Maschinenrichtlinie<br />

erfüllen. Da mobile Manipulatoren<br />

allerdings noch relativ neu auf<br />

dem Markt sind, gibt es noch keine speziellen<br />

Normen für genau diese Geräte. Zwar ist<br />

die Absicherung eines stationären Manipulators<br />

alleine nach ISO 10218 Stand der<br />

Technik, gleiches gilt für die Absicherung<br />

eines fahrerlosen Transportfahrzeugs (FTF)<br />

ohne Manipulator nach DIN 1525. Aus der<br />

Kombination von beidem ergeben sich jedoch<br />

neue Anforderungen.<br />

Dies gilt besonders deshalb, weil bei mobilen<br />

Manipulatoren vielfältige Interaktionen<br />

zwischen Mensch und Robotersystem möglich<br />

bzw. sogar gewünscht oder erforderlich<br />

sind. So ist für einige Anwendungen die intensive<br />

Kooperation zwischen Mensch und<br />

Roboter sinnvoll, zum Beispiel, wenn ein<br />

Mensch das System durch Handführen<br />

teacht. Außerdem bewegen sich Mensch<br />

und Roboter oft im gleichen Umfeld, in Produktionshallen<br />

oder direkt am Arbeitsplatz.<br />

Dann müssen sich die Systeme sicher verhalten,<br />

indem sie bspw. langsamer werden<br />

oder stoppen, wenn sich ein Mensch nähert.<br />

Anwenderorientierte Lösungen<br />

Auch ohne Normen, die dezidiert mobile<br />

Manipulatoren abdecken, können die Systeme<br />

sicher gestaltet werden. Dies erfordert jedoch<br />

umfassende Kenntnisse der vorhandenen<br />

Normen einerseits und der Möglichkeiten<br />

und Grenzen von Robotern, mobilen<br />

Plattformen und deren Komponenten andererseits.<br />

Für mobile Manipulatoren gibt es<br />

aktuell kein einheitliches Vorgehen, sondern<br />

jedes System erfordert ein individuelles Sicherheitskonzept.<br />

Hierbei müssen Konstrukteure<br />

neben den verbauten technischen<br />

Komponenten insbesondere das geplante<br />

Einsatzszenario berücksichtigen.<br />

84 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


Mobiler Handlingassistent<br />

In der Praxis haben sich überwiegend zwei<br />

Varianten für die Absicherung bewährt, die<br />

das Fraunhofer IPA gemeinsam mit Anwendern<br />

realisiert hat: Entweder werden Plattform<br />

und Roboterarm in der Risikoanalyse<br />

vollständig getrennt betrachtet und es darf<br />

immer nur eins von beiden Systemen aktiv<br />

sein. In der zweiten Variante können Manipulator<br />

und mobile Basis gleichzeitig aktiv<br />

sein, die Sicherheitssensorik muss dann<br />

aber entsprechend angepasst werden. Die<br />

Sicherheitsmaßnahmen erfordern in diesem<br />

Fall ein ausgiebiges Fachwissen. Sowohl für<br />

die Plattform als auch für den Arm muss in<br />

der Regel vom theoretisch ungünstigsten<br />

Fall ausgegangen und aus allen Normen<br />

müssen die strengsten Anforderungen gewählt<br />

werden. Oft erfordern solche Sicherheitskonzepte<br />

daher, genau zwischen verschiedenen<br />

Teilsystemen und -funktionen<br />

zu unterscheiden.<br />

Zusammen mit dem Unternehmen SEW-Eurodrive<br />

haben Wissenschaftler des Fraunhofer<br />

IPA einen mobilen Handling assistenten<br />

entwickelt, der den sogenannten Griff-indie-Kiste<br />

an mehreren Produktionsabschnitten<br />

ausführt. Der Roboterarm vereinzelt unbearbeitete<br />

Sägeabschnitte aus einer Kiste<br />

und legt diese auf das Zuführband des Bearbeitungszentrums.<br />

Im Sinne der intelligenten<br />

Verkettung fährt der mobile Handlingassistent<br />

anschließend zur nächsten Station,<br />

wo er bearbeitete Werkstücke vom Ausfuhrband<br />

der Anlage greift und diese in ein<br />

Härtegestell einlegt.<br />

Die Vision von SEW-Eurodrive ist es, dass<br />

derartige mobile Systeme flexibel und bedarfsgerecht<br />

die Menschen im Produktionsprozess<br />

unterstützen und belastungsfreies Arbeiten<br />

ermöglichen. Entsprechend wichtig sind Sicherheitsmaßnahmen<br />

sowohl für die mobile<br />

Plattform als auch für den Roboterarm. Hier<br />

haben sich die Wissenschaftler für die erste<br />

Absicherungsvariante entschieden, das heißt,<br />

dass entweder die Plattform oder der Roboterarm<br />

aktiv ist. Dies ist sinnvoll, weil der Handlingassistent<br />

jeweils nur an den einzelnen Arbeitsstationen<br />

seinen Manipulator gebrauchen<br />

muss, ihn aber während der Fahrt<br />

nicht zwingend benötigt. Fährt die Plattform,<br />

ist der Arm mit Hilfe einer Funktion zur<br />

sicheren Positionsvorgabe in einer Ruheposition<br />

stillgesetzt. Laserscanner knapp über Bodenhöhe<br />

mit relativ kleinen Schutzfeldern<br />

sind dann für das fahrerlose Transportfahrzeug<br />

ausreichend.<br />

Der Arm darf nur an den festgelegten Positionen<br />

am Ein- und Ausfuhrband bewegt<br />

werden. Der erreichbare Arbeitsraum und die<br />

maximale Geschwindigkeit des Roboterarms<br />

sind dabei sicher in der Software begrenzt.<br />

Um die Position sicher überprüfen zu<br />

können, werden berührungslos wirkende Sicherheitsschalter<br />

eingesetzt, wie sie häufig<br />

auch als Türschalter zum Einsatz kommen.<br />

An den so definierten Arbeitsplätzen überwachen<br />

die ohnehin an der mobilen Plattform<br />

vorhandenen Laserscanner jetzt mit<br />

vergrößertem Schutzfeld den Arbeitsraum<br />

des Arms. Bereiche, die aufgrund von Hindernissen<br />

nicht von den Laserscannern einsehbar<br />

sind, wurden in der aktuellen Lösung mit<br />

stationären Abtrennungen abgesperrt. Alternativ<br />

können hier bei Bedarf Lichtvorhänge<br />

zur Anwendung kommen.<br />

C<br />

M<br />

Y<br />

CM<br />

MY<br />

CY<br />

CMY<br />

K<br />

Geschickt<br />

gekoppelt<br />

Genau das ist die Stärke des neuen<br />

elektronischen Sicherungsautomaten<br />

vom Typ REX12-T.<br />

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einkanalige Geräte in Rekordzeit<br />

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DC 24 V-Absicherung für Ihre Anlage.<br />

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Sprechen Sie mit uns. Wir freuen<br />

uns auf den Dialog mit Ihnen.<br />

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vom 24.-26. November <strong>2015</strong><br />

Halle 5, Stand 5-310<br />

Mobiler Manipulator für<br />

Prüfaufgaben<br />

01 Der Manipulator auf der mobilen Plattform<br />

agiert nur an festgelegten Positionen<br />

Andere Einsatzszenarien erfordern, dass sich<br />

Plattform und Manipulator gleichzeitig bewegen<br />

können. Dies gilt bspw. für ein bei einem<br />

Haushaltsgerätehersteller realisiertes System,<br />

das Geschirrspülmaschinen für den Dauertestbetrieb<br />

belädt und startet. Im Automatikbetrieb<br />

arbeitet das System zwar hinter einem<br />

E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH<br />

Industriestraße 2-8 . 90518 ALTDORF<br />

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E-Mail: info@e-t-a.de . www.e-t-a.de


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

4<br />

2<br />

3<br />

5<br />

6<br />

1<br />

5<br />

Mobiler Handlingassistent (1) an einer Arbeitsstation mit Einfuhrband (2) und Teilekiste (3).<br />

Absicherung mit Hilfe von Zaunelementen (4), Laserscannerschutzfeldern (5) und eines Sicherheitsschalters<br />

(6) für die Verifikation der Arbeitsposition.<br />

02 Aufbau des vom Fraunhofer IPA und SEW-Eurodrive<br />

entwickelten und realisierten Sicherheitskonzepts<br />

03 Dieser Manipulator lässt sich mithilfe<br />

eines Zustimmtasters handführen<br />

Schutzzaun, zum Teachen der einzelnen<br />

Geschirrspüler wird der Roboterarm jedoch<br />

von Hand geführt. Hier berücksichtigt das<br />

Sicherheitskonzept des Fraunhofer IPA,<br />

dass von den unterschiedlichen Komponenten<br />

unterschiedliche Gefährdungen<br />

ausgehen. So deaktiviert ein Laserscanner-<br />

Schutzfeld automatisch die massive Plattform,<br />

wenn ein Mensch neben die Maschine<br />

tritt. Der vergleichsweise leichte Arm<br />

des Herstellers Universal Robots kann jedoch<br />

weiterhin bewegt und, abgesichert<br />

durch einen Zustimmtaster, vom Menschen<br />

handgeführt werden. Auch die<br />

Schutzfelder wurden, je nachdem ob sich<br />

die Plattform, der Arm oder beide zusammen<br />

bewegen, gerade so dimensioniert,<br />

dass gefahrbringende Komponenten sicher<br />

zum Stillstand kommen, bevor ein Mensch<br />

sie erreichen kann. Dabei wurden die unterschiedlichen<br />

Nachlaufzeiten der verschiedenen<br />

Achsen berücksichtigt.<br />

Fazit<br />

Sicherheitsrichtlinien entsprechen und ohne<br />

Risiko für den Endanwender einsetzbar sind.<br />

Die Entwicklung der Sicherheitskonzepte erfordert<br />

jedoch eine hohe Expertise im Bereich<br />

der Robotik und der Sicherheitsnormung. Die<br />

Wissenschaftler des Fraunhofer IPA bieten<br />

Kons trukteuren hierbei fundierte Beratung an<br />

und unterstützen Unternehmen dabei, entsprechende<br />

Projekte zum Erfolg zu führen.<br />

Bilder: Fotolia; Andreas Kurcz, SEW Eurodrive;<br />

Fraunhofer IPA<br />

www.ipa.fraunhofer.de<br />

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Alternative für<br />

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Vorteile bezüglich Bauraum, axialer Freiheit,<br />

Wirkungsgrad, Achsenwinkel.<br />

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86 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong><br />

Auch ohne spezifische Normen für mobile<br />

Manipulatoren können die Systeme so abgesichert<br />

werden, dass sie den anwend baren EUwww.twitter.com/<br />

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SPECIAL I AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Sicherheit und Automation aus einer Hand<br />

Pilz bietet ein Programm an kompletten<br />

Lösungen für Automatisierungsaufgaben:<br />

von der Sensorik über die<br />

Steuerungstechnik bis hin zur Antriebstechnik<br />

– Sicherheit und Automation<br />

aus einer Hand. Zu den Neuheiten<br />

gehört das Basisgerät M B1 für die<br />

konfigurierbaren Steuerungssysteme<br />

PnozMulti 2. Es bietet mehr Leistung<br />

für Maschinen mit größerem<br />

Funk tionsumfang und verfügt über<br />

zwei integrierte Ethernet-Ports. Kurze<br />

Stillstandzeiten und hohe Anlagenverfügbarkeit sind garantiert<br />

durch den Anschluss an alle gängigen Feldbussysteme über<br />

entsprechende Erweiterungsmodule. Ebenfalls neu ist die Version<br />

10.0.0 des PnozMulti Configurators. Mit ihm lassen sich alle<br />

Steuerungssysteme PnozMulti inklusive PnozMulti Mini und<br />

PnozMulti 2 komfortabel bedienen. Mit der webbasierten Visualisierungssoftware<br />

PASvisu lassen sich Maschinen- und Anlagenzustände<br />

nicht nur visualisieren, sondern aktiv steuern und<br />

bedienen. Als Komplettanbieter berät und unterstützt Pilz entlang<br />

des gesamten Maschinenlebenszyklus.<br />

www.pilz.com<br />

Kombination von RFID und Sensorik<br />

Die kompakte RFID-Auswerteeinheit BIS V von<br />

Balluff ermöglicht den Anschluss von bis zu vier<br />

Schreib-/Leseköpfen. Sowohl HF-Leseköpfe<br />

(13,56 MHz) gemäß ISO 15693 und ISO 14443,<br />

als auch LF-Leseköpfe (125 kHz) lassen sich<br />

zeitgleich frontseitig per Plug-and-Play<br />

anschließen. Darüber hinaus bietet der<br />

RFID-Controller die Möglichkeit,<br />

IO-Link-fähige Sensoren oder Aktoren<br />

direkt an einem integrierten IO-Link-<br />

Master anzuschließen.<br />

Der Controller im Metallgehäuse mit<br />

Abmessungen von 168 x 62 x 48 mm lässt<br />

sich einfach im Schaltschrank oder im Feld auf einer Hutschiene<br />

oder einem Profil montieren und erfüllt alle Anforderungen an<br />

eine industriegerechte Ausführung (IP65). Ein USB-Anschluss<br />

dient als Serviceschnittstelle zum PC. Das integrierte Display zeigt<br />

z. B. bei den Ethernet-basierten Systemen neben der Geräte- und<br />

Software-Version alle relevanten Netzwerkeinstellungen an.<br />

Darüber hinaus visualisieren auch aus größerer Entfernung gut<br />

sichtbare LEDs den Betriebszustand von jedem der Schreib-/<br />

Leseköpfe.<br />

www.balluff.de<br />

Schutzelement sorgt für Energiesicherheit<br />

Mit der EBU, Electronic Breaker Unit, präsentiert E-T-A ein neu<br />

entwickeltes hybrides Schutzelement für die Energiesicherheit<br />

von Industrieunternehmen. Die Einheit stellt erstmals die Versorgungssicherheit<br />

von AC USV-Anlagen (unterbrechungsfreie<br />

Stromversorgungsanlagen) im Fehlerfall stabil sicher. Das Gerät<br />

für 230 V AC hat eine Baubreite von 54 mm. Es besteht aus einem<br />

Leitungsschutzschalter, der für Kurzschlussabschaltungen von bis<br />

zu 10 kA zugelassen ist und einer angebauten Elektronik, die<br />

Mess- und Auswerteaufgaben übernimmt. Der Anwender schließt<br />

es direkt am Abgang der jeweiligen USV an. Mittels Einstellpotentiometer<br />

lässt sich der Typ EBU mit wenigen Handgriffen an die<br />

Leistungsfähigkeit der USV-Anlage und die Lastbedingungen<br />

anpassen. Der Typ EBU löst so im Fehlerfall zuverlässig aus – und<br />

zwar nur im betroffenen Lastpfad. Alle weiteren<br />

Versorgungsstränge bleiben davon unberührt.<br />

Einschaltvorgänge und damit verbundene<br />

höhere Einschaltströme toleriert die Einheit.<br />

Das Produkt ist in den Nennströmen 6, 10 und<br />

16 A und der Charakteristik B und C erhältlich.<br />

Laut Anbieter lässt sich durch EBU eine<br />

USV-Anlage um ca. ein Drittel kleiner dimensionieren,<br />

was die jährlichen Energiekosten um ca. 40 % senken<br />

würde. Der Typ EBU amortisiere sich dadurch schnell und sorge<br />

zusätzlich für eine deutlich höhere Verfügbarkeit der Anlage.<br />

www.e-t-a.de<br />

Halle 3 I Stand Nr. 413<br />

Die Hohlwelle im Griff<br />

Die kompakten SPINEA Präzisionsgetriebe<br />

sind auch mit durchgehender Hohlwelle verfügbar.<br />

Dieses Konzept erlaubt einen platzsparenden Einbau.<br />

Diese Getriebe werden eingesetzt, wenn Genauigkeit,<br />

hohes Drehmoment, kippsteife Abtriebslagerung und eine<br />

kompakte Einbau gefordert ist. Die zentrale Hohlwelle kann zur<br />

Durchführung von Medien, Versorgungsleitungen, Wellen oder<br />

sogar Laserstrahlen durch die Mitte des Getriebes genutzt werden.<br />

Diese besondere Eigenschaft vereinfacht in vielen Applikationen<br />

erheblich die Konstruktion und spart somit Kosten, Bauraum,<br />

Entwickluns- und Montagezeit. Das Produktsortiment umfasst<br />

auch Sonderlösungen mit einer abgesetzte Vorstufe.<br />

NIE<strong>DER</strong>LASSUNG AUGSBURG<br />

Ansprechpartner<br />

Erik Pfundtner<br />

mobile: +49 175 780 9644<br />

erik.pfundtner@spinea.de<br />

SPINEA s.r.o.<br />

Branche: Antriebstechnik<br />

Produkte: Getriebe, Servoaktuatoren<br />

Marktposition: einer der weltweit führenden<br />

Hersteller von mechatronischen Antriebstechnik<br />

Mitarbeiter: 320 (2014)<br />

Standort: Prešov (Slowakei)<br />

Gründung: 1994<br />

Auszeichnungen: Produkt des Jahres 2010-2014<br />

VDMA-Mitglied seit: 2010<br />

NIE<strong>DER</strong>LASSUNG STUTTGART<br />

Ansprechpartner<br />

Radoslav Ries<br />

mobile: +49 151 464 32586<br />

radoslav.ries@spinea.de


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

Piezokeramik macht es möglich<br />

Robuste Ultraschallwandler für die Automatisierungstechnik<br />

Birgit Schulze, Ellen-Christine Reiff<br />

Ultraschall-Sensoren werden u. a. eingesetzt zur Distanz- und Füllstandsmessung,<br />

zur Anwesenheitskontrolle oder Niveauregulierung. Sie prüfen den Abstand von<br />

Gegenständen und liefern so Zustandsgrößen für Regelungen. Dabei sind stets die<br />

Wandler die wichtigsten Komponenten in einem Ultraschallsensor. Piezokeramische<br />

Scheiben, die als Herz der Wandler fungieren, spielen dabei eine Schlüsselrolle.<br />

Ultraschall liegt in der Frequenz oberhalb<br />

des Hörbereiches des Menschen<br />

und bietet zahlreiche Möglichkeiten: So<br />

kann man im einfachsten Fall aus dem<br />

Echo die Anwesenheit oder aus der Laufzeit<br />

die Entfernung eines Objekts bestimmen.<br />

Schallsignale können aber noch weitere Informationen<br />

enthalten. Sie sind in der Lage,<br />

Auskunft über die Beschaffenheit und den<br />

Bewegungszustand des reflektierenden<br />

Objekts oder des Transportmediums zu geben<br />

und Informationsmuster wiederzuerkennen.<br />

Mit entsprechendem Aufwand<br />

lässt sich Ultraschall auch – wie bei Fledermäusen<br />

und Delfinen – zur Orientierung<br />

einsetzen.<br />

Dipl.-Phys. Birgit Schulze, Physik Instrumente (PI),<br />

Ellen-Christine Reiff, M.A.,Redaktionsbüro<br />

Stutensee<br />

Sensorik mit breitem<br />

Einsatzspektrum<br />

Als Spezialist für Ultraschallwandler gilt<br />

schon seit vielen Jahren die Seco Sensor<br />

Consult GmbH mit Stammsitz in Coburg.<br />

Seit 1996 entwickelt und fertigt das Unternehmen<br />

piezo-basierte Ultraschallwandler<br />

für Anwendungen in Luft und Gasen, die in<br />

ganz unterschiedlichen Bereichen eingesetzt<br />

werden. Je nach Ausführung arbeiten<br />

die Wandler mit Frequenzen von 60 bis<br />

600 kHz und erzielen damit Reichweiten<br />

von 10 m bis hinunter zu 1 cm, bei hohen<br />

Auflösungen im Millimeterbereich und<br />

Wiederholraten von weniger als 10 ms. Anwendungen<br />

gibt es z.B. in der Automatisierungstechnik,<br />

bei Druckmaschinen, in der<br />

Verpackungstechnik und vielen anderen<br />

Bereichen.<br />

Miniaturisierte Impulswandler beispielsweise<br />

unterstützen die Analysetechnik in<br />

Biochemie und Labormedizin. Zunehmend<br />

Bedeutung gewinnen mittlerweile aber<br />

auch besonders robuste Ultraschallsensoren<br />

für den Einsatz in mobilen Arbeits-<br />

maschinen, zum Beispiel in Agrartechnik<br />

oder Straßenbau. Bei Teermaschinen regelt<br />

Ultraschall den Abstand der Teerdecke zu<br />

einem gespannten Referenz-Seil. In der<br />

Medizintechnik verlässt man sich auf die<br />

leistungsfähigen Ultraschallwandler beispielsweise<br />

bei Lungenfunktionsmessungen<br />

oder Beatmungsgeräten.<br />

01 In den Ultraschallwandlern werden<br />

die piezokeramischen Scheiben mit einer<br />

speziellen Anpass-Schicht verklebt<br />

88 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


Der<br />

Absolutgeber<br />

02 Piezoelemente sind in<br />

unterschiedlichen Größen,<br />

Materialien und für unterschiedliche<br />

Temperaturbereiche<br />

realisierbar<br />

Der piezoelektrischen Wandler<br />

Die piezoelektrischen Ultraschallsensoren<br />

bestehen aus einer piezokeramischen<br />

Scheibe als elektromechanischem Wandler.<br />

Das Erzeugen und Detektieren von Ultraschall<br />

ist die klassische Piezo-Anwendung.<br />

Bei Krafteinwirkung wird eine elektrische<br />

Spannung erzeugt (direkter Piezoeffekt)<br />

und unter dem Einfluss eines<br />

elektrischen Feldes verändern sich die Abmessungen<br />

(inverser Piezoeffekt). Piezoelemente<br />

wandeln also mechanische in<br />

elektrische Energie um und umgekehrt.<br />

Der Piezoeffekt beruht dabei ausschließlich<br />

auf Verschiebungen innerhalb des Kristallgitters<br />

des piezoelektrischen Elements.<br />

Es gibt daher keine mechanische Reibung<br />

oder Verschleiß im klassischen Sinne und<br />

die Sensibilität ist hoch. Bereits kleinste<br />

Deformationen erzeugen unmittelbar eine<br />

messbare Ladungsverschiebung. Umgekehrt<br />

bewirkt eine kleine elektrische Spannung<br />

eine sofortige Auslenkung. Piezoelemente<br />

lassen sich dadurch gleichzeitig<br />

als Sensor und Aktor nutzen, können also<br />

nicht nur Ultraschall erzeugen, sondern<br />

auch detektieren. Die kurzen Ansprechzeiten<br />

und die hohe Dynamik dieser Bewegungen<br />

kommen der Ultraschallerzeugung<br />

natürlich ebenfalls entgegen.<br />

Qualität ist unabdingbar<br />

In den Ultraschallwandlern werden die<br />

piezokeramischen Scheiben mit einer speziellen<br />

Anpass-Schicht verklebt, die effektiv die<br />

Schallenergie an das Medium Luft oder Gas<br />

überträgt. „Um bestmögliche Ergebnisse zu<br />

erzielen, verwenden wir ausschließlich unser<br />

hauseigenes Anpassmaterial“, erläutert<br />

Thomas Möckl, geschäftsführender Gesellschafter<br />

bei Seco. Es besteht aus einem besonders<br />

leichten, mit Glashohlkugeln gefüllten<br />

Epoxid, das hinsichtlich seiner akustischen<br />

Eigenschaften sehr genau definiert ist.“<br />

Eine an die Piezokeramik angelötete<br />

elektrische Leitung vervollständigt dann<br />

diesen funktionsfähigen Elementarschwinger.<br />

In der Regel wird er anschließend noch<br />

mit PU-Gießharzen in Gehäusen fixiert.<br />

Das dient dem mechanischen Schutz, der<br />

rückwirkungsfreien Halterung und der<br />

elekt rischen Abschirmung.<br />

Auch die im Wandler eingesetzte Piezokeramik<br />

muss hohe Anforderungen erfüllen.<br />

Als Schlüsselkomponenten beeinflussen sie<br />

schließlich die Qualität des Wandlers und<br />

damit auch der Sensoren erheblich. „Von<br />

unserem Hauptlieferanten PI Ceramic<br />

beziehen wir daher eine speziell auf unsere<br />

Das Erzeugen und Detektieren<br />

von Ultraschall ist die klassische<br />

Piezo-Anwendung<br />

Bedürfnisse angepasste Piezokeramik“, führt<br />

Möckl weiter aus. „Sie erfüllt unsere Qualitätsansprüche<br />

und lässt sich auch gut an die<br />

jeweiligen Anwendungsanforderungen anpassen,<br />

denn neben der auf die jeweilige<br />

Applikation bezogenen Materialauswahl<br />

sind unterschiedliche geometrische Varianten<br />

und Resonanzfrequenzen realisierbar.“<br />

Die Piezos „Made in Germany“ überzeugen<br />

dabei mit sehr geringen Tolerierungen<br />

der für die Ultraschallperformance<br />

relevanten piezoelektrischen Parameter<br />

(Resonanzfrequenz, elektrische Kapazität<br />

und Kopplungskoeffizienten). Außerdem<br />

haben sie eine sehr hohe Oberflächenreinheit.<br />

Dadurch ermöglichen sie eine optimale,<br />

also feste und gleichzeitig elastische<br />

Verklebung mit der Anpass-Schicht.<br />

Bilder: Aufmacherbild und Bild 1 Seco Christian<br />

Hesselbach, Background KG; Bild 2 PI Ceramic<br />

www.piceramic.de<br />

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Besuchen Sie uns in Halle 7, Stand 151<br />

Wachendorff Automation GmbH & Co. KG<br />

Industriestrasse 7 • D-65366 Geisenheim<br />

Tel.: +49 (0) 67 22 / 99 65 - 25<br />

Fax: +49 (0) 67 22 / 99 65 - 70<br />

E-Mail: wdg@wachendorff.de<br />

wachendorff-automation.de


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

Schnell und genau übergeben<br />

Kompakte Drehgeber-/Seilzugkombinationen für Lastaufnahmemittel<br />

in fahrerlosen Transportsystemen<br />

Einsatz eines Wiegand-Sensors anstelle<br />

eines Getriebes für die Multiturn-Darstellung,<br />

sind diese Drehgeber bedeutend kompakter<br />

und zugleich zuverlässiger als je zuvor.<br />

Die ENA58IL bieten Genauigkeiten kleiner<br />

0,1°, mit einer Auflösung von bis zu 39<br />

Bit und eine Dynamik, bezogen auf die Zykluszeit,<br />

von < 80 µs. Damit sind diese Drehgeber<br />

prädestiniert für industrielle Applikationen<br />

und den Einbau in engen Platzverhältnissen.<br />

Zur einfachen Integration in die<br />

Bordsteuerung der Transportsysteme bzw.<br />

die Anbindung an übergeordnete Leitrechner<br />

werden neben der SSI-Schnittstelle alle<br />

gängigen Schnittstellen von Profibus und<br />

Profinet über Ethernet Powerlink bis hin zu<br />

EtherCat und EtherNet/IP angeboten.<br />

Seilzug wandelt Bewegung<br />

Fahrerlose Transportsysteme bewegen heute autonom Güter aller Art in<br />

Fertigung, Logistik, Lager und Distribution. Rasante technologische Weiterentwicklungen<br />

in den unterschiedlichsten Bereichen – von der Sensorik<br />

über Navigation, Sicherheitstechnik, Energieversorgung bis hin zur mobilen<br />

Datenübermittlung – erhöhen die Flexibilität solcher Systeme und<br />

erschließen immer neue Anwendungsfelder. Ein Beispiel sind Drehgeber-/<br />

Seilzugkombinationen in den Hubeinrichtungen der Fahrzeuge.<br />

Eine Kernkomponente zur Erfüllung der<br />

eigentlichen Aufgabe fahrerloser Transportsysteme<br />

(FTS) ist das sogenannte Lastaufnahmemittel.<br />

Dabei handelt es sich<br />

meist um ein aktives Element in Form einer<br />

Hubeinrichtung zur vertikalen Positionierung<br />

der aufgenommenen Güter an Übernahme-<br />

bzw. Übergabestationen. Die Effizienz<br />

der Positionierung ist hierbei von entscheidender<br />

Bedeutung. Letztlich sind<br />

Schnelligkeit und Genauigkeit maßgeblich<br />

für die Prozesssicherheit von Anlagen. Um<br />

die Positionen bzw. Geschwindigkeiten der<br />

Hubeinrichtungen zu erfassen, sprich die<br />

linearen Bewegungen abzufragen, sind<br />

Drehgeber-/Seilzugkombinationen ideale<br />

Lösungen. Ihr Vorteil ist, dass sie durch direktes<br />

Messen viele mechanische Toleranzen<br />

ausgleichen. „Hersteller sowie Anwender<br />

fahrerloser Transportsysteme verlangen<br />

hier besonders robuste Systeme, die den<br />

rauen Einsatzbedingungen in jedem industriellen<br />

Umfeld gewachsen sind. Gleichzeitig<br />

werden aber auch hohe Genauigkeiten sowie<br />

kompakte Bauformen der Komponenten<br />

gefordert“, erklärt Stefan Horvatic, Leiter<br />

Produktmanagement Drehgeber bei<br />

Pepperl+Fuchs und ergänzt: „Mindestens<br />

ebenso wichtig sind entsprechende Schnittstellen<br />

für eine optimale Anbindung an die<br />

Bord- bzw. Leitrechner“, ergänzt Horvatic.<br />

Drehgebertechnologie<br />

bietet Vorteile<br />

Die neuen Absolutwert-Drehgeber<br />

ENA58IL mit magnetischem Abtastprinzip<br />

von Pepperl+Fuchs entsprechen all diesen<br />

Anforderungen. Mit ihrer verschleißfrei arbeitenden,<br />

magnetischen Technologie sind<br />

sie nicht nur schock- und vibrationsfest<br />

konstruiert, sondern auch staub- bzw.<br />

schmutzbeständig und sie halten selbst<br />

extremen Temperaturen stand. Durch den<br />

Zur Überführung der translatorischen Bewegungen<br />

der Lastaufnahme-, sprich Hubeinrichtung<br />

eines FTS in eine rotative Bewegung<br />

für den Drehgeber, haben sich Seilzüge<br />

als praxisgerechte Lösung erwiesen.<br />

Sie eignen sich gut, um lange, lineare Bewegungen<br />

in hoher Auflösung zu erfassen. In<br />

ihrem Inneren ist ein Stahlseil um eine federgespannte<br />

Trommel gewickelt. Diese<br />

dreht die Welle des Drehgebers, wenn das<br />

Seil herausgezogen bzw. aufgewickelt wird.<br />

Eine perfekt abgestimmte Anschluss- und<br />

Befestigungstechnik gewährleistet die optimale<br />

Integration eines Drehgebers.<br />

Insgesamt spiegelt das Portfolio der Seilzüge,<br />

mit der Target-, der Industrial-, der<br />

Premium- und der Heavy-Duty-Line, eine<br />

für Pepperl+Fuchs typisch modulare Produktarchitektur<br />

wider. Bis hin zu einem<br />

außergewöhnlich vielfältigen Zubehör mit<br />

Faltenbälgen, Kugelgelenken, Bürstenvorsätzen,<br />

Umlenkrollen usw. finden Anwender<br />

individuell abgestimmte Lösungen. Für<br />

die Applikation in FTS werden die besonders<br />

kompakt und schmal designten<br />

ECN10TL bevorzugt. Sie haben ein solides<br />

und zugleich gewichtarmes Kunststoffgehäuse,<br />

mit vielfältigen Befestigungsmöglichkeiten<br />

für eine flexible und einfache<br />

Montage in engem Bauraum. Die Adaption<br />

der ENA58IL-Drehgeber erfolgt über Spannexzenter<br />

mit dem Flansch des Seilzugs.<br />

„Durch die kupplungsfreie Adaption erfolgt<br />

eine exaktere Informationsrückführung,<br />

was die Genauigkeit im Vergleich zu Kupplungsadaptionen<br />

erhöht“, ergänzt Horvatic.<br />

Bild: MLR<br />

www.pepperl-fuchs.com<br />

90 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


SPECIAL I AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Drehzahlsensor – robust gegen Störeinflüsse<br />

Honeywell präsentiert mit dem Magspeed Quadrature einen Drehzahl- und Drehrichtungssensor<br />

mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Der Sensor kann unter härtesten Bedingungen wie<br />

Feuchtigkeit, extremen Temperaturen und elektromagnetischen Störeinflüssen arbeiten und dabei<br />

Fehlfunktionen oder Maschinenstillstände verhindern.Der Sensor erfüllt die Standards IP67/69k, die<br />

zu den höchsten Schutzgraden für den Transport- und Fahrzeugsektor gehören. Die elektromagnetische<br />

Verträglichkeit des Sensors beträgt 100 V/m, womit er deutlich den<br />

ISO-Standard für die Transport- und Fahrzeugindustrie erfüllt. Damit ist er<br />

gut gegen Frequenzbereiche geschützt, z. B. von Handymasten oder mobilen<br />

Geräten aus der Umgebung. Der Sensor kann in einem Temperaturbereich<br />

von -40 bis +150 °C eingesetzt werden. Dies sichert seine<br />

Zuverlässigkeit, auch wenn er neben Motor, Bremse oder Auspuff<br />

eingebaut und damit hohen Temperaturen ausgesetzt wird.<br />

www.honeywell.de<br />

Sichere Grenzstanderkennung bei Schüttgütern<br />

Bedingt durch die unterschiedliche Medienbeschaffenheit von<br />

Schüttgütern kommt es bei der Grenzstanderkennung in<br />

Lagersilos und Prozesstanks bei Verwendung der gängigen<br />

Sensorsysteme häufig zu messtechnischen Herausforderungen.<br />

Unter zusätzlichen physikalischen Einflüssen wie z. B. Temperaturschwankungen<br />

oder Druckbelastungen stoßen diese Sensoren<br />

schnell an ihre Einsatzgrenzen. Mit der Clever-Level-Serie auf<br />

Basis der Frequenzhubtechnologie bietet Baumer hohe Flexibilität<br />

und Sicherheit bei der Erfüllung dieser Messaufgaben.<br />

Wegen der unterschiedlichen Bauformen kann der wartungsfreie<br />

CleverLevel in nahezu allen Applikationen der Grenzstanderkennung eingesetzt und optimal im<br />

Prozess platziert werden. Bei der Standardversion ragt die Sensorspitze nur 12 mm in den Innenraum<br />

und erlaubt dadurch eine effektive Positionierung auch bei schwierigen Tankgeometrien oder<br />

Einbauten wie Rührwerken. Die 100 oder 250 mm lange Variante mit Sliding-Connection kann tiefer<br />

in den Tank hinein positioniert werden. Dadurch werden klebrige Anhaftungen an der Sensorspitze<br />

verhindert. Die hängende Variante bietet sich bei Montage unter beengten Platzverhältnissen von<br />

oben durch die Silodecke an. Der CleverLevel kann nahezu alle Medien mit einem DK-Wert größer<br />

als 1,5 erkennen. Nicht nur Feststoffe in unterschiedlicher Granularität, sondern auch pastöse<br />

Medien und Flüssigkeiten kann er sicher detektieren.<br />

Über die Größe des DK-Werts kann der Grenzstandschalter außerdem Trennschichten bestimmen.<br />

Der CleverLevel ist Atex-, EHEDG- und 3-A-zertifiziert.<br />

www.baumer.com<br />

Einstiegs-Bediengeräte für die Maschinenvisualisierung<br />

Die Bediengeräte der GS-Serie von Mitsubishi Electric<br />

bieten einen Einstieg in die Maschinenvisualisierung.<br />

Eine Hauptfunktion ist die Datenaufzeichnung. Daten<br />

aus Anlagenkomponenten lassen sich per HMI<br />

auswerten, grafisch darstellen und in einen internen<br />

SRAM-Speicher oder extern zur weiteren Evaluierung<br />

übertragen. Die FA-Transparent-Funktion ermöglicht den<br />

Zugriff auf SPSen, Frequenzumrichter oder Servoverstärker<br />

über das HMI. Mit der Multi-Channel-Funktion<br />

können zwei Automatisierungskomponenten direkt<br />

angeschlossen und visualisiert werden. Eingaben und<br />

Änderungen werden im Operation Log aufgezeichnet und<br />

dem Bediener zugeordnet. Über den Sequence-Program-<br />

Monitor wird im Problemfall der aktuelle SPS-Programmcode direkt<br />

auf dem HMI angezeigt. Modelle vom Typ GS21 sind erhältlich mit 7“- und 10“-TFT-Display in<br />

Widescreen-Format und WVGA-Auflösung. Sie bieten 9 MB internen Speicher und sind mit<br />

SD-Kartenslot, USB- und Ethernet-Port ausgestattet.<br />

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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

Den Dreh raus<br />

Wirbelstromsensoren entwickeln sich weiter<br />

Stefan Stelzl<br />

Wirbelstromsensoren sind für den Einsatz im industriellen<br />

Umfeld prädestiniert. Sie fühlen sich dort trotz Öl und Schmutz<br />

absolut wohl. Sie erfassen Größen, wie Weg, Abstand,<br />

Verschiebung oder Position hochpräzise und ohne das Messobjekt<br />

zu berühren. Jetzt werden sie kleiner und zusätzlich auch<br />

deutlich leistungsfähiger und robuster. Ein weiterer Vorteil: für<br />

individuelle Kundenwünsche lassen sich die Sensoren in<br />

verschiedenster Art und Weise anpassen.<br />

Ein Verzicht auf den Einsatz von Wirbelstromsensoren<br />

im Maschinen- und Anlagenbau<br />

ist heutzutage undenkbar. Sie finden<br />

sich speziell in der Maschinenüberwachung,<br />

Qualitätskontrolle, Anlagensteuerung,<br />

in Prüfständen etc. und erfassen dort<br />

Größen wie Weg, Verformung, Dehnung,<br />

Abstand und Position. Wirbelstromsensoren<br />

messen oftmals schneller, präziser<br />

und zuverlässiger als berührende Sensoren.<br />

Anpassungsfähig<br />

So unterschiedlich die einzelnen Kunden<br />

und Branchen sind, so unterschiedlich sind<br />

die Bedürfnisse: Besonders kleiner Bauraum,<br />

angepasste Messbereiche oder exakte<br />

Abstimmung der Sensoren auf die Maschine.<br />

Der Messtechnik-Spezialist Micro-Epsilon<br />

kann auf diese Kundenwünsche eingehen<br />

und individuelle Lösungen schaffen. Gerade<br />

für mittlere und große Serien werden oftmals<br />

Änderungen an den Standard-Wirbelstromsensoren<br />

gewünscht. Für kundenspezifische<br />

Anforderungen lassen sich die Messsysteme<br />

vielfältig anpassen. Es sind Änderungen an<br />

Kabeln, Sensormaterial und -bauform sowie<br />

am Controller, hier hinsichtlich Bandbreite,<br />

Ausgangssignal, Filter, etc. möglich. Besonders<br />

Sensoren mit integrierter Elektronik im<br />

Miniaturgehäuse oder spezielle Sensorbauformen<br />

werden oft von Systemintegratoren<br />

angefragt. Beispiele für kundenspezifische<br />

Änderungen umfassen angepasste Grundund<br />

Messabstände, geänderte Gehäuse- und<br />

Dipl.-Ing. Stefan Stelzl, Micro-Epsilon<br />

Messtechnik, Ortenburg<br />

Befestigungsoptionen, druckresistente Sensoren<br />

bis zu 2000 bar, miniaturisierte Bauformen,<br />

spezielles Material für Spule, Gehäuse<br />

und Platine, individuelle Kabellängen und<br />

Messobjektabstimmungen. Bereits seit 1980<br />

entwickelt und fertigt Micro-Epsilon eigene<br />

Wirbelstromsensoren. Seither wird die Technologie<br />

stetig weiterentwickelt und erfolgreich<br />

an neue Anforderungen angepasst.<br />

Was das Thema Miniaturisierung angeht,<br />

sind die Wirbelstromsensoren bis heute mit<br />

einem Durchmesser von nur 2,4 mm ungeschlagen.<br />

Hochpräzise<br />

Wirbelstromsensoren von Micro-Epsilon<br />

werden häufig in Anwendungen einge-<br />

Einsatzbeispiel: Frässpindel<br />

setzt, in denen höchste Präzision unter<br />

schwierigen Umweltbedingungen gefragt<br />

ist. Möglich macht dies die ausgeprägte<br />

Resistenz gegenüber Verschmutzung,<br />

Druck – bis zu 2000 bar – und extremen<br />

Temperaturen von -40 bis +200 °C und<br />

höher. Alle Wirbelstrom-Messsysteme von<br />

Micro-Epsilon sind mit einer aktiven Temperaturkompensation<br />

ausgestattet. Damit<br />

bieten sie auch in Umgebungen mit Temperaturschwankungen<br />

absolute Stabilität<br />

und liefern genaueste Ergebnisse. Mit der<br />

maximalen Grenzfrequenz von 100 kHz<br />

(-3 dB) können auch schnellste Prozesse<br />

wie Schwingungen und Vibrationen erfasst<br />

werden.<br />

www.micro-epsilon.de<br />

Wenn Materialien durch Frässpindeln – meist Motorspindeln für Präzisionsmaschinen<br />

– bearbeitet werden, ist höchste Präzision gefragt. Die Genauigkeit ist ein<br />

zentraler Faktor. Wegen der hohen Drehzahl und der damit verbundenen Wärmeentwicklung<br />

dehnen sich diese Spindeln allerdings axial aus. Um diese Längenausdehnung<br />

kompensieren zu können, wird mit dem „eddyNCDT SGS4701“ deren<br />

Wegänderung gemessen. Der Sensor ist für die Integration in den Spindelkopf bei<br />

hoher Temperaturstabilität entwickelt worden. Gemessen wird berührungslos und<br />

mit Sub-µm-Genauigkeit auf die Labyrinth-Dichtung. Diese wird für mit hoher<br />

Drehzahl rotierende Elemente, wie Wellen etc. eingesetzt. Dort treten häufig<br />

zusätzlich hohe Drücke und/oder Temperaturen auf. Der Sensor kann geklemmt,<br />

vergossen, geklebt oder geschraubt werden. Der kompakte Controller kann über<br />

einen Flansch an das Spindelgehäuse montiert werden. Die Messung erfolgt<br />

berührungslos und verschleißfrei. Das Ausgangssignal wird an die nachfolgende<br />

Steuerung übergeben und dazu benutzt, die axiale Ausdehnung direkt auszuregeln.<br />

92 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


Inkrementale Drehgeber robuster gemacht<br />

Die inkrementalen Drehgeber der Serie<br />

WDG von Wachendorff wurden überarbeitet<br />

und heißen nun WDGI. Der Arbeitstemperaturbereich<br />

der Drehgeber mit<br />

Steckerabgang wurde auf -40 °C bis +85 °C<br />

erweitert. Bei Drehgebern mit Kabel abgang<br />

ist der erweiterte Tempe raturbereich<br />

optional. Die Serie kann bei Impulszahlen<br />

ab 1200 I/U mit Impuls frequenzen bis zu<br />

600 kHz (TTL) bzw. 2 MHz (HTL) arbeiten.<br />

Die Heavy-Duty-Variante WDGI58D bietet eine um 25 % höhere Lagerlast als der<br />

Vorgänger – das bedeutet je 500 N in axialer und radialer Belastungs richtung. Damit<br />

verfügt der Drehgeber auch bei extremen Wellen belastungen über genug Reserven.<br />

Als neue Option ist eine Druckausgleichsmembran verfügbar. Mit ihr bleibt der<br />

Drehgeber auch bei schnellen Temperaturwechseln zuverlässig. Trotz Membran<br />

behalten die Drehgeber Schutzart IP67. Der Drehgeberdeckel wird im Aluminium-<br />

Druck guss verfahren hergestellt. Damit kann die Pulverbeschichtung der Gehäuse<br />

beibehalten werden.<br />

www.wachendorff-automation.de<br />

Unterbrechungsfreie Stromversorgung mit<br />

Energiespeicher<br />

Passend zur Stromversorgungsfamilie Uno Power hat das Unternehmen Phoenix<br />

Contact die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) Uno UPS mit 60 W<br />

Ausgangsleistung und integriertem Energiespeicher in einem kompakten Gehäuse<br />

entwickelt. Die USV arbeitet flexibel an<br />

Eingangsspannungen von 23 bis 30 V DC.<br />

Der integrierte Blei-AGM-Energiespeicher<br />

sorgt für lange Pufferzeiten von z. B. 45<br />

Minuten bei 0,5 A. In Kombination mit<br />

einer Uno-Power-Stromversorgung der<br />

Leistungsklasse 100 W ergeben sich<br />

Gesamtabmessungen von nur 160 x 90 x 90<br />

mm. Diese platzsparende USV eignet sich<br />

daher auch für kleine Schalt- und Verteilerkästen.Weitere<br />

Merkmale der USV sind der<br />

hohe MTBF-Wert (Mean Time Between<br />

Failure) von mehr als 1,9 Mio. h und der große Temperaturbereich von -15 bis +50 °C.<br />

Zur Signalisierung und Funktionsüberwachung stehen LED-Statusanzeigen sowie<br />

aktive 24-V DC-Schaltausgänge zur Weiterleitung an ein übergeordnetes Steuerungssystem<br />

zur Verfügung.<br />

www.phoenixcontact.com<br />

Entwicklungsumgebung für Automatisierungssysteme<br />

Mit der Automation Control Suite 6 (AS6) hat das Unternehmen Stöber eine<br />

Entwicklungsumgebung geschaffen, die alle in Codesys 3.5 enthaltenen Motion-<br />

Control-Funktionen und SPS-Funktionen mit einer Reihe von Funktionsbausteinen<br />

zusammenführt. Die Multifunktionsbausteine sind auf Anwendungen im Maschinenbau<br />

abgestimmt, plattformunabhängig konzipiert und so auch nach einem<br />

Update der Programmiersoftware einsatzbereit. Zur Darstellung der Daten und zur<br />

Achsenkontrolle ist die AS6 mit einem übersichtlichen Visualisierungssystem<br />

ausgestattet. Alle wichtigen Bestandteile zur Inbetriebnahme und zum Betrieb<br />

eines Automatisierungssystems sind integriert. Ohne zu programmieren, lassen<br />

sich mit dem Tool in wenigen Minuten erste Tests durchführen, um z. B. die<br />

mechanischen Komponenten und die Verdrahtung zu überprüfen.<br />

www.stoeber.de


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

Maßgeschneiderter<br />

Verbraucherschutz<br />

Kompakt, flexibel, skalierbar: elektronische<br />

Sicherungsautomaten für das 24-V-Gleichstromnetz<br />

Ob CPUs, I/O-Module, Motor- und Antriebssteuerungen,<br />

IPCs, Monitore<br />

oder Buskoppler, Magnetventile, Aktoren<br />

oder Sensoren – sie alle werden nicht selten<br />

im Einsatz im Maschinenbau mit DC 24 V<br />

versorgt. Zur Absicherung des Stromnetzes<br />

bieten entsprechende elektronische Komponenten<br />

gegenüber Leitungsschutzschaltern<br />

bedeutende Vorteile. Ein neuer Sicherungsautomat<br />

weist besondere Vorzüge auf.<br />

Im Bereich DC 24 V werden überwiegend<br />

primär getaktete Schaltnetzteile für die<br />

Spannungsversorgung eingesetzt. Sie können<br />

im Überlastbereich nur sehr begrenzte Leistungsreserven<br />

zur Verfügung stellen. Dies<br />

liegt häufig beim lediglich 1,5-fachen des<br />

Nennstroms. Auch wenn eine Überlast oder<br />

ein Kurzschluss dies theoretisch überschreiten<br />

würde, so schützt sich das Netzteil<br />

quasi selbst und fährt die Spannung am<br />

Ausgang entsprechend zurück. Wird nun an<br />

einem solchen Ausgang ein thermischmagnetischer<br />

Schutzschalter, zum Beispiel<br />

ein Leitungsschutzschalter (LS) zur<br />

Absicherung betrieben, ist dieser schon allein<br />

technisch gar nicht in der Lage, abzuschalten.<br />

Leitungsschutzschalter<br />

Trotzdem werden häufig Leitungsschutzschalter<br />

zur Absicherung von DC-24-V-Versorgungen<br />

verwendet. Neben dem Problem<br />

der nicht selektiven Auslösung bei einem<br />

Kurzschluss sind die Systeme mit einem<br />

relativ hohen Aufwand hinsichtlich der<br />

Verdrahtung und Verbindungstechnik<br />

verbunden. Eine Fehlersignalisierung wird<br />

bei der LS-Lösung durch am Schutzschaltermodul<br />

anreihbare Signalkontakte<br />

realisiert. Die Baubreite erhöht sich dadurch<br />

von 18 auf 27 mm. Das alles sind<br />

Nachteile der LS im Vergleich zu elektronischen<br />

Sicherungsautomaten.<br />

Einfache Alternative<br />

Zur selektiven Absicherung der 24-V-<br />

Gleichstromnetze werden sinnvollerweise<br />

speziell geeignete elektronische Absicherungskomponenten<br />

eingesetzt, die auf die<br />

Lastcharakteristik der unterschiedlichen<br />

Verbraucher und die Versorgung abgestimmt<br />

sind.<br />

E-T-A hat eine neue Generation elektronischen<br />

Überstromschutzes entwickelt, der<br />

Flexibilität mit Kompaktheit kombiniert. Die<br />

Gerätekombination besteht aus dem Einspeisemodul<br />

EM12-T und den einkanalig<br />

beliebig modular anreihbaren elektronischen<br />

Sicherungsautomaten REX12-T.<br />

Die jeweils nur 12,5 mm breiten Module<br />

sind komplett in Push-in-Technologie inklusive<br />

Pusher ausgeführt und ermöglichen somit<br />

eine werkzeuglose, zeitsparende und<br />

wartungsfreie Verdrahtung. Das Einspeisemodul<br />

ist für DC 24 V und 40 A ausgelegt<br />

und nimmt für die Plus (+) Einspeisung<br />

max. 10 mm² mit Aderendhülse auf. Die<br />

Klemmen für die Sicherungsmodule können<br />

mit bis zu 2,5 mm² angeschlossen werden.<br />

Ein besonderes Augenmerk lag bei der<br />

Lösung auf der sonst so aufwändigen Verbindungtechnik<br />

für Versorgung und Signalisierung.<br />

Bis zu 16 Stück des granular angereihten<br />

Schutzschalters werden nacheinander<br />

auf der Hutschiene platziert und mit<br />

dem im Sicherungsmodul integriertem<br />

Klappmechanismus (Easy Connect) ohne<br />

weiteres Zubehör elektrisch verbunden.<br />

Brücken, Jumper oder Schiene gehören mit<br />

der speziellen Verbindungstechnik der Vergangenheit<br />

an. Ein Komponententausch ist<br />

problemlos möglich.<br />

Überstromschutzfunktion<br />

Der Sicherungsautomat erlaubt<br />

eine wirtschaftliche und platzsparende<br />

DC-24-V-Absicherung<br />

Das Gerät steht neben der modularen Anreih-Lösung<br />

natürlich auch für selektiven<br />

Überstromschutz. Dem Anwender werden<br />

Fehler mittels LED und Signalkontakt gemeldet.<br />

Dies ermöglicht eine zielgerichtete Fehlersuche<br />

und die Erhöhung der Maschinenlaufzeiten.<br />

Bei der neuen Absicherungslösung<br />

wird je nach Höhe des Ausgangstroms<br />

nach integrierter Zeitvor gabe im Überlastfall<br />

ca. 3 s und im Kurzschlussfalls (0 Ω) nach<br />


SPECIAL I AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Intelligente Sensortechnologie<br />

der Zukunft<br />

Sick-Sicherheitssensoren<br />

werden zukünftig noch<br />

stärker miteinander vernetzt<br />

sein. Zu den Herausforderungen<br />

der Zukunft zählen<br />

eine rasche Inbetriebnahme<br />

für erheblich schnellere<br />

Anlageneffektivität sowie<br />

eine kontinuierliche<br />

Produktion für eine höhere Wirtschaftlichkeit der Anlagen. Sick<br />

wird mit intelligenter Sensorik im Rahmen von Industrie 4.0<br />

zukünftig nicht nur die Sicherheit für den Menschen gewährleisten,<br />

sondern auch die Realisierung sich ständig erhöhender<br />

Produktionsvorgaben. Für die Anwendungen Vision und Identifikation<br />

bietet Sick ein breites Portfolio an Lösungen, die mehr<br />

können als „nur“ sehen. Schon heute sind sie für die Anforderungen<br />

von Industrie 4.0 gerüstet: Sie visualisieren Prozessdaten<br />

und schaffen somit über globale Datentransparenz eine kontinuierliche<br />

Prozessoptimierung. Die industrieweit vernetzte<br />

Kommunikation wird dadurch möglich.<br />

www.sick.com<br />

Wägemodul für<br />

Automatisierungsplattform<br />

Schneider Electric ergänzt seine Modicon-<br />

Automatisierungsplattform um ein<br />

Wägemodul von Scaime. Es eignet sich für<br />

statische Wägeanwendungen wie die<br />

Messung des Silo-Füllstands, aber auch für<br />

dynamische Applikationen mit geringer<br />

Geschwindigkeit wie Füllen, Dosieren oder<br />

den Materialtransport. Das Modul wurde für<br />

Anwendungen in der Bergbau-, Getränkeund<br />

Agrarindustrie sowie für Anlagen in der<br />

pharmazeutischen oder chemischen<br />

Branche entwickelt. Die Wägezellen der<br />

Standardbaureihe sind für Lasten von 0,2 kg<br />

bis 1000 t ausgelegt. Über die Automatisierungsplattform<br />

lässt sich der gesamte maschinelle und industrielle<br />

Prozess des Wägesystems verwalten. Die Konfiguration, Kalibrierung,<br />

Anzeige und Diagnose erfolgt über die FDT/DTM-Schnittstelle<br />

der Software Unity von Schneider Electric. Alle Wägeinformationen<br />

werden über die SPS durch Datenaustausch oder<br />

explizite Befehle verwaltet.<br />

www.schneider-electric.de<br />

Genaue Drucküberwachung<br />

Die Drucktransmitter der<br />

Serien PDA und PDD von<br />

A.B. Jödden überwachen<br />

und messen Drücke mit<br />

hoher Genauigkeit. Die<br />

Geräte mit piezoresistivem<br />

Keramiksensor bieten z. B.<br />

passende Lösungen für die<br />

Kompressoren- und<br />

Pumpentechnik oder für<br />

den Anlagen- und Maschinenbau aus 15 unterschiedlichen<br />

Messbereichen. Der Prozessanschluss hat ein 1/4“ oder ein 1/2“-<br />

Gewinde. Andere Anschlüsse sind optional möglich. Angezeigt<br />

werden die Messwerte über eine dreistellige LED-Anzeige. Die<br />

Messwerte werden als genormtes 0(4) bis 20 mA Signal mit einer<br />

Genauigkeit < 0,5 % vom Endwert übertragen. Zwei Schaltpunkte,<br />

Ein- und Ausschaltverzögerung und Hysterese sind innerhalb des<br />

Messbereichs frei einstellbar. Die Geräte sind für den Einsatz in<br />

rauen Umgebungen ausgelegt. Das Gehäuse aus Edelstahl mit<br />

Schutzart IP65 bietet Schutz gegen Strahlwasser. Die Ausführungen<br />

mit Messbereichen bis 400 bar können mit einem<br />

Überdruck bis zum 1,5-fachen des Nennwerts belastet werden.<br />

www.abjoedden.de<br />

Sicher messen in Offshore-Anlagen<br />

Die absoluten und inkrementalen Drehgeber der Reihe Ixarc von<br />

Posital können in Windkraftanlagen Mess- und Positionieraufgaben<br />

übernehmen. In der absoluten Positionsmessung für<br />

Azimutsteuerungen kommen z. B. optische Absolutdrehgeber mit<br />

einer maximalen Auflösung von 16 Bit je Umdrehung zum Einsatz.<br />

Eine hohe Auflösung und mechanische Robustheit bei großen<br />

Windstärken gewährleisten sie durch eine Wellenbelastbarkeit bis<br />

300 N. Für die genaue Winkelbestimmung für die Pitchsteuerung<br />

werden magnetische Absolutdrehgeber verwendet. Für die<br />

extremen Umgebungsbedingungen, die an Offshore-Anlagen<br />

herrschen, gibt es die Sensoren mit IP69K-Gehäusen in salznebelresistenter<br />

Ausführung. Für die Absolutdrehgeber sind selbst nach<br />

Stromausfällen keine<br />

Referenzfahrten erforderlich.<br />

Die Drehgeber messen<br />

verschleißfrei und sind<br />

unempfindlich gegen<br />

Schocks, Vibrationen und<br />

extreme Temperaturschwankungen.<br />

Das Sensorprogramm<br />

umfasst insgesamt<br />

mehr als 280 000 Modelle.<br />

www.posital.de<br />

PRAZISIONS<br />

ALU&ZINK<br />

DRUCKGUSSS<br />

www kalmbach de


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

Sensorik für rauen Einsatz<br />

Resolver-Lösungen für höchste Betriebssicherheit in mobilen Maschinen<br />

Manfred Hick<br />

Resolver sind nach optischen Drehgebern die am<br />

häufigsten in der Industrie eingesetzten Winkelsensoren.<br />

Sie werden für Steuer- und Regelaufgaben in<br />

zahlreichen Anwendungen eingesetzt. Von zentraler<br />

Bedeutung sind dabei Robustheit und Verfügbarkeit<br />

der Maschinen und Antriebe.<br />

In kaum einem anderen Umfeld wird Sensoren<br />

so viel abverlangt wie in der mobilen<br />

Automation. Einsatzbereiche erstrecken<br />

sich von Baumaschinen und Kränen über<br />

Schwerlastfahrzeuge bis hin zu Feuerwehren<br />

oder Kommunalfahrzeugen. Allen gemeinsam<br />

ist der Einsatz unter extremen<br />

Umweltbedingungen: Nässe, Schmutz und<br />

Staub, extreme Temperaturen, extremes<br />

EMV-Umfeld, Stöße und Vibrationen,<br />

Chemikalien, Öl etc.. Doch müssen vergleichsweise<br />

winzige Sensoren zuverlässig<br />

zentrale Steuerungsaufgaben an oft exponierten<br />

Stellen erfüllen. Maximale Verfügbarkeit<br />

durch minimale Maschinenstillstandzeiten<br />

ist dabei von zentraler Bedeutung.<br />

Bewährte Resolvertechnik<br />

Hier setzt die LTN Servotechnik GmbH, ein<br />

Anbieter von Resolvern, mit ihren bewährten<br />

Lösungen an. Resolver werden heute in<br />

zahlreichen Anwendungen zur präzisen<br />

Positionsmessung eingesetzt – beispielsweise<br />

der Drehung und Neigung eines Auslegers,<br />

Krans oder einer Baggerschaufel.<br />

Auch Weglängen, Drehzahl und Geschwindigkeit<br />

können mit Resolvern erfasst werden.<br />

Trotz ihres einfachen Aufbaus bieten<br />

Resolver bei der absoluten Positionserfassung<br />

ein sicheres Messverfahren und<br />

gewährleisten eine gute Signalweiterleitung,<br />

eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit<br />

und hohe Drehbeschleunigungs- und<br />

Geschwindigkeitsresistenz.<br />

Manfred Hick, LTN Servotechnik GmbH,<br />

Otterfing<br />

Da Resolver<br />

auch keinen<br />

Referenzpunkt<br />

benötigen, steht<br />

die absolute Lagerückmeldung<br />

sofort<br />

zur Verfügung. Resolver<br />

bieten gegenüber klassischen<br />

Drehgebern den Vorteil einer<br />

größeren Robustheit, da es sich hier<br />

fast ausschließlich um mechanische<br />

Bauteile handelt, bei denen keine aktive<br />

Elektronik verbaut wird. So trotzen<br />

sie selbst widrigsten Bedingungen<br />

und können noch extremere Einsatztemperaturen<br />

und rauere Umweltbedingungen<br />

problemlos bewältigen. Sie widerstehen<br />

Erschütterungen bis 100 g und Vibrationen<br />

bis 50 g. Resolver sind bei Verwendung entsprechend<br />

geeigneter Materialien sogar in<br />

einem Temperaturbereich von -200°C bzw.<br />

bis über +200°C einsetzbar.<br />

Mit so genannten vergossenen Resolvern,<br />

die eine unerreicht hohe Betriebssicherheit<br />

garantieren, besitzt LTN ein<br />

klares Alleinstellungsmerkmal. Vergossen<br />

Vergossene Resolver bieten eine extrem robuste<br />

Alternative zu herkömmlichen Drehgebern<br />

bedeutet, dass alle Litzen und Wicklungen<br />

unter einer Kunstharz-Schicht liegen und<br />

damit in ihrer Funktionalität vor Schmutz,<br />

Wasser, Öl und Chemikalien geschützt<br />

sind. Gleichzeitig bietet der Kunstharzverguss<br />

auch größtmöglichen Schutz gegen<br />

mechanische Beschädigungen und steigert<br />

die Anlagenzuverlässigkeit.<br />

Im Gegensatz zu Drehgebern ist die Elektronik<br />

bei Resolvern nicht vor Ort exponiert.<br />

Denn die Datenerfassung durch den Resolver<br />

und die Signalaufbereitung der Elektronik<br />

müssen nicht zwingend eine Einheit bilden,<br />

sondern können vielmehr bis zu<br />

150 Meter voneinander entfernt angeordnet<br />

sein. Die Resolversignale werden über<br />

Kabel übertragen, die Elektronik kann<br />

geschützt in einiger Entfernung untergebracht<br />

sein.<br />

Aufgrund der Maschinenrichtlinie sind<br />

die Anforderungen für Steuerungstechnik<br />

und speziell an die Sensorik in den letzten<br />

Jahren gestiegen. Die Sicherheit von<br />

96 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


SPECIAL I AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />

Maschinen, Anlagen und Systemen ist von<br />

der korrekten Funktion ihrer elektronischen<br />

Steuerung und der damit verbundenen<br />

Komponenten abhängig. Fehler der<br />

Steuerung können zu gefährlichen Situationen<br />

führen und sowohl Personen als<br />

auch Investitionen gefährden. Um diese<br />

Gefährdungen möglichst auszuschließen,<br />

müssen Steuerungen besonderen Anforderungen<br />

im Hinblick auf ihre funktionale<br />

Sicherheit erfüllen. Resolver bieten wegen<br />

ihrer robusten Konstruktion und durch ihr<br />

Messprinzip per se hohe Ausfallsicherheit<br />

oder können z. B. als redundantes Messmittel<br />

die Ausfallsicherheit eines Systems<br />

erhöhen.<br />

LTN-Resolver zum Einsatz. Ein im optimalen<br />

Drehzahl- und Lastbereich betriebener<br />

Dieselmotor treibt einen Generator an, dieser<br />

versorgt wiederum starke Servomotoren<br />

für den Radantrieb. Resolver dienen hier als<br />

Rückmeldesystem für die Antriebsmotoren<br />

zur Lastverteilung und bestimmen quasi<br />

mit dem Gaspedal die Geschwindigkeit der<br />

Muldenkipper. Durch diese Antriebsart<br />

lässt sich der Dieselverbrauch signifikant<br />

senken, was bei den hohen Verbräuchen<br />

solcher Fahrzeuge ein Argument von zentraler<br />

Bedeutung ist.<br />

www.ltn.de<br />

01 Zur Winkelerfassung bei Auslegern wird<br />

über Resolverrückmeldungen aus den<br />

Auslegergelenken die genaue Position der<br />

Ausleger bestimmt<br />

Beispiele für Einsatzbereiche<br />

Resolvertechnik von LTN wird in der mobilen<br />

Automation im Bereich der genauen<br />

Winkel- und Längenerfassung eingesetzt,<br />

beispielsweise bei Kranauslegern, Arbeitsplattformen<br />

mit Hubfunktion, Bohrgeräten<br />

und Greifern im Tunnel- und Bergbau, bei<br />

Mobilkränen und Baggern, im Straßenund<br />

Schienenbau, bei Hafen- und Schiffskränen<br />

sowie bei Harvestern und anderen<br />

Land- und Forstmaschinen. Eine andere<br />

Standardanwendung ist die Steuerung von<br />

Servoantrieben, die fein aufeinander abgestimmt<br />

agieren müssen. Bei sogenannten<br />

STS-Kränen („Ship-To-Shore“) in Häfen<br />

müssen z. B. mehrere Elektroantriebe eines<br />

Kranes reibungslos zusammenarbeiten,<br />

damit das Löschen der Ladung von<br />

Containerschiffen rasch und sicher<br />

verläuft. Der Resolver meldet dabei die<br />

jeweilige Arbeitsposition und Geschwindigkeit<br />

des Elektromotors an die Steuerung<br />

zurück, die die Gesamtkoordination<br />

übernimmt.<br />

Auch bei der Hybridantriebregelung, z. B.<br />

für schwere LkW im Tagebau, kommen<br />

02 Bei STS-Kränen in Häfen müssen mehrere Elektroantriebe<br />

eines Kranes reibungslos zusammenarbeiten


AUTOMATISIERUNGSTECHNIK I SPECIAL<br />

Ganzheitlich, nachhaltig, effizient<br />

Ein Lösungsanbieter für Automatisierung, Vernetzung und<br />

Elektrifizierung spricht über Trends und Entwicklungen<br />

Mit Drucktransmittern in<br />

Dünnschichttechnologie fing für<br />

Sensor-Technik Wiedemann vor<br />

30 Jahren alles an. Sensortechnik<br />

hat das Unternehmen STW immer<br />

noch im Programm, doch das<br />

Angebotsspektrum geht heute weit<br />

darüber hinaus. Wir sprachen mit<br />

Wolfgang Wiedemann über<br />

Entwicklungen und Trends.<br />

Dipl.-Ing. Wolfgang<br />

Wiedemann,<br />

Gründer und<br />

Geschäftsführender<br />

Gesellschafter der<br />

Sensor-Technik<br />

Wiedemann GmbH<br />

(STW), Kaufbeuren<br />

Ihre Wurzeln liegen in der Sensortechnik,<br />

wie hat sich das Portfolio von STW in den<br />

letzten drei Jahrzehnten entwickelt?<br />

Die Ursprünge des Unternehmens gründen<br />

sich in folgenden Bereichen: Entwicklung,<br />

Produktion und Vermarktung von Sensorapplikationen,<br />

von Industrieelektronik<br />

und von Steuer- und Regelelektronik, Entwicklung<br />

von Sensoren, Technologieberatung,<br />

Dienstleistung für Entwicklung, Fertigung<br />

und Prüfung technischer Produkte.<br />

Dieses Portfolio hat bis heute Bestand.<br />

Sind Sie auf dem Weg vom Komponentenzum<br />

Lösungsanbieter?<br />

Wir sind auf dem Weg Komponenten- und<br />

Lösungsanbieter zu sein. Wir möchten<br />

unsere Kompetenzen weiterentwickeln,<br />

der Allgemeinheit zur Verfügung stellen<br />

und wenn nötig, mit Partnern Lösungen<br />

ausarbeiten, sodass der Kunde letztlich die<br />

komplette Lösung verwenden kann mit<br />

Bezug zu einem Lieferanten, der die Verantwortung<br />

für diese Lösung mitträgt.<br />

Standardprodukte oder individuelle<br />

kundenspezifische Lösungen, wo liegt bei<br />

Ihnen der Fokus?<br />

Beides liegt in unserem Portfolio. Die<br />

Standardprodukte machen rund 70 % des<br />

Umsatzes aus, die kundenspezifischen<br />

Produkte rund 30 %. Dabei bieten wir<br />

dem Kunden z. B. Softwareentwicklung,<br />

Elektronikentwicklung, Zulassungen,<br />

DIN-Normen und EU-Normen, Beschaffung<br />

und garantierte Lieferbereitschaft.<br />

Welche Tendenzen beobachten Sie hier<br />

bei Ihren Kunden?<br />

Die Tendenz geht eindeutig dahin, dass<br />

große Firmen speziell für ihren Bedarf<br />

entwickelte Produkte haben möchten.<br />

Kleinere Firmen tendieren eher dazu,<br />

vorhandene Produkte zu modifizieren<br />

und aus Standardprodukten Lösungen<br />

zu entwickeln.<br />

Mobile Maschinen sind Ihr Thema. Was<br />

sind die großen Trends, mit denen Sie sich<br />

im Zusammenhang mit Ihrem Produktportfolio<br />

beschäftigen?<br />

Der Trend geht klar hin zu Nachhaltigkeit,<br />

Ganzheitlichkeit, Verantwortung, Energie­<br />

effizienz. Davon ausgehend muss eine<br />

Maschine automatisiert werden, damit<br />

eine Vernetzung im System stattfinden<br />

kann. Darunter verstehen wir die Anforderung,<br />

Durchführung und den Abschluss<br />

der Leistung. Elektrifizierung ist absolut<br />

notwendig.<br />

Vernetzung …, man könnte auch sagen:<br />

Industrie 4.0. Wie smart sind mobile<br />

Arbeitsmaschinen heute schon und wo<br />

geht Ihrer Meinung nach die Reise hin?<br />

Industrie 4.0 steht für die Digitalisierung<br />

der Leistungsprozesse, die Verbindung<br />

von Informationen und für die Kommunikationstechnologie<br />

mit der Automatisierungstechnik<br />

in mobilen Arbeitsmaschinen.<br />

Voraussetzung hierfür ist,<br />

dass Schnittstellen geschaffen werden,<br />

die eine grundlegende Rolle bei der<br />

Abwicklung der Prozesse spielen und das<br />

Verstehen der verschiedenen Komponenten<br />

ermöglichen, d. h. einheitliche<br />

Semantik. Prozesse in den Köpfen der<br />

Menschen lenken, leiten und Vernetzung<br />

starten. Dabei sind IT-Komponenten<br />

entscheidend für die Fähigkeit, smarte<br />

Prozesse einzuleiten und ablaufen zu<br />

lassen. Und natürlich auch das Fachwissen<br />

der jeweiligen Branche.<br />

In welche anderen Branchen liefern Sie<br />

noch und wie ist die prozentuale<br />

Verteilung?<br />

Wir bedienen verschiedene Branchen in<br />

der allgemeinen Industrie und im Mobilbereich.<br />

Unsere Produkte sind für den<br />

Einsatz in rauen Umgebungen entwickelt.<br />

Sie können bei hohen mechanischen,<br />

thermischen und elektrischen Belastungen<br />

– EMV, Überspannungen, Vibrationen,<br />

etc. – eingesetzt werden. Diese<br />

Eigenschaften werden besonders im<br />

mobilen Bereich gebraucht, aber auch in<br />

der allgemeinen Industrie oder in stationären<br />

Anlagen der Bau-, Agrar- Kommunal-<br />

und Sonder maschinentechnik. Eine<br />

besondere An forderung in diesem Einsatzgebiet<br />

ist die „Funktionale Sicherheit“.<br />

Hierbei handelt es sich um eine<br />

Leistung, die wir als sehr wichtig bei uns<br />

eingestuft haben.<br />

www.sensor-technik.de<br />

Das Interview führte Martina Bopp<br />

98 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>


VORSCHAU<br />

IM NÄCHSTEN HEFT: 12/<strong>2015</strong><br />

ERSCHEINUNGSTERMIN: 14. 12. <strong>2015</strong> • ANZEIGENSCHLUSS: 27. <strong>11</strong>. <strong>2015</strong><br />

Direktantriebe:<br />

Präzise. Schnell. Effizient.<br />

01<br />

03<br />

02<br />

RIB-Torquemotoren:<br />

12% mehr Drehmoment oder<br />

30% weniger Verlustleistung<br />

04<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 />

www.Facebook.com/DerKonstrukteur<br />

www.twitter.com/derkonstrukteu<br />

01 Embedded Robots<br />

Ein Elektrotechnik-Konzern bietet Hard- und<br />

Softwareprodukte sowie Komplettpakete für<br />

integrierte Robotiklösungen und erleichtert<br />

Unternehmen den Einstieg in die Robotik.<br />

Bild: Schneider Electric, Ratingen<br />

02 Vom Auto bis zur Waschmaschine<br />

Schwingungen reduzieren, Sicherheit und Lebensdauer<br />

erhöhen, diese Anforderungen werden an<br />

Lagerungselemente gestellt. Bauteile aus Polyamid<br />

leisten hier einen entscheidenden Beitrag und<br />

sparen Gewicht.<br />

Bild: ContiTech, Hannover<br />

03 In der Rille liegt die Kraft<br />

Bei Drehmomentkugelbuchsen läuft die Kugel in<br />

eingeschliffenen Nuten. Damit sind diese Maschinenelemente<br />

deutlich belastbarer als herkömmliche<br />

Rundführungen. Sie sind hochpräzise Antriebselemente<br />

und Alternative zur Linearführung<br />

Bild: Dr. Tretter, Göppingen<br />

04 Im Takt des Pulses<br />

In einem mobilen Herzunterstützungssystem<br />

treibt ein Miniatur-Kugel gewindetrieb das externe<br />

Kunstherz an. Er darf unter keinen Umständen<br />

ausfallen.<br />

Bild: NSK, Ratingen<br />

(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)<br />

Z-Achs-System LDDS-078:<br />

Präzise Positionierung, hohe<br />

Lebensdauer & wartungsfrei<br />

INA – Drives & Mechatronics AG & Co. KG<br />

Mittelbergstraße 2 | 98527 Suhl<br />

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Abhilfe schaffen elektrische Profiwerkzeuge, wie z. B. die<br />

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770 g, ist sie eines der leistungsfähigsten Produkte am Markt. Das ist nur möglich<br />

mit einem Antrieb, der höchsten Wirkungsgrad mit kompakter Leichtbauweise<br />

verbindet. Weltweit setzen deshalb Hersteller von Profiwerkzeugen auf Antriebslösungen<br />

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Nürnberg, 24. – 26.<strong>11</strong>.<strong>2015</strong><br />

Halle 4 · Stand 346<br />

100 Der Konstrukteur 3/<strong>2015</strong>

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