DER KONSTRUKTEUR 11/2015
DER KONSTRUKTEUR 11/2015
DER KONSTRUKTEUR 11/2015
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- konstrukteur
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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
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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 />
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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 />
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in Verkehr<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 />
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6 Der Konstrukteur <strong>11</strong>/<strong>2015</strong>
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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 />
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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 />
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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 />
alpha Value Line<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 />
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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 />
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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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.de
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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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 />
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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 />
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Motorstarter mit verbesserten Diagnosefunktionen<br />
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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 />
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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 />
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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 />
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Werkstücke ist der Einbaumotor<br />
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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 />
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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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Kupplungen für<br />
hohe Drehzahlen<br />
und Dynamiken<br />
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R+W bietet verschiedene<br />
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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IMS.indd 1 24.09.<strong>2015</strong> <strong>11</strong>:58:21<br />
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 />
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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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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 />
KOYO.indd 1 15.01.<strong>2015</strong> 07:58:09
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 />
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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 />
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Abdichtung der Leitungen<br />
mit IP65 / IP66 / NEMA 4X<br />
Sehr hohe Stabilität<br />
Sehr einfache Bestückung<br />
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keine Schmutznischen<br />
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Tel. 07175 92380-0<br />
Fax 07175 92380-50<br />
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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 />
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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 />
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Messwertaufnehmer OHG<br />
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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 />
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und Temperaturregeltechnik unterstützen Sie gerne in Ihrem<br />
Beheizungsprozess.<br />
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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 />
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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 />
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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 />
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Chefredakteur: Dr. Michael Döppert (md), M.A.<br />
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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 />
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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 />
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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 />
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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 />
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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 />
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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 />
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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 />
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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 />
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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 />
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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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Wachendorff Automation GmbH & Co. KG<br />
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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 />
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100 Der Konstrukteur 3/<strong>2015</strong>