antriebstechnik 3/2018

19174 

3 

Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. 

www.antriebstechnik.de 

März 2018 

Predictive Maintenance 

Maintenance-4.0-Lösung für die Lagerlogistik – 

ein Selbsttest bei Schaeffler 

Kupplungen und Bremsen 

XXL-Kupplungen für den 

Einsatz in Windkraftanlagen 

Steuern und Automatisieren 

Lineares Transportsystem für 

eine flexiblere Montagelinie 

Umrichtertechnik 

Frequenzumrichter oder Softstarter 

– wann ist wer besser?

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Kompakt, stark, zuverlässig. 

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EDITORIAL 

Hellseher in der 

Maschine 

Liebe Leserinnen, liebe Leser, 

noch vor ein paar Jahren mussten Produktionsanlagen erst ausfallen, 

bis sie repariert wurden. Heute können bereits integrierte Sensoren 

und intelligente Systeme eine Störung erkennen, bevor sie auftritt. 

Predictive Maintenance (PM) ist also ein viel diskutiertes Thema bei 

Instandhaltung und Wartung. Der Vorteil liegt auf der Hand: Betreiber 

können enorme Kosten sparen, indem sie Stillstandszeiten verringern 

und Wartungskosten deutlich senken. Selbst neue Geschäftsmodelle 

ergeben sich für Maschinenhersteller und -betreiber. 

Trotz aller Diskussionen mangelt es aber wohl noch vielfach an der 

effektiven Umsetzung in den Werkshallen. Nach einer Studie der 

Unternehmensberatung BearingPoint sind Unternehmen in der 

DACH-Region noch nicht willens, die bestehenden Möglichkeiten 

der vorausschauenden Wartung konsequent umzusetzen. Lediglich 

20 % aller Befragten würden vollumfänglich modernisierte Instandhaltungskonzepte 

nutzen, obwohl drei Viertel der Teilnehmer die 

erforderlichen Daten aus ihren Maschinensteuerungen bereits 

ermitteln, heißt es dort. Ein Großteil von ihnen gab an, den als hoch 

eingeschätzten Aufwand der Umsetzung zu scheuen. 

Wie hoch ist der Aufwand denn tatsächlich? Immer ranken sich 

leider noch die verschiedensten Mythen rund um PM: Da heißt es 

z. B., PM sei zu teuer, es sei schwer zu implementieren, man brauche 

absolute Experten, um die Daten zu analysieren, die Maschinen 

seien nicht wichtig genug, um diese mit hohem 

Aufwand auszurüsten oder PM sei noch nicht 

zuverlässig genug. Mit diesen Vorurteilen räumen 

wir jetzt in unserem Special auf. Lesen Sie also ab 

Seite 36, warum die Maschinenwartung auf dem 

besten Weg in ein neues Zeitalter ist. Oder möchten 

Sie lieber auf die Hellseher in der Maschine 

verzichten? 

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Dirk Schaar 

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Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. 


März 2018 

INHALT 

10 

20 

28 

Mehrwert durch Elektronik: Welche Vorteile 

bietet die intelligente Antriebstechnik für 

den Anwender? 

Im Gespräch: Die Redaktion besucht das 

Unternehmen Schüssler Technik, das seit 

40 Jahren Präzisionsantriebe fertigt 

Gut gekühlt: Motor und Frequenzumrichter 

können dank neuer Umrichter-Variante am 

gleichen Kühlkreislauf betrieben werden 

EDITORIAL 

3 Hellseher in der Maschine 

FVA-AKTUELL 

6 Aktuelles von der Forschungsvereinigung Antriebstechnik 

MAGAZIN 

5 Märkte, Unternehmen, Personalien und Veranstaltungen 

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN 

10 Die Vorteile intelligenter Antriebstechnik für den Anwender 

13 Produkt-Highlights 

KUPPLUNGEN UND BREMSEN 

14 Große Sicherheitskupplung für den Einsatz in 

Windkrafttestanlage entwickelt 


LINEARTECHNIK 


ELEKTROMOTOREN 

20 Schüssler Technik – Präzisionsantriebe seit 40 Jahren 


SPECIAL PREDICTIVE MAINTENANCE 

36 TITEL Maintenance-4.0-Lösung für die Lagerlogistik – 


39 Wie viel Sensorik braucht eigentlich die Antriebstechnik? 

40 Neue Wege für Predictive Maintenance und Prozessoptimierung 

42 Predictive Maintenance: Heilsbringer für die 

Instandhaltung von antriebstechnischen Systemen? 

44 Intelligente Wartung als Säule der Digitalen Transformation 

46 Quo vadis Predictive Maintenance? – 

Ein Kommentar von Prof. Dr. Georg Jacobs 

47 Welche neuen Geschäftsmodelle ergeben sich durch 

Predictive Maintenance für die Antriebstechnik? 

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG 

48 Schneidwerkzeug erschließt Potenzial bei der 

5-Achs-Zahnradfertigung 

52 Potenziale von Zahnstange-Ritzel-Antriebssystemen 

RUBRIKEN 

26 Inserentenverzeichnis 

51 Impressum 

59 Vorschau auf Heft 4/2018 

STEUERN UND AUTOMATISIEREN 

24 Lineares Transportsystem erhöht die Flexibilität einer 

Deckel-Montagelinie für Tablettendosen 


UMRICHTERTECHNIK 

28 Dank Umrichter-Variante können Motor und Frequenzumrichter 

am gleichen Kühlkreislauf betrieben werden 

30 Softstarter oder Frequenzumrichter? – 

Was ist wann die beste Wahl? 


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Maintenance-4.0-Lösung für die Lagerlogistik – 


19174 

3 

KOMPONENTEN UND SOFTWARE 

34 Nieder- und hochohmige Sternpunkterdung in 

Mittelspannungsnetzen 

Kupplungen und Bremsen 

XXL-Kupplungen für den 

Einsatz in Windkraftanlagen 

Steuern und Automatisieren 

Lineares Transportsystem für 

eine flexiblere Montagelinie 

Umrichtertechnik 

Frequenzumrichter oder Softstarter 

– wann ist wer besser? 

ANT_AG_2018_03_001 1 05.03.2018 08:44:11 

TITELBILD 

Schaeffler Technologies AG & 

Co. KG, Schweinfurt 

4 antriebstechnik 3/2018

MAGAZIN 

Aus IME und IKT wird das Institut für 

Maschinenelemente und Systementwicklung 

Die RWTH hat sich entschieden, das Institut für Maschinenelemente 

und Maschinengestaltung (IME) und das Institut für allgemeine 

Konstruktionstechnik des Maschinenbaus (IKT) zu Beginn 

des Jahres zum Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung 

zusammenzuführen. Auf diese Weise schafft die 

RWTH gute Voraussetzungen, 

um neben traditionellen 

Forschungsschwerpunkten 

von IME und IKT 

künftig die Erforschung modellbasierter 

Systementwicklungsmethoden 

fokussiert 

anzugehen. Die Leitung 

des Institutes übernimmt 

Herr Prof. Georg 

Jacobs (Bild). Das Institut 

für Maschinenelemente 

und Systementwicklung erforscht das grundlegende strukturelle 

und tribologische Verhalten von Maschinenelementen und bildet 

dieses in experimentell validierten Modellbeschreibungen ab. 

Diese werden genutzt, um das Funktions-, Verlust- und Geräuschverhalten 

gesamthafter technischer Systeme mit Fokus auf die 

Antriebstechnik von Windenergieanlagen und mobilen Arbeitsmaschinen 

zu analysieren und zu gestalten. Ergebnis sind rechnerische 

und konstruktive Ausgestaltungen konkreter technischer 

Lösungen inkl. Nachweis der geforderten Systemeigenschaften auf 

Großprüfständen. 

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Mit Rollringgetriebe zum weltweiten Erfolg 

Das Maschinenbauunternehmen Joachim Uhing aus dem schleswig-holsteinischen 

Flintbek feiert in diesem Jahr sein 75-jähriges 

Bestehen. Schon bei der Gründung 1943 hatte sich der Ingenieur 

Joachim Uhing auf Marktnischen spezialisiert. Begonnen hatte 

alles mit einer Vorrichtung, die die Automatisierung der bis dahin 

manuellen Hin- und Her-Bewegung von Strickschlitten in Strickmaschinen 

ermöglichte: das Rollringgetriebe. Seitdem kommt es 

in immer mehr industriellen Anwendungen zum Einsatz. Vorwiegend 

wird es zum Aufwickeln von Draht, Kabeln und bandförmigem 

Material auf Spulen verwendet. Zum Rollringgetriebe sind 

viele andere Nischenprodukte dazu gekommen, z. B. die berührungslose 

Flanschabtastung, Führungssysteme, Wälzmuttern, 

Zahnriemenantriebe sowie Klemm- und Spannelemente. Seit 

1998 wurde die Produktpalette um mechatronische und elektronische 

Ergänzungen erweitert. Seit dem vergangenen Jahr hat das 

Unternehmen auch eine neu gebaute Firmenzentrale. 

www.uhing.com 

Innovationen, 

wie die kontrollierte 

Verschränkung und verschiedenste 

Käfigvarianten ermöglichen vielfältigste 

Anwendungen. 

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MAGAZIN 

FVA AKTUELL 

Fertigwälzgefräste Stirnräder 

Bei der Weichfeinbearbeitung bietet das 

Forschungsvorhaben Fertigwälzfräsen gegenüber dem Weichschaben 

von Zahnrädern sowohl ökono 

FVA 667 I 

IGF-Nr. 17262 N 

mische als auch ökologische Vorteile. 

Charakterisiert sind fertigwälz gefräste 

Verzahnungen durch die prozessbedingte Oberflächenstruktur, 

bestehend aus Vorschubmarkierungen und Hüllschnitten sowie 

die aus der Wärmebehandlung auftretenden Verzüge. Der Einfluss 

dieser fertigungsbedingten Abweichungen auf das Tragfähigkeits- 

und Geräuschverhalten von fertigwälzgefrästen Stirnrädern 

wurde bislang nicht wissenschaftlich untersucht. Ziel des 

Forschungsvorhabens FVA 667 I war es, den Wissensstand zu den 

fertigungsbedingten Produkteigenschaften fertigwälzgefräster 

Zahnräder zu erweitern und eine Wissensbasis für die Auswertung 

der im Laufe des Forschungsvorhabens durchgeführten 

Laufversuche zu schaffen. 

Ein Schwerpunkt des Vorhabens war die Ermittlung von Wöhlerlinien 

zur Grübchentragfähigkeit an weichgeschabten und fertigwälzgefrästen 

Verzahnungen. Die Untersuchungen wurden 

auf einem Verspannungsprüfstand durchgeführt. Es wurde eine 

konstante Ritzeldrehzahl von n 1 

= 4 500 min -1 eingestellt. Die 

Grenzlastspielzahl wurde zu N G 

= 50 Mio. gesetzt. Die Ermittlung 

des Dauerfestigkeitsniveaus für eine Ausfallwahrscheinlichkeit 

von P A 

= 50 % wurde mithilfe des Treppenstufenver fahrens und 

der Auswertemethode nach Hück durchgeführt. 

Aus den Untersuchungen ergeben sie Grübchentragfähigkeitswöhlerlinien 

fertigwälzgefräster und weichgeschabter Verzahnungen. 

Abschließend lässt sich auf Grundlage der Forschungsergebnisse 

festhalten, dass die Grübchentragfähigkeit fertigwälzgefräster 

Verzahnungen unter der von weichgeschabten Verzahnungen 

liegt. 

Festzuhalten ist, dass der Summenpegel bei dem fertigwälzgefrästen 

Ritzel niedriger liegt, als bei dem geschliffenen. Dies ist 

darauf zurückzuführen, dass mit Einsatz des fertigwälzgefrästen 

Bauteils mehr Seitenbänder im Frequenzspektrum ausgebildet 

werden. Der erhöhte Rauschanteil führt zu einer sinkenden 

Gesamtamplitude im Vergleich zur geschliffenen Paarung, für 

die eine dominantere Anregung der Zahneingriffsordnung und 

deren Höherharmonischen vorliegt. Hingegen liegt der Mittelwert 

der geschliffenen Paarung bei allen drei betrachteten 

Momentenstufen am niedrigsten. 

Der Körperschallpegel 

in dB steigt nur gering 

mit Erhöhung des Moments 

an. Die Variante mit dem 

fertigwälzgefrästen Ritzel 

und geschliffenem Rad liegt 

bei dem Mittelwert höher. 

Auch hier ist die Zunahme 

des Körperschalls über dem 

Moment gering. Die höchsten 

Mittelwerte weist die 

fertigwälzgefräste Paarung 

auf. Hier liegt das gesamte 

Niveau des Körperschalls 

am höchsten. 

Die Ergebnisse der Untersuchungen 

zeigen, dass die 

hier eingesetzte geschliffene 

Verzahnung höhere Geräuschamplituden 

aufweisen, 

als die fertigwälzgefrästen. Das Geräuschverhalten der 

fertigwälzgefrästen Verzahnung, nur Ritzel und auch Paarung, 

weist aufgrund der geometrischen Eigenschaften eine höhere 

Streuung und Rauschen auf, wodurch die maximalen Amplituden 

verringert werden. Das Gesamtgeräusch, bewertet durch die 

Mittelwertbildung, liegt höher. Auf Grundlage der hier vorgestellten 

Erkenntnisse kann erstmals eine Abschätzung über den 

Einsatz fertigwälzgefräster Verzahnungen hinsichtlich des Anregungsverhaltens 

gegeben werden. 

Das IGF-Vorhaben 17262 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik 

e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms 

zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom 

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines 

Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. 

Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), 

Peter Exner, Tel.: 069/6603-1610 

Forschungsvereinigung 

Antriebstechnik e. V. 

Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt 

Tel.: 069 / 6603-1515 

E-Mail: info@fva-net.de 

Internet: www.fva-net.de 

6 antriebstechnik 1-2/2018 3/2018

MAGAZIN 

Vom Wälzlagerhändler zum Systempartner 

KBT Knapp Wälzlagertechnik feiert 

in diesem Jahr sein 60-jähriges Bestehen. 

Das Unternehmen wurde 

1958 von Werner Knapp in Fellbach 

bei Stuttgart gegründet und definiert 

sich seitdem als entwicklungstechnisch 

orientierter Spezialist für 

anwendungsspezifische Wälzlagerlösungen. 

Mit der Übernahme der 

Geschäftstätigkeiten 1998 durch 

Wolfgang Bauer entwickelte sich 

das Unternehmen vom klassischen 

Wälzlagerhändler hin zum Systempartner für kundenspezifische Wälzlager- und Lineartechniklösungen. 

Seit 2015 werden die Geschäfte von seinen Kindern Markus Bauer und 

Kerstin Bohn geführt. 2014 war die Firmenzentrale nach Waiblingen in einen Neubau 

umgezogen. Das Unternehmen bevorratet 14 000 Lagertypen nach DIN-Norm und besetzt 

außerdem die Nische der anwendungsspezifischen Besonderheiten. Dafür werden Wälzlager 

der Eigenmarke KBT (Knapp Bearing Technology) angeboten. Die Kunden des 

Unternehmens finden sich in der Maschinenbau-, Automations- und Automobilbranche. 

www.knapp-waelzlagertechnik.de 

Forschungs- und Entwicklungszentrum eröffnet 

Der Geschäftsbereich Power 

Transmission Control (PTC) 

von Sumitomo Heavy Industries 

hat sein weltweites Forschungs- 

und Entwicklungszentrum 

am Sitz seiner Tochter 

Hansen in Edegem, Belgien, 

eröffnet. Verantwortlich für 

das Global R+D Centre ist Vice 

President Shaun Dean, General 

Manager Global HQ, Power 

Transmissions+Controls Group 

und CEO der Sumitomo Cyclo 

Drive Germany und Hansen 

Industrial Transmissions. In dem Zentrum wird Know-how aus den Entwicklungsabteilungen 

der Unternehmensgruppe zusammengeführt. Shaun Dean erklärt: „Dieser Schritt, 

in Edegem das globale Forschungs- und Entwicklungszentrum aufzubauen, stellt für PTC 

einen Meilenstein dar. Wir kommen näher an Talente, Wissen und den Markt heran, 

indem wir die Kompetenzen in unserer globalen Geschäftseinheit für Getriebe nutzen.“ 

PTC verlagert damit zum ersten Mal seine Verantwortung außerhalb Japans. Das Zentrum 

wird geleitet von Shigeru Watanabe und beschäftigt neun Mitarbeiter. 

www.sumitomodrive.com 

Zwei Töchter bekommen neuen Geschäftsführer 

Bei Wittenstein hat sich die Führung zweier Tochtergesellschaften 

zum 1. Februar 2018 geändert. Kasper Rungfeldt ist als Geschäftsführer 

von Wittenstein Motion Control und Wittenstein Aerospace & 

Simulation eingetreten. Der 51-jährige Jurist und Betriebswirt Rungfeldt 

hat internationale Managementerfahrung, insbesondere in den 

Branchen Öl und Gas sowie Verteidigung. Er war an mehreren 

Standorten weltweit in leitenden Funktionen im Einsatz, u. a. für 

Siemens und ABB. Rungfeldt folgt nun auf Christoph Heine, der nach mehr als zehn Jahren 

das Unternehmen zum 1. Juni 2018 auf eigenen Wunsch verlässt. Er übernimmt dann 

bei Staufen die Funktion des Branchenmanagers Luftfahrt und Verteidigung. 

www.wittenstein.de 

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MAGAZIN 

Kübler gründet Engineering Solution Center 

Die Kübler Gruppe hat ein 

Engineering Solution Center 

(ESB) gegründet. Geleitet 

wird das Entwicklungszentrum 

von Bernhard 

Hiller, der über 

20 Jahre Erfahrung im 

Drehgebergeschäft hat. Der 

Fokus des Teams liegt auf innovativen Drehgebern 

und Kundenlösungen im Bereich lagerloser 

magnetischer Gebersysteme und Motorfeedback-Systeme. 

Das ESB befindet sich in einem Business-Park in Berlin, in dem 

Start-up-Unternehmen und Forschungseinrichtungen zu finden 

sind. „Daraus resultieren viele Vorteile für unsere Kunden, denn 

das ESB-Team arbeitet sehr kundennah“, sagt Gebhard Kübler, einer 

der beiden Inhaber und Geschäftsführer der Kübler Gruppe. Die 

Investition trägt auch dem strategischen „Innovation Marathon“ 

von Kübler Rechnung. Unter diesem Motto hat das Unternehmen 

in den letzten beiden Jahren seine Innovationstätigkeit ausgebaut, 

die F+E Teams erweitert und stellte jüngst die ersten Ergebnisse in 

Form von wichtigen Innovationen vor. Dazu gehören Lösungen für 

die Integration von lagerlosen Drehgeber in Motoren, smarte Drehgeber 

für smarte Motoren oder eine neue Familie von Motorfeedback-Drehgebersystemen 

mit verschiedenen klassischen und Single- 

Cable-Schnittstellen. 

www.kuebler.com 

Umsatz und Mitarbeiterzahl gesteigert 

Der Ventilatoren- und Motorenhersteller Ziehl-Abegg hat im Jahr 

2017 seinen Umsatz um rd. 12 % auf 540 Mio. EUR gesteigert. Angaben 

zum Gewinn wurden nicht gemacht. Die Mitarbeiterzahl 

stieg auf 3 900, das Investitionsvolumen auf 43 Mio. EUR. Das 

Wachstum sei weltweit gestützt. Nicht nur Asien, Nord- und Südamerika 

hätten die Erwartungen „deutlich übertroffen“, so Vorstandschef 

Peter Fenkl. Auch in Russland und der Ukraine habe 

man wieder im 

zweistelligen Prozentbereich 

zugelegt. 

Allein der Bereich 

Automotive 

blieb hinter den Erwartungen 

zurück. 

„Die Stadtbushersteller 

in Westeuropa 

sind sehr zurückhaltend 

beim Umstieg 

auf Elektroantriebe“, 

so Fenkl. 

Allerdings setze er darauf, dass der politische Druck und der 

Wunsch der Stadtbewohner nach sauberen und leisen Bussen 

zunehmen werden. Trotz globaler politischer Unsicherheiten zeigt 

sich das Unternehmen zuversichtlich für das laufende Jahr, der 

Auftragseingang in den ersten Wochen 2018 sei positiv. 

www.ziehl-abegg.de 

Neue Anlagen in Ungarn eingeweiht 

Contitech baut sein Engagement in Ungarn weiter aus. Der Industriezulieferer 

investierte rund 20 Mio. EUR in den Standort Nyíregyháza. Dafür entstanden eine 

zweite Mischerlinie für Kautschuk und eine Produktion für Schläuche, die in Heizungs- 

und Kühlungsanwendungen von Automobilen eingesetzt werden. Eine 

neue Anlage zur Herstellung von Luftfederbälgen ist fast fertiggestellt. Zusätzlich 

entstand ein Lagerhaus für Kautschukmischungen, ein Logistikzentrum für Luftfedern 

und Schlauchleitungen soll im Frühjahr fertig werden. Das Logistikzentrum 

nahm im Dezember 2017 den Betrieb auf. Die Mischerlinie arbeitet zurzeit im 

Testbetrieb. Die Schlauchproduktion ist angelaufen, ihre Kapazität soll im Laufe 

des Jahres verdoppelt werden. Die ungarische Regierung unterstützte die Investitionen 

mit über 6 Mio. EUR. Dadurch entstanden an dem Standort mehr als 

200 zusätzliche Arbeitsplätze. In den kommenden zwei bis drei Jahren rechne man 

mit weiteren 250 bis 300 Jobs. 

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Ringspann übernimmt italienischen Bremsenhersteller 

Zum Jahresbeginn 2018 

hat Ringspann den italienischen 

Bremsenhersteller 

Ostelectric übernommen. 

Damit bietet 

die Unternehmensgruppe 

nun neben Freiläufen, 

Welle-Nabe-Verbindungen, 

Überlast- und 

Wellenkupplungen sowie 

mechanischen Fernbetätigungen 

auch alle gängigen Bautypen von Industriebremsen inkl. Steuerungen an. 

Im Bereich der elektrohydraulischen Scheibenbremsen deckt das Programm nun Bremskräfte 

von 200 bis 19 900 Nm ab. Bei den elektrohydraulischen Trommelbremsen erstreckt 

sich die Auswahl von 230 bis 7 200 Nm Bremsmoment. Die Übernahmevereinbarung sieht 

vor, den Produktionsstandort Limbiate bei Mailand zu erhalten, das Bremsen-Know-how 

aber an den Ringspann-Stammsitz in Bad Homburg zu transferieren. Diesen Prozess wird 

der bisherige Eigentümer von Ostelectric, Roberto Casini, federführend begleiten. Die 

komplette Belegschaft von Ostelectric wird übernommen und der Personalleitung von 

Ringspann Italia im Nachbarort Lainate unterstellt. 

www.ringspann.de 

Nabtesco-Getriebe erhalten Offshore-Zulassung 

Für die im Drill-Floor-Roboter DFR-1500 

von RDS verbauten Zykloidgetriebe hat 

Nabtesco die Offshore-Zulassung erhalten. 

Mit dem Zertifikat der Klassifikationsgesellschaft 

DNV GL kann der Roboter 

auf der Ölplattform Deepsea Atlantic 

in Norwegen eingesetzt werden. Es bescheinigt 

dem Getriebe Betriebssicherheit 

bei harten Bedingungen wie salzhaltiger 

Luft, einer explosiven Umgebung 

und starken Temperaturschwankungen. 

Damit der Roboter auch auf 

anderen Plattformen betrieben werden kann, bedarf es von der DNV GL einer weiteren 

Zulassung. Die Beantragung ist aktuell in Planung. In der Regel müssen diese Zulassungen 

alle vier Jahre erneuert werden. „Aktuell prüfen wir, ob es im Bereich Offshore weitere 

Anwendungsmöglichkeiten gibt, z. B. den Einsatz von Ventilverstellungen und Robotern, 

die unter Wasser operieren“, berichtet Daniel Obladen, Head of Sales General Industries 

bei Nabtesco. 

www.nabtesco.de 

[ 

] 

... was man kaum sieht 

Umsatz steigt durch erweitertes Sortiment 

Ein Umsatzplus von 47 % gegenüber dem Vorjahr verzeichnete Sieb & Meyer im Geschäftsjahr 

2017. Mit Sortimentserweiterungen und Produktoptimierungen seien Zielmärkte ausgebaut 

oder neu erschlossen worden. So präsentierte etwa der Geschäftsbereich „CNC- 

Steuerungen für die Leiterplattenbearbeitung“ auf der Fachmesse HKPCA in China die 

neue Steuerungsgeneration CNC 95.00. Im Bereich Antriebselektronik gab es vor allem 

Produktoptimierungen in der Prozessüberwachung und Sicherheitstechnik. So ist in allen 

Frequenzumrichtern und Servoverstärkern der Serie SD2x nun die Funktion Lastindikator 

integriert. Dem Antriebssystem SD2 wurden die zwei geberlosen Funktionen „Sicherer 

Stillstandsmonitor“ und „Sicher begrenztes Drehfeld“ hinzugefügt. Der Frequenzumrichter 

SD2B Plus verfügt nun über zusätzliche Funktionen und ein IP20-Gehäuse, während 

sich das neue SD2M-Modell mit DC-Spannungsversorgung auch in Kombination mit 

rückspeisefähigen Netzteilen einsetzen lässt. 

www.sieb-meyer.de

Mehrwert 

durch Elektronik 

Die Vorteile intelligenter Antriebstechnik 

für den Anwender 

Nord Drivesystems setzt auf komplette Antriebslösungen aus einer Hand, die aus 

Getrieben, Motoren und Frequenzumrichtern, bzw. Motorstartern, bestehen. Die 

Kombination der Einzelkomponenten wird für jede Kundenanwendung aus einem 

abgestimmten Baukastensystem für Antriebslösungen mit Abtriebsdrehmomenten 

bis 250 000 Nm zusammengestellt. Welches sind die Vorteile für den Anwender? 

U 

m wirklich alle Antriebslösungen für 

die mehr als 100 belieferten Industriezweige 

aus einer Hand anbieten zu können, 

setzt Nord Drivesystems auf größtmögliche 

Fertigungstiefe aller Komponenten und 

fertigt Gehäuse, Verzahnteile, Motoren und 

Elektronik jeweils an eigenen Standorten. 

„Logistik und Montage erfolgt in unserem 

Stammhaus in Bargteheide bei Hamburg. 

Besonderer Stellenwert kommt der Antriebselektronik 

zu. Sie macht aus mechanischen, 

bzw. elektromechanischen Komponenten 

erst wirklich eine intelligente Antriebslösung“, 

erzählt Geschäftsführer Dr. Omar 

Sadi. Hergestellt werden die Geräte im Nord 

Fertigungswerk in Aurich in Form von Frequenzumrichtern, 

Feldverteilern und Mo- 

Jörg Niermann ist Marketing-Bereichsleiter 

bei Nord Drivesystems in Bargteheide 

torstartern. Diese decken Antriebsleitungen 

bis 160 kW ab. Zur Verfügung stehen Produktfamilien 

zur Schaltschrankinstallation 

in IP20 sowie für dezentale Installation in 

IP55/IP66. 

Die Evolution zum Feldverteiler 

Durch schrittweise Weiterentwicklung der 

dezentralen Antriebe aus dem Nord-Portfolio 

ist der Feldverteiler Nordac Link/ 

SK 250E entstanden und wurde speziell 

für Zielanwendungen in der Förderund 

Handhabungstechnik optimiert. Ausgehend 

von der Frequenzumrichterfamilie 

Nordac Flex/SK 200E für die direkte Montage 

auf dem Motor entstand eine hochflexible 

Version für die motornahe Wandmontage, 

um auch bei schwer zugänglich 

eingebauten Getriebemotoren den einfachen 

Zugriff auf den Umrichter zu gewährleisten. 

„Die Evolutionsschritte gaben 

den Ausschlag für die Entwicklung einer 

variablen Lösung für jede Anforderung“, 

weiß Dr. Sadi. Der neue Feldverteiler 

Nordac Link/SK 250E bietet zunächst einfache 

Installation, Inbetriebnahme und 

Wartung und ist für Asynchron- und Synchronmotoren 

gleichermaßen geeignet. Ein 

Wartungsschalter und Wahlschalter für 

Hand- und Automatiksteuerung sowie Reversierbetrieb 

am Gerät unterstützen die 

Einrichtung der Maschine und die anschließende 

Wartung. Alle Anschlusskabel können 

vorkonfektioniert und werkzeugfrei an 

die Steckplätze angeschlossen werden. Der 

Netzanschluss lässt sich von Feldverteiler 

zu Feldverteiler durchschleifen. Zwölf 

codierte M12-Steckplätze dienen u. a. dem 

Anschluss klassischer Feldbusse, Ether- 

NET-basierter Kommunikation, Gebern, 

Sensoren, STO, 24 VDC und digitalen I/Os. 

Die kostenlose Parametriersoftware Nordcon 

und ein steckbares EEPROM für einfachen 

Parametertransfer vereinfachen die 

Konfiguration des Gerätes. 



01 Aus einem abgestimmten 

Baukastensystem entstehen 

Antriebslösungen für die jeweilige 

Anwendung 

02 In Kombination mit einem zweistufigen 

Nordbloc 1 Kegelradgetriebe und einem 

Nord IE4 Synchronmotor bildet der Nordac Link 

SK 250E Frequenzumrichter die Antriebslösung 

Logidrive zur Variantenreduzierung 

Für energieeffiziente Logistik 

„Der Feldverteiler bringt intelligente Antriebslösungen 

auf den Weg, denn er stellt 

flexible Funktionalität für alle Antriebsaufgaben 

inklusive Multi-Motoren-Betrieb, 

Positionieren oder Heben und Senken zur 

Verfügung. Die integrierte PLC ermöglicht 

vielfältige Anwendungen bis hin zu autarken 

Funktionsbereichen, die übergeordnete 

Anlagensteuerungen entlasten und 

eigene Ablaufsteuerungen in Gang setzen 

können“, erklärt Dr. Sadi. 

Als Logidrive, der Antriebslösung für die 

Intralogistik, gibt es den Nordac Link/SK 

250E Frequenzumrichter, als abgestimmtes 

Antriebssystem in Kombination mit einem 

hocheffizienten zweistufigen Nordbloc 1 

Kegelradgetriebe SK92x72.1 und einem 

energieeffizienten IE4 Synchronmotor. „Zusammen 

ergeben diese Einzelteile ein effizientes 

und überlastfähiges Antriebs system 

mit der Systemwirkungsgradklasse IES2“, 

weiß Dr. Sadi. Zur Verfügung steht ein Leistungsbereich 

von 0,55 bis 7,5 kW. Dank des 

Modulbaukastens mit nur drei Grundbaugrößen 

ist es möglich, die Variantenvielfalt 

gering zu halten. „Mit der Logidrive- 

Lösung wurden bereits mehrere Projekte 

erfolgreich mit Antrieben der Nordac Link- 

Familie ausgestattet, darunter Anlagen zur 

Gepäcksortierung, automatisierte Warenlager 

und Paketverteilzentren“, so Dr. Sadi. 

Auf dem Weg zu Industrie 4.0 

„Unser neues dezentrales Antriebskonzept 

ist die optimale Antwort auf die Evolution 

der Steuerungsarchitektur von der Automatisierungspyramide 

zum intelligenten Automatisierungsnetzwerk. 

Darin kommt der 

Antriebstechnik eine wichtige Rolle zu, da 

sie die ablaufenden Prozesse in Bewegung 

bringt. Intelligente Antriebstechnik muss 

drei Eigenschaften mitbringen: Sie muss 

vernetzt, autark und skalierbar sein“, erklärt 

[RESSOURCENSCHO 

NENDNACHHALTIG ] 

was man kaum sieht 

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Beste Zahnriemenqualität aus 

Porta Westfalica, verbaut in 

Ihrer Anlage. 

Das ist Bewegung.


03 Über eine Cloud-Anwendung und ein Remote-Terminal können Förderanlagen mit 

Antriebstechnik weltweit aus der Ferne überwacht werden 

nicht zum Erfolg, kann sie die Umleitung 

des Materialflusses auf eine andere Förderstrecke 

veranlassen und die Störung melden. 

Das Potenzial der neuen Frequenzumrichter 

zeigt sich in einer Maschine zum 

Schneiden von Käse und Fleisch für die 

Convenience-Food-Industrie. Der Hersteller 

hat sich dafür entschieden, die Zentralsteuerung 

seiner Maschine durch die integrierte 

PLC des für den Antrieb zuständigen 

Nord-Frequenzumrichters zu ersetzen. Sie 

bindet zusätzlich zur Antriebssteuerung 

alle Sensoren und Aktoren der Anwendung 

ein und erspart weiteren Steuerungsaufwand. 

„Ganze Logistik- und Industrieanlagen 

lassen sich mit unserer aktuellen Antriebstechnik 

durch Cloud-Integration weltweit 

aus der Ferne überwachen und hinsichtlich 

Antriebsauslegung und Materialfluss optimieren“, 

so Dr. Omar Sadi. Die Antriebe 

übertragen dazu einfach relevante Daten 

über ein Industrie-4.0-Gateway in eine 

Dr. Sadi. Durch die Integration einer PLC in 

die Frequenzumrichter können applikationsspezifische 

antriebsnahe Funktionen 

effizient programmiert und wie alle anderen 

Funktionalitäten des Frequenzumrichters 

parametriert werden. Antriebe sind 

heute integraler Bestandteil des Automatisierungsnetzwerkes. 

Sie protokollieren die 

Antriebs- und Anwendungsdaten fortlaufend 

und werten alle zur Verfügung stehenden 

Sensor- und Aktordaten aus. Die erhobenen 

Daten werden dann von der integrierten 

Umrichter-PLC lokal aufbereitet 

und ausgewertet. Der intelligente Antrieb 

kommuniziert relevante Daten an die Leitebene 

und an Komponenten im Netzwerk. 

Auf dieser Basis ist der intelligente Antrieb 

ohne übergeordnete Steuerung in der Lage, 

eigenständig und situationsgerecht in der 

Anlage zu agieren und eine Ablauf-, bzw. 

Mit dem Konzept des Nordac 

Link ist unsere Antriebselektronik 

also in jeder Hinsicht 

Industrie 4.0 ready. 

Dr. Omar Sadi, Geschäftsführer, 

Nord Drivesystems 

Bewegungssteuerung einzuleiten – z. B. für 

eine Positionieranwendung. Auch modulare 

Anlagendesigns mit autarken Fertigungsinseln 

sind möglich. Durch kontinuierliche 

Überwachung der Feldebene, die Verknüpfung 

von Kommunikation, Sensorik, Prozessdaten 

und den Vitalparametern des 

Antriebes ergibt sich eine höhere Flexibilität 

und Prozesssicherheit des Systems. 

Die automatische Zustandsbeurteilung wird 

möglich. So können ungeplante 

Stillstandzeiten 

verringert werden 

und eine zustandsorientierte 

Instandhaltung 

tritt an die Stelle der 

zeitbasierten Wartung. 

Dadurch reduzieren sich 

die Wartungs- und Instandhaltungskosten. 

Integration 

weiterer Steuerungsaufgaben 

„Perspektivisch wird die Reise weitergehen 

bis hin zu cyber-physikalischen Systemen, 

die verteilt und dezentral, herstellerunabhängig 

und standortübergreifend zusammenarbeiten. 

Eine beliebige Kombination 

aus Steuerungen, SPS und Kommunikationsprotokollen 

wird ihre 

Betriebsdaten an die jeweilige 

Steuerungsebene 

übertragen. Die ERP-Ebene 

steuert dann die Feldebene 

auf Basis der bekannten 

Felddaten“, ist sich Dr. Sadi 

sicher. Die integrierte PLC 

des Nordac Link Frequenzumrichters 

ist für diese 

au tarken Szenarien vorbereitet. 

Sie kann z. B. Sensoren und Aktoren 

einer Zellenradschleuse für die Zementvermahlung 

einbinden und antriebsnahe 

Funktionen ausführen. Zum Beispiel stoppt 

sie die Schleuse, wenn sie eine Blockierung 

durch zu große Stücke oder zu viel Material 

diagnostiziert. Die PLC kann selbstständig 

Abhilfemaßnahmen einleiten: Durch Umkehr 

der Antriebsrichtung versucht sie, die 

Blockierung wieder zu beheben. Führt dies 

Unser neues dezentrales Antriebskonzept 

ist die optimale Antwort 

auf die Evolution der Steuerungsarchitektur 

von der Automatisierungspyramide 

zum intelligenten 

Automatisierungsnetzwerk. 

Jörg Niermann, Bereichsleiter 

Marketing, Nord Drivesystems 

cloudbasierte Datenbank. Über ein Remote-Terminal 

mit übersichtlicher grafischer 

Darstellung der Nord-Förderanlage 

und ihrer Betriebs daten kann die Kontrolle 

und Betreuung der Anlage bis zum Einzelantrieb 

oder der Einzelanlage von jedem 

Ort mit Internet anschluss weltweit vorgenommen 

werden. „Mit dem Konzept des 

Nordac Link ist unsere Antriebselektronik 

also in jeder Hinsicht Industrie 4.0 ready“, 

resümiert Dr. Sadi. 

www.nord.com 

Video 

Was leisten intelligente Antriebe? 

Wir haben bei Getriebebau Nord nachgefragt. 

http://bit.ly/2mSaZh9 



Höchste Drehmomentdichte und Präzision 

Für hochdynamische Anwendungen wie Handlingsysteme eignet sich 

der Einbausatz CSG-2A von Harmonic Drive. Das präzise, spielfreie 

Wellgetriebe zeigt höchste Übertragungs- und Positioniergenauigkeit, 

die über die komplette Gebrauchsdauer aufrechterhalten wird. Im 

Vergleich zu Standardwellgetrieben weist es bei gleichen Abmessungen 

um 30 % höhere Drehmomente auf. Somit sind in der Anwendung höhere 

Beschleunigungen und Verzögerungen sowie reduzierte Zykluszeiten 

möglich. Durch das gesteigerte Kollisionsdrehmoment ist die Baureihe 

sehr robust gegenüber Schocklasten, und das bei erhöhter Gebrauchsdauer. 

Der Einbausatz bietet konstruktive Freiheiten: Durch Nutzung der 

vorhandenen Gehäusestruktur kann z. B. ein separates Getriebegehäuse 

vermieden werden, oder das Lagersystem der Anwendung kann als Abtriebslager 

des Einbausatzes verwendet werden. Somit kann die Konstruktion 

auf Leichtbau optimiert werden. 

www.harmonicdrive.de 

Extrem laufruhiges 

Zahnstangengetriebe 

DIE KUPPLUNG. 

FÜR DIE WELT DER 

PRÄZISION 

Das Unternehmen Leantechnik 

hat seine Lifgo-Zahnstangengetriebe-Serie 

um eine neue 

Baureihe ergänzt: Die Lifgo SVZ 

weisen eine hohe Laufruhe auf 

und arbeiten robust sowie präzise. 

Die neue Baureihe ist in den drei 

Größen Lifgo SVZ 5.1, 5.3 und 5.4 

erhältlich, mit Hubkräften von 

3 400, 14 400 und 22 600 N. Die 

Getriebe werden in vier Ausführungen 

gefertigt: Das Lifgo SVZ 

ist ein sehr belastbares Getriebe 

und erreicht auch bei hohen 

Geschwindigkeiten eine hohe 

Synchronität, das Lifgo Linear SVZ 

eignet sich für lange Hub- und 

Verfahrwege, das Lifgo Doppel SVZ 

wurde für Greif- und Zentrierbewegungen 

konstruiert und das 

Lifgo Linear doppel SVZ für Greifsowie 

Zentrierbewegungen bei 

Anwendungen mit langen 

Verfahrwegen. Darüber hinaus 

erreichen die Getriebe Geschwindigkeiten 

von bis zu 3 m/s bei 

Beschleunigungen von 50 m/s 2 . 

Sie sind einzeln und als komplett 

montiertes, einsatzbereites 

Leantranspo-Positionier- und 

Handlingsystem erhältlich. 

www.leantechnik.com 

Sicherheitskupplungen 

Metallbalgkupplungen 

Elastomerkupplungen 

RW-KUPPLUNGEN.DE


Kupplung im 

XXL-Format 

Große Sicherheitskupplung 

für den Einsatz in 

Windkrafttestanlage entwickelt 

Kupplungen finden ihren Einsatz in 

fast jeder Maschine. Aus diesem 

Grund gibt es die Komponenten in 

diversen Ausführungen und 

Größen. So stellen zum Beispiel 

Sicherheitskupplungen einen 

problemlosen Betrieb eines Motors 

sicher. Sie schützen Anlagen vor 

Überlastschäden, die letztlich teure 

Reparaturen nach sich ziehen und 

einen kompletten Stillstand 

verursachen können. 

Sicherheit geht vor – deswegen sind 

beim Einsatz von 

Sicherheitskupplungen Präzision 

und Expertenwissen gefordert. 

Spezialprojekte, die die individuelle Anfertigung von Industrie- und Präzisionskupplungen 

beinhalten, gehören bei der R+W Antriebselemente GmbH zum 

Tagesgeschäft. Die hauseigene Entwicklungsabteilung ist erfahren und verfügt 

über das Know-how, Anfragen aus Wirtschaft und Wissenschaft mit heiklen, häufig 

extremen Parametern zu bedienen. Darunter fallen Projekte wie die Sicherheitskupplung 

für die Weltraumstation ISS oder die steckbare Metallbalgkupplung für 

leistungsfähigen Teilchenbeschleuniger, den Large Hadron Collider (LHC). 

Extreme Anforderungsprofile machen erfinderisch 

Sina Cerny ist Marketing-Referentin bei der 

R+W Antriebselemente GmbH in Klingenberg 

Ein besonderes Projekt wurde im Sommer 2017 in Angriff genommen – die Herstellung 

einer übergroßen Sicherheitskupplung mit dem Namen STF 20000, mit einem 

Gesamtgewicht von 21,5 t. In jeder Hinsicht besonders waren daher auch die Anforderungen. 

Der Auftrag entwickelte sich aus der Ausschreibung eines spanischen 

Kupplungsherstellers. Dieser baute seinerseits ein Transmissionselement für die 

zwei 6-MW-Motoren einer neuen, dänischen Windkrafttestanlage. Den hierfür zusätzlich 

notwendigen Überlastschutz in Form einer Sicherheitskupplung mit manueller 

Einrastung musste allerdings ein spezialisierter Kooperationspartner beisteuern. 

Fündig wurde das Unternehmen in R+W, dem Kupplungsspezialisten aus Klingenberg 

am Main. Der Hersteller besitzt eine separate Entwicklungsabteilung für Neuentwicklungen 

und Speziallösungen von Präzisions- und Industriekupplungen. 



01 Ein Schmiedeteil im Ofen 

02 Der Grundkörper der Kupplung, nachdem er im Ofen geschmiedet wurde 

Im Juli 2016 konnte R+W mit der Entwicklungsphase 

starten. „Unser Lastenheft bestimmte 

die Kombination aus den enormen 

Lastzyklen des Windkraftbetriebs, den entsprechend 

hohen Kilonewtonmeter-Bereichen, 

die es zu bewältigen galt, und den 

baulichen Vorgaben der Spanier“, erklärt 

Rainer Benz, Technischer Leiter bei R+W. 

Konkret heißt das: Ein Ausrückmoment 

zwischen 15 000 und 20 000 kNm, für das die 

Sicherheitskupplung ausgelegt sein sollte. Im 

Regelfall werden im Sicherheitsbereich bis 

zu 2 800 Nm erreicht – das entspricht dem 

7 000-Fachen des üblichen Werts. Der zu 

erzielende Außendurchmesser betrug vier 

Meter. Der Innendurchmesser der gigantischen 

Sicherheitskupplung sollte immerhin 

noch 70 cm betragen, bei einer Länge von 

470 mm. Benz: „Dennoch ist auch die STF 

20000 nach denselben Prinzipien wie alle 

unsere bewährten Industrie-Sicherheitskupplungen 

aufgebaut, nur in anderen Dimensionen 

als üblich.“ 

Sieben Monate für die Konzeption 

Das R+W-Entwicklungsteam näherte sich 

der Aufgabe in sieben Monaten intensiver 

Konzeptionszeit zunächst mit der Erstellung 

eines 3-D-Modells. Nach diesem virtuellen 

Prototyp konnte die übergroße Kupplung 

realisiert werden. Den ungewohnten 

physikalischen Parametern wurden die 

Ingenieure durch die Finite-Elemente- 

Methode Herr. Besonders akribisch wurde 

nach eventuellen Schwachstellen an der 

Kupplung gesucht, die sich bei herkömmlichem 

Gebrauch und üblicher Größe so 

nicht ergeben. „Die Gefahr von Verformungen 

oder Rissen aufgrund der extremen 

Beanspruchung in der Windkrafttestanlage 

haben wir genauestens geprüft. Davon 

hängt auch die langfristige Funktionssicherheit 

der Kupplung ab“, ergänzt Benz. 

Dementsprechend verstärkten die Konstrukteure 

die lokalisierten neuralgischen 

Punkte an der Kupplung, um Fehlern durch 

Verschleiß vorzubeugen. 

Drei Wochen Großteilepuzzle 

Als Sonderanfertigung wurden danach alle 

Teile der Kupplung einzeln geschmiedet. 

Auch hier war Präzisionsarbeit gefragt, 

denn der nachfolgende Prozess des Zusammensetzens 

sollte keine noch so kleine 

Ungenauigkeit bei der Fluchtung eines 

Bohrpunkts verzeihen. Für die Montage der 

Sicherheitskupplung mietete das Projektteam 

eigens eine Halle im 50 km entfernten 

Mömbris bei Aschaffenburg an, die für den 

enormen Durchmesser der Kupplung und 

die hierfür notwendige außergewöhnlich 

hohe Kranleistung ausgelegt war. Drei 

Wochen lang waren drei R+W-Mechaniker 

für das Großteilpuzzle im Einsatz. 

Anstatt von allen Seiten die Teile zusammenzusetzen, 

wurden die Einzelkomponenten 

nur von einer Seite montiert: „Wir 

haben aus der technischen Notwendigkeit 

einfach eine Tugend gemacht und uns das 

Belegen einer Pizza zum Vorbild genom- 

men. Einzelteil um Einzelteil wurde so am 

Grundgerüst festgesteckt“, resümiert Benz. 

Mit einem Zeitrafferfilm dokumentierte das 

Team zusätzlich den aufregenden Prozess. 

Zur finalen Montage musste die STF 

20000 nach Andalusien verschickt werden – 

eine weitere logistische Herausforderung. 

Zu den 21,5 t Gewicht der Sicherheitskupplung 

kam das 3,5-t-schwere Transport gestell 

und setzte so für die rd. 1 500 kilo meterlange 

Fahrt einen ebenerdigen Nulllader ohne 

Überbreite voraus. Da in Frankreich die Autobahnnutzung 

für Schwertransporte dieser 

Art ausgeschlossen ist, benötigte das Fahrerteam 

drei Tage bis zum Bestimmungsort. 

Nach eingehenden Funktionstests fand die 

Verschiffung zum Einbau in die Windradtestanlage 

in Dänemark statt, deren Motoren 

seither durch die Sicherungskupplung 

im XXL-Format geschützt werden. 

www.rw-kupplungen.de 

Video 

Die Kupplung im XXL-Format wurde in 

den Monaten Juni und Juli 2017 von 

R+W montiert. 

https://www.antriebstechnik.de/ruw_0318/ 

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Edelstahllamellenkupplungen 

in neuen Baugrößen 

Das Unternehmen Orbit 

Antriebstechnik hat sein 

Angebotsspektrum der 

Lamellenkupplungen Diskflex 

in Edelstahlausführung für 

noch höhere Drehmomente 

erweitert. Aufgrund der 

beiden neuen Kupplungsgrößen GDC80 sowie GDC90 ist das 

Kupplungsprogramm damit in einem Nenndrehmomentbereich 

bis 150 Nm erhältlich. Die torsionssteifen Kupplungen arbeiten 

mit flachen, biegeelastischen Lamellen bzw. Lamellenpaketen 

aus rostfreiem Edelstahl. Diese sind wechselseitig mit der 

jeweiligen Edelstahlnabe und dem Zwischenstück aus Edelstahl 

verschraubt. Die mit Klemmnaben ausgestatteten spielfreien 

Lamellenkupplungen stehen für Wellendurchmesser bis 45 mm 

zur Verfügung. 

www.orbit-antriebstechnik.de 

Rutschkupplungen für Ausrückmomente 

bis zu 23 000 Nm 

Der Antriebsspezialist 

Enemac bietet nun zwei 

weitere Kupplungsreihen 

standardmäßig an: die 

Rutschkupplungen ESC und 

ECSK. Beide Ausführungen 

sind für Ausrückmomente 

bis zu 23 000 Nm verfügbar. 

Die Reihe ECS für indirekte 

Antriebe kann mit oder ohne Abtriebselement (Kettenrad, 

Riemenscheibe) geliefert werden und für Drehzahlen bis zu 

10 000 U/min eingesetzt werden. Type ECSK für direkte Antriebe 

besteht aus der Rutschkupplung ECS mit Kettenkupplungsanbau 

und kann bei Drehzahlen bis zu 5 000 U/min eingesetzt werden. 

Die standardmäßige Passfedernutvariante ermöglicht Bohrungsdurchmesser 

bis zu 140 mm. 

www.enemac.de 

Spannelemente mit guten Rundlaufeigenschaften 

Selbstzentrierende Spannsätze und Schrumpfscheiben von KBK eliminieren Kerbwirkungen sowie Passungsrost und weisen mit ihrer 

gleichmäßigen radialen Pressung gute Rundlaufeigenschaften auf. Mit den Innenspannsätzen KBS62 etwa lassen sich zwei Zahn- bzw. 

Kettenräder gleichzeitig auf einer Welle befestigen. Diese Welle-Nabe-Verbindungen 

können hohe Biege- und Drehmomente übertragen, z. B. bei Gurtfördertrommeln. 

Die KBS52 weisen ein kompaktes Verhältnis von Innen- zu Außendurchmesser auf 

und eignen sich für Getriebe und Zahnradbefestigungen in Handlingeinheiten oder 

in der Fördertechnik. Während der Spannsatz KBS56 für niedrige Drehmomente 

und zur Überbrückung großer Toleranzen entwickelt wurde, eignet sich der KBS57 

aus Edelstahl für kleine Nabenbohrungen und der korrosionsgeschützte KBS58 für 

weite Drehmomentbereiche. Schrumpfscheiben zur kraftschlüssigen Verbindung 

von Welle und Hohlwelle gibt es in selbstlösender (KBS19) oder selbsthemmender 

Ausführung (KBS19/1). 

www.kbk-antriebstechnik.de 

Unsere bewährte ARCUSAFLEX, mit der 

neuen „ Y “ Gummi-Mischung eine perfekte 

Kombination bei höheren Temperaturen mit 

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Für den großen Präzisionsantrieb 

Eine sichere und exakte Übertragung der Drehmomente bei 

Präzisionsantrieben ermöglichen die Metallbalgkupplungen KXL 

von Jakob. Die Baureihe mit vier Nabentypen ist für mittlere und 

große Antriebe bis 65 000 Nm konzipiert. Ein Merkmal ist die dreiteilige 

Ausführung mit einem flexiblen Balgpaket als Zwischenstück. 

Dieses ausbaubare Zwischenstück, bestehend aus einem verdrehsteifen 

Edelstahlbalg mit zwei Balgwellen pro Seite und einem 

längenvariablen Zwischenrohr, ist reibschlüssig mit beiden Naben 

verbunden. Dies erleichtert die Montage, da im Wartungsfall die 

Antriebs- bzw. Abtriebsaggregate nicht demontiert werden müssen. 

Die Kupplungen eignen sich z. B. für Getriebeanbindungen, Druckmaschinen, 

Transferachsen oder Hauptspindelantriebe. Ein Medientransport 

oder ein Parallelantriebsstrang durch 

den Kupplungs-innenraum ist möglich. 

Die Anbindung an die Wellen kann als 

Konusspannringnabe oder als Flanschnabe 

erfolgen. 

Ausbau des CAD-Produktkonfigurators 

www.jakobantriebstechnik.de 

Elastomer für temperaturkritische 

Anwendungen 

Als Alternative zu Silikon kann das hochtemperaturbeständige, 

synthetische Elastomer Centalan HAT von Centa für Kupplungselemente 

genutzt werden. Der Werkstoff aus eigener Gummifertigung 

weist vergleichbare dynamische Eigenschaften wie Naturkautschukmischungen 

auf. Er ist bei Temperaturen von – 25 bis 

+ 100 °C einsetzbar, kurzzeitig sogar bis + 120 °C. Außerdem ist er 

beständig gegenüber UV-Licht, Ozon und Sauerstoff sowie gegenüber 

Chemikalien, Öl und Benzin, Wasserdampf und Heißwasser. 

Seine mechanischen Eigenschaften liegen dem Hersteller zufolge 

über denen von Silikonkautschuk. Derzeit sind standardmäßig die 

Bauformen Centamax-S, -G und -HTC mit dem Elastomer erhältlich. 

www.centa.info 

Als Hersteller für Präzisions- und Sicherheitskupplungen ist die 

3D-Darstellung der Produkte auch für die R+W Antriebselemente 

von hohem Wert. Interessierte Vertriebsmitarbeiter, Käufer und/ 

oder Zulieferer auf Kundenseite erhalten über den CAD-Produktkonfigurator 

eine berechenbare Darstellung ihrer individuell 

angepassten Kupplung, die sie mit passenden Präsentationswerkzeugen 

zoomen, drehen und mit einer 2D-Darstellung 

vergleichen können. Im Anschluss daran besteht die Möglichkeit, 

mit einem Klick das generierte CAD-Modell in das eigene CAD- 

System zu übergeben. Das Online-CAD-Tool reduziert die 

Entwicklungszeit und erhöht die Produktivität. Um den Weg zum 

Produktkauf zu vereinfachen, gibt es seit kurzer Zeit die neue, 

zusätzliche Funktion „Anfrage“. Mit wenigen Klicks kann die 

konfigurierte Kupplung direkt bei R+W angefragt werden. Durch 

die vorige Anmeldung im Downloadcenter werden die Kundendaten 

automatisch ausgefüllt und mit dem Produkt verknüpft. 

Die Anzahl kann beliebig eingetragen werden und am Schluss 

übermittelt der Sende-Button die Daten an das Vertriebsteam. 

www.rw-kupplungen.de 

Wir fertigen Stirnräder mit 

Innen- und Außenverzahnung, 

Zyklo-Palloid-Spiralkegelräder 

sowie Hirth-Stirnverzahnungen 

als eine der wenigen in 

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Wir produzieren alle 

gängigen Verzahnungsarten – 

in Premiumqualität. 

Vielseitig. 

Hagmann Zahnradfabrik GmbH Tel.: +49 (0) 71 64 / 94 30-0 Fax: -31 

www.hagmann.de info@hagmann.de

LINEARTECHNIK 

Integrierte Schrittmotorantriebe jetzt als 

Linearaktuatoren erhältlich 

Koco Motion präsentiert eine neue Ausführung der integrierten 

Schrittmotorantriebe der 3. Generation Lexium M Drive. In den 

Flanschmaßen Nema 17 und Nema 23 werden sie jetzt auch als 

Linearaktuatoren angeboten. Der Lexium M Drive 17 Linear kann 

mit einer maximalen Spindellänge von bis zu 450 mm ausgeführt 

werden und Kräfte bis zu 220 N dauerhaft aufnehmen. Beim 

Lexium M Drive 23 Linear beträgt die maximale Spindellänge 

610 mm, womit Kräfte bis zu 900 N permanent abrufbar sind. 

Beide Linearmotoren gibt es als IP20-Version mit den bekannten 

Steckanschlüssen und als IP65-Version mit den robusten M12- 

Schraubanschlüssen. Damit 

halten die Antriebe auch 

einer rauen Umgebung 

stand. Über den optional 

integrierten Encoder 

ermöglicht die patentierte 

Closed-Loop-Regelung 

HMT Laufeigenschaften 

wie ein Servomotor. 

www.kocomotion.de 

Miniatur-Motor mit integrierter 

Antriebselektronik 

Die Miniatur-Linearmotoren 

von Nilab 

mit einer hohen 

Beschleunigung und 

hohen Geschwindigkeiten 

können überall 

eingesetzt werden, wo 

Dinge bewegt, verschoben 

oder geöffnet 

werden, z. B. bei der 

Fokussierung und Bildstabilisierung in optischen Systemen. Durch 

ihre tubulare Bauweise kann auf traditionelle mechanische Systeme 

wie Kugelumlaufspindeln oder Keilriemen verzichtet werden. Die 

Antriebselektronik befindet sich innerhalb des Motors. So lässt sich 

dieser einfach steuern, und es bedarf keines externen Servoreglers. 

Außerdem bieten die Mini-Motoren Diagnose- und Sicherheitsfunktionen, 

deren Daten automatisch an einen Industrie-PC weitergeleitet 

werden können, und einen geringen Energiekonsum. 

Vertrieben werden sie in Deutschland von Maccon. 

www.maccon.de 

Robuste Linearachsen für Mehrachssysteme 

Die geschützten Linearachsen des Plus Systems aus dem Hause 

Rollon bilden die Basis für Mehrachssysteme, kartesische Achsroboter 

oder die Linearbewegung von Scara- 

Robotern. Sie können in Produktionslinien oder 

Handhabungs- und Verpackungsanwendungen 

eingesetzt werden. Die Achsen haben einen 

selbsttragenden Rahmen aus stranggepresstem 

Aluminium. Das System umfasst drei Serien. 

Bei der ELM-Serie erfolgt die präzise Bewegung 

des Laufwagens durch Linearführungen oder 

durch ein Laufrollensystem. Ein Abdeckriemen 

schützt den Riemenantrieb sowie das Linear- 

führungssystem vor Verunreinigungen. Die Robot-Serie ist für hohe 

Tragzahlen geeignet, bei denen der Laufwagen starken Kräften 

unterworfen ist oder für Linearbewegungen 

von Scara-Robotern, die in Produktionslinien 

eingesetzt werden. Die SC-Serie wurde für den 

Einsatz als Vertikalachsen bei der Gantry- 

Bauweise konzipiert. Gleichzeitig ist sie auch 

für Anwendungen geeignet, bei denen sich das 

Aluminiumprofil bewegt, während der Laufwagen 

feststeht. 

www.rollon.de 

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LINEARTECHNIK 

Hubsäulen positionieren Lasten 

schnell und präzise 

Hubsäulen sind unentbehrlich in der Medizintechnik, 

Logistik, Verpackungsindustrie oder Pkw-Produktion. 

Darüber hinaus tragen sie als Bestandteil von ergonomischen 

Arbeitsplatzsystemen zur Effizienz-steigerung 

in Unternehmen bei. Leantechnik fertigt diese Systeme 

auf Grundlage seiner Lifgo- und Lean-SL-Zahnstangengetriebe. 

Die Lifgo-Getriebe sind sehr belastbar und 

erzielen Hubkräfte von 2 000 bis 25 000 N. Sie eignen 

sich für Hubsäulen von Anlagen und Geräten, in denen 

hohe Querkräfte auftreten, z. B. Verpackungsmaschinen 

oder Handlinganlagen. Mit den Hubsäulen lassen sich 

schwere Lasten präzise an jeden gewünschten 

Ort in der Verpackungs- oder Montagelinie 

transportieren. Für Anwendungen, 

in denen kaum Querkräfte auftreten 

oder eine exakte Führung bereits vorhanden 

ist, sind Hubsäulen mit 

Lean SL-Getrieben ideal. Diese 

Produktreihe besitzt rundgeführte 

Zahnstangen und eignet sich für 

einfache synchrone Hubaufgaben, 

wie sie z. B. bei höhenverstellbaren Diagnosegeräten 

in der Medizintechnik oder an 

ergonomischen Arbeitsplätzen in der 

Industrie auszuführen sind. Genau wie die 

Lifgo-Getriebe erreichen auch die Lean SL- 

Getriebe Hubgeschwindigkeiten von 

bis zu 3 m/s. 

www.leantechnik.com 

Kompaktes 

Positioniersystem 

Ein Positioniersystem für Automatisierungsanlagen 

mit wenig 

Platz und hohen Anforderungen 

an die Gebrauchsdauer ist der 

flache Hexapod H-825 von Physik 

Instrumente (PI). Das parallelkinematische 

System mit bürstenlosen DC-Motoren eignet sich für hohe 

Drehzahlen, lässt sich genau regeln und sorgt für hohe Präzision. 

Durch den Verzicht auf Schleifkontakte ist das System laufruhig 

und verschleißarm. Absolut-Encoder, die auch im stromlosen 

Zustand eindeutige Lageinformationen liefern, machen Referenzfahrten 

überflüssig. Für die kompakte Bauweise wurden die Antriebe 

„gefaltet“. Der Hexapod ist dadurch bei 320 mm Durchmesser nur 

195 mm hoch und kann Lasten bis 30 kg positionieren. Er eignet 

sich für Stellwege bis ± 27,5 mm und Rotationsbereiche bis ± 11,5°. 

Anwendung findet er z. B. in der Mikromontage, Biotechnologie, 

Halbleiterfertigung oder bei der Ausrichtung optischer Systeme. 

www.pi.de 

Ihr Spezialist für 

Teleskopschienen im 

Schwerlastbereich 

Schwerlast-Kugelgewindetriebe für 

höhere Endgeschwindigkeiten 

Schnellere Beschleunigung und höhere Endgeschwindigkeit der 

Schließ- und Spritzeinheiten von vollelektrischen Kunststoff- 

Spritzgießmaschinen ermöglichen die neuen Baugrößen der 

Schwerlast-Kugelgewindetriebe HTF-SRE und HTF-SRD aus dem 

Hause NSK. Zum Einsatz kommen sie in Kunststoffmaschinen, 

mit denen Lichtleitplatten für die Displays von Smartphones und 

Tablets gefertigt werden. Diese werden immer größer, dünner und 

Technische Beratung unter: 

Tel. +49 (0)89 27399605 · info@profilscope.de 

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mit immer kürzeren Taktzeiten gefertigt. Die Linearantriebe in 

den Spritzgießmaschinen müssen daher mit immer größerer 

Dynamik arbeiten. Auf der Basis dieser Anforderungen wurden 

die neuen Schwerlast-Kugelgewindetriebe konzipiert. Von der 

Serie HTF-SRE gibt es nun auch kleine und mittlere Durchmesser 

ab 50 mm. Die Serie HTF-SRD für die Schließeinheiten von 

Kunststoffmaschinen wurde um Versionen mit größerer Steigung 

ergänzt. Nun stehen Schwerlast-Kugelgewindetriebe zur 

Verfügung, die Vorschubgeschwindigkeiten von 2 bis 3 m/s 

erreichen. 

www.nskeurope.de 

Ihr Spezialist für: 

. Verfestigungsstrahlen 

(Shot Peening) 

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Eigenspannungsmessung 

im Lohnauftrag 

OSK-Kiefer GmbH . Göppertshausen 5-6 . 85238 Petershausen 

Tel.: 08137/9316-10 . Fax: -16 . E-Mail: osk-petershausen@osk-kiefer.com


Manchmal ist „genau“ 

einfach nicht genau genug 

Schüssler Technik – 

Präzisionsantriebe seit 40 Jahren 

Marie-Kristin Krueger ist Redakteurin 

der Zeitschrift antriebstechnik 

„Genau, ist uns nicht genau genug“ – Das ist der Slogan, mit dem die Firma Schüssler 

Technik auf ihrer Website wirbt. Zurecht. Denn das Unternehmen fertigt hochgenaue 

Antriebe, Lagereinheiten und Antriebssysteme für Branchen, die höchste Präzision 

verlangen. Wir haben das Schüssler-Technik-Team am Standort in Pforzheim besucht und 

unter anderem mit Ullrich Gäbel, Geschäftsführer Forschung & Innovation, gesprochen. 

A 

m Anfang stand die Präzision, genauer 

gesagt beschäftigt sich Schüssler Technik 

seit dem Bestehen des Unternehmens 

mit der Produktion von Sondermaschinen 

zur Brillenherstellung: Vor Ort wurden 

schon damals diverse Fräs-, Biege-, und 

Laserlötmaschinen entwickelt und gefertigt 

– das ist auch heute noch so. 

Im Jahr 1995 betrat Schüssler jedoch ein 

neues Feld und befasste sich zunehmend 

mit dem antriebstechnischen Bereich. Das 

Unternehmen entschloss sich dazu, die Direktantriebe 

für die Brillenmaschinen selbst 

herzustellen. Der Grund dafür: Der Hersteller 

wollte in diesem Bereich noch präzisere 

Ergebnisse erzielen – doch den entscheidenden 

Anstoß gab ein befreundetes Unternehmen 

aus Wetzlar. Ullrich Gäbel erinnert 

sich: „Das Unternehmen fertigt Maschinen 

für die Brillenherstellung an, haben sich jedoch, 

im Vergleich zu Schüssler, auf die Produktion 

von Gleitsichtbrillen spezialisiert. 

Eines Tages kam man auf uns zu und fragte: 

‚Könnt ihr nicht einen Direktantrieb entwickeln, 

der auf der Oberfläche der Linse keine 

Pulsationen mehr erzeugt?‘. Und dann 

legten wir los und schufen damit die Basis 

für unsere Spezialisierung auf hochgenaue 

Antriebslösungen.“ 

Qualitätsantriebe nach Maß 

Maschinen zur Brillenherstellung werden 

bei Schüssler Technik auch heute noch entwickelt 

und produziert. Zu den Kernkompetenzen 

des Unternehmens zählt allerdings 

heute die Entwicklung individueller 

Hochgenauigkeitsantriebe mit extremer 

Kippsteifigkeit für unterschiedliche Bran- 

01 „Zukünftig erhoffen wir uns einen noch breiteren Einsatz in verschiedenen Bereichen der 

Werkzeugmaschinenindustrie“, Ullrich Gäbel in der Montage bei Schüssler Technik 

02 Erprobung der Hochpräzisions-Rollenlagerung im Werkstückspindelstock einer Rundschleifmaschine 

03 Dietmar Rupprecht, Geschäftsführer Vertrieb/Produktmanagement Schüssler Technik, im Gespräch 

01 02 


Redakteurin Marie-Kristin Krueger 

im Gespräch mit Ullrich Gäbel 

chen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf 

dem eigens entwickelten Baukastensystem 

aus rastmomentfreien Servomotoren und 

pulsationsfreien Lagereinheiten. Diese bieten 

dem Anwender hochgenaue Antriebssysteme 

– bis in den Nanometer-Bereich. Die 

Lösungen kommen u. a. in der Messtechnik, 

für Werkzeugmaschinen wie Dreh- und Fräseinheiten, 

zur 3D-Hartbearbeitung sowie in 

der Lasertechnik zum Einsatz. Die Antriebe 

sind gefettet und werden ausschließlich in 

staubfreier Umgebung montiert. Das Angebot 

umfasst verschiedene Leistungsgrößen 

und kann in allen Varianten applikationsspezifisch 

angepasst werden. 

Ferner entwickelt das Unternehmen 

Werkzeugspindeln zur Bearbeitung von 

Kunststoffen und NE-Metallen. Die Spindeln 

erreichen Drehzahlen von 6 000 bis 

mehr als 60 000 min -1 , wobei die Drehzahlregelung 

durch Frequenzwandler 

stattfindet. 

03 

Das Herzstück des Herstellers: Die Axial-Radial-Zylinderrollenlager 

aus der Produktfamilie 

Inprefmotion, die bis in die Genauigkeitsklassen 

von aerostatischen und hydrostatischen 

Lagerungen reichen. Diese vereinen 

höchste Präzision gepaart mit der Robustheit 

von Rollenlagern. Durch die Schwingungsfreiheit 

und Dämpfung von Lagerung und Antrieb 

werden bei der Hartbearbeitung höhere 

Oberflächengüten und verbesserte Werkzeugstandzeiten 

erreicht. „Insbesondere die 

Axial-Radial-Lagereinheiten sind das Herz 

unserer Antriebslösungen. Sie erreichen eine 

bis zu fünffach höhere Kippsteifigkeit gegenüber 

Standardlagern, verfügen über nahezu 

verschleißfreie Zylinderrollen. Neben dem 

Synchronmotor können auch die Lagerungen 

wassergekühlt ausgeführt werden“, sagt 

Dietmar Rupprecht, Geschäftsführer Vertrieb/ 

Produktmanagement bei Schüssler Technik. 

Präzision in neuer Dimension 

Des Weiteren gelang dem Unternehmen vor 

einigen Jahren eine Neuentwicklung, die es 

in sich hat: Die Kombination aus einem 

Hochgenauigkeitslager und einem pulsations 

armen Synchronmotor – ein präzises 

Antriebssystem, das eigens für die Schleiftechnik 

entwickelt wurde. Hier wird ein Zylinderrollenlager 

aus eigener Fertigung mit 

einem Synchron-Direktantrieb kombiniert. 

Das Ergebnis: Eingebaut in den Werkstückspindelstock 

einer CNC-Schleifmaschine erreicht 

diese Rundlauf- bzw. Planlaufgenauigkeiten 

von 50 bis 100 nm. Selbst Kreis- und 

Zylinderabweichungen von nur 0,1 µm werden 

prozessstabil realisiert – ein Novum in 

der Schleiftechnik. 

Darüber hinaus weisen die Schüssler-Zylinderrollen 

einen höheren Traganteil auf: 

Die Integration der bestehenden Rollenlaufflächen 

von Welle und Lagerscheibe 

(Gehäuse) ohne Fügestellen erhöht die Gesamtsteifigkeit 

gegenüber Einzellagern um 

den Faktor 5 im Vergleich zu Standard-Einbaurollenlagern 

gleicher Größe bzw. reduziert 

den benötigten Bauraum um den Faktor 

3. Diese integrierte Kompaktlagerung 

schafft die Voraussetzung für die Konstruktion 

von Direktantrieben mit Rundlaufbzw. 

Planlaufgenauigkeiten von 50 bis 

100 nm (0,05 bis 0,1 µm) am Abtrieb des 

Gesamtsystems. Als Motor kommt ein wassergekühlter, 

pulsationsarmer Synchronmotor 

mit 21 Polpaaren zum Einsatz, den 

Schüssler Technik ebenfalls speziell für 

Metrologie- und Werkzeugmaschinenantriebe 

entwickelt hat. 

Der Komplettantrieb mit Motor zeichnet 

sich u. a. dadurch aus, dass die Lagerung 

selbst bei maximalen Schleifkräften radial 

nicht beeinflusst wird. Diese Genauigkeit erlaubt 

es, auch gehärtete Bauteile fliegend auf 

der Spindelnase zu schleifen. Aufgrund der 

Steifigkeit können dabei CBN- und Diamantschleifscheiben 

eingesetzt werden. Durch 

die Wasserkühlung des Lagers wird die Prozesswärme 

des Schleifteils abgeführt und die 

Genauigkeit über die Serienlaufzeit gehalten. 

Darüber hinaus ermöglicht die Kombination 

aus pulsationsfreiem Antrieb und 

höchstgenauer Lagerung mit guten Dämpfungseigenschaften 

die Vermessung von 

Form- und Lageabweichungen des Schleifteils 

d irekt in der Maschine. Die Gleichlaufgüte 

des Werkstückspindelstocks kann durch 

den Einsatz eines Messsystems mit 63 000 Inkrementen 

und einer entsprechend hohen 

Interpolation weiter optimiert werden. 

„Das ist für mich die Technik der Zukunft – 

gerade eben diese Kombination: Bearbeiten 

und Messen aus einer Hand, mit nur einer 

Maschine“, so Rupprecht. Mit dieser Nano- 

Lagerung ist Schüssler Technik ein Fortschritt 

gelungen, der nied rige Toleranzen bei 

einer hochpräzisen Schleifbearbeitung ermöglicht. 

Und auch Gäbel blickt optimistisch 

in die Zukunft: „Dass man mit nur 

einem Antrieb eine Komponente bearbeiten 

und gleichzeitig vermessen kann, bedeutet 

für mich, dass wir uns dem Zielbereich der 

digitalen Fertigung, insbesondere dem 

Thema Industrie 4.0 nähern. Das ist für mich 

das Besondere daran.“ 

Das Unternehmen entwickelt und fertigt 

bereits seit 2012 hochpräzise Antriebe für 

Werkzeugmaschinen und Linsenschleifmaschinen 

– zunächst für den eigenen Bedarf 

der Schleiftechnik. Inzwischen stehen 

die Direktantriebe auch externen Kunden 

zur Verfügung. Zu den Hauptabnehmern 

gehören die Hersteller von Schleifmaschinen, 

die extrem präzise und zugleich steife 

Antriebssysteme benötigen, sowie anspruchsvolle 

Anwender, die ihre Schleifmaschinen 

entsprechend umrüsten. 

Fotos: Redaktion antriebstechnik und 

Schüssler Technik 

www.schuessler-technik.de 



Servo- und Schrittmotoren 

jetzt auch mit Sercos III 

JVL bietet mit Sercos III ein weiteres Ethernet- 

Protokoll für seine integrierten Servomotoren 

und Schrittmotoren an. Das Sercos-Modul 

ist mit zwei Ethernet-Anschlüssen und 

einem Switch ausgestattet, wodurch eine 

Line- und Ringtopologie ohne zusätzliche 

Hardware möglich ist. Es sind auch optoisolierte, 

digitale I/Os im Modul integriert, 

die die Steuerung von zusätzlichen Sensoren 

usw. ohne externe E/A-Module ermöglichen. 

Darüber hinaus sind alle Register im JVL Mac-Motor über die 

Sercos-Verbindung zugänglich, wodurch eine vollständige 

Kontrolle der Motorkonfiguration und -bewegung ermöglicht 

wird. Das Modul kann über ein vordefiniertes Setup 

konfiguriert werden. Die Module für Mac Motor 

und Servostep verfügen über alle wichtigen 

Merkmale der Sercos-Spezifikation. Die 

automatische Erkennung von Antrieben 

wird vom FSP Drive und den Sercos 

Drive-Profilen unterstützt. Die Synchronisation 

erlaubt den gleichzeitigen 

Betrieb von bis zu 511 Motoren. 

www.jvldrives.de 

Motorspindel führt zwei Bearbeitungsschritte 

ohne Werkzeugwechsel aus 

Die Sycotec Hochfrequenz- 

Motorspindel 50100 AC-Duo 

führt dank ihrer beiden 

Werkzeugaufnahmen 

zwei unterschiedliche 

Bearbeitungsschritte schnell 

und ohne Werkzeugwechsel aus. 

Bohrungen unterschiedlicher Durchmesser oder Fräsen sowie 

anschließendes Schleifen eines Werkstücks sind für die Motorspindel 

kein Problem. Schnell das zweite Werkzeug in Position 

gedreht, und die nächste Bearbeitung kann starten. Da die 

Werkzeuge in ER16-Haltersystemen fixiert sind, bietet die Spindel 

eine hohe Präzision. Zudem lässt sie sich mithilfe eines Adapters 

leicht auf Industrieroboter installieren. Zum Einsatz kommt die 

Motorspindel im Werkzeug- und Sondermaschinenbau sowie in 

Anwendungen der Automotive- oder Luftfahrtindustrie. Hier stellt 

der Drei-Phasen-Asynchronmotor im sensorlosen Betrieb eine 

S1-Leistung von 3 kW bereit und erreicht bis zu 1 Nm Drehmoment 

bei einer Höchstdrehzahl von 50 000 min -1 . Damit im Hochleistungsbetrieb 

nichts heiß läuft, ist eine Wasserkühlung für das Motorelement 

und die Kugellager im Gehäuse integriert, und auch für 

die Kühlung des Werkzeugs ist gesorgt. 

www.sycotec.eu 

Servomotoren mit höchster Drehmomentdichte 

B&R hat die Servomotoren-Baureihe 8LS weiterentwickelt. Die neuen Motoren der Baugröße 5 in den Baulängen A/B/C ermöglichen 

höhere Leistungen und ergänzen damit die Produktlinie im mittleren Bereich. Im Vergleich zu den Vorgängermodellen bieten sie kleinere 

Einbaumaße und ein verbessertes thermisches Design. Die Motoren sind hochdynamisch 

und verfügen über ein hohes Drehmoment-Überlastverhältnis. Sie 

eignen sich für Applikationen in den Bereichen Kunststoffverarbeitung, Druckmaschinen 

und Servopumpen. Bei einem Flanschmaß von 142 mm weisen sie 

eine hohe Drehmomentdichte auf. Darüber hinaus lassen sich die Motoren mit 

allen Typen aus dem B&R-Getriebebaukasten kombinieren und sind als fertige 

Motor-Getriebe-Kombination lieferbar. Alle Motoren der Baureihe werden 

wahlweise mit digitalen Encodern und Sicherheitsfunktionen angeboten. Bis zur 

Baugröße 7 steht für den Großteil der Drehzahlvarianten eine Einkabellösung zur 

Verfügung, bei der Motor- und Geberkabel kombiniert werden. 

www.br-automation.com

Starke Leistung in 

sensiblen Geräten 

Der Hybrid-Schrittmotor 

Nema 6 von Lin Engineering 

ist mit 16 mm Breite einer der 

kleinsten seiner Art und weist 

ein viermal so hohes Haltemoment 

und eine fünfmal so hohe Präzision auf wie vergleichbare 

Schrittmotoren. Somit kann er z. B. in Miniatur-Pumpen, Drosseln 

oder Steuerungen optischer Sensoren eingesetzt werden. Der 

Schrittwinkel des Motors wurde von 1,8 auf 3,46° vergrößert, um das 

Haltemoment von 13,06 mN-m zu erreichen. Bei über 8 000 min -1 

bringt er es auf 104 Schritte pro Umdrehung. Da es sich bei den 

Anwendungen meist um sehr sensible Geräte oder Anlagen handelt, 

braucht es eine exakte und fachgerechte Konfiguration. Diese 

übernimmt A-Drive in Zusammenarbeit mit dem Hersteller. 

Tel.: (0)4743/2769 04743 2769-0 ·· www.astro-motoren.de 

Zu Land, im Wasser, unter Wasser, in der Luft und im Weltall 

Elektrokleinmotoren bis 200 Watt nach Kundenwunsch 

www.a-drive.de 

Servomotoren für 

High-Precision-Anwendungen 

Die DSH1-Baureihe von Baumüller bietet Servomotoren für High- 

Precision-Anwendungen. Sie haben einen besonders niedrigen 

Rastmoment und erreichen eine sehr hohe Regelgüte. Ein typisches 

Einsatzgebiet z. B. im Handling- und Roboterbereich sind Schweißroboter, 

die Bauteile mit einer exakten, hochwertigen Schweißnaht 

fertigen. Ebenso eignen sie sich z. B. für Etikettendruckmaschinen, 

die eine gleichbleibend hohe, reproduzierbare Druckqualität 

erreichen müssen. Der maximale Drehzahlbereich der Motoren, 

die in den Baugrößen 45 bis 100 verfügbar sind, liegt bei 6 000 min -1 

bei Nennleistungen in der selbstgekühlten Ausführung bis 8,2 kW. 

www.baumueller.de 

Fortschritt hat unser Tempo 

Unsere modularen Elektro-Kleinmotoren und Getriebe ASTRO bauen Motoren wir GmbH in Millionen & Co. KG 

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2017 

Hocheffizienter Servomotor mit neuen 

Flanschmaßen 

Der Antriebsspezialist Heidrive 

hat sein Portfolio erweitert: Der 

HMP15 – ein hocheffizienter 

Servomotor mit den Flanschmaßen 

150 × 150 mm – ist 

geeignet für Anwendungen im 

Bereich Automatisierungstechnik. 

Damit reagiert das Unternehmen 

auf die Kunden- und Marktanforderungen und schließt innerhalb 

der HMP-Baureihe die Lücke zwischen den bisherigen Flanschmaßen 

130 × 130 mm und 190 × 190 mm. Die Änderungen des 

Flansches haben Auswirkungen auf die Anschlussmaße, die Länge 

und die Massenträgheitsmomente. So erzielt der Servomotor 

Stillstandsmomente zwischen 20 und 35 Nm. Der Leistungsbereich 

erstreckt sich hierbei von 3,5 bis 7,5 kW. Dank der hohen 

Geberauflösung von bis zu 23 Bit pro Umdrehung können im 

Drehzahlbereich bis 3 000 min -1 sehr präzise Drehbewegungen 

und Positionierungen durchgeführt werden. Aufgrund des 

Baukastensystems stehen Kunden umfangreiche Geber- und 

Steckeroptionen zur Verfügung. 

www.heidrive.de 

DIREKTANTRIEBE 

(TORQUEANTRIEBE) 

bis 10.000 Nm 

bis Ø 1.600 mm 

bis 100.000 min -1 

www.ate-system.de 

antriebstechnik 3/2018 23 

ATE.indd 1 22.01.2018 13:54:14


Individuell und flexibel 

Lineares Transportsystem erhöht die Flexibilität einer Deckel-Montagelinie für Tablettendosen 

Die vollständige Automatisierung 

bisher manueller oder 

halbautomatischer Prozesse ist 

bei kurzen Taktzeiten besonders 

kritisch. Da einzelne 

Bearbeitungsstationen stets 

unterschiedliche Bewegungsprofile 

aufweisen, benötigen fest 

getaktete Werkstückträgersysteme 

viele parallele Einheiten. Goldfuß 

Engineering setzt deshalb bei der 

Tablettenverpackung auf das 

Extended Transport System (XTS) 

von Beckhoff. Es bildet über 

Softwarefunktionalität flexible 

Puffer und erfüllt die hohen 

Bewegungsanforderungen 

dynamisch und mit minimaler 

Komponentenanzahl. 

Frank Würthner ist Branchenmanager 

Verpackungstechnik bei der Beckhoff 

Automation GmbH & Co. KG in Verl 

Das Unternehmen Goldfuß entwickelt 

und fertigt u. a. Sondermaschinen für 

die Pharma- und Lebensmittelindustrie sowie 

für die Kunststofftechnik. Schnelle 

Abläufe mit bis zu 60 Teilen pro Minute erfordern 

hier präzise Zuführ-, Positionier-, 

Verarbeitungs- und Prüfprozesse. Mit dem 

XTS erhalten die Anlagen die notwendige 

Flexibilität – bei einer kompakten Bauform 

und kurzen Produktwechselzeiten. Dabei 

eröffnen sich neue Lösungsansätze zur 

Realisierung hochdynamischer Maschinenkonzepte, 

indem sich sogar mechanisch 

bislang kaum oder nur aufwändig 

lösbare Bewegungsaufgaben per Softwarefunktionalität 

flexibel umsetzen lassen. 

„Im Gegensatz zu fest getakteten Werkstückträgersystemen, 

bei denen wir einzelne 

Bearbeitungsstationen teils vierfach vorsehen 

müssen, bietet XTS durch seine Softwarefunktionalität 

viel Freiraum. Dabei nutzen 

wir so viele Mover wie nötig und takten 

diese entsprechend des Prozessverlaufs“, 

erläutert Michael Müller, Vertriebsleiter 

Sondermaschinenbau und Mitglied der 

Geschäftsleitung bei Goldfuß. 

Umgesetzt hat Goldfuß dies 2017 bspw. 

bei einer Sondermaschine, die Verschlussdeckel 

für Tablettendosen montiert. Diese 

Deckel verfügen über einen Sicherheitsverschluss 

und werden mit einem Trockenmittel 

befüllt. Der Montageprozess ist nicht nur 

mechanisch anspruchsvoll, sondern muss 

auch die FDA-Vorschriften 21 CFR Part 11 

erfüllen. So wird eine saubere und keimfreie 

Verpackung der Medikamente sicherstellen. 

Da sich die Montageautomaten 

hauptsächlich in Reinräumen befinden, 

gelten auch für die Schaltschränke der 

Automatisierungstechnik die Vorgaben der 

Reinraumstufe 8. Zu den Kundenanforderungen 

gehören außerdem eine hohe Ausstoßgeschwindigkeit, 

ein minimales Produktionsrisiko 

sowie eine hohe Flexibilität 

und Zuverlässigkeit des Prozesses. 

XTS bietet alle notwendigen 

Freiheitsgrade 

Das XTS bietet neben einer hohen Geschwindigkeit 

auch die notwendige Flexibilität, 

um verschieden lang dauernde Bearbeitungsschritte 

beim Bereitstellen, Positionieren, 

Montieren, Prüfen und Ausschleusen 

der Teile so einzubinden, dass 

Taktzeiten von weniger als einer Sekunde 

eingehalten werden können. „Wir wollten 

ein System realisieren, das sich unabhängig 

von der Anzahl der Bearbeitungsstationen 

aufbauen lässt. Wichtig für uns war, dass wir 

aufgrund der geforderten Taktzeit unsere 

Komponenten frei wählen können und die 

geforderte Flexibilität durch die Anzahl der 

Mover erreichen“, betont Müller. „Wir 

haben uns verschiedene Werkstückträgersysteme 

und fest taktende Systeme angeschaut. 

Doch bei einem festen Werkstückträger 

braucht man für alle Stationen – in 

unserem Fall vier Kamerasysteme, vier Bearbeitungs- 

und vier Montagestationen – 

01 Die Montagelinie für Verschlussdeckel profitiert 

von der hohen XTS-Softwarefunktionalität und ist 

daher kompakt aufgebaut und flexibel nutzbar


genauso viele Systeme wie für die Engpassstation, 

um die geforderte Taktzeit einzuhalten. 

Deshalb fiel unsere Wahl auf das 

flexiblere XTS.“ 

Für die Sicherheitsverschlüsse werden 

Spritzgießteile als Schüttgut bereitgestellt, 

über Wendelförderer in die Anlage eingespeist, 

von verschiedenen Kameras geprüft 

und in den XTS-Movern mit entsprechenden 

Aufnahmen abgelegt. Die Mover transportieren 

die Verschlüsse zu den verschiedenen 

Bearbeitungsstationen, z. B. Stanzen 

von Pappscheiben, Ultraschallschweißen 

und verschiedene Montagevorgänge. Zwischendurch 

werden die Teile immer wieder 

an Kamerastationen geprüft und zum 

Schluss auf einer Waage kontrolliert. Alle 

Bearbeitungs- und Prüfstationen sind über 

die ovale Förderstrecke des XTS verbunden. 

Diese besteht aus 20 geraden und acht 

kurvenförmigen (45°) Motormodulen mit 

je 250 mm Länge. Über die insgesamt 

rd. 7,5 m lange Strecke bewegen sich 34 

Mover als Werkstückträger. Gesteuert wird 

das System von nur einem Schaltschrank- 

PC C6930. 

Die Mover können bei der Deckel-Montagelinie 

innerhalb des Produktstroms 

beliebig gruppiert werden, d. h. die Bearbeitungsstationen 

einzeln oder als 

Gruppe anfahren. Jeder Mover lässt sich 

als eigene Servoachse individuell steuern, 

bei Bedarf aber auch mit anderen Movern 

bzw. Prozessabläufen synchronisieren. 

Dabei be wegen sich die Mover – je nach 

Aufgabe – unabhängig von der absoluten 

Position und können auch relativ zueinander 

verfahren. So bilden sie einen 

flexiblen Puffer, aus dem heraus die einzelnen 

Bearbeitungsstationen hoch dynamisch 

und genau entsprechend deren 

jeweiliger Bearbeitungsleistung angefahren 

werden können. 

02 Die XTS-Mover 

lassen sich ganz nach 

Bedarf mit passenden 

Mechaniken und 

Teileaufnahmen – hier 

für die Verschlussdeckel 

– ausstatten 

PC-based Control als offenes und 

durchgängiges System 

Da Granulat zugeführt wird, arbeitet das 

System mit Überdruck in der Einhausung 

und vermeidet so eine zu hohe Staub- und 

Schmutzbelastung. Die Handhabungstechnik 

– also Teile greifen, hochdrücken, gegenhalten, 

pressen usw. – wird über Ventilinseln 

pneumatisch gesteuert. Eine Bandwaage 

prüft zudem beim Ausschleusen das 

Füllgewicht. Das Gesamt system wird von 

einem Schaltschrank-PC C6930 gesteuert 

und über ein 19"-Multitouch-Control-Panel 

CP3919 – mit der Einkabelanschlusstechnik 

CP-Link 4 – bedient. Die XTS-Datenkommunikation 

erfolgt über Ethercat; die Kamerasysteme 

sind über Ethernet TCP/IP 

angebunden. Bei den Ultraschall-Schweißeinheiten 

kommt die Sicherheitstechnik 

Twinsafe zum Einsatz. Hierzu zählt die 

Twinsafe-Logic EL6900 zur Realisierung der 

entsprechenden Funktionen wie Not-Halt 

(STO) und sicheres Stillsetzen (SS1 bzw. 

SS2). Zudem gibt es digitale und analoge 

Ein- und Ausgabebaugruppen. 

Zum einfachen und kompakten Aufbau 

erläutert Müller: „Der Vorteil von XTS liegt 

darin, dass alle Antriebs- und Leistungselektronik 

sowie die Weg erfassung im Motormodul, 

d. h. in der XTS-Schiene verbaut 

sind. Somit führen platzsparend nur zwei 

Anschlusskabel, und zwar für die Ethercat- 

Kommunikation und für die 24-/48-V-Versorgung, 

zum Schaltschrank. Auf einem 

einzelnen Schaltschrank-PC C6930, ausgestattet 

mit dem Quad-Core-Prozessor Intel 

Core i7 und der Software TwinCAT, werden 

die Mover als Servoachsen mit allen gewohnten 

Motion-Control-Funktionen wie 

elektronisches Getriebe oder Kurvenscheibe 

abgebildet. Mit ihnen lassen sich die Werkstückträger 

automatisch aufstauen oder 

ruckfrei anfahren sowie die Fliehkräfte in 

den Kurven begrenzen. Aufgrund der Parallelisierung 

mit einer Multicore-CPU erhöht 

sich die verfügbare Rechenleistung deutlich 

gegenüber der sequenziellen Abarbeitung 

durch einen Core, sodass sich eine solche 

XTS-Anwendung äußerst effizient realisieren 

lässt.“ 

Flexible Montagelinie mit 

reduziertem Mechanikaufwand 

Die XTS-Mover fahren in der Regel nacheinander 

in eine Station ein. Wenn es die 

Taktzeit erfordert, lassen sich aber auch 

mehrfach ausgeführte Stationen parallel 

anfahren. Dauert beispielsweise ein Bearbeitungszyklus 

länger als eine Sekunde, 

muss die Zahl der Bearbeitungsstationen 

verdoppelt, verdrei- oder vervierfacht werden. 

So benötigt der Ultraschallschweißvorgang 

drei bis vier Sekunden. Um in der 

Taktzeit zu bleiben, verwendet Goldfuß 

aktuell drei Ultraschall-Schweißeinheiten. 

Ein vierter Platz wird für eine eventuelle 

Erhöhung der Taktzeit freigehalten. Bei den 

Montagestationen ist es ähnlich. Hier 

werden vier Verschlussdeckel gleichzeitig 

zusammengebaut. Aufgrund der schnellen 

Bewegung der Mover ist die Maschine 

damit von der Teilung der einzelnen Stationen 

unabhängig und hält die Taktzeit 

exakt ein. So erreicht man eine Ausbringungsmenge 

von 60 Teilen pro Minute. Die 

schnelle Kamerastation liefert ihr Ergebnis 

in weniger als einer Sekunde, folglich wird 

sie nur einmal benötigt und von jedem 

Mover angefahren. 

„Die Montagelinie ist jetzt so flexibel, 

dass Aktoren eingespart werden können. 

Im Vergleich zu konventionellen Systemen 

erfordert XTS weniger Komponenten, was 

den Mechanikaufwand deutlich reduziert“, 

lobt Müller. „Mit dem System können wir 

die Bewegungsprofile taktzeitgenau optimieren 

und sind unabhängig von der Teilung 

der verschiedenen Bearbeitungsstationen. 

Außerdem können Module ohne 

großen Aufwand ausgetauscht, verändert 

oder ergänzt werden, falls sich neue Anforderungen 

an das Produkt ergeben. Die 

mechanischen Änderungen sind dabei 

minimal, da die eigentliche Anpassung per 

Software geschieht. Die Maschine ist zudem 

so modular aufgebaut, dass wir künftig 

auch andere Anforderungen und Branchen 

bedienen können.“ 

www.beckhoff.de 



Ethercat mit TSN-Netzwerken verbinden 

Der Buskoppler EK1000 von Beckhoff unterstützt die Anbindung von Ethercat- 

Segmenten über ein heterogenes Ethernet-Netzwerk an eine abgesetzte Ethercat- 

Steuerung. Die Unterstützung von TSN-Funktionen im Koppler ermöglicht es, im 

Ethernet-Netzwerk die Verzögerungszeiten durch Switches zu minimieren und 

Ethercat-Geräte und Ethercat-I/O-Klemmen an die TSN-Welt anzubinden. So werden 

zwei Systeme kombiniert: Ethercat kann die im industriellen Umfeld zahlreichen 

kleinen Datenpakete von digitalen und analogen Eingängen zu einem Gesamtprozessabbild 

zusammenfügen. TSN eignet sich, um in einem heterogenen Ethernet- 

Netzwerk Datenströme zu definieren und diese echtzeitfähig und priorisiert durch 

das Netzwerk zu transportieren. Per TSN können somit Steuerungen mehrere 

Ethercat-Segmente echtzeitfähig über Ethernet-Netze hinweg ansprechen. Dabei 

sind keine Änderungen an den Ethercat-Slave-Geräten erforderlich. 

www.beckhoff.de 

Inserentenverzeichnis Heft 3/2018 

Motion Controller mit Ethercat erweitert 

Astro, Geestland..........................................23 

ate, Leutkirch................................................23 

Baumüller, Nürnberg.................................27 

BRECO Antriebstechnik, 

Porta Westfalica..................................... 9, 11 

ebm-papst, Mulfingen............................. U2 

Georgsmarienhütte GmbH, 

Georgsmarienhütte.................................. U4 

GSC Schwörer, Eisenbach.........................33 

Hagmann, Hattenhofen...........................17 

Harmonic Drive, Limburg........................... 7 

Hilger u. Kern, Mannheim........................45 

HKR, St. Johann............................................33 

Igus, Köln........................................................18 

Jenaer Antriebstechnik, Jena..................22 

Mayr, Mauerstetten..................................... 8 

Micro-Epsilon, Ortenburg.......................... 3 

NACHI, Krefeld............................................... 5 

OSK-Kiefer, Petershausen.........................19 

Profilscope, München................................19 

R+W, Klingenberg.......................................13 

Reich Kupplungen, Bochum....................16 

Sieb & Meyer, Lüneburg............................31 

VMA, Großostheim.....................................15 

Yilmaz Redüktör, Meerbusch..................26 

Die EPOS4 Positioniersteuerungen aus dem Hause Maxon Motor 

können nun mittels Ethercat nach CoE-Standard (CAN application 

layer over Ethercat) kommunizieren. Die hierfür entwickelte 

Ethercat Card lässt sich mit den EPOS4-Controllern im Gehäuse 

sowie mit allen EPOS4-Modulen kombinieren. Zu einem späteren 

Zeitpunkt folgen EPOS4-Compact-Bauformen in Ethercat-Ausführung. 

Dank dieser Erweiterung für die Welt der Ethernet-basierenden 

Kommunikationsprotokolle wird das Anwendungsfeld für die 

kompakten Positioniersteuerungen nochmals ausgeweitet – u. a. für 

Bereiche, in denen kurze Zykluszeiten in synchronisierten Multiachssystemen 

zählen. EPOS4-Steuerungen eignen sich für die 

Ansteuerung sowohl von bürstenbehafteten als auch von bürstenlosen 

DC-Motoren. Als Zusatzleistungen erhalten Kunden für eine 

einfache Inbetriebnahme ein intuitives User Interface, Bibliotheken 

und Praxisbeispiele. 

DIE KOMBINATION VON 

GETRIEBEMOTOR UND 

FREQUENZUMRICHTER 

Die kombinierte Einheit von Yılmaz Redüktör Getriebemotor und 

Frequenzumrichter besitzt ein hohes Potential zur perfekten Lösung 

für jede technische Herausforderung. 

・ Nominales Drehmoment bis zu 470000 Nm 

・ Frequenzumrichter - Leistungsbereich von 0,12 kW bis 160 kW 

・ Frequenzumrichter (Integrated Serie) - Leistungsbereich von 0,25 kW bis 7,5 kW 

Yılmaz Redüktör GmbH 

Mollsfeld 3, 40670 Meerbusch / Deutschland 

Phone: +49 2159 92 84 360 - Fax: +49 2159 92 84 364 

E-Mail: info@yilmazreduktor.de 

www.maxonmotor.com 

Mehr Möglichkeiten zur Anbindung 

Die Reihe DS von Drehzahl-, 

Stillstands- und Drehrichtungswächtern 

hat Motrona mit den 

Modellen DS250 und DS260 

erweitert. Diese erreichen mit 

einem zertifizierten Inkrementalgeber 

SIL2/PLd oder mit 

zwei nicht zertifizierten 

inkrementellen Sensoren bis 

SIL3/PLe. Dabei sind die 

Eingangspegel der Impulseingänge 

zwischen HTL, 

HTL-Differenziell und TTL-RS422 umschaltbar. Acht HTL/PNP- 

Steuereingänge erweitern die Funktionsvarianten. Durch eine einstellbare 

Encoderversorgung zwischen 5 und 24 V DC ermöglichen 

die Geräte einen flexiblen Einsatz von unterschiedlichen Gebern. 

Die sicherheitsgerichteten Ausgänge wurden durch ein zusätzliches 

Ausgangsrelais ergänzt. Mit der erhöhten zulässigen Belastung 

der Transistorausgänge bis 500 mA pro Ausgang lassen sich externe 

Leistungsschütze ansteuern. Damit sind diese Drehzahlwächter 

auch für das Nachrüsten von Anlagen und Maschinen unter 

Nutzung bestehender nicht sicherer Inkrementalgeber und 

Sensoren geeignet. 

www.motrona.de 

26 antriebstechnik 3/2018 

Ylmaz.indd 1 01.03.2018 14:26:58

Komplettlösung für Motorsteuerung 

Das Unternehmen Newtec bietet mit 

NT Microdrive ein Softwarepaket für den 

Controller-Baustein HVC 4223F Flex- 

Servo-Drive von TDK-Micronas an. Der 

Controller-Baustein ermöglicht die direkte 

Ansteuerung von Bürsten-, Stepper- oder 

bürstenlosen Motoren bis 10 W ohne 

externe Treiber. Mit dem Softwarepaket 

können Hersteller ohne großen Entwicklungsaufwand 

die Möglichkeiten des 

Controllers nutzen. Der Controller für 

Smart Actuators kombiniert einen 

Standard-ARM-Mikrocontroller-Core mit Zusatzfunktionen. Das Softwarepaket bietet 

dafür eine hochflexible, parametrierbare Firmware mit Kommunikations-, Überwachungsund 

Power-Management-Funktionen sowie ein Konfigurationstool. Integrierte digitale 

und analoge Schaltungseinheiten, z. B. Komparatoren mit virtuellem Sternpunkt, Strom- 

Skalierung oder programmierbare Verstärker, ermöglichen es, externe Komponenten 

deutlich zu reduzieren. Mit seiner hohen Rechenleistung meistert der Controller- 

Baustein auch komplexe Motorsteuerungsalgorithmen. 

www.newtec.de 

Das komplette 

Leistungsspektrum für Ihre 

Automatisierungslösung 

b maXX PCC-04 

b maXX HMIs 

und Ubiquity 

Integrierte Fernwartungslösung 

ohne separate 

Hardware 

Leistungsstarke 

Steuerungsplattform 

Optimierung der Maschinenauslastung über die Cloud 

Die Rohstoffversorgung und Nachschubplanung für Maschinen kann mit Geräten überwacht 

werden, die untereinander und mit der Cloud verbunden sind. Dafür bietet Gefran 

Komponenten und Geräte mit Feldbuskonnektivität, z. B. die fernsteuerbaren Automatisierungsplattformen 

der G Cube-Reihe, 

sensoroffene Sicherheitsanzeigen, PID- 

Regler, Multifunktionsregler und Leistungssteller 

für den Ofenbau und Sensoren für 

die Kraft-, Druck-, Weg-, Winkel-, Neigungs- 

Dehnungs- und Drehungsmessung, oder 

die vektorgesteuerten Frequenzumrichter 

mit DC-Bus-Strom-versorgung wie die 

ADV 200-Geräte oder die Einspeise-/ 

Rückspeiseeinheit der Serie AFE200. 

www.gefran.de 

DSH1-Serie 

Hochpräzise 

Servomotoren 

b maXX 5800 

Kompakter und 

offener Umrichter 

Intelligente Kunststoffe für mehr Anlagensicherheit 

Smart Plastics aus dem Hause Igus können dabei helfen, die Ausfallsicherheit von Anlagen 

zu erhöhen. Bei der Produktfamilie Isense machen Sensoren und Überwachungsmodule 

die Energieketten, Leitungen, Linearführungen und Rundtischlager intelligent. Sie 

erfassen u. a. im laufenden Betrieb den Verschleiß und geben Alarm, wenn eine Reparatur 

oder ein Austausch nötig ist. Durch die Vernetzung mit dem Communication Modul 

(icom) ist die Online-Statusanzeige mit Alarmierungsmöglichkeit über PC, Tablet oder 

Smartphone ebenso möglich wie eine direkte Integration in die unternehmensweite 

Infrastruktur. Schon jetzt sagen die Smart 

Plastics die Gebrauchsdauer in mehreren 

Anwendungen voraus, z. B. in der 

Automobilindustrie, und werden in 

Abstimmung mit Kunden weiterentwickelt. 

So sind z. B. Module, die 

Daten der Energiekette, Leitung, Linearführung 

oder Rundtischlager erheben, 

mit einem seriellen Interface ausgestattet 

und lassen sich einfach im Schaltschrank 

integrieren. 

www.igus.de 


be in motion

Cooler 

Umrichter 

Dank neuer Umrichter-Variante können 

Motor und Frequenzumrichter am 

gleichen Kühlkreislauf betrieben werden 

Anlagen mit hohen installierten Leistungen kommen meist nicht ohne 

wassergekühlte Antriebe aus. Je mehr davon verbaut sind, desto aufwändiger 

ist die Wärmeabfuhr. Genau für diese Situationen hat Siemens seine kompakten 

und effizienten Frequenzumrichter Sinamics S120 weiterentwickelt. Diese 

können Anwender nun direkt und ohne großen Aufwand an den gemeinsamen 

Kühlkreislauf von Anlage und Motoren anschließen. 

Stets den kompletten Antriebsstrang im 

Blick, konzentriert sich Siemens seit 

vielen Jahren auf die optimale Abstimmung 

sämtlicher Komponenten zu einem effizienten 

und wirtschaftlichen Gesamtsystem. 

Mit Integrated Drive Systems (IDS) 

dokumentiert der Konzern die Vorteile, die 

Hersteller und Anwender von Maschinen 

und Anlagen aus optimierten Antriebslösungen 

ziehen. Ein Beispiel sind aktuell 

die Frequenzumrichter Sinamics S120 mit 

großen Leistungen über 100 bis 1 500 kW im 

Niederspannungsbereich von 380 bis 690 V. 

Die Geräte gibt es mit dem gleichen technischen 

Interieur und der gleichen Leistungscharakteristik 

wie bisher – zusätzlich nun 

aber mit einem Unterschied: Bei den 

flüssigkeitsgekühlten Geräten gibt es eine 

neue Variante. 

Damit verbundene Vorteile sind eine 

kompaktere Bauweise, eine wirtschaftlichere 

Antriebslösung, ein geringerer Installationsaufwand 

sowie ein einfacherer 

Martin Sacherl ist Produktmanager Process 

Industries and Drives bei der Siemens AG 

in Nürnberg 

Service. Das Besondere an den neuen Chassis-Geräten, 

die parallel zu den bisherigen 

Umrichtern seit Ende 2017 angeboten werden, 

ist die Wasserkühlung für gemeinsame 

Kühlkreisläufe. Bisher musste die Flüssigkeitskühlung 

in einem separaten Kreislauf 

geführt werden, während das Fluid mit Inhibitoren 

wie Frostschutzmittel versehen 

sein musste. Bei den neuen Frequenzumrichtern 

Sinamics S120 genügt nun allerdings 

normales Leitungswasser mit einer in 

der Industrie üblichen Wasserqualität. Das 

bedeutet: Die neuen Geräte lassen sich 

leicht in den Kühlwasser-Volumenstrom 

von Anlage und Motoren integrieren. 

Geringe Anforderungen an 

die Wasserqualität 

War bisher der interne Kühlkreislauf des 

Umrichters über einen zusätzlichen Wärmetauscher 

entkoppelt, können die neuen Geräte 

nun direkt mit der Leitung eines vorhandenen 

Kühlkreislaufs verbunden werden. 

Gerade beim Einsatz mehrerer Antriebe in 

Reihe summieren sich die Vorteile der 

neuen Lösung. So kann z. B. eine große Versorgungsleitung 

entlang einer Anlage gezogen 

werden, während über Stichleitungen 

die Kühlmittelversorgung mit dem notwendigen 

Volumenstrom erreicht wird. Bei Eintrittstemperaturen 

von 0 bis 38 °C ist keine 

Derating erforderlich, von 38 bis 43 °C muss 

wie bisher ein geringes Derating der übertragenen 

Leistung erfolgen. 

Derzeit gibt es die Chassis-Ausführung 

des Sinamics S120 mit der neuen Kühlvariante, 

später sollen auch die Cabinet-Module 

mit Wasserkühlung für gemeinsame Kühlkreisläufe 

ergänzt werden. Hintergrund ist 

die Technik, die nun Wasser als Kühlmedium 

möglich macht. Denn bisher hatte das 

Kühlmittel direkten Kontakt mit dem Aluminium-Kühlkörper. 

Diese Leitungsführung 

wurde nun verändert und mit Rohren aus 

einer Kupfer-Nickel-Legierung realisiert. Somit 

ist die Wasserkühlung komplett robust, 

korrosionsbeständig und langzeitstabil. Das 

bedeutet auch, dass keine zusätzlichen Vorkehrungen 

gegen biozide Veränderungen 

getroffen werden müssen; es genügt Wasser 

mit keiner allzu anspruchsvollen Qualität 

ohne Zusatzstoffe. Das vereinfacht vieles. 

Wichtig für Anwender ist in diesem Zusammenhang: 

Trotz Verwendung der neuen 

Materialien ist die Wärmeleitfähigkeit der 

gesamten Kühlung im Frequenzumrichter 

nahezu gleich geblieben, sodass die Leis- 



Line Module 

Motor Module 

Luft/ 

Wasserkühler 

oder 

Wasser/ 

Wasserkühler 

Luft/Wasser- 

Wärmetauscher 

Motor 

Steuereinheit 

Temp 

TCI 

Druck 

PT 

3-Wege- 

Ventil 

TIAH 

Raumluft 

Filter 

Überdruckventil 

max. 

Systemdruck 

600 kPa 

Pumpen 

Ausgleichsgefäß 

Druck 

Option 

PT 

G_D213_DE_00113 

01 Durch Verwendung neuer Materialien können Motor 

und Frequenzumrichter am gleichen Kühlkreislauf 

betrieben werden 

02 Aufgrund eines gemeinsamen Wasser-Kühlkreislauf beim kompletten Antrieb 

ergeben sich Vorteile in Bezug auf Engineering, Platzbedarf, Kosten und Service 

tungsmerkmale der Geräte fast identisch wie 

bisher sind. Der Mehrwert, der sich für Anwender 

daraus ergibt, ist groß: So lässt sich 

der üblicherweise benötigte Wärmetauscher 

einsparen, der i. d. R. direkt am Umrichter 

platziert wird. In der Praxis heißt das: Statt 

einem Schrank von etwa 1 m Breite genügt 

nun ein Schrank mit etwa 0,4 m, in dem sich 

ein Filter zur Wasseraufbereitung befindet. 

Siemens empfiehlt einen rückspülbaren 

Feinfilter mit 100 µm Filterrate. Über eine 

Zeitsteuerung oder bei Erreichen der maximalen 

Verschmutzung wird die Rückspüleinheit 

aktiviert und der Filter wird regeneriert. 

Zusätzlich empfiehlt Siemens die Installation 

eines 3-Wege-Ventilsystems, um das Risiko 

einer Betauung bei hoher Umgebungstemperatur 

zu vermeiden. Auch aus wirtschaftlicher 

Sicht ist damit nur etwa die Hälfte der 

sonst notwendigen Investition für das bisher 

genutzte, geschlossene Kühlsystem nötig. 

Bessere Gesamtlösung durch 

konstruktive Vereinfachungen 

Und noch ein Detail macht den Unterschied: 

Während beim dezentral am Frequenzumrichter 

installierten Flüssigkeitskühlsystem 

bisher ein kompletter Luftabschluss 

gegeben war, ist nun bei der zentral 

organisierten Kühlwasser-Gerätekühlung 

ein Sauerstoffeintrag zulässig. Die Konsequenz 

daraus ist, dass der Ausgleichsbehälter 

mit Wasser oben offen sein kann und 

somit konstruktiv eine deutliche Vereinfachung 

zur bisherigen Lösung darstellt. 

Konstruktiv einfach ist auch die Leitungsführung 

zu den einzelnen Frequenzumrichtern, 

die direkt – also ohne Entkopplung 

– angeschlossen werden. Bei mehreren 

Geräten in einem Kühlkreislauf stellt sich 

der notwendige Volumenstrom automatisch 

ein. Je nach Chassis-Gerätegröße sind 

das zwischen 9 und 27 l/min. Durch die 

03 Statt eines 

ca. 1 m breiten 

Schranks (rechts 

im Bild) muss 

gegebenenfalls 

nur noch ein 

schmaler Schrank 

für den empfohlenen 

Rückspülfilter 

vorgesehen 

werden 

Wasserkühlung erreichen die Geräte eine 

Leistungsdichte, wie sie im Markt ihresgleichen 

sucht. 

Ab 250 kW gibt es sie nun mit der neuen 

Kühlungsvariante für den Einsatz in der Industrie 

gebräuchlichem Wasser. Unterhalb 

dieser Leistungsgrenze besitzen die Geräte 

schon immer statt der Kühlleitung aus Kupfer-Nickel-Legierung 

Leitungsführungen 

aus Edelstahl. Beide sind für den Einsatz 

mit direkter Wärmeabfuhr in den gemeinsamen 

Kühlkreislauf geeignet. Passend dazu 

gibt es nun Active Infeeds zur Einspeisung 

bzw. Motor Modules, die statt 

Aluminium ebenfalls den Kupfer-Nickel- 

Werkstoff verwenden, und so für die Wasserkühlung 

im gemeinsamen Kreislauf 

geeignet sind. Das zeigt: Gemäß dem IDS- 

Grundsatz hat Siemens auch hier großen 

Wert auf Systemdurchgängigkeit gelegt und 

alle notwendigen Komponenten für die 

direkte Wärmeabfuhr im gemeinsamen 

Kühlkreislauf ertüchtigt. 

IDS-Strategie: Wasserkühlung 

für komplette Antriebslösungen 

Mit der Entwicklung der neuen Frequenzumrichter 

Sinamics S120 in Chassis-Bauform 

für große Leistungen (315–5 700 kW) 

hat Siemens einen weiteren wichtigen 

Schritt in Richtung Systemverfügbarkeit, 

Effizienzerhöhung und Wirtschaftlichkeit 

getan. In Verbindung mit den wassergekühlten 

Motoren Simotics FD sind Anwender 

nun in der Lage, kompakte, energieeffiziente 

und leistungsfähige Antriebslösungen 

zu entwickeln, die auf Standardkomponenten 

basieren. Insofern ist ein gemeinsamer 

Kühlkreislauf für Anlage, Motor und 

Umrichter möglich, was sich auch in Bezug 

auf Engineering und Wirtschaftlichkeit 

positiv auswirkt. 

Durch Verwendung eines gemeinsamen 

Kühlsystems, das vollständig auf Inhibitoren 

verzichtet, erweist sich eine solche 

Lösung als service- und umweltfreundlich. 

Hinzu kommt, dass Ausgleichsbehälter 

offen ausgeführt sein können, 

sodass auch hier nur wenig Detailarbeit 

bezüglich Engineering und Installation 

erforderlich ist. Mit den Frequenzumrichtern 

Sinamics S120 für die Wasserkühlung 

in einem gemeinsamen Kreislauf 

belegt Siemens erneut seine Strategie 

der Durchgängigkeit. 

www.siemens.com 



Für den richtigen Dreh 

Softstarter oder Frequenzumrichter? – Was ist wann die beste Wahl? 

Der effiziente Betrieb von Elektromotoren wird zunehmend wichtiger, denn neben einem 

problemlosen Ablauf spielen auch Umweltvorschriften sowie Energiekosten eine 

bedeutende Rolle. Um alle Aspekte richtig einschätzen zu können, stehen Anwender 

häufig vor der Herausforderung, sich für die beste Technologie zur Drehzahlregelung eines 

Motors zu entscheiden. Zur Wahl stehen sowohl Softstarter als auch Frequenzumrichter – 

doch für welche Anwendung eignet sich was? 

Die Entscheidung zwischen Frequenzumrichtern 

und Softstartern ist oftmals 

nicht einfach und die Anwender müssen 

eine Reihe von Faktoren beachten, damit 

eine effektive Steuerung der eingesetzten 

Motoren sichergestellt werden kann. Zu 

den Faktoren, die es zu beachten gilt, zählen 

neben der Art der Anwendung auch 

mechanische Anforderungen an das System 

sowie die Kosten. Auch sollten die Einhaltung 

der Normen, die Zuverlässigkeit 

des Antriebssystems sowie die Verbesse 

Johannes Schwenger ist Leiter Produktmanagement 

Antriebssysteme Niederspannung und 

Mittelspannung Europa bei der WEG Germany 

GmbH in Kerpen 

rung der Energieeffizienz mit in den Entscheidungsprozess 

einbezogen werden. 

Die Anwendung entscheidet 

Ob sich der Einsatz von Softstartern oder 

Frequenzumrichtern lohnt, sollte anwendungsspezifisch 

entschieden werden. Geht 

es um eine Anwendung mit hohen Leistungen, 

stellt ein Softstarter oftmals die wirtschaftlichere 

Lösung dar, falls hierbei keine 

durchgängige Steuerung von Beschleunigung, 

Drehmoment und Drehzahl benötigt 

wird. Weitere Vorteile liegen in der Kompaktheit 

der Softstarter, wodurch sie sich 

als platzsparend erweisen, sowie deren geringe 

Anschaffungskosten. Vor allem diese 

Aspekte sind der Grund, warum Softstarter 

in vielen Branchen und Einsatz gebieten so 

beliebt sind. 

Im Gegensatz dazu stellt ein Frequenzumrichter 

zwar zunächst die teurere Option 

dar, bewirkt jedoch auf lange Sicht 

eine deutlich größere Senkung der Energiekosten, 

falls der Produktionsprozess variable 

Verfahrensparameter voraussetzt. Er 

unterstützt Anwender dabei, die EU-Effizienzvorschriften 

einzuhalten, und ermöglicht 

über die Lebenszeit einer Anlage 

enorme Einsparungen bei den Betriebskosten 

durch einen wesentlich niedrigeren 

Energieverbrauch. Ein weiterer Vorteil, der 

für die Wahl eines Frequenzumrichters 

spricht, ist die Möglichkeit der Drehzahlregelung 

mit einer gleichmäßigen Beschleunigung 

im gesamten Betriebsbereich 

des Motors. Der Motor kann dadurch 

ein hohes Drehmoment nicht nur während 

des Hochlaufs, sondern auch bei allen 

Drehzahlen liefern. 



Variable Drehzahlregelung vs. 

kontrollierte Beschleunigung 

Ob sich der Einsatz 

von Softstartern oder 

Frequenzumrichtern lohnt, 

sollte anwendungs spezifisch 

entschieden werden. 

Johannes Schwenger 

proportional über den Umrichter und frequenzunabhängig 

mithilfe eines Softstarters. 

Diese Spannungsreduktion im Vergleich 

zum DOL Start sorgt für einen sanften, drehmomentkontrollierten 

Motoranlauf. Der 

Unterschied zwischen den beiden Technologien 

liegt in der Art der Motoransteuerung. 

Einsatz Softstarter 

Softstarter eignen sich besonders für Anwendungen, 

bei denen eine kontrollierte, 

drehmomentgegrenzte 

Motorbeschleunigung 

bis auf die Nenndrehzahl 

notwendig ist. Durch den 

Einsatz von Leistungshalbleitern 

wie Thyristoren, 

die für eine 

Ab senkung der Spannung 

während des 

Hochlaufprozesses an 

den Motorklemmen sorgen, 

begrenzen Softstarter 

durch abgesenkte Motorspannung den 

Einschaltstrom und damit auch das Einschaltmoment. 

Hierdurch reduzieren sie 

die Momentbelastungen des mechanischen 

Antriebsstrangs im Vergleich zum direkten 

Einschalten und unkontrollierten Hochlaufen 

des Motors. Durch eine stetige Steigerung 

der Spannung an den Motorklemmen 

ermöglicht ein Softstarter eine kontrollierte 

Beschleunigung bis auf die Nenndrehzahl. 

Zu den Anwendungen zählen daher z. B. 

Förderbänder, Riemenantriebe und Roll 

Das Hochlaufen eines Drehmotors auf 

seine Betriebsdrehzahl bei voller Netzspannung 

hat einen hohen Einschaltstrom 

zur Folge. Da sich das Drehmoment 

von Drehstromasynchronmotoren grundsätzlich 

analog der Motoranlaufkurve 

einstellt, können während des Anlaufes 

Dreh momentüberhöhungen auftreten, die 

Komponenten im mechanischen Antriebsstrang 

lebensdauerverkürzend beeinflussen 

und schlussendlich zu vorzeitigen 

Schäden führen. 

Sowohl Softstarter als auch Frequenzumrichter 

können das verhindern und zum 

Schutz hochwertiger Anlagen sowie zur 

Verlängerung der Lebensdauer von Elektromotoren 

und mechanischen Komponenten 

wie Kupplungen und Lager der Arbeitsmaschine 

eingesetzt werden. Möglich 

macht dies in beiden Fällen das Absenken 

der Motorklemmenspannung, frequenztreppen. 

Diese erfordern eine stetige stufenlose 

Drehzahlsteuerung und eine Drehmomentbegrenzung 

beim Anfahren und 

Anhalten. Gerade beim Starten großer 

Motoren müssen die hohen Einschaltströme 

begrenzt werden, um Rückwirkungen 

mit dem Stromnetz zu vermeiden. Der 

Softstarter verhilft den Motoren in diesen 

Anwendungen zu einem kontrollierten 

Start und vermeidet Drehmomentspitzen 

sowie weitere mechanische Belastungen, 

die bei einem normalen Hochfahren der 

Geräte oftmals auftreten. Zudem eignen 

sich Softstarter auch als Begrenzer bei 

Druckwellen oder Wasserhämmern, die zu 

starken Erschütterungen in Rohrleitungen 

oder Anlagen führen können. Schlag artige 

Änderungen der Durchflussgeschwindigkeit 

werden vermieden. 

Einsatz Frequenzumrichter 

Der Frequenzumrichter kommt hingegen 

dann zum Einsatz, wenn eine permanente 

Drehzahlregelung benötigt wird. Zu dieser 

Art von Anwendung zählen bspw. Lüfter, 

Pumpen oder Kompressoren, für die eine 

Reihe von allgemeinen Drehzahlaffinitätsgesetzen 

gilt. Im Gegensatz zum Softstarter 

wandelt der Frequenzumrichter die stationäre 

Netzfrequenz und Netzspannung in 

eine variable frequenzproportionale Ausgangsspannung 

um, wodurch er sowohl 

beim Beschleunigen und Verzögern als 

auch bei Betriebszuständen mit konstanter 

oder variabler Drehzahl zuverlässig arbeitet. 

TOP 

TECHNOLOGY 

MADE IN 

GERMANY 

HIGH SPEED DRIVES 

Frequenzumrichter für Hochgeschwindigkeitsanwendungen 

bis 432 kVA bzw. Drehzahlen bis 480.000 1/min 

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01 Ein Frequenzumrichter regelt Drehzahl von Drehstromasynchronmotoren und 

schützt diese gleichzeitig 

02 Die leistungsstarken Softstarter SSW900 ermöglichen einen sanften An- und 

Auslauf von Drehstrom-Asynchronmotoren und bieten umfassenden Motorschutz 

Außerdem spielen Frequenzumrichter eine 

wichtige Rolle bei der Regelung von Prozessgeschwindigkeiten 

von industriellen 

Anlagen und Fertigungseinrichtungen wie 

Mixern, Mahlwerken oder Brechern. Sie 

haben zudem einen weiteren Vorteil: Bedienungsfreundlichkeit 

und Flexibilität. 

Durch eine Reihe von Funktionen und Optionen 

ist eine individuelle Anpassung an 

eine Vielzahl von Anwendungen möglich. 

Verbesserung der Energieeffizienz 

Für viele Planer und Konstrukteure ist es 

besonders wichtig, den Energieverbrauch 

und damit die Betriebskosten von Antriebssystemen 

deutlich zu reduzieren. Zu 

diesem Zweck eignen sich die Frequenzumrichter. 

Deren entscheidender Vorteil ist 

die Erhöhung der Energieeffi zienz durch 

Drehzahlregelung der Asynchronmotoren. 

Mithilfe von Frequenzumrichtern, wie der 

CFW-Baureihe von WEG, kann die Energieeffizienz 

von Elektromotoren deutlich 

verbessert werden, weil der Spitzenenergiebezug 

und damit auch die Leistung reduziert 

wird. Der Energieverbrauch kann 

zwischen 40 und 60 % gesenkt werden, da 

eine Prozessgrößenanpassung wie Druck 

oder Volumenstrom mit dem Steigern und 

Absenken der Drehzahl realisiert wird und 

somit mechanische, verlustbehaftete Stellglieder 

entfallen. Darüber hinaus eignen 

sich Frequenzumrichter auch für Anwendungen 

wie Aufzüge oder Dreh tische, wo 

die Drehzahl variabel einstellbar ist und 

eine gleichmäßige Bewegung erzeugt werden 

muss. 

Durch den sanften Anlauf und die integrierten 

Schutzfunktionen stellen die Softstarter, 

wie der SSW900 von WEG, ebenfalls 

einen energieeffizienten Betrieb von Elektromotoren 

sicher. Das High-End-Gerät mit 

integrierter SPS bietet vollständig programmierbare 

Verfahren zur Regelung von Asynchronmotoren 

und eine komplett flexible 

Drehmoment-Steuerung. Der Softstarter erlaubt 

sowohl einen Direktanschluss von 

Motoren in Stern- oder Dreieckschaltung 

als auch eine Strangeinschaltung (Wurzeldreischaltung 

mit sechs angeschlossenen 

Leitern). Dies macht es möglich, die drei 

Motorstränge unmittelbar in die drei Thyristorpaare 

zu schalten. Das führt dazu, 

dass der Softstarter nur noch 58 % des 

Motornennstromes (entspricht dem Strangstrom) 

führen muss und sich für die gleiche 

Leistung kleinere Geräte einsetzen lassen. 

Aufgrund des integrierten Bypass-Schützes 

sorgt der SSW900 für eine verlängerte Lebens- 

dauer, optimierte Raumnutzung und eine 

Verlustleistungsabgabe im Schaltschrank, 

die gegen Null geht. 

Industrielles Gleichstromnetz 

Neben der Frage, ob sich eher ein Frequenzumrichter 

oder ein Softstarter zur Regelung 

eines Elektromotors in einer Anwendung 

eignet, kommt es auch auf die Art des 

Stromnetzes an. Viele Unternehmen gestalten 

aktiv alternative Netzstrukturen aus wie 

dezentrale Gleichstromnetze DC, die z. B. aus 

Photovoltaik-Anlagen gespeist werden. Direkt 

aus diesen DC-Netzen könnte Antriebsleistungselektronik, 

z. B. Frequenzumrichter 

versorgt werden, damit die Energieeffi zienz 

von elektrischen Antriebssystemen noch 

weiter optimiert und schlussendlich noch 

mehr Energie eingespart werden. Auch bei 

WEG ist die Gleichspannung ein Thema. So 

sind z. B. die CWF11-Frequenzumrichter in 

DC-Bauform verfügbar. Und das hat Vorteile: 

Bei Wechselspannung haben Frequenzumrichter 

generell einen Wandlungsverlust 

von 2,2 bis 3,0 %. Sind sie hingegen 

an ein Gleichstromnetz geschaltet, liegen 

die Verluste nur bei 1,1 bis 1,5 %. 

www.weg.net 



Robuster Umrichter mit variabler Frequenz 

Die Frequenzumrichter S2U von Bonfiglioli sind nun auch in Schutzklasse IP66 und mit höherer Leistung 

erhältlich. Die kompakten Plug-&-Play-Umrichter für einphasige 230-V-Netze und dreiphasige 400-V-Netze 

gibt es in drei Baugrößen mit Motorleistungen von 0,4 bis 18,5 kW. Der Kühlkörper des Umrichters wurde 

für extreme Umweltbedingungen wie Staub, Feuchtigkeit und Reinigungschemikalien entworfen. Ein 

besonderes Feature ist der 32-Bit-Prozessor mit IGBT-Leistungsschaltung. Eingebaute PID-Regler und 

SPS-Funktionen regeln Frequenz, Druck und Luftvolumen, z. B. bei Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanwendungen. 

Der EMV-Filter sorgt für geringe elektromagnetische Interferenz. Weitere Merkmale der 

IP66-Variante sind eine Schlupf- und Drehmoment-Kompensation, Not-Aus-Funktion, eine Trägerfrequenz 

von 1 bis 16 kHz, die sich automatisch entsprechend der Temperaturfunktion ändert, ein integrierter 

Bremschopper und ein Firemode für Ventilatoranwendungen. 

www.bonfiglioli.de 

Frequenzumrichter bieten mehr Leistung und Transparenz 

BMR entwickelt und fertigt Umrichter für schnelllaufende asynchrone (AC) und synchrone (BLDC) 

Spindeln. Jetzt hat der Hersteller den Klassiker in der Produktreihe optimiert. Der Umrichter SFU0103 

hat eine Leistung von 300 VA, der SFU0203 von 480 VA. Zum schnelleren DSP als Controller kommt 

die FOC-Regelung, mit der eine sinusförmige Ansteuerung von AC-Motoren mit hoher PWM realisiert 

ist. Mit der implementierten Regelung lassen sich asynchrone und synchrone Spindeln in gleicher 

Performance antreiben. Neben PTC können auch lineare Temperatursensoren bei frei programmierbarer 

Schaltschwelle ausgewertet werden. Für die Kommunikation 

steht neben der RS232 auch ein USB-Interface bereit. 

Ebenfalls neu ist die Pro-Variante des Umrichters SFU0203 

mit 620 VA Leistung, geregelter Zwischenkreisspannung und 

einem 5"-LC-Display. 

www.bmr-gmbh.de 

Umrichterreihe für optimiertes Handling erweitert 

Siemens erweitert die Umrichterreihe Sinamics G120 um die Baugröße FSG in Spannungsbereichen 

von 380 bis 480 V sowie 500 bis 690 V. Mit der Leistungserweiterung ist das Power Modul PM240-2 

nun durchgängig bis 250 kW verfügbar. Die kompakte Baugröße und Optionen wie die integrierte 

DC-Zwischenkreisdrossel oder der integrierte Filter zum Erreichen der Kategorie C2 sparen Platz und 

Kosten. Zudem können mit der Baugröße Leitungslängen bis 450 m ohne weitere Optionen erreicht 

werden. Das Power Modul kann mit der Control Unit und den dazugehörigen Komponenten individuell 

konfiguriert werden. Die Push-Through-Kühlkörpervarianten, bei denen der Großteil der Verlustwärme 

außerhalb des Schaltschranks abgeführt wird, gibt es nun auch bis 132 kW. Das flache IOP-2 

Intelligent Operator Panel der Sinamics G-Reihe beinhaltet einen Assistenten zur einfachen 

Konfiguration der Ethernet-basierenden Feldbus-Schnittstelle. 

www.siemens.com 

Punktlandung 

in Präzision und 

Qualität 

HKR.indd 1 22.01.2018 13:57:16 

Frequenzen auf engstem Raum regeln 

Ein Frequenzumrichter in der kleinsten IEC-kompatiblen 

Form ist der Power XL DB1 von Eaton. Er ist eine Lösung für 

OEMs, die ihn z. B. in ein bestehendes System integrieren 

wollen, in dem keine Luftzirkulation stattfindet und kein Platz 

für zusätzliche Kühlkörper oder Lüftungen vorhanden ist. Das 

Gerät ist so klein durch den Wegfall von Display, Keypad und 

Kühlkörper. Als Cold Plate Unit nutzt es das bestehende 

Metallgehäuse der Maschine, um Wärme abzuleiten. Dabei 

wird der Umrichter samt Wärmeleitpaste direkt an die metallische Raumwand verschraubt, deren 

Wärmeleitfähigkeit und große Fläche für die Wärmeabfuhr genutzt werden kann. Der Umrichter ist mit 

der Drives-Connect-Parametriersoftware und der Drives-Connect-App kompatibel. In der kleinsten 

Bauform 1 eignet er sich für Motorleistungen bis zu 1,5 kW bei 230 oder 400 V Netzspannung. 

www.eaton.de 

Sondergetriebe 

GSC Schwörer GmbH 

Antriebstechnik 

Oberbränder Straße 70 

79871 Eisenbach 

www.gsc-schwoerer.de 

antriebstechnik 3/2018 33 

GSC-Schwörer.indd 1 28.02.2018 07:53:13

KOMPONENTEN UND SOFTWARE 

Rettung in Notfällen 

Nieder- und hochohmige Sternpunkterdung in 

Mittelspannungsnetzen 

Erdungswiderstände dienen 

zur nieder- und hochohmigen 

Erdung des Sternpunktes in 

Mittelspannungsnetzen. Der 

Erdungswiderstand begrenzt 

den Fehlerstrom und die 

Wirkkomponente des 

Stromes gestattet eine 

leichtere Fehlerortung. 

Für einen entsprechenden 

Schutz bietet die Gino AG 

individuelle Lösungen an, 

unter anderem bestehend 

aus den Widerstandspaketen 

mit Widerstandselementen 

aus siliziertem Gusseisen mit 

oder ohne Oberflächenschutz. 

Lesen Sie mehr. 

Der Erdungswiderstand begrenzt im Störungsfall 

(Kurzschluss zur Erde) den 

auftretenden Fehlerstrom für eine kurze 

Zeitdauer, bis eine automatische Abschaltung 

der Anlage vor Ort stattfindet. Auch 

steigt die Spannung im Fehlerfall in den 

nicht betroffenen Leitern nur gering an. 

Damit wird das Risiko von Personenschäden 

und Schäden an der Anlage vermieden 

oder weitgehend reduziert. 

In Netzen mit Summenstromauslösung 

darf der Erdfehlerstrom somit relativ klein 

gewählt werden, i. d. R. auf einen kleineren 

Wert als der Nennstrom. Für Netze mit 

Überstromauslösung muss der Erdschlussstrom 

etwas größer als der Nennstrom 

gewählt werden, damit er einerseits ganz 

klar als Überstrom erkannt wird, andererseits 

jedoch unmittelbar am Generator 

oder Transformator problemlos beherrschbar 

bleibt. 

Dipl.-Ing. Stefan Riebartsch ist Vertriebs- und 

Projektmanager bei der Gino AG in Bonn 

Die überwiegende Zahl der Erdschlüsse 

findet durch Überschläge an Freiluftisolatoren 

statt, deren Lichtbögen durch die 

Abschaltung gelöscht werden. Dabei ist 

die Möglichkeit einer kurzfristigen Wiederzuschaltung 

erwünscht, um die Betriebsunterbrechung 

auf ein Minimum zu verkürzen. 

Ein Dauererdschluss führt aber zu 

einer erneuten Belastung des Erdungswiderstands 

und der anschließenden erneuten 

Abschaltung. 

Erdungswiderstände werden üblicherweise 

für den Kurzzeitbetrieb „KB“ im Bereich 

von 3 bis 30 s ausgelegt, wobei der 

Schwerpunkt im Bereich von etwa 10 s liegt. 

Die anschließende Abkühlung des Erdungswiderstands 

geschieht durch natürliche 

Konvektion in der Luft. 

Auslegungskriterien sind: 

n Systemspannung (Phase-Phase) 7,2 bis 

52 kV 

n Betriebsspannung (Phase-Erde) 

n Gewünschter Widerstandswert 

n Strom, auf den im Fehlerfall begrenzt 

werden soll 

n Zeitdauer des Störungsfalls bis zur sicheren 

Abschaltung vor Ort 

n Schutzart für die Gehäuseausführung 

sowie besondere Umgebungsbedingungen 

oder gewünschtes Zubehör wie Lasttrennschalter 

oder elektrische Strom- 

Spannungswandler zur Überwachung 

Da die Anforderungen und Spezifikationen 

gemäß der zukünftigen Betreiber unterschiedlich 

ausfallen, bietet die Gino AG 

individuelle Lösungen an. So können die 

Gusswiderstände mit extremer Energiespeicherfähigkeit 

bevorzugt bei hohen 

Stromkurzzeitbelastungen zum Einsatz 

kommen, während verschiedene Stahlgittersysteme 

mit unterschiedlicher Elementdicke 

und Oberfläche optimiert für 

längere Belastungszyklen ausgewählt werden. 

Alternativ können auch diverse drahtgewickelte 

Widerstandsausführungen bei 

höheren geforderten Ohmwerten zum Einsatz 

kommen. 

Die jeweilige Widerstandslösung wird 

für die geforderte Isolationsspannung mit 

entsprechenden Hochspannungs-Isolatoren 

zum Beispiel in einer Rahmenkonstruktion 

oder einem Widerstandseinschub 

montiert und bei Schutzartanforderungen 

> IP00 in einem passenden 

Gehäuse untergebracht. Optionale, zusätzliche 

Komponenten wie manuelle oder 

motorbetriebene Lasttrennschalter werden 

dabei in einem abgetrennten Gehäusebereich 

untergebracht. Die Gehäuse können 

auch mit Durchgangsisolatoren zum 

Anschluss im Innen- oder Außenbereich 

ausgestattet sein. 

www.gino.de 


präsentiert Ihre 

INNOVATION 

EXCELLENCE 2018 

DAS VERNETZTE 

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Wir beraten Sie gerne. Rufen Sie unser Sales-Team an: +49 6131-992-0

PREDICTIVE MAINTENANCE I TITEL 

Verfügbarkeit erhöhen 

Maintenance-4.0-Lösung für die Lagerlogistik – ein Selbsttest bei Schaeffler 

Gemeinsam mit SSI Schäfer realisiert Schaeffler das Lösungspaket „Maintenance 4.0 

for Intralogistics“. Zur praktischen Anwendung kommt es in dem modernsten 

Logistikzentrum von Schaeffler in Europa. Ziel ist es, ungeplante Stillstände zu 

vermeiden und Instandhaltungskosten signifikant zu senken. 

Z 

ur Motivation für dieses Großprojekt erklärt 

Egon Grief, Schaeffler-Instandhaltungsleiter 

des Logistikzentrums: „Bei der 

Konzeption unseres Europäischen Distributions-Zentrums 

(EDZ) in Kitzingen war 

es unser Ziel, einen Umbruch zu schaffen, 

weg von einer präventiven Wartung mit 

statischen Wartungsintervallen hin zu einer 

zustandsbasierten Instandhaltung und einer 

teilautomatisierten Wartung.“ Aus diesen 

Überlegungen heraus entwickelte man gemeinsam 

mit dem führenden Lösungsanbieter 

für den innerbetrieblichen Materialfluss, 

SSI Schäfer, das Lösungspaket 

„Maintenance 4.0 for Intralogistics“. Die erarbeiteten 

Lösungen sollen jedoch nicht 

allein Schaeffler zu Gute kommen, sondern 

werden Herstellern und Betreibern von 

Logistikzentren zur Optimierung ihrer 

Instandhaltungsprozesse angeboten. Grief 

erklärt dazu: „Für unser Unternehmen mit 

der Expertise in den Bereichen Schwin 

Dipl.-Ing. (FH) Jochen Krismeyer ist Fachjournalist 

für Antriebs- und Automatisierungstechnik 

gungsanalyse von Aggregaten, Wälzlagern, 

Gleitlagern und Schmierung sehen wir in 

der Intralogistik ein sehr interessantes Betätigungsfeld.“ 

Auf das jeweilige Logistiksystem 

zugeschnitten kommen folgende 

Produkte und Lösungen zum Einsatz: 

n Condition-Monitoring-Systeme (CMS) für 

die Zustandsüberwachung betriebsrelevanter 

Antriebssysteme, insbesondere an 

den Förder-, Fahr- und Hubantrieben, 

n Digitale Services, wie z. B. die Berechnung 

der Restlaufzeiten von Wälzlagern und 

die automatisierte Wälzlagerdiagnose 

sowie 

n Systeme für den Ersatz manueller Wartungstätigkeiten, 

wie z. B. eine automatische 

Nachschmierung von Kettentrieben. 

Zustandsüberwachung für 

Antriebe 

Als Condition-Monitoring-System dienen 

Schaeffler Smart-Check-Geräte, die vor 

allem an den stark belasteten Antrieben in 

Lagersystemen, wie z. B. Regalbediengeräten, 

Hebestationen oder Spiralförderern, 

appliziert werden. Im Fall des EDZ Kitzingen 

sind insgesamt 58 Smart Check an 

sieben Paletten-Regalbediengeräten, zwölf 

Schäfer Miniload Cranes, drei Vertikalförderern 

und an einen Spiralförderer montiert. 

Auf Basis der Schwingungsanalyse 

und der Temperaturverläufe detektiert 

jeder Smart Check mit einer internen Analysesoftware 

frühzeitig Lagerschäden, Verschleiß, 

Unwuchten, Ausrichtfehler und 

nicht zuordenbare Auffälligkeiten. Auf diese 

Weise braucht kein Fachpersonal für die 

Analyse von Schwingungsdaten dauerhaft 

vorgehalten werden. Für die Visualisierung 

der Alarmstatus hat SSI Schäfer einen lokalen 

Leitstand im EDZ Kitzingen eingerichtet. 

Alle Alarmstatus sowohl von den Smart- 

Check-Geräten als auch von anderen Systemen 

des Lagers werden im Logistikcockpit 

Wamas Lighthouse von SSI Schäfer visualisiert. 

Diese zentrale Informationsplattform 

ermöglicht den Überblick über die komplette 

Anlage, den Materialfluss, stellt Leistungskennzahlen 

dar und bietet umfangreiche 

Kontrollmöglichkeiten. Über Webservices 

greift Wamas Lighthouse auf alle 

Smart-Check-Geräte zu. Im Falle einer 

Alarmschwellenüberschreitung wird diese 

als Ampelsignal (gelb, rot) gemeldet. Für 

eine erste Analyse kann der Instandhal

TITEL I PREDICTIVE MAINTENANCE 

tungsmitarbeiter vom Leitstand aus direkt 

auf den betreffenden Smart Check zugreifen, 

die Fehlermeldung einsehen oder auch 

einen Datendownload für eine weiterführende 

Analyse starten. 

Die große Vorlaufzeit zwischen dem 

beginnenden Defekt und dem drohenden 

Ausfall verschafft dem Instandhaltungsteam 

den notwendigen Zeitraum, um den 

Antrieb vor Ort zu untersuchen. Die Instandhalter 

haben genügend Zeit zu entscheiden, 

wie lange das Gewerk noch 

betrieben werden kann und ob der Fehler 

im Rahmen eines geplanten Einsatzes, z. B. 

in einer Nachtschicht oder am Wochenende, 

behoben werden kann. So werden 

der Einsatz zusätzlicher Servicetechniker 

vermieden und die Verfügbarkeit der Anlage 

gesteigert. 

Digitale Services für die 

Lagerlogistik 

01 Das Condition-Monitoring-System 

Smart Check überwacht mittels integrierter 

Schwingungsdiagnose permanent den 

Zustand des Regalbediengerätes 

zeitberechnung von Lagern in Antrieben 

und Condition Analyzer zur Zustandsanalyse 

und prädiktiven Instandhaltung verfügbar 

gemacht. Erstmals stehen damit in der 

Lagerlogistik überhaupt Analyse-Tools für 

02 Die automatische Nachschmiereinheit 

Concept 8 kann mehrere Schmierstellen mit 

individuellen Schmierstoffmengen pro Zeit 

versorgen 

Als nächste Ausbaustufe besteht die Möglichkeit, 

die Condition-Monitoring-Systeme 

auf Basis des Smart Check über die Schaeffler- 

Cloud an die Lagerlogistik-Software anzubinden. 

Auf diese Weise werden die digitalen 

Services Lifetime Analyzer zur Restlaufeine 

längerfristige Vorausplanung von großen 

Reparaturen zur Verfügung. Das Instandhaltungsteam 

bzw. der Lagerbetreiber 

kann die Reparatur in eine geplante Maßnahme 

umwandeln, kann einen bereits 

„Erfolgreiche Partnerschaft mit Schaeffler“ 

Eine vorausschauende Instandhaltung in der Intralogistik setzt 

die zielgerichtete elektronische Zustandserfassung der 

Gewerke voraus. Nach Modellerstellung und Datenanalyse soll, 

unter Berücksichtigung bestimmter Bedingungen, vorhergesagt 

werden können wann ein Ausfall eintritt. Für diese 

Vorhersagen ist es notwendig, Signale und Daten aus der 

Steuerung, sowie Schwingungssignale aus externen Sensoren 

miteinander zu verknüpfen, um daraus Muster zu erkennen, 

die auf einen bevorstehenden Ausfall oder eine Überlastung 

hinweisen. Vom „Daten-Tracking“ versprechen wir uns die 

Chance, bereits vor dem Ausfall Muster zu erkennen, auch bei 

einem auf den ersten Blick einfachen Bauteil, wie bspw. einem 

Drehgeber, der scheinbar spontan ausfällt, dadurch allerdings 

ein ganzes Gewerk stilllegen kann. Das betroffene Gewerk 

könnte bei einer Auffälligkeit z. B. auf Basis eines Fail-Safe 

Konzeptes in den Notbetrieb mit verringerter Geschwindigkeit 

überführt werden, bis Ersatzteile und ein Techniker vor 

Ort den Austausch bei einem Schichtwechsel vornehmen 

können. Zusätzliche Ressourcen, teure Adhoc-Einsätze von 

Service technikern und ungeplante Stillstände können so 

vermieden werden. 

Das Beispiel des Sensorausfalls verdeutlicht, dass es bei der 

Entwicklung einer Predictive-Maintenance-Lösung für das 

gesamte Lager notwendig ist, sehr viele einzelne Fehlerfälle aus 

der Praxis mit historischen Daten nachzubilden, was je nach 

Komplexität und Umfang den Entwicklungsaufwand bestimmt. 

Die Zusammenarbeit mit Schaeffler auf dem Gebiet der 

Schwingungsdiagnose ermöglicht 

uns schon heute die frühzeitige 

Erkennung verschiedenster 

Schäden an Elektromotoren, 

Aggregaten, Getrieben und 

Wälzlagern. Die integrierten 

Analysen des Smart Check, die 

den Defekt eines bestimmten 

Bauteils detektieren, versetzen 

uns in die Lage, leistungsfähige 

Funktionen aus der Schwingungsanalyse 

schnell in unser 

Konzept zu integrieren. Die 

Smart-Check-Daten über eine 

Schnittstelle abfragen zu können 

Stefan Godina, Head of 

Realization CSS und Spezialist 

für Maintenance 4.0 bei 

SSI Schäfer 

oder direkt über einen Webbrowser einzusehen, ermöglicht es 

die Geräte sehr vielfältig einzusetzen. Unser Ziel als Spezialist 

für Intralogistik ist es nicht, alle notwendigen Technologien 

selbst zu entwickeln oder gar antriebstechnische Komponenten 

fit für Predictive Maintenance zu machen. Hierfür werden wir 

am Markt passende Lösungen auswählen und in unsere Hardund 

Software-Architekturen integrieren. Unser Domain-Knowhow 

und unseren Beitrag zu Predictive-Maintenance-Lösungen 

sehen wir in der Modellerstellung, Analyse und Bewertung von 

Ausfallszenarien der Produktpalette von SSI Schäfer und den 

darauf aufbauenden effizienten wie auch intelligenten 

Instandhaltungskonzepten mit minimalen Ausfallszeiten. 


PREDICTIVE MAINTENANCE I TITEL 

03 Die Schmierscheiben aus Polyurethan (rechts) können mehr Schmieröl aufnehmen als 

üblicherweise verwendete Materialien (links) 

04 Die Schmierritzel aus einem offenporigen Polyurethan sind für 

Kettentriebe, Zahnstangen, Zahnräder und Führungen erhältlich 

geplanten Stillstand nutzen und entscheiden, 

ob hierfür die Auslastung des betroffenen 

Gewerkes reduziert werden sollte. 

Automatisierung manueller 

Wartungstätigkeiten 

In der Lagerlogistik sind für den Transport 

von schweren Paletten kettengetriebene 

Rollenförderer weit verbreitet. Allein im 

EDZ Kitzingen sind auf einer Grund fläche 

von 22 000 m 2 etwa 2,3 km Förderstrecke 

und 2 500 Kettentriebe verbaut. Die Ketten 

bedürfen einer regelmäßigen Nachschmierung 

– abhängig von der jeweiligen Belastung 

und Einsatzdauer in Intervallen von 

drei bis sechs Monaten. Die Nachschmierung 

erfolgt in der Lagerlogistik heute 

05 Im Umlenkkasten der 

Kettenförderer befinden sich 

die Schmierritzel, die mit einer 

belastungsgerechten Schmierölmenge 

versorgt werden 

noch manuell. „Es war keine Analyse notwendig, 

um die Kettentriebe als die Komponente 

zu identifizieren, die grundsätzlich 

verbessert werden musste, wenn man eine 

schlanke Instandhaltung auf bauen möchte. 

Der personelle Aufwand für die regelmäßige 

Inspektion, eventuelle Säuberung 

und manuelle Nachschmierung der 2 500 

Schmierstellen würde in Kitzingen einen 

erheblichen Aufwand bedeuten“, erklärt 

Grief dazu und ergänzt: „Das wollten wir 

besser machen. Unsere Lösung besteht aus 

speziell entwickelten Schmierritzeln, die 

von zentral gesteuerten Nachschmiereinheiten 

Schaeffler Concept 8 kontinuierlich 

und punktgenau 

mit Schmieröl versorgt 

werden“. 

Jeder einzelne 

Schmierstoffgeber 

ist dabei individuell 

für die bedarfsgerechte 

Schmierung der jeweiligen 

Einbausituation einstellbar. 

Unter- sowie Überschmierung 

und dadurch hervorgerufene 

Ausfallzeiten lassen sich auf 

diese Weise ebenso zuverlässig 

vermeiden wie die Verschmutzung 

der Anlage durch überschüssigen 

Schmierstoff. Die eingesetzten 

Schmierscheiben aus 

Polyurethan können mehr 

Schmieröl aufnehmen als üblicherweise 

verwendete Materialien und sind verschleißfester 

wie auch temperaturstabiler. 

Die Pumpen der Nachschmiereinheit werden 

über I/O-Module direkt von der SPS 

angesteuert. Das bietet die Möglichkeit, die 

„Maintenance 4.0 for Intralogistics bedeutet mehr Zustandsüberwachung, 

mehr selbstmeldende Systeme, mehr automatisierte 

Wartung und dementsprechend weniger Stillstände 

und effizientere Einsätze der Instandhaltungsmitarbeiter.“ 

Egon Grief, Instandhaltungsleiter EDZ-Mitte, Schaeffler 

Schmierintervalle und die Schmierstoffmenge 

an die tatsächliche Laufzeit der einzelnen 

Kettentriebe anzupassen. Egon Grief 

über die Vorteile der automatischen Nachschmierung 

in der Praxis: „Mit der Automatisierung 

der Nachschmierung entfallen die 

teuren Wochenend- und Nachteinsätze des 

Wartungspersonals. Es entfallen aber auch 

Stillstandzeiten, da einige Schmierstellen 

in sicherheitskritischen Bereichen liegen 

und das betreffende Gewerk, zum Beispiel 

Elektro bodenbahnen für den Palettentransport, 

sonst stillgesetzt werden müssten. 

Durch die häufigere Abschmierung in kleineren 

Schmierstoffmengen wird der Verschleiß 

der Ketten geringer ausfallen und 

deren Gebrauchsdauer erhöht. Der Ölvorrat 

in Kartuschen der Concept-8-Einheiten 

wird bei den aktuellen Einstellungen zirka 

zwei Jahre halten. Geht der Vorrat zu Ende, 

melden die Nachschmiereinheiten dies an 

die Steuerung. Etwas Vergleichbares gibt es 

am Markt bislang nicht.“ 

Fotos: Schaeffler und Triboserv 

www.schaeffler.de 


NACHGEFRAGT I PREDICTIVE MAINTENANCE 

Wie viel Sensorik braucht eigentlich 

die Antriebstechnik? 

„Nur so viel wie nötig“ 

Die Daten aus den Sensoren, Umrichtern und Steuerungen erlauben es heute, eine zuverlässige 

Aussage über den Zustand der Motoren und Getriebe zu treffen. Hier ist es wichtig, aus 

den Daten Informationen zu generieren. Es ist in der Regel notwendig, zu den bereits installierten 

Sensoren und Steuerungen noch weitere Sensoren zu montieren, da selten Schwingungssensoren 

an den Antrieben verbaut sind. Nur in der Kombination ist es möglich, nicht nur einen 

Trend zu berechnen, sondern gezielt eine Prognose zu erstellen. Die Anzahl der Sensoren sollte 

immer so ausgelegt werden, dass man nicht so viel wie möglich, sondern so viel wie nötig 

montiert. Das Ziel ist, die Algorithmen so zu entwickeln, dass sie möglichst universell einsetzbar 

sind. Das ist ein hohes Ziel, da es für die Prognose, um den Ausfallzeitpunkt im Sinne von 

Predictive Maintenance zu ermitteln, viele Einflüsse gibt, die bei jeder Applikation betrachtet 

werden müssen. Hier zeigt sich, dass der Big-Data-Ansatz nicht zum Ziel führt. Gezielte kleine 

Lösungen helfen, die Problemstellung zu erkennen und sichere Vorhersagen zu treffen. Das bedeutet: Wer heute schon 

Condition Monitoring an der Antriebstechnik realisiert hat, ist bereit für den Schritt zu Predictive Maintenance. 

Christoph Schneider, Produktmanager, ifm Datalink GmbH 

„Ohne Sensorik geht es nicht“ 

Die moderne Antriebstechnik kommt ohne Sensorik längst nicht mehr aus. Lebensdauerberechnungen, 

basierend auf verschiedenen Führungsgrößen wie Drehzahl oder Schwingungen bei Wälzlagern, sind 

unerlässlich geworden, um vorausschauend zu warten und somit deren Effizienzgrad zu erhöhen. Berührungs lose 

Sensoren nehmen diesen Trend auf und beeinflussen im Gegensatz zu herkömmlicher Sensorik die genannten 

Führungsgrößen nicht. Die Ergebnisse werden präziser. Mehr noch, mittlerweile ist man nicht mehr zwingend 

auf die Kenntnisse über eine Auswertung der Sensordaten angewiesen. Ergebnisse werden nach der Aufbereitung 

im Klartext z. B. mithilfe einer Cloud abrufbar gemacht. Das ist Predictive Maintenance mit Industrie 4.0. 

Christian Voß, Leiter Produktmanagement Linear-/Drehwegsensoren, Hans Turck GmbH & Co. KG 

„Rückwirkungen ableiten“ 

In der elektrischen Antriebstechnik benötigt man zur Überwachung vor allem Messdaten aus 

dem Bewegungsverhalten des Antriebs. Daneben stellt insbesondere das Lastverhalten und 

damit der Stromverlauf im Antrieb ein wertvolles Signal dar. Aus der Kombination lassen sich viele 

Rückwirkungen aus der Mechanik ableiten. Diese Signale liegen in modernen Umrichtern bereits 

als interne Signale vor und können direkt für Diagnoseaufgaben verwendet werden. Die Herausforderung 

besteht darin, sie mit ausreichend hoher Abtastrate strukturiert und mit physikalischen 

Bedeutungen hinterlegt aus den Umrichtern auszulesen und insbesondere in Maschinen mit 

mehreren Antrieben den zeitlichen Zusammenhang dieser Signale sicherzustellen. Bei Antrieben 

mit hochuntersetzenden Getrieben dringen höherfrequente Störungen hingegen nicht bis zum 

Antrieb selbst durch, sondern werden durch die Mechanik gefiltert. Weiterhin können auch 

Störungen in Querrichtung zu angetriebenen Achsen auftreten oder Temperaturen Auswirkungen 

haben. Dann liefern abtriebsseitige Wegsensoren, Beschleunigungssensoren oder Temperatursensoren wertvolle Informationen. 

Für eine sinnvolle Auswertung dieser Signale ist die Datenfusion elementare Notwendigkeit. Für Ursache-Wirkung- 

Analysen müssen zudem die physikalischen Abhängigkeiten der Signale bekannt sein. 

Prof. Dr.-Ing. Martin Ruskowski, Inhaber Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen und Steuerungen, TU Kaiserslautern 


PREDICTIVE MAINTENANCE I SPECIAL 

Intelligenz ist lernbar 

Neue Wege für Predictive Maintenance und Prozessoptimierung 

Baudis IoT 

IoT Retrofit für Brownfield und Greenfield 


Service / 

Optimierung 

Produktionsoptimierung 

Smart Data 

Daten- 

Analayse 

LAN, Wi-Fi, GSM 

BAUDIS IoT 

Box 

BAUDIS IoT 

Box 

Motor Mechanik Steuerung 

Sensorik: z.B. Beschleunigung, 

Drehzahl 

Monitoring: z.B. Vibration 

z.B. Getriebe, 

Kupplung, Lager 

Daten: z.B. 

Maschinenauslastung 

Datentransfer 

Datensammlung 

Datenquelle 

Big Data 

Maschine 1 Maschine 2 Maschine 3 

Industrie 4.0 ermöglicht verbesserte Servicekonzepte und optimierte 

Fertigungsprozesse. Voraussetzung dabei ist immer die Vernetzung von 

Maschinen und Anlagen zur erfolgreichen Erfassung, Kommunikation, 

algorithmischen Verknüpfung und intelligenten Auswertung von Daten. 

Ein neues Tool von Baumüller erfüllt genau diese Aufgaben und verbessert 

so Prozessqualität und -sicherheit. 

Norbert Süß ist Leiter Service Retrofit bei der Baumüller 

Anlagen-Systemtechnik GmbH & Co. KG in Nürnberg 

M 

it Baudis IoT bietet der Nürnberger 

Spezialist für Antriebe und Automatisierungstechnik 

Baumüller ein System zur 

vorausschauenden Wartung – doch das Tool 

kann noch weit mehr. Es ist die Weiterentwicklung 

des bereits vor mehr als 20 Jahren 

von Baumüller entwickelten Diagnosesystems. 

Bei Baudis IoT handelt es sich um ein 

IoT-fähiges Diagnose- und Kommunikationssystem, 

welches eine einfache Vernetzung 

von Maschinen und Anlagen via Internet 

und die intelligente Analyse von Daten 

ermöglicht. Das System kann unabhängig 

vom Hersteller der Automatisierungskomponenten 

und der Sensorik eingesetzt und 

daher nachgerüstet werden. Es eignet sich 

daher auch für Brown-Field-Lösungen. 


SPECIAL I PREDICTIVE MAINTENANCE 

Intelligentes Diagnosesystem 

Das vernetzte System besteht aus Sensoren, 

einer Baudis-IoT-Box und einer einfach 

zu bedienenden Software mit Smart- 

Data-Algorithmen. Die Erfassung der 

Daten erfolgt über dezentrale Sensoren am 

Antrieb oder auch an weiteren elektrischen 

oder mechanischen Komponenten. Diese 

erfassen z. B. den Motorzustand und können 

so einen entstehenden Lagerschaden 

melden oder erstellen eine Schwingungsmessung, 

um einen Verschleiß an mechanischen 

Komponenten frühzeitig zu erkennen. 

Die Daten werden in der Box 

gesammelt und an eine Auswerteinheit 

weitergeleitet. Hieraus werden später 

Handlungsempfehlungen abgeleitet. 

Beim Baumüller Baudis-IoT-System stehen 

die zwei Varianten „lokal“ und „remote“ 

zur Vernetzung von Maschinen und Anlagen 

zur Verfügung. Fällt die Entscheidung 

zugunsten der lokalen Variante, so werden 

die am Antrieb erfassten Daten direkt beim 

Betreiber vor Ort ausgewertet. Wird die 

remote-Option bevorzugt, wandern die 

Daten in eine Cloud-Lösung und werden 

entweder zentral beim Kunden oder extern, 

bei einem frei wählbaren Servicedienstleister, 

archiviert und analysiert. Vorteile der 

zweiten Variante: Die Vernetzung von Werken 

und Standorten in der Cloud oder über 

einen zentralen Server, d. h. an eine Auswerteeinheit, 

ermöglicht 

Vergleiche. Extern 

erfolgt die Auswertung 

zu jeder Zeit mit den 

aktuellsten verfügbaren 

Algorithmen. 

Die IoT-Box kann 

vom Anwender selbst 

installiert werden. Die 

Software wird von 

Baumüller-Experten 

konfiguriert. Hierfür 

fallen einmalige Lizenzgebühren an und es 

kann auf Wunsch ein Service-Paket angeboten 

werden. 

Smart-Data-Analyse spart Zeit 

und Kosten 

01 

Die Archivierung und Auswertung der Daten kann bei Baudis IoT lokal oder remote 

erfolgen 

M M M 

Motor mit 

BAUDIS IoT Box 

VPN-Router 

BAUDIS 

IoT 

Remote Version 

M 

VPN-Router 

Mit Baudis IoT steht Maschinenbetreibern 

ein System zur Verfügung, um seine Fertigung 

zu überwachen und im Falle eines 

sich abzeichnenden Ausfalls schnell bzw. 

rechtzeitig agieren bzw. reagieren zu können 

und damit durch planbare Instandhaltungsmaßnahmen 

die Laufzeiten der Maschinen 

und Anlagen weiter zu erhöhen. 

Industrie 4.0 bei Baumüller ist die 

Umsetzung einer intelligenten 

Netzwerkstrukur, die unseren Kunden 

Flexibilität, Transparenz und Kostenoptimierung 

ermöglicht. Baudis IoT ist 

dafür das optimale System. 

Nobert Scholz, Geschäftsführung, 

Baumüller Anlagen-Systemtechnik 

Switch 

M 

BAUDIS 

IoT 

Local Version 

02 Die Baudis-IoT-Box verarbeitet die 

Signale und schickt die Daten an eine 

Auswerteeinheit weiter 

Dies spart Zeit und Kosten und verbessert 

die Maschinenverfügbarkeit sowie die Produktivität. 

Doch Baudis IoT kann viel mehr: 

Die für die Instandhaltung zugrunde gelegte 

Big-Data-Analyse kann auch zur Prozessoptimierung 

genutzt werden. Da das 

System im Bedarfsfall warnt, können mithilfe 

der Überwachung Produktionssteigerungen 

und damit einhergehende Belastungsgrenzen 

der Produktionsanlagen 

optimiert werden, ohne zusätzlichen Verschleiß 

zu provozieren. Die Vernetzung von 

Werken und Standorten anhand einer zentralen 

Auswerteeinheit ermöglicht Vergleiche 

und dadurch einen weiteren Nutzen. 

Durch die langfristige Sammlung und 

Auswertung von Daten kann der Anwender 

Optimierungspotenziale noch besser erkennen 

und umsetzen. Die Auswertung 

erfolgt zu jeder Zeit mit den aktuellsten verfügbaren 

Algorithmen. So wird das System 

kontinuierlich intelligenter gemacht und 

erhöht die Produktivität durch selbstregelnde 

Prozesse. Diese dienen der Vermeidung 

von Fertigungsfehlern, Optimierung 

des Outputs und zur Reduzierung von 

ungeplanten Unterbrechungen. 



PREDICTIVE MAINTENANCE I NACHGEFRAGT 

Predictive Maintenance: Heilsbringer 

für die Instandhaltung von 

antriebstechnischen Systemen? 

„Wir brauchen Predictive Maintenance“ 

Antriebstechnik ist ein zentraler Bestandteil von Produktions- und 

Logistikanlagen: Fällt ein Antrieb aus, steht die Produktion! Die 

Wartung antriebstechnischer Systeme ist andererseits ein Kostenfaktor, 

den man gerne minimieren möchte. Mit Predictive Maintenance lässt sich 

beides vereinen: maximale Anlagenverfügbarkeit bei hoher Wirtschaftlichkeit. 

Voraussetzung sind intelligente Frequenzumrichter mit integrierter 

PLC, die autarke Entscheidungen treffen können. Die interne PLC wertet die 

Motorzustandsdaten mithilfe virtueller Sensorik aus und plant unter 

Berücksichtigung realer Prozessdaten den optimalen Servicetermin. 

Der autarke Antrieb kommuniziert die aktuellen Zustandsdaten in eine 

sichere Cloud, sodass die Überwachung der Antriebseinheiten vom regulären 

Arbeitsplatz aus erfolgen kann. 

Predictive Maintenance steht für höhere Anlagenverfügbarkeit, reduzierte Kosten und eine 

höhere Antriebslebensdauer. 

Dr. Omar Sadi, Geschäftsführer, Nord Drivesystems 

„Intelligenz bringt Ausfallsicherheit“ 

Predictive Maintenance leistet einen wesentlichen Beitrag dazu, 

Produktionsprozesse noch sicherer, einfacher und vor allem planbarer 

zu machen. Denn intelligente Lösungen ermöglichen es, Produkte erst 

dann zu tauschen, wenn es tatsächlich notwendig ist. Zusätzlich verhindern 

sie, dass es zu ungeplanten und kostenintensiven Stillständen 

kommt. Mit vernetzten Smart Plastics erweitert Igus die Möglichkeiten 

des Kunden zu vorausschauender Wartung erheblich und erhöht so seine 

Anlagenverfügbarkeit. Unsere intelligente Energiekette und Leitung wie 

auch die intelligente Linearführung und das intelligente Rundtischlager 

überwachen sich permanent selbst, informieren per Webinterface auf 

Desktop, Tablet oder Smartphone und warnen rechtzeitig. Damit helfen 

sie nicht nur dem einzelnen Instandhalter in seiner täglichen Arbeit, sondern unterstützen auch 

insgesamt Unternehmen, durch erhöhte Ausfallsicherheit Kosten zu senken. 

Richard Habering, Leiter Geschäftsbereich Smart Plastics, Igus GmbH 



„Eine riesige Chance“ 

Predictive Maintenance bietet eine riesige Chance für die Instandhaltung von 

elektrischen Antrieben. Durch korrekte präventive Instandhaltung lässt sich 

die Lebensdauer bereits deutlich verlängern. Aber plötzliche Stressfaktoren wie 

Überhitzung können unbemerkt zu Schäden führen, im schlimmsten Fall zu 

einem Totalschaden am Motor. Durch eine kontinuierliche Überwachung des 

Schwingverhaltens sowie elektrische Messungen von Isolationswerten und 

Temperaturen können wir genau feststellen, wann eine Motorwartung fällig 

wird. Bei Großmotoren mit Leistungen bis 15 000 kW, betreffen Abnutzungserscheinungen 

neben Kohlebürsten, die regelmäßig gewechselt werden müssen, 

in erster Linie die Lager und die Motorwicklungen. Der Abrieb an den Bürsten lässt 

sich z. B. mit einem LVDT messen. Lager- und Wicklungstemperaturen werden mit 

Pt100 überwacht. Durch Langzeitmessungen lassen sich Trends erkennen. Bei untypischen Erhitzungen 

wird der nächste günstige Servicetermin für eine Inaugenscheinnahme und gegebenenfalls Reparaturen 

genutzt. Dadurch lassen sich Produktionsausfälle vermeiden und Wartungstermine ökonomisch steuern. 

Ich gehe davon aus, dass dadurch die Motorlebensdauer noch weiter verlängert werden kann. 

Mathis Menzel, Geschäftsführer, Menzel Elektromotoren GmbH 

„Wartung rechtzeitig planbar“ 

Hersteller mobiler Arbeitsmaschinen schreiben bislang zumeist feste 

Wartungsintervalle vor, in denen Servicetechniker Komponenten 

unabhängig vom Zustand oder nach optischer Kontrolle austauschen. 

Der interne Verschleißgrad lässt sich so nicht erkennen. Es kommt trotz 

eingehaltener Wartungsintervalle zu Ausfällen, Komponenten werden 

teils unnötig ausgetauscht. Hier bietet Bosch Rexroth eine datenbasierte 

Dienstleistung, die Verschleiß auf Komponenten- und Modulebene 

erkennt, bevor es zu einem Ausfall kommt. In die Hydrauliksysteme 

der mobilen Arbeitsmaschinen weitgehend ohnehin integrierte 

Sensoren für Drehzahl, Druck, Temperatur von Pumpe und Motor 

erfassen die Betriebszustände. Anhand dieser Betriebs- und Sensordaten 

erkennt die Lösung Verschleiß an der Hydraulik und kann die Restlebensdauer bestimmen. 

Rechtzeitig vor einem Maschinenausfall warnt eine App dann einen definierten Personenkreis. 

Wartungsmaßnahmen sind so rechtzeitig planbar, Ausfälle von mobilen Maschinen im 

Feld können vermieden werden. 

Bernd Schunk, Vertriebsleitung Business Unit Mobile Hydraulics, Bosch Rexroth AG 

Hannover Messe zeigt Nutzen von Predictive Maintenance 

Vorausschauende Lösungen für die 

zustandsbasierte Wartung werden für 

die Nutzer von Maschinen und Anlagen 

immer wichtiger, da so Kosten gespart 

und Ausfallrisiken minimiert werden 

können. Welche neuen Produkte und Lösungen in Sachen 

Predictive Maintenance am Markt verfügbar sind, erfahren die 

Besucher der Integrated Automation Motion & Drives (IAMD) 

vom 23.–27. April 2018 in den Hallen 22 und 23. „Dort zeigen 

Unternehmen, welchen Nutzen die Verbindung von Antriebstechnik 

und Steuerungstechnik mit cloudbasierten Diensten 

und Machine Learning bietet. Besucher erfahren praxisnah, 

welche technischen und kommerziellen Vorteile Maschinenbetreiber 

und Instandhalter in der Produktion haben, wenn 

sie ihre Wartungskonzepte nach den Grundsätzen von Industrie 

4.0 gestalten“, sagt Krister Sandvoss, Global Director IAMD 

bei der Deutsche Messe AG. 

Was Sie am Gemeinschaftstand „Predictive Maintenance“ 

erwartet, erfahren Sie in unserem Online-Artikel unter 

www.antriebstechnik.de/hm18_pm 

www.hannovermesse.de 



Ausfallzeiten adé 

Intelligente Wartung als zentrale Säule der Digitalen Transformation 

So unterschiedlich die Aufgaben im Maintenance 

Management auch sein mögen, die Ressource, die es zu 

nutzen gilt, sind Daten. Daten, die bislang vielfach nur 

bedingt genutzt werden. Sie konsequent zu sammeln, 

zu integrieren, zu bereinigen und gezielt mit 

unterschiedlichen Ansätzen auszuwerten, 

ermöglicht es, die verschiedenen Stadien moderner 

Wartungskonzepte sukzessive umzusetzen. 

Das grundsätzliche Problem ist bekannt: Es wird meist zu viel, zu 

früh und zu ungezielt gewartet. Untersuchungen zeigen, dass 

bis zu einem Drittel der Wartungskosten verschenktes Geld ist. Das 

aber muss nicht mehr sein. Die Digitalisierung kann hier auch zu 

einem – im wahrsten Sinne des Wortes – echten „Silver Bullet“ und 

Innovationstreiber werden. 

Das Ziel: „Zero Unplanned Downtime“ – also Antriebe so zu warten, 

dass Ausfälle und damit verbundene Produktionspro bleme gar 

nicht erst entstehen. Die Kunst: Wartungsintervalle nicht noch 

enger, sondern nach tatsächlichem Bedarf zu takten. Das Schlüsselwort 

hierfür lautet: Condition Based Maintenance (CBM) – sie dient 

gewissermaßen als Ausgangspunkt einer Predictive-Maintenance- 

Wartungsstrategie. 

Dem Konzept zugrunde liegt also die Sammlung und Analyse 

von Daten, die direkt vor Ort – teilweise auch mithilfe von Edge- 

Computing – Aufschluss geben über den aktuellen Zustand von 

Assets. Der Grundgedanke: Je umfassender und detaillierter Informationen 

über sie und die sie beeinflussenden Umfeldfaktoren vorliegen, 

umso konkreter kann ihr tatsächlicher Wartungsbedarf 

prognostiziert werden. 

OEE, KI und Edge-Computing 

Damit rückt gleichzeitig ein weiteres Ziel von Industrie 4.0 in den 

Fokus: Denn auf der Agenda steht nicht nur eine insgesamt umfassendere 

Digitalisierung und Automatisierung, sondern auch ein 

effektiverer Einsatz von Sachwerten. Anders ausgedrückt: Es geht 

um die höhere Effizienz des eingesetzten Kapitals – die sogenannte 

„Overall Equipment Effectiveness“ (OEE). Sie ist eine Funktion aus 

Verfügbarkeit, Performance und Qualität der Assets. CBM und Predictive 

Maintenance sind nach unserer Auffassung zentrale Instrumente, 

um die OEE gezielt zu steigern. 

René Stäbler ist Business Development Executive 

bei der IBM Schweiz AG in Zürich, Schweiz 

Gleichzeitig passiert aber noch etwas sehr viel Fundamentaleres: 

CBM, Predictive Maintenance und neuerdings auch KI- basierte 

Wartungsansätze werden zur Basis für die Entwicklung neuer Services, 

disruptiven Geschäfts- und Betreibermodellen und damit 

zum Ausgangspunkt für mehr Innovation – Stichwort „Data Enabled 

Services“. Mithilfe von Remote-Monitoring ist es z. B. möglich, 

die Zustandsdaten von tausenden von Maschinen und Anlagen als 

Serviceleistung für Kunden zentral und in Echtzeit zu überwachen 

und zu analysieren. Smarte, adaptive Wartung kann damit selbst zu 

einem eigenständigen Geschäftsmodell mit unterschiedlichen 

Betreiber varianten ausgebaut werden. 

Mit Edge-Computing werden leistungs fähige Analyse-Technologien 

darüber hi naus zukünftig praktisch überall und immer 

verfügbar sein. So können z. B. Mitarbeiter, die in abgelegenen 

Mit Prescriptive Maintenance 

bekommt das alte Thema 

Wartung einen vollkommen 

neuen Spin. 

René Stäbler 

Gegenden den Zustand von Anlagen überwachen müssen, sehr 

viel genauer die Erfordernisse für Wartung oder den Ersatzteilbedarf 

ermitteln. 

Ein Anwendungsfall ist die sensorbasierte Zustandsüberwachung 

im Antriebsstrang von z. B. Windkraftanlagen. Dabei 

können, teilweise eben auch mithilfe von Edge-Computing, die erste 

Datenanalysen direkt in den Wälzlagern ermöglichen, alle relevanten 

Daten in Cloud-Servern zusammengefasst und analysiert 

werden. Die Auswertungen dieser Daten dienen dann wiederum 

als Grundlage für die Diagnose und vorausschauende Wartung 


SPECIAL I PREDICTIVE MAINTENANCE 

fahren oder aber das letzte aus ihm rauszuholen, um die Ware 

rechtzeitig am Zielort zu haben? Alle drei Optionen sind potenziell 

mit Kosten und Risiken verbunden („competing goals“). Die 

Frage ist nur, welche Option macht in der konkreten Situation am 

meisten Sinn? 

Die Potenziale für den Einsatz solcher datengetriebener Wartung 

sind enorm. Ein weiteres aktuelles Beispiel macht dies deutlich: So 

wird IBM dem Logistik-Bereich der amerikanischen Armee (Logistics 

Support Activity – LOGSA) helfen, aus über fünf Milliarden Datenpunkten 

von On-Board Sensoren „Vehicle Maintenance Failures“ 

vorherzusagen. Darüber hinaus übernimmt die Army Watson 

IoT-Lösungen, die unstrukturierte, strukturierte und Sensor-Daten 

direkt aus militärischen Assets analysieren. Damit wird LOGSA zukünftig 

besser in der Lage sein, der Armee sowohl Predictive als 

auch Prescriptive Wartungsinformationen zur Verfügung zu stellen. 

Mit diesen neuen Technologien bekommt das alte Thema Wartung 

einen vollkommen neuen Spin. Und im Kontext von Industrie 

4.0 wird damit eine weitere wichtige Lücke geschlossen. Dies ist 

definitiv auch eine Chance für die etablierten Unternehmen, nicht 

nur ihre Wartung zu optimieren, sondern mithilfe einer digitalen 

„Re-Inven tion“ auch neue Umsatzquellen zu erschließen. Das gilt 

insbesondere für den export orientieren Wirtschaftsstandort in 

Mittel europa. Hier war Innovation schon immer gleichzusetzen mit 

Wettbewerbsvorteilen. 

der Wälzlager. Das ist keine Vision mehr, sondern funktionierende 

Realität. 

www.ibm.com/watson 

Intelligente Einblicke in „fuzzy“-Umgebungen 

Der Übergang ist fließend – und trotzdem spektakulär: Denn während 

Maintenance-Software bisher nur die Analyse strukturierter 

Sensordaten zugelassen hat, gehen intelligente Wartungs-Anwendungen 

noch einen Schritt weiter: Dem Prinzip KI-basierter 

Systeme folgend, deren Merkmale ver stehen – bewerten – lernen 

sind, ist nun auch die Entwicklung „mitdenkender“, vorausschauender 

Wartung keine Vision mehr. KI basierte IoT-Plattformen 

kombinieren hierfür strukturierte (Maschinen-)Daten mit der 

Masse an unstrukturierten Informationen wie schriftlichen Aufzeichnungen, 

Sprache, Geräusche, Vibrationen, Bilder, Videos und 

Bewegungen, analysieren und bewerten sie. Damit ermöglichen 

sie neue Sichtweisen auch auf komplexe, „fuzzy“-Umgebungen. 

Zudem gewinnen diese Anwendungen im Training mit Experten 

den Kontext-bezogenen nötigen Sachverstand und können damit 

den Verantwortlichen vor Ort bei der Einordnung von Ereignissen 

und bei der Entscheidungsfindung unterstützen. Ein echter Paradigmenwechsel 

also. 

Tools für professionelle 

Instandhaltung 

Von Predictive zu Prescriptive 

Die nächste Stufe ist Prescriptive Maintenance. Die Idee dahinter 

ist noch viel komplexer: Bei Prescriptive geht es nicht mehr nur 

um Prognosen, in welchem Zeitraum gewartet bzw. etwas ausgetauscht 

werden soll, sondern um die genaue Berechnung, welches 

Zeitfenster dafür das betriebswirtschaftlich optimalste bzw. kostengünstigste 

wäre. Darüber hinaus geht es um den richtigen Zeitpunkt 

für die Ersatzteilplanung und -beschaffung, und um ganz 

grundsätzliche Fragen: Etwa, ob Wartungsintervalle lokal oder global 

optimiert werden sollen und wie Lieferketten und Wartung am 

besten miteinander zu verzahnen sind. 

Folgendes Beispiel kann das verdeut lichen: Macht es bei Problemen 

mit dem Antrieb eines Schiffsmotors mehr Sinn, ihn 

gleich zu reparieren, oder ihn zu schonen und langsamer zu 

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„Spannende 

Zukunft“ 

Quo vadis Predictive Maintenance? – 

Ein Kommentar von Prof. Dr. Georg Jacobs 

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Georg Jacobs ist Leiter 

des Instituts für Maschinenelemente und 

Systementwicklung an der RWTH Aachen 

ie vorausschauende Instandhaltungsplanung 

auf Basis des prädiktierten 

D 

Komponentenzustands wird meist kurz als 

Predictive Maintenance bezeichnet. Sie soll 

die Instandhaltungskosten gegenüber der 

leistungs- oder zeitgesteuerten, vorbeugenden 

Instandhaltung senken. Obwohl sich 

Industrie und Forschung seit vielen Jahren 

bemühen, Condition-Monitoring-Systeme 

zu entwickeln, ist die Vorhersage des aktuellen 

Zustandes der relevanten Bauteile 

einer Ma schine immer noch eine technische 

Herausforderung. Geeignete Messsignale 

müssen früh genug auf mögliche 

Schäden hinweisen, eine Lokalisierung des 

geschädigten Bauteils erlauben und trotz 

Fertigungs- und Montagestreuung bei 

gleichzeitig veränderlichen Betriebsbedingungen 

der Maschinen eindeutige Aussagen 

liefern. Meist kommt Sensorik zur Messung 

von Schwingungen und Geräuschen, 

Schmierstoffzuständen und Temperaturen 

zum Einsatz. Beispiels weise kann der Zustand 

der Laufflächen von Wälzlagern bereits 

heute durch marktgängige Condition-Monitoring-Systeme 

zuverlässig bewertet werden. 

Zunehmend wird versucht, die Aussagekraft 

der Signale der CM-Sensorik durch 

Fusion mit anderen auf der Maschine verfügbaren 

Signalen zu verbessern. Dazu 

werden Verfahren der Mustererkennung 

angewandt, deren Training jedoch oft 

durch die Anzahl verwertbarer Schadensfälle 

limitiert ist. Zum Teil werden große 

Datenmengen (Big Data) gesamter Maschinenflotten 

betrachtet, um durch Machine- 

Learning-Algorithmen systematische Konstruktions- 

und Fertigungs fehler und folglich 

drohende Reparaturen zu identifizieren. 

Neue, oft preisgünstige Sensoren, erweiterte 

Auswerteverfahren (Edge Computing) und 

vereinfachte Datenübertragung eröffnen 

neue Möglichkeiten für Zustands- und 

Schadensanalysen. Beispielsweise wird 

aktuell die Identifikation der Rissentstehung 

unterhalb der Werkstoffoberflächen bei 

Ermüdungsfrühausfällen an Wälzlagern 

durch Schallemission untersucht. Obwohl 

die prinzipielle Funktion nachgewiesen ist, 

bestehen hinsichtlich der Aussagesicherheit 

noch offene Fragen. 

Ein vergleichsweiser frischer, grundlegend 

anderer Ansatz ergibt sich aus der Berechnung 

verbleibender Restlebensdauern. 

Dabei macht man sich zu Nutze, dass im 

Zuge von Industrie 4.0 immer mehr Informationen 

zur tatsächlichen Lasthistorie 

einer Maschine vorliegen. Die Nachrüstung 

von Maschinen mit geeigneten, oft 

schon kabellosen Lastsensoren nimmt 

„Individuelle modell- und betriebsdatenbasierte 

Verfügbarkeitssicherung wird zum Wettbewerbsvorteil.“ 

stetig zu. Durch Einspeisung weniger Lastdaten 

in leistungsfähige Simulationsmodelle 

ganzer Maschinensysteme können, 

unter Extra polation der Lasthistorie, 

die tatsächlich verbleibenden Bauteillebensdauern 

rechnerisch ermittelt werden. 

Es ist vielfach belegt, dass das individuelle 

Gebrauchsdauerverhalten der 

Maschinen oft deutlich anders ist, als das 

bei der Produktentwicklung – mit oft verallgemeinerten 

und tendenziell hohen 

Lastanforderungen – berechnete. Entsprechend 

groß ist das Potenzial für 

Predictive Maintenance! 

Es bedarf keiner besonderen Prädiktions- 

Künste um der Predictive Maintenance eine 

spannende Zukunft im Kontext von Industrie 

4.0 und zunehmend modellbasierter 

Produktentwicklung vorherzusagen. z 



Welche neuen Geschäftsmodelle 

ergeben sich durch Predictive Maintenance 

für die Antriebstechnik? 

„Drei Modelle entscheiden“ 

Es ergeben sich aus meiner Sicht drei Modelle: Datengetriebene Mehrwertdienste, Servicedienstleistungen 

und Contracting-Geschäftsmodelle. Datengetriebene Mehrwertdienste: Die prädiktive Analytik auf Basis 

der Betriebsdaten erlaubt eine Vorausschau auf die Performance und die Lebensdauer des Antriebssystems 

und der Komponenten. Dies ermöglichen wir mit unserem IoT-fähigen Antriebskonzept Simotics IQ. Damit 

können Anwender Motordaten in die Mindsphere übertragen und dort mit Simotics IQ Mind App analysieren 

und auswerten. Servicedienstleistungen: Auf Basis der prädiktiven Analytik können entsprechende Services 

und Maintenance-Maßnahmen geplant werden. Es ergeben sich nun verschiedenste Geschäftsmöglichkeiten 

im Life-Cycle-Management: Der Maschinenhersteller kann vorausschauende Wartungsdienste anbieten, und 

Zeitpunkt und Umfang der Wartungen mit dem Betreiber optimiert planen. Der Hersteller kann Ersatzteillieferungen 

mit dem Betreiber oder dem Service-Dienstleister vereinbaren. Damit entfällt das Ersatzteillager für 

den Betreiber, der OEM kann die benötigten Ersatzteile vorausschauend im eigenen Produktionsprozess produzieren. Contracting- 

Geschäftsmodelle: Der Hersteller kann im Rahmen eines Contracting-Vertrages Performance und Verfügbarkeit des Antriebssystems 

an den Betreiber verkaufen und sichert dies durch prädiktive Instandhaltung ab. 

Dr. Christian Mundo, Leiter Digital Office Large Drives, Siemens AG 

„Erfolg Kunde = Erfolg Anbieter“ 

Heute erwartet der Kunde Systemlösungen und antriebsnahe Dienstleistungen mit dem Fokus Montage, 

Inbetriebnahme, Instandhaltung und schnelle Reaktionsfähigkeit. 

Mit unserem Digitalangebot ABB Ability werden wir noch stärker zum Partner des Kunden und übernehmen 

mehr Verantwortung, was sich in entsprechenden Dienstleistungsangeboten, wie unserem Predictive- 

Maintenance-Service, widerspiegelt. Der Erfolg des Kunden wird unmittelbarer auch zum Erfolg des 

Anbieters, während die Kunden auf einen großen, leistungsfähigen Partner mit einem breiten Hardwareangebot 

und weltweiten Dienstleistungen vertrauen können. Grund lage des Predictive Maintenance sind 

Daten zum Zustand der Antriebe, verknüpft mit Daten zum Prozess sowie über anstehende Produktionsanforderungen. 

Diese Daten werden durch ständig anzupassende Algorithmen ausgewertet und den richtigen 

Personen bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt. Das erfordert neben geringen Hardware installationen vor 

allem auch IT-Dienstleistungen wie Datenverfügbarkeit und Sicherheit, die Informationssteuerung, aber auch die Auswertung 

durch Experten, Analysen mit dem Kunden und das Ausarbeiten von individuellen Service- und Optimierungsstrategien. 

Michael Herbort, Leiter Vertrieb Service, ABB Automation Products GmbH 

„Ohne Partner geht es nicht“ 

Service ist heute notwendiges Kerngeschäft für alle Unternehmen – seine Digitalisierung, der „Service 4.0“ und 

damit einhergehend Predictive Maintenance als ein zentrales Thema, eröffnet weitreichende Möglichkeiten 

des Wachstums. Es geht darum, über die gesamte Kunden-Wertschöpfungskette zusätzlichen Nutzen zu schaffen. 

Das ist eine Mammutaufgabe, die weit mehr als nur Technologiekompetenz erfordert und auch keinesfalls 

von einem einzigen Unternehmen alleine geleistet werden kann – Arbeiten in Netzwerken und Partnerschaften 

ist erforderlich! Konstellation und Rollenverteilung der künftigen Wertschöpfungskette von Predictive Maintenance 

haben sich noch lange nicht gefunden. Automatisierer stehen für einen optimierten Produktionsfluss, sie 

ermöglichen einen zentralen Wertbeitrag von Predictive Maintenance: die potenzielle Automatisierung von 

Folgeabläufen, nachdem eine Vorhersage erfolgt und eine Entscheidungsfindung bzw. -unterstützung stattgefunden 

hat. Somit liegt Automatisierern die Denkweise von Predictive Maintenance heute schon in der Natur. Ein 

valides Geschäftsmodell im Gesamtkontext von PM muss sich für Automatisierer also aus der Fähigkeit ableiten, die eigenen Kernkompetenzen 

in die mögliche Abwicklung automatisierter Serviceprozesse zu übertragen. Radikal aus Kundensicht gedacht. 

Sebastian Feldmann, Leiter „Service Excellence“, Roland Berger GmbH 


Schneidwerkzeug erschließt Potenzial 

bei der 5-Achs-Zahnradfertigung 

Die 5-Achs-Bearbeitung von 

Verzahnungen wird immer 

bedeutsamer und stellt eine 

flexible Ergänzung zu alt 

eingesessenen etablierten 

konventionellen 

Herstellverfahren dar [1]. 

Hierbei stehen neben den 

wirtschaftlichen Aspekten auch 

die qualitativen Anforderungen 

im Fokus. Durch eine neue 

Technologie können gerade im 

frühen Entwicklungsstadium 

durch die immense Flexibilität 

zeitliche Vorteile neu erschlossen 

bzw. ausgeschöpft werden. 

01 Neu entwickelte Schneidwerkzeuge 

Das von Sandvik Coromant entwickelte Invomilling-Bearbeitungsverfahren 

bietet durch die Kombination von Werkzeugund 

Softwarelösung diese Flexibilität. Die CAD/CAM-Software, die 

speziell für die Bearbeitung von Verzahnungen entwickelt wurde, 

vereint die drei grundlegendsten Funktionen die für die wirtschaftliche 

Herstellung funktionsfähiger Zahnräder gegeben sein müssen. 

Diese Funktionen bilden die Berechnung der exakten Verzahnungsgeometrie 

inkl. Makro- und Mikromodifikationen, die automatische 

Berechnung der Fräsbahnen mit Vorgabe der zulässigen 

Formabweichungen sowie Materialabtrags- und Maschinensimulation 

in einem Programm und nicht zuletzt die hohe Anwenderfreundlichkeit. 

Mit diesem Softwarepaket können neben der 

namensgebenden Invomilling-Strategie auch Bearbeitungsstrategien 

mit Standard Schaft-, Kugel- und Torusfräsern erstellt werden. 

Durch Weiterentwicklungen im Bereich der Werkzeuge wird das 

M. Eng. Thomas Glaser ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für 

Antriebstechnik der Hochschule Aalen und Jochen Sapparth ist Product 

Manager Invomilling bei der Sandvik Tooling Deutschland GmbH 

in Düsseldorf 

Verfahren auch für die Einbringung von Mikroflankenmodifikationen 

interessant. Ein mehrjähriges Kooperationsprojekt zwischen 

Sandvik Coromant und dem Institut für Antriebstechnik 

Aalen beschäftigt sich mit der Untersuchung diverser Aspekte 

dieses Herstellverfahrens. 

Die Problemstellung 

In der Regel werden Verzahnungen nach der Wärmebehandlung 

üblicherweise geschliffen bzw. wird eine Feinbearbeitung durchgeführt. 

Ziel dieser Feinbearbeitung ist es, die fertigungsbedingten 

Maß- und Formabweichungen in Form von Flankenlinien-, Profillinien-, 

Rundlauf- und Teilungsabweichungen aus der Vorbearbeitung 

und der Wärmebehandlung zu korrigieren [2]. Zudem werden 

bei der Feinbearbeitung nach heutigem Stand der Technik häufig 

Zahnflankenmodifikationen eingebracht. Diese Modifikationen 

sollen das Geräusch- und Tragfähigkeitsverhalten der Verzahnungen 

verbessern und die lastbedingten Verformungen des Zahnrad- 

Welle-Lagersystems kompensieren. Diese Mikrozahnflankenmodifikationen 

treten sowohl in Profil- oder Flankenrichtung als auch in 

Kombination beider auf. In diesem Artikel werden Ergebnisse aus 

der Praxis bezogen auf Bearbeitungszeit und Verzahnungsqualität 

beim Einsatz dieses Mehrachs-Bearbeitungsverfahrens beschrieben. 


ZAHNRADFERTIGUNG 

02 

Übersicht Zahnflankenmodifikation 

Profil 

Flanke 

A 

ROOT 

Cα 

B 

f Ha 

C 

TIP 

C a 

C β 

BOTTOM 

TOP 

E F G H 

X 2 X 1 

X 2 

L 1 L 2 

X 

03 

Bearbeitungsschritte Verzahnungsbearbeitung 

Vorgeschruppte 

Zahnlücke 

Schlichten Flanke 

Links Frontside-Tool 

Schlichten Flanke 

Rechts Backside-Tool 

Zahnlücke mit 

Modifikationen 

Dieses Bearbeitungsverfahren verwendet ausschließlich Standardwerkzeug. 

Änderungen an der Makro- und Mikrogeometrie der 

Verzahnung werden über die Anpassung der Fräsbahnen und nicht 

über Anpassungen des Werkzeuges wie bei der konventionellen 

Verzahnungsherstellung realisiert bzw. umgesetzt. 

Ausgangssituation und Zielsetzung 

Neue Entwicklungen im Bereich der Werkzeuge und Strategien zur 

5-Achs-Bearbeitung von Verzahnungen machen diese Technologie 

auch für den Prototypenbau nutzbar. Ziel hierbei ist es, die exakte 

Verzahnungsgeometrie identisch zur konventionellen Serienherstellung 

zu erzeugen. Hierzu müssen u. U. nach dem Härten Mikroflankenmodifikationen 

eingebracht werden. Ziel ist es, das Potenzial 

in Bezug auf diese Flankenmodifikation bei der 5-Achs-Bearbeitung 

in wirtschaftlicher und technischer Hinsicht aufzuzeigen. 

Die Vorgehensweise 

Es wurde eine Verzahnung mit den in der Tabelle aufgeführten 

Verzahnungsdaten hergestellt. Diese Verzahnung findet im 

Automotive-Bereich Anwendung und wird mit einer Höhenballigkeit 

von Cα 3 ± 3 µm (L1 = 11,305 mm) und einer Breitenballigkeit 

Cβ von 6 ± 4 µm (X = 18,1 mm und X1 = 14,48 mm) 

gemäß Bild 02 ausgeführt. 

Die Verzahnung wurde komplett auf einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum 

vom Typ DMU80P Duoblock mit Heidenhain iT- 

NC530-HSCI-Steuerung weich fertigbearbeitet. Die Bearbeitungsstrategie 

wurde mit der CAD/CAM-Software Invomilling erstellt. 

Beim Invomilling-Verfahren verläuft die Vorschubgeschwindigkeit 

entlang des Zahnprofils und die Zustellung wird in Zahnbreiten- 

Übersicht Verzahnungsdaten 

Verzahnungsdaten 

Zähnezahl 35 

Normalmodul 1,680 

Eingriffswinkel 19° 

Schrägungswinkel 31,458° 

Kopfkreis 74,500 / 74 ,400 

Profilmodifikation, Cα 3 ± 3 µm 

Flankenmodifikation, Cβ 6 ± 4 µm 


Diameter → 

Axis Direction → 

04 

Verzahnungsmessschrieb 

No. of teeth 

35 Base diameter 

65.1755 mm DIN/Tol.din3962 

Normal module 

1.6800 mm Normal Press. angle 

19.0000 ° Qnom=8 

Qact=8 

Face width 

Probe stylus diameter 

18.1000 mm 1.0017 mm Helix angle 

Addend. modif. factor 

33.5000 ° / 

–0.4228 

RCD(act)= 63.316 + ← Left flank Tol.= 0.000/ 0.000 (63.500) mm TCD(act)= 74.464 Profile variation 

Tol.= 0.000/ 0.000 (74.500) mm 

Right flank → + 

Tip 

Va 

250:1* 

40 

μm 

UPL=20 

73.900 

73.900 

69.293 

69.293 

69.293 

69.293 

Vb 

5:1* 

66.630 

66.630 

2.00 

mm 

Root 

[μm] 

Fa 

fHa 

ffa 

ca 

+ ← Left flank Lead-tooth alignment variation 

Right flank → + 

Top 

Va 

250:1* 

40 

μm 

DIN 

UPL=20 

Tol. 

16.0 

–10.0/+10.0 

12.0 

–3.0/+3.0 

17.195 

27 

18 

9 

1 

1 

9 

18 

27 Tol. 

5 

4 

5 

4 

4 

5 

5 

7 

0 

2 

2 

–1 

–1 

–1 

1 

–4 

1 

1 

1 

1 

2 

1 

3 

1 

–1 

1 

–1 –1 

0 

–1 –1 

–2 

fHam= 1| Wobble= 3| Qnom=8| Qact=5 fHam= –1| Wobble= 5| Qnom=8 | Qact=6 

9.332 

8.378 

8.794 

10.237 

8.028 

8.978 

10.619 

9.162 

16.0 

–10.0/+10.0 

12.0 

–3.0/+3.0 

17.195 

Vb 

4:1* 

2.50 

mm 

0.905 0.905 

Bottom 

[μm] 

Fb 

fHb 

ffb 

cb 

Tol. 

18.0 

–16.0/+16.0 

9.0 

+2.0/+10.0 

27 

18 

9 

1 

1 

9 

18 

27 Tol. 

5 

6 

3 

6 

6 

3 

8 

3 

1 

–3 –1 

5 

4 

0 

–6 

0 

1 

2 

1 

1 

3 

2 

2 

2 

9 

9 

8 

9 

9 

8 

8 

8 

fHbm= 1| Wobble= 8| Qnom=8| Qact=5 fHbm= 0| Wobble= 10| Qnom=8 | Qact=6 

18.0 

–16.0/+16.0 

9.0 

+2.0/+10.0 


ZAHNRADFERTIGUNG 

richtung vorgenommen. Die Strategie teilt sich hier in die 

Ab schnitte Schruppen, Schlichten (Flanke links und rechts), 

Zahngrund und Entgraten (Bild 03). Zur Bearbeitung der Zahnflanken 

werden die neu entwickelten Schneidwerkzeuge verwendet 

(Bild 01). 

Durch die neu entwickelte Schneidengeometrie (Bild 01) können 

hohe Schnittgeschwindigkeiten und Zahnvorschübe bei gleichzeitiger 

Einhaltung der Qualitätsanforderungen der Zahnflanke realisiert 

werden. Zudem bietet das neue Design eine verbesserte Zugänglichkeit 

bei schmalen Zahnlücken und/oder hohen Zähnen. 

Für die Bearbeitung der modifizierten Zahnflanke werden 17 Zustellungen 

in Zahnbreitenrichtung benötigt. Dies entspricht jedoch 

einer Erhöhung der Gesamtbearbeitungszeit um ca. 33 % im Vergleich 

zur Bearbeitung derselben unmodifizierten Verzahnung 

(vier Zustellungen). Der Grund hierfür liegt in der durch die Breitenballigkeit 

Cβ verursachten Krümmung der Zahnflankenlängslinie. 

Diese Krümmung verringert die Überlappung zwischen den 

einzelnen Fräsbahnen und führt somit zu einer Erhöhung der 

Anzahl der benötigten Bahnen um die gewünschte Form richtig 

abbilden zu können. 

Ergebnisse 

Die Bearbeitung mit den Schnittwerten: Schnittgeschwindigkeit 

vc = 250 [m/min] und Zahnvorschub fz = 0,04 [mm/Z] lieferten 

hervorragende Ergebnisse. Hierbei zeigen sich gerade in Profilrichtung 

beachtliche Genauigkeiten, d. h. Profilqualitäten nach DIN 

3962 [4] zwischen 5 und 6 konnten hergestellt werden. Durch die 

hohe Anzahl an Zustellungen in Zahnbreitenrichtung konnten 

auch in Flankenrichtung sehr gute Qualitäten von 5 bis 6 erzielt 

werden. Die Flankenmodifikationen konnten in gewünschter Form 

und im vorgegebenen Toleranzfeld hergestellt werden (Bild 04). 

Fazit und Ausblick 

Durch die Verwendung der CAM-Software Invomilling und den 

passenden Werkzeugen konnten sehr gute Verzahnungsqualitäten 

an den modifizierten Verzahnungen erreicht werden. Es zeigt 

sich, dass die Möglichkeiten der 5-Achs-Bearbeitung in Bezug 

auf Qualität, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit ein ergänzendes 

Potenzial zu den konventionellen Verzahnungsherstellverfahren 

aufweisen. Dies bietet gerade im frühen Entwicklungsstadium 

immense Vorteile. 

Die Feinbearbeitung inkl. Mikroflankenmodifikationen erhöht 

jedoch bei der Verwendung dieser Bearbeitungsstrategie die Gesamtbearbeitungszeit. 

An dieser Stelle sollte über eine mögliche 

Anpassung der Werkzeuge zur Modifikationseinbringung auf Standard 

Schaft-, Kugel- oder Torusfräser bzw. eine Trennung der 

Modifizierungsstrategien für Profilrichtung (Invomilling) und Flankenrichtung 

(Freiformfräsen) nachgedacht werden. Des Weiteren 

muss die Hartbearbeitung mit Mikroflankenmodifikationen getestet 

werden. Hierzu zeigen Versuchsergebnisse des Instituts 

für Antriebstechnik Aalen gute und vielversprechende Ergebnisse 

bei der Hartfeinbearbeitung von Stirnradverzahnungen ohne 

Profil modifikationen [3]. 

Literaturverzeichnis: 

[1] R. Bieker, Hochpräzise Verzahnungen, die Königsdisziplin der 5-Achs- 

Bearbeitung, Klartext/Heidenhain, 2017 

[2] F. Klocke, Zahnrad- und Getriebetechnik, Hanser Verlag, München, 2017 

[3] T. Glaser, Ergebnisbereich: Hartfeinbearbeitung von Stirnradverzahnungen 

mit dem InvoMilling-Verfahren, Institut für Antriebstechnik Aalen, 2017 

[4] DIN 3962, Toleranzen für Stirnradverzahnungen, Beuth Verlag, 1978 

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Potenziale von 

Zahnstange-Ritzel-Antriebssystemen 

Moderne Produktionsanlagen stellen immer höhere 

Forderungen an die Fertigungsgüte und Dynamik der 

eingesetzten Antriebssysteme. Dieser Artikel 

betrachtet zentrale Eigenschaften von Zahnstange- 

Ritzel-Antriebssystemen und beschreibt Maßnahmen 

zur Steigerung dieser Eigenschaften. Es wird gezeigt, 

dass sich elektrisch verspannte Zahnstange-Ritzel- 

Antriebssysteme in Bezug auf Positioniergenauigkeit 

und Steifigkeitsverhalten für den Einsatz in 

High-Performance-Werkzeugmaschinen auszeichnen. 

M.Sc. Tim Engelberth ist wissenschaftlicher Mitarbeiter und Prof.-Dr. Alexander 

Verl ist Institutsleiter, beide am Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen 

und Fertigungseinrichtungen an der Universität Stuttgart; 

M.Sc. Marco Heckmann ist Experte für Entwicklung mechanischer Antriebssysteme 

bei der Wittenstein Alpha GmbH in Igersheim 

Die Fertigungsgüte und Dynamik moderner Produktionsanlagen 

wird vor allem durch das eingesetzte Antriebssystem beeinflusst. 

Dieses definiert die erreichbare Antriebskraft und Beschleunigung, 

die Positioniergenauigkeit und die statische und dynamische 

Steifigkeit der Maschinenachse [1]. Die verbreitetsten 

Antriebssysteme sind Kugelgewindetriebe (KGT), Zahnstange-Ritzel-Antriebe 

(ZRA) und Lineardirektantriebe (LDA). Die Auswahl 

hängt hauptsächlich vom Anwendungsfall und den damit verbundenen 

Kosten ab. ZRA zeichnen sich für den Einsatz in Werkzeugmaschinen 

(WZM) insbesondere dadurch aus, dass ihre Steifigkeit, 

im Gegensatz zu den ansonsten etablierten KGT [2], unabhängig 

von der Verfahrlänge ist [3, 4]. Die Steifigkeit von KGT hängt hingegen 

von der Verfahrlänge, dem Spindeldurchmesser und der aktuellen 

Position des Maschinentischs ab [5]. Um eine ausreichende 

Steifigkeit bei wachsender Verfahrlänge zu gewährleisten, muss der 

Spindeldurchmesser vergrößert werden. Dies führt zu einer Verringerung 

der Antriebsdynamik aufgrund des anwachsenden Spindelträgheitsmoments, 

sodass KGT hier nicht effizient betrieben 

werden können. LDA zeichnen sich ebenfalls für den Einsatz in 

WZM aus. Hier wirken sich vor allem der hohe Energiebedarf und 

die über den gesamten Verfahrweg benötigten Sekundärteile im 

Vergleich zum ZRA nachteilig auf die Kosten aus [1]. 

Ein zentrales Problem elektromechanischer Antriebssysteme ist 

die Umkehrspanne im Antriebsstrang. Bei ZRA wird die Umkehrspanne 

durch die Verzahnung und Lagerung im Getriebe sowie den 

Zahnstange-Ritzel-Übergang verursacht. Sie beeinflusst die erreichbare 

Positioniergenauigkeit und die Regelgüte des Antriebs- 


LINEARTECHNIK 

systems aufgrund ihrer Nichtlinearität. Um den Forderungen moderner 

Produktionsanlagen gerecht zu werden, ist eine Reduzierung 

der Umkehrspanne notwendig. Durch das Verspannen zweier 

parallel angeordneter Ritzel kann die Umkehrspanne im Antriebsstrang 

eliminiert werden. Die Literatur nennt verschiedene mechanische 

und elektrische Ansätze zur Erzeugung der Verspannung 

[1–3, 6–9]. Der Einfluss der Verspannung auf die Umkehrspanne, 

die Reibung sowie die statische und dynamische Steifigkeit wurde 

bereits eingehend betrachtet [10] und wird in diesem Artikel nicht 

weiter vertieft. 

In den folgenden Kapiteln wird aufgezeigt, welche Positioniergenauigkeiten 

und Steifigkeitseigenschaften mit einem einzelnen 

ZRA der Firma Wittenstein Alpha GmbH erreicht werden können. 

Zudem werden Maßnahmen zur Verbesserung der Positioniergenauigkeit 

genannt und experimentell validiert. Des Weiteren 

wird ein Vergleich zum elektrisch verspannten ZRA vorgenommen 

und ein Ausblick auf aktuelle Forschungsarbeiten zur Anpassung 

der Verspannung während des Betriebs und zur Steigerung der 

Bahngenauigkeit gegeben. 

Versuchsaufbau 

Die in diesem Artikel vorgestellten Untersuchungen wurden an 

dem in Bild 01 dargestellten Zahnstange-Ritzel-Versuchsstand des 

ISW der Universität Stuttgart durchgeführt. 

Der Maschinentisch des Versuchsstands hat eine Gesamtmasse 

von 420 kg und wird von zwei parallel angeordneten, elektrisch 

verspannten ZRA angetrieben. Zusätzlich steht ein LDA zur Verfügung, 

über den Störkräfte aufgebracht werden können. Der 

Verfahrweg beträgt 2,7 m. Die Position des Maschinentischs wird 

über die vier in der Abbildung gezeigten direkten Messsysteme 

erfasst. Es sind jeweils zwei Messsysteme unterschiedlicher Hersteller 

entlang der gleichen Achse montiert, sodass die Messwerte 

validiert werden können. Die Rotation der Motoren wird über die 

Motorencoder gemessen. Die eingesetzten Komponenten sind in 

Tabelle 01 zusammengefasst. 

Die elektrische Verspannung zwischen den beiden Motoren wird 

anhand der in Bild 02 dargestellten Regelungsstruktur erzeugt. 

Diese in industriellen Steuerungen bzw. Antriebsverstärkern etablierte 

Struktur wird als Momentenausgleichsregelung bezeichnet. 

Beide Motoren werden jeweils über einen Standard-Kaskadenregler 

geregelt. Die Verspannung wird im Drehzahlregelkreis generiert, 

indem ein Drehzahloffset v V 

in Abhängigkeit von der aktuellen Differenz 

der Drehmomentsollwerte M 1,soll 

und M 2,soll 

und dem geforderten 

Verspannungsmoment M V 

erzeugt wird. Anhand des Drehzahloffsets 

v V 

wird der vom Lageregler erzeugte Drehzahlsollwert 

v soll 

modifiziert, sodass die Verspannung zwischen den beiden Motoren 

aufrechterhalten bleibt. 

Werden die so erzeugten Momente M 1 

und M 2 

der einzelnen 

Motoren über dem geforderten Gesamt-Sollmoment M soll 

aufgetragen, 

so ergibt sich das in Bild 03 dargestellte Diagramm der 

elektrischen Verspannung. Es ist zu erkennen, dass das geforderte 

Verspannungsmoment M V 

eine Verschiebung der Kennlinien M 1 

und M 2 

in positive bzw. negative Richtung der y-Achse verursacht, 

sodass die Verspannung über den gesamten Betriebsbereich konstant 

bleibt. Das maximal erreichbare Gesamtmoment M ges,max 

ergibt 

sich anhand von Gl. (1). Es wird durch das Verspannungsmoment 

M V 

reduziert. 

01 

1 

2 

3 

02 

01 

2 

1 

6 

4 

3 

5 5 

ZRA1 

ZRA2 

LDA 

Zahnstange-Ritzel-Versuchsstand des ISW der Universität 

Stuttgart 

4 

5 

6 

6 

Zahnstange 

Linearführung mit integriertem Messsystem 

Interferometer 

1 

2 

4 

5 

3 

6 6 

Regelungsstruktur zur Erzeugung der elektrischen 

Verspannung 

Verbaute Komponenten 

Aktorik 2x Synchronmotoren Siemens 1FT7086 

(ZRA1, ZRA2) 

Direktantrieb (LDA) Siemens 1FN3300 

Mechanik Getriebe Wittenstein Alpha RP040S 

Ritzel 

Wittenstein Alpha RMT400 

Zahnstange 

Wittenstein Alpha ZST400 

Sensorik 2x magnetoresistive Schneeberger AMSABS 3B 

Linearmesssysteme 

2x Interferometer Attocube IDS3010 

2x Drive-Cliq- 

Motor geber 

Siemens AM24 

5 


x ZRA 

– x Tisch 

[µm] 

03 

Drehmomente der verspannten Motoren [nach 9] 

M 

keit. Die Positioniergenauigkeit wird zur Beurteilung der Fertigungsgüte 

herangezogen, denn sie definiert die erreichbaren Fertigungstoleranzen. 

Die statische Steifigkeit dient ebenfalls zur Beurteilung 

der Fertigungsgüte, denn sie ist ein Maß für die Robustheit gegenüber 

Stör- und Bearbeitungskräften, die eine Positionsabweichung 

während der Bewegung verursachen können. Die dynamische Steifigkeit 

wird für die Beurteilung des Frequenzverhaltens herangezogen. 

Sie definiert die erreichbare Bandbreite, die anzeigt, bis zu welcher 

Frequenz die Vorschubachse der Anregung noch folgen kann. 

Sie begrenzt somit die erreichbare Regler-Performance. 

M 1 

M 2 

M 1 

M ges 

M 2 

M soll 

Positioniergenauigkeit 

M V 

-2M V 

2M V 

-M V 

M 1 

M 2 

M ges 

= M 1 

+ M 2 1 2 3 

Der Begriff der Positioniergenauigkeit und das Verfahren zur Bestimmung 

der Positioniergenauigkeit einer Vorschubachse sind in 

DIN ISO 230-2 beschrieben [11]. In Anlehnung an die genannte 

Norm lässt sich die Positioniergenauigkeit definieren als die Differenz 

des größten und kleinsten Fehlers beim vielfachen, zweiseitigen 

Anfahren mehrerer Positionen entlang des gesamten Verfahrweges. 

Bei Maschinen ohne direktes Wegmesssystem errechnet 

sich der Fehler je Position aus der Differenz des Motorencoderwertes 

und den Messwerten des direkten Referenzmesssystems. Bei 

ZRA wird der vom Motorencoder gemessene Bitwert α ZRA 

mittels 

Gl. (2) anhand der Encoder-Auflösung U ZRA 

, des Teilkreisradius r 

des Ritzels und des Übersetzungsverhältnisses i des Getriebes in 

die Motorposition x ZRA 

umgerechnet. Für die Untersuchungen wird 

der Motorencoder von ZRA1 genutzt, da dieser als Master für die 

Lageregelung fungiert. 

04 

20 

-20 

Positioniergenauigkeit des einzelnen ZRA ohne direktes 

Weg-Messsystem 

0 

Hinweg 

Rückweg 

Die direkt gemessene Tischposition x Tisch 

errechnet sich aus Gl. (3) 

anhand der Messsystemauflösung U Tisch 

und dem gemessenen 

Bitwert α Tisch 

. Als Referenzmesssystem wird das linke der in Bild 01 

dargestellten magnetoresistiven Messsysteme von Schneeberger 

genutzt. 

-40 

-60 

-80 

-100 

-120 

-140 

164 µm 

0 0.5 1 1.5 2 2.5 

Position [m] 

Weiterhin ist zu erkennen, dass das Diagramm in drei Bereiche eingeteilt 

ist. In den Bereichen 1 und 3 sind die Motormomente, jeweils 

mit unterschiedlichem Vorzeichen, gleichgerichtet. In Bereich 

2 sind die Momente entgegengerichtet. Dies zeigt, dass ein 

Zahnflankenwechsel trotz Verspannung auftritt. Dieser findet im 

statischen Fall genau dann statt, wenn ein Vorzeichenwechsel im 

Momentenverlauf eines Motors auftritt. 

Untersuchungen an ZR-Antriebssystemen 

Zu den zentralen Eigenschaften einer Vorschubachse gehören die 

Positioniergenauigkeit sowie die statische und dynamische Steifig- 

68 µm 

Der Norm entsprechend werden die zehn anzufahrenden Positionen 

gleichmäßig über den Messweg verteilt und dann jeweils um 

eine zufällig gewählte Spanne verschoben, sodass auch periodisch 

auftretende Fehler erfasst werden. Aus der Messung ergibt sich das 

in Bild 04 dargestellte Diagramm für den einzelnen ZRA. Die eingezeichneten 

Messpunkte zeigen die Differenz der Messsysteme aller 

angefahrenen Positionen für den Hin- (blau) und Rückweg (rot). Es 

ergibt sich eine Positioniergenauigkeit von 164 µm. Die maximale 

Umkehrspanne beträgt 68 µm. Diese Eigenschaften sind unabhängig 

vom Gewicht des Maschinentischs. Dies wurde validiert, in dem 

die Untersuchung mit einem zusätzlich auf dem Maschinentisch 

montierten Gewicht von 500 kg wiederholt wurde. 

Bild 04 zeigt einen Drift, der eine deutliche Reduzierung der erreichbaren 

Positioniergenauigkeit verursacht. Dieser Drift ergibt 

sich zum einen aufgrund von Toleranzen der mechanischen Größen, 

die in Gl. (2) für die Berechnung der Motorposition benötigt 

werden. Zum anderen ergibt er sich aufgrund von Messsystemtoleranzen, 

die zu einer Abweichung der für die Berechnung der Positionen 

herangezogenen Auflösungen führen. Weiterhin wird die Positioniergenauigkeit 

durch Gleich- und Rundlaufabweichungen 

Δx GR 

der Getriebe-Ritzel-Kombination sowie Rollenmaß- und Teilungsabweichungen 

Δx Z 

(x) der Zahnstange beeinflusst. 

Entsprechend Bild 05 ergibt sich eine periodisch auftretende, 

positionsabhängige Abweichung Δx GR 

= 30 ~ 40 µm pro Ritzelumdrehung. 

Die Detailansicht einer Ritzelumdrehung zeigt außerdem 

den Einfluss der zwanzig Zahneingriffe pro Ritzelumdrehung, die 

jeweils einen Positionierfehler von bis zu 5 µm verursachen. 

Positionsabhängige Rollenmaß- und Teilungsabweichungen Δx Z 

(x) 

der Zahnstange führen, genau wie der oben beschriebene Drift, zu 


Abweichung [µm] 

x ZRA 

- x Tisch 

[µm] x ZRA 

- x Tisch 

[µm] 

x ZRA 

– x Tisch 

[µm] 

LINEARTECHNIK 

einem nicht periodischen Positionierfehler entlang des gesamten 

Verfahrweges. Durch Anpassung der Messsystemauflösung unter Berücksichtigung 

der Messsystemtoleranzen wird der Drift kompensiert 

und der Einfluss der Zahnstangenabweichungen deutlich. Das Ergebnis 

ist in Bild 06 dargestellt. Die Abweichung Δx Z 

(x) wird durch 

Mittelwertbildung der Abweichungen zwischen Motor- und Tischposition 

approximiert. Für die Ausrichtung der Zahnstangen wurden 

die von Wittenstein entwickelten Inira-Montagesysteme verwendet. 

Die Zahnstangenabweichungen im montierten Zustand lassen sich 

auf Δx Z,max 

= 35 µm beziffern. Der Verlauf von Δx Z 

(x) passt in guter 

Näherung zu , der Summe der von Wittenstein gemessenen 

Zahnstangenabweichungen im nicht montierten Zustand. 

Das in Bild 04 dargestellte Ergebnis der Positioniergenauigkeit 

wird ohne direktes Messsystem erzielt. Durch den dauerhaften Einsatz 

eines direkten Messsystems lässt sich die Positioniergenauigkeit 

steigern, da die oben betrachteten Abweichungen kompensiert werden. 

Die Ausrüstung von langen Verfahrachsen mit konventionellen 

direkten Messsystemen (z. B. Glasmaßstab) führt zu hohen Kosten. 

Durch den Einsatz von interferrometrischen Messsystemen wie dem 

IDS3010 der Wittenstein-Tochter Attocube Systems AG können diese 

Ausrüstungskosten reduziert werden. Alternativ können die Abweichungen 

einmalig während der Inbetriebnahme direkt bzw. interferrometrisch 

ermittelt und anschließend dauerhaft im Lageregler 

kompensiert werden. In diesem Fall werden die Ausrüstungsinvestitionen 

für das dauerhaft in der Maschine verbleibende Messsystem eingespart 

und die Positioniergenauigkeit dennoch deutlich gesteigert. 

Anhand einer einmaligen Messung oder durch Nutzung der vom 

Hersteller ermittelten Abweichungen kann die in Bild 05 (oben) gezeigte 

Gesamtabweichung Δx ges 

(x) zwischen Motor- und Tischposition 

ermittelt werden. Δx ges 

(x) wird in Form einer Lookup-Tabelle in 

der Steuerung hinterlegt und entsprechend Gl. (4) zur Anpassung 

der geforderten Sollposition x soll 

genutzt. Die angepasste Sollposition 

wird für die Lageregelung des einzelnen ZRA verwendet. 

05 

0 

-50 

-100 

-150 

-20 

-40 

06 

Kontinuierliche Messung der Differenz zwischen 

Motor encoder und direktem Messsystem 

0 

0.5 1 1.5 2 2.5 

Position [m] 

-60 

0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 

60 

50 

40 

30 

20 

Position [m] 

∆x GR 

1 1.05 1.1 

Kontinuierliche, driftkompensierte Messung der Differenz 

zwischen Motorencoder und direktem Messsystem 

10 

Diese Methode führt zu dem in Bild 07 dargestellten Ergebnis. 

Es ergibt sich eine deutlich gesteigerte Positioniergenauigkeit 

von 69 µm. Die maximale Umkehrspanne wird nicht beeinflusst. 

Sie beträgt weiterhin 68 µm und hat maßgeblichen Einfluss auf 

die Positioniergenauigkeit. 

Die Umkehrspanne kann durch den Einsatz eines elektrisch verspannten 

ZRA, wie er in Bild 01 dargestellt ist, reduziert werden. 

Entsprechend Bild 08 führt eine Verspannung von 40 % des Nennmoments 

der eingesetzten Motoren ohne den Einsatz eines direkten 

Messsystems zu einer reduzierten Umkehrspanne von 6 µm 

und einer weiteren Steigerung der Positioniergenauigkeit auf 7 µm. 

Die Umkehrspanne kann nicht vollständig eliminiert werden, da 

die Reibung im System eine Verformung des Antriebsstrangs, die 

sogenannte Reibungsumkehrspanne, verursacht. Die Abhängigkeit 

der Umkehrspanne vom Betrag der Verspannung wurde bereits in 

[10] untersucht. 

Statische und dynamische Steifigkeit 

0 

-10 

-20 

-30 

07 

0 0.5 

-10 

x ZRA 

∆x Z 

(x) 

(x) 

∆x Z * 

Position [m] 

x Tisch 

1 1.5 1.5 2 

Positioniergenauigkeit des einzelnen ZRA mit 

Abweichungskompensation 

10 

0 

Die statische Steifigkeit k ist definiert als Widerstand eines Körpers 

gegen elastische Verformung dx durch eine Kraft F. Der Kehrwert 

der Steifigkeit wird als Nachgiebigkeit δ bezeichnet. Beide Größen 

lassen sich anhand von Gl. (5) berechnen. 

-20 

-30 

-40 

68 µm 

69 µm 

Hinweg 

Rückweg 

-50 

Zur Bestimmung der statischen Steifigkeit des einzelnen ZRA 

des in Bild 01 dargestellten Versuchsstands wird anhand des 

LDA eine rampenförmige Kraft am Maschinentisch erzeugt, 

die vom lage geregelten ZRA kompensiert wird. Anhand des 

-60 

-70 

0 0.5 1 1.5 2 2.5 

Position [m] 


Übersetzungsverhältnisses i und des Teilkreisradius r des Ritzels 

lässt sich das Drehmoment M ZRA 

entsprechend Gl. (6) in die vom 

ZRA aufgebaute Gegenkraft F ZRA 

umrechnen. 

Die Verformung dx wird anhand der Differenz zwischen Motorund 

Tischposition x ZRA 

– x Tisch 

bestimmt. So wird nur die Verformung 

des Antriebsstrangs inklusive der Anschlusskonstruktion am Versuchsstand 

gemessen. 

Die Verläufe der durch den LDA erzeugten Kraft F LDA 

, der Gegenkraft 

F ZRA 

und der resultierenden Positionsänderungen der einzelnen 

Messsysteme von Schneeberger (sb) und Attocube (ac) sind in 

Bild 09 dargestellt. Die Kraft wird innerhalb von 50 s rampenförmig 

bis zu einem Maximalwert von ca. 7 230 N auf- und abgebaut. Anschließend 

wird sie in die andere Richtung auf- und abgebaut. Die 

Gegenkraft F ZRA 

wirkt entgegen der antreibenden Kraft F LDA 

und hält 

den Tisch in Ruhelage. Dies verdeutlicht der Positionsverlauf x ZRA 

. 

F ZRA 

ist kleiner als F LDA 

, da die Reibung im System einen Anteil der 

Kraft kompensiert. Für die Berechnung der Steifigkeit wird F ZRA 

verwendet, 

da diese Kraft eine direktere Verformung des Antriebsstrangs 

verursacht als F LDA 

. 

Bild 10 zeigt die Verformungen des einzelnen ZRA in Abhängigkeit 

von der Kraft, die der Motor zum Halten der Ruhelage erzeugt. 

Es sind die Kurven für alle vier am Maschinentisch verbauten direkten 

Messsysteme gezeigt. Die Messung von x sb,1 

zeigt die geringste 

Verformung und somit die höchste Steifigkeit. Dies ist plausibel, da 

das zugehörige Messsystem direkt neben dem Ritzel angebracht ist. 

Die anderen Messsysteme sind im Kraftfluss weiter von der Eingriffsstelle 

Ritzel-Zahnstange entfernt, sodass die Messung durch 

zusätzliche Verformung der Mechanik beeinflusst wird. Für die 

Auswertung der Steifigkeit wird daher auf die Messungen von x sb,1 

zurückgegriffen und die Steifigkeit im Bereich von 70 bis 100 % der 

maximalen Kraft bestimmt. Hier ist der Kurvenverlauf nahezu 

li near. Bei niedriger Belastung ist der Gradient und somit die Verformung 

pro Kraft größer, da zwischen Lagerlaufbahnen und Wälzkörpern 

sowie zwischen den Zahnflanken der Verzahnungsteile 

erst bei höherer Kraft ein optimales Tragbild ausgebildet wird und 

Reibungseffekte an Einfluss verlieren. Der ZRA mit RP+-Getriebe 

zeichnet sich durch ein nahezu richtungsunabhängiges Steifigkeitsverhalten 

ohne einen Steifigkeitssprung bei Richtungsumkehr aus. 

Die statische Steifigkeit des einzelnen, am Versuchsstand montierten 

ZRA und der ihn umgebenden Anschlusskonstruktion des Prüfstandes 

beträgt ca. 84,5 N/µm. 

Die statische Gesamtsteifigkeit des elektrisch verspannten ZRA 

ist doppelt so groß, da zwei Antriebsstränge parallel angeordnet 

sind und somit doppelten Widerstand gegen Verformung leisten. 

Der Betrag der elektrischen Verspannung hat keinen Einfluss auf 

den Betrag der Steifigkeit. Allerdings verändert er den Verlauf bei 

Richtungsumkehr. Näheres dazu ist in [10] beschrieben. 

Die dynamische Steifigkeit beschreibt die frequenzabhängige 

Steifigkeit des Systems, d. h. die Steifigkeit bei einer bestimmten 

Frequenz. Der Kehrwert der dynamischen Steifigkeit lässt sich im 

02 

Charakteristische Größen der Frequenzgangmessung 

Konfiguration Belastung charakt. 

Eigenfrequenz [Hz] 

dynamische Steifigkeit 

[N/μm] 

ω 0,N 

ω 0,M 

k(ω 0,N 

) k(ω 0,M 

) 

einzelner ZRA leicht 61 50 44,3 41,4 

schwer 58 33 68,8 43,3 

elektr. ver- leicht 100 89 139 131 

spannter ZRA 

schwer 74 60 148 143 

so genannten Nachgiebigkeitsfrequenzgang G N 

(jω) darstellen. Für 

den von einem einzelnen ZRA angetriebenen Maschinentisch lässt 

sich dieser aus der systemtheoretischen Beschreibung eines 2-Massen-Schwingers 

herleiten. Gl. (7) beschreibt die Nachgiebigkeitsübertragungsfunktion 

G N 

(s). Neben den Positionen der beiden 

Massen x ZRA 

und x Tisch 

und der anregenden Kraft F enthält diese das 

Übersetzungsverhältnis i des Getriebes, den Teilkreisradius r des 

Ritzels, die Federsteifigkeit k, die Dämpfungskonstante d sowie die 

Tischmasse m Tisch 

und das massenäquivalente Trägheitsmoment 

J ZRA 

des ZRA. 

Anhand der Übertragungsfunktion kann die Eigenfrequenz ω 0,N 

entsprechend Gl. (8) berechnet werden. Die Eigenfrequenz ω 0,N 

gibt die Frequenz der größten Nachgiebigkeit bzw. der geringsten 

Steifigkeit an. 

Neben G N 

(jω) kann auch der Zusammenhang zwischen den Positionen, 

der so genannte Mechanikfrequenzgang G M 

(jω), betrachtet 

werden. Dieser lässt sich anhand der in Gl. (9) dargestellten Übertragungsfunktion 

G M 

(s) berechnen. Die für G M 

(s) geltende Eigenfrequenz 

ω 0,M 

wird anhand von Gl. (10) berechnet. Der Mechanikfrequenzgang 

erlaubt zwar keine direkte Aussage über die Steifigkeit. 

Für die Erzeugung des Frequenzgangs wird die Messung der 

Antriebskraft, die einer gewissen Ungenauigkeit unterliegt, allerdings 

nicht benötigt. 

Die Messung der Frequenzgänge erfolgt, indem das System mit 

einem PRBS-Rauschen plus Offset angeregt wird. Dieses Signal regt 

alle Frequenzen im betrachteten Spektrum mit der gleichen Leistungsdichte 

an. Das Offset verhindert eine Beeinflussung der Messung 

durch die Umkehrspanne. Die aufgezeichneten Signale werden 

mittels Fourier-Transforma tion in Frequenzspektren umgerechnet, 

anhand derer sich die Übertragungsfunktionen berechnen 

lassen. Aus den Übertragungsfunktionen wird der Amplituden- und 

der Phasengang bestimmt. Es ergeben sich die in Bild 11 dargestellten 

Frequenzgänge des einzelnen ZRA und die in Bild 12 dargestellten 

Frequenzgänge des elektrisch verspannten ZRA, jeweils mit 

und ohne zusätzlichem Gewicht von 500 kg. Die Verspannung beträgt 

40 % des Nennmoments der eingesetzten Motoren. Die Abhängigkeit 

des Frequenzverhaltens vom Betrag der Verspannung 

wurde bereits in [10] untersucht. 

Tabelle 02 zeigt die aus den Frequenzgängen abgeleiteten charakteristischen 

Größen für den einzelnen und den elektrisch verspannten 

ZRA mit und ohne zusätzlichem Gewicht von 500 kg. Die 

charakteristischen Eigenfrequenzen lassen sich aus den Phasenverläufen 

bei einer Phasendifferenz von 90° ablesen. Die Eigenfrequenzen 

zeigen die Resonanz des Systems und somit die geringsten 

(9) 

(10) 


Verformung [µm] 

Kraft [kN] 

x ZRA 

– x Tisch 

[µm] 

LINEARTECHNIK 

dynamischen Steifigkeiten. Die Eigenfrequenzen für Nachgiebigkeits- 

und Mechanikfrequenzgang unterscheiden sich, da es sich um 

verschiedene Eigenmoden bzw. Schwingungsformen des Systems 

handelt. Wird das System als 2-Massen-Schwinger betrachtet, beschreibt 

ω 0,M 

die Frequenz, bei der nur die angehängte Tischmasse 

m Tisch 

schwingt, während die Motorwelle nahezu stillsteht. Die Frequenz 

ω 0,N 

beschreibt den Zustand, bei dem beide Massen gegeneinander 

schwingen. Anhand dieser Eigenfrequenzen, der Masse 

und des Trägheitsmoments des Antriebssystems lassen sich die 

frequenz abhängigen Steifigkeiten des Systems über die Gl. (8) und 

(10) berechnen. Bei der Berechnung der Steifigkeiten des elektrisch 

verspannten ZRA muss das Trägheitsmoment J ZRA 

verdoppelt werden, 

da zwei Antriebe verbaut sind. Theoretisch müssen sich je 

Konfiguration (d. h. einzelner ZRA und elektrisch verspannter ZRA), 

unabhängig von der Belastung, die gleichen Steifigkeiten k(ω 0,N 

) und 

k(ω 0,M 

) ergeben. 

Die anhand von ω 0,M 

berechneten Steifigkeiten k(ω 0,M 

) passen in 

guter Näherung zusammen. Der einzelne ZRA zeigt eine geringere 

Steifigkeit k(ω 0,M 

) als der elektrisch verspannte ZRA. Dies ist plausibel, 

da bei der elektrischen Verspannung, wie bereits erwähnt, zwei 

Antriebe eingesetzt werden. Die geringen Abweichungen der Steifigkeiten 

k(ω 0,M 

) aufgrund des Gewichts lassen sich anhand der 

nichtlinearen Verläufe der Messkurven für die statische Steifigkeit 

erklären. Die für die Messung der Frequenzgänge genutzte Anregungskraft 

liegt im Bereich von 0 bis 2 000 N, wobei die Anregungskraft 

bei Messungen mit Gewicht höher ist, um die gleiche Auslenkungsamplitude 

der Geschwindigkeit zu erreichen. Die Steifigkeit 

nimmt mit anwachsender Anregungskraft zu (Abflachung der 

Kurve). Dies erklärt die etwas höheren Steifigkeiten für die Messungen 

mit Gewicht im Gegensatz zu den Messungen ohne Gewicht. 

Außerdem erklärt dies auch die allgemein geringeren Steifigkeiten 

im Vergleich zur statisch bestimmten Steifigkeit von 84,5 N/µm. 

Diese wurde bei deutlich höheren Kräften bestimmt, bei denen ein 

linearer Zusammenhang zwischen Kraftzunahme und Verformung 

besteht. Die anhand von ω 0,N 

berechneten Steifigkeiten k(ω 0,N 

) passen, 

bis auf den Ausreißer 68,8 N/µm, zu den Steifigkeiten k(ω 0,M 

). 

Zusammenfassung und Ausblick 

Die vorgestellten Untersuchungen zeigen, dass die erreichbare Positioniergenauigkeit 

(hier 69 µm) eines einzelnen ZRA hauptsächlich 

durch die Umkehrspanne im Antriebsstrang begrenzt ist. 

Anhand der hier gezeigten Methode zur Kompensation der geometrischen 

und messtechnischen Abweichungen durch Anpassung 

der Lagesollwerte kann diese Genauigkeit auch ohne ein direktes 

Messsystem erreicht werden. In High-Performance-Werkzeugmaschinen 

ist der Einsatz eines elektrisch verspannten ZRA sinnvoll, 

da dieser für eine maximale Reduzierung der Umkehrspanne 

sorgt und somit eine deutlich höhere Positioniergenauigkeit (hier 

7 µm) erreicht. Diese Positioniergenauigkeit kann ebenfalls ohne 

den Einsatz eines direkten Messsystems erreicht werden. In diesem 

Fall hängt sie, neben der im Artikel genannten Reibungsumkehrspanne, 

hauptsächlich von der Steifigkeit des Antriebsstranges ab. 

Diese definiert eine durch Stör- und Bearbeitungskräfte verursachte 

Positionsabweichung, die ohne ein direktes Messsystem nicht kompensiert 

werden kann. Die durch Stör- und Bearbeitungskräfte verursachte 

Positionsabweichung wird in diesem Artikel nicht gezeigt, 

kann aber anhand von Gl. (5) abgeschätzt werden. Durch den Einsatz 

eines elektrisch verspannten ZRA wird allerdings eine Verdoppelung 

der statischen Steifigkeit erreicht, sodass der Einfluss auf die 

Positioniergenauigkeit abnimmt. Durch Verspannung wird weiterhin 

eine Erhöhung der mechanischen Eigenfrequenz und somit 

eine Steigerung der erreichbaren Regler-Performance erzielt. 

Die Eigenschaften der Zahnstange-Ritzel-Antriebssysteme von 

Wittenstein Alpha können für den jeweiligen Anwendungsfall 

durch Variation des Ritzeldurchmessers entsprechend Bild 13 

hinsichtlich Vorschubkraft, Vorschubgeschwindigkeit und linearer 

08 

09 

Position [µm] 

10 

Verformung [µm] 

10 

0 

-10 

0 20 40 60 80 100 

100 

0 

2 

1 

0 

-1 

-2 

-3 

-4 

-5 

-6 

-7 

-8 

0 

0.5 1 1.5 2 2.5 

Position [m] 

Signalverlauf zur Bestimmung der statischen Steifigkeit 

Zeit [s] 

-100 

0 20 40 60 80 100 

100 

100 

80 

80 

60 

60 

40 

40 

20 

20 

-20 

-40 

-60 

-80 

Positioniergenauigkeit des elektrisch verspannten ZRA mit 

Abweichungskompensation 

0 

0 

-20 

-40 

-60 

-80 

7 µm 

Zeit [s] 

Steifigkeit des einzelnen ZRA 

6 µm 

x ZRA 

x sb,1 

x sb,2 

x ac,1 

x ac,1 

Hinweg 

Rückweg 

-100 

-8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 

Kraft [N] 

-100 

-8000 

-6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 

Kraft [N] 

F LDA 

F ZRA 

8000 


Amplitude [dB] 

Phase [°] 

Amplitude [dB] 

Phase [°] 

11 

12 

13 

80 

60 

40 

10 

0 

-20 

-40 

-60 

0 

-20 

-40 

-60 

10 1 

0 

* 

10 1 

Frequenzverhalten des einzelnen ZRA 

0 

N, schwer 

G N, leicht 

-45 

G 10 1 10 2 

-90 

G M, leicht 

-135 

G M, schwer 

-180 

Frequenzverhalten des elektrisch verspannten ZRA 

* 

G N, leicht 

-45 

G 10 1 10 2 

-90 

N, schwer 

G M, leicht 

-135 

G M, schwer 

-180 

Design for Speed Design for Feed Force Design for Rigidity 

Speed Feed Force Rigidity 

V 2Max [m/min] F 2T [N] C lin [N/µm] 

0 40 50 60 70 80 90 100 

d [mm] 

50000 

40000 

30000 

20000 

10000 

Frequenz [Hz] 

10 2 

Frequenz [Hz] 

Eigenschaftsänderung von ZRA durch Design for X 

10 2 

0 40 50 60 70 80 90 100 

d [mm] 

200 

1500 

1000 

500 

0 40 50 60 70 80 90 100 

d [mm] 

Gesamtsteifigkeit optimiert werden. Weiterhin können Ritzel und 

Zahnstange im Rahmen von unterschiedlichen geometrischen 

Klassen, Werkstoffen und Wärmebehandlungsverfahren individuell 

hinsichtlich Laufruhe, Positioniergenauigkeit und übertragbarer 

Vorschubkraft konfiguriert werden. 

Der aktuelle Stand der Technik zeigt, dass die Verspannung in 

den meisten Fällen konstant eingestellt wird, obwohl diese für den 

Erhalt der hier gezeigten maximalen Positioniergenauigkeit nicht 

immer benötigt wird. Durch eine gezielte Anpassung der Verspannung 

während des Betriebs kann der Energiebedarf der Antriebsachse, 

der vom Betrag der Verspannung abhängt, gesenkt werden, 

ohne dass die Positioniergenauigkeit beeinflusst wird. Weiterhin 

wird der Betrag der Verspannung anhand von praktischen Einstellregeln 

ermittelt. Der aktuelle Stand der Technik liefert keine 

theoretischen Grundlagen zur Einstellung eines für den Erhalt der 

Genauigkeit minimal benötigten Verspannungsbetrags. Diese 

Defizite des aktuellen Standes der Technik werden am ISW betrachtet. 

Derzeit wird eine Methode zur Anpassung der Verspannung 

während des Betriebes, adaptive Verspannung genannt, 

entwickelt. Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Absenkung 

des durchschnittlichen Verspannungsbetrages von bspw. 20 auf 

10 % eine Reduzierung des Energiebedarfs pro Antriebachse um 

bis zu 3 % bewirkt. 

Wie im Artikel beschrieben, wird die Umkehrspanne trotz Verspannung 

durchlaufen. Dies führt zu einer Reduzierung der Bahngenauigkeit 

eines elektrisch verspannten ZRA ohne direktes Messsystem. 

Die Bahngenauigkeit beschreibt den maximalen Fehler 

zwischen Soll- und Ist-Position bei Bewegung entlang einer vorgegebenen 

Bahn mit definierter Geschwindigkeit. Am ISW wird 

derzeit, neben der adaptiven Verspannung, eine neuartige Regelungsstruktur 

zur Steigerung der Bahngenauigkeit entwickelt. Die 

Verspannung bewirkt, dass die Umkehrspanne nie zeitgleich von 

beiden Motoren durchlaufen wird. Diese Eigenschaft wird der neuartigen 

Regelungsstruktur zu Grunde gelegt, um den Einfluss der 

Umkehrspanne auf die Bahngenauigkeit zu reduzieren. 

Literaturverzeichnis: 

[1] BRECHER, Christian: Vergleichende Analyse von Vorschubantrieben für 

Werkzeugmaschinen. Aachen, Shaker. 2002 

[2] ALTINTAS, Y.; VERL, A.; BRECHER, C.; URIARTE, L.; PRITSCHOW, G.: 

Machine tool feed drives. In: CIRP Annals – Manufacturing Technology 60 (2011), 

Nr. 2, S. 779–796 

[3] LÓPEZ DE LACALLE, L. N.; LAMIKIZ, A.: Machine tools for high performance 

machining. London : Springer, 2009 

[4] GROSS, Hans ; HAMANN, Jens; WIEGÄRTNER, Georg: Technik elektrischer 

Vorschubantriebe in der Fertigungs- und Automatisierungstechnik : Mechanische 

Komponenten, Servomotoren, Messergebnisse. Erlangen : Publicis Corporate 

Pub., 2006 

[5] FREY, S.; DADALAU, A.; VERL, A.: Expedient modeling of ball screw feed 

drives. In: Production Engineering 6 (2012), Nr. 2, S. 205–211 

[6] URIARTE, L.; ZATARAIN, M.; AXINTE, D.; YAGÜE-FABRA, J.; IHLENFELDT, 

S.; EGUIA, J.; OLARRA, A.: Machine tools for large parts. In: CIRP Annals – 

Manufacturing Technology 62 (2013), Nr. 2, S. 731–750 

[7] HOFFMANN, Frank: Optimierung der dynamischen Bahngenauigkeit von 

Werkzeugmaschinen mit der Mehrkörpersimulation. Aachen : Apprimus-Verl., 2008 

[8] ARNDT, Holger: Vorschubachsen für große Werkzeugmaschinen : Entscheidungskriterien 

zur Auslegung und zur Auswahl des Bewegungsprinzips. Dresden, 

Technische Universität Dresden, Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik. 

Abschlussbericht zum Forschungspraktikum. 1999 

[9] WECK, Manfred (Hrsg.); BRECHER, Christian (Hrsg.): Werkzeugmaschinen 3: 

Mechatronische Systeme, Vorschubantriebe, Prozessdiagnose. 6. neu bearbeitete 

Auflage. Berlin Heidelberg : Springer-Verlag; Springer, 2006 

[10] ENGELBERTH, Tim; APPRICH, Stefanie; FRIEDRICH, Jens; COUPEK, 

Daniel; LECHLER, Armin: Properties of electrically preloaded rack-and-pinion 

drives. In: Production Engineering 9 (2015), Nr. 2, S. 269–276 

[11] DIN ISO DIN ISO 230-2. 2011. Prüfregeln für Werkzeugmaschinen – Teil 2: 

Bestimmung der Positioniergenauigkeit und der Wiederholpräzision der 

Positionierung von numerisch gesteuerten Achsen 


IM NÄCHSTEN HEFT: 4/2018 

ERSCHEINUNGSTERMIN: 18. 04. 2018 • ANZEIGENSCHLUSS: 03. 04. 2018 

01 

02 

03 

BLDC Motor 

Smart Connectors 

Housing 

Control Electronics 

with Sensor 

Gearbox 

Software 

04 

01 Die Nachfrage nach Servoantrieben mit integrierten Sicherheitsfunktionen 

steigt, weil Anlagen und Maschinen immer enger mit Menschen 

zusammenarbeiten. Eine Plattform hilft nun Herstellern von Servoantrieben 

bei der Nachrüstung von erweiterten Sicherheitsfunktionen 

02 Warum bieten komplette mechatronische Antriebslösungen viele 

Vorteile gegenüber einzelnen Komponenten? Urs Kafader, technischer 

Ausbildungsleiter bei Maxon Motor, beschreibt die Entwicklung eines 

applikationsspezifischen Motors am Beispiel eines Hüftgelenks für Roboter 

Der direkte Weg 

im Internet: 


als E-Paper: 

www.engineering-news.net 

Redaktion: 

d.schaar@vfmz.de 

WORLD OF INDUSTRIES: 

www.en.engineering-news.net 

03 Mehr Effizienz mit Hybridleitungen: Mit innovativen Schnittstellen- 

Lösungen im Bereich der Drehgeber werden Servomotoren noch 

effizienter, kompakter und zukunftssicherer 

04 Die Qualität und ordnungsgemäße Wartung von Kohlebürsten wirken 

sich auf die Laufeigenschaften und Lebensdauer eines Motors aus. Menzel 

Elektromotoren erklärt, was sich beim Umgang mit Kohlebürsten in der 

Praxis bewährt hat und was häufig zu Problemen führt 

(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten) 


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antriebstechnik 3/2018

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