antriebstechnik 6/2018
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antriebstechnik 6/2018
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19174<br />
6<br />
Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />
Juni <strong>2018</strong><br />
Wälz- und Gleitlager<br />
Wie Sensorlager als Bausteine vernetzter<br />
Antriebe heute und morgen fungieren<br />
Getriebe und Getriebemotoren<br />
Was Alternativantriebe für<br />
Offshore-Kräne leisten<br />
Komponenten und Software<br />
Schirmklammern: Von der Idee<br />
bis zur Produktion in Serie<br />
Special: Robotik & Automation<br />
Roboter mit Planetengetrieben<br />
hochgenau positionieren
COVERING THE 4TH INDUSTRIAL REVOLUTION<br />
• CHINA<br />
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EDITORIAL<br />
Neue Pioniere braucht<br />
das Land<br />
Liebe Leserinnen, liebe Leser,<br />
Deutschland war schon immer ein Land der Innovatoren, die tolle<br />
Dinge erfunden haben. Es gäbe vielleicht heute keine Autos, keine<br />
Computer oder andere Technologien, wenn nicht kluge Köpfe ihre<br />
zunächst spleenhaften Ideen in die Realität umgesetzt hätten. Auch<br />
heute ist der deutsche Maschinenbau immer noch an der Spitze in<br />
Sachen innovativer Entwicklungen und insbesondere die Antriebstechnik<br />
nimmt wegen ihrer einzigartigen Forschungslandschaft eine<br />
absolute Spitzenposition im Weltmarkt ein. Aber reicht das?<br />
Nein, denn im Zeitalter der Digitalisierung sind zunehmend gesellschaftliche<br />
Fähigkeiten gefordert, um auch noch in Zukunft erfolgreich<br />
im Markt zu sein. Diese fehlen leider in vielen Unternehmen, weil uns<br />
Routineaufgaben daran hindern. Wir brauchen vielmehr Mitarbeiter,<br />
die über Freiräume verfügen, um völlig neue Geschäftsmodelle zu<br />
entwickeln oder ihre zunächst abstrusen Ideen umsetzen zu können.<br />
Hier sind modern denkende Unternehmen klar im Vorteil, denn sie<br />
haben ihre Komfortzone verlassen, begeben sich auf völlig neues<br />
Terrain und lassen Fehler nicht nur die anderen machen. Sie<br />
verrennen sich nicht im akribischen Verbessern ihrer Prozesse in<br />
winzigen Schritten, sondern schaffen etwas völlig Neues, etwas, dass<br />
Kunden in Zukunft wirklich benötigen. Sie sind von ihren Kunden<br />
besessen und haben den Mut, neue Wege zu gehen. Dabei antizipieren<br />
sie vom Markt und auch von Partnern, mit denen sie in neue<br />
Ecosysteme eintreten. Soziale Netzwerke helfen,<br />
die Menschen zu inspirieren und die notwendigen<br />
Knowledge-Systeme aufzubauen. Das alles geht aber<br />
nur mit Mitarbeitern, die ihren Pioniergeist wieder<br />
aufleben lassen und anders denken dürfen!<br />
Haben Sie solche Pioniere im Unternehmen?<br />
Dann schreiben Sie mir.<br />
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INHALT<br />
28<br />
50<br />
56<br />
Hoch hinaus: Elektrisches Verstellsystem<br />
erlaubt schnelle und leise Höheneinstellung<br />
von Werkbänken und Arbeitsplätzen<br />
Wettbewerbsvorteile nutzen: Wie kleine<br />
und mittlere Unternehmen von Predictive<br />
Maintenance profitieren<br />
Meeresbiologie: Tauchroboter mit Kleinstantrieben<br />
widerstehen dem extremen Druck<br />
in 10 000 Metern unter dem Meeresspiegel<br />
EDITORIAL<br />
3 Neue Pioniere braucht das Land<br />
FVA-AKTUELL<br />
6 Aktuelles von der Forschungsvereinigung Antriebstechnik<br />
MAGAZIN<br />
5 Märkte, Unternehmen, Personalien und Veranstaltungen<br />
12 Was bedeutet die zunehmende Vernetzung für<br />
die Antriebstechnik?<br />
WÄLZ- UND GLEITLAGER<br />
16 TITEL Wie Sensorlager als Bausteine vernetzter Antriebe<br />
heute und morgen fungieren<br />
20 Kegelrollenlager mit niedrigem Verlustreibmoment<br />
22 Größere Präzision bei der Übertragung von Laserstrahlen<br />
19 Produkt-Highlights<br />
GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />
26 So bewähren sich Rollringgetriebe in der Agrarwirtschaft<br />
28 Verstellsystem sorgt für komfortable Höheneinstellung<br />
30 Was Alternativantriebe für Offshore-Kräne leisten<br />
33 Produkt-Highlights<br />
SPECIAL ROBOTIK UND AUTOMATION<br />
54 Zykloidgetriebe machen die Produktion mobil und fit<br />
für die Industrie 4.0<br />
56 Faulhaber stattet Tauchroboter mit Kleinstmotoren aus<br />
58 Robotergetriebe ermöglichen höhere Dynamik und<br />
verkürzte Taktzeiten beim Bauteilhandling<br />
60 Roboter und Handlingsystem mit Planetengetrieben<br />
hochgenau positionieren<br />
62 Handhabungssysteme ermöglichen wirtschaftliche<br />
Realisierung lineartechnischer Systemeinheiten<br />
63 Produkt-Highlights<br />
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
66 Anforderungen an numerische CFD-Simulationen für die<br />
thermo-energetische Analyse von Kühlstrukturen in<br />
Motorspindeln<br />
RUBRIKEN<br />
8 Inserentenverzeichnis<br />
32 Impressum<br />
74 Vorschau auf Heft 7/<strong>2018</strong><br />
SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />
34 Sensor+Test <strong>2018</strong> bittet zum Innovationsdialog<br />
36 Etablierung einer Motorfeedback-Schnittstelle auf dem Markt<br />
38 Produkt-Highlights<br />
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ELEKTROMOTOREN<br />
40 Stöber automatisiert Magnetbestückung für LeanMotor<br />
42 Produktivitätsanstieg durch Servoantriebe in der<br />
Lachsverarbeitung<br />
45 Produkt-Highlights<br />
KOMPONENTEN UND SOFTWARE<br />
48 Schirmklammern: Von der Idee bis zur Produktion in Serie<br />
50 Predictive Maintenance: Der richtige Weg für KMU<br />
TITELBILD<br />
NSK Deutschland GmbH,<br />
Ratingen<br />
INNENTITELBILD<br />
Nabtesco Precision Europe<br />
GmbH, Düsseldorf<br />
4 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
MAGAZIN<br />
Bühler Motor mit neuem Vertriebs- und<br />
Technologiestandort<br />
Ab sofort genießen die Automotive Kunden von Bühler Motor im<br />
Großraum Detroit einen noch direkteren Service. Der neue Vertriebs-<br />
und Technologiestandort in Farmington Hills, MI bietet<br />
Platz für bis zu<br />
16 Mitarbeiter und<br />
ist Teil der Buehler<br />
Motor, Inc. mit Sitz<br />
in Morrisville, NC.<br />
„Der Ausbau der<br />
intensiven Vor-<br />
Ort-Betreuung ist<br />
unsere Antwort<br />
auf das wachsende<br />
Vertrauen, das unsere<br />
nordamerikanischen<br />
Kunden in uns setzen. Bestehende wie auch neue Kunden<br />
haben uns zahlreiche neue Projekte, unter anderem für unsere<br />
bFlow C Wasserpumpen-Familie und unsere bFlow O Getriebeöl-<br />
Pumpenplattform, übertragen und wir werden alles tun, um uns<br />
dieses Vertrauens würdig zu erweisen“, betont Peter Muhr, President<br />
& CEO der Bühler Motor Gruppe. Die Entwicklung vom 2nd-<br />
Tier- zum 1st-Tier-Lieferanten spielte bei der Entscheidung für den<br />
neuen Standort eine ebenso wichtige Rolle. „Als direkter Lieferant<br />
stehen wir gegenüber den OEMs noch stärker in der Pflicht“,<br />
ergänzt Mark Furtwängler, President & General Manager Buehler<br />
Motor Inc.<br />
www.buehlermotor.de<br />
Mayr eröffnet neues<br />
Kommunikationszentrum<br />
Im Allgäu verwurzelt, mit der Welt verbunden – Mayr Antriebstechnik<br />
bekräftigt mit dem neuen Kommunikationszentrum mayr.com<br />
sein Bekenntnis zum Standort in Mauerstetten und stärkt gleichzeitig<br />
seine internationale<br />
Ausrichtung.<br />
Im April<br />
<strong>2018</strong> wurde das<br />
neue anspruchsvolle<br />
runde Gebäude<br />
in Anwesenheit<br />
zahlreicher<br />
geladener<br />
Gäste feierlich eröffnet.<br />
„Mit dem<br />
neuen Kommunikationszentrum<br />
mayr.com schaffen wir einen Ort der Begegnung,<br />
einen Ort der direkten Kommunikation von Mensch zu Mensch, im<br />
Gegensatz zur heute immer anonymer werdenden Kommunikation<br />
über das Internet und Social Media“, erklärt Seniorchef Fritz Mayr.<br />
Daher ist auch der Name „Kommunikationszentrum“ bewusst<br />
gewählt, in Abgrenzung zu einem Technologie- oder Schulungszentrum.<br />
„Es geht uns um die Wertschätzung der persönlichen,<br />
direkten Kommunikation. Denn Kommunikation erzeugt Stabilität<br />
und schafft Vertrauen“, betont Fritz Mayr. Dieses Verständnis von<br />
Kommunikation kommt auch in der runden Form des neuen<br />
Gebäudes zum Ausdruck.<br />
www.mayr.com<br />
Frameless and<br />
Powerful.<br />
Automatica München<br />
19.–22. Juni <strong>2018</strong><br />
Halle B6, Stand 300<br />
Schweizer BLDC-Motoren jetzt auch als Frameless-Kit.<br />
Erhältlich in fünf Leistungsstufen zwischen 30 W und<br />
260 W.<br />
Rotor und Stator werden getrennt geliefert und erst beim<br />
Zusammenbau der Komponenten miteinander verbunden.<br />
Frameless-Motoren bieten ein Optimum an Drehmomentdichte<br />
und minimalem Volumen. Hohe Überlastbarkeit, geringes<br />
Rastmoment und genug Platz für Kabeldurchführungen.<br />
Erhältlich mit Aussendurchmessern von 43 bis 90 Millimeter.<br />
maxons Spezialisten beraten Sie gerne.<br />
www.maxonmotor.de
MAGAZIN<br />
FVA AKTUELL<br />
Einfluss von Vibrationsanregung auf Wälzlager<br />
Neben der normalen Betriebsbelastung durch radiale und<br />
axiale Kräfte bzw. Kippmomente unterliegen Wälzlager in der<br />
Praxis auch überlagerten Schwingungsbeanspruchungen. Es<br />
treten in der Anwendung Wälzlagerschäden auf, die diesen<br />
zugeordnet werden. Die konventionellen Lebensdauerberechnungen<br />
von Wälzlagern berücksichtigen keine Vibrationen<br />
bzw. Schwingungsanregungen in Wälzlagern. Somit können<br />
deren Auswirkungen bezüglich des auftretenden Verschleißes<br />
selbst bei einer nach Frequenz und Amplitude bekannten<br />
Schwinganregung nicht benannt werden. Aufbauend auf<br />
den Erkenntnissen aus dem IGF-Vorgängerforschungsvorhaben<br />
15901 N<br />
Forschungsvorhaben<br />
FVA 589 II<br />
(FVA 589 I), in dem signifikanter Vibrationseinfluss<br />
auf das Laufverhalten der<br />
IGF-Nr. 18493 N<br />
Wälzlager festgestellt wurde, sollte im<br />
Rahmen des Forschungsvorhabens 18493 N (FVA 589 II) das<br />
Verständnis für den Mechanismus der vibrationsbedingten<br />
Vorschädigung der Wälzlager im Niedriglastbereich ausgebaut<br />
werden. Hierzu wurden experimentelle Arbeiten (IME,<br />
RWTH Aachen) sowie simulative Untersuchungen (MEGT,<br />
TU Kaiserslautern) durchgeführt.<br />
In dem Vorgängervorhaben konnte der höchste Einfluss der<br />
Vibrationen auf Laufverhalten der Lager bei niedrigen Belastungen<br />
und radialer Systemanregung festgestellt werden. Als<br />
Prüflager kamen im aktuellen Vorhaben Zylinderrollenlager<br />
zum Einsatz. Neben dem Wälzkörperschlupf lieferte im aktuellen<br />
Vorhaben speziell die Messtechnik zur Erfassung der<br />
Käfigbewegung und des Schmierfilmdurchbruchs wertvolle<br />
Erkenntnisse zum Vibrationseinfluss. In den Dauerversuchen<br />
unter radialer Systemanregung wurde eine Vielzahl von Anregungs-,<br />
Betriebs- und Strukturparametern untersucht und<br />
signifikante Einflussgrößen identifiziert. Es konnten großflächige<br />
Laufbahnverfärbungen festgestellt werden, die auf die<br />
störende Wirkung der Vibrationen speziell bei grenzwertig<br />
ausgelegten Schmierungsbedingungen zurückzuführen sind.<br />
In diesem Grenzbereich konnte gezeigt werden, dass durch die<br />
dynamische Anregung der Schmierungszustand von der Vollschmierung<br />
ohne Festkörperkontakte in die Mischreibung<br />
verschoben wird, bei der deutliche Festkörperkontakte erkannt<br />
wurden. Diese unzureichenden Schmierungszustände sind<br />
konditioniert durch eine Parameterkombination aus Vibrationsanregung,<br />
damit einhergehenden Massenkräften und den<br />
Viskositätseigenschaften des Öls. Der ebenfalls untersuchte<br />
Einfluss der überlagerten Drehschwingung konnte im betrachteten<br />
Parameterraum ausgehend von experimentellen Erkenntnissen<br />
und reibenergetischen Bewertung der Simulation im<br />
Vergleich zu radialer Gesamtsystemanregung als niedriger<br />
eingestuft werden.<br />
Die Forschungsergebnisse zeigen ebenfalls, dass mittels der<br />
entwickelten MKS-Modelle das Verhalten der Wälzlager in<br />
schwingungsbeanspruchten Systemumgebungen gut abgebildet<br />
werden kann. Der Abgleich zwischen Versuch und<br />
Simulation zeigt für die untersuchten Betriebsbedingungen<br />
gute Übereinstimmungen im Lagerverhalten (insbesondere<br />
Wälzkörperdrehzahl und Käfigbewegung) und belegt damit<br />
die Eignung der Modelle. Die Simulationsmodelle wurden<br />
hinsichtlich reibenergiebasierter Auswertegrößen und Berücksichtigung<br />
verschleißbedingter Geometrieänderungen<br />
erweitert. Diese Kenngrößen liefern eine Möglichkeit, die Auswirkungen<br />
der Anregung in Abhängigkeit des umgebenden<br />
Systems zu quantifizieren. Zur Übertragbarkeit der Ergebnisse<br />
auf reale Systeme wurde die Zulässigkeit der Abstraktion des<br />
Prüfstandsmodells über starre Modellierung und Substitution<br />
der Stützlagermodelle durch vereinfachte Steifigkeitselemente<br />
untersucht. Mit dem vereinfachten Modell konnte das schwingungstechnische<br />
Verhalten hinreichend genau nachgebildet<br />
werden. Die Gültigkeit dieser Abstrahierung ist jedoch systemabhängig,<br />
sodass die Übertragung auf andere Anwendungsbereiche<br />
jeweils separat geprüft werden muss.<br />
Das IGF-Vorhaben 18493 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik<br />
e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms<br />
zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)<br />
vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund<br />
eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.<br />
Autoren: Torben Fruth, Lehrstuhl für Maschinenelemente und<br />
Getriebetechnik, TU Kaiserslautern und Waldemar Gaad, Institut für<br />
Maschinenelemente und Maschinengestaltung, RWTH Aachen<br />
Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA),<br />
Dirk Arnold, Tel.: 069/6603-1632<br />
Forschungsvereinigung<br />
Antriebstechnik e. V.<br />
Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt<br />
Tel.: 069 / 6603-1515<br />
E-Mail: info@fva-net.de<br />
Internet: www.fva-net.de<br />
6 <strong>antriebstechnik</strong> 1-2/<strong>2018</strong> 6/<strong>2018</strong>
Digitale Ideen kommen aus Bremen<br />
MAGAZIN<br />
KUNDENSPEZIFISCHE<br />
ANTRIEBE ALS<br />
Asynchron und synchron<br />
Antriebe<br />
Direktantriebe (Torque)<br />
Reluktanzantriebe<br />
Axialfluss Antriebe<br />
Lenze bündelt und erweitert seine Aktivitäten im Bereich digitale<br />
Lösungen und Technologie-Innovationen in Bremen: Das Innovationslabor<br />
Dock One wurde in den Räumlichkeiten der Tochter<br />
Encoway eröffnet. Es dient der internen Entwicklungsarbeit. Dazu<br />
kommen gemeinsame Projekte mit Kunden, Partnern und Forschungseinrichtungen.<br />
Es fungiert als Denkfabrik mit der Zielsetzung,<br />
Digitalisierungsideen für Industrie-4.0-Projekte sowie<br />
digitale Geschäftsmodelle und Produkte umzusetzen. Encoway<br />
wurde an dem Standort vor 18 Jahren als Start-up gegründet und<br />
vertreibt Software zur Produktkonfiguration, Preiskalkulation und<br />
Angebotserstellung. Im Technologiepark Bremen ist mit Logicline<br />
noch eine weitere Lenze-Tochter angesiedelt, ein Spezialist für<br />
Cloud-Anwendungen, digitale Plattformen und Mobile Apps.<br />
Derzeit beschäftigt die Lenze-Gruppe rund 200 Mitarbeiter in<br />
Bremen und geht davon aus, dass diese Zahl allein in den nächsten<br />
zwölf Monaten um weitere 40 ansteigt.<br />
www.lenze.com<br />
www.encoway.de<br />
Brandenburger Strasse 10 D-88299 Leutkirch im Allgäu<br />
phone +49 7561 98248-0 info@ate-system.de<br />
www.ate-system.de<br />
Deutlich mehr Umsatz durch neue Produkte<br />
Die Fraba-Gruppe hat im aktuellen Jahr ihres 100-jährigen Bestehens<br />
ihre Bilanz des Geschäftsjahres 2017 vorgestellt, indem sie<br />
einen Umsatzrekord aufgestellt hat. Durch weltweite<br />
Zuwächse bei Positionssensorik/Drehgebern<br />
mit der Marke Posital und Sicherheitstechnik der<br />
Marke Vitector stieg der Umsatz um 21,5 % auf<br />
31,5 Mio. EUR. „Treiber des Erfolgs sind völlig neue<br />
Produkte wie unsere hochauflösenden magnetischen<br />
Ixarc-Anbaudrehgeber oder die Kit-Encoder<br />
für Motorfeedback“, berichtete Christian Leeser<br />
(Bild), Mehrheitsgesellschafter und CEO der<br />
ATE.indd 1 25.04.<strong>2018</strong> 08:12:42<br />
Fraba-Gruppe. Während sich das Vitector-Geschäft vor allem in<br />
Nordamerika deutlich über Plan entwickelte, gab es den mit Abstand<br />
größten Wachstumsschub bei der Fertigung<br />
von Wiegand-Sensoren fürs Energy-Harvesting. Im<br />
Jahr 2017 wurde die Produktion der „Mini-Kraftwerke“,<br />
die über einen speziell bearbeiteten Draht<br />
als Kernkomponente magnetische Impulse aus<br />
Drehbewegungen in Spannung umwandeln, mehr<br />
als verdoppelt.<br />
www.fraba.eu<br />
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Ob in pharmazeutischen Anlagen mit kleinsten Wellen<br />
von 3 mm oder für rohe Kräfte in der Umformtechnik –<br />
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Trend zu OPC UA und Cloud bei SPS-Anbindung<br />
Ethernet-Einsatz zur Anbindung an SPS-Systeme ist mittlerweile bei 98 % der Maschinenbauer<br />
vorhanden. Das zeigt die Marktstudie „SPS-Systeme“ von Michaela Rothhöft,<br />
wissenschaftliche Mitarbeiterin der FH Südwestfalen, mit Unterstützung des VDMA-<br />
Arbeitskreises Steuerungstechnik.<br />
Sie befragte<br />
im Januar und Februar<br />
mehr als 300 deutsche<br />
Maschinenbau-<br />
Unternehmen. Demnach<br />
ist Profinet das mit Abstand<br />
am meisten verbreitete<br />
Protokoll (75 %).<br />
Inzwischen findet man<br />
aber auch schon bei fast<br />
jedem vierten Maschinenbauer<br />
OPC UA. Dieser<br />
Anteil soll zukünftig<br />
auf 42 % steigen. Der<br />
Markt für SPS-Systeme<br />
wird in Deutschland nach wie vor von Siemens dominiert. Am stärksten entwickelt hat<br />
sich wiederum Beckhoff. Das Unternehmen ist heute mit 60 % an zweiter Stelle des<br />
Bekanntheitsgrads. Immer mehr Nutzer verlangen auch die Möglichkeit der Hochsprachen-<br />
und objektorientierten Programmierung. Mehr als jedes zweite Unternehmen<br />
möchte zudem zukünftig eine Cloud-Anbindung nutzen.<br />
www.marktstudien.org<br />
Yaskawa: Neue Produktionsstandorte in Slowenien<br />
Nach dem Bau der ersten europäischen Roboterfabrik im slowenischen Kočevje setzt<br />
Yaskawa die Expansionsstrategie in Europa fort. Ende <strong>2018</strong> werden in Kočevje die ersten<br />
Motoman Roboter aus rein europäischer Fertigung vom Band laufen. Die neuen<br />
Produktionsstätten für die Herstellung von Frequenzumrichtern, Servoantrieben und<br />
Servomotoren werden in der Nähe der Roboterfabrik entstehen. „Mit dem Ausbau<br />
unserer Fertigungskapazitäten werden wir die Lieferkette weiter verbessern, Vorlaufzeiten<br />
verkürzen und den Service für europäische Kunden steigern“, erklärt Manfred<br />
Stern, President und CEO von Yaskawa Europe. „Die derzeitige Produktionsstätte von<br />
Servoantrieben und Frequenzumrichtern in Cumbernauld, Schottland, wird auf der<br />
derzeitigen Kapazitätsauslastung gehalten und bleibt ein wichtiger Faktor bei der<br />
Bedienung der steigenden Nachfrage nach Antriebsprodukten von Yaskawa“, ergänzt er.<br />
www.yaskawa.eu.com<br />
Inserentenverzeichnis Heft 6/<strong>2018</strong><br />
ACE Stoßdämpfer, Langenfeld......................................... 65<br />
Ackermann, Gladenbach................................................... 46<br />
ate, Leutkirch............................................................................7<br />
Automation24, Essen......................................................... 13<br />
B&R Industrie-Elektronik, Bad Homburg..................... 25<br />
Baumer IVO, Villingen-Schwenningen.......................... 37<br />
Baumüller, Nürnberg.......................................................... 57<br />
Beckhoff Automation, Verl................................................ 35<br />
BRECO Antriebstechnik, Porta Westfalica............ 47, 49<br />
Bühler Motor, Nürnberg.................................................... 41<br />
COG Gehrckens, Pinneberg............................................... 33<br />
Faulhaber, Schönaich..................................................... 4. US<br />
Findling, Karlsruhe.............................................................. 17<br />
Geiss, Sulzbach..................................................................... 45<br />
Hilger u. Kern, Mannheim................................................. 51<br />
Icotek, Eschach...................................................................... 61<br />
IGUS, Köln............................................................................... 19<br />
Jenaer Antriebstechnik, Jena........................................... 59<br />
JVL Industri Elektronik, Birkerød (Dänemark)............. 64<br />
Koyo Deutschland, Hamburg..............................................9<br />
maxon motor, München......................................................5<br />
MICRO-EPSILON MESSTECHNIK, Ortenburg..................3<br />
NACHI EUROPE, Krefeld..................................................... 11<br />
Orbit,Wolfenbüttel.................................................................7<br />
PAN-Metallgesellschaft, Mannheim............................. 46<br />
PWB encoders, Eisenach.................................................... 39<br />
Rollon, Düsseldorf............................................................... 65<br />
Rotor Clip Company, Somerset/New Jersey (USA).......8<br />
Servotecnica, Raunheim.................................................... 45<br />
SIKO, Buchenbach................................................................ 10<br />
SKF, Schweinfurt.................................................................. 43<br />
SLF Spindel- u. Lagerungstechnik, Fraureuth............. 24<br />
SPINEA, Presov (Slovakische. Rep.)................................. 52<br />
STS Sensoren Transmitter;Systeme, Sindelfingen.... 38<br />
SUMITOMO, Markt Indersdorf........................................ 63<br />
SycoTec, Leutkirch................................................................ 39<br />
TOX PRESSOTECHNIK, Weingarten................................ 29<br />
WITTENSTEIN alpha, Igersheim...................................... 15<br />
ZAE-AntriebsSysteme, Hamburg.................................... 31<br />
ZWP Zahnradwerk Pritzwalk, Pritzwalk....................... 27<br />
8 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong><br />
Rotor-Clip.indd 1 11.04.<strong>2018</strong> 15:10:54
MAGAZIN<br />
Produktion von Nordac Link ausgebaut<br />
Mit der automatisierten Produktion von Nord Drivesystems im niedersächsischen<br />
Aurich kann jede Auftragsgröße ausgeführt werden. Für die Produktion des Feldverteilers<br />
Nordac Link wurde im vergangenen Jahr eine neue Montagelinie in<br />
Betrieb genommen sowie die Produktionsfläche um 400 m 2 und die Lagerfläche<br />
um 1 000 m 2 erweitert. Der komplette Produktionsprozess wird über einen zentralen<br />
Auftrag gesteuert. Jedes Packstück erhält am Wareneingang einen 2D-Code und<br />
kann so bis zur Verwendung lückenlos verfolgt werden. Das automatische Kleinteilelager<br />
mit 2 000 sechsfach segmentierten Behältern ist zentral in die Produktionsabläufe<br />
integriert und dient nicht nur als Komponentenlager, sondern auch für<br />
halbfertige Produkte. Ziel für <strong>2018</strong> ist es, den Automatisierungsgrad der Durchsteckmontage<br />
auf das Niveau des SMD-Bereichs zu heben. Darüber hinaus ist<br />
geplant, den Bestellvorgang weiter zu digitalisieren, sodass der Kunde sein Gerät<br />
komplett selbst konfigurieren kann.<br />
www.nord.com<br />
Rekordwachstum der<br />
Balluff Gruppe<br />
Das Industrial Internet of Things<br />
(IIoT) sorgt bei Balluff für zufriedene<br />
Mienen: Die hohe Nachfrage<br />
nach Automatisierungslösungen<br />
in der Industrie hat bei der Balluff<br />
Gruppe 2017 zu einem Rekordwachstum<br />
geführt. Zusammen<br />
mit den Umsätzen von zwei im<br />
NEU<br />
JHS-3i Gehäuselager<br />
3i = 3 wichtige Verbesserungen<br />
Laufe des vergangenen Geschäftsjahres<br />
integrierten Unternehmen<br />
legte der Sensor- und Automatisierungsspezialist<br />
aus Neuhausen<br />
bei Stuttgart um 21,4 % auf<br />
459 Mio. EUR zu. 2016 lag der Umsatz<br />
noch bei 378 Mio. EUR.<br />
Selbst ohne die beiden neuen<br />
Unternehmen hätte es mit einem<br />
Plus von 16 % für einen Rekordwert<br />
gereicht. „Dass wir unser für<br />
das Jahr 2019 formuliertes Umsatzziel<br />
von 500 Mio. EUR wie<br />
geplant überschreiten werden, ist<br />
jetzt schon klar – die Frage ist nur,<br />
wann genau“, sagt Geschäftsführerin<br />
Katrin Stegmaier-Hermle<br />
bei der Vorstellung der Bilanzzahlen.<br />
Die Umsatzrentabilität hat<br />
sich von 9 % im Jahr 2016 noch<br />
einmal leicht auf aktuell 10,5 %<br />
verbessert.<br />
1 Optimiertes Design<br />
Keine Vibration<br />
30% stabiler<br />
7% leichter<br />
2 Neues Dichtungs- design<br />
Verlängerte Lager lebensdauer<br />
(Faktor 2)<br />
Optimiert für verbesserte<br />
Fettformulierung<br />
3 Verbesserte Lithiumfett<br />
Formulierung<br />
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ausgezeichnete<br />
mechanische Stabilität<br />
Verbesserte Hochdruckzusätze<br />
Wasserbeständig<br />
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Korrosionsschutzwirkung<br />
www.balluff.com<br />
KOYO Deutschland GMBH<br />
Bargkoppelweg 4<br />
22145 HAMBURG<br />
+ 49 (0)40 679 0900 info-eu@jtekt.com<br />
www.koyo.eu
MAGAZIN<br />
MEIN LESER-TIPP<br />
„Der Mittelstand lernt Radfahren“<br />
Fachkräftemangel und fehlendes Know-how hindern kleine und mittelständische<br />
Unternehmen daran, Digitalisierungsprojekte umzusetzen.<br />
Eine kosteneffiziente Lösung für Unternehmen ist es, sich Innovationspartner<br />
zu suchen, die bedarfsorientierte Schulungen für die eigene<br />
Belegschaft anbieten und bei der Umsetzung von Digitalisierungsvorhaben<br />
unterstützen. Auch die fehlende Infrastruktur blockiert<br />
noch immer kleine und mittelständische Unternehmer.<br />
Doch die Relevanz der Digitalisierung ist kaum zu übersehen. Der Handlungsbedarf wird von<br />
Politik, Wissenschafts- und Wirtschaftsverbänden, Marktforschungsinstituten und Innovationsführern<br />
aller Branchen in dramatischem Duktus befeuert: „Innerhalb der nächsten 10 Jahre<br />
sterben 40 % der 500 umsatzstärksten globalen Unternehmen aus”, titelt das Wirtschaftsmagazin<br />
Forbes ... Sie möchten den Beitrag in voller Länge lesen? Dann besuchen Sie unsere Website<br />
unter: https://www.<strong>antriebstechnik</strong>.de/orwells-enkel-<strong>2018</strong>/<br />
Marie-Kristin Krueger, Redakteurin der Zeitschrift <strong>antriebstechnik</strong><br />
Roboter zum Bohren und Nieten von Flugzeugrümpfen gewinnt goldenen Vector<br />
Alle zwei Jahre verleiht Igus den Vector Award, bei dem herausragende<br />
Anwendungen mit Energiekettensystemen ausgezeichnet<br />
werden. Der diesjährige goldene Vector ging an das Unternehmen<br />
Loxin 2002 aus Spanien. In dieser<br />
Anwendung arbeiten zwei Industrieroboter<br />
automatisiert in der Endmontage<br />
von Flugzeugrümpfen mit<br />
4 m Durchmesser und übernehmen<br />
Arbeitsschritte wie das Bohren und<br />
Nieten. In der Vergangenheit bestand<br />
das Hauptproblem der Anwendung<br />
darin, Kollisionen der<br />
Roboter mit dem Flugzeugrumpf zu<br />
vermeiden. Nun kommen jeweils<br />
zwei dreidimensional bewegliche<br />
E-Ketten von Igus zum Einsatz. Sie sind parallel an jeder Seite der<br />
Roboterarme befestigt, wodurch eine bessere Beweglichkeit der<br />
Roboterarme sowie eine höhere Zugänglichkeit an den Flugzeugrümpfen<br />
trotz der schwierigen Geometrien<br />
erreicht werden konnte.<br />
Hiermit lassen sich zudem mehr<br />
verschiedene Leitungen und<br />
Schläuche für Verbindungselemente<br />
zu den Endeffektoren der Roboter<br />
führen. Daneben versorgen weitere<br />
Energiekettensysteme mit verschiedensten<br />
Geometrien und Bewegungsrichtungen<br />
die Roboter.<br />
www.igus.de<br />
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IMS Gear sieht sich gut gerüstet<br />
Der Zahnrad- und Getriebespezialist IMS Gear hat seinen Umsatz<br />
2017 um rund 7 % auf 515 Mio. EUR gesteigert. Für <strong>2018</strong> rechnet<br />
das Unternehmen mit einem erneuten Umsatzanstieg von ca. 9 %<br />
auf 562 Mio. EUR, wie die Vorstände Dieter Lebzelter, Bernd Schilling<br />
und Wolfgang Weber (Bild<br />
v. l. n. r.) bekanntgaben. Der<br />
Automotive-Bereich bleibe<br />
auch künftig der Markt, in dem<br />
sich das Unternehmen vorrangig<br />
bewegen werde. Vor dem<br />
Hintergrund der technologischen<br />
Trends in der Automobilbranche<br />
– Elektrifizierung,<br />
automatisiertes Fahren und<br />
Vernetzung – sieht sich der<br />
Zahnrad- und Getriebespezialist<br />
gut aufgestellt. Rund<br />
45 Mio. EUR wurden im vergangenen<br />
Jahr in den Ausbau<br />
der Produktionskapazitäten<br />
investiert. Im laufenden Jahr<br />
sind Investitionen in Höhe von<br />
80 Mio. EUR geplant, davon 46 Mio. EUR an den deutschen Standorten.<br />
Die Zahl der Mitarbeiter wuchs im vergangenen Jahr weltweit<br />
um rund 400 auf aktuell rund 3 400 Mitarbeiter, davon 2 150 in<br />
Deutschland.<br />
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ist maßgebend für die Temperaturbeständigkeit<br />
bis 200 °C und die lange Lebensdauer<br />
bei hohen Belastungen.<br />
Grundstein für neue Zentrale gelegt<br />
Im Mai hat das Antriebstechnik-Unternehmen Bonfiglioli den<br />
Grundstein für seine neue Zentrale EVO gelegt. Der Name steht für<br />
„Evolution“, also für die Veränderung und das Wachstum des<br />
Konzerns. Das neue Headquarter wird im Clementino-Bonfiglioli-<br />
Areal in Calderara di Reno bei Bologna errichtet. Auf einer Fläche<br />
von fast 150 ha entsteht ein Werk mit einer Produktionsfläche von<br />
58 600 m². Neben der Hauptverwaltung wird das Gebäude auch<br />
das zentrale Werk der industriellen Antriebstechnik beherbergen.<br />
Das italienische Unternehmen will sich weltweit neu positionieren.<br />
Die neue Zentrale soll dabei die Basis für den Sprung in die<br />
Digitalisierung, die Neuausrichtung der Arbeitsweise und die<br />
Produktion für die Industrie 4.0 bilden. Das neue Gebäude sei „ein<br />
kulturelles und technologisches Innovationsprojekt“. Es folgt dem<br />
Bonfiglioli Digital Re-Training Programm, ein Beispiel für einen<br />
ganzheitlichen Ansatz zur Kompetenzentwicklung in einem<br />
Re-Qualifizierungskurs.<br />
www.bonfiglioli.com<br />
Innovationen,<br />
wie die kontrollierte<br />
Verschränkung und verschiedenste<br />
Käfigvarianten ermöglichen vielfältigste<br />
Anwendungen.<br />
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MAGAZIN I NACHGEFRAGT<br />
Was bedeutet die zunehmende Vernetzung<br />
für die Antriebstechnik?<br />
„Für die volle Transparenz“<br />
Das Thema hat zwei Dimensionen: Die Vernetzung zwischen den Komponenten eines<br />
Antriebsstrangs und die Vernetzung der Komponenten in die Cloud. Man kann heute einen<br />
Antriebsstrang als ein vernetztes System verstehen, das Motoren, Generatoren, Frequenzumrichter,<br />
mechanische Kraftübertragungskomponenten sowie Anwendungen wie Pumpen,<br />
Lüfter und Kompressoren umfasst. Ein vernetzter, intelligenter, digitaler Antriebsstrang bietet<br />
dank Sensoren und Cloud-Konnektivität volle Transparenz bei allen Betriebsparametern seiner<br />
Komponenten. Seine ganzheitliche Betrachtung eröffnet z. B. neue Möglichkeiten der vorausschauenden<br />
Wartung. Neben dieser horizontalen Vernetzung ist auch die vertikale Vernetzung<br />
der Komponenten mit der Cloud ein wichtiger Aspekt. Services des Digitalangebots ABB Ability<br />
für Condition Monitoring helfen, Daten aus den digitalen Produkten und Systemen auszuwerten<br />
und in konkrete Handlungen umzusetzen. Kunden können damit Prozesse neu entwickeln<br />
oder verbessern und so die Wartungskosten senken, die Lebensdauer von Anlagen verlängern, operative Abläufe<br />
effizienter gestalten, die Umweltauswirkungen reduzieren und die Arbeitssicherheit verbessern.<br />
Armin Wallnöfer, Leiter Digitalisierung Antriebstechnik, ABB Automation Products GmbH<br />
„Vision von vernetzter Datenerfassung“<br />
Ob Fertigung, Logistik oder Montage, die Antriebstechnik ist die zentrale<br />
Komponente jeder Produktionsanlage und Fokus zahlreicher Aktivitäten<br />
mit dem Kontext zu Industrie 4.0. Am Werkzeugmaschinenlabor (WZL)<br />
werden z. B. Methoden zum Condition Monitoring sowie Lebensdauermodelle<br />
entwickelt.<br />
Um den aktuellen Verschleißzustand einer Komponente zu bestimmen,<br />
werden Verfahrzyklen in Kombination mit einer hochfrequenten Datenaufzeichnung<br />
entwickelt und somit eine Analyse des aktuellen Anlagenzustands<br />
ermöglicht. Andere Entwicklungen zielen in Richtung Bestimmung<br />
der Restlebensdauer bzw. Lebensdauermodelle von Einzelkomponenten in<br />
Antriebssträngen. Die Vision ist eine vernetzte Datenerfassung zahlreicher<br />
Komponenten im Feld mit dem Ziel auf Basis der Analyse der Lastkollektive die Restlebensdauer<br />
abzuschätzen und somit ein Predictive Maintenance zu realisieren. Eine gute Vergleichbarkeit<br />
zwischen unterschiedlichen Komponenten in verschiedenen Einbausituationen lässt sich möglicherweise<br />
durch das Zurückführen der Belastungen auf übertragbare physikalische Größen erreichen.<br />
Thomas Berners, Forschungsfeldleiter Vorschubantriebe, WZL der RWTH Aachen<br />
„Neue Perspektiven für Kunden und Anbieter“<br />
Digitalisierung und Vernetzung in industriellen Applikationen bietet auch für die Antriebstechnik<br />
neue Perspektiven zur Steigerung der Produktivität, der Verfügbarkeit und der Effizienz der Anlagen.<br />
Zum Beispiel können online Betriebszustände erfasst, analysiert und optimiert werden. Durch die<br />
Analytik der Betriebsparameter sind entsprechende Service- und Wartungsarbeiten auf Basis der<br />
Beanspruchung planbar. Die Vernetzung auf der Feldebene ermöglicht dies natürlich auch für die<br />
angetriebenen Maschinen und Anlagen. Um diese Vorteile für die Anlagenbetreiber und OEMs nutzbar<br />
zu machen, hat Siemens eine neue digitale und cloudbasierte Plattform für die Antriebstechnik entwickelt.<br />
Hiermit ist es einfach möglich, Motoren und Umrichter detailliert online zu überwachen. Die<br />
Analytik auf Basis unseres Know-hows als Entwickler elektrischer Antriebssysteme erlaubt die Prädiktion<br />
der Performance des Antriebs systems und die Planung notwendiger Services. Die Plattform ist eine<br />
App auf dem cloudbasierten offenen IoT-Betriebssystem MindSphere und damit einfach skalierbar.<br />
Zukünftig wird sie auch für Brownfield Anwendungen verfügbar sein. MindSphere zeichnet sich durch offene Schnittstellen aus,<br />
sodass Feldgeräte wie z. B. eine angetriebene Pumpe einfach integrierbar sind.<br />
Dr. Christian Mundo, Leiter Digital Office Large Drives, Siemens AG<br />
12 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
„Mit Digitalisierung<br />
internationale Führungsrolle<br />
ausbauen“<br />
Im Zuge digitaler Transformation<br />
und Industrie 4.0 kommt den<br />
Unternehmen der Antriebstechnik<br />
eine zentrale Funktion zu. Mit<br />
ihren intelligenten Komponenten<br />
ist sie als wichtiger Enabler für<br />
smarte und effiziente Produktionsprozesse<br />
die Quelle des Data<br />
Minings. Mechanik, Elektronik<br />
und Datenverarbeitung gehen mit der Industrie-4.0-Komponente<br />
einher. Zukunftsweisende Lösungsansätze und<br />
Geschäftsmodelle wie Predictive Maintenance werden<br />
möglich, neue Wachstumstreiber für die Zukunft entstehen.<br />
Das Domainwissen erzeugt Marktdominanz. Auch aus der<br />
Plattformökonomie erwachsen für die Antriebstechnik<br />
Chancen: Zusätzliche Hardwareumsätze, gesteigerte<br />
Kundenbindung oder Differenzierung im Wett bewerb durch<br />
neue digitale Services. Der Maschinenbau, insbesondere die<br />
Antriebstechnik, können die Plattformökonomie mitgestalten.<br />
Die Unternehmen der Antriebstechnik sind gut gerüstet<br />
und sehen das Thema Digitalisierung/Industrie 4.0 als<br />
Wettbewerbsvorteil für die deutsche Industrie. Unseren<br />
Unternehmen kommt hier eine internationale Führungsrolle<br />
zu. Dann wird aus der Kombination Big Data, dem<br />
Domain-Wissen und dem Big Thinking Big Business!<br />
Hartmut Rauen, stellv. VDMA-Hauptgeschäftsführer<br />
Shop-Relaunch – Modernes<br />
Design, bewährter Service<br />
Höchster Einkaufskomfort in Ihrem<br />
Online-Shop für Automatisierungstechnik<br />
„Zukunftsmarkt der<br />
datenbasierten Services“<br />
Durch die Miniaturisierung und<br />
die Leistungsfähigkeit von<br />
Elektroniken und Softwarebausteinen<br />
werden Produkte und<br />
Systeme leistungsfähiger und<br />
intelligenter. Komponenten<br />
werden in Zukunft Datenschätze<br />
und Informationen generieren<br />
und somit einen wertvollen<br />
Nutzen für Kunden und Anwender<br />
erzeugen. Ein digitales Bewusstsein ermächtigt Komponenten,<br />
ihren Lebensraum zu kennen und in ihm selbstständig<br />
zu interagieren. Sie kommunizieren, lernen, beobachten<br />
und wachsen mit ihren verbundenen Produkten, Maschinen,<br />
Systemen und Netzwerken. Die Herausforderungen<br />
liegen auf der Hand: Die nötige Datenkompetenz der<br />
Produkt- und System hersteller, die standardisierte sichere<br />
Vernetzung der Komponenten und Systeme untereinander,<br />
und die einfache Bereitstellung digitaler Services für die<br />
Kunden, was durch eine Interoperabilität der Plattformökosysteme<br />
erleichtert werden kann. In der Antriebstechnik<br />
schlummert ein Zukunftsmarkt der datenbasierten<br />
Services, welcher in den nächsten Jahren anteilig am<br />
Gesamtumsatz massiv zunehmen wird.<br />
Patrick Hantschel, Leiter Digitalization Center, Wittenstein SE<br />
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MAGAZIN I NACHGEFRAGT<br />
„Das bringt völlig<br />
neue Konzepte“<br />
Fast überall, wo sich in der<br />
Technik etwas dreht, stellen<br />
Lager ein unverzichtbares<br />
Konstruktionselement dar:<br />
Sie sind quasi das „Herz“<br />
vieler Maschinen. Ergo liegt es<br />
nahe, diese betriebswichtigen<br />
Komponenten nicht nur<br />
langlebiger zu machen,<br />
sondern sie auch kontinuierlich<br />
zu überwachen. Um ungeplanten Stillständen vorzubeugen<br />
und die Verfügbarkeit zu steigern, gewinnt die<br />
Vorhersagbarkeit immer mehr an Bedeutung. Das<br />
wiederum verlangt nach modernster Sensortechnik samt<br />
ausgefeilter Signalverarbeitung sowie Zustandsdaten-<br />
Analysen mithilfe intelligenter Algorithmen. Um die<br />
Prognose-Qualität zu optimieren, bietet sich zudem die<br />
Aggregation dieser Daten in der Cloud an, um „Big Data<br />
Analytics“ oder „Deep Learning“-Konzepte zu realisieren.<br />
SKF verfolgt diese Ansätze – je nach Anwendung bzw.<br />
Kundenwunsch – z. B. mit tragbaren Sensoren zzgl.<br />
Analyse-Apps, netzwerkfähigen Sensoreinheiten für<br />
Radsatzlager von Zügen oder auch Online-Maschinenüberwachungssystemen<br />
für Schiffsgetriebe. Die entsprechenden<br />
Daten können die Experten im weltumspannenden<br />
Netzwerk aus SKF Remote Diagnostic Centern per<br />
Cloud permanent fernüberwachen. Das versetzt SKF in die<br />
Lage, den Anwender frühzeitig vorzuwarnen, sobald sich<br />
ein Problem anbahnt. Zu diesem Zweck sind schon jetzt<br />
mehr als eine Million Maschinenkomponenten mit der<br />
SKF Cloud vernetzt. Und diese Vernetzung ermöglicht<br />
neue Geschäftsmodelle auf Basis von performanceabhängigen<br />
Vereinbarungen mit den Kunden.<br />
Dr. Bernd Bauer, Manager Service Sales Development,<br />
SKF GmbH<br />
„Wir brauchen nur noch<br />
einen Energie- und<br />
Datenanschluss“<br />
Die klassische Antriebstechnik<br />
besteht aus Motor mit<br />
zugehörigem Steuerungsgerät<br />
und ist über alle Leistungsklassen<br />
seit Jahren erprobt.<br />
Zu nehmend kommen aber auch<br />
Motoren mit integrierter<br />
Steuerung und internetfähiger<br />
Kommunikationsschnittstelle an<br />
den Markt. Hierdurch entstehen immer kompaktere,<br />
autarke Antriebsmodule, die nur noch einen Energie- und<br />
Datenanschluss benötigen. Unter dem Aspekt der<br />
Digitalisierung wird in den Medien das künftige Wertschöpfungspotenzial<br />
in der Verfügbarkeit von Daten<br />
gesehen. Darüber hinaus wird der einfache Zugriff auf<br />
abstrahierte Steuerungsfunktionen, die direkt auf der<br />
motorinternen Steuerung umgesetzt werden, ermöglicht.<br />
Das sehen wir als kommendes Potenzial, ohne dabei mit<br />
den klassischen industriellen Feldbussen in Konkurrenz<br />
zu treten. Nur mit letzteren können hoch integrierte,<br />
zeitkritische Aufgaben in der näheren Zukunft gelöst<br />
werden. Einfache Anwendungen, wie z. B. zeitunkritische<br />
Positionieranwendungen, können durch Kombination<br />
autarker Antriebsmodule mit neuen Kommunikationsschnittstellen<br />
schnell realisiert werden. Wird für diese<br />
Kommunikation auf OPC UA gesetzt, werden nicht nur die<br />
Sensor- und Statusdaten zugänglich, sondern auch die<br />
Ansteuerung kann durch OPC-UA-Funktionsaufrufe<br />
umgesetzt werden.<br />
Moritz Chemnitz, stellv. Abteilungsleiter, Fraunhofer-Institut<br />
für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK<br />
„Wir müssen vorgedachte Module entwerfen“<br />
Einer der Grundgedanken von Industrie 4.0 liegt in der vollständigen Vernetzung<br />
aller Teilnehmer. Ermöglicht wird dies über Produkte und Komponenten mit<br />
eingebetteten Systemen, welche in der Lage sind Daten zu sammeln, zu kommunizieren<br />
und sich so zu vernetzen, woraus sich völlig neue Möglichkeiten eröffnen.<br />
Die Fabrik der Zukunft fordert intelligente, vernetzte Antriebskomponenten,<br />
welche über ein digitales Abbild verfügen. Dieser digitale Zwilling ermöglicht den<br />
Zugriff auf Daten aus jeder Phase des Produktlebenszyklus. So ermöglichen<br />
hinterlegte Informationen aus der Projektierung und Konfiguration eine schnelle<br />
Inbetriebnahme des individuellen Produkts und mithilfe von Betriebsdaten kann<br />
eine vorausschauende Instandhaltung realisiert werden. Die wandelbare und<br />
effiziente Fabrik der Zukunft basiert auf dem Grundgedanken modularer, skalierbarer<br />
Prozessmodule, welche durch zellulare Transportsysteme durchgängig und intelligent mit Software<br />
vernetzt werden. Es gilt vorgedachte, konfigurierbare, vollautomatisierte Prozess- und Produktionsmodule<br />
für unterschiedlichste Branchen zu entwerfen, zu qualifizieren und zu realisieren. Deren Einbindung muss<br />
schnell und einfach – nach dem Plug-&-Play-Prinzip – funktionieren.<br />
Johann Soder, Chief Operating Officer, SEW-Eurodrive GmbH & Co KG<br />
14 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
MAGAZIN<br />
Bosch Rexroth legt bei Umsatz kräftig zu<br />
Bosch Rexroth hat im vergangenen Jahr einen Umsatz von 5,5 Mrd. EUR und<br />
damit ein Wachstum von 10,4 % erzielt. Der Auftragseingang stieg um mehr als<br />
27 %. In den ersten Monaten des aktuellen Geschäftsjahres setze sich die Entwicklung<br />
fort, so das Unternehmen. Die höchsten Zuwachsraten verzeichneten die<br />
Bereiche Mobile Anwendungen und Fabrikautomation. Die Entwicklung im traditionellen<br />
Kerngeschäft Industriehydraulik war 2017 eher moderat. In Bezug auf<br />
Regionen war das Umsatzwachstum am stärksten in der Region Asien-Pazifik mit<br />
20,7 %. Amerika und Europa verzeichneten ein Plus von 10 bzw. 8,5 %. In Vietnam<br />
sicherte sich das Unternehmen einen Großauftrag für den Bau eines Sturmflutsperrwerks<br />
in Ho-Chi-Minh-Stadt. Mit den Übernahmen von Maestranza Diesel<br />
in Peru und Hytec Holdings in Südafrika wurde die internationale Präsenz ausgebaut.<br />
Zum Jahreswechsel hatte das Unternehmen weltweit mehr als 30 500 Mitarbeiter,<br />
rund 3,5 % mehr als im Vorjahr.<br />
www.boschrexroth.com<br />
Monforte soll<br />
Internationalisierung<br />
forcieren<br />
Wirtschaftlich. Flexibel. Effizient.<br />
NKE Austria hat mit Jesús Monforte<br />
einen neuen Vertriebsleiter.<br />
Der Ingenieur und MBA<br />
bringt internationale Erfahrung<br />
in der industriellen Produktund<br />
Marktentwicklung mit. Zuletzt<br />
war der Spanier für ABB<br />
und Mann+Hummel in Spanien,<br />
im asiatisch-pazifischen<br />
Raum sowie in Deutschland tätig.<br />
NKE ist seit zwei Jahren Teil<br />
der Fersa Group, ein Zusammenschluss<br />
von NKE und Fersa<br />
Bearings. „Mit Jesús Monforte<br />
setzen wir den nächsten Schritt<br />
zur Internationalisierung der<br />
NKE Austria und der Fersa<br />
Group“, sagte NKE-Geschäftsführer<br />
Thomas Witzler. „Er verbindet<br />
viele Jahre Erfahrung<br />
aus dem Automotive-Bereich<br />
mit Expertise aus klassischen<br />
Industrieanwendungen.“ Monforte<br />
erklärte: „Zu den Herausforderungen<br />
gehört die Bündelung<br />
unserer Maßnahmen und<br />
die Steigerung der Verkaufszahlen<br />
in jenen Marktsegmenten,<br />
in denen Wälzlager der Unternehmensgruppe<br />
am effizientesten<br />
eingesetzt werden können.“<br />
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WÄLZ- UND GLEITLAGER I TITEL<br />
Wälzlager für die Smart Factory<br />
Wie Sensorlager als Bausteine vernetzter Antriebe heute und morgen fungieren<br />
In den Maschinen und Anlagen der digitalisierten Fertigung werden Wälzlager<br />
neue Aufgaben übernehmen. Und auch die Fertigung der Wälzlager folgt neuen<br />
Prinzipien. Plakativ gesagt: „Smart factories“ produzieren Wälzlager für „smart<br />
machines“. Als mechatronische Antriebselemente überwachen die Lager ihren<br />
eigenen Zustand und generieren Informationen für übergeordnete Steuerungen.<br />
Ralf Petersen ist Manager Industrial Bearings,<br />
European Technology Center bei der<br />
NSK Deutschland GmbH in Ratingen<br />
J<br />
eder Hersteller von Komponenten und<br />
Systemen der Antriebstechnik muss sich<br />
die Frage stellen, welche Auswirkungen<br />
die Digitalisierung heute und in Zukunft<br />
auf seine Produkte und auch auf seine<br />
Produktion haben wird. Für die Wälzlager<br />
hat der Hersteller NSK bereits jetzt Antworten.<br />
Sie lassen sich mit Sensoren ausstatten<br />
und in Condition-Monitoring-Systeme<br />
(CMS) einbinden. Auf diese Weise<br />
wird der Zustand der Lagerstellen konsequent<br />
überwacht. Unregelmäßigkeiten,<br />
die auf Wälzlagerschäden bzw. einen zu<br />
erwartenden Lagerausfall hindeuten, können<br />
frühzeitig erkannt und gemeldet werden.<br />
Als Messgrößen nutzt man am häufigsten<br />
Schwingung und Temperatur.<br />
Vom Condition Monitoring zur<br />
Predictive Maintenance<br />
NSK bietet entsprechende (Offline-)Messungen<br />
als Dienstleistung an. Bei komplexen<br />
Anwendungen z. B. in Windenergieanlagen<br />
und in Schienenfahrzeugen empfiehlt es<br />
sich jedoch, den Lagerzustand online zu<br />
überwachen. Für diese Aufgabe hat NSK<br />
verschiedene Lösungen entwickelt – Wälzlager<br />
mit integrierten Sensoren und mit separaten<br />
Sensoreinheiten. Beide Varianten befinden<br />
sich bereits im praktischen Einsatz.<br />
Systeme mit „aufgelöster Bauweise“ werden<br />
z. B. – in Verbindung mit doppelreihigen<br />
Kegelrollenlagern – in den Triebsätzen von<br />
Hochgeschwindigkeitszügen genutzt.<br />
16 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
TITEL I WÄLZ- UND GLEITLAGER<br />
01 Doppelreihige Kegelrollenlager<br />
in den Radsätzen von<br />
Hochgeschwindigkeitszügen<br />
werden bereits „online“<br />
überwacht<br />
02 In den Hub-III-Radlagern der neuesten Generation von NSK<br />
kommen magnetische Multipol-Encoder zum Einsatz<br />
Eine Herausforderung stellt dabei die Signalauswertung<br />
dar. Je nach Art des Schadens<br />
(Kratzer, Eindruck, Riefen) und seiner<br />
Position im Lager (Innen- oder Außenring,<br />
Wälzkörper und Käfig) entstehen unterschiedliche<br />
Messprofile, die entsprechend<br />
ausgewertet werden müssen. Hierfür nutzt<br />
NSK ein Software-Tool, das aus den Intervallen<br />
der per Schwingungsanalyse erfassten<br />
Unregelmäßigkeiten auf deren Ursache<br />
schließen kann. Dabei spielt die Qualität<br />
der Signale keine große Rolle. Die Schwingungen<br />
lassen sich sogar mit einem handelsüblichen<br />
Smartphone erfassen und<br />
auswerten. Sie können beim Anwender<br />
ausgewertet werden oder bei NSK. Diese<br />
Daten geben – bei entsprechender Auswertung<br />
– eine gute Basis, um die Lebensdauer<br />
des individuellen Lagers zu bestimmen.<br />
Anders ausgedrückt: Hier wird der Schritt<br />
vom Condition Monitoring zur Predictive<br />
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Die Welt dreht sich immer schneller. Die Komplexität<br />
steigt. Die Zeit ist knapp. Expertenwissen ist gefragt.<br />
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WÄLZ- UND GLEITLAGER I TITEL<br />
03 Voraussetzung für Digitalisierung und Vernetzung:<br />
Ein QR-Code enthält lagerspezifische Kennwerte<br />
Maintenance vollzogen. Nach Einschätzung<br />
von Fachleuten ist vorausschauende<br />
Wartung ein Kernelement zukünftiger<br />
Maschinengenerationen und ein Hauptanwendungsfeld<br />
für die Digitalisierung in<br />
der Antriebstechnik.<br />
Daten nicht nur für die<br />
Instandhaltung<br />
Für die Wälzlager gibt es<br />
bereits Antworten auf die<br />
Digitalisierung.<br />
Ralf Petersen<br />
Eine andere Zielrichtung der Sensorlager-<br />
Entwicklung ist die Erfassung von Daten,<br />
die nicht für die Wartung, sondern für den<br />
Betrieb der Maschine bzw. des Fahrzeugs<br />
interessant sind. Diese mechatronischen<br />
Systemkomponenten haben sich in automobilen<br />
Anwendungen bereits durchgesetzt<br />
und werden von NSK weltweit in großen<br />
Stückzahlen gefertigt. Beispiele sind<br />
die Hub-III-Radlagereinheiten mit integriertem<br />
magnetischen Multipol-Encoder<br />
zur Drehzahlerfassung für das ABS-System<br />
sowie, als Weiterentwicklung, das Multi<br />
Sensor Hub Bearing. Diese Art von Radlager<br />
erfasst Last und Drehzahl z. B. für die<br />
Traktionskontrolle des Fahrzeugs.<br />
Für den Maschinen- und Anlagenbau sowie<br />
für mobile Arbeitsmaschinen gibt es<br />
ähnliche Anwendungen und Entwicklungsprojekte.<br />
In Serienproduktion befindet sich<br />
z. B. ein NSK-Sensorlager für Gabelstapler,<br />
das Drehzahl und -richtung des Elektromotors<br />
erfasst. In Entwicklung befinden<br />
sich u. a. Wälzlager für die Spindeln von<br />
Werkzeugmaschinen, die axiale und radiale<br />
Verschiebungen der Wälzlagerelemente im<br />
Mikrometer-Bereich erfassen und damit<br />
z. B. die Belastung oder die Arbeitsweise des<br />
Werkzeugs erfassen. In einem anderen Projekt<br />
arbeitet NSK gemeinsam mit einer<br />
deutschen Hochschule an einem Sensorlager<br />
für Elektroantriebe, das neben dem<br />
eigenen Verschleiß auch den Verschleiß an<br />
der Getriebeverzahnung erfasst.<br />
Codierung als Voraussetzung<br />
Die Wälzlager generieren nur dann aussagekräftige<br />
Daten, wenn ihre Spezifikation<br />
bekannt ist. Auch aus diesem Grund sind<br />
immer mehr NSK-Baureihen<br />
von Hochgenauigkeitslagern<br />
mit einer<br />
2-D-Codierung ausgestattet,<br />
die neben Produktionsdatum<br />
und<br />
Chargennummer auch<br />
lagerspezifische Werte<br />
wie Vorspannung, Axial-<br />
und Radialtoleranzen<br />
sowie andere Mess- und<br />
Prüfergebnisse enthält.<br />
Das Lager führt somit<br />
stets seine einsatz- und servicerelevanten<br />
Informationen mit sich.<br />
Wälzlager aus der Smart Factory<br />
Auch in den eigenen Fertigungswerken<br />
setzt der Anbieter die Grundsätze der Digitalisierung<br />
in die Praxis um – z. B. im Werk<br />
Kirihara/Japan, das modernisiert und deutlich<br />
erweitert wurde und Ende 2017 mit verdoppelter<br />
Produktionsfläche seinen Betrieb<br />
aufnahm. In Kirihara werden Großwälzlager<br />
u. a. für Windenergieanlagen produziert.<br />
Ziel der Modernisierung war eine<br />
flexiblere Fertigung kleiner und kleinster<br />
Stückzahlen bei minimaler Vorlaufzeit.<br />
Zentrale Arbeitsschritte werden nun von<br />
Handling-Robotern übernommen, Trans-<br />
portroboter liefern Material an die einzelnen<br />
Arbeitsstationen. Auch die Wärmebehandlung<br />
erfolgt hoch automatisiert.<br />
Abschied von der Fließfertigung<br />
Aus Sicht der NSK-Produktionsexperten ist<br />
die Robotik der Königsweg, um kleinere<br />
Fertigungslose effizient zu fertigen. Damit<br />
einher geht der Abschied von der bisher<br />
üblichen Fließ- bzw. Linienfertigung. Während<br />
die Wälzlager bisher eine feste Abfolge<br />
von Stationen durchliefen, die über fest<br />
installierte Förderstrecken verbunden<br />
waren, sind die einzelnen Stationen nun<br />
freistehend angeordnet und werden von<br />
Robotern beschickt.<br />
Das bringt eine größere Freiheit und<br />
Flexibilität der Wälzlagerproduktion mit<br />
sich, setzt aber auch verbesserte Planung<br />
voraus. Nach Erfahrung von NSK haben<br />
solche Hybridlinien große Vorteile, weil sie<br />
die Fertigung unterschiedlicher Produkte<br />
ohne große Rüstzeiten ermöglichen.<br />
Integrierte Qualitätssicherung<br />
Eine weitere Innovation bei den Fertigungskonzepten<br />
ist die optimierte Inte gration der<br />
Qualitätssicherung in die Produktion. Während<br />
der Roboter ein Wälz lagerbauteil von<br />
Station A zu Station B befördert, kann er<br />
z. B. optische Messungen durchführen und<br />
das Ergebnis dokumentieren. Auf separate<br />
Stationen für die Qualitätskontrolle kann<br />
man dann verzichten. Das spart Zeit und<br />
verringert die benötigte Fertigungsfläche.<br />
Die bisher realisierten Hybridlinien von<br />
NSK arbeiten im Vergleich zur Fließfertigung<br />
mit mehrfach höherer Produktivität,<br />
und sie kommen mit weniger als der Hälfte<br />
der Fläche aus. Der Vorteil ist jedoch, dass<br />
sie dank optimierter und automatisierter<br />
Rüstvorgänge verschiedene Wälzlagerbauteile<br />
mit hoher Effizienz fertigen können.<br />
www.nskeurope.de<br />
18 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
Mit Festschmierstoff Gebrauchsdauer<br />
von Wälzlagern erhöhen<br />
Für Anwendungen, bei denen zur Schmierung kein Öl oder Schmierfett<br />
eingesetzt werden kann, bietet Künemund Wälzlager, die mit<br />
Molybdändisulfid (MoS 2<br />
) geschmiert sind. Der Schmierstoff sorgt<br />
für eine Trennung der metallischen Reibpartner auch bei sehr<br />
hohen Temperaturen von über 250 °C. Ausgasungen finden aufgrund<br />
der Feststoffbasis so gut wie nicht statt. Die mit dem MoS 2<br />
-Compound<br />
präparierten Wälzlager kommen z. B. in PVD-Beschichtungsanlagen<br />
an den Drehgestellen oder in Stahlwerken in den Auslaufrollen<br />
zum Einsatz. Alle Standard-Wälzlager, die einen ausreichenden<br />
Freiraum zwischen den Lagerringen bieten, können mit<br />
dem Compound befüllt werden.<br />
Die Lager können offen laufen,<br />
Deckscheiben sind auch möglich.<br />
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das Lager<br />
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Wälzgelagerte<br />
Hochleistungs-Kreuzgelenke<br />
KBT Knapp fertigt Gelenkkreuzbuchsen und Wälzkörper für Kreuzgelenke.<br />
Diese werden individuell auf den Anwendungsfall ausgelegt<br />
und angepasst. Ein Kreuz- oder Kardangelenk ist im Maschinenund<br />
Fahrzeugbau eine Verbindung, die zwei nicht fluchtende<br />
Wellen miteinander verbindet. Die Gelenk- bzw. Kardanwelle<br />
dient zur Drehmoment-Übertragung im Kraftfahrzeug zwischen<br />
der Motor-Getriebe-Einheit und der Hinterachse des Fahrzeugs.<br />
Bei federnden Bewegungen der Hinterachse erfährt das Kardangelenk<br />
eine Beugung. Diese unter Drehmoment-Einwirkung<br />
verlustfrei auszugleichen, ist die Aufgabe des Kreuzgelenks. Das<br />
Herzstück dieser Kraft- und Momentenübertragung sind die vier<br />
aufeinander abgestimmten wälzgelagerten Gelenkkreuzbuchsen.<br />
Diese dickwandig gezogenen Buchsen sind vollrollig bestückt mit<br />
endenprofilierten, durchmessersortierten Zylinderrollen. Mit<br />
Dreifach-Abdichtung sind sie gegen Schmutz gesichert und halten<br />
die Befettung nach innen konstant.<br />
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Leistungsstarkes Leichtgewicht<br />
Das 500SP5-SL1 Ultrathin ergänzt die Bronzelager-Familie von<br />
Oiles für Anwendungen, in denen Leichtbau-Kriterien oder enge<br />
Einbauräume eine Rolle spielen. Im Vergleich zu einem Standard-<br />
Gleitlager der #500er-Serie des Herstellers weist es bis zu 50 %<br />
geringere Wandstärken auf, wodurch es weniger wiegt und<br />
schlanker baut – ohne dabei an Stabilität zu verlieren. Das selbstschmierende<br />
Gleitlager ist für Einsatztemperaturen von – 40 bis<br />
+ 150 °C geeignet und kann z. B. im klassischen Anlagenbau, in<br />
Windkraft- und Hydrotechnik, im Baumaschinen-Sektor sowie in<br />
Hebe- und Fördertechnik eingesetzt werden. Zudem kann es den<br />
Montageprozess vereinfachen, denn es lässt sich durch seine eng<br />
ausgelegten Toleranzen per Presspassung einbauen. Erreicht werden<br />
seine Eigenschaften durch die Verwendung einer<br />
hochfesten Kupfer-Zinn-Speziallegierung, die<br />
das Gleitlager mit Leistungswerten ausstattet,<br />
die im Bereich vieler anderer Standard-Bronzelager<br />
der #500-Serie liegen.<br />
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<strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong> 19<br />
igus+Messe.indd 1 23.05.<strong>2018</strong> 13:06:22
WÄLZ- UND GLEITLAGER<br />
Besser als Kugellager?<br />
Kegelrollenlager mit niedrigem Verlustreibmoment<br />
Koyo Bearings, ein Unternehmensbereich<br />
der JTEKT Cooperation, hat seine neue<br />
Reihe von Kegelrollenlager mit<br />
niedrigerem Reibmoment vorgestellt,<br />
die eine weitere Reduzierung der<br />
Gleitreibungsverluste ermöglichen<br />
und ein ähnliches Leistungsverhalten<br />
wie Kugellager erreichen,<br />
jedoch eine bessere Tragzahl<br />
aufweisen sollen. Erfahren Sie im<br />
Artikel, wie das realisiert wurde.<br />
Koyo bringt seit über 25 Jahren Kegelrollenlager<br />
mit niedrigem Reibmoment<br />
(Low Friction Type iV = LFT) auf den<br />
Markt. Die herkömmliche Methode zur<br />
Reduzierung des Dreh moments bestand in<br />
einer Optimierung des Gleitwiderstands<br />
und des viskosen Rollwiderstands. Später<br />
wurde der Einfluss des Ölbewegungswiderstands<br />
erkannt und versucht, hierfür<br />
eine Ver besserung anzusetzen. Bild 01<br />
Jaap Ten Kate ist Marketing Group Manager<br />
bei JTEKT Europe Bearings B.V. in Alemere,<br />
Niederlande<br />
zeigt den relativen Einfluss dieser beteiligten<br />
Faktoren auf das Reibmoment.<br />
Die Ingenieure von Koyo hatten sich<br />
zunächst für eine Optimierung des Profils<br />
und der Rauigkeit der großen Bordund<br />
Rollenstirnseite entschieden, woraus<br />
die LFT-I-Generation hervorging (Bild 02,<br />
Nr. 1). Eine weitere Verbesserung zur Reduzierung<br />
des viskosen Rollwiderstands<br />
wurde durch eine spezielle Profilierung der<br />
Laufbahnen erreicht, die zu LFT II führte<br />
(Bild 02, Nr. 1). In einem nächsten Schritt<br />
wurde der Stahlblechkäfig umgestaltet, um<br />
den Zufluss von Schmieröl besser kontrollieren<br />
zu können (Senkung des Ölbewegungswiderstands),<br />
und die Innengeometrie<br />
und die Lauf bahnen wurden weiter<br />
optimiert (Senkung des Rollviskositätswiderstand),<br />
was 2006 zu LFT III führte<br />
(Bild 02, Nr. 1 und 2). Zusätzlich konnte<br />
durch eine spezielle Wärmebehandlung<br />
der Außenflächen des Lagermaterials ein<br />
kleineres Kegelrollenlager gewählt werden,<br />
was bei gleicher Lebensdauer die Reibung<br />
weiter reduziert (LFT III 2). Die Effekte<br />
dieser Entwicklungen auf das Lagerreibungsmoment<br />
sind aus den Tabellen 01<br />
und 02 ersichtlich.<br />
Die vierte Generation<br />
Während der Entwicklung von LFT III hatten<br />
Tests gezeigt, dass die Begrenzung des<br />
Zuflusses von Schmieröl einen Beitrag zur<br />
Begrenzung des Ölbewegungs widerstands<br />
leistet. Die Möglichkeiten, den Zufluss<br />
LFT-Generationen<br />
Verbesserungen<br />
Auswirkungen<br />
St. TRB 100<br />
LFT I a ∼ 90<br />
LFT II a+b1 ∼ 80<br />
LFT III (1) a+b2+c+d1 ∼ 50<br />
LFT III (2) a+b2+c+d1+e ∼ 20<br />
LFT IV (1) a+b2+c+d2 ∼ 35<br />
LFT IV (2) a+b2+c+d2+e ∼ 14<br />
Drehmoment-<br />
Index<br />
Tabelle 01: Effekte auf die Lagerreibungsmomente<br />
LFT-Technologie – Verbesserungen<br />
a. Optimierung der Rauheit und des Profils von großen Bord- und<br />
Rollenendflächen<br />
b1. Spezielle Laufflächenprofilierung<br />
b2. Weiter verbesserte Laufflächenprofilierung<br />
c. Optimierung der Innengeometrie<br />
d1. Regelung des Zuflusses von Schmieröl<br />
d2. Weiter verbesserte Zuflussregelung<br />
e. Kompakte Bauweise + Wärmebehandlung für gleiche Standzeit<br />
Tabelle 02: Verbesserungen durch die LFT-Technologie<br />
20 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
Öldurchsatz (l/min)<br />
WÄLZ- UND GLEITLAGER<br />
01 Faktoren, die zum Reibmoment beitragen, und ihr relativer<br />
Abb. 1 Einfluss Faktoren, die zum Reibmoment beitragen, und ihr relativer Einfluss<br />
02<br />
Bereiche von Verbesserungen der internen Auslegung bei<br />
LFT<br />
1 Rollviskositätswiderstand<br />
1 Rollviskositätswiderstand<br />
2 Ölbewegungswiderstand<br />
3 Gleitwiderstand zwischen<br />
dem Bord der rückwärtigen<br />
Fläche des Innenrings und<br />
der Stirnfläche der Rolle<br />
Schmiermittelfluss<br />
2 Ölbewegungswiderstand<br />
3 Gleitwiderstand zwischen dem Bord der rückwärtigen<br />
Fläche des Innenrings und der Stirnfläche der Rolle<br />
03<br />
Parameterstudie<br />
04<br />
Optimierte Käfigform für das<br />
neue Lager LFT IV<br />
05<br />
Prüfaufbau Öldurchsatz<br />
Lastzelle<br />
B<br />
Außenring<br />
Luftlager<br />
Last<br />
A<br />
Ölversorgung<br />
C<br />
Käfig<br />
Rolle<br />
Schmiermittel<br />
F<br />
E<br />
D<br />
Drehscheibe<br />
Dorn<br />
Prüflager<br />
Innenring<br />
Ergebnisse des Öldurchsatztests<br />
06<br />
Abb. 6 Ergebnisse des Öldurchsatztests<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
0 1.000<br />
LFT-III<br />
LFT-IV<br />
Untersetzungsverhältnis<br />
87 %<br />
2.000<br />
Untersetzungsverhältnis<br />
89 %<br />
Drehzahl (min -1 )<br />
Untersetzungsverhältnis<br />
91 %<br />
durch eine modifizierte Stahlblechkäfigkonstruktion<br />
zu reduzieren, waren jedoch<br />
begrenzt, da ein Mindestabstand zwischen<br />
Käfig und Ringen eingehalten werden musste<br />
und auch Toleranzen eine Rolle spielten.<br />
Deshalb haben sich die Ingenieure von<br />
Koyo bei LFT IV für einen Kunstharzkäfig<br />
Untersetzungsverhältnis<br />
92 %<br />
3.000 4.000 5.000<br />
entschieden, der mehr Gestaltungsfreiheit<br />
und Genauigkeit<br />
bietet, was die<br />
Möglichkeiten deutlich verbessert,<br />
den Zulaufabstand<br />
zwischen Käfig und Ringen<br />
zu kontrollieren.<br />
Unter Verwendung neuester<br />
CAE- und Fluidanalyse-<br />
Technologien wurde eine<br />
Parameterstudie durchgeführt<br />
(Bild 03), um den<br />
besten Kompromiss für<br />
die Abmessungen zu finden.<br />
Dies führte zu einer<br />
op timierten Aus legung<br />
des Käfigs beim LFT IV<br />
(Bild 04).<br />
Prüfstandsversuche (siehe<br />
Bild 05) ergaben für das LFT IV eine Reduzierung<br />
des Öldurchsatzes von bis zu<br />
92 % gegenüber dem LFT III (Bild 06).<br />
Letztlich steht für den gestalteten LFT-IV-<br />
Kunstharzkäfig eine Reduzierung des<br />
Lagerreibungsmoments gegenüber dem<br />
LFT III um 30 % zu Buche.<br />
Ebenso kann beim LFT IV eine zusätzliche<br />
Reduzierung der Reibung durch Reduzierung<br />
der Lagergröße in Kombination<br />
mit einer speziellen Wärmebehandlung,<br />
um die geforderte Lebensdauer zu erhalten,<br />
erreicht werden. Die Gesamteffekte<br />
sind ebenfalls aus den beiden Tabellen<br />
ersichtlich.<br />
Auf das Niveau von Kugellagern<br />
Mit der vierten Kegelrollenlagergeneration<br />
mit LFT-Technologie ist es Koyo gelungen,<br />
die Reibverluste der Kegelrollenlager auf<br />
das Niveau von Kugellagern zu reduzieren,<br />
jedoch mit einer Tragzahl, wie man sie von<br />
Kegelrollenlagern kennt. Die Anwendungsgebiete<br />
für das neue Koyo TRB LFT IV sind<br />
vielfältig, u. a. in der Automobilindustrie<br />
und bei zahlreichen industriellen Anwendungen,<br />
bei denen eine weitere Reduzierung<br />
der Reibung zu dem erwünschten geringeren<br />
Leistungsbedarf und damit einer<br />
geringeren CO 2<br />
-Emission führt.<br />
www.koyo.eu<br />
<strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong> 21
Den Sternen<br />
so nah<br />
Dünnringlager ermöglicht größere<br />
Präzision bei der Übertragung<br />
von Laserstrahlen<br />
Mit neuartigen Laserkommunikationssystemen lassen sich bei aeronautischen<br />
Anwendungen große Datenmengen übertragen. So können Luftbilder bereits<br />
während des Fluges zu einer Bodenstation übertragen werden – und zwar über<br />
so große Entfernungen, dass auch das Weltall greifbar nahe scheint. In dem<br />
Laserterminal MLT-20 von Via Light Communications sorgt ein Dünnringlager<br />
von Rodriguez für größte Genauigkeit bei der Datenübertragung.<br />
Julia Schneiders, Marketing & Sales Precision<br />
Bearings, bei der Rodriguez GmbH in Eschweiler<br />
Die Via Light Communications GmbH ist<br />
ein Spin-off des Deutschen Zentrums<br />
für Luft- und Raumfahrt DLR und beschäftigt<br />
sich mit optischer Freiraumkommunikation<br />
(Free-Space Optical Communications;<br />
FSO). Konkret entwickelt und implementiert<br />
das aus Wissenschaftlern bestehende<br />
Team Laserkommunikationssysteme für die<br />
Übertragung großer Datenmengen bei aeronautischen<br />
Anwendungen. „Der Hintergrund<br />
ist, dass moderne Kamera systeme<br />
zur Aufnahme von Luftbildern eine große<br />
Menge an Daten erzeugen“, schildert<br />
Dr. Markus Knapek, Via Light CEO. Sollen<br />
die aufgenommenen Bilder schnell zur<br />
Auswertung bereitstehen und bereits während<br />
des Fluges zu einer Bodenstation<br />
übertragen werden, stellt die Kommunikationsverbindung<br />
häufig den Flaschenhals<br />
dar: „Bislang wurden diese Daten vor allem<br />
über Funklösungen übertragen, die aber<br />
physikalischen und regulatorischen Einschränkungen<br />
unterliegen. Somit sind die<br />
Übertragungsraten im praktischen Einsatz<br />
stark begrenzt.“<br />
Die Laser-Datenübertragungssysteme<br />
von Via Light hingegen können höhere<br />
Datenraten erreichen. Sie sind außerdem<br />
kompakter und leistungsfähiger als klassische<br />
Funkgeräte und darüber hinaus nur<br />
schwer abzuhören. Entsprechend kommt<br />
die angebotene Technologie des Unternehmens<br />
vor allem für die Bereiche Aufklärung<br />
und Verteidigung, Telekommunikation und<br />
Wissenschaft in Frage – aber auch für die<br />
Filmindustrie sind die Lösungen interessant.<br />
„Bis vor kurzem haben wir uns noch<br />
darauf konzentriert, mit unseren Produkten<br />
22 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
WÄLZ- UND GLEITLAGER<br />
das Konzept selbst zu demonstrieren“, so<br />
Knapek. „Inzwischen sind unsere Laserterminals<br />
aber marktreif und wir haben<br />
mit der Serienproduktion begonnen.“<br />
Zuverlässige Komponenten<br />
für ein Laserterminal<br />
waren wir deshalb auf der Suche nach Kugellagern,<br />
die diese hohen Anforderungen erfüllen<br />
konnten. Wichtig waren uns vor allem<br />
eine hohe Genauigkeit und Geschwindigkeit,<br />
wenig Reibung, kleine Dimensionen<br />
und wenig Gewicht.“<br />
Als Systemlieferant hochwertiger Antriebskomponenten<br />
konnte die Rodriguez<br />
GmbH helfen. Im Sortiment des Unternehmens<br />
befinden sich u. a. Ultra-Slim Dünnringlager,<br />
die die Anforderungen von Via<br />
Light erfüllen. Die Lager des Herstellers<br />
Kaydon sind insofern besonders, als dass<br />
jede Serie auf einem einzigen, kleinen<br />
Querschnitt basiert, der mit steigendem<br />
Bohrungsdurchmesser konstant bleibt.<br />
Damit erlauben sie die kompakte, gewichtsparende<br />
Gestaltung von Lagern und<br />
gleichzeitig die Durchführung von Kabeln<br />
oder Wellen durch die Bohrung. Die<br />
schlanken Lager überzeugen bei Durchmessern<br />
von 35 bis 200 mm mit einem<br />
kleinen Querschnitt von nur 2,5 bis 3 mm.<br />
In den Laserterminals von Via Light kommen<br />
Ultra-Slim Dünnringlager mit den<br />
Maßen von 60 × 66 × 2,5 mm zum Einsatz,<br />
01 Dünnringlager sind die ideale Lösung,<br />
wenn es auf kompaktes Design, geringes<br />
Gewicht und einen geringen Querschnitt<br />
ankommt<br />
„Edelstahl ist eine gute Wahl, wenn wie bei Via Light besonders<br />
hohe Präzision und Korrosionsbeständigkeit gefordert sind.“<br />
Für diese neue Phase der Vermarktung<br />
suchte Via Light im Jahr 2014 nach hochqualitativen<br />
Komponenten für sein Micro<br />
Laser Communication Terminal „MLT-20“.<br />
Dabei handelt es sich um eine Lösung für<br />
kleine Flugobjekte wie Drohnen oder Helikopter.<br />
Das kompakte System mit einem<br />
Gewicht von nur fünf bis acht Kilogramm<br />
verfügt über einen Ausrichtungsmechanismus,<br />
benötigt wenig Energie und kann<br />
Wärme gut abführen. Das Terminal ist für das<br />
dynamische Verhalten von agilen, schwingungsreichen<br />
Flugobjekten optimiert; es<br />
überträgt Daten mit einer Rate von bis zu<br />
10 Gbps über eine Strecke von bis zu 50 km.<br />
Der Außenanbau des MLT-20 ist auf ein<br />
Minimum reduziert und dementsprechend<br />
klein. Die komplette Sensorik und Steuerungseinheit<br />
befindet sich in einem kleinen,<br />
integrierten Gehäuse. Das Laserkommunikationssystem<br />
besteht aus zwei Einheiten.<br />
Außen am Rumpfbehälter befindet<br />
sich die Grobausrichte-Einheit; diese wird<br />
durch eine kleine Glaskuppel (nicht viel<br />
größer als eine Kaffeetasse) geschützt. Hinzu<br />
kommt eine Feinausrichte-Einheit im<br />
Inneren des Behälters: Eine spezielle Sensorik<br />
und ein beweglicher Spiegel sorgen<br />
hier dafür, dass die Vibrationen des Flugzeugs<br />
ausgeglichen werden und die Ausrichtung<br />
des Laserstrahls stabil bleibt.<br />
Hohe Anforderungen<br />
an die Kugellager<br />
Das Laserterminal muss die Bodenstation<br />
flexibel verfolgen können, um die Datenverbindung<br />
stets aufrecht zu erhalten. Die<br />
Grobausrichte-Einheit des MLT-20 basiert<br />
deshalb auf einem zweiachsigen Kippmechanismus<br />
mit Direktantrieben. Um die<br />
Laserstrahlen optimal übertragen zu können,<br />
muss der Ausrichtungsmechanismus<br />
mit einer hohen Genauigkeit arbeiten. Das<br />
wiederum lässt sich nur erreichen, indem<br />
die nichtlineare Reibung innerhalb des<br />
Systems so weit wie möglich reduziert wird.<br />
Knapek erinnert sich: „Für den Einsatz in<br />
der Azimutachse der Grobausrichte-Einheit<br />
die aus Edelstahl gefertigt sind. „Edelstahl ist<br />
eine gute Wahl, wenn hohe Präzision und<br />
Korrosionsbeständigkeit gefordert sind“,<br />
weiß Ulrich Schroth, Geschäftsbereichsleiter<br />
Value Added Products bei Rodriguez. „Typische<br />
Einsatzgebiete der Dünnringlager sind<br />
übrigens die Raumfahrt, die Halbleiterindustrie<br />
und die Medizintechnik.“<br />
Via Light ist zufrieden mit den Ultra-Slim<br />
Dünnringlagern. „Aufgrund dieser speziellen<br />
Lager konnten wir die Genauigkeit<br />
unserer Grobausrichte-Einheit maßgeblich<br />
verbessern“, erläutert Knapek. „Das belegen<br />
auch anspruchsvolle Praxistests wie zuletzt<br />
auf den Kanarischen Inseln, wo Laserstrahlen<br />
über eine große Entfernung von 145 Kilometern<br />
übertragen wurden.“ Das Projekt<br />
fand in Zusammenarbeit mit der European<br />
Space Agency (ESA): Zwischen Berggipfeln<br />
auf Teneriffa und La Palma wurde eine<br />
Kommunikationsverbindung zwischen dem<br />
Laserterminal MLT-20 und einer mobilen<br />
Bodenstation der DLR etabliert. Die Distanz<br />
von 145 km war dabei kein Zufall: Sie entspricht<br />
ungefähr der Strecke, die ein Laserstrahl<br />
zurücklegen müsste, um von der Erde<br />
aus den Weltraum zu erreichen.<br />
Fotos: Via Light Communications GmbH; Kaydon<br />
www.rodriguez.de<br />
02 Die leichtgewichtigen Dünnringlager<br />
bestehen aus Edelstahlringen und<br />
Keramikkugeln<br />
03 Die Grobausrichte-Einheit des MLT-20<br />
basiert auf einem zweiachsigen Kippmechanismus<br />
mit Direktantrieben – ein Dünnringlager<br />
trägt zur hohen Genauigkeit des<br />
Systems bei<br />
<strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong> 23
WÄLZ- UND GLEITLAGER<br />
Dünnringlager präzise auswählen<br />
Findling bietet Dünnringlager von 3 bis 220 mm Innendurchmesser<br />
an und garantiert auch für die Baureihe 67 mit einem sehr dünnen<br />
Querschnitt höchste Präzision. Die Lager sind sowohl in Chromals<br />
auch in Edelstahl-Ausführungen lieferbar, auf Wunsch lässt sich<br />
eine lebensmittelsichere<br />
Befettung realisieren.<br />
Eingesetzt werden sie z. B.<br />
im Automotive-Bereich in<br />
der Kurvenlichtsteuerung<br />
sowie für Drehgeber, Seilzuggeber,<br />
medizinische Pumpen,<br />
Trommel- und Feinmotoren<br />
und Anwendungen in der<br />
Feinmechanik. Konstruktiv<br />
ergeben sich bei den schlanken Lagern Herausforderungen: Dünne<br />
Innen- und Außenringe sind elastisch, ein Rundlauf entsteht erst<br />
beim Montieren der Lager auf der Welle. Zudem ergeben sich durch<br />
ihre filigrane Struktur und die Unrundheit im nicht eingebauten<br />
Zustand auch Probleme in Bezug auf die Dichtung. Deshalb bietet<br />
der Hersteller Beratung bei der Auswahl von geeigneten Dünnringlagern<br />
sowie eine Schadensanalyse bei bestehenden Systemen an.<br />
www.findling.com<br />
Kugeldrehverbindungen rocken die Show<br />
Ein Set-Designer aus Großbritannien verbaut Kugeldrehverbindungen<br />
von Rodriguez in der Bühnentechnik von internationalen<br />
Künstlern. Ursprünglich hatte der Designer in seinen individuellen<br />
Scherenhebebühnen Drehverbindungen einsetzen wollen. Als eine<br />
günstigere und schneller<br />
verfügbare Lösung erwiesen<br />
sich die Kugeldrehverbindungen<br />
von Rodriguez. Die<br />
Kugeldrehverbindungen sind<br />
mit einem Ritzelantrieb<br />
ausgestattet und erlauben es<br />
somit, die großen Scherenhebebühnen<br />
zu drehen. Es<br />
handelt sich um eine außenverzahnte<br />
Ausführung mit einem Laufkreisdurchmesser von<br />
1 155 mm. Die Bühnen begleiten die Künstler auf Tour, sie werden<br />
also immer wieder auf- und abgebaut. Durch optimierte Konstruktionskonzepte<br />
und Herstellungsverfahren können Konstrukteure mit<br />
den Kugeldrehverbindungen neue Lösungsansätze entwickeln.<br />
Geeignet sind sie für hochpräzise Anwendungen, z. B. auch in der<br />
Luftfahrtindustrie und im Sondermaschinenbau.<br />
www.rodriguez.de<br />
Mit flexiblen Passringen Prozesse optimieren<br />
www.georg-martin.de<br />
Martin unterstützt Getriebebauer bei der Auswahl der Passelemente für die axiale Spieleinstellung<br />
in der Wälzlagermontage. Ob es um die richtige Vorspannung einer Lagerung geht oder das präzise<br />
Justieren der Lagerluft – bei vielen Wälzlagertypen und Lagerpaarungen erweist sich das Anstellen<br />
des Axialspiels als maßgebender Faktor für deren Leistungsfähigkeit. Das Unternehmen liefert<br />
anwendungsspezifisch konfigurierte Distanzscheiben, Passringe, Schälbleche und Zwischenlagen.<br />
Dazu zeigt es das Optimierungspotenzial auf, das im prozessorientierten Einsatz dieser Ausgleichselemente<br />
steckt. Zum Angebot gehören neben M-Tech-Elementen flexible Passringe als Schlüsselfaktor<br />
für die Prozessoptimierung bei der Konstruktion, Montage und Instandhaltung von Wälzlager-Baugruppen.<br />
Je nach Variante lassen sich randverschweißte oder laminierte Passringe der<br />
Typen M-Tech P und M-Tech L bis auf 0,005 mm genau abziehen oder abschälen.<br />
Kugellager und Rollenlager<br />
• von 30 mm bis 1600 mm<br />
Außendurchmesser und<br />
in verschiedenen Ausführungen<br />
Spindeleinheiten<br />
• Bohr-, Fräs- und Drehspindeln<br />
• Spindeln mit angeflanschtem<br />
bzw. integriertem Motor<br />
• Spindeln für spezielle Einsatzgebiete<br />
SLF.indd 1 17.05.<strong>2018</strong> 11:11:07<br />
24 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
Shuttlewechsel im Betrieb<br />
Energieverbrauch minimiert<br />
Wo schwere Wellen gegen hohe axiale Kräfte zu lagern sind, eignen<br />
sich die Axial-Pendelrollenlager EXS von Nachi in Varianten für<br />
Wellen mit 65 bis 160 mm Durchmesser. Sie sind tolerant gegen<br />
Fluchtungsfehler und kleine Durchbiegungen der Welle. Selbst bei<br />
Drehzahlen bis 3 500 min -1 bei 65 mm Wellendurchmesser erwärmen<br />
sie sich bis zu 30 % weniger als bisherige Modelle. Dies wird möglich<br />
durch einen Stahlkäfig, der reibungsarm die Rollen umschließt.<br />
Durch ihre Oberflächengüte und die geometrische Genauigkeit der<br />
Rollenenden arbeiten die Lager energieeffizient. Sie haben weniger<br />
Reibungs- und Wärmeverluste und können bei bis zu 20 % höheren<br />
Drehzahlen betrieben werden. Zudem nehmen sie<br />
mit ihren hohen Tragzahlen erhöhte Belastungen<br />
auf und widerstehen dauerhaft bis 200 °C<br />
Umgebungs- und Betriebstemperatur. Die<br />
Lager lassen sich für horizontale und vertikale<br />
Wellen einsetzen und können mit Fett- oder<br />
Ölschmierung betrieben werden.<br />
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Gesteuerte Nachschmierung<br />
Mit Durasense von Schaeffler erfolgt die Nachschmierung für jede<br />
einzelne Linearachse belastungs- und bedarfsgerecht. Die<br />
Auswerteelektronik ermöglicht die Überwachung von bis zu sechs<br />
Laufwagen pro Achse. Sowohl bei den Kugelumlaufführungen<br />
Kuse und Kuve als auch bei den Rollenumlaufführungen RUE<br />
kann die Position des Sensors am Laufwagen frei gewählt werden.<br />
Mangelschmierung oder Überfettung werden so vermieden, was<br />
Maschinenlaufzeiten verlängert und die Ausfallrate reduziert.<br />
Wenn die Nachschmierung versagt, z. B. aufgrund eines defekten<br />
Schmieraggregates, undichter Schläuche oder verstopfter<br />
Schmiernippel, erkennt das System dies. Eine Überwachung mit<br />
Drucksensoren ist damit nicht notwendig. Das System schützt so<br />
auch stark verkettete Anlagen vor Stillständen. Eingesetzt werden<br />
kann es z. B. in Fertigungslinien der Automobilhersteller oder in<br />
Bewegungsachsen in der Intralogistik, der Nahrungsmittel- und<br />
Verpackungsindustrie und der automatisierten Montage.<br />
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Spannungen darstellen<br />
Eine neue Grafik zeigt im Kisssoft-Release 03/2017 die Spannungen<br />
im Werkstoff unterhalb der Kontaktoberfläche bei Wälzlagerringen<br />
und Rollkörpern. Dabei werden der Verlauf der Spannungen und<br />
deren Maximalwerte dargestellt. Dies ist bei Großwälzlagern von<br />
Interesse, wo die Lagerringe meist einsatzgehärtet sind und die<br />
Härtetiefe auf Basis der Belastungen festgelegt werden soll. Die<br />
Elastizität der Lagerringe kann auch berücksichtigt werden. Externe<br />
Lasten werden auf dem Außen- oder Innenring definiert, und die<br />
Deformation des Lagerringes lässt sich iterativ mit der Einfederung<br />
der Wälzkörper ermitteln. Da die Berechnung oft für<br />
Planetenräder durchgeführt wird, kann die Last<br />
direkt aus der Zahnradberechnung übernommen<br />
werden. Für die Auslegung von Wälzlagern<br />
kann eine Variationsrechnung für die innere<br />
Geometrie der Lager durchgeführt<br />
werden. Die Resultate werden in Listenform<br />
oder grafisch dargestellt.<br />
München, 19.-22. Juni <strong>2018</strong><br />
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Antriebstechnik für die adaptive Maschine.<br />
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GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />
Die Bewässerung von Kulturen auf dem<br />
Feld findet üblicherweise durch Beregnungsanlagen<br />
statt, die große Flächen<br />
befeuchten. Die Effizienz dieser Anlagen ist<br />
jedoch gering, denn nur ein geringer Teil<br />
des Wassers wird von den Pflanzen aufgenommen.<br />
Der größte Teil verdunstet oder<br />
versickert im Boden und wird an den Wurzeln<br />
der Pflanzen nicht wirksam.<br />
Eine Möglichkeit, die Effizienz der Bewässerung<br />
zu steigern, ist die Verwendung<br />
von Schläuchen oder flexiblen Rohren, die<br />
in den Boden eingebracht werden. Die<br />
Rohre sind in regelmäßigen Abständen mit<br />
Tropfelementen versehen, durch die das<br />
Wasser entweicht und in größeren Mengen<br />
als bei einer Beregnung direkt an die Pflanzen<br />
gelangt.<br />
Effiziente Verlegung von<br />
Bewässerungsschläuchen<br />
Tröpfchen für Tröpfchen<br />
So bewähren sich Rollringgetriebe in der Agrarwirtschaft<br />
Die Vielseitigkeit seiner Einsatzmöglichkeiten stellt das Uhing-Rollringgetriebe<br />
bereits seit Jahrzehnten unter Beweis. Und noch immer finden<br />
sich neue Anwendungsbereiche. So hat sich der lineare Antrieb nun in der<br />
Agrarwirtschaft als nützlich erwiesen – in Geräten für das Verlegen und<br />
Bergen von Schläuchen oder flexiblen Rohren zur Tropfrohrbewässerung.<br />
Wolfgang Weber ist Geschäftsführer der<br />
Joachim Uhing GmbH & Co. KG in Flintbek<br />
Das Einbringen und Bergen der Schläuche<br />
oder Rohre ist jedoch arbeitsintensiv.<br />
Ein vom Bundesamt für Landwirtschaft<br />
und Ernährung (BLE) gefördertes Projekt<br />
sollte nach einer praktikableren Lösung<br />
suchen. In Zusammenarbeit von Bayerischer<br />
Landesanstalt für Landwirtschaft<br />
(LfL), Schöpstal Maschinenbau GmbH<br />
und Agrargenossenschaft e.G. Zodel startete<br />
im Jahr 2013 das Projekt mit dem<br />
Titel „Weiterentwicklung, Bau und Erprobung<br />
optimierter Technik für die Verlegung<br />
und Bergung der Tropfschläuche<br />
im Kartoffelanbau“. Durch die Zusammenarbeit<br />
dieser Partner war sichergestellt,<br />
dass von den theoretischen<br />
Grundlagen über die Fertigung der Prototypen<br />
bis hin zur Felderprobung alles realisiert<br />
werden konnte.<br />
Äußere Einflüsse und<br />
Bedienbarkeit<br />
Im ersten Schritt wurden die kritischen Parameter<br />
ermittelt, die für die Entwicklung<br />
eines Prototyps zur Tropfrohraufnahme<br />
benötigt wurden. Dazu zählten die Eigenschaften<br />
der Tropfrohre, der Einfluss der<br />
Feldbedingungen wie Feuchtigkeit, Bodenbeschaffenheit,<br />
Pflanzenrückstände auf<br />
die Anlage sowie die Robustheit angesichts<br />
des erforderlichen Zusammenspiels<br />
der Gerätekomponenten.<br />
Auch Faktoren, die die ergonomische<br />
Bedienung betrafen, wurden berücksichtigt.<br />
Die verschiedenen Kulturen erfordern<br />
einen unterschiedlich großen Abstand<br />
zwischen den einzelnen Pflanzen und jede<br />
Pflanzenart benötigt eine andere Menge<br />
26 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />
an Wasser. Folglich mussten unterschiedlich<br />
große Spulen zur Aufnahme der<br />
Schläuche zum Einsatz kommen. Daher<br />
war die Frage von Interesse, wie bedienerfreundlich<br />
sich das Verstellen der Wickelbreite<br />
gestalten würde.<br />
In dem Prototyp wurden zunächst die<br />
marktüblichen Systeme getestet. Beim Einsatz<br />
der Gewindespindel erwies sich als<br />
Nachteil, dass diese in der Steigung nicht<br />
mechanisch veränderbar ist. Verschmutzungen<br />
der Gewinde führen zum Stillstand<br />
der Maschinen. Zudem waren ein gesonderter<br />
Antrieb für die Spindel und der Einsatz<br />
von Steuerungstechnik erforderlich.<br />
Rollringgetriebe als<br />
optimale Lösung<br />
„Bei der Internetrecherche nach der optimalen<br />
Lösung für die Bergetechnik wurden<br />
die Projektverantwortlichen der Firma<br />
Schöpstal auf das Uhing-Rollringgetriebe<br />
aufmerksam“, erzählt Uhing-Geschäftsführer<br />
Wolfgang Weber, wie es zum Kontakt<br />
mit dem schleswig-holsteinischen<br />
Unternehmen kam. „Sie setzten sich mit<br />
unserem technischen Berater in der Region,<br />
in der das Projekt realisiert wurde, in<br />
Verbindung. Bald darauf kam ein Uhing-<br />
Rollringgetriebe in dem entwickelten Prototyp<br />
zum Einsatz. Es erwies sich als optimale<br />
Lösung für diesen Zweck.“<br />
Blick in das Tropfrohr-Bergegerät mit dem eingebauten Rollringgetriebe<br />
Da eine mechanische Kopplung des<br />
Uhing-Rollringgetriebes mit der Spulenwelle<br />
möglich ist, entfiel der Einsatz<br />
eines separaten Antriebs. Die Spulen<br />
und die Antriebswelle des Getriebes werden<br />
zwangsweise synchronisiert. Bei gleicher<br />
Spulengeschwindigkeit können die<br />
Steigung sowie die Drehzahl verändert<br />
werden; so lassen sich unterschiedlich<br />
breite Materialien auf einfache Weise<br />
wickeln. Der Hub wird durch manuell<br />
verstellbare mechanische Endanschläge<br />
eingestellt. Zudem ist das Uhing-Rollringgetriebe<br />
gegen Schmutz unempfindlicher<br />
als die anderen geprüften Lösungsansätze,<br />
da es auf einer glatten Welle<br />
arbeitet und über Abstreifer und Dichtungen<br />
verfügt.<br />
„Das robuste Uhing-Rollringgetriebe hat<br />
die Projektverantwortlichen durch seine<br />
einfache Bedienbarkeit und die Möglichkeit<br />
der flexiblen Anpassung an die jeweilige<br />
Aufgabe überzeugt“, berichtet Weber. „Der<br />
Versuch mit dem Prototyp verlief so erfolgreich,<br />
dass unser System nun in die Tropfrohr-Bergegeräte<br />
eingebaut wird.“<br />
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Die Suspa GmbH, Spezialist für Verstellsysteme, setzt bei Lösungen für die<br />
Höhenjustierung von Werkbänken, Küchen oder Arbeitsplätzen auf ein<br />
Planetengetriebe von IMS Gear. Die Lösung hat Niveau, denn die passende Höhe<br />
lässt sich nunmehr schnell, leise und komfortabel einstellen. Lesen Sie mehr.<br />
S<br />
uspa und IMS Gear arbeiten seit Jahrzehnten<br />
zusammen. Planetengetriebe<br />
aus Eisenbach finden sich z. B. in Spoilerverstellungen<br />
von Mittel- und Oberklasse-<br />
Fahrzeugen diverser Hersteller. Ab einer<br />
definierten Geschwindigkeit fährt die Abtriebshilfe<br />
automatisch aus. Angetrieben<br />
wird das System von einem Elektromotor,<br />
dessen hohe Drehzahl von einem IMS-<br />
Gear-Planetengetriebe je nach Ausführung<br />
Heinz Gert Hagedorn ist Vice President Sales bei<br />
der IMS Gear SE & Co. KGaA in Donaueschingen<br />
in zwei oder drei Stufen in die benötigte<br />
Kraft umgewandelt wird. Die Lösung mit<br />
einem PK32-Getriebe aus dem modularen<br />
IMS-Gear-Baukastensystem benötigt geringen<br />
Bauraum, und dies hat die Suspa-<br />
Ingenieure auf die Idee gebracht: So<br />
müsste sich doch auch eine elektrische<br />
Höhenverstellung für zahlreiche Anwendungen<br />
im Home- und Industriebereich<br />
konstruieren lassen.<br />
Griff in den Baukasten<br />
Als Ausgangspunkt wurde die Motor-/Getriebelösung<br />
der Spoilerverstellung gewählt.<br />
Da der Bauraum im bislang hydraulisch<br />
angetriebenen Movotec Spindel-<br />
Motor-System (SMS) auf 35 mm Außendurchmesser<br />
begrenzt ist, musste das<br />
Getriebe angepasst werden. „Statt einer<br />
axialen Verschraubung wurde eine radiale<br />
Laserverschweißung umgesetzt. So konnte<br />
der Außendurchmesser von 32 auf 28 Millimeter<br />
reduziert werden“, erklärt Helmut<br />
Brugger, Vertriebsingenieur bei IMS Gear.<br />
Dies wird durch die Variabilität des IMS-<br />
Gear-Baukastens ermöglicht, ohne dass in<br />
die Verzahnungsgeometrie eingegriffen<br />
werden muss. Anders als beim Einsatz im<br />
Heck eines Fahrzeugs ab 100 km/h in direk-<br />
28 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />
ter Nachbarschaft eines soundstarken<br />
Motors kommt es bei der Verstellung eines<br />
Arbeitsplatzes stark auf die Minimierung<br />
des Geräuschpegels an. „Deshalb sind<br />
beide Stufen des Getriebes mit Kunststoff-<br />
Zahnrädern ausgeführt. Die Planetenträger<br />
sind angesichts der hohen Belastung aus<br />
Metall hergestellt“, erläutert Brugger.<br />
Die Entwicklungszeit, inklusive der kompletten<br />
Validierung des neuen Produkts mit<br />
einer hohen Leistungsdichte, sollte so gering<br />
wie möglich gehalten werden. Deshalb<br />
war es von Vorteil, dass auf den modularen<br />
Getriebebaukasten von IMS Gear zurückgegriffen<br />
werden konnte. „Die kurze Zeitspanne<br />
für ein passgenaues Getriebe ist nur durch<br />
den Einsatz von in Großserie vorgefertigten<br />
Verzahnungskomponenten von IMS<br />
Gear möglich gewesen“, betont Heinz Gert<br />
Hagedorn, Vice President Sales bei IMS Gear.<br />
Nachteile herkömmlicher<br />
Systeme überwinden<br />
Ausgangspunkt der neuen Anwendung war<br />
der Gedanke, die bisher dominierenden<br />
Gasdruckfeder-Systeme abzulösen. Deren<br />
Nachteile liegen u. a. im größeren Bauraum,<br />
schlechterer Justierung und insgesamt erhöhtem<br />
Integrationsaufwand. Suspa geht<br />
davon aus, dass elektrische Systeme sich<br />
sukzessive durchsetzen werden. Insofern<br />
bewegt man sich auf die Großserie zu.<br />
Hagedorn und Brugger unterstreichen die<br />
Rolle IMS Gears als Möglichmacher: „Der<br />
Rückgriff auf ein modulares System eröffnet<br />
viele Vorteile für den Anwender: Es besitzt<br />
die Variabilität, verschiedenste Einzelteile<br />
aus Metall und Kunststoff zielführend zu<br />
unterschiedlichen Untersetzungen zu kombinieren.<br />
Die Qualität und Haltbarkeit all<br />
dieser Teile wurde bereits in zahllosen Testläufen<br />
und Serieneinsätzen nachgewiesen.“<br />
So biete IMS Gear Auslegungs- und Produktionswissen<br />
aus der Großserie auch für<br />
kleinere Anläufe. Am konkreten Beispiel<br />
der Höhenverstellung: In der ersten Stufe<br />
trifft die hohe Drehzahl des Elektromotors<br />
direkt auf das Getriebe. Dort sorgt nun eine<br />
geräuschmindernde Low-Noise-Schrägverzahnung<br />
aus Kunststoff für die erste Untersetzung<br />
bei noch geringem Drehmoment.<br />
Hagedorn: „Die genaue Umsetzung der<br />
speziell entwickelten Verzahnung in dieser<br />
Stufe basiert auf der jahrzehntelangen<br />
Erfahrung von IMS Gear, gepaart mit<br />
modernen Simulationsberechnungen. In<br />
der zweiten Stufe wandeln geradverzahnte<br />
Kunststoffräder die Drehzahl in das benötigte<br />
Drehmoment um.“<br />
Das elektromechanische Movotec Spindel-Motor-System<br />
(SMS) überzeugt mit<br />
hohen Hebelasten von bis zu 150 kg pro<br />
Hubsäule. In jedes Hubelement, das einen<br />
Profilquerschnitt von nur 35 mm aufweist,<br />
wurde ein DC-Elektromotor mit dem geräuscharmen<br />
Getriebe integriert, das eine<br />
ebenfalls innenliegende Spindel dreht.<br />
02 Das vollelektrische Movotec Spindel-<br />
Motor-System (SMS)<br />
Durch die rotatorische Bewegung verfährt<br />
die drehgesicherte Spindelmutter in axialer<br />
Richtung. Sie ist direkt mit dem Führungsrohr<br />
verbunden, das auf diese Weise je nach<br />
Hublänge um 150 bis max. 400 mm einund<br />
ausgefahren werden kann.<br />
Der modulare Ansatz von IMS Gear hat<br />
durchgängig dazu beigetragen, den zum Teil<br />
konkurrierenden Anforderungen des komplexen<br />
mechatronischen Gesamtsystems<br />
gerecht zu werden. Hagedorn betont: „Die<br />
Fähigkeit, aus dem Baukasten heraus vor<br />
allem zeitnah Änderungen für neue Lösungen<br />
zu generieren, wurde hier erneut unter<br />
Beweis gestellt.“ Sollten z. B. in Zukunft<br />
höhere Lasten zu bewältigen sein, ließe sich<br />
dies aus dem Baukasten heraus umsetzen.<br />
Beispielsweise mit stärkeren Planetenrädern<br />
aus Metall oder einer anderen Untersetzung.<br />
„Modulares System bedeutet hier ganz<br />
konkret: Kürzere Time-to-Market und wirtschaftliche<br />
Vorteile, weil Lösungen den tatsächlichen<br />
Anforderungen angepasst werden<br />
können“, so Hagedorn.<br />
Fotos: Suspa; IMS Gear<br />
www.imsgear.com<br />
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Was Alternativantriebe für<br />
Offshore-Kräne leisten<br />
Vor dem Hintergrund steigender<br />
Sicherheitsanforderungen und<br />
strikteren Umweltauflagen<br />
wird der Einsatz elektrischer<br />
Antriebstechnik – statt Hydraulik –<br />
auf Schiffen und Offshore-<br />
Plattformen immer stärker<br />
diskutiert. Die im Vergleich höhere<br />
Präzision und der Gewinn an<br />
Dynamik sowie Effizienz<br />
überzeugen mehr und mehr auch<br />
auf hoher See. So konnten vor<br />
kurzem Offshore-Gittermastkrane<br />
mit einem innovativen elektrischen<br />
Antriebskonzept in Betrieb<br />
genommen werden.<br />
Die mechanischen Anforderungen weckten<br />
den Ehrgeiz der Konstrukteure von<br />
O & K Antriebstechnik, einem Unternehmen<br />
der Bonfiglioli-Gruppe aus Hattingen und<br />
der Palfinger Marine GmbH aus Salzburg.<br />
Für Stahlgitter-Verstellausleger-Krane bis<br />
40 m Reichweite bei einer Tragfähigkeit von<br />
60 t sollten für die Hauptwinde und die<br />
Ausleger-Winde möglichst kompakte elektrische<br />
Antriebe entwickelt werden. Die jeweiligen<br />
Bauräume waren durch die Stahlgitterstruktur<br />
des Kranauslegers strikt vorgegeben,<br />
denn aus Sicherheitsgründen darf<br />
nichts über die Gitterstruktur hinausragen.<br />
Gleichzeitig waren durch die Krangröße<br />
auch die Seilstärken und -längen, somit<br />
also auch die Trommeldimensionen vorgegeben.<br />
In Verbindung mit den notwendigen<br />
Drehmomenten bzw. den Motorleistungen<br />
war schnell klar, dass die Leistungsanforderungen<br />
innerhalb des zur Verfügung stehenden<br />
Bauraumes nicht mit einem einfachen<br />
elektrischen Antrieb zu erfüllen<br />
sind. Die konstruktive Aufgabe war nun, die<br />
Leistung auf mehrere Motoren aufzuteilen,<br />
das Drehmoment aber gesamthaft auf die<br />
Windentrommel zu bringen.<br />
Chris Liebermann ist Fachredakteur bei<br />
der Werbekoch GmbH in Ubstadt-Weiher<br />
Knapper Bauraum erfordert<br />
spezielle Anordnung<br />
Die Berechnungen innerhalb der gegebenen<br />
Rahmenbedingungen ergaben für den<br />
Antrieb der Seilwinde für den Hakenbetrieb<br />
30 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
Planungssicher,<br />
aber nicht<br />
von der Stange<br />
die Aufteilung auf vier Elektromotoren der<br />
Baugröße IEC 280 mit jeweils 1,2 t Gewicht.<br />
Bei der Auslegerwinde reichen zwei Motoren<br />
der Baugröße IEC 315 mit jeweils 1,7 t<br />
Gewicht. Die Eingangsseite war damit bestimmt,<br />
doch die konstruktive Aufgabe<br />
blieb: Die sinnvolle Anordnung und Verbindung<br />
der Motoren mit dem Windengetriebe.<br />
Dabei musste nicht nur die Kraftübertragung<br />
der Antriebsleistung beachtet<br />
werden, sondern auch die Größen und Gewichte<br />
der Motoren selbst. Die speziellen<br />
Asynchronmotoren sind nämlich mit rund<br />
2 m Länge und über 1 t Gewicht pro Motor<br />
nicht unerheblich. Zur antriebstechnischen<br />
Lastverteilung, die über die elektronische<br />
Regelung erfolgt, musste also auch die rein<br />
mechanische konstruktiv erfolgen.<br />
Die mechanische Lösung von O & K Antriebstechnik<br />
besteht auf beiden Seiten der<br />
Trommel aus jeweils zwei Komponenten:<br />
Einer Motorglocke und einem Winkelgetriebe<br />
im Vorlauf zum eigentlichen Windengetriebe.<br />
Bei der Ausleger-Winde ist das<br />
Winkelgetriebe so konstruiert, dass gegenüber<br />
der Motoreintriebsseite eine Sicherheitsbremse<br />
für Notsituationen montiert<br />
ist. Damit wird ein wesentlicher Sicherheitsaspekt<br />
gewährleistet, nämlich<br />
dass der Kranausleger auch bei<br />
Leistungsunterbrechung in seiner<br />
Position bleibt und nicht absacken<br />
kann. Ein Kegelradsatz überträgt das<br />
Motoreingangsmoment hocheffizient<br />
auf das Winden-Planetengetriebe,<br />
das in der Windentrommel<br />
platziert ist. Die Winde selbst befindet<br />
sich am Kranturm und erfährt<br />
nur rotatorische Bewegungen des<br />
Turms. Besonderheiten bei der<br />
Schmierung der Winkelgetriebe sind<br />
nicht zu beachten. Eine übergeordnete<br />
Steuerung sorgt für den synchronen<br />
Lauf der an der Winde beidseitig<br />
platzierten Antriebe.<br />
Die große Seilwindentrommel, die<br />
eine Breite von rd. 2 m einnimmt, ist<br />
in der Nähe des Turms im Ausleger<br />
des Krans montiert. Die vier Antriebe<br />
der Seilwinde sind an der Windentrommel<br />
ebenfalls beidseitig angeordnet,<br />
wobei sich jeweils zwei Antriebe<br />
direkt gegenüber liegen. Auch<br />
diese Motoren sind mit einer Motorglocke<br />
an ein Winkelgetriebe montiert,<br />
das die Kraft der beiden Motoren<br />
vereint und im rechten Winkel auf das in<br />
der Windentrommel integrierte Planetengetriebe<br />
überträgt. Besonders wichtig ist<br />
hierbei das ausgeklügelte Schmierungssystem<br />
des Kegelradsatzes, das gewährleistet,<br />
dass der Kegelradsatz unabhängig<br />
von der Stellung des Auslegers bestens mit<br />
Schmiermittel versorgt wird. Die vier ebenfalls<br />
umrichtergespeisten Motoren arbeiten<br />
synchronisiert miteinander. Die Lackierung<br />
der Antriebskomponenten von O & K Antriebstechnik<br />
entspricht für die maritime<br />
Anwendung mit drei Schichten den spezifischen<br />
Normen C5M nach ISO 12944 oder<br />
vierschichtig Norsok M-501.<br />
Komplette Elektrifizierung<br />
bietet Vorteile<br />
Zusammen mit den elektrischen Drehantrieben<br />
ist der Auslegerkran somit komplett<br />
elektrisch angetrieben. Das Steuerungssystem<br />
ist auf der Höhe der Zeit,<br />
arbeitet reaktionsschnell und sorgt für<br />
Sicherheit bis zu einer signifikanten Wellenhöhe<br />
von bis zu 6 m, die erst bei stürmischem<br />
Wind erreicht wird. Die elektrischen<br />
Antriebe bringen zudem den Vorteil, dass<br />
optimierte Belastungsdiagramme die Flexibilität<br />
im Betrieb sicherstellen und sogar<br />
ein Fernzugriff auf den Kran ermöglicht<br />
wird, etwa zur Fehler erkennung und<br />
schnellen Unterstützung. Darüber hinaus<br />
finden weitgehend Standardkomponenten<br />
Viele Gründe<br />
sprechen für<br />
den Umstieg.<br />
Dirk Schaar,<br />
Chefredakteur<br />
Erhöhte Umweltauflagen oder auch<br />
steigende Anforderungen an die Sicherheit<br />
sind für Konstrukteure stets ein Anlass, ihre<br />
Konzepte für Maschinen und Anlagen zu<br />
überdenken und anzupassen. Wenn dann<br />
aber gleichzeitig Lösungen entstehen, die<br />
deutliche technische Vorteile und Mehrwerte<br />
mit sich bringen, sollte einer Realisierung<br />
nichts im Wege stehen. Der Umstieg<br />
von Hydraulik auf Elektromotoren und<br />
passenden Getrieben, war in dieser Anwendung<br />
definitiv die richtige Entscheidung.<br />
Anwendung, die eine einfache Wartung<br />
und auch eine schnelle Ersatzteilversorgung<br />
ermöglichen. Insgesamt bringen<br />
die elektrischen Antriebe eine höhere<br />
Energieeffizienz und sorgen so für einen<br />
geringeren Energieverbrauch und das<br />
Risiko einer Ölverschmutzung aufgrund<br />
Die Vorzugsreihe<br />
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GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />
01 Die vier Antriebe der Seilwinde innerhalb<br />
des Gittermastes sind im Stahlgittermastkran<br />
von Palfinger Marine gegenüberliegend<br />
angeordnet<br />
einer Havarie des Hydrauliksystems ist<br />
grundsätzlich ausgeschlossen.<br />
Die elektrischen Antriebe haben sich<br />
in anderen Industrien mit rauen Umgebungsbedingungen<br />
bewährt. In Baumaschinen<br />
leisten sie genauso ihren<br />
Dienst als Fahr- oder Schwenk antriebe<br />
wie in Windenergieanlagen rund um den<br />
02 Die Stahlgitterstruktur des Kranauslegers<br />
gab die Rahmenbedingungen für den Einbau<br />
der Windenantriebe in dem Kran von<br />
Palfinger Marine vor<br />
Globus und unter ex tremen Witterungsbedingungen.<br />
Entwickelt nach den strengen<br />
Normen EN13852-1 und Norsok R002<br />
erfüllen sie auch in Offshore-Anwendungen<br />
alle Anforderungen. Die mit elektrischer<br />
Antriebstechnik ausgerüsteten<br />
Krane haben weniger verschleiß anfällige<br />
Komponenten und erzeugen deshalb auch<br />
weniger Wartungskosten. Vor allem aber<br />
arbeiten sie wesentlich leiser und erzeugen<br />
weniger Vibrationen.<br />
Umgesetzt wurden die speziell konstruierten<br />
Antriebsteile von Ingenieuren der<br />
O & K Antriebstechnik, die tief gehendes<br />
antriebstechnisches Know-how und jahrzehntelange<br />
Erfahrung mitbringen. In<br />
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der Maschinenhersteller entwickeln und<br />
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erscheint <strong>2018</strong> im 57. Jahrgang, ISSN 0722-8546<br />
Redaktion<br />
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32 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />
Kegelradgetriebe für hohe<br />
Lebensdaueranforderungen<br />
Dem Ruf der Bahnindustrie nach einer kostengünstigen und<br />
effizienten Getriebetechnologie, mit der die einschlägigen<br />
Lebensdaueranforderungen erfüllt werden können, folgte das<br />
Unternehmen Dunkermotoren mit dem KG 90. Diese Getriebelösung<br />
mit rechtwinkligem Abgang steht nun auch für andere<br />
Anwendungen zur Verfügung. Die Besonderheit des Kegelradgetriebes<br />
liegt zum einen in der preiswerten Herstellung der<br />
Verzahnungsteile und zum anderen in der Kombination mit dem<br />
bewährten Planetengetriebe PLG 52. Über das Planetengetriebe<br />
lässt sich die Untersetzung nahezu beliebig an die Anwendung<br />
anpassen. Die Kegelradstufe lenkt die Kraft im 90°-Winkel ab und<br />
stellt gleichzeitig den Abtrieb dar, der sich mit den Momenten<br />
8 Nm Dauer, 16 Nm Beschleunigung und 24 Nm Not-Aus belasten<br />
lässt. Durch den zur Motorachse um 90° gedrehten Abtrieb wirkt<br />
der Antrieb in der Anwendung extrem kurz, was ihn nicht nur für<br />
die Anwendung in Zugtüren prädestiniert. Ebenfalls positiv auf<br />
den erforderlichen<br />
Bauraum wirkt sich<br />
die für Kegelradgetriebe<br />
typische<br />
achsversatzfreie<br />
Bauform<br />
(sich<br />
kreuzende<br />
Achsen) aus.<br />
www.dunkermotoren.de<br />
Mehr Flexibilität durch Getriebe mit<br />
Motoreingangskupplung<br />
Eine kostenintensive Lagerhaltung sowie lästiges Bohren und<br />
Schrauben bei der Verbindung von Motor und Getriebe gehören<br />
dank der Kupplungsgetriebe von Gemoteg der Vergangenheit an.<br />
Mithilfe einer Motoreingangskupplung<br />
können Motoren<br />
verschiedener<br />
Baugrößen an ein<br />
Getriebe angebaut<br />
werden. Durch den<br />
Einsatz dieser<br />
Kupplung können<br />
aus einem Getriebe<br />
am Lager bis zu vier<br />
verschiedene Kundengetriebe<br />
erzeugt<br />
werden. Es gibt lediglich fünf verschiedene Grundgrößen der<br />
Kupplungen. Der Einsatz erfolgt für Getriebe im Leistungsbereich<br />
10 bis 1 000 Nm Abtriebsdrehmoment. Eine Kupplung kann für alle<br />
Getriebetypen eingesetzt werden. Darüber hinaus haben alle<br />
Motoreingangskupplungen eine ATEC-Zulassung und sind erhältlich<br />
in GFK oder Zamak. Sie können ohne den Einsatz von Werkzeug<br />
direkt am Getriebe montiert werden. Die Kupplungsgetriebe sind<br />
aktuell einsetzbar bei Motoren mit einer Leistung von 0,06 bis<br />
5,5 kW. Zukünftig sollen die Motoreingangskupplungen auch als<br />
Klemmnabenversion erhältlich sein.<br />
www.gemoteg.de<br />
Neue, eigenständige Getriebegattung<br />
mit überlegener Kinematik<br />
Mit Galaxie führt Wittenstein<br />
die Logarithmische<br />
Spirale als neue<br />
mathematische<br />
Funktion im<br />
Getriebebau und<br />
damit eine neue<br />
Getriebegattung<br />
ein. Die hieraus<br />
resultierende Funktionsweise sorgt dafür, dass<br />
die Getriebe bisher bekannte Getriebeprinzipien in vielen<br />
Leistungsmerkmalen übertreffen, etwa bei Spielfreiheit,<br />
Gleichlauf, Steifigkeit, Drehmomentdichte und Überlastsicherheit.<br />
Die Drehmomentwandlung erfolgt über<br />
dynamisierte Einzelzähne, die um ein unrundes Antriebspolygon<br />
mit Nadellagerung herum gruppiert sind und<br />
radial gleitend entlang der Innenverzahnung des Hohlrades<br />
geführt werden. Dieses Prinzip führt dazu, dass jetzt<br />
fast alle Zähne gleichzeitig am adaptiven Zahneingriff<br />
beteiligt sind – während bei Getriebeausführungen mit<br />
einem starren Zahnrad nur wenige Zähne gleichzeitig<br />
eingreifen. Der Kontakt beim Zahneingriff baut einen<br />
hydrodynamischen Schmierfilm auf, der mechanischen<br />
Verschleiß und Abrieb minimiert. Dadurch bleibt ein<br />
einmal eingestelltes Verdrehspiel oder Nullspiel über die<br />
gesamte Gebrauchsdauer absolut konstant.<br />
www.wittenstein.de<br />
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Brillante Ringe für alle<br />
Herausforderungen.<br />
Präzisions-O-Ringe für unterschiedlichste<br />
Industriebereiche und höchste Ansprüche.<br />
11. –15. Juni <strong>2018</strong> ·Frankfurt am Main<br />
Besuchen Sie uns in: Halle 9.0, Stand B4<br />
www.COG.de
SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />
Sensor+Test <strong>2018</strong> bittet<br />
zum Innovationsdialog<br />
Der Termin in der letzten<br />
Juni-Woche ist neu, aber eines<br />
bleibt: Die Sensor+Test <strong>2018</strong><br />
wird vom 26. bis 28. Juni in<br />
Nürnberg einmal mehr die<br />
weltweit führende Plattform<br />
für Sensorik sowie Mess- und<br />
Prüftechnik darstellen.<br />
Und jede Menge Themen für<br />
die Antriebstechnik sind auch<br />
wieder dabei.<br />
Unter dem Motto „Willkommen zum Innovationsdialog“ findet die 25. Ausgabe der<br />
Sensor+Test auf dem Messegelände in Nürnberg statt. Wissenschaftler und Entwickler<br />
aus der ganzen Welt stehen dem interessierten Besucher mit geballter Beratungskompetenz<br />
zur Verfügung, um mit ihm gemeinsam die optimale Lösung für seine Aufgabenstellung<br />
zu erarbeiten. Die Sensor+Test hat sich wegen ihrer hohen Qualität somit zu einer<br />
festen Größe in den Terminkalendern aller Anwenderbranchen entwickelt, die für die<br />
Entwicklung und Produktion ihrer Produkte immer mehr Sensoren, Mess- und Prüfsysteme<br />
benötigen. Nicht nur an den Messeständen der rd. 580 Aussteller aus aller Welt, sondern<br />
auch in verschiedenen Fachforen und an speziellen Themenständen bieten sich viele<br />
Möglichkeiten, um sich über den neuesten Stand der Sensorik, Mess- und Prüftechnik aus<br />
erster Hand zu informieren.<br />
Wir haben für Sie die wichtigsten Neuheiten in Sachen Sensorik und Messtechnik<br />
rund um die Antriebstechnik zusammengestellt, die Sie live in Nürnberg sehen können.<br />
Weitere Infos zur Messe gibt es unter:<br />
www.sensor-test.de<br />
Wiegand-Sensoren statt Batterien<br />
Kompakte Wiegand-Sensoren von Posital sorgen für<br />
„Energy Harvesting“ auf engstem Raum. Über einen<br />
speziell behandelten Draht aus Vicalloy – dem besonderen<br />
Wiegand-Draht – nutzen sie magnetische<br />
Impulse aus Drehbewegungen zur komplett autarken<br />
Erzeugung von Spannung bzw. Energie. Die dabei<br />
erzeugten 7 V bzw. 190 nJ genügen, um moderne Rotationszähler und die dazu<br />
gehörige Elektronik ständig zu aktivieren – und das ohne Batterien und absolut<br />
wartungsfrei. Punkten können die kompakten Wiegand-Sensoren überall, wo<br />
Rotationen präzise erfasst und gezählt werden müssen. Neben leistungsstarken<br />
magnetischen Multiturn-Drehgebern und Motorfeedback-Systemen gehören<br />
hierzu auch Gas- oder Wasserzähler sowie Ventilatoren. Der kleinste Wiegand-<br />
Sensor WST hat eine Länge von gerade mal 15 mm und kann daher auch auf sehr<br />
kleine Platinen aufgebracht werden. Sämtliche Wiegand-Sensoren sind als SMDbestückbare<br />
Komponenten ausgelegt, sodass ihre Montage überaus einfach ist.<br />
Induktive Wegaufneh mer<br />
in 2-Leitertechnik<br />
Die induktiven Wegaufnehmer SM263/283<br />
(Gehäuse Ø 12 mm) sind für Messwege<br />
bis 360 mm ausgelegt. Die Serie SM343<br />
(Gehäuse Ø 10 mm) kann Wege bis<br />
20 mm messen. Ein integrierter Microcontroller<br />
wertet die axiale Verschiebung<br />
www.fraba.com<br />
Neue Online-Schwingungsüberwachung<br />
Metra stellt das DIN-Schienenmodul M14 vor. Dieses eignet sich zur Überwachung<br />
von Unwucht- und Wälzlagervibrationen an Maschinen im Rahmen der vorbeugenden<br />
Instandhaltung. Neben den üblichen Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsbereichen<br />
erlaubt das M14 die Überwachung einzelner<br />
Spektrallinien mittels FFT. So können selektiv Grenzwerte<br />
gesetzt werden, was auch für Aufgaben in der Produktprüfung<br />
und Qualitätskontrolle interessant ist. Alle Einstellungen und<br />
das Abrufen von Messwerten lassen sich über eine USB-Buchse<br />
an der Frontseite vornehmen. Daneben steht ein RS-485-Bus<br />
über eine DIN-Schienen-Steckverbindung zur Verfügung, was<br />
die einfache Anbindung an eine SPS erlaubt.<br />
www.mmf.de<br />
des Mu-Metall kerns aus. Die komplette<br />
Elektronik, die ein wegproportionales<br />
Ausgangssignal liefert, ist im Gehäuse<br />
eingebaut. Die geringe Stromaufnahme<br />
der neu entwickelten Elektronik ermöglicht<br />
die Ausführung der induktiven<br />
Wegaufnehmer in 2-Leitertechnik mit<br />
einem Ausgangssignal von 4–20 mA,<br />
dass von vielen Auswerteeinheiten<br />
direkt verarbeitet werden kann. Als<br />
Betriebsspannung werden 9–32 VDC<br />
benötigt. Viele verschiedene mechanische<br />
Anbauten, wie z. B. Kugelgelenke<br />
an Stößel und Gehäuse, sind lieferbar.<br />
www.abjoedden.de<br />
34 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
Schwingungsdaten einfach auswerten<br />
In der Entwicklung hochwertiger Produkte fallen viele Testdaten<br />
an, die sorgfältig ausgewertet werden müssen. Als<br />
Spezialist für hochauflösende optische Schwingungsmesstechnik<br />
hat die Firma<br />
Polytec ihr Angebot mit<br />
dem Software-Paket Poly-<br />
Wave erweitert. Abgestimmt<br />
auf die Anforderungen<br />
seiner Kunden<br />
bietet PolyWave Auswertemodule<br />
für experimentelle<br />
und operationale<br />
Modalanalyse-Testdaten, Ordnungsanalyse-Daten und<br />
ein Modul zum Vergleich und zur Validierung von FEM-<br />
Simulationsdaten. Der automatische Report-Generator<br />
erzeugt Berichte und Präsentationen. So werden Ergebnisse<br />
schnell, einfach und anschaulich dargestellt.<br />
www.polytec.de<br />
| AT12-15G |<br />
Hochkompakt: Das<br />
universelle Multiachs-<br />
Servosystem AX8000.<br />
Bremswiderstände für elektrische<br />
Positionierantriebe<br />
Die Widerstände der Metallux AG eignen sich zur Anwendung<br />
als Bremswiderstände für elektrische Positionierantriebe.<br />
Diese Widerstände zeichnen sich durch hohe<br />
Sicherheit, zuverlässige Funktion und einfache Montage<br />
sowie einen geringen Platzbedarf aus. Metallux-Bremswiderstände<br />
in Servoantrieben ermöglichen es z. B. Förderbänder<br />
ruhig und dynamisch in die gewünschte Position<br />
zu bewegen.<br />
www.metallux.de<br />
Beschleunigungssensor mit erhöhter<br />
Empfindlichkeit<br />
Der langjährig erprobte Miniatur-ICP-Beschleunigungssensor<br />
Modell 352C23 von PCB Piezotronics hat mit dem<br />
Modell 352A26 ein weitaus empfindlicheres Leichtgewicht<br />
zur Seite gestellt bekommen. Das nur 2,8 × 8,6 × 4 mm<br />
große und 1,2 g leichte Gehäuse ist ebenfalls aus anodisiertem<br />
Aluminium und ermöglicht einen erdfreien Signalausgang.<br />
Das Keramik-Sensorelement im Shear-Design hat eine<br />
Empfindlichkeit von 10 mV/g und deckt im Messbereich<br />
von 500 g das Frequenzband von 2–10 000 Hz ab, die Resonanzfrequenz<br />
liegt bei 70 kHz. Die Montage erfolgt durch<br />
Kleben, das Kabel ist dank eines Mini-Koaxialsteckers<br />
lösbar. Mit diesen Merkmalen eignet sich der Winzling für<br />
Vibrationsprüfungen an elektronischen Bauteilen, Leiterplatten<br />
und anderen kleinen und leichten Strukturen.<br />
www.synotech.de<br />
Halle B6, Stand 320<br />
www.beckhoff.de/AX8000<br />
Das AX8000-System komplettiert die hochskalierbare Beckhoff-<br />
Antriebstechnik: Neben den Motion-Control-Lösungen der<br />
TwinCAT-Software und den skalierbaren Motorserien steht ein<br />
breites Antriebsregler-Portfolio, von kompakter Antriebstechnik,<br />
direkt in der I/O-Ebene, bis zum Servoverstärker AX5000, zur<br />
Verfügung. Das modular kombinierbare Multiachs-Servosystem<br />
AX8000 bringt Hochleistungs-Antriebstechnik mit optimierter<br />
Raumausnutzung in den Schaltschrank.
SENSORIK UND MESSTECHNIK I INTERVIEW<br />
„Erfolg auf ganzer Linie“<br />
Wie sich eine Motorfeedback-Schnittstelle auf dem Markt etabliert<br />
Über SCS open link, eine offene Motorfeedback-Schnittstelle zwischen Motor und Drive,<br />
werden vor allem bidirektionale Daten ausgetauscht. Die Ein-Kabel-Lösung ermöglicht damit<br />
eine hoch performante Echtzeit kommunikation und stellt sicher, dass alle Komponenten des<br />
Antriebssystems unterschiedlichster Hersteller interagieren können. Jonas Urlaub, Leiter<br />
Produktmanagement bei Kübler, spricht im Interview mit Redakteurin Alexandra Pisek über<br />
die Entwicklungen der Schnittstelle und welches Potenzial sie für die Zukunft bereithält.<br />
Im Herbst 2017 haben Sie mit Hengstler<br />
und Baumer eine gemeinsame Schnittstelle<br />
für Drehgeber auf den Markt<br />
gebracht und wollten damit ein Monopol<br />
aufbrechen. Ist Ihr Plan aufgegangen?<br />
Die Community ist der<br />
Zusammenschluss<br />
aller Anwender und<br />
der passiven Infrastruktur-Lieferanten.<br />
Mit der Community<br />
wollten wir einen zentralen Punkt schaffen,<br />
wo man alles und jeden mit SCS open<br />
link findet, von der Mastersteuerung über<br />
Kabel und Steckverbinder bis hin zu den<br />
Das Protokoll SCS open link ist kein Neuling<br />
im Markt. Es hatte nur vorher bereits<br />
verschiedene Namen wie Safety 4wire oder<br />
Acuro Link, welche von Hengstler alleine<br />
„Flexibilität und Offenheit sind die Gewinner<br />
bei der Ein-Kabel-Technologie.“<br />
promotet wurden. SCS steht für Single<br />
Cable Solution und open link unterstreicht<br />
die Offenheit.<br />
Zu Ihrer Frage: Ja, der Plan ist bis hierher<br />
sehr gut aufgegangen, wir haben zahlreiche<br />
Kunden, die in der nahen Zukunft das<br />
Protokoll implementiert haben werden,<br />
und zudem haben sich andere Protokolle<br />
als Reaktion auch geöffnet. Somit würde<br />
ich von Erfolg auf ganzer Linie sprechen.<br />
Welche Ziele verfolgen Sie weiterhin<br />
mit SCS open link?<br />
Die drei Gründungsmitglieder von<br />
SCS open link haben sich dazu entschlossen,<br />
die Startphase kontrolliert<br />
anzugehen und nur wenige<br />
Slave-Hersteller einzubinden –<br />
hauptsächlich, um die Qualität<br />
hoch und die gleichzeitigen Aufwendungen<br />
gering zu halten. Dies werden<br />
wir nun nach der erfolgreichen<br />
Implementierung zahlreicher Master<br />
ändern können.<br />
SCS open link ist nicht nur eine Schnittstelle,<br />
sondern auch eine Community. Was<br />
bedeutet die Community für Sie und wie<br />
entwickelt sie sich?<br />
Sensoren. Da die Community stetig<br />
wächst, werden wir wohl bald auch so<br />
etwas wie Plugfeste oder Technology-<br />
Meetings abhalten. Wir sind sehr froh<br />
über die positive Entwicklung und hoffen,<br />
dass hieraus auch technische Feedback-<br />
Schleifen entstehen.<br />
Welches Feedback bekommen Sie von<br />
Anwendern?<br />
Das Feedback ist durchweg gut. SCS open<br />
link bietet gegenüber Hiperface DSL und<br />
BiSS-Line einige schöne Features, die es<br />
einfach, effizient und trotzdem sehr performant<br />
machen.<br />
Natürlich gibt es auch Kunden, die sich<br />
bereits auf ein anderes Protokoll festgelegt<br />
haben. Diese können wir mit unserem<br />
neuen Motor-Feedback-System Sendix S36<br />
aber trotzdem beliefern. In der leistungsfähigen,<br />
optischen Sensorplattform haben<br />
wir die Möglichkeit, verschiedenste<br />
Schnittstellen anzubieten, zum Beispiel<br />
klassische Schnittstellen mit separierten<br />
Kabelführungen wie BiSS oder RS485 und<br />
Ein-Kabel-Lösungen wie SCS open link<br />
und BiSS-Line. Dies kommt auch den Kunden<br />
zugute, die vielleicht noch keine Ein-<br />
Kabel-Technik einsetzen und ein etablier-<br />
01 Jonas Urlaub, Leiter Produkt management, bei der<br />
Fritz Kübler GmbH in Villingen-Schwenningen
INTERVIEW I SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />
Einzug in immer mehr Applikationen, da<br />
sie erschwinglicher geworden ist. Zudem<br />
kommt die Vielzahl von Achsen,<br />
die von Hydraulik und Pneumatik<br />
auf elektrische Antriebe umgestellt<br />
werden. Das soll heißen: der<br />
Markt ist groß genug, dass es sich<br />
lohnt, dass Markt begleiter sich<br />
zusammentun, um einen Standard<br />
wie SCS open link auf den Weg<br />
zu bringen, ohne dass sie befürchten,<br />
sich jeden Tag beim gleichen Kunden zu<br />
treffen. Gleichzeitig wurde der Wunsch<br />
von vielen Kunden aufgegriffen, dass nicht<br />
jeder sein eigenes „Süppchen“ kocht, sondern<br />
von innen heraus, vom Markt für den<br />
Markt, ein Standard etabliert wird.<br />
www.kuebler.com<br />
Alexandra Pisek, M. A., ist Redakteurin<br />
der Zeitschrift <strong>antriebstechnik</strong><br />
02 Dank des robusten Aufbaus<br />
bietet der Sendix S36 optimale<br />
Funktionalität im Servomotor<br />
tes Standard-Geberprotokoll<br />
einsetzen. Sie können mit unserem<br />
Geber jetzt starten und gegebenenfalls<br />
in ein bis zwei Jahren<br />
dann ohne große Neuqualifizierungen<br />
auf Motorseite umstellen.<br />
Die Ein-Kabel-Technologie gibt es<br />
schon lange und nun auch für<br />
den Bereich Motorfeedback.<br />
Erfüllt sie die Anforderungen der<br />
Antriebstechnik der Zukunft?<br />
Wenn die Antriebstechnik die<br />
Anforderungen der Zukunft heute<br />
schon kennen würde, wäre dem<br />
so. Alles, was wir heute an Anforderungen<br />
wissen – zum Beispiel<br />
ein durchgängiges Sicherheitskonzept<br />
bis SIL3, kaskadierbare<br />
Strukturen an einem Master für<br />
Mehrachslösungen, mehrere<br />
Daten kanäle für Diagnosedaten,<br />
die für Condition Monitoring<br />
oder Predictive Maintenance<br />
genutzt werden können, Energiesparfunktionen<br />
und kostengünstige<br />
Mikrocontroller-Lösungen im<br />
Sensor – haben wir bereits berücksichtigt.<br />
Und der Standard<br />
steht ja nicht still. Die Community<br />
kann über die Gründungsmitglieder<br />
Ideen und Vorschläge für<br />
Erweiterungen immer einbringen,<br />
solange wir eine Kompatibilität<br />
der Sensoren gewährleisten<br />
können.<br />
Welches Marktvolumen sehen<br />
Sie hier?<br />
Die Antriebstechnik wächst und<br />
wächst. Immer mehr elektrische<br />
Achsen werden drehzahlveränderlich.<br />
Die Servotechnik erhält<br />
Kinderleicht programmierbar.<br />
Mehr Intelligenz für HeavyDuty Drehgeber.<br />
HeavyDuty Drehgeber der Serie HMG10P / PMG10P liefern<br />
Positionen sowie Signale für die Drehzahlerfassung auch in<br />
rauer Umgebung. Durch eine flexible Parametrierung über einen<br />
WLAN-Adapter können Varianten reduziert und Lagerkosten<br />
gesenkt werden. Schnelle Integration in jede Applikation dank<br />
Monitoring Funktion per PC oder Smartphone.<br />
Mehr über die neuen Drehgeber HMG10P / PMG10P hier:<br />
www.baumer.com/hmg10p<br />
Baumer-IVO.indd 1 16.05.<strong>2018</strong> 07:59:02<br />
<strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong> 37
SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />
Auswerte-Elektronik für tägliche<br />
Messaufgaben<br />
Die Auswerte-Elektronik Quadra-Chek 2000 von Heidenhain basiert<br />
auf derselben Software-Plattform wie die Quadra-Chek 3000.<br />
Sie wurde für die täglichen Messaufgaben in der Fertigteilprüfung<br />
entwickelt. Während der eigentliche Messvorgang auf dem Profilprojektor,<br />
am Messmikroskop oder der 2D-Messmaschine durch<br />
das Verfahren der<br />
Achsen des<br />
Messtischs über<br />
Bewegungsräder für<br />
die X- und Y-Achse<br />
sowie evtl. durch<br />
eine Drehung des<br />
Messtischs erfolgt,<br />
hilft die intelligente<br />
Software dabei,<br />
reproduzierbar<br />
genaue Ergebnisse<br />
zu erzielen. Mit der Auswerte-Elektronik nimmt der Anwender<br />
Messpunkte von ebenen 2D-Konturen entweder manuell per<br />
Fadenkreuz oder automatisch über die optische Kantenerkennung<br />
auf. Im manuellen sowie im automatischen Modus stehen<br />
Werkzeuge für vordefinierte Geometrien zur Verfügung, um<br />
zweidimensionale Konturelemente zu erfassen. Die integrierte<br />
Messprotokollfunktion macht es leicht, direkt nach der Messung<br />
ein Protokoll zu erstellen.<br />
www.heidenhain.de<br />
Kompakte, programmierbare induktive<br />
Wegaufnehmer<br />
Bei den induktiven Wegaufnehmern aus dem Hause A.B. Jödden<br />
wird der analoge Messwert mit einem integriertem 16-Bit-A/D-<br />
Wandler digitalisiert und in einem Mikrocontroller verarbeitet.<br />
Bei der Fertigung der Wegaufnehmer wird die Kennlinie des<br />
Spulensystems auf der Messmaschine erfasst und im integrierten<br />
EEPROM gespeichert.<br />
Mit diesen Korrekturdaten<br />
werden<br />
Genauigkeiten der<br />
Ausgangssignale bis<br />
0,1 % vom Messbereich<br />
erreicht.<br />
Programmiert wird<br />
der Wegaufnehmer<br />
durch Verbinden der<br />
Anschlüsse ANF bzw.<br />
END mit +UB für<br />
mindestens 2 s. Eine<br />
erfolgreiche Programmierung wird durch kurzzeitigen Wechsel<br />
des Ausgangssignals auf Mittelstellung signalisiert. Werden die<br />
Anschlüsse ANF und END gemeinsam mit UB verbunden, wird<br />
die Werkseinstellung wieder hergestellt. Damit sind unterschiedliche<br />
Messwege mit nur einem Wegaufnehmer darzustellen. Die<br />
Wegaufnehmer haben ein quadratisches, 25 × 25 mm kleines oder<br />
ein rundes M30-Gehäuse in Schutzart IP66.<br />
www.abjoedden.de<br />
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Kabelfühler in sehr kleinen Durchmessern<br />
Motoren sicher in der Nähe ihrer Leistungsgrenzen betreiben:<br />
Kabelfühler, u. a. zur Überwachung der Temperaturen im Kernbereich<br />
von Wicklungen in Elektromotoren oder Generatoren<br />
bietet Delta-R in kundenspezifischen Bauformen an. Sie sind<br />
mit Fühlerdurchmessern ab 1 mm erhältlich, mit Anschlusslitzen<br />
sogar ab AWG40, also ca. 0,08 mm. Die oberen Verarbeitungsgrenzen<br />
liegen bei Hülsendurchmessern von 10 mm bzw.<br />
Anschlusslitzen mit AWG16 bzw. 1,5 mm 2 Querschnitt. Die Länge<br />
der Litzen zur Anschlussverlängerung liegt im Mittel bei etwa<br />
70 cm, manche erreichen 5 bis 8 m. Auch spezielle Isolationswünsche,<br />
z. B. mit Glasgewebeschläuchen, lassen sich realisieren.<br />
Als Messelemente kommen Pt-Sensoren, KTY-Typen oder NTCs<br />
zum Einsatz. Die üblichen Verbindungstechniken sind Löten,<br />
Schweißen und Crimpen. Die Anfertigung von Serien bis<br />
100 000 Stück pro Jahr ist laut Hersteller nicht ungewöhnlich.<br />
Musteranfertigungen oder kleinere Stückzahlen sind kurzfristig<br />
lieferbar.<br />
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38 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong><br />
STS-Sindelfingen.indd 1 25.04.<strong>2018</strong> 08:24:06
Schnittstellen für Motorfeedback-Kits<br />
erweitert<br />
Posital hat das Schnittstellenangebot für seine Kit-Encoder<br />
erweitert – und setzt dabei erneut auf ein nicht-proprietäres<br />
Open-Source-Kommunikationsprotokoll. Die magnetischen<br />
Einbau- und Positionsgeber-Kits mit einer elektronischen<br />
Auflösung von 17 Bit sind mit BiSS-Line-Interface verfügbar.<br />
Sie schließen beim Motorfeedback die Lücke zwischen einfachen<br />
Resolvern und aufwändigeren optischen Drehgebern. Die Kits<br />
machen den Weg frei für die Umsetzung der Einkabeltechnik.<br />
Wahlweise steht eine 4-Draht-basierte Lösung mit getrennter<br />
Kommunikation und Versorgung oder eine kombinierte 2-Drahtbasierte<br />
Variante bei gleichem Protokoll zur Verfügung. Vorteilhaft<br />
ist der Einkabel-Ansatz vor allem in kleineren Motoren.<br />
Zu den Besonderheiten der BiSS-Line-Schnittstelle gehört die<br />
Implementierung der Forward-Error-Correction-Funktion, die<br />
eine hohe Verfügbarkeit der Datenkommunikation auch bei<br />
gestörten und minderwertigen Kabel- und Steckerverbindungen<br />
ermöglicht.<br />
www.posital.de<br />
www.biss-interface.com<br />
_<br />
_<br />
__<br />
__<br />
PWB.indd 1 14.03.2017 16:01:13<br />
__<br />
Ein Sensor, zwei Signale<br />
M8-Drehzahlsensoren und ABZ-Sensoren von Rheintacho<br />
detektieren zusätzlich zur Drehzahl auch die Temperatur.<br />
Der ABZ-Sensor erfasst außerdem auch die Drehrichtung und<br />
Position. Für die Temperaturerfassung wird ein NTC-Temperaturelement<br />
eingesetzt. Optional kann die Erfassung auch mit anderen<br />
Komponenten realisiert<br />
werden. Abhängig vom<br />
Einsatzgebiet muss die<br />
Auswertung des Temperatursignals<br />
an die veränderte<br />
Einbausituation angepasst<br />
werden. Bei Hydraulikanwendung<br />
unterstützt die<br />
homogenisierende Wirkung<br />
der Hydraulikflüssigkeit. Bei<br />
Anwendung in Elektromotoren<br />
erfordert die Nutzung<br />
eines Temperatursignals im Drehzahlsensor mehr Anpassung,<br />
da die Einbauposition andere Umgebungsbedingungen aufweist<br />
als die übliche Einbauposition der Temperaturfühler. Die Vorteile<br />
liegen wiederum bei der Einsparung eines kompletten Sensors<br />
mit eigener Elektronik, einem geringeren Installationsaufwand<br />
und einer konstruktiven Vereinfachung, da ein zusätzlicher<br />
Sensorzugang wegfällt.<br />
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Qualität entsteht aus Qualität<br />
Stöber automatisiert Magnetbestückung für LeanMotor<br />
Der encoderlose LeanMotor von<br />
Stöber: Die Rotoren dieser<br />
effizienten Antriebslösung<br />
fertigt der Spezialist an seinem<br />
Hauptsitz in Pforzheim mit<br />
einer vollautomatisierten<br />
Roboterbestückungsanlage.<br />
Die komplette Automation<br />
dieses Systems basiert auf der<br />
neuesten Technik aus dem<br />
eigenen Haus sowie der Stöber<br />
Entwicklungsumgebung<br />
AutomationControlSuite AS6.<br />
Nach dem Prinzip „Bridge the Gap“ hat<br />
Stöber mit dem LeanMotor eine energieeffiziente<br />
Lösung auf den Markt gebracht:<br />
Der konsequent encoderlose Antrieb<br />
ist bei gleicher Leistung vom Gewicht<br />
her leichter und kleiner als ein Asynchronund<br />
günstiger und robuster als ein Servoantrieb.<br />
Drehzahl und Drehmoment lassen<br />
sich stufenlos vom Stillstand bis zur Maximaldrehzahl<br />
bei voller Drehmomentkontrolle<br />
regeln. Mit einem Wirkungsgrad bis zu<br />
96 % entspricht der Motor der Effizienzstufe<br />
IE5. Dazu hat der Hersteller den Antrieb mit<br />
den Reglern SC6 und SI6 kombiniert. Die<br />
Drehzahlabweichung liegt bei weniger als<br />
einem Prozent, die Positioniergenauigkeit<br />
bei ± einem Grad.<br />
„Für die Fertigung der Ronden des neuen<br />
LeanMotors haben wir eine vollautomatisierte<br />
Bestückungsanlage entwickelt, die<br />
aus drei Scara-Robotern sowie einem<br />
Rundtakttisch mit fünf Stationen für die<br />
einzelnen Bearbeitungsschritte besteht“, erklärt<br />
Heiko Berner, Product Manager PLC<br />
bei Stöber. Gemeinsam mit seinem Kollegen<br />
Heiko Bismarck, Product-Trainer &<br />
Supporter bei Stöber, war er für die komplette<br />
Automatisierung verantwortlich.<br />
„Um die insgesamt 16 Achsen sicher zu<br />
handhaben, setzen wir unsere doppelachsigen<br />
Anreih-Antriebsregler SI6 ein“, berichtet<br />
Bismarck. „Diese benötigen im Schaltschrank<br />
inklusive Versorgungsmodul PS6<br />
nur eine Breite von 40,5 Zentimetern.“<br />
An allen Stellen, an denen hohe Präzision<br />
und Wiederholgenauigkeit gefordert sind,<br />
kämen spielarme Planeten- oder Kegelradgetriebe<br />
zum Einsatz. Dies gilt vor allem bei<br />
den Achsen in den Robotern und im Rundtakttisch.<br />
Angesteuert werden diese zentral<br />
über den Stöber Motion Controller MC6.<br />
Dieser eignet sich für die taktsynchrone Ansteuerung<br />
über EtherCAT und übernimmt<br />
dabei auch noch die komplette Mensch-<br />
Maschine-Schnittstelle. Alle Berechnungen<br />
für die Bahnplanung und Interpolation der<br />
drei Roboter finden ebenfalls zentral statt.<br />
„Wir haben die Schnittstelle für den Applikationsprogrammierer<br />
so einfach wie möglich<br />
gehalten“, so Berner. „Der Programmierer<br />
kann die Roboter direkt über Punkt zu<br />
Punkt (PtP) positionieren und – wenn notwendig<br />
– geteachte Positionen im Programmablauf<br />
benutzen.“
Einfache Bedienung<br />
Die im System integrierte Visualisierung<br />
lässt sich für den Anwender direkt an der<br />
Maschine zur Bedienung und Information<br />
nutzen. Eine Sprachumschaltung ist ebenso<br />
enthalten wie eine Benutzerverwaltung.<br />
Letztere sorgt dafür, dass der Mitarbeiter<br />
die Maschine benutzerkonform handhaben<br />
kann, mit auf ihn angepassten Einstellungen<br />
und Eingriffsmöglichkeiten am integrierten<br />
Touch-Panel.<br />
„Unsere Entwicklungsumgebung AutomationControlSuite<br />
AS6 umfasst alle in<br />
Codesys V3 enthaltenen Funktionen für<br />
Motion Control und für speicherprogrammierbare<br />
Steuerungen“, erläutert Bismarck.<br />
„Für die Programmerstellung stehen uns<br />
hochleistungsfähige Drive and Motion<br />
Bibliotheken zur Verfügung, mit denen<br />
sich die Anwendung mit reduziertem Programmieraufwand<br />
unterstützen lässt.“ In<br />
zahlreichen Applikationsbeispielen der<br />
kostenneutralen 30-Tage-Testversion der<br />
AS6 könne neben der Umsetzung einer<br />
Formatverwaltung auch nachvollzogen<br />
werden, wie Bedienmenüs aufgebaut oder<br />
ein umfangreiches Alarmmanagement<br />
strukturiert seien.<br />
Die Formatverwaltung wird in dieser Anlage<br />
für eine schnelle Umstellung des Rondenformats<br />
genutzt. Die zu tauschenden<br />
formatabhängigen Teile der Maschine<br />
lassen sich dabei auf der Steuerung visualisieren.<br />
Der Wechsel muss entsprechend<br />
quittiert werden. Denkbar sind an dieser<br />
Stelle das Abspielen eines Videos oder die<br />
Anzeige einer PDF-Dokumentation auf<br />
dem Motion Controller, wenn es sich um<br />
größere Umbauten handeln sollte.<br />
Einsatz in der Praxis<br />
Die Maschine besteht aus vier Stationen. An<br />
der ersten setzt ein 4-Achsen-Scara-Roboter<br />
die Ronde auf eine Aufnahme. Der Roboter<br />
entnimmt dieses auch anschließend im fertigen<br />
Zustand vom Rundtakttisch. Be- und<br />
Entladen wird die Maschine über zwei Pufferstrecken,<br />
die aus Förderbändern bestehen.<br />
An der nächsten Station platziert ein<br />
zweiter Roboter die richtige Anzahl an zusätzlichen<br />
Ronden und positioniert diese in<br />
Station drei für den nächsten Bearbeitungsschritt.<br />
Der dritte Scara-Roboter bringt in<br />
Station vier eine flüssige Masse auf. Wichtig<br />
ist hierbei: Die Menge des Werkstoffs und die<br />
lineare Bahn müssen harmonieren. Nur so<br />
ist ein optimales Ergebnis auch bei verschiedenen<br />
Rondengrößen sichergestellt. Dazu<br />
führt die Anlage eine automatisierte Messung<br />
durch und korrigiert die Bahn entsprechend.<br />
In diesem Prozess wird explizit eine<br />
lineare Bahn gefahren, während an anderen<br />
Stellen in der Maschine die Bahnplanung<br />
selbstständig die schnellste Verbindung zwischen<br />
zwei Punkten im Raum berechnet.<br />
Fotos: Stöber Antriebstechnik<br />
www.stoeber.de<br />
01 Mit dem integrierten Touch-Panel kann der<br />
Mitarbeiter die Maschine benutzerkonform<br />
bedienen<br />
02 Die doppelachsigen Anreih-Antriebsregler<br />
benötigen im Schaltschrank nur wenig Platz<br />
03 Nach dem Prinzip „Bridge the Gap“ wurde<br />
mit dem LeanMotor eine effiziente Lösung auf<br />
den Markt gebracht<br />
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ELEKTROMOTOREN<br />
Gar nicht „lax“<br />
Produktivitätsanstieg durch Servoantriebe in der Lachsverarbeitung<br />
50 Prozent Durchsatzerhöhung, vervielfachte Flexibilität, optimierte Hygiene und<br />
Reinigungsfreundlichkeit sowie Wartungsfreiheit – dies sind die wesentlichen Vorteile<br />
des neuen, servotechnischen Antriebskonzepts einer Lachsschlachtmaschine.<br />
Ermöglicht werden diese Performanceverbesserungen durch den Einsatz von<br />
hochdynamischen, kompakten und spielarmen Servoaktuatoren.<br />
Die rotativen Antriebseinheiten von<br />
Wittenstein Alpha sind für den Einsatz<br />
in den Maschinen der Nordischer Maschinenbau<br />
Rud. Baader GmbH + Co. KG in<br />
Lübeck – kurz Baader – mit einem erhöhten<br />
Korrosionsschutz ausgestattet. Aufgrund<br />
ihres besonderen mechanischen Aufbaus –<br />
ein Präzisionsplanetengetriebe und ein<br />
Synchron-Servomotor sind kupplungsfrei<br />
miteinander verbunden – bieten die TPM + -<br />
Servoaktuatoren nicht nur eine besonders<br />
kurze Gesamtbaulänge, sondern auch Vorteile<br />
hinsichtlich Dynamik, Drehmoment,<br />
Verdreh- und Kippsteifigkeit sowie Laufruhe.<br />
Carsten Paulsohn, Entwicklungsingenieur<br />
bei Baader, spricht von einer „begeisternden<br />
Leistungsdichte“, mit der sich die<br />
TPM + beim Weltmarktführer für Fischbearbeitungsmaschinen<br />
in Vergleichstests er<br />
folgreich gegen Standardservomotoren mit<br />
Winkelgetrieben oder mit Riemenvorgelegen<br />
durchgesetzt haben. Mit der Integration<br />
der Servoaktuatoren in die Baader 144 und<br />
die dadurch deutlich verbesserte Produktivität<br />
setzt das Unternehmen erneut einen<br />
technologischen Standard.<br />
Ganzheitliche Lösungen<br />
„Food Processing Machinery“ – dies ist<br />
seit fast 100 Jahren das Kerngeschäft von<br />
Baader. Keimzelle des heutigen Produktportfolios<br />
mit alleine etwa 50 Fischverarbeitungsmaschinen<br />
war die weltweit<br />
erste Köpf- und Entgrätungsmaschine, die<br />
ab dem Jahr 1922 die Fischverarbeitung<br />
automatisierte – und damit revolutionierte.<br />
Darüber hinaus ist Baader einer der weltgrößten<br />
Anbieter von Maschinen zur Geflügelverarbeitung<br />
und auch Hersteller<br />
von Separatoren zum Trennen von Weichund<br />
Festanteilen. Insgesamt beschäftigt<br />
die Baader Gruppe in seinem weltweiten<br />
Netzwerk mit etwa 70 Standorten knapp<br />
1 200 Mitarbeiter – davon ungefähr 40 %<br />
am Stammsitz in Lübeck. „Unser Unternehmen,<br />
das mittlerweile in der dritten<br />
Generation familiengeführt wird, fokussiert<br />
sich heute auf ganzheitliche Lösungen,<br />
um in allen Phasen der Verarbeitung<br />
von Fisch, Geflügel und Fleisch höchste<br />
Prozess- und damit Produktqualität zu<br />
gewährleisten“, erläutert Dann, Entwicklungsingenieur<br />
bei Baader. „Daher nutzt<br />
jede neue Maschinengeneration die aktuell<br />
besten Technologien, um die Effizienz<br />
in allen Verarbeitungsprozessen zu<br />
Dipl.-Ing. (FH) Mario Bürger ist<br />
Vertriebs ingenieur bei der Wittenstein<br />
Alpha GmbH in Bad Pyrmont<br />
01 Die TPM + sind mit einem Edelstahlabtrieb<br />
ausgerüstet und mit einer speziellen Drei-<br />
Komponenten-Lackierung geschützt<br />
02 Einer der elf Servoaktuatoren treibt die<br />
Hauptkette an, mit der die Lachse durch die<br />
Maschine transportiert werden<br />
42 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
verbessern.“ Ein Beispiel dafür ist die<br />
neue Lachsschlachtmaschine Baader 144<br />
mit ihrem wegweisenden servotechnischen<br />
Antriebskonzept.<br />
Marktnachfrage „beflügelt“<br />
Weiterentwicklung<br />
War Lachs früher eine rare Delikatesse, so<br />
ist es heute ein Massenprodukt – dass jedoch<br />
immer noch ein Gefühl von Luxus<br />
transportiert. Zudem gilt Lachs als gesund,<br />
weil er reich an Omega-3-Fettsäuren ist, die<br />
den Cholesterinspiegel im Blut senken und<br />
Herzinfarkten vorbeugen sollen. Der Appetit<br />
auf Lachs, der bereits heute zu etwa 90 % in<br />
Fischfarmen gezüchtet wird – rd. 400 Mio.<br />
Lachse schwimmen alleine vor Norwegens<br />
Küsten in Meeresgehegen, dürfte also weiter<br />
steigen. „Ein Trend, der seit langem absehbar<br />
ist“, meint Paulsohn, weshalb sich<br />
Baader bereits frühzeitig mit der Produktivitäts-<br />
und Effizienzverbesserung von<br />
Lachsschlachtmaschinen beschäftigt hat.<br />
Die Entwicklungsziele waren ehrgeizig formuliert:<br />
Erhöhung des Maschinendurchsatz<br />
von 12 bis 16 Fischen pro Minute je<br />
nach Größe auf 25 Lachse pro Minute in<br />
einem variablen Größenspektrum von 2 bis<br />
11 kg ohne Vorsortierung, Möglichkeit zur<br />
Steuerung komplexer Bewegungsabläufe,<br />
Verbesserung der Hygiene durch ein Antriebskonzept<br />
mit erhöhtem Korrosionsschutz<br />
sowie Minimierung des Reinigungs-<br />
und Wartungsaufwandes in der gesamten<br />
Maschine – und all dies in den Abmessungen<br />
der bewährten Baader 142. „Um die<br />
Anforderungen an Geschwindigkeit und<br />
Flexibilität in Bezug auf die Größe der zu<br />
verarbeitenden Lachse erfüllen zu können,<br />
war es erforderlich, die bisherigen Schrittmotoren<br />
mit Riemenvorgelege durch leistungsfähigere<br />
Servomotoren zu ersetzen“,<br />
erklärt Paulsohn. „Die TPM + ermöglichen<br />
es in der neuen Baader 144, die Werkzeuge<br />
entsprechend der Lachskontur dynamisch<br />
in der Höhe zu verfahren und gleichzeitig<br />
den Sauger und Kratzer während des Vorschubes<br />
des Fisches durch die Maschine<br />
mitfahren zu lassen.“<br />
Servoantrieb in allen Achsen<br />
Zentrierung, Schlitzmesser, Sauger, Kratzer<br />
A, Kratzer B und Kratzer C – in jedem<br />
Prozessmodul kommen ein oder teilweise<br />
zwei TPM + dynamic in Baugröße 025 zum<br />
Einsatz. Der elfte Servoaktuator in der Baader<br />
144 ist der Hauptantrieb welcher die<br />
Kette antreibt, mit der die Lachse durch<br />
die Maschine transportiert werden. Ein<br />
Simotion-Automatisierungssystem steuert<br />
die Antriebe und synchronisiert ihre teils<br />
komplexen Bewegungen. Montiert sind die<br />
Antriebe auf einer Maschinenplatte, die die<br />
Aktuatoren und die Verkabelung mit einer<br />
hochgradig dichten Wellendurchführung<br />
von der Prozessseite der Maschine trennt,<br />
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wertvolle Ratschläge zur Korrektur<br />
bestehender oder sich anbahnender<br />
Probleme. Durch die Analyse und Auswertung<br />
der IMx-8 Daten können Sie<br />
ungeplanten Stillständen vorbeugen und<br />
Ihre Instandhaltung proaktiv planen. Bei<br />
Bedarf stehen Ihnen via Cloud zudem<br />
Diagnose-Experten von SKF zur Verfügung.<br />
In welcher Branche Sie auch tätig<br />
sein mögen: Mit diesem System optimieren<br />
Sie die Maschinenverfügbarkeit<br />
und minimieren Ihre Reparaturkosten.<br />
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SKF Gruppe | © SKF Gruppe <strong>2018</strong>
ELEKTROMOTOREN<br />
03 Die Servo<strong>antriebstechnik</strong> ist leicht<br />
zugänglich – v. l. Andreas Dann und<br />
Carsten Paulsohn von Baader und<br />
Mario Bürger von Wittenstein<br />
04 Die TPM + ermöglichen es, die<br />
Werkzeuge entsprechend der Lachskontur<br />
dynamisch in der Höhe zu verfahren<br />
05 Das Messer zum Öffnen der Fische<br />
hängt an einer Schwinge, die über den<br />
TPM + -Antrieb in der Höhe verfahren wird<br />
auf der die Lachse geschlachtet werden.<br />
„Auch wenn wir durch das Abdichten der<br />
rückseitigen Maschinentür den Verschmutzungsgrad<br />
nochmal deutlich reduziert<br />
haben, war es uns wichtig, dort Servoantriebe<br />
mit erhöhtem Korrosionsschutz<br />
einzusetzen“, sagt Dann. „Die TPM + sind<br />
mit einem Edelstahlabtrieb ausgerüstet<br />
und mit einer speziellen Drei-Komponenten-Lackierung<br />
gegen Korrosionsbildung<br />
durch Feuchtigkeit oder Verunreinigungen<br />
geschützt. Dadurch sind wir auch bei den<br />
ohnehin selten erforderlichen Reinigungsarbeiten<br />
im Nicht-Prozessteil der Maschine<br />
auf der sicheren Seite.“<br />
Aus performancetechnischer Sicht überzeugen<br />
die TPM + -dynamic-Servoaktuatoren<br />
in dieser Anwendung<br />
neben ihrem dynamischen<br />
Regelverhalten<br />
vor allem durch Kompaktheit,<br />
ihr geringes<br />
Ver drehspiel und die<br />
hohe Kippsteifigkeit.<br />
„Während man bei anderen<br />
Antriebskonzepten<br />
schon mal mit bis zu<br />
15 mm Spiel der Hebelkinematiken<br />
im Leerlauf<br />
rechnen muss, lassen sich diese Servoaktuatoren<br />
nahezu spielfrei und die Werkzeuge<br />
somit extrem präzise bewegen“, bestätigt<br />
Paulsohn. „So können wir zum Beispiel<br />
die beiden Kratzwerkzeuge so synchronisieren,<br />
dass sie sich im Betrieb kollisionsfrei<br />
auf wenige Millimeter annähern. Dies<br />
spart Platz und optimiert den gesamten<br />
Prozessablauf.“<br />
Prozesszeit: 2,4 s –<br />
Prozessqualität: 1A<br />
Der Prozess, bei dem pro Minute bis zu<br />
25 Lachse maschinell geschlachtet werden,<br />
beginnt nach dem Vorwählen der Lachssorte<br />
in der Maschinensteuerung mit dem<br />
vereinzelten Einlauf der Fischkörper in die<br />
Maschine. Zunächst werden die Lachse<br />
mechanisch vermessen. Das Messer zum<br />
Öffnen der Fische hängt an einer Schwinge,<br />
die über den TPM + -Antrieb in der Höhe<br />
verfahren wird. Parallel zu dieser Funktion<br />
wird der Fisch durch einen weiteren Servoantrieb<br />
auf Mitte zentriert. Pro Reinigungswerkzeug<br />
treiben je zwei TPM + eine Parallelkinematik<br />
an, die die Werkzeuge mit dem<br />
Die Servoaktuatoren<br />
überzeugen neben<br />
ihrem dynamischen Regelverhalten<br />
vor allem durch Kompaktheit,<br />
ihr geringes Verdrehspiel<br />
und die hohe Kippsteifigkeit.<br />
Mario Bürger<br />
Fisch mitfahren lässt und aufgrund der ermittelten<br />
Kurvenvorgabe den Fisch optimal<br />
reinigt. Aufgrund der mitfahrenden Werkzeuge<br />
bleibt deren Relativgeschwindigkeit<br />
im Fisch gering. „Dies führt zu einem zumeist<br />
vollständigen Entfernen aller Eingeweide<br />
und Organe“, sagt Dann. „Die Qualität<br />
des Schlachtergebnisses wird durch ein Kamerasystem<br />
beurteilt und dokumentiert, sodass<br />
nur noch ein Bruchteil ausgeschleust<br />
und manuell nachkontrolliert werden muss.“<br />
Der Einsatz von TPM + -Servoaktuatoren<br />
hat die Produktivität der Maschinen quantitativ<br />
und qualitativ erhöht. Hinzu kommt<br />
eine Reihe von wirtschaftlichen Effizienzverbesserungen.<br />
So kann der Servoantrieb<br />
gegenüber herkömmlichen Standardservomotoren<br />
mit Winkelgetrieben oder mit Riemenvorgelegen<br />
bei gleicher Leistung um<br />
ein bis zwei Baugrößen kleiner ausgeführt<br />
werden. Dadurch reichen im Prinzip kleinere,<br />
kostengünstigere Servocontroller<br />
aus – und auch die Energiebilanz verbessert<br />
sich. „Unter dem Strich ergibt sich daraus –<br />
bei höherer Leistungsfähigkeit der Maschine<br />
– eine Reduzierung der Gesamtkosten“,<br />
bestätigt Paulsohn. „Zudem vermeidet<br />
die Servo<strong>antriebstechnik</strong> nicht nur den zuvor<br />
erforderlichen Wartungsaufwand der<br />
mechanischen Antriebskomponenten – sie<br />
ist im Falle eines Falles auch leichter zugänglich<br />
und Plug & Play austauschbar.“<br />
Schließlich war es möglich, mithilfe der<br />
Strommessung des TPM + den Haupt antrieb<br />
besser in das Sicherheitskonzept der Maschine<br />
einzubinden.<br />
Bearbeitungsgeschwindigkeit, Arbeitsbereiche,<br />
Reinigungsfreundlichkeit und Wartungsfreiheit<br />
– der Servoaktuator TPM + dynamic<br />
leistet im neuen Maschinenkonzept<br />
der Baader 144 einen wesentlichen Beitrag<br />
zu mehr Performance und Prozessqualität.<br />
www.wittenstein.de<br />
44 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
Elektrische Antriebe für gas- und staubexplosionsgefährdete<br />
Bereiche<br />
Für den Einsatz in gasund<br />
staubexplosionsgefährdeten<br />
Bereichen<br />
der Zonen 2 und 22 liefert<br />
Menzel Frequenzumrichter<br />
und Motoren in Zündschutzart<br />
Ex n (nonsparking).<br />
Die Nieder-,<br />
Mittel- und Hochspannungsmotoren<br />
für Nennleistungen<br />
bis 5 000 kW und Spannungen bis 13,8 kV sind gemäß<br />
Atex-Richtlinie 2014/34/EU mit einer EU-Konformitätserklärung<br />
erhältlich. Jüngst wurden fünf 600-kW-Niederspannungsmotoren<br />
zum Betrieb am Umrichter nach Algerien geliefert. Bei Umgebungstemperaturen<br />
bis 55 °C treiben sie Multiphasenpumpen zum<br />
Fördern von Gas und Öl an. Für eine Kohlemühle im Senegal<br />
projektierte Menzel einen Schleifringläufermotor, da ein Käfigläufermotor<br />
einen zu hohen Einschaltstrom benötigt und ein<br />
geringeres Anlaufmoment hat. Der Betreiber erteilte nun einen<br />
Folgeauftrag über vier baugleiche Mühlenantriebe für Zone 22.<br />
Sie werden in Schutzart IP65 ausgeführt, um das Eindringen und<br />
die Ablagerung von Kohlenstaub auf Schleifringen und Bürsten<br />
auszuschließen. Zudem erhalten sie leicht überdimensionierte<br />
Gehäuse, um sicherzustellen, dass die Betriebstemperatur 125 °C<br />
nicht überschreitet.<br />
www.menzel-motors.com/de<br />
Smarte Servo-Achse für<br />
flexible Produktion<br />
Lenze hat für Positionieraufgaben, Handling- und Montage-<br />
Applikationen, Robotik, Verpackungsmaschinen und Förderantriebe<br />
ein Antriebspaket entwickelt. Herzstück ist der smarte<br />
Servo-Inverter i950. Die<br />
höhere Rechenleistung<br />
und der integrierte<br />
EtherCAT-Port ermöglichen<br />
es, mehrere Achsen<br />
mit großer Geschwindigkeit<br />
synchron zu steuern<br />
und so komplexe Aufgaben<br />
zu erledigen. Mit drei<br />
Betriebsmodi ist er<br />
vielseitig einsetzbar. Er<br />
kann frei programmiert<br />
werden oder unter einer<br />
CiA402-Motion-Steuerung<br />
als Stellantrieb dienen. Die häufigste Betriebsart dürften jedoch<br />
die integrierten Fast-Technologie-Anwendungen sein. Diese<br />
Module bilden einen breiten Funktionsumfang ab, den man nicht<br />
selbst programmieren muss, sondern über das Setzen von<br />
Parametern nutzen kann. Das Inbetriebnahme-Tool EasyStarter<br />
liefert dazu eine grafische Parametrier-Oberfläche, die das<br />
Handling erleichtert und dafür sorgt, dass nicht in jeder Projektphase<br />
Ingenieure eingesetzt werden müssen.<br />
www.lenze.com<br />
DIESER SERVOMOTOR<br />
HÄLT FAST JEDER<br />
UMGEBUNG STAND<br />
ANTRIEBSLÖSUNGEN FÜR DEN<br />
EINSATZ IN RAUER UMGEBUNG<br />
n Bürstenloser Servomotor mit Edelstahlgehäuse in<br />
Schutzart IP69K<br />
n Beständig gegen korrosive Medien wie Säuren,<br />
Laugen oder Salzwasser<br />
n Wasserdicht bis 20 m Eintauchtiefe, leicht zu<br />
reinigen und hygienisch<br />
n Max. Axiallast: 500 N, Drehmoment bis 8 Nm, flache<br />
Drehmomentkurve bis 1.600 U/min.<br />
www.servotecnica.de<br />
IP69K KORROSIONSBESTÄNDIG SALZWASSERTAUGLICH
ELEKTROMOTOREN<br />
Für Schlauchbeutel am laufenden Band<br />
www.servotecnica.de<br />
Die Schleifringe SVTS E und Servomotoren SVTM A von Servotecnica zeigen besondere Stärken bei der<br />
Ausstattung von Verpackungsmaschinen wie den Flowpack-Maschinen, auch als horizontale Schlauchbeutelmaschinen<br />
bekannt. Die gehäuselosen Hohlwellen-Schleifringe werden hier eingesetzt, um die beweglichen<br />
Siegelwerkzeuge zum Verschließen der Flowpacks mit Strom zu versorgen. Sie sind für hohe Ströme ausgelegt<br />
und reduzieren durch ihre offene Bauart den Einbauraum. Die bürstenlosen, komplett gekapselten<br />
Motoren vom Typ IC 400 benötigen keine zusätzliche Belüftung. Sie ergänzen Antriebskonzepte für<br />
Flowpack-Maschinen, z. B. für den Antrieb der Förderstrecken, der Folienzufuhr oder für den Antrieb<br />
von Verstelleinrichtungen an der Maschine. Die Stator-Pakete mit Wicklung in der Nut und die<br />
Verwendung von Neodym-Magneten erbringen eine hohe Leistung bei kleinen Abmessungen. Zur<br />
Erhöhung der Anwendungssicherheit wird für jedes Wicklungspaket ein Temperatursensor montiert.<br />
Verlorene Energie zurückgewinnen<br />
Wir können auch<br />
Kompliziert<br />
Mit individuell ausgelegten<br />
Motorelementen von Sycotec<br />
lassen sich kompakte, robuste<br />
Hochgeschwindigkeitsgeneratoren<br />
mit 97 bis 99 % Wirkungsgrad<br />
entwickeln. Ungenutzte<br />
thermische oder strömungsmechanische<br />
Verluste und<br />
industrielle Abwärme lassen<br />
sich mit ihnen als elektrische<br />
Energie zurückgewinnen. Kürzlich erhielt der Hersteller Aufträge<br />
für Baugruppen zur Herstellung von Generatoren mit einer Gesamtleistung<br />
von 10 MW. Bei einem Verbrennungsmotor gehen ca. 60 %<br />
der Energie über Verlustwärme im Kühler und im Abgasstrom<br />
verloren. Um sie nutzbar zu machen, bietet sich der Generator zum<br />
Einbau z. B. in ORC-Anlagen an. Ein Schiffbauer von Kreuzfahrtschiffen<br />
setzt bereits durch Lloyd’s zugelassene Generatoren ein,<br />
in denen Baugruppen von Sycotec zum Einsatz kommen. Auch in<br />
großen Computer-Rechenzentren kann Abwärme mit ORC-Anlagen<br />
wieder in elektrische Energie umgesetzt werden.<br />
www.sycotec.eu<br />
PAN ® Hochleistungsbronzen<br />
für Gleitlager, Führungen und<br />
Verzahnungen aus speziell verhütteten<br />
PAN ® - Materialien<br />
PAN ® -GF selbstschmierende Gleitlager<br />
wartungsfrei - wartungsarm<br />
PAN-Metallgesellschaft<br />
Seit 1931<br />
Postfach 102436<br />
D-68024 Mannheim<br />
Tel.: + 49 (0) 621 42 303-0 • Fax: + 49 (0) 621 42 303-33<br />
kontakt@pan-metall.com • www.pan-metall.com<br />
Direktantriebsmotor zur präzisen<br />
Ventilsteuerung<br />
Ein Direktantriebsmotor, der in Ventilbaugruppen für die<br />
Thermostatregelung, Kraftstoffmessung, Ansaugluftabsperrung,<br />
Kraftstoffabsperrung und Luftstartregelung integriert werden kann,<br />
ist der Bei Kimco LAT22-18 von Sensata. Der Limited-Angle-<br />
Torque-Motor hat eine gekapselte Spuleneinheit, um aggressiven<br />
chemischen Umgebungen standzuhalten. Die Größe und das<br />
Gewicht des Motors wurden durch die Befestigung von Permanentmagneten<br />
direkt an der Welle des Drosselventils auf ein Minimum<br />
reduziert. Er hat Drehmomentkapazitäten von mehr als 0,35 Nm<br />
über einen Auslenkwinkel von 90° hinweg. Seine Maße sind mit<br />
einem Durchmesser von 56 mm bei 45 mm Länge sehr<br />
kompakt, seine Einsatztemperatur beträgt bis<br />
125 °C. Da LATs einphasig sind, lassen sie sich<br />
einfach regeln und installieren. Zudem bieten sie<br />
einen höheren Gleichlauf ohne Rastmoment im<br />
Vergleich zu Schritt- oder anderen Getriebemotoren.<br />
So eignen sie sich für die<br />
Präzisionssteuerung.<br />
Ackermann.indd 1 24.03.2009 16<br />
www.sensata.com<br />
46 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
Echtzeit-Überwachung von Elektromotoren per App<br />
WEG stellt den neuen WEG-Motor-Scan vor. Diese<br />
Technologie, die ganz einfach per Montageklemme<br />
am Motor als Retrofit befestigt werden kann,<br />
ermöglicht auf kosteneffiziente Weise die Echtzeit-<br />
Überwachung von Elektromotoren über eine<br />
intelligente Geräte-App. Auf Basis der ausgelesenen<br />
Betriebsdaten können Instandhalter vorbeugende<br />
bzw. vorausschauende Wartungsmaßnahmen<br />
planen. Dies trägt zu einer verlängerten Lebensdauer<br />
der Motoren und einer erhöhten Anlagenverfügbarkeit<br />
bei. Bei der Entwicklung des Motor-Scans hat der Hersteller an Ingenieure<br />
und Techniker gedacht, die den Zustand der installierten Motoren überwachen müssen,<br />
um eine stetige Verfügbarkeit und hohe Prozesseffizienz zu gewährleisten. Durch<br />
die Echtzeit-Überwachung kann die App dabei helfen, Problemen und Ausfällen<br />
vorzubeugen, bevor der Ernstfall eintritt. Auf diese Weise können Anwender Kosten<br />
senken, die Profitabilität ihrer Maschinen und Anlagen verbessern sowie Ressourcen<br />
effizienter nutzen.<br />
www.weg.net<br />
Reluktanzmotoren von 0,55 bis 45 kW<br />
Siemens erweitert das Portfolio seiner Simotics Synchronreluktanz-Motoren um die<br />
Achshöhen AH90 und AH225. Damit kommt das Unternehmen den Anforderungen<br />
namhafter Hersteller von Pumpen, Lüftern, Kompressoren und dem allgemeinen<br />
Maschinenbau entgegen, die verschiedene Achshöhen benötigen. Die Motoren sind in<br />
einem Leistungsbereich von 0,55 bis 45 kW erhältlich. Außerdem stehen Motoren auch<br />
mit einer Bemessungsdrehzahl von 1 500 und 3 000 min -1 zur Verfügung. Mit der vor<br />
kurzem auf dem Markt gebrachten Sinamics Reluctance-Control-Lizenz ist eine präzise<br />
geberlose Drehmoment-Regelung bis zum Stillstand möglich. Die Lizenz ermöglicht<br />
eine feldorientierte (Vektor-)Regelung auch im Stillstand. Ein Synchronreluktanz-<br />
Antriebssystem arbeitet äußerst energieeffizient und bietet zudem<br />
höhere Leistungsreserven als ein vergleichbarer Synchronantrieb.<br />
Gerade im Vergleich zur konventionellen<br />
Asynchrontechnik werden mit den Simotics Synchronreluktanz-Motoren<br />
sehr hohe Wirkungsgrade im<br />
Nennpunkt und im Teillastbereich bei gleichzeitig<br />
hoher Leistungsdichte und Dynamik erreicht.<br />
www.siemens.com<br />
[<br />
]<br />
... was man kaum sieht<br />
Prädestiniert für Handstücke<br />
Die BLDC-Servomotoren der Serie 1660 BHx von Faulhaber<br />
liefern, bezogen auf Abmessungen und Gewicht,<br />
hohe Drehzahl- und Leistungswerte bei geringer<br />
Vibration und Wärmeentwicklung. Damit sind sie<br />
prädestiniert für Handstücke mit hohem Leistungsbedarf<br />
bei limitiertem Bauraum, z. B. Dentalhandstücke,<br />
Medizinrobotik-Systeme und elektrische Greifer<br />
oder Laborausrüstung. Die spalt- und bürstenlosen<br />
Hochleistungsmotoren in 2-Pol-Technik mit 16 mm<br />
Durchmesser gibt es in zwei Motorausführungen, die<br />
beide eine Länge von 60 mm aufweisen. Die Serie<br />
1660 BHS erreicht Drehzahlen bis 100 000 min -1 , liefert<br />
eine Leistung von 96 W und erfüllt somit auch anspruchsvollste Anforderungen. Die<br />
Serie 1660 BHT liefert ein Dauer-Abtriebsdrehmoment von knapp 19 mNm und<br />
beherrscht dabei auch variable Lasten. Mit nur 95 min -1 /mNm trägt die extrem flache<br />
Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie zur Minimierung von Drehzahlschwankungen bei<br />
und gewährleistet somit eine konstante Drehzahl und Laufruhe.<br />
www.faulhaber.com
KOMPONENTEN UND SOFTWARE<br />
Störungen wirksam ableiten<br />
Schirmklammern von Icotek – Von der Idee bis zur Produktion in Serie<br />
In der industriellen Prozesstechnik wird für Mess- und Prüfeinrichtungen eine immer<br />
höhere Sicherheit gegen Störungen eingefordert und in der Praxis umgesetzt.<br />
Einer effizienten Schirmerdung der Leitungen kommt hierbei die entscheidende<br />
Bedeutung zu. Die Firma Icotek hat ein breites Spektrum an EMV-Schirmklammern<br />
entwickelt, mit und ohne integrierte Zugentlastung. Lesen Sie mehr.<br />
Zu Beginn der Entwicklung stand an<br />
oberster Stelle, dass die Bestückung der<br />
EMV-Schirmklammern von der Vorderseite<br />
aus stattfinden kann. Denn gegenüber<br />
alternativen Lösungen verfügen diese<br />
Schirmklammern über eine 50 % größere<br />
Kontaktfläche, entsprechend großflächiger<br />
wird der Kabelschirm kontaktiert. Durch<br />
diese großflächige Kontaktierung des Kabelschirms<br />
werden potenziell auftretende<br />
Störungen wirksam abgleitet. Die Werte des<br />
Wirkwiderstandes sind grundsätzlich als<br />
niedrig zu benennen: Selbst im Bereich von<br />
10 kHz bis 100 MHz liegen die Werte noch<br />
unter 20 Ohm. Damit ist eine optimale Ableitung<br />
hochfrequenter Störungen, aufgrund<br />
geringer Ableitwiderstände in einem<br />
breiten Frequenzbereich, sichergestellt.<br />
Ein besonderes Augenmerk legten die<br />
Entwickler von Icotek ferner auf die Vibrationssicherheit<br />
aller Bauteile der Schirmklammern:<br />
Nach der Freilegung des Kabelschirms<br />
wird dieser in die Schirmklammer<br />
eingedrückt. Durch den permanenten Fe-<br />
Hubert Jahnke ist Produktmanager<br />
bei der Icotek GmbH in Eschach<br />
derdruck auf den Kabelschirm ist eine konstante<br />
und auch unter Vibrationen sichere<br />
Kontaktierung sichergestellt. Die Schirmklammern<br />
sind wartungsfrei. Geeignet sind<br />
die Schirmklammern für Kabelschirme<br />
zwischen 1,5 und 48 mm Durchmesser.<br />
Ob im Fahrzeugbau, in der Schienenverkehrstechnik,<br />
an Elektromotoren oder Elektroantrieben,<br />
Frequenzumrichter, Wechselrichter,<br />
im herkömmlichen Schaltschrankbau<br />
oder aber unter Extrembedingungen in<br />
Windkraftanlagen im Offshore-Bereich. Die<br />
SKL-Baureihe hat sich als zuverlässig und<br />
universell einsetzbar bewährt.<br />
Für den Montageeinsatz auf Leiterplatten<br />
eignet sich die Schirmklammer<br />
vom Typ PCB|SKL mit<br />
einem fest fixierten Lötanschluss.<br />
Diese ist in zwei Baugrößen mit Schirmklammern<br />
für die Klemmbereiche von 1,5<br />
bis 8 mm verfügbar. Die Klammer lässt<br />
sich auf passende Bohrungen der Leiterplatte<br />
stecken und anschließend verlöten.<br />
Hutschienen, Sammelschienen<br />
oder Direktmontage<br />
Verschiedene Montagearten, z. B.<br />
auf Hutschienen, Sammelschienen<br />
oder durch Direktmontage machen die<br />
Schirmklammern für zahllose Anwendungen<br />
einsatzfähig. Bei einer Montage der<br />
SKL auf Trägerfüßen wird Anwendungsbezogen<br />
eine Zugentlastung integriert. Somit<br />
sind beide Funktionen, EMV-Abschirmung<br />
und Zugentlastung, richtlinienkonform getrennt<br />
und finden in einem Bauteil statt.<br />
Die Zugentlastung nach DIN EN 62444 geschieht<br />
hierbei über den robusten Kabelaußenmantel<br />
und nicht über den empfindlichen<br />
Kabelschirm.<br />
Die MSKL-Schirmklammer hat einen besonders<br />
großen Klemmbereich. Mit je einer<br />
Baugröße werden die Schirmdurchmes-<br />
01 SKL-Schirmklammer<br />
mit Montagefuß<br />
für 10 × 3 mm<br />
Sammelschiene<br />
48 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
02 SKL-Baureihe (links) und<br />
herkömmliches System<br />
03 Anwendung einer<br />
Schirmklammer am Frequenzumrichter<br />
verbaut in einem<br />
Schaltschrank<br />
ser 3–12 mm und 8–18 mm abgedeckt, d. h.<br />
es werden rd. 90 % der auf dem Markt befindlichen<br />
geschirmten Leitungen kontaktiert,<br />
was die Lagerhaltungskosten senkt<br />
und ein hohes Maß an Planungssicherheit<br />
bietet. Die MSKL besticht neben den großen<br />
Klemmbereichen auch in dieser Produktreihe<br />
durch die großflächige Kontaktierung<br />
des Kabelschirms bei gleichzeitig<br />
schmaler und niedriger Bauart. Die MSKL-<br />
Schirmklammern werden lose, aber auch<br />
mithilfe unterschiedlicher Aufnahmeträger<br />
zur direkten Schraubmontage, zum Aufrasten<br />
auf eine 35-mm-Hutschiene oder auf<br />
die 3 × 10 mm Sammelschiene, bezogen.<br />
Da neben wird auch die MSKL mit einer<br />
inte grierten Zugentlastung angeboten.<br />
Schirmklammern vom Typ MSKL werden<br />
überall dort eingesetzt, wo der Schirm einzelner<br />
Leitungen mit dem Massepotenzial<br />
verbunden werden muss. Die Schirmklammern<br />
ermöglichen eine sichere und<br />
ein fache Ableitung der schirmgebundenen<br />
Leitungsstörungen und sind wartungsfrei.<br />
Bedingt durch ihre speziell entwickelte Geometrie<br />
sind die Klemmbereiche der MSKL<br />
groß. Die Baubreite und -höhe sind hingegen<br />
vergleichsweise gering – z. B. MSKL<br />
3–12 mit eingelegtem 12-mm-Leitungsschirm<br />
ergibt eine Breite von 26,25 mm. So<br />
bleibt der schmale, niedrige Aufbau auch bei<br />
voller Bestückung erhalten. Infolge großer<br />
Klemmbereiche sind weniger Ausführungen<br />
vor Ort bei der Montage erforderlich.<br />
Die Leitung selbst wird mithilfe von<br />
Kabelbindern über den robusten Kabelaußenmantel<br />
zugentlastet und nicht über<br />
den sensiblen Kabelschirm. Bedingt durch<br />
permanenten und konstanten Druck auf<br />
den Kabelschirm entfällt das Nachjustieren<br />
des Federdrucks. Die einfache Montage<br />
findet durch Aufrasten auf 35-mm-Hutschienen<br />
statt.<br />
Von der Idee bis zur<br />
Produktion in Serie<br />
Im Dialog mit dem Anwender werden<br />
die Einbaumöglichkeiten, Platzverhältnisse<br />
und Geometrien des Grundträgers<br />
besprochen, umgesetzt und bis zur Serienreife<br />
entwickelt. Häufig entstand durch<br />
eine applikationsspezifische Problemstellung<br />
in Ausgangslage in kurzer Zeit ein<br />
serienreifes Produkt. Spätestens an dieser<br />
Stelle stellt Icotek sein Know-how und<br />
Können unter Beweis.<br />
Mithilfe des EMV-Konfigurators über die<br />
Homepage des Herstellers gestaltet der<br />
Anwender selbst Lösungen, zugeschnitten<br />
auf seine individuellen Bedürfnisse. Im<br />
Zeitalter des globalen Wandels und im<br />
immer schneller werdenden Rhythmus des<br />
Marktgeschehens sind kompetente Partnerschaften<br />
die tägliche Basis, um erfolgreich<br />
bestehen zu können.<br />
www.icotek.com<br />
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KOMPONENTEN UND SOFTWARE<br />
Von Predictive Maintenance profitieren<br />
Der richtige Weg für kleine und mittlere Unternehmen<br />
Mithilfe von Predictive Maintenance<br />
Wartungszeiten vorbeugend zu<br />
planen und Ausfallzeiten zu<br />
minimieren, verspricht für jedes<br />
Unternehmen große<br />
Einsparpotenziale. Während viele<br />
Großunternehmen längst von der<br />
Analyse historischer Daten<br />
profitieren, scheut der Mittelstand<br />
aus Know-how- und<br />
Kapazitätsgründen oft noch<br />
vor diesem Thema zurück.<br />
Wie aber die entscheidenden<br />
Wettbewerbsvorteile nutzen?<br />
Schlagworte wie Industrie 4.0, Digitalisierung oder Big/Smart<br />
Data führen im industriellen Umfeld schnell zum Paradebeispiel<br />
Predictive Maintenance, der zustandsbasierten Wartung. Bislang<br />
war es der Intuition erfahrener Mitarbeiter vorbehalten, an Maschinen<br />
einen Wartungsbedarf zu erkennen und entsprechende Maßnahmen<br />
zeitlich effizient durchzuführen. Technologie, die dieses<br />
„Handauflegen“ mithilfe von Sensoren und IT automatisieren kann,<br />
sorgt momentan für Aufmerksamkeit. Aber wie sieht es in der Praxis<br />
aus? Und zwar nicht beim Multi-Millionen-Euro-Produkt eines<br />
Weltkonzerns, sondern bei den Systemen eines ganz bodenständigen<br />
Mittelständlers?<br />
Verschiedene Wartungsmethoden<br />
In der Praxis haben sich zwei Wartungsmethoden etabliert: die reaktive<br />
Wartung (wenn etwas kaputt geht, wird es ersetzt) und die präventive<br />
Wartung (nach einem festen Turnus wird etwas ersetzt, egal,<br />
ob es kaputt ist oder nicht). Beide Methoden sind offensichtlich<br />
nicht optimal; im reaktiven Fall verlieren die Unternehmen Zeit, bis<br />
das System wieder läuft, im präventiven Fall geben sie möglicherweise<br />
Geld aus, obwohl es noch nicht erforderlich gewesen wäre.<br />
Predictive Maintenance – die prädiktive oder zustandsbasiert<br />
vorausschauende Wartung – verspricht die Lösung: Sie ist der<br />
Versuch, mithilfe von Sensor- und sonstigen Daten den Zustand<br />
einer Maschine so genau zu beschreiben, dass vorausgesagt werden<br />
kann, wann welches Teil ersetzt werden muss (Vorhersagemodelle),<br />
also der reaktive Fall eintreten würde. So könnten bspw.<br />
im Falle eines Lagers Schwingungen, Temperaturen oder Drehzahlen,<br />
die von den Normalwerten abweichen, auf ein baldiges Versagen<br />
hinweisen.<br />
Dr. Andreas Wierse ist Geschäftsführer der Sicos BW GmbH<br />
in Stuttgart und Dr. Till Riedel ist Projektleiter Smart Data<br />
Innovation Lab beim Karlsruher Institut für Technologie KIT<br />
In Bild 01 ist das Zusammenspiel der Daten mit den Vorhersagemodellen<br />
dargestellt. „Log-Daten“ sind in diesem Fall z. B. Messdaten<br />
des Antriebs, „Service-Daten“ können Notizen von Technikern,<br />
Wartungszeitpunkte, durchgeführte Arbeiten oder subjektive<br />
Einschätzungen von z. B. Verschleiß o. ä. sein.<br />
Alle diese Informationen fließen in die Vorhersagemodelle ein:<br />
Sie werden genutzt, um die Modelle so anzulernen, dass sie die<br />
charakteristischen Konstellationen vor einem Ausfall erkennen.<br />
Dabei ist bei den meisten Verfahren unbedingt erforderlich, dass in<br />
den Daten, die zum Trainieren der Modelle genutzt werden, auch<br />
echte Fehlerfälle mit allen dazugehörigen Daten enthalten sind.<br />
Denn: will man ein System so trainieren, dass es Fehler voraussagt,<br />
müssen in den Trainingsdaten zu Lernzwecken ausreichend viele<br />
Fehler enthalten sein.<br />
Was sich zunächst einmal trivial anhört, ist vor dem Hintergrund<br />
der praktischen Produktentwicklung alles andere als selbstverständlich:<br />
Der Hersteller eines Antriebs muss eine gewisse Zuverlässigkeit<br />
seines Produktes garantieren. Insbesondere im höherpreisigen<br />
Segment bedeutet das, dass Fehler nur selten vorkommen<br />
dürfen. Je besser also das Produkt, desto weniger Fehler und desto<br />
weniger Trainingsdaten stehen zur Verfügung; umgekehrt ausgedrückt:<br />
man muss erheblich länger oder von mehr Produkten<br />
Daten sammeln, um überhaupt die kritische Menge an Fehlerfällen<br />
in diesen Daten zu finden, die man für wirklich gute Vorhersagemodelle<br />
braucht.<br />
Lohnt sich der Kostenaufwand?<br />
An dieser Stelle kommt die Kostenbetrachtung ins Spiel. Bei den<br />
Vorhersagemodellen gibt es im Hinblick auf die Wartung vereinfacht<br />
gesagt zwei kritische Fälle; diese haben zwar miteinander zu<br />
tun, sind aber nicht direkt gekoppelt:<br />
1. Die „Richtigpositivrate“, d. h. das Modell sagt korrekt voraus, dass<br />
eine Wartung stattfinden muss.<br />
2. Die „Falschpositivrate“, d. h. das Modell sagt voraus, dass eine<br />
Wartung stattfinden muss, diese ist aber eigentlich noch nicht<br />
50 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
KOMPONENTEN UND SOFTWARE<br />
01<br />
Zusammenhang zwischen Daten, Vorhersagemodell<br />
und Wartung<br />
02<br />
Potenzial für eine Kostenersparnis<br />
Vorhersagemodelle<br />
Richtigpositivrate<br />
100 %<br />
vorhergesagte<br />
Kostenersparnis<br />
Erwartete Kosten<br />
1400T €<br />
80 %<br />
1200T €<br />
1000T €<br />
60 %<br />
40 %<br />
Vergleich:<br />
Kosten reaktiver Wartung<br />
800T €<br />
600T €<br />
Log<br />
Daten<br />
Wartung<br />
Service<br />
Daten<br />
20 %<br />
0 %<br />
T €<br />
0,00 % 0,01 % 0,02 % 0,03 % 0,04 % 0,05 % 0,06 %<br />
Falschpositivrate<br />
400T €<br />
200T €<br />
erforderlich. In Bild 02 sind diese beiden Raten einander gegenübergestellt;<br />
die blaue Kurve setzt sie zueinander in Beziehung<br />
(es ergibt sich i. d. R. keine Gerade, da die Wechselwirkungen in<br />
der Praxis nur selten linear sind).<br />
Bei einem Blick auf die Extreme ist der Zusammenhang leicht verständlich:<br />
Will ein Unternehmen sicherstellen, dass das Vorhersagemodell<br />
im Fall einer erforderlichen Wartung keinesfalls einen<br />
Fehler macht, muss es im Zweifelsfall das Anfordern einer eigentlich<br />
noch unnötigen Wartung in Kauf nehmen; die Falschpositivrate ist<br />
dann höher. Hierauf werden die Verantwortlichen nur dann abzielen,<br />
wenn die Kosten einer versäumten Wartung so hoch sind, dass<br />
sie die Kosten einer überflüssigen Wartung deutlich überwiegen.<br />
Will man die Falschpositivrate dagegen auf Null drücken (also<br />
ganz sicher gehen, dass nie eine überflüssige Wartung durchgeführt<br />
wird), nimmt man am besten keine Wartung vor. Das macht in den<br />
Fällen Sinn, in denen der Schaden durch eine nicht durchgeführte<br />
Wartung gering, die Wartung aber extrem teuer ist. Hier ist dann allerdings<br />
auch die Richtigpositivrate gleich Null, was einer reaktiven<br />
Wartung entspricht. Die Kosten entsprechen der gestrichelten Linie.<br />
Die blaue Kurve im Diagramm zeigt einen typischen Zusammenhang<br />
zwischen diesen beispielhaft erreichbaren Vorhersagegenauigkeiten<br />
an, die graue Kurve die entsprechend resultierenden Kosten.<br />
Im rechten Teil der Abbildung (also wenn man sichergehen möchte,<br />
dass man keine erforderliche Wartung verpasst) sind die Kosten<br />
deutlich höher als bei der reaktiven Wartung. Typischerweise entspricht<br />
das irgendwann einer präventiven Wartung, mit entsprechend<br />
höheren Kosten im Beispiel.<br />
Im Beispiel ist eine Kosteneinsparung durch die prädiktive Wartung<br />
im Vergleich zur reaktiven Wartung nur bei einer Falschpositivrate<br />
von lediglich etwa 0,2 % erkennbar. Auch wenn dies ein<br />
wenig plakativ und das Potenzial in vielen Fällen sicherlich größer<br />
sein mag, zeigt dies deutlich: Eine Einsparung ist keinesfalls eine<br />
Selbstverständlichkeit. Unternehmen sollten sich alle Kosten – für<br />
eine Wartung und eine versäumte Wartung gleichermaßen – anschauen<br />
und den Zusammenhang zwischen den beiden Positivraten<br />
ermitteln. Erst in der Gesamtbetrachtung lässt sich beurteilen,<br />
ob der Einsatz der prädiktiven Wartung sinnvoll ist. Eine zustandsbasierte<br />
Dynamisierung der Wartung führt zu einer adaptiven<br />
Mischung von reaktiven und präventiven Wartungsprozessen, mit<br />
all ihren organisatorischen Konsequenzen.<br />
Hilfestellung für KMU<br />
Gerade Mittelständler tun sich verständlicherweise bei der Beurteilung,<br />
ob, wann und wie Big/Smart-Data-Technologien wie Predictive<br />
Maintenance für sie lohnenswert sind, noch schwer. Doch für sie<br />
gibt es bundesweit mittlerweile zahlreiche Anlaufstellen (Initiativen,<br />
Förderprogramme oder Kompetenzzentren), die ihnen zur<br />
Seite stehen. So bietet z. B. das Smart Data Solution Center Baden<br />
Württemberg (www.sdsc-bw.de) für KMU eine neutrale und unabhängige<br />
Smart-Data-Beratung. Anhand einer kostenlosen Potenzialanalyse<br />
beurteilt das Center, ob sich die Aufbereitung, Analyse und<br />
Auswertung vorhandener Daten für die Unternehmen lohnen. Falls<br />
ja, beraten die Experten zur Projektrealisation und begleiten auch<br />
die Umsetzung.<br />
Fotos: 01+02: Wierse, Riedel, „Smart Data Analytics Praxishandbuch“,<br />
De Gruyter 2017<br />
www.sicos-bw.de<br />
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noch bevor sie in Betrieb genommen<br />
werden. Die direkte Beteiligung an der Entwicklung<br />
neuer Roboterarmmodelle und Automatisierungsgeräte<br />
ist eine Voraussetzung für den stetigen<br />
technischen Fortschritt.<br />
SPINEA ist Inhaber des Qualitätszertifikats ISO<br />
9001:2009, das die konsequente und gründliche<br />
Einhaltung der Prozesse der Vorbereitung,<br />
Integration und Verbesserung der Effektivität der<br />
Entwicklung, Herstellung und des Verkaufs der<br />
Produkte, des Managements und der Zufriedenheit<br />
der Kunden belegt.<br />
SPINEA, s.r.o.<br />
Okrajová 33 080 05 Prešov, Slowakei Tel.: +421 51 77 00 156 info@spinea.com<br />
www.spinea.com<br />
SPINEA.indd 1 17.05.<strong>2018</strong> 08:44:22
special<br />
Robotik und Automation<br />
Eine mobile Plattform von Kuka bewegt sich autonom im<br />
Raum – und ermöglicht so die grenzenlose Mobilität für die<br />
flexiblen Fertigungskonzepte der Industrie 4.0. Für die hohe<br />
Positioniergenauigkeit des fahrerlosen Systems sorgen die<br />
präzisen und zuverlässigen Zykloidgetriebe von Nabtesco.<br />
Bild: Nabtesco Precision Europe GmbH, Düsseldorf und Kuka GmbH, Augsburg
ROBOTIK UND AUTOMATION I SPECIAL<br />
So flexibel kann Mobilität sein<br />
Zykloidgetriebe machen die Produktion mobil und fit für die Industrie 4.0<br />
01 Traglasten von bis zu<br />
1 500 kg meistert die KMP 1500<br />
Die omnidirektionale, mobile<br />
Plattform von Kuka bewegt sich<br />
autonom und flexibel im Raum –<br />
und ermöglicht so die benötigte<br />
grenzenlose Mobilität für die<br />
flexiblen Fertigungskonzepte der<br />
Industrie 4.0. Für die hohe<br />
Positioniergenauigkeit des<br />
fahrerlosen Transportsystems<br />
sorgen die präzisen und<br />
zuverlässigen Zykloidgetriebe<br />
von Nabtesco.<br />
Daniel Obladen ist Head of Sales General<br />
Industries bei der Nabtesco Precision Europe<br />
GmbH in Düsseldorf<br />
Als Johann Joseph Keller und Jakob<br />
Knappich 1898 in Augsburg das „Acetylenwerk<br />
für Beleuchtungen“ gründeten,<br />
hätten sie sich wahrscheinlich in ihren<br />
kühnsten Träumen nicht ausmalen können,<br />
wie sich ihre Firma einmal entwickeln<br />
sollte. Heute, 120 Jahre später, ist Kuka (die<br />
Abkürzung steht für „Keller und Knappich<br />
Augsburg“) einer der führenden Anbieter<br />
von Automatisierungslösungen und setzt<br />
als Technologieführer weltweit Standards.<br />
Dieser Erfolg kommt nicht von ungefähr:<br />
Von Anbeginn baut das Unternehmen auf<br />
Ideen, Innovationen und Qualität. So machen<br />
sich die Bayern u. a. in der Schweißtechnik<br />
und im Kommunalfahrzeugbau einen<br />
Namen. Immer wieder kommen neue Produktbereiche<br />
hinzu. 1973 schreibt Kuka<br />
Geschichte als Robotik-Pionier und entwickelt<br />
den weltweit ersten Industrieroboter<br />
mit sechs elektromechanisch angetriebenen<br />
Achsen. Seitdem steht die Marke wie<br />
kaum eine andere für innovative Robotertechnologie<br />
und intelligente roboterbasierte<br />
Automatisierungslösungen von morgen.<br />
In Zeiten von Industrie 4.0 & Co. richtet<br />
das Augsburger Unternehmen seinen Fokus<br />
vor allem auf die intelligente, digitale Fabrik<br />
und flexible Fertigungskonzepte. „Industrie<br />
4.0 und Digitalisierung sind unsere Realität.<br />
Mensch und Maschine arbeiten sicher<br />
und effizient zusammen, smarte Robotik trifft<br />
auf mobile Logistik“, so Wolfgang Bohlken,<br />
Director R&D Mobile Robotics bei Kuka, und<br />
ergänzt: „Die Fabrik der Zukunft kennt keine<br />
vordefinierten Wege und starren Prozesse.<br />
Intelligente, autonome Fahrzeuge werden<br />
Roboter und Maschinen „on the fly“ mit<br />
anderen Werkzeugen ausstatten und es ermöglichen,<br />
die Produktion in einem bislang<br />
unvorstellbaren Ausmaß zu flexibilisieren.“<br />
Maximale Flexibilität und Mobilität ohne<br />
Grenzen: das sind also die Anforderungen<br />
an zukunftsfähige Fertigungsprozesse. Ausgestattet<br />
mit Mecanum-Rädern und Zykloidgetrieben<br />
von Nabtesco bewegt sich die mobile<br />
Plattform KMP 1500 von Kuka autonom<br />
und flexibel in alle Richtungen – und ermöglicht<br />
so eine intelligente Produktion.<br />
Maßstäbe in puncto<br />
Bewegungsfreiheit<br />
Die mobile Plattform ist auf die Automatisierung<br />
in der Industrie 4.0 abgestimmt. Das<br />
fahrerlose Transportsystem mit Hebemechanismus<br />
kann sich frei und ohne klassische<br />
Spurführungs- oder Navigationselemente<br />
54 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
02 Die mobile Plattform KMP 1500 von Kuka<br />
bewegt sich autonom und flexibel im Raum<br />
03 Für die Manövrierfähigkeit sorgen vier<br />
Antriebseinheiten mit Mecanum-Rad und<br />
Zykloidgetrieben von Nabtesco<br />
durch den Raum bewegen und übernimmt<br />
eigenständig den Transport von Produkten<br />
und Bauteilen durch alle Prozessschritte.<br />
Damit eignet sich die KMP 1500 auch für die<br />
sogenannte Matrix-Produktion: Eine extrem<br />
wandlungsfähige, komplett vernetzte Fertigung,<br />
bei der sich die Anlage „on the fly“<br />
automatisch auf wechselnde Produkttypen<br />
umrüsten kann – und zwar ohne Wartezeiten<br />
oder Produktionsausfälle.<br />
Uneingeschränkt und präzise manövrieren<br />
– möglich wird dies durch eine ausgeklügelte<br />
Antriebstechnologie mit Mecanum-<br />
Rad. Ein Mecanum-Rad besteht aus zwei<br />
Felgen und neun freilaufenden Rollen, die in<br />
einem 45°-Winkel montiert sind. Die Räder<br />
bewegen sich unabhängig voneinander. Dadurch<br />
kann die mobile Plattform aus dem<br />
Stand in alle Richtungen fahren: Sowohl vorwärts<br />
und seitwärts als auch diagonal und im<br />
Kreis. Selbst in engen Räumen positioniert<br />
das Fahrzeug so bis zu ± 5 mm genau – optimal<br />
für platzsparende und hochpräzise Automatisierungslösungen<br />
in der Logistik.<br />
Päzision dank Zykloidgetrieben<br />
Als Hauptbestandteil des Antriebskonzepts<br />
kommt den Getrieben eine besondere Bedeutung<br />
zu. Guter Wirkungsgrad, lange Lebensdauer<br />
und Wartungsfreiheit – das waren<br />
die wichtigsten Anforderungen für den<br />
Einsatz in der KMP 1500. Hinzu kamen<br />
Robustheit, gute Positioniergenauigkeit, eine<br />
geringe Einbautiefe und die Möglichkeit zur<br />
Integration in ein Mecanum-Rad. Bereits seit<br />
vielen Jahren setzt Kuka auf die Zykloidgetriebetechnologie<br />
von Nabtesco. Auch bei<br />
der Entwicklung der neuen mobilen Transportplattform<br />
wollte man kein Risiko eingehen.<br />
„Angesichts unserer langjährigen Zusammenarbeit<br />
im Bereich der Robotik war<br />
Nabtesco auch im AGV-Bereich ein willkommener<br />
Partner“, erzählt Bohlken. „Die Getriebe<br />
sind leistungsfähig, präzise und robust<br />
und werden daher abteilungsübergreifend<br />
bevorzugt verwendet.“<br />
In über 60 % aller Industrieroboter sind<br />
die Zykloidgetriebe des japanischen Herstellers<br />
mit Europazentrale in Düsseldorf<br />
verbaut – damit ist Nabtesco der unangefochtene<br />
Weltmarktführer in der Robotik.<br />
Zu verdanken haben die Präzisionsgetriebe<br />
diesen Erfolg ihrem besonderen Konstruktionsprinzip.<br />
Dank der zykloiden Bauweise<br />
kommen sie im Inneren ohne Zahnräder<br />
aus und sind keinen Scherkräften ausgesetzt.<br />
Das macht die Getriebesysteme zuverlässig,<br />
genau und widerstandsfähig. Darüber<br />
hinaus zeichnen sie sich durch eine<br />
kompakte Bauweise, einen geringen Verschleiß<br />
sowie eine lange Lebensdauer aus.<br />
Highspeed auf engstem Raum<br />
In der KMP 1500 kommen die kompakten<br />
und leichten Vollwellengetriebe der RF-P-<br />
Serie zum Einsatz. Für ihre Aufgaben im<br />
Radantrieb wurden die Getriebe vom Typ<br />
RF-19P nur minimal angepasst: Lediglich<br />
das Hauptlager wurde verstärkt, um höhere<br />
Radiallasten aufnehmen zu können. Mecanum-Rad,<br />
Getriebe und der direkt angeflanschte<br />
Motor bilden dabei eine kompakte<br />
Antriebseinheit. Da für jede der insgesamt<br />
vier Antriebseinheiten nur die halbe Fahrzeugbreite<br />
zur Verfügung stand, war eine<br />
geringe Bauhöhe erforderlich. Die Einbausätze<br />
wurden genau für Anwendungen dieser<br />
Art konzipiert und erlauben auch auf<br />
kleinstem Raum hohe Drehmomentleistungen.<br />
So ermöglichen die Exzentergetriebe<br />
schnelle Taktzeiten und hohe Abtriebsgeschwindigkeiten<br />
von 200 min -1 und sind<br />
dabei trotzdem kompakt gebaut. Aufgrund<br />
ihrer zykloiden Konstruktion mit zweistufigem<br />
Untersetzungsprinzip sind sie darüber<br />
hinaus verschleißarm und praktisch wartungsfrei.<br />
Daraus resultiert ein geringes<br />
Spiel über die komplette Lebensdauer von<br />
bis zu 20 000 Betriebsstunden.<br />
„Dank der Zykloidgetriebe von Nabtesco<br />
konnten wir einen kompakten Antriebsstrang<br />
realisieren. Sie arbeiten extrem präzise<br />
und ermöglichen erst die hohe Positioniergenauigkeit<br />
der KMP 1500“, erklärt Wolfgang<br />
Bohlken. „Die einzelnen Fahrbefehle aus der<br />
autonomen Navigation können äußerst genau<br />
umgesetzt werden. Dadurch fährt die<br />
mobile Plattform exakt auf der vorher<br />
berechneten Spur und es ergibt sich ein<br />
überaus gutes Fahrverhalten. So sind<br />
weniger Korrekturbewegungen notwendig.“<br />
Kuka lobt außerdem die gute Verfügbarkeit,<br />
Überlastfähigkeit, lange Lebensdauer und<br />
Verschleißfreiheit der Getriebe.<br />
04 Die RF-P-Serie wurde speziell für<br />
Anwendungen konzipiert, die schnelle<br />
Drehmomentleistungen bei begrenztem<br />
Platzangebot erfordern<br />
05 Die leistungsstarken RF-P-Vollwellengetriebe<br />
arbeiten präzise und zuverlässig<br />
Gemeinsam zum Erfolg<br />
Doch nicht nur die Qualität der Produkte<br />
überzeugte, auch die Zusammenarbeit verlief<br />
absolut zufriedenstellend. „Wie bereits<br />
bei unseren anderen gemeinsamen Projekten<br />
war Nabtesco auch bei der KMP 1500 ein<br />
zuverlässiger und kompetenter Partner“, betont<br />
Bohlken. So stellte auch die kurze Entwicklungszeit<br />
kein Problem für Nabtesco<br />
dar: Innerhalb kurzer Zeit konnten die Düsseldorfer<br />
Ingenieure Prototypen zur Verfügung<br />
stellen. Inzwischen sind aus den ersten<br />
Entwurfsmodellen längst produktionsreife<br />
Getriebe geworden und die Kuka-Plattform<br />
versorgt Roboter und Maschinen getimed<br />
mit Material. Übrigens: die vorhandene Antriebslösung<br />
kann skaliert und auf kleinere<br />
und größere AGVs bzw. mobile Roboter<br />
übertragen werden. Weitere „Kollegen“ sind<br />
also nicht ausgeschlossen.<br />
Fotos: 01– 03: Kuka; 04+ 05: Nabtesco<br />
www.nabtesco.de<br />
<strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong> 55
ROBOTIK UND AUTOMATION I SPECIAL<br />
10 000 Meter unter dem Meer<br />
Faulhaber stattet Tauchroboter mit Kleinstmotoren aus<br />
Eigentlich gilt: Je tiefer man im Ozean geht, desto<br />
weniger Lebewesen lassen sich dort finden. Doch in<br />
Tiefseegräben unterhalb von circa 6 000 Metern gibt<br />
es aktive, mikrobielle Lebensgemeinschaften, die in<br />
völliger Dunkelheit und bei Drücken von mehr als<br />
1 000 bar leben. Meeresforscher gehen davon aus,<br />
dass diese Gräben einen unerwartet starken Einfluss<br />
auf das Erdklima ausüben, und haben daher ein<br />
großes Interesse, diese Mikroben zu untersuchen.<br />
Dazu tragen Kleinstantriebe von Faulhaber bei, die<br />
dem extremen Druck widerstehen und auch am<br />
Meeresboden zuverlässig funktionieren.<br />
Welche biologischen und chemischen<br />
Prozesse in Tiefseegräben stattfinden,<br />
ist noch weitgehend unbekannt. Das<br />
Forschungsprojekt „Hades-ERC“ soll neue<br />
Einblicke in diese ozeanischen Abgründe<br />
ermöglichen. Die hadale Zone beginnt<br />
6 000 m unter der Wasseroberfläche und<br />
erstreckt sich bis zum Meeresboden. Ihr<br />
tiefster Punkt liegt im westlichen Pazifik im<br />
Marianengraben, etwa 11 km unter dem<br />
Meeresspiegel. Der Umgebungsdruck, der<br />
unter Wasser pro 10 m Tiefe um ein Bar<br />
steigt, beträgt dort dementsprechend 600<br />
bis rd. 1 070 bar am tiefsten Punkt.<br />
Dipl.-Ing. (BA) Andreas Seegen ist Leiter Marketing<br />
der Faulhaber GmbH & Co. KG in Schönaich und<br />
Dipl.-Phys. Marco Antoni ist im Redaktionsbüro<br />
Stutensee tätig<br />
Leben in der hadalen Zone<br />
„In der Meeresbiologie gibt es eine Grundregel“,<br />
sagt Prof. Ronnie Glud von der Universität<br />
Süddänemark in Odense. „Je tiefer<br />
man hinuntergeht, desto weniger Lebewesen<br />
trifft man an“. Denn mit zunehmender Wassertiefe<br />
steige nicht nur der Druck, es gebe<br />
auch immer weniger Sonnenlicht und von<br />
oben herabsinkende Nahrung wie z. B. Phytoplankton.<br />
Eigentlich sei aus diesem Grund<br />
in der hadalen Zone je nach Tiefe nur wenig<br />
biologische Aktivität zu erwarten.<br />
Doch die Schwerkraft wirkt überall und ein<br />
Teil der an der Oberfläche entstehenden Biomasse<br />
sinkt früher oder später zwangsläufig<br />
immer weiter in Richtung Ozean boden. Dort<br />
sammelt sich diese, auch Meeresschnee genannte<br />
Masse und dient als Nahrung. Die<br />
biologische Aktivität bricht daher mit dem<br />
Trend und steigt wieder an, wie Professor<br />
Glud 2013 herausfand: „Unterhalb von<br />
10 000 Metern haben wir mehr organischen<br />
Umschlag gefunden als bei 6 000 Metern“.<br />
Deshalb gehe er davon aus, dass die Gräben<br />
einen überproportional großen Einfluss auf<br />
die Stickstoff- und Kohlenstoffbilanz der<br />
Meere haben. Obwohl sie nur etwa zwei Prozent<br />
der Ozeanfläche ausmachen, könnten<br />
sie also überproportional auf die CO 2<br />
-Bilanz<br />
und das klimatische Geschehen einwirken.<br />
Um die Frage nach dem Einfluss der Ozeangräben<br />
auf das Erdklima zu beantworten,<br />
untersucht seine Fakultät Odense gemeinsam<br />
mit den Meeresbiologen der Universität<br />
Kopenhagen und meereswissenschaftlichen<br />
Instituten aus Deutschland, Japan und<br />
Schottland mit dem Hades-ERC-Projekt die<br />
hadalen Mikroben. Dabei stehen die Forscher<br />
vor zwei großen Schwierigkeiten.<br />
Tauchroboter erforschen<br />
die Tiefe<br />
Bemannte Tauchgänge in mehreren Kilometern<br />
Tiefe sind zwar prinzipiell möglich<br />
56 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
01 Das Forscherteam setzt auf DC-Kleinstmotoren,<br />
die sich in einem Praxistest für die<br />
Tiefe bewährt haben und für den Einsatz<br />
unter extremen Bedingungen geeignet sind<br />
02 Der Hades-ERC-Roboter nimmt Proben<br />
des Bodensediments und bringt diese<br />
zur Untersuchung an die Oberfläche<br />
und wurden auch bereits durchgeführt,<br />
doch sind sie aufwändig, kostenintensiv<br />
und gefährlich. Stattdessen kommt ein<br />
autonomer Roboter zum Einsatz, der Proben<br />
des Bodensediments nimmt und diese<br />
zur Untersuchung an die Oberfläche bringt.<br />
Doch ohne weitere Vorkehrungen würden<br />
die gesammelten, an den hohen Druck angepassten<br />
Mikroben beim Aufstieg durch<br />
den Druckabfall platzen, die Sedimentproben<br />
wären somit wertlos.<br />
Der Roboter muss nicht nur dem hohen<br />
Druck in der Tiefe widerstehen, sondern in<br />
jedem Druckbereich von der Oberfläche bis<br />
zum Meeresboden auch zuverlässig funktionieren,<br />
damit er abtauchen, die Proben unter<br />
Druck sammeln, diese mit Fixierungsmittel<br />
konservieren und schließlich mit den<br />
Proben wieder an die Oberfläche steigen<br />
kann. Der Antrieb, die Sensoren und die<br />
Werkzeuge, die das Sediment berühren,<br />
müssen zudem währenddessen auch verschiedene<br />
Bewegungen ausführen und viele<br />
Stunden autonom unter Wasser arbeiten.<br />
Nach einem Praxistest hat sich das Team<br />
dafür entschieden, nur einen einzigen, robusten,<br />
kompakten und gleichzeitig starken<br />
Motortypen aus dem Hause Faulhaber mit<br />
passendem Encoder und Planetengetriebe<br />
einzusetzen. Der Motor aus der Serie<br />
2342 CR hat sich in der Tiefe bewährt und<br />
ist für den Einsatz unter solch extremen<br />
Bedingungen optimal geeignet. Die kleinen<br />
Kraftpakete bieten bei gerade mal 23 mm<br />
Durchmesser und 42 mm Länge dauerhaft<br />
bis zu 19 mNm Drehmoment und außerdem<br />
einen hohen Wirkungsgrad, sodass der<br />
Roboter mit nur einer Batterieladung lange<br />
autonom tauchen kann.<br />
Motoren arbeiten unter<br />
Hochdruck<br />
Ein normaler Motor würde schon weit oberhalb<br />
der hadalen Zone nicht mehr funktionieren<br />
– entweder, weil eindringendes<br />
Meerwasser ihn von innen heraus zerstört,<br />
oder, wenn er dicht ist, der herrschende<br />
Umgebungsdruck ihn von außen zerquetscht.<br />
Dementsprechend gibt es zwei<br />
Möglichkeiten, wie ein DC-Kleinstmotor<br />
seine Funktion unter diesen Bedingungen<br />
erfüllen kann. Eine Lösung ist, den Motor<br />
und andere drucksensible Komponenten in<br />
einem druckbeständigen Gehäuse unterzubringen.<br />
Diesen Weg konnten die Forscher<br />
beim Hades-ERC für viele Komponenten<br />
mit einem druckfesten Titan-Zylinder<br />
gehen. Aber einige Komponenten wie Motor<br />
und Getriebe können ihre Arbeit nur im<br />
Kontakt mit der zu erforschenden Umgebung<br />
ausführen. Deshalb kommt hier eine<br />
weitere Lösung zum Einsatz: Diese macht<br />
sich zunutze, dass die auf die Komponenten<br />
wirkende Kraft nicht durch den Gesamtdruck<br />
an sich bestimmt wird, sondern<br />
durch die Druckdifferenz zwischen dem Inneren<br />
der Komponenten und dem äußeren<br />
Umgebungsdruck. Motor und Getriebe stecken<br />
daher in einem weiteren Zylinder, der<br />
mit einer inerten Flüssigkeit gefüllt ist, die<br />
im Gegensatz zu Salzwasser die Funktion<br />
nicht einschränkt. Dieser Zylinder kann<br />
über eine flexible Membran den Innendruck<br />
an den Umgebungsdruck anpassen.<br />
Der Druckausgleich bewirkt, dass der hohe<br />
Druck sowohl innen als auch außen<br />
herrscht. In Summe entsteht so keine Kraft<br />
auf die Komponenten.<br />
Mit diesen zuverlässigen und druckresistenten<br />
Antrieben ist der Hades-ERC-Roboter<br />
bereit, die Meeresabgründe zu erforschen.<br />
Das Projekt ist auf fünf Jahre ausgelegt<br />
und die ersten Tauchgänge an drei<br />
pazifischen Gräben – dem Japan-, dem<br />
Atacama- und dem Kermandec-Graben –<br />
werden im Herbst <strong>2018</strong> beginnen.<br />
Fotos: Aufmacher + 02: Ronnie N. Glud; 01: Faulhaber<br />
www.faulhaber.com<br />
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München, 19.– 22. Juni <strong>2018</strong><br />
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be in motion
Große Hohlwelle – geringes Gewicht<br />
Robotergetriebe ermöglichen höhere Dynamik und verkürzte Taktzeiten beim Bauteilhandling<br />
Im Zeitalter von Industrie 4.0 geht<br />
der Trend in vielen Branchen hin<br />
zur Modernisierung und<br />
Automatisierung von bisher<br />
manuell durchgeführten Prozessen.<br />
Ein Großteil dieser Automatisierung<br />
wird mit Hightech-Geräten wie<br />
Industrierobotern realisiert.<br />
Integrierte Getriebe der<br />
Harmonic Drive AG tragen zu einer<br />
höheren Dynamik und einer<br />
Verkürzung der Taktzeiten beim<br />
Bauteilhandling bei.<br />
D<br />
er Einsatz von Robotern senkt die Produktionskosten,<br />
erhöht die Anlagenverfügbarkeit<br />
und verbessert die Produktqualität.<br />
Während in klassischen Industriebereichen,<br />
wie der Fahrzeugproduktion, der<br />
Einsatz von Industrierobotern schon seit<br />
vielen Jahren Standard ist, haben heute<br />
viele andere Industriebereiche wie die<br />
Pharmaproduktion oder Anwendungen bei<br />
der Elektronikmontage noch Nachhol<br />
Sebastian Finhold ist Produktmanager Mechanik<br />
bei der Harmonic Drive AG in Limburg<br />
bedarf. Aufgrund der geringeren Bauteilgewichte<br />
sind in solchen Anwendungen Roboter<br />
mit kleinen Traglasten von 0,5 bis ca.<br />
10 kg gefragt. Die Roboterhersteller haben<br />
sich diesem Trend gestellt und eine Vielzahl<br />
von Allroundrobotern mit kleinstem Platzbedarf<br />
und hoher Verfügbarkeit entwickelt.<br />
Neben dem klassischen Konzept von Industrierobotern,<br />
die redundante Schutzeinrichtungen<br />
erfordern, haben sich in den<br />
letzten Jahren die kollaborativen Roboter<br />
etabliert. Die sogenannten „Cobots“ sind<br />
Leichtbauroboter, die Hand in Hand mit<br />
dem Menschen arbeiten können, ihn bei<br />
vielen Prozessschritten unterstützen und<br />
flexibel für unterschiedliche Aufgaben eingesetzt<br />
werden.<br />
Merkmale all dieser Handlingsysteme<br />
sind eine kleine und kompakte Bauform,<br />
sicherheitsrelevante Sensorik, ergonomische<br />
Formgebung und eine hohe Positionier-<br />
und Bahngenauigkeit. Der Einsatz<br />
in Pick-&-Place-Anwendungen erfordert<br />
schnelles Beschleunigen und Abbremsen<br />
sowie hohe Verfahrgeschwindigkeiten – im<br />
Rahmen der zulässigen Bewegungsgeschwindigkeiten<br />
für Mensch-Roboter-Kollaboration<br />
(MRK) – um optimale Zykluszeiten<br />
realisieren zu können.<br />
Anforderungen an das<br />
Antriebssystem<br />
Das Antriebssystem der Roboterachsen<br />
muss vielen unterschiedlichen Anforderungen<br />
gerecht werden. Gefragt sind<br />
höchste Drehmomentdichte, präzise Bewegungsübertragung,<br />
Robustheit und<br />
Zuverlässigkeit, oft eine große Hohlwelle<br />
sowie ein kompaktes Abtriebslager mit<br />
hoher Tragfähigkeit.<br />
Achsen von Robotern müssen bei der<br />
Beschleunigung und Verzögerung des Roboters<br />
hohe Drehmomente übertragen.<br />
Gleichzeitig darf der Antrieb selbst nur ein<br />
geringes Eigengewicht und kompakte Abmessungen<br />
aufweisen. Je weiter der Gelenkantrieb<br />
von der ersten Achse entfernt ist,<br />
desto leichter sollte er sein, denn sein Gewicht<br />
erhöht das Massenträgheitsmoment<br />
für die vorgeschalteten Achsen und reduziert<br />
somit die Dynamik bzw. die Traglast<br />
des Roboters. Dabei spielt nicht nur das<br />
eigentliche Gewicht des Getriebes eine<br />
Rolle, sondern auch seine Abmessungen.<br />
Denn mit zunehmender Größe des Getriebes<br />
wächst auch das Gewicht der Strukturteile,<br />
wie der Gehäuse, überproportional.<br />
Speziell die weiter entfernten Handachsen<br />
müssen daher hohe Drehmomente bei geringem<br />
Gewicht und kleinen Abmessungen<br />
bereitstellen.<br />
Die Harmonic-Drive-Getriebeunits der<br />
Baureihe SHG-2SH zeichnen sich durch<br />
höchste Drehmomentdichte aus. Bei einem<br />
Wellgetriebe sind untersetzungsabhängig<br />
bis zu 30 % aller Zähne gleichzeitig im Eingriff,<br />
wodurch sich die Belastung auf viele<br />
Zähne und symmetrische Belastungszonen<br />
verteilt. Durch ein optimiertes Zahnprofil<br />
und eine bessere Lastverteilung im Wave-<br />
Generator-Lager wurden die übertragbaren<br />
58 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
SPECIAL I ROBOTIK UND AUTOMATION<br />
Drehmomente der SHG-Unit noch einmal<br />
um ca. 30 % gegenüber dem Vorgängerprodukt<br />
HFUS gesteigert. Das Getriebe trägt<br />
somit zu einer höheren Dynamik und einer<br />
Verkürzung der Taktzeiten beim Bauteilhandling<br />
bei.<br />
Das SHG-2SH ist als Simplicity Unit aufgebaut.<br />
Es besteht ausschließlich aus dem<br />
Einbausatz und dem Abtriebslager. Durch<br />
Nutzung der vorhandenen Gehäusestruktur<br />
zur Abstützung der Lager der Eingangswelle<br />
kann auf einen separaten An- und Abtriebsflansch<br />
verzichtet und das Gesamtgewicht<br />
reduziert werden. Somit eignet sich diese<br />
Bauform ideal für die bewegten Roboterachsen,<br />
bei denen die Reduktion des Gewichtes<br />
eine deutliche Verbesserung der<br />
Dynamik und Tragfähigkeit des Roboterarms<br />
zur Folge hat.<br />
Lebenslange Präzision und<br />
Spielfreiheit<br />
Bei der Montage von Elektronikbauteilen ist<br />
höchste Präzision bei der Positionierung<br />
des Roboterarms gefragt, um eine gleichbleibende<br />
Qualität sicherzustellen. Typischerweise<br />
wird eine Wiederholgenauigkeit<br />
des Roboters von ± 0,1 mm gefordert. Dies<br />
bedeutet, wenn der Roboterarm eine Position<br />
anfährt, verschwenkt und anschließend<br />
die gleiche Position erneut anfährt, so erreicht<br />
er die ursprüngliche Position mit<br />
einer maximalen Abweichung von ± 0,1 mm.<br />
Ein geringer Wert, wenn man bedenkt, dass<br />
er das Resultat der Wiederholgenauigkeit<br />
von bis zu sechs Achsen ist und diese Genauigkeit<br />
über die komplette Lebensdauer<br />
des Roboters erhalten werden soll. Eine<br />
solche Genauigkeit lässt sich nur mit spielfreien<br />
Getrieben realisieren. Spielfreiheit<br />
bedeutet, dass sich der Getriebeabtrieb bei<br />
blockiertem Getriebeeingang unter wechselnder<br />
Drehmomentrichtung nicht bewegt.<br />
Planetengetriebe bspw. benötigen prinzipbedingt<br />
immer ein definiertes Zahnflankenspiel,<br />
damit es nicht zu einem Verklemmen<br />
oder übermäßigem Verschleiß kommt.<br />
Wellgetriebe zeichnen sich dagegen<br />
durch einen spielfreien Zahneingriff aus.<br />
Die Spielfreiheit wird über die komplette<br />
Lebensdauer des Getriebes aufrechterhalten.<br />
Selbst bei fortgeschrittener Betriebszeit<br />
und beginnendem Verschleiß bleibt<br />
die Vorspannung des Zahneingriffs erhalten<br />
und das Ge triebe frei von störendem<br />
Umkehrspiel. Somit erreichen die Getriebe<br />
der SHG-Baureihe eine Wiederholgenauigkeit<br />
kleiner ± 0,1 Winkelminuten.<br />
Die Spielfreiheit wird durch die prinzipbedingte<br />
Vorspannung des Wellgetriebes über<br />
den Coning Effect erreicht. Bei der Montage<br />
des Wave-Generators wird der Flexspline im<br />
Bereich der großen Hauptachse der Ellipse<br />
konisch aufgeweitet. Wird nun der Circular<br />
Spline montiert, so wird der Flexspline-Topf<br />
wieder in Richtung des Wave-Generators<br />
elastisch verformt. Dies bewirkt eine konstante<br />
Vorspannung der Verzahnung von<br />
Flexspline und Circular Spline, die einen<br />
spielfreien Zahneingriff über die komplette<br />
Lebensdauer des Getriebes ermöglicht.<br />
Bei der Applikation von Klebstoffen, z. B.<br />
in der Montage von Automobilteilen, muss<br />
eine vorgegebene Bewegungsbahn genau<br />
und wiederholbar abgefahren werden. Dies<br />
erfordert einerseits eine präzise Koordination<br />
der Drehung der Roboterachsen durch<br />
die Steuerung des Roboters, andererseits<br />
auch Getriebe mit höchster Übertragungsgenauigkeit.<br />
Die Übertragungsgenauigkeit<br />
ist ein Maß für die Abweichung zwischen<br />
dem theoretischen Abtriebswinkel, der sich<br />
bei der Drehung des Getriebeeingangs um<br />
einen bestimmten Winkel ergeben soll, und<br />
dem realen Abtriebswinkel, der sich am<br />
Getriebeausgang einstellt. Je kleiner der<br />
Übertragungsfehler des Getriebes ist, umso<br />
besser kann z. B. der Roboterarm einem<br />
vorgegebenen Bahnprofil folgen. Die Getriebeunits<br />
der Baureihe SHG weisen eine<br />
exzellente Übertragungsgenauigkeit von<br />
< 1 Winkelminute auf und tragen somit<br />
entscheidend zur Genauigkeit der Bahnverfolgung<br />
des Roboters bei.<br />
Robustheit und Zuverlässigkeit<br />
Roboter sind häufig im Dauereinsatz, z. B.<br />
beim Bauteilhandling oder Palettieren von<br />
Komponenten. Solche Anwendungen verlangen<br />
Zuverlässigkeit, überdurchschnittliche<br />
Lebensdauer, Robustheit und Wartungsarmut<br />
von der Automatisierungslösung.<br />
Die SHG-Getriebe bieten in diesen<br />
Anwendungen einen entscheidenden Vorteil:<br />
Die Lebensdauer des Einbausatzes<br />
wurde aufgrund verbesserter Schmierstoffe<br />
und optimierten Belastungsverhältnissen<br />
am Wave-Generator-Lager im Vergleich<br />
zum Vorgängerprodukt HFUS noch einmal<br />
um etwa 40 % gesteigert. Die Nennlebensdauer<br />
L10 liegt bei 10 000 statt bisher 7 000<br />
Stunden. Die fettgeschmierten Units punkten<br />
hierbei mit einer Lebensdauerschmierung,<br />
eine Wartung zum Nachschmieren<br />
wird daher meist überflüssig. Der Anwender<br />
profitiert von einer höheren Verfügbarkeit<br />
des Roboters.<br />
Hierzu trägt auch die Überlastfähigkeit<br />
des Getriebes bei. Im Fall von Not-Aus-<br />
Situationen können hohe Lastspitzen auf<br />
das Getriebe einwirken. Die Getriebe der<br />
SHG-Baureihe sind diesen Belastungen<br />
durchaus gewachsen. Das Verhältnis zwischen<br />
Kollisionsdrehmoment und Nenndrehmoment<br />
liegt abhängig von Baugröße<br />
und Untersetzung bei Faktor 4 bis 7. Durch<br />
ein optimiertes Verzahnungsprofil wurde<br />
das Kollisionsdrehmoment gegenüber dem<br />
Vorgängergetriebe HFUS zudem um etwa<br />
30 % gesteigert.<br />
Große Hohlwelle<br />
Die Getriebebauform 2SH bietet eine zentrale<br />
Hohlwelle. Diese erlaubt einerseits die<br />
Durchführung von Versorgungsleitungen<br />
für den Antriebsmotor der nächsten Achse,<br />
andererseits können Steuer-, Sensor- und<br />
Pneumatikleitungen für den Greifer oder<br />
andere Manipulatoren im Inneren der Achse<br />
durchgeführt werden. Dies minimiert die<br />
Gefahr, dass sich die gebündelten Leitungen<br />
bei komplexen Bewegungsabläufen um<br />
die vorderen Roboterachsen wickeln.<br />
Foto: Harmonic Drive AG<br />
www.harmonicdrive.de
Wenn hohe Drehmomente<br />
im Spiel sind<br />
Roboter und Handlingsysteme mit Planetengetrieben hochgenau positionieren<br />
Elektrische Servomotoren treiben Roboter, Handlingsysteme, Schlitten und Rundtische auf<br />
Werkzeug-, Test- und Prüfmaschinen sowie Komponenten medizintechnischer Einrichtungen an.<br />
Um die Drehzahlen zu reduzieren und hohe Drehmomente zu übertragen, nutzt man<br />
vorteilhaft Planetengetriebe. Die von Framo Morat vorgestellten Getriebebaureihen zeichnen<br />
sich durch minimales Verdrehspiel aus. Erfahren Sie, warum diese energieeffizient, leise und<br />
wartungsarm arbeiten.<br />
Maschinenhersteller greifen heute<br />
bevorzugt auf dezentrale hochdynamische<br />
Servomotoren zurück, um unterschiedliche<br />
Komponenten anzutreiben<br />
und zu positionieren. Um die erforderlichen<br />
niedrigen Drehzahlen bzw. Positioniergeschwindigkeiten<br />
zu verwirklichen,<br />
benötigen sie dazu geeignete Getriebe.<br />
Diese müssen zum einen die hohen Motordrehzahlen<br />
– bei Synchronmotoren bis<br />
8 000 min -1 – deutlich reduzieren, zum<br />
anderen hohe Drehmomente übertragen<br />
können. Letzteres vor allem wegen der<br />
hohen Dynamik der Servomotoren. Zum<br />
Dipl.-Ing. Konrad Mücke ist Fachjournalist für<br />
Maschinenbau und Antriebstechnik in Schluchsee<br />
Beispiel sollen Maschinenschlitten auf<br />
Werkzeugmaschinen und Handlingsystemen<br />
stark beschleunigt werden, um<br />
innerhalb kürzester Zeiten bzw. auf kurzen<br />
Verfahrwegen bereits höchste Verfahrgeschwindigkeiten<br />
zu erreichen.<br />
Darüber hinaus fordern Maschinenhersteller<br />
und Betreiber von Getrieben zahlreiche<br />
weitere Merkmale. Diese sollen einen<br />
hohen Wirkungsgrad erreichen und somit<br />
äußerst energieeffizient arbeiten, um den<br />
Energieverbrauch und die Baugrößen der<br />
Servomotoren zu minimieren. Zudem sollen<br />
die Getriebe kompakt gebaut sein, damit sie<br />
wenig Einbauraum benötigen und sich die<br />
kompletten Servoantriebe in die Umhausungen<br />
der Maschinen integrieren lassen. Bei<br />
speziellen Applikationen, z. B. beim Antreiben<br />
von Geräten in der Medizintechnik oder<br />
der Lebensmittelindustrie, fordern Betreiber<br />
darüber hinaus einen besonders ruhigen,<br />
vibrationsarmen und leisen Lauf der<br />
Getriebe. Zudem dürfen die Antriebselemente<br />
nicht die Umgebung kontaminieren.<br />
Deshalb müssen die Ge triebe gegen ein<br />
Austreten von Ölen, Schmierstoffen und<br />
eventuellem Abrieb dicht ausgeführt sein.<br />
Steife Lager und geschliffene<br />
Schrägverzahnung<br />
Diese umfangreichen Forderungen erfüllen<br />
die Planetengetriebebaureihen der G-Serie<br />
von Framo Morat in Eisenbach. Mit diesen<br />
hochwertigen Getrieben können Servoantriebe<br />
bei Winkelgenauigkeiten kleiner<br />
3 arcmin, als Option sogar bis 1 arcmin,<br />
positionieren. Das ermöglicht u. a. auf<br />
60 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
SPECIAL I ROBOTIK UND AUTOMATION<br />
01 Speziell für hochwertige Servoantriebe<br />
konzipierte Planetengetriebe der G-Serie von<br />
Framo Morat<br />
Verzahnungs paarungen. Die Achsen der Planetenräder<br />
sind zudem vollnadelig gelagert. Das<br />
trägt dazu bei, dass die Planetengetriebe überdurchschnittlich<br />
hohe Drehmomente übertragen<br />
können. Mit einem zusätzlichen Kugellager<br />
ausgestattete Sonnen ritzel sorgen für einen<br />
ruhigen, vibrationsarmen Lauf. Vorgespannte,<br />
steife Rillen kugellager führen die Ein- und die<br />
Abtriebswelle sicher und zuverlässig. Sorgfältig<br />
abgestimmte Dichtungen gewährleisten den<br />
Schutz nach IP65. Sie verhindern, dass Fett aus<br />
den auf Lebensdauer geschmierten Planetengetrieben<br />
nach außen dringt, schützen aber<br />
auch die Getrieberäder und Wälzlager sicher<br />
gegen Staub, Schmutz und Flüssigkeiten.<br />
02 In der Variante GSB eignen sich die spielarmen<br />
Planetengetriebe für Schlittenantriebe in<br />
Werkzeugmaschinen<br />
03 Bei restriktiven Forderungen an den Einbauraum<br />
überzeugen die als Winkel getriebe<br />
ausgeführten, kombinierten Planeten- und<br />
Kegelradgetriebe der GSBL-Baureihe<br />
Laserschneidmaschinen die Laserköpfe über<br />
große, mehrere Meter reichende Verfahrwege<br />
exakt zu positionieren. Dazu werden die Zahnräder<br />
der Planetengetriebe in engen Fertigungstoleranzen<br />
bearbeitet und gemessen. Anschließend<br />
werden sie entsprechend den ge nauen<br />
Abmessungen individuell gepaart und in die Getriebe<br />
eingebaut. Die Planeten- und die Sonnenräder<br />
sind schräg verzahnt. Ihre Zahnflanken sind<br />
geschliffen. Neben einem minimierten Verdrehspiel<br />
sorgt das für einen leisen Lauf. Es trägt dazu<br />
bei, dass die Planetengetriebe einen hohen Wirkungsgrad<br />
haben und somit energieeffi zient<br />
arbeiten. Zudem verlängern die hoch genau geschliffenen<br />
Zahnflanken deutlich die Lebensund<br />
Einsatzdauer der Planetengetriebe.<br />
Einteilige, aus dem Vollen gefertigte Planetenträger<br />
gewährleisten eine hohe Torsionssteifigkeit<br />
und somit hochge nauen Zahneingriff der<br />
Für individuelle Forderungen<br />
Damit Maschinen- und Gerätehersteller von den<br />
Vorteilen der hochwertigen Planeten getriebe der<br />
G-Serie bei unterschiedlichen Forderungen an<br />
Einbauraum, Verdrehspiel, Drehzahlreduktion,<br />
Drehmoment, radialer und axialer Steifigkeit profitieren<br />
können, stehen insgesamt fünf Varianten<br />
zur Ver fügung. Die besonders kompakte, kurz<br />
bauende Ausführung GSD bietet abtriebsseitig<br />
einen Wellenflansch und eignet sich bevorzugt<br />
für den Einsatz in Robotern. Mit ihrem stabilen,<br />
quadratischen und einteiligen Flanschgehäuse ist<br />
die Variante GSB uni versell einsatzbar. Sie kann<br />
hohe axiale und radiale Lasten aufnehmen und<br />
ist besonders torsionssteif. Als Option gibt es<br />
beide Varianten GSD und GSB mit einem bis auf<br />
1 arcmin verringerten Verdrehspiel. Ein- und<br />
zweistufige Ausführungen verwirklichen Übersetzungen<br />
von i = 3 bis i = 100.<br />
Für niedrige Einbauräume, z. B. in NC-Rundund<br />
Schwenktischen auf Werkzeugmaschinen, ist<br />
die Variante GSBL aus einer Kombination von<br />
Kegelrad- und Planetengetriebe als Winkelgetriebe<br />
ausgeführt. Ein- und zweistufig aufgebaut<br />
verwirklichen diese Getriebe Übersetzungen zwischen<br />
i = 3 bis i = 200.<br />
Forderungen nach wirtschaftlichen aber dennoch<br />
verdrehsteifen und stabilen Getrieben mit<br />
Übersetzungen i = 3 bis i = 100 entsprechen die<br />
Ausführungen GSN und GFE von Framo Morat.<br />
Auf Lebensdauer geschmiert und nach IP65 geschützt,<br />
er reichen sie über 30 000 h Einsatzdauer.<br />
Die Variante GSN zeichnet sich durch leisen Lauf<br />
aufgrund der geschliffenen Schrägverzahnung und<br />
der hohen Leistungsdichte aus. Bei ihr stehen einund<br />
zweistufige Getriebe mit 60 bis 115 mm Gehäusedurchmesser<br />
zur Verfügung. In der Ausführung<br />
GFE gibt es ein- und zweistufige Planetengetriebe<br />
mit 50 bis 220 mm Gehäusedurchmesser.<br />
Letztere können bis über 1 500 Nm Nenn-Abtriebsmoment<br />
übertragen. Diese Getriebe eignen sich<br />
für Applikationen in der Lebensmittelindustrie,<br />
z. B. zum Antreiben von Rührwerken, und in der<br />
Medizintechnik, z. B. als Positionierantrieb vertikal<br />
verstellbarer OP-Tische und Patientenliegen.<br />
Fotos: Aufmacher + 02: iStockphoto/Framo Morat;<br />
01: Framo Morat; 03: Shutterstock/Framo Morat<br />
www.framo-morat.com<br />
Kabelverschraubung<br />
teilbar<br />
zertifiziert<br />
robust<br />
KVT-ER sind konsequent teilbare<br />
Kabelverschraubungen zur<br />
Einführung von Leitungen mit und<br />
ohne Stecker.<br />
Hohe zertifizierte Schutzarten<br />
Garantieerhalt konfektionierter<br />
Leitungen<br />
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Integrierte Zugentlastung nach<br />
DIN EN 62444<br />
Schnelle Montage<br />
Hohe Packungsdichte<br />
IP65<br />
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IP68<br />
zertifiziert<br />
IP66<br />
zertifiziert<br />
in Bearbeitung<br />
IP67<br />
zertifiziert<br />
in Bearbeitung<br />
AUTOMATICA<br />
München | 19.06. – 22.06.18<br />
Halle B6 | Stand 227<br />
www.icotek.com
Mit Partnerkonzept<br />
auf<br />
Erfolgskurs<br />
Handhabungssysteme<br />
ermöglichen wirtschaftliche<br />
Realisierung lineartechnischer<br />
Lösungen<br />
ANT Antriebstechnik ist bekannt für die wirtschaftliche Umsetzung kundenspezifischer<br />
Systemlösungen für die Prozessautomatisierung. Als Erfolgsfaktor erweist sich dabei die enge<br />
Kooperation mit ausgewählten Spezialfirmen aus den Bereichen Elektrotechnik, Steuerungstechnik<br />
und Schaltschrankbau. Auf der kommenden Automatica in München stellt das Unternehmen dieses<br />
Partnerkonzept vor, mit dem es Handling-, Montage- und Prüfsysteme realisiert.<br />
Wenn ANT Antriebstechnik (kurz: ANT)<br />
auf der Automatica in München seinen<br />
Schach-spielenden Portalroboter in<br />
Aktion zeigt, dürfte die Neugier der Messebesucher<br />
geweckt sein. Vor allem Automatisierer,<br />
Anlagenbauer und Prozessplaner erkennen<br />
anhand des außergewöhnlichen<br />
Exponats meist auf den ersten Blick, welcher<br />
Zielsetzung sich das Schweinfurter<br />
Unternehmen verpflichtet fühlt: Der Realisierung<br />
anspruchsvoller, lineartechnischer<br />
Systemlösungen – z. B. für den Einsatz in<br />
Handhabungstechnik, Montagetechnik, Bestückungstechnik<br />
oder Prüftechnik. Gleichzeitig<br />
veranschaulicht der Schachroboter<br />
aber auch die Strategie, mit der ANT diese<br />
kundenspezifisch ausgelegten Funktionsund<br />
Anlageneinheiten für die Prozessautomatisierung<br />
verwirklicht. Eine große Stärke<br />
des Unternehmens liegt darin, die Vorstellungen<br />
des Kunden schnell aufzugreifen,<br />
weiter zu entwickeln und mit projektorientiert<br />
einsetzbaren Systempartnern wirtschaftlich<br />
umzusetzen.<br />
Wirtschaftlich durch<br />
Arbeitsteilung<br />
Dieses Partnerkonzept verfolgt ANT nun<br />
bereits seit vielen Jahren mit einem eingespielten<br />
Team aus ortsansässigen Spezialfirmen<br />
– wie dem Unternehmen Scheba<br />
Michael Stöcker ist freier Fachjournalist<br />
aus Darmstadt<br />
Elektromaschinenbau. Die Besucher der<br />
diesjährigen Automatica können sich in<br />
Halle B5 am Messestand 217 von ANT ein<br />
Bild davon machen wie diese Zusammenarbeit<br />
im Detail funktioniert. Interessierte<br />
erfahren zum Beispiel, dass der entscheidende<br />
Dreh- und Angelpunkt des<br />
Partnerkonzepts die Kostenoptimierung<br />
durch die Konzen tration auf das Kerngeschäft<br />
ist. Mathias Keul, Vertriebsleiter<br />
von ANT, erklärt: „Wir als federführendes<br />
Unternehmen über nehmen die Gesamtverantwortung<br />
für die Projekte, decken<br />
die Entwicklung, die Kon struktion, die<br />
Montage und die Inbetriebnahme ab<br />
und steuern die mechanische Antriebstechnik<br />
und die Lineartechnik bei. Von<br />
unseren Systempartnern kommen dann –<br />
unter anderem – die Steuerungstechnik,<br />
die elektrische Antriebstechnik und der<br />
Schaltschrankbau.“<br />
Aufgrund dieser arbeitsteiligen Vorgehensweise<br />
müsse das Unternehmen für<br />
viele Leistungsbereiche keine eigenen<br />
Kapazitäten vorhalten. Infolgedessen fallen<br />
auch für den Endkunden nur die anteiligen<br />
Kosten der Systempartner für das jeweilige<br />
Projekt ins Gewicht. Auf diese Weise bleiben<br />
selbst komplexe Vorhaben für den<br />
Auftraggeber schlank und wirtschaftlich.<br />
Marktbewährte Partner<br />
Ein wichtiger Aspekt der Qualitätssicherung<br />
im ANT-Partnerkonzept ist die Tatsache,<br />
dass sich alle beteiligten Firmen in der täglichen<br />
Zusammenarbeit mit namhaften<br />
Playern der Schweinfurter Großindustrie<br />
bewähren müssen. Ihre Hard- und Softwaresysteme<br />
müssen daher ebenso auf<br />
dem neuesten Stand der Technik sein wie<br />
ihr Know-how in den Bereichen Elektronik,<br />
Fertigungsautomation und Anlageninbetriebnahme.<br />
Daher sind es nur Schaltschrankbauer,<br />
Elektromotorenbauer und<br />
Steuerungsprogrammierer mit dieser Expertise<br />
im Rücken, die ANT für sein eigenes<br />
Partnerkonzept einsetzt.<br />
Besucher des Automatica-Messestands<br />
von ANT erfahren darüber hinaus, dass das<br />
Unternehmen selbst über ein breit gefächertes<br />
Portfolio an Kugelgewindetrieben,<br />
Spindelhubgetrieben sowie Linearführungen<br />
und -einheiten verfügt, das auf zwei<br />
wichtigen Säulen ruht: Einer Auswahl von<br />
Produkten aus eigener Entwicklung – wie<br />
etwa hochdynamischen Schnellhubgetrieben<br />
– und dem kompletten aktuellen Lieferprogramm<br />
von Bosch Rexroth. Seit 2016<br />
zählt ANT zudem zur kleinen Gruppe der<br />
autorisierten Bosch Rexroth Vertriebspartner,<br />
in die nur Unternehmen aufgenommen<br />
werden, die nachweislich über<br />
viel Erfahrung bei der Realisierung von<br />
Systemlösungen unter Einsatz der Produkte<br />
von Bosch Rexroth verfügen, und die als<br />
Systempartner auch die Verantwortung für<br />
Komplettlösungen übernehmen, inklusive<br />
wichtiger Zukaufteile wie etwa der Motoren<br />
und Steuerungen.<br />
Fotos: ANT Antriebstechnik<br />
www.ant-<strong>antriebstechnik</strong>.de
SPECIAL I ROBOTIK UND AUTOMATION<br />
Roboteranwendungen um siebte Achse erweiterbar<br />
Rollon konzipiert modulare Automationssysteme<br />
nach Maß. So können auf Basis der<br />
Actuator System Line Roboteranwendungen<br />
um eine siebte Achse erweitert werden. Dabei<br />
bewegt sich der komplette Roboter auf einer<br />
bodennahen Linearachse. Verfahren werden<br />
können Roboter bis 2 t Eigengewicht. Prismatische<br />
Laufrollenführungen oder Profilschienenführungen<br />
in Kombination mit einem Zahnstangenantrieb<br />
sorgen für hohe Dynamiken<br />
und eine hohe Belastbarkeit. Zu den Hauptanwendungsgebieten<br />
zählen die Robotik, Palettierung, Produktionsstraßen und Logistik.<br />
So kann der Knickarm-Roboter z. B. auf der Linearachse parallel zu einer Produktionsstraße<br />
mitlaufen und dabei Manipulationen vornehmen. Auch zum mobilen Feeder-<br />
Roboter, der mehrere Aufgabenpunkte für Werkstücke bedient, lässt er sich erweitern.<br />
Für das Sammeln, Kommissionieren und Palettieren kann der Hersteller Turnkey-<br />
Anlagen mit hoher Dynamik und geringer Durchbiegung der Lineareinheiten bei<br />
großer Spannweite bauen.<br />
Halle B6,Stand 129<br />
www.rollon.de<br />
Feldbusfähige Steuerung als Einsteckmodul<br />
Eine feldbusfähige Motorsteuerung Plug-in-Motorsteuerung ist die NP5 von Nanotec.<br />
Sie eignet sich für bürstenlose DC-Motoren und Schrittmotoren und kann mit einem<br />
PCI-Express-Stecker in eine kundenspezifische Platine integriert werden. Für Mehrachsanwendungen<br />
sind so kompakte und günstige Lösungen möglich. Die Steuerung kann<br />
Motoren bis zu einem Nennstrom von 6 A feldorientiert mit Encoder, über Hallsensoren<br />
oder sensorlos regeln. Neben der Positions-, Drehzahl- und Drehmomentregelung stehen<br />
auch Betriebsmodi mit zyklischer Sollwertvorgabe für den interpolierten Betrieb<br />
mehrerer Achsen zur Verfügung. Für die Parametrierung und Programmierung<br />
gibt es die kostenlose Software Plug+Drive Studio. Die Anbindung an eine<br />
übergeordnete Steuerung erfolgt über SPI, Ethercat, Modbus<br />
RTU oder Canopen. Zusätzlich ist der Controller in der<br />
Programmiersprache NanoJ V2 programmierbar, sodass<br />
zeitkritische Teilaufgaben direkt in der Steuerung<br />
ausgeführt werden können.<br />
www.nanotec.de<br />
Antriebe steuern und visualisieren<br />
Die Bedienterminals PMI 6 primo aus dem<br />
Hause Pilz Motion Control verfügen über<br />
SPS-, Motion- und CNC-Funktionalität. Sie<br />
übernehmen in einer Anlage nicht nur die<br />
Automatisierung inkl. Bewegungsmanagement,<br />
sondern auch die Visualisierung und<br />
Projektierung. Mit ihnen kann die gesamte<br />
Maschine oder auch nur ein komplexer<br />
Teilbereich gesteuert werden. Dabei lassen<br />
sich bis zu 40 Achsen nach Art einer elektronischen<br />
Königswelle flexibel verknüpfen. Dies<br />
sorgt für ein stufenloses Umschalten der Getriebefaktoren und einen Kurvenscheibenwechsel<br />
innerhalb einer Bewegung bzw. eines Taktes. Damit kann nicht nur Verschleiß<br />
ausgeschlossen werden, sondern die Maschine auch schneller eingerichtet werden.<br />
Das Bedienterminal bietet Funktionen wie „Fliegende Säge“, „Querschneider“ oder<br />
„Kurvenscheibenfunktionen“, die mit dem Steuerungssystem einfach umsetzbar sind.<br />
Darüber hinaus gibt es Maschinenfunktionen wie „Schlauchbeutelverpackung“, die die<br />
Einsatzbereiche erweitern.<br />
www.pilz.com<br />
NEU! E-Cyclo<br />
Große Hohlwelle,hohe<br />
Drehmomentendichte für<br />
kollaborative Robotik (Cobots),<br />
Serviceroboter.<br />
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ROBOTIK UND AUTOMATION I SPECIAL<br />
Sprachein- und -ausgabe unterstützt<br />
Anlagenbedienung und -wartung<br />
Mit TwinCAT von Beckhoff funktioniert ein Automatisierungssystem<br />
so effizient und reibungslos wie der menschliche Körper:<br />
Neben den Funktionen Intelligenz, Sensorik, Bewegungssteuerung<br />
und Sehvermögen lernt es mit TwinCAT Speech nun auch<br />
das Hören und<br />
Sprechen. TwinCAT<br />
Speech ermöglicht<br />
eine mehrsprachige<br />
Ein- und Ausgabe<br />
von Anfragen bzw.<br />
Informationen. Auf<br />
diese Weise kann<br />
z. B. das Bedienoder<br />
Wartungspersonal<br />
auch ohne<br />
herkömmliches<br />
Bedienterminal erfragen, wie sich geänderte Einstellungen auf<br />
das aktuelle Steuerungs- oder Simulationsprogramm auswirken.<br />
Zudem lassen sich beim Erreichen kritischer Werte an einer<br />
Anlage Alarmmeldungen akustisch ausgeben. Die Sprachausgabe<br />
ist als Offline- und Online-Funktion verfügbar. Im ersten Fall wird<br />
dies durch die entsprechenden Funktionalitäten von Windows<br />
und im zweiten Fall durch den Text-zu-Sprache-Service Polly von<br />
Amazon unterstützt. Dabei wird mithilfe von Deep-Learning-<br />
Technologien eine realistisch klingende Sprachausgabe synthetisiert.<br />
Möglich sind zudem unterschiedliche Stimmen sowie das<br />
Caching von online generierten Audiodateien.<br />
www.beckhoff.de<br />
Anschlusskosten senken und<br />
Verfügbarkeit steigern<br />
Bosch Rexroth bietet die Proportionalregel-Ventile 4WRPEH und<br />
Druckschalter HEDE10 nun auch mit IO-Link-Schnittstelle an.<br />
Damit fügt der Hersteller die ersten hydraulischen Aktoren und<br />
Sensoren in die Vernetzung ein. Die Anbindung erfolgt über den<br />
dezentralen, schnellen IO-Link-Master IP67 E/A System S67E.<br />
Anwender haben damit parallel zum Feldbus direkten Zugriff auf<br />
alle im Aktor bzw. Sensor bereitgehaltenen Daten. IO-Link vereinheitlicht<br />
und vereinfacht die Verkabelung durch den Standard-<br />
Stecker M12 mit ungeschirmten 3-Leiter-/5-Leiter-Kabeln. Damit<br />
entfallen zahlreiche Einzelverdrahtungen per Hand. Die Projektierung<br />
der Geräte erfolgt mit dem Engineering-Tool des jeweiligen<br />
SPS-Herstellers. Bei den IoT-fähigen SPS-Systemen ILC sowie den<br />
Motion-Control-Systemen stehen alle Bausteine für die Kommunikation<br />
kostenlos zur Verfügung. Zusammen mit dem Indraworks<br />
Engineering sichern sie den direkten Zugriff auf Projektierung,<br />
Parametrierung und Tests.<br />
www.boschrexroth.com<br />
Kinematiken aller Art schnell und günstig<br />
Die Benchmark bei<br />
integrierten Schrittmotoren<br />
diw Quickstep MIS Serie<br />
Integrierter Schrittmotoren 0,1 bis 28 Nm<br />
Integrierte Servomotoren 50 W bis 3 kW<br />
Alle Industrial Ethernet und Standard Feldbusse<br />
Einzigartig durch Modulkonzept<br />
„nanoPLC“ on Board<br />
Closed Loop und verschiedene Encoder<br />
JVL Industri Elektronik A/S<br />
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jvldrives@jvl.dk www.jvldrives.de<br />
Halle B6 / Stand 100<br />
Um kostengünstig und individuell automatische Prozesse zu<br />
ermöglichen, entwickelt Igus Low-Cost-Lösungen aus Hochleistungskunststoffen<br />
wie den Bewegungsbaukasten Robolink Apiro.<br />
Aus drei schmiermittelfreien Schneckengetrieben für Standardbewegung,<br />
invertierte und Linearbewegung können Konstrukteure<br />
dabei frei wählen.<br />
Auf diese Weise lassen<br />
sich selbst komplizierte<br />
Bewegungen<br />
umsetzen, z. B.<br />
kostengünstige und<br />
individuelle Scaraund<br />
Portalroboter<br />
sowie Angusspicker<br />
zur Entnahme von<br />
Produkten aus Spritzgussmaschinen.<br />
Hierzu zählen auch Transport- und Handlingsysteme, ebenso wie<br />
humanoide und animatronische Roboter, die z. B. Bewegungen wie<br />
die einer Spinne realisieren können. Auch für die Ausbildung,<br />
Entwicklung und Forschung bietet sich die Serie an, da unterschiedliche<br />
Kinematiken leicht und schnell zu bauen sind. In den<br />
Schneckengetrieben kommen Tribopolymere mit Festschmierstoffen<br />
zum Einsatz. Die korrosionsfreien und chemikalienresistenten<br />
Kunststoffe sorgen für eine hohe Stabilität.<br />
www.igus.de
Technologie-CPUs für<br />
Motion-Control-Aufgaben<br />
Das Unternehmen Siemens erweitert das Portfolio der Advanced<br />
Controller Simatic S7-1500 für anspruchsvolle Automatisierungsanwendungen<br />
um zwei neue Technologie-CPUs, die Standard-,<br />
Safety- und Motion-Control-Funktionalitäten in einem Gerät<br />
kombinieren. Die<br />
CPU 1515SP PC2 T<br />
und die fehlersichere<br />
CPU 1515SP PC2 TF<br />
ergänzen das<br />
Spektrum der Open<br />
Controller und<br />
eignen sich für<br />
Motion-Control-<br />
Aufgaben wie<br />
Getriebe- und<br />
Kurvenscheibengleichlauf<br />
oder die<br />
Ansteuerung von Kinematiken mit bis zu vier Achsen – etwa für<br />
Handling-Applikationen wie Pick & Place, kartesisches Portal,<br />
Delta-Picker oder Scara-Roboter. Im Zusammenspiel mit den<br />
Servo-Antriebssystemen Sinamics V90 PN, S210 und S120 werden<br />
auch anspruchsvolle Motion-Control-Aufgaben einfach gelöst.<br />
Mit der Softwarebibliothek „Simatic Safe Kinematics“ für die<br />
fehlersichere S7-1500 Technologie-CPU 1517TF-3PN/DP wird<br />
im Zusammenspiel mit Sinamics S120 (FW5.1) die Bewegung<br />
ausgewählter Kinematiken im Raum sicher überwacht, um etwa<br />
den Maschinenbediener bei seiner Tätigkeit zu schützen.<br />
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nur die Qualität spitze, sondern<br />
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>> www.rollon.de<br />
ROLLON.<br />
Rollon.indd 1 07.05.<strong>2018</strong> 15:54:29<br />
<strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong> 65
Norma<br />
Anforderungen an numerische CFD-Simulationen<br />
für die thermo-energetische Analyse<br />
von Kühlstrukturen in Motorspindeln<br />
01<br />
Aufbau von Motorspindeln, nach [14,17,19]<br />
Motorverluste<br />
Reibungsverluste<br />
Über<br />
A<br />
1 2 B 3 4 5 6 7 2 C 8 D 9<br />
Fluid- und Kühlsysteme<br />
A... Hydraul. Spannsystem<br />
B... Statorkühlung<br />
C... Lagerkühlung/ -schmierung<br />
D... Innenkühlmittelzufuhr<br />
1... Spindelwelle<br />
2... Spindellager<br />
3... Rotor<br />
4... Stator<br />
5... Wickelkopf<br />
6... Statorkühlhülse<br />
7... Gehäuse<br />
8... Werkzeug und -halterung<br />
9... Werkstück<br />
Wärmequellen<br />
Der Artikel stellt die simulationsgestützte Analyse des<br />
thermo-energetischen Verhaltens von Kühlhülsen in<br />
Motorspindeln von Werkzeugmaschinen vor.<br />
Einleitend werden die Konstruktion von<br />
Motorspindelbaugruppen und typische<br />
Strömungsführungen in den eingesetzten Kühlhülsen<br />
erläutert. Den Schwerpunkt bilden numerische<br />
Strömungsanalysen einer einfach und einer doppelt<br />
gewendelten Strömungsgeometrie, welche Aussagen<br />
zu den thermo-energetischen Austauschprozessen<br />
zwischen Fluid und umgebendem Festkörper erlauben.<br />
Mit Blick auf die stetig steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz,<br />
Produktivität und Präzision von Fertigungsprozessen<br />
rückt insbesondere das thermo-energetische Werkzeugmaschinen<br />
(WZM)-Verhalten in den Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen.<br />
Thermo-elastische Verformungen der WZM-Struktur<br />
führen während des Bearbeitungsprozesses zu einer Verschiebung<br />
des Tool Center Points (TCP) und folglich zu Maß- und Formfehlern<br />
am Werkstück. Herkömmliche Maßnahmen zielen darauf ab, möglichst<br />
stationäre Randbedingungen zu gewährleisten, z. B. durch<br />
Aufwärmphasen vor Beginn des eigentlichen Fertigungsprozesses<br />
oder die Temperierung ganzer Fertigungsbereiche. Unter Berücksichtigung<br />
einer möglichst energieeffizienten Fertigung werden im<br />
Sonderforschungsbereich SFB/TR 96 alternative Maßnahmen erforscht,<br />
um auch unter thermisch instationären Bedingungen ohne<br />
zusätzlichen Energieaufwand eine hohe Fertigungsqualität zu erreichen.<br />
Hierfür ist es notwendig, entsprechende Korrektur- und Kompensationsmethoden<br />
zur Steuerung der thermo-elastischen WZM-<br />
Eigenschaften zu entwickeln. Eine Grundvoraussetzung hierfür ist<br />
die systematische Analyse und Charakterisierung der eingesetzten<br />
Fluidkühlsysteme. In vorhergehenden Untersuchungen wurde das<br />
Kühlsystem eines Fräsbearbeitungszentrums detailliert analysiert.<br />
Hierbei konnte gezeigt werden, dass der größte Wärmestrom aus der<br />
Hauptspindel abgeführt werden muss [16,17,18].<br />
Konstruktionstechnische Details<br />
Dipl.-Ing. Juliane Weber und M. Sc. Linart Shabi sind wissenschaftl. Mitarbeiter<br />
am Institut für Fluidtechnik der TU Dresden; Prof. Dr.-Ing. Jürgen Weber ist<br />
Hochschullehrer und Inhaber der Professur für Fluid-Mechatronische<br />
Systemtechnik und Leiter des Instituts für Fluidtechnik an der TU Dresden<br />
Konstruktiver Aufbau von Motorspindelbaugruppen<br />
Als Hauptspindeln für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung<br />
(High-Speed-Cutting = HSC) werden vorzugsweise Motorspindeln<br />
eingesetzt, da sie direkt durch einen eingebauten Motor angetrieben<br />
werden. Aufgrund der hohen Drehzahlen des Werkzeugs und<br />
66 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
Fluid Festkörper<br />
Domäne<br />
ELEKTROMOTOREN<br />
02<br />
Typischer Aufbau von Statorkühlhülsen mit den daraus<br />
resultierenden Strömungsvolumina, nach [19,20]<br />
03<br />
Ablaufschema für die Durchführung numerischer<br />
Strömungsberechnungen (CFD Computational Fluid<br />
Dynamics)<br />
Quasi-Seriell<br />
Parallel Einfachhelix Doppelhelix<br />
Pre-Processing<br />
Geometrieaufbereitung Extraktion Fluidvolumen<br />
Lösung<br />
Problemdefinition Auswahl des<br />
Post-Processing<br />
Einlesen der<br />
Ergebnisdatei(en)<br />
Gleichungssatzes<br />
Deskretisierung<br />
Visualisierung der<br />
Feldgrößen u./o. Auftragen<br />
Auswahl der<br />
integraler Größen<br />
Mesh-Datei (z.B. *.cfx5)<br />
Interpolationsverfahren<br />
Definition<br />
• Materialeigenschaften<br />
• Rand- und<br />
• Anfangsbedingungen<br />
Auswahl Ausgabegrößen<br />
Definition<br />
• Konvergenzkriterien<br />
• Zeitschrittweite<br />
Berechnung<br />
Ergebnisinterpretation<br />
Fehlerabschätzung<br />
• Gitterunabhängigkeit<br />
• Validierung (Experiment)<br />
Setup-Datei<br />
Ergebnisdatei(en)<br />
Ergebnisbericht/<br />
Zusammenfassung<br />
04<br />
Geometrische Parameter und Strömungspfade im Fluid volumen der Einfach- (a) und Doppelhelixstruktur (b), nach [19]<br />
a)<br />
b)<br />
Überschrift bold<br />
Normaler Text<br />
D W<br />
k b k b<br />
h<br />
D i<br />
demzufolge hohen Fliehkräfte ist eine mechanische Kraftübertragung<br />
über z. B. Riemen oder Zahnräder ungeeignet.<br />
Die Grundstruktur einer Motorspindel mit den Hauptfluidsystemen<br />
und Hauptwärmequellen zeigt Bild 01. Die wichtigsten<br />
Wärmequellen sind die Spindellager (2), der Motor (bestehend aus<br />
Rotor (3), Stator (4) und Wickelköpfen (5)) und der aus dem Prozess<br />
resultierende Wärmeeintrag über das Werkzeug (8) und die Spindelwelle<br />
(1). Wie in [4] detailliert beschrieben, wird<br />
n in Abhängigkeit von Drehzahl und Drehmoment durch den eingebauten<br />
Motor aufgrund von Kupfer-, Eisen- und Streuverlusten;<br />
n in Abhängigkeit von Drehzahl, Vorspannung und Schmierung<br />
durch die Lager;<br />
n und aufgrund viskoser Reibung der durch die rotierenden Elemente<br />
verwirbelten Luft,<br />
Wärme erzeugt.<br />
Insbesondere die Motorkühlung stellt einen aktuellen Forschungsschwerpunkt<br />
dar. Hierzu ist der Stator in eine Kühlhülse<br />
eingepresst, welche an ihrem äußeren Mantel von einer Kühlflüssigkeit<br />
umflossen wird. Die Statorkühlhülse selbst besteht aus<br />
einem hoch wärmeleitfähigen Material und kann zusätzlich Rippenstrukturen<br />
aufweisen um die Wärmeübertragung zwischen<br />
Wand und Fluid zu verbessern. Bild 02 zeigt typische Bauformen<br />
von Statorkühlhülsen (Festkörper-Domäne) mit den daraus resultierenden<br />
inversen Strömungsvolumina (Fluid-Domäne).<br />
Experimenteller Versuchsaufbau<br />
Zur Validierung der Simulationsmodelle wurde – wie bereits in<br />
[14,15,19,20] vorgestellt – ein Prüfstand entwickelt. Eine Anforderung<br />
war ein modularer Prüfstandsaufbau, sodass die Kühlhülse zur Untersuchung<br />
unterschiedlicher Strömungsgeometrien leicht ausgetauscht<br />
werden kann. Im Vergleich zur konventionellen Motorspindelkonstruktion<br />
(siehe Bild 01) wurden alle inneren Komponenten<br />
wie Spindelwelle (1), Lager (2) und Motor bestehend aus Rotor (3),<br />
Stator (4) und Wickelköpfen (5) durch ein sogenanntes Heiz element<br />
ersetzt. Das Heizelement selbst besteht aus einem Aluminiumzylinder<br />
mit zwei konzentrisch montierten Heizpatronen (mit jeweils<br />
20 mm Durchmesser und 130 mm Länge). Die Leistung kann für jede<br />
Heizpatrone separat eingestellt werden. Mit dieser Vereinfachung ist<br />
der Wärmeeintrag im Gegensatz zu den meist unbekannten Lagerund<br />
Motorverlustwärmeeinträgen über die eingestellte Leistung an<br />
den Heizpatronen genau bestimmbar. Darüber hinaus wird<br />
der Einfluss äußerer Umgebungsbedingungen durch eine Wärmeisolierung<br />
der gesamten Stirnflächen verringert. Der Prüfstand erlaubt<br />
somit die Messung der Fluid- und Oberflächentemperaturen verschiedener<br />
Statorkühlhülsen unter definierten Randbedingungen:<br />
n Die Fluidtemperatur am Einlass wird mithilfe eines Kühlaggregats<br />
konstant auf 20 °C gehalten.<br />
n Die zugeführte Wärmemenge wird über die Leistung der Heizpatronen<br />
eingestellt und entspricht in den hier betrachteten Fällen<br />
einer Maximalleistung von P H<br />
= 1 400 W pro Heizpatrone.<br />
n Der Volumenstrom wird zwischen 0 und 15 l/min über ein Drosselventil<br />
variiert und zusätzlich durch einen Turbinendurchflusszähler<br />
gemessen.<br />
Modellbildung und Simulation<br />
Bild 03 fasst die wesentlichen Schritte bei der Erstellung und Lösung<br />
numerischer Simulationsmodelle zusammen. Prinzipiell lässt sich<br />
der Workflow in drei Hauptphasen untergliedern: Das Pre-Processing,<br />
die Lösung und das Post-Processing. Im Pre-Processing liegt<br />
ein besonderes Augenmerk auf der Vernetzungsqualität. Es ergeben<br />
sich insbesondere bei der Betrachtung turbulenter Strömungen mit<br />
<strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong> 67
dynamische Viskosität n [mPa.s]<br />
1st Order<br />
2nd Order<br />
ANSYS Meshing<br />
ANSYS ICEM (Blocking)<br />
05<br />
Übersicht der verwendeten Elementtypen in den<br />
verschiedenen Berechnungsgittern<br />
Hexaeder Tetraeder Prismen Pyramiden<br />
Helixstruktur Einfach Doppel<br />
hydraul. Durchmesser<br />
Strömungskanal Breite<br />
Strömungskanal Höhe<br />
d<br />
b<br />
h<br />
6,8 mm<br />
14 mm<br />
4,5 mm<br />
6,8 mm<br />
14 mm<br />
4,5 mm<br />
krit. Reynoldszahl<br />
„krit.“ Volumenstrom<br />
mittl. Windungsdurchmesser<br />
Windungsdurchmesser<br />
Strömungskanal Steigung<br />
Re krit<br />
D<br />
D W<br />
k<br />
7 284<br />
4,025 l/min<br />
145,7 mm<br />
145,5 mm<br />
18 mm<br />
7 274<br />
4,019 l/min<br />
146,4 mm<br />
145,5 mm<br />
36 mm<br />
Überschrift bold<br />
Normaler Text<br />
Reynoldszahl<br />
Strömungsgeschwindigkeit<br />
Volumenstrom<br />
Re<br />
W<br />
25 334<br />
3,7 m/s<br />
14 l/min<br />
25 334<br />
3,7 m/s<br />
14 l/min<br />
Tabelle 01: Geometrieparameter und Strömungskennwerte der<br />
Einfach- und Doppelhelixstruktur<br />
06<br />
Übersicht der verwendeten Gittertypen, Darstellung im<br />
Querschnitt des Strömungsvolumens der einfach<br />
gewendelten Statorkühlhülse<br />
Tetraeder<br />
Tetraeder mit Prismenrandschicht<br />
feine Hexaeder<br />
Wärmeübertragung hohe Anforderungen an die Diskretisierung<br />
wandnaher Bereiche in denen große Geschwindigkeits- und Temperaturgradienten<br />
zu erwarten sind. Die erstellte Mesh-Datei wird<br />
anschließend in Ansys CFX-Pre geladen. Hier sind die Materialparameter<br />
festzulegen. Des Weiteren werden die Rand- und Anfangsbedingungen<br />
definiert. Vor Beginn des eigentlichen Lösungsprozesses<br />
müssen entsprechend der jeweiligen Fragestellung ein geeigneter<br />
Solver und ein geeignetes Interpolationsverfahren gewählt sowie die<br />
Konvergenzkriterien und die Zeitschrittweite festgelegt werden.<br />
Diese Einstellungen werden später näher erläutert.<br />
grobe Hexaeder<br />
feines O-Grid<br />
Grundlegende Betrachtungen<br />
Neben der quasi-seriellen Kanalstruktur (Vgl. Bild 02), werden<br />
häufig gewendelte Strömungskanäle zur Kühlung von Motorspindeln<br />
eingesetzt. Ursächlich dafür ist vor allem der gute Wärmeübergang<br />
zwischen Wand und Fluid aufgrund von trägheitsinduzierten<br />
Sekundärströmungen durch die Krümmung des Strömungskanals.<br />
Wie in [11,13,22] ausgeführt, führen diese Sekundärströmungen zu<br />
einer größeren Durchmischung der Strömung. Dadurch steigt mit<br />
zunehmendem Krümmungsverhältnis (d/D) einerseits die kritische<br />
Reynoldszahl Re krit<br />
und der Übergang von laminarer zu turbulenter<br />
Strömung verschiebt sich von Re krit<br />
= 2 300 für gerade Rohre<br />
hin zu höheren Werten entsprechend Gl. (1) [11,13]. Andererseits<br />
nehmen aber auch die Druckverluste Δp im gekrümmten Rohr zu.<br />
07<br />
15<br />
4,5<br />
4,0<br />
3,5<br />
3,0<br />
2,5<br />
Dynamische Viskosität η in Abhängigkeit der Temperatur<br />
für verschiedene Wasser-Antifrogen N-Gemische, nach<br />
[7,10]<br />
20 25 30 35 40 45 50 55 °C 60<br />
n<br />
[mPa s]<br />
= e A+ b T<br />
Wasser<br />
+ 20 % Antif rogen N<br />
+ 25 % Antif rogen N<br />
+ 30 % Antif rogen N<br />
+ 50 % Antif rogen N<br />
Bild 04 zeigt in vereinfachter Darstellung die Geometrie der untersuchten<br />
Einfach- und Doppelhelixstruktur mit den wichtigsten<br />
Parametern. Der hydraulische Durchmesser d wird für einen Rechteckquerschnitt<br />
entsprechend Gl. (2) berechnet. Der mittlere Krümmungsdurchmesser<br />
D, welcher als Divisor in das Krümmungsverhältnis<br />
eingeht, berechnet sich für Rohrwendel gemäß Gl. (3) aus<br />
dem Windungsdurchmesser D W<br />
und der Helixsteigung k [13]. Die<br />
Reynoldszahl Re ist als Quotient der Strömungsgeschwindigkeit w,<br />
des hydraulischen Durchmessers d und der kinematischen Viskosität<br />
v definiert (siehe Gl. (4)).<br />
2,0<br />
1,5<br />
∆n = 51,3%<br />
1,0<br />
0,5<br />
290 295 300 305 310 315 320 325 330<br />
Temperatur T [K]<br />
68 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
ELEKTROMOTOREN<br />
Fluid<br />
Festkörper<br />
Tet Tet + Prism grobe Hex feine Hex feines O-Grid Heiz element Kühl hülse Gehäuse<br />
Elemente<br />
Σ<br />
Hex<br />
Tet<br />
Prism<br />
Pyra<br />
1,2 M<br />
-<br />
1,2 M<br />
-<br />
-<br />
4,5 M<br />
-<br />
0,5 M<br />
4,0 M<br />
4 T<br />
0,9 M<br />
0,9 M<br />
-<br />
-<br />
-<br />
3,9 M<br />
3,9 M<br />
-<br />
-<br />
-<br />
3,4 M<br />
3,4 M<br />
-<br />
-<br />
-<br />
65 T<br />
64 T<br />
-<br />
1 T<br />
-<br />
1,2 M<br />
-<br />
1,2 M<br />
-<br />
-<br />
1,9 M<br />
-<br />
1,9 M<br />
-<br />
-<br />
Orthog. Winkel<br />
Min.<br />
– –<br />
+ –<br />
+ +<br />
47<br />
0 %<br />
< 1 %<br />
100 %<br />
25<br />
0 %<br />
28 %<br />
72 %<br />
41<br />
0 %<br />
< 1 %<br />
100 %<br />
23<br />
0 %<br />
< 1 %<br />
100 %<br />
26<br />
0 %<br />
19 %<br />
81 %<br />
19<br />
< 1 %<br />
< 1 %<br />
100 %<br />
22<br />
0 %<br />
1 %<br />
99 %<br />
20<br />
< 1 %<br />
2 %<br />
98 %<br />
Wachstumsfaktor<br />
Längen verhältnis<br />
Max.<br />
– –<br />
+ –<br />
+ +<br />
Max.<br />
– –<br />
+ –<br />
+ +<br />
9<br />
0 %<br />
< 1 %<br />
100 %<br />
8<br />
0 %<br />
0 %<br />
100 %<br />
33<br />
< 1 %<br />
< 1 %<br />
100 %<br />
1 463<br />
0 %<br />
0 %<br />
100 %<br />
5<br />
0 %<br />
< 1 %<br />
100 %<br />
115<br />
0 %<br />
0 %<br />
100 %<br />
106<br />
< 1 %<br />
< 1 %<br />
100 %<br />
2 032<br />
0 %<br />
0 %<br />
100 %<br />
8<br />
0 %<br />
< 1 %<br />
100 %<br />
2 824<br />
0 %<br />
0 %<br />
100 %<br />
5<br />
0 %<br />
0 %<br />
100 %<br />
8<br />
0 %<br />
0 %<br />
100 %<br />
69<br />
1 %<br />
10 %<br />
89 %<br />
11<br />
0 %<br />
0 %<br />
100 %<br />
1 001<br />
3 %<br />
21 %<br />
76 %<br />
27<br />
0 %<br />
0 %<br />
100 %<br />
Tabelle 02:<br />
Verwendete<br />
Fluidgitter –<br />
Übersicht ihrer<br />
Eigenschaften<br />
am Beispiel der<br />
Einfachhelixstruktur<br />
Auf die Strömungsgeometrie der Einfach- und Doppelhelix angewandt,<br />
ergeben sich die kritischen Reynoldszahlen Re krit<br />
zu ca. 7 300.<br />
Demzufolge wird der Umschlag von laminarer zu turbulenter Strömung<br />
bei einem „kritischen“ Volumenstrom von ca. 4,0 l/min<br />
erreicht. Bei einem Volumenstrom von 14 l/min, wie er für die<br />
Simulationen angenommen wird, liegt die Reynoldszahl Re in beiden<br />
Fällen über der kritischen Reynoldszahl Re krit<br />
, sodass eine voll<br />
ausgebildete turbulente Strömung anzunehmen ist. Die entsprechenden<br />
Werte fasst Tabelle 01 für beide Geometrien zusammen.<br />
Diskretisierung des Strömungsvolumens<br />
Insbesondere in Regionen großer Gradienten hat die Auflösung der<br />
Gitterdiskretisierung einen wesentlichen Einfluss auf die Genauigkeit<br />
der Berechnungsergebnisse. Beispielsweise betrifft dies wandnahe<br />
Gebiete oder Bereiche vor und nach Störstellen wie Strömungsumlenkungen.<br />
Ein wichtiges Kriterium ist dabei neben der<br />
Anzahl und dem Typ der Gitterelemente (siehe Bild 05) auch die<br />
Verteilung der Gitterknoten. Zur Einsparung von Rechnerkapazität<br />
ist dahingegen in Bereichen, in denen keine großen Gradienten zu<br />
erwarten sind, eine gröbere Diskretisierung anzustreben.<br />
Zur Untersuchung der Gitterabhängigkeit wird das Strömungsvolumen<br />
mithilfe von Ansys Meshing und ICEM CFD in unterschiedlichen<br />
Detaillierungsstufen vernetzt. Während mit Ansys<br />
Meshing die Diskretisierung mit wenig Aufwand in folglich kurzer<br />
Zeit möglich ist, bietet die Blockingmethode in ICEM CFD wesentlich<br />
mehr Kontrollmöglichkeiten, z. B. zur Einstellung des Gitterwachstums<br />
in der Grenzschicht – zusätzlich kann hier die Elementanzahl<br />
durch die Verwendung einer sogenannten O-Grid-Struktur<br />
weiter reduziert werden. Eine Übersicht der verwendeten Gittertypen<br />
zeigt Bild 06, deren Eigenschaften einschließlich der Gitterqualität<br />
fasst Tabelle 02 zusammen.<br />
Materialeigenschaften<br />
In Bild 07 sind ausgewählte temperaturabhängige Fluidparameter<br />
für Wasser und typische Wasser-Glykol-Gemische dargestellt. Wie in<br />
[14,15] gezeigt, verändert sich die Dichte ρ in einem Temperaturbereich<br />
von 20 bis 50 °C nur leicht um 1,4 % für Wasser mit 25 % Antifrogen<br />
N. Im Simulationsmodell kann somit inkompressibel mit<br />
einer konstanten mittleren Dichte ρ m<br />
gerechnet werden. Dahingegen<br />
ist die dynamische Viskosität η erheblich von Temperaturänderungen<br />
abhängig, für Wasser mit 25 % Antifrogen N beträgt die<br />
Änderung 51,3 %. Diese Abhängigkeit wird im Modell über eine<br />
CEL (CFX Expression Language) mithilfe der Andrade-Gleichung<br />
entsprechend Gl. (5) und den dazugehörigen stoffabhängigen<br />
Parametern A und b (siehe Tabelle 03) berücksichtigt.<br />
Material A [-] b [K]<br />
Water – 6,5679 1 925,3918<br />
+ 20 % Antifrogen N – 6,9557 2 207,4815<br />
+ 25 % Antifrogen N – 7,0477 2 271,5032<br />
+ 30 % Antifrogen N – 7,1632 2 344,5675<br />
+ 50 % Antifrogen N – 7,7253 2 687,0412<br />
Tabelle 03: Parameter der Andrade-Gleichung zur Berechnung der<br />
temperaturabhängigen Viskosität verschiedener Wasser-Antifrogen<br />
N-Gemische (gültig im Bereich von 15 bis 60 °C)<br />
Zusammenfassend lassen sich die Materialparameter wie folgt<br />
vereinfachen:<br />
n Die spezifische Wärmekapazität c p<br />
und die Dichte ρ des Fluids<br />
sind temperaturunabhängig,<br />
n während die Temperaturabhängigkeit der dynamischen Viskosität<br />
η berücksichtigt werden muss.<br />
n Die physikalischen Eigenschaften der Feststoffe (Heizelement,<br />
Kühlhülse und Gehäuse) sind homogen, isotrop und temperaturunabhängig.<br />
n Die Schwerkraft und Auftriebseffekte werden vernachlässigt.<br />
Simulationsmodell<br />
Bei beiden Strömungsgeometrien ist ab einem Volumenstrom von<br />
ca. ≥ 4,0 l/min von einem turbulenten Strömungsverhalten auszugehen.<br />
Für die Strömungsberechnung wird daher das von Menter<br />
entwickelte SST-Turbulenzmodell (Shear Stress Transport) verwendet.<br />
Da sich das k-ω-Modell für Strömungssimulationen in der<br />
viskosen Grenzschicht eignet und das k-ε-Modell in wandfernen<br />
Bereichen genauere Vorhersagen liefert, führt die Übergangsmethodik<br />
des SST-Modells speziell für Anwendungen mit hohen<br />
Genauigkeitsanforderungen innerhalb der Grenzschicht (wie Turbulenz<br />
und Wärmeübertragung) zu einem entscheidenden Vorteil<br />
gegenüber den Standardmodellen. Weitere Informationen zur<br />
numerischen Modellierung und Solver-Theorie sind den Quellen<br />
[1,2,12,14] zu entnehmen.<br />
Zur Vorhersage der Temperatur innerhalb der Strömung ist der<br />
Wärmeübergang zu berücksichtigen. Dazu wird zusätzlich innerhalb<br />
des Fluids die Energietransportgleichung in Form der thermischen<br />
Energiegleichung berücksichtigt (Gl. (6)). Für Flüssigkeiten<br />
konstanter Dichte ρ und unter Berücksichtigung der inneren Energie<br />
e als Enthalpie h entsprechend (7) kann diese Gleichung zu (8)<br />
vereinfacht werden. Für stationäre Strömungen und unter Vernachlässigung<br />
des Energiequellterms S E<br />
(es treten keine chemischen Reaktionen<br />
oder Phasenwechsel im Fluid auf) vereinfacht sich die<br />
<strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong> 69
Anteile [%]<br />
CFD-Modell<br />
CHT-Modell<br />
Rechenzeit f/tn [s]<br />
Effizienz E(n) [%]<br />
Speedup-Faktor S(n) [-]<br />
08<br />
Simulationsmodelle mit ihren Randbedingungen im<br />
Vergleich<br />
Gleichung weiter zu (9). Die Fluiderwärmung infolge innerer Reibung<br />
wird zunächst in Form des Terms berücksichtigt, gleiches<br />
gilt für die Wärmeleitung im Fluid in Form des Terms .<br />
Q in<br />
= P H<br />
≤ 2.8 kW<br />
Fluid<br />
T amb<br />
= 20 °C<br />
a= 5 W/m 2 K<br />
P<br />
out,abs = 1 bar<br />
V in<br />
≤ 14 l/min<br />
T in<br />
= 20 °C<br />
out<br />
Fluid<br />
in<br />
Im CHT-Modell (Conjugate Heat Transfer, siehe Bild 08) wird zusätzlich<br />
zur erzwungenen Konvektion im Fluid (CFD-Modell) die<br />
Wärmeleitung in den Festkörpern (Heizelement, Kühlhülse und<br />
Gehäuse) berücksichtigt. Dazu wird in den Festkörpern die Energietransportgleichung<br />
entsprechend Gl. (10) gelöst. Da der Festkörper<br />
starr ist und keine inneren Energiequellen existieren vereinfacht<br />
sich der Ansatz für den stationären Fall zu Gl. (11).<br />
09<br />
Performance-Betrachtungen für verschiedene Gittertypen<br />
und Parallelisierung mit bis zu 48 Prozessoren. a) Rechenzeit<br />
pro Iteration; b) Speedup-Faktor S(n); c) Effizienz E(n)<br />
a)<br />
b)<br />
c)<br />
10<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
512<br />
256<br />
128<br />
64<br />
32<br />
16<br />
8<br />
4<br />
2<br />
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
ideal<br />
S(n) =<br />
E(n) =<br />
n . t n<br />
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48<br />
t 1<br />
Prozessoranzahl n [–]<br />
Rechenzeit pro Iteration t n<br />
Prozessoranzahl n [–]<br />
t 1<br />
t n<br />
grobes Hex<br />
n = 2k<br />
n = 2k + 1<br />
feines O-Grid<br />
n = 2k<br />
n = 2k + 1<br />
Tet + Prism<br />
n = 2k<br />
n = 2k + 1<br />
MPI Local Parallel<br />
Linux 3.0.<br />
101-0.47.79<br />
CELSIUS R940<br />
Intel® Xeon (R)<br />
CPU E5-2690 v3<br />
2.60 GHz x 48<br />
126 GB Ram<br />
Dimensionsloser Wandabstand y + der verschiedenen<br />
Fluidgitter im Vergleich<br />
grobe Hexaeder<br />
Tetraeder<br />
feines O-Grid<br />
feine Hexaeder<br />
Tetraeder mit Prismen<br />
Überschrift bold<br />
Normaler Text<br />
Ergebnisse<br />
Parallelisierung der Simulationsberechnungen<br />
Insbesondere für große Simulationsmodelle von mehr als<br />
800 000 Knoten verspricht eine Parallelisierung eine deutliche Reduzierung<br />
der Berechnungszeiten im Vergleich zur Rechnung auf<br />
einem einzelnen Prozessor. Um dies zu überprüfen, wurden drei<br />
der erstellten Gitter (grobes Hexaeder-, feines O-Grid- und Tetraedernetz<br />
mit Prismenrandschicht, Vgl. Tabelle 02) mit Prozessorzahlen<br />
von bis zu 48 CPUs berechnet. Die Ergebnisse der Berechnungen<br />
sowie die PC-Spezifikationen sind in Bild 09 dargestellt.<br />
Bild 09a zeigt die tatsächliche Berechnungszeit pro Iteration in Abhängigkeit<br />
der Anzahl der Prozessoren. Die Laufzeitreduzierung<br />
wird durch den sogenannten Speedup-Faktor S(n) gemessen,<br />
welcher nach [21] entsprechend Gl. (12) berechnet wird und in<br />
Bild 09b dargestellt ist. Idealerweise ist der Speedup-Faktor 1:1<br />
linear von der Anzahl der Prozessoren (siehe blau gestrichelte Kurve)<br />
abhängig. Da mit zunehmenden Prozessorkernen auch die Zeit für<br />
den Datenzugriff und den Datenaustausch zwischen diesen steigt,<br />
ist dieses Verhalten in der Realität nicht zu erreichen. Demnach erscheint<br />
eine Parallelisierung mit mehr als 32 CPUs nicht sinnvoll.<br />
Eine weitere Größe zur Charakterisierung paralleler Berechnungen<br />
ist die Effizienz E(n) (siehe Bild 09c) [21]. Sie ist ein Maß dafür,<br />
wie viel Zeit die einzelnen Prozessoren während der Berechnung<br />
tatsächlich verwendet werden und wird anhand Gl. (13) berechnet.<br />
Überschrift bold<br />
Normaler Text<br />
10<br />
5<br />
0<br />
10 -1<br />
10 0 10 1 10 2 y+<br />
Zusammenfassend machen die Ergebnisse deutlich, dass Hexaedernetze<br />
weitestgehend besser parallelisierbar sind als Tetraedernetze<br />
und nach Möglichkeit eine gerade Anzahl an Prozessoren zu<br />
70 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
Höhe h [mm]<br />
Temperatur ϑ [°C]<br />
kW<br />
m 2 K<br />
Wärmeübergangskoeffizient a [ ]<br />
ELEKTROMOTOREN<br />
11<br />
a)<br />
Berechnete Temperaturen im Strömungskanal für unterschiedliche Gitterdiskretisierungen. a) Flächenmäßige Temperaturverteilung<br />
und mittlere Temperaturen der Innenwände; b) Temperaturverlauf in der Querschnittsmitte<br />
Tetraeder<br />
T Wi<br />
= 21,4 °C<br />
Tetraeder mit Prismen<br />
T Wi<br />
= 22,6 °C<br />
20 Temperatur ϑ [°C] 22<br />
b)<br />
4<br />
3<br />
2<br />
22,2<br />
22,0<br />
21,8<br />
21,6<br />
grobe Hexaeder<br />
Tetraeder<br />
Feines O-Grid<br />
Feine Hexaeder<br />
Tetraeder + Prismen<br />
1<br />
21,4<br />
0<br />
21,2<br />
21,4 21,6 21,8 22,0 22,2 22,4 22,6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14<br />
Temperatur v [°C]<br />
Breite b [mm]<br />
verwenden ist. Für die hier genutzte Rechnerarchitektur bringt die<br />
Verwendung von mehr als 32 Prozessoren keinen nennenswerten<br />
Mehrwert hinsichtlich der Berechnungszeiten. Nichtsdestotrotz<br />
ermöglicht die Parallelisierung eine wesentliche Zeiteinsparung bei<br />
der Simulationsrechnung und ist vor allem bezüglich der CHT-<br />
Simulationen zu bevorzugen.<br />
Gitterqualität<br />
Viskose und thermische Unterschicht der Grenzschicht: Zur Auflösung<br />
der viskosen Unterschicht der Grenzschicht ist ein dimensionsloser<br />
Wandabstand y + ≈ 1 erforderlich, dieser ist in Gl. (14) entsprechend<br />
[5,9] definiert. Der dimensionslose Wandabstand y + wird<br />
direkt durch das verwendete Gitter beeinflusst, da er von der Entfernung<br />
des wandnächsten Punktes abhängt. Dies bedeutet, dass y +<br />
umso geringer ist, je geringer der Abstand des ersten Gitterknotens<br />
von der Wand ist. Speziell für die Berechnung von Wärmetransportproblemen<br />
werden y + -Werte von maximal 2 (besser y + ≈ 1) zur Auflösung<br />
der viskosen Unterschicht im wandnahen Bereich empfohlen<br />
[3,6]. Die Nachteile einer derartigen Netzverfeinerung liegen<br />
einerseits im schlechteren Konvergenzverhalten der Lösung durch<br />
die Auflösung von Wirbeln innerhalb der turbulenten Strömung.<br />
Andererseits führen feinere Gitter auch zu einer erhöhten Elementanzahl<br />
und demzufolge längeren Berechnungszeiten, die im Hinblick<br />
auf Sensitivitäts- und Optimierungsberechnungen zu reduzieren<br />
sind. Aus diesen Gründen ist eine nennenswerte Unterschreitung<br />
des Kriteriums y + ≈ 1 ebenso zu vermeiden.<br />
In Bild 10 sind die erzielten y + -Werte der verschiedenen Fluidgitter<br />
dargestellt. Die Abbildung zeigt, dass die groben Tetraederund<br />
Hexaedergitter die obige Bedingung nicht erfüllen können –<br />
hier liegen die durchschnittlichen y + -Werte bei 87 (Tetraeder) und<br />
bei 55 (Hexaeder). Nur durch eine feinere Vernetzung kann für das<br />
feine Hexaedernetz ein y + -Wert von 1,13 und für das O-Grid ein Wert<br />
von 0,72 erreicht werden. Im Fall des Tetraedernetzes führt das Hinzufügen<br />
einer Prismenrandschicht zu einem y + -Wert von 0,81.<br />
12<br />
Mittlerer Wärmübergangskoeffizient an der Fluidinnenwand<br />
α i<br />
und -außenwand α a<br />
, Vergleich zwischen CFD- und<br />
CHT-Modell am Beispiel der Einfachhelix<br />
16<br />
15<br />
14<br />
13<br />
12<br />
11<br />
10<br />
9<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
-1<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14<br />
a i<br />
CHT<br />
CFD<br />
Fluid<br />
Strömungskanal Nr. [-]<br />
Temperaturverteilung: Bild 11 zeigt die berechneten Temperaturverteilungen<br />
in einem Strömungsquerschnitt der Einfachhelix. Es<br />
ist zu sehen, dass mit feiner werdendem Gitter der Temperaturgradient<br />
im wandnahen Bereich besser aufgelöst wird. Wird der<br />
Temperaturverlauf zwischen innerer und äußerer Wand betrachtet,<br />
d. h. zwischen Wärmequelle und Wärmesenke, sind vor allem an<br />
der Innenwand deutliche Temperaturunterschiede zwischen den<br />
verschiedenen Gittern zu erkennen (siehe Bild 11b links). Zum<br />
besseren Vergleich wird die Abweichung der inneren Wandtemperatur<br />
bezogen auf die über die Höhe h auftretende Temperaturdifferenz<br />
entsprechend Gl. (15) berechnet. Daraus ergeben sich<br />
mit dem feinen O-Grid als Referenzgitter Abweichungen ΔT wi<br />
von<br />
ca. 97 % für das Tetraedernetz, ca. 85 % für das grobe Hexaedernetz,<br />
ca. – 4 % für das Tetraedernetz mit Prismenrandschicht und ca. 3 %<br />
für das feine Hexaedernetz.<br />
a a<br />
<strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong> 71
Temperatur ϑ [°C]<br />
Temperatur ϑ [°C]<br />
13<br />
Temperaturverlauf entlang des Strömungsweges für Volumenströme von 5, 10 und 14 l/min. Vergleich der Simulationsergebnisse und<br />
Messdaten der Einfach- (a) und Doppelhelixstruktur (b)<br />
a)<br />
29<br />
28<br />
CFD CHT Exp.<br />
5 l/min<br />
b)<br />
29<br />
28<br />
27<br />
26<br />
10 l/min<br />
14 l/min<br />
27<br />
26<br />
25<br />
25<br />
24<br />
24<br />
23<br />
23<br />
22<br />
22<br />
21<br />
21<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14<br />
Strömungskanal Nr. [-]<br />
20<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14<br />
Strömungskanal Nr. [-]<br />
Vergleich zwischen CFD, CHT-Simulation und Messwerten<br />
Wärmeübergangskoeffizient: Der Warmeübergangskoeffizient α<br />
beschreibt für die erzwungene (und natürliche) Konvektion den<br />
Wärmeübergang zwischen Fluid und Festkörper, welcher in der<br />
Grenzschicht an der Wandoberfläche stattfindet [8]. Die Art der<br />
Strömung und demzufolge die Dicke der Grenzschicht sowie die in<br />
der Grenzschicht stattfindenden Wärmetransportvorgänge wirken<br />
sich direkt auf den Wärmeübergangskoeffizienten α aus. In Bild 12<br />
sind die über die Fläche der Innenwand (Wärmequelle) und über<br />
die Fläche der Außenwand gemittelten Wärmeübergangskoeffizienten<br />
dargestellt. Diese können für die 14 Teilabschnitte des Kanals<br />
entsprechend Gl. (16) ermittelt werden. Zwischen CFD und CHT-<br />
Simulation sind deutliche Unterschiede zu erkennen, welche ihre<br />
Ursache in der Berücksichtigung der Wärmeleitung zwischen den<br />
Stegen der Kühlhülse und dem Gehäuse haben. Innerhalb der CHT-<br />
Simulation wird ein Teil der Wärme über diesen Festkörperkontakt<br />
direkt an das Gehäuse geleitet (Vgl. [20]). Folglich nimmt das Fluid<br />
auch an der Außenwand Wärme vom Gehäuse auf, sodass der Wärmeübergangskoeffizient<br />
hier wesentlich höher ist (im Durchschnitt ca.<br />
1 300 W/m²∙K) als in der CFD-Simulation. Da in der CFD-Simulation<br />
eine konstante Umgebungstemperatur angenommen wird, wird in<br />
diesem Fall sogar eine geringe Wärmemenge an die Umgebung abgegeben<br />
(der Wärmeübergangskoeffizient ist negativ und liegt im<br />
Durchschnitt bei ca. – 4 W/m²∙K). Aufgrund dieser Aufteilung der<br />
Wärmeströme in einen Gehäuse- und einen Kühlhülsenanteil in<br />
der CHT-Simulation ist der Wärmeübergangskoeffizient an der<br />
Innenwand des Fluids (Kontaktfläche zur Kühlhülse) kleiner als in<br />
der CFD-Simulation.<br />
numerischen Simulationsmodelle, d. h. für alleinige Betrachtung<br />
des Fluids (CFD) sowie des Fluids inklusive der Festkörper im CHT-<br />
Modell mit den experimentellen Daten verglichen. Der zeitlich<br />
konstante Wärmestrom an der Innenwand führt zur Erwärmung<br />
des Fluids entlang seines Strömungsweges bis es in der Austrittszone<br />
seine maximale Temperatur erreicht. Dadurch nimmt entlang<br />
des Strömungspfades gleichzeitig die treibende Temperaturdifferenz<br />
zwischen Flüssigkeit und Umgebung (Fluidinnenwand bzw.<br />
Wand der Kühlhülse) ab, das Fluid nimmt weniger Wärme auf und<br />
seine Temperatur steigt langsamer. Die Abbildung zeigt, dass vor<br />
allem die Simulationsergebnisse der CHT-Modelle gut mit den<br />
Messdaten übereinstimmen, während bei alleiniger Berücksichtigung<br />
des Fluids im Simulationsmodell größere Abweichungen auftreten.<br />
Ursächlich dafür ist zum einen die Vernachlässigung von<br />
Wechselwirkungen zwischen benachbarten Fluidkanälen im CFD-<br />
Modell. Insbesondere für die Doppelhelixstruktur ist dies von Bedeutung,<br />
da hier aufgrund des Gegenstromprinzips höhere Temperaturdifferenzen<br />
zwischen den benachbarten Kanälen auftreten.<br />
Des Weiteren wird im CFD-Modell für die thermischen Randbedingungen<br />
der Fluidaußenwand zur Umgebung freie Konvektion mit<br />
einem Wärmeübergangskoeffizienten von 5 W/m² × K und einer<br />
Umgebungstemperatur von 20 °C angenommen. Bei Berücksichtigung<br />
der Festkörper (Heizelement, Kühlhülse und Gehäuse) kann<br />
diese Randbedingung direkt an der Außenwand des Gehäuses definiert<br />
werden. Da zusätzlich die Wärmeleitung innerhalb und zwischen<br />
den Festkörpern simuliert wird, können die CHT-Simulationen<br />
das Temperaturverhalten wesentlich besser vorhersagen. Des<br />
Weiteren zeigt sich anhand der höheren Temperaturspreizung im<br />
Fluid, dass mit der Doppelhelixstruktur mehr Wärme abgeführt<br />
werden kann. Beispielsweise bei einem Volumenstrom von 5 l/min<br />
erwärmt sich das Fluid in der Doppelhelix um ca. 9 K und in der<br />
Einfachhelix um ca. 4 K.<br />
Zusammenfassung<br />
Temperaturentwicklung im Fluid: In Bild 13 ist für die Einfach-<br />
(links) und die Doppelhelixstruktur (rechts) die Fluiderwärmung<br />
entlang des Strömungsweges für verschiedene Volumenströme<br />
von 5, 10 und 14 l/min und eine maximale Heizleistung P H<br />
=<br />
= 2 800 W dargestellt. Es werden die Simulationsergebnisse der<br />
Vor allem bei der HSC-Bearbeitung haben thermo-elastische Verformungen<br />
und daraus resultierende TCP-Verlagerungen einen negativen<br />
Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit und damit letztendlich<br />
auf die Produktivität des Fertigungsprozesses. Für eine hochpräzise<br />
Bearbeitung ist eine gezielte Steuerung der Temperaturverteilung<br />
mithilfe von Flüssigkeitskühlsystemen eine Grundvoraussetzung –<br />
72 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
ELEKTROMOTOREN<br />
insbesondere innerhalb der Motorspindel, deren thermo-elastische<br />
Verformung direkten Einfluss auf die TCP-Position hat. Bezüglich der<br />
Effektivität der Fluidkühlung in Werkzeugmaschinen gibt es bisher<br />
allerdings nur wenig wissenschaftlich fundierte Untersuchungen.<br />
Um diese Lücke zu schließen befasst sich der Beitrag insbesondere<br />
mit der simulativen Untersuchung verschiedener Kühlstrukturen in<br />
Motorspindeln. Ein besonderes Augenmerk liegt hierbei auf den<br />
Anforderungen an die numerischen Simulationsmodelle, speziell<br />
wenn turbulente Strömungsvorgänge und der Wärmetransport im<br />
Fluid (und Festkörper) zu berücksichtigen sind. Ein Aspekt der<br />
Untersuchung ist zum einen die notwendige Gitterfeinheit zur Auflösung<br />
der viskosen Randschicht an der Wand. Nur bei einer feinen<br />
Diskretisierung (y + ≈ 1) kann der Wärmeübergang genau genug abgebildet<br />
werden, um belastbare Ergebnisse zum Wärmeübergangskoeffizienten<br />
liefern zu können. Des Weiteren wurde neben einer<br />
standardmäßigen CFD-Simulation der Fluid domäne in weiteren<br />
Modellen auch die Wärmeleitung im Festkörper in CHT-Simulationen<br />
untersucht. Hiermit konnte gezeigt werden, dass eine derartige<br />
Modellerweiterung eine wesentlich bessere Übereinstimmung zwischen<br />
Mess- und Simulationsdaten aufweist.<br />
Ausgehend von diesen Betrachtungen ist es im weiteren Vorgehen<br />
nun möglich, die für die 1D-Netzwerkmodelle benötigten<br />
Parameter des Wärmeübergangs anhand der numerischen CFD-<br />
Modelle zu ermitteln. Mit diesen Netzwerkmodellen soll schließlich<br />
der Wärmeübergang im Fluid vorhergesagt werden. Da diese<br />
konzentrierten Parametermodelle wesentlich weniger Modellierungsaufwand<br />
und kürzere Rechenzeiten benötigen, wird es damit<br />
möglich sein, ganze Systemstrukturen von Werkzeugmaschinen<br />
abzubilden und diese in die WZM-Steuerung zu integrieren, um<br />
das zeitaktuelle Temperatur- und Verformungsverhalten vorherzusagen<br />
und ggf. Korrekturmaßnahmen einzuleiten.<br />
Literaturverzeichnis:<br />
[1] ANSYS Inc. (ed.). ANSYS CFX-Solver Modeling Guide. Canonsburg, U.S.A., 2014<br />
[2] ANSYS Inc. (ed.). ANSYS CFX-Solver Theory Guide. Canonsburg, U.S.A., 2014<br />
[3] Bakker, A.: Applied Computational Fluid Dynamics. Lecture 13 – Heat<br />
Transfer, www.bakker.org, letzter Abruf am 05.09.2016<br />
[4] Bossmanns, B.; Tu, J. F.: A thermal model for high speed motorized spindles.<br />
In: International Journal of Machine Tols and Manufacture 39, 1999, S. 1345–1366<br />
[5] Breitbach, C.: Numerische Berechnung transitionaler Grenzschicht-Strömungen<br />
in axialen Turbinengittern, Dissertation, Technische Universität Darmstadt, 2002<br />
[6] CADFEM GmbH (Ed.): Heat Transfer Calculation with ANSYS CFX. Seminar<br />
notes, 2013<br />
[7] Clariant International AG: Clariant Antifrogen® Online Calculator,<br />
www.clariant.com, letzter Abruf am 03.08.2016<br />
[8] Herwig, H.; Moschallski, A.: Wärmeübertragung, 2. Auflage, Vieweg+Teubner<br />
Verlag, Wiesbaden, 2009<br />
[9] Krüßmann, R.; Messemer, G.; Zinn, K.: Overview of Thermohydraulic<br />
Simulations for the Development of a Helium-cooled Divertor, Wissenschaftlicher<br />
Bericht, Forschungszentrum Karlsruhe, 2008<br />
[10] Lemmon, E.W.; McLinden, M.O.; Friend, D.G.: Thermophysical Properties of<br />
Fluid Systems, in Linstrom, P.J.; Mallard, W.G. (Eds.): NIST Chemistry WebBook,<br />
NIST Standard Reference Database Number 69, National Institute of Standards<br />
and Technology, Gaithersburg MD, 2016<br />
[11] Schmidt, E. F.: Wärmeübergang und Druckverlust in Rohrschlangen,<br />
Zeitschrift für Technische Chemie, Verfahrenstechnik und Apparatewesen, 39(13),<br />
1967, S. 781–832<br />
[12] Sigloch, H.: Technische Fluidmechanik, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2009<br />
[13] VDI (Ed.): VDI-Wärmeatlas. Berechnungsunterlagen für Druckverlust,<br />
Wärme- und Stoffübertragung, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2006,<br />
ISBN 354025504<br />
[14] Weber, J.; Weber, J.: Thermo-energetic analysis and simulation of the fluidic<br />
cooling system of motorized high-speed spindles. 13th Scandinavian International<br />
Conference on Fluid Power, Linköping, Schweden, 2013<br />
[15] Weber, J.; Weber, J.: Analyse und Simulation der fluidischen Kühlung einer<br />
einfach gewendelten Motorspindelkühlhülse. O+P Journal, Mainz (2013) 3, S. 4–15<br />
[16] Weber, J.; Weber, J.: Thermo-Energetic Analysis of the Fluidic Cooling Systems<br />
in Tooling Machines, 9th International Fluid Power Conference, Aachen, 2014<br />
[17] Weber, J.; Weber, J.: Thermo-energetic Modelling of Fluid Power Systems. In<br />
Großmann, K. (Ed.): Thermo-energetic Design of Machine Tools, Springer-Verlag,<br />
Berlin, Heidelberg, 2015, S. 49–60<br />
[18] Weber, J.; Shabi, L.; Weber, J.: Thermo-energetic Analysis of the Fluid Systems in<br />
Cutting Machine Tools, 10th International Fluid Power Conference, Dresden, 2016<br />
[19] Weber, J.; Shabi, L.; Weber, J.: Thermal Impact of Different Cooling Sleeve’s<br />
Flow Geometries in Motorized High-speed Spindles of Machine Tools, Proceedings<br />
of the ASME 2016 9th FPNI Ph.D Symposium on Fluid Power, Florianópolis,<br />
Brazil, 2016<br />
[20] Weber, J.; Shabi, L.; Weber, J.: State of the art and optimization of the energy<br />
flow in cooling systems of motorized high-speed spindles in machine tools, Proceedings<br />
of the 11th CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing<br />
Engineering, Gulf of Neapel, Italy, 2017<br />
[21] Wilkinson, B.; Allen, M.: Parallel Programming. Techniques and Applications<br />
using Networked Workstations and Parallel Computers, Prentice Hall, 1999<br />
[22] Yoo, G.; Choi, H.; Dong, W.: Fluid flow and heat transfer characteristics of<br />
spiral coiled tube. Effects of Reynolds number and curvature ratio, Central South<br />
University Press/Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2012, S. 471–476<br />
Formelzeichen<br />
Zeichen Bedeutung Einheit<br />
b Breite (Strömungskanal) mm<br />
c p<br />
Spezif. Wärmekapazität J/(kg × K)<br />
D Mittlerer Krümmungsdurchmesser mm<br />
d/D Krümmungsverhältnis -<br />
d Hydraulischer Durchmesser mm<br />
D i<br />
Innendurchmesser mm<br />
D W<br />
Windungsdurchmesser mm<br />
e Innere Energie J<br />
E(n) Effizienz %<br />
h Höhe (Strömungskanal) / Enthalpie mm/J<br />
k Helixsteigung mm<br />
n Anzahl Prozessoren -<br />
P H<br />
Heizleistung W<br />
Wärmestrom<br />
W<br />
Wärmestromdichte W/m 2<br />
Re Reynoldszahl -<br />
Re krit<br />
Kritische Reynoldszahl -<br />
S(n) Speedup-Faktor -<br />
S E<br />
Energiequelltherm W<br />
T Temperatur °C (K)<br />
t Zeit / Berechnungsdauer s<br />
U Geschwindigkeitsvektor m × s -1<br />
u τ<br />
Schubspannungsgeschwindigkeit m × s -1<br />
Volumenstrom<br />
l/min<br />
w Strömungsgeschwindigkeit m × s -1<br />
y Wandabstand mm<br />
y + Dimensionsloser Wandabstand -<br />
α Wärmeübergangskoeffizient W/(m² × K)<br />
∆p Druckverlust bar<br />
η Dynamische Viskosität mPa × s -1<br />
λ Wärmeleitfähigkeit W/(m² × K)<br />
ρ Dichte kg × m -3<br />
τ Wandschubspannung MPa<br />
υ Kinemat. Viskosität mm²/s<br />
Danksagung<br />
Die präsentierten Forschungsarbeiten erfolgten<br />
innerhalb des Projektes „Thermo-energetische Beschreibung fluidtechnischer<br />
Systeme“ im Sonderforschungsbereich Transregio 96 (Förderkenn<br />
zeichen SFB/TR 96, A04). Die Autoren danken der Deutschen<br />
Forschungsgemeinschaft (DFG) für die Förderung.<br />
<strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong> 73
VORSCHAU<br />
IM NÄCHSTEN HEFT: 7/<strong>2018</strong><br />
ERSCHEINUNGSTERMIN: 12. 07. <strong>2018</strong> • ANZEIGENSCHLUSS: 27. 06. <strong>2018</strong><br />
01<br />
02<br />
04<br />
03<br />
01 Um Einsatzsachbearbeitern z. B. in öffentlichen Leitstellen von<br />
Behörden ein bestmöglich gestaltetes Arbeitsumfeld zu bieten, verlässt<br />
sich Eurofunk bei der elektrischen Höhenverstellung von Leitstellentischen<br />
und Monitoraufhängungen auf Hubsäulen von RK Rose+Krieger.<br />
02 Mit Sigfox befindet sich derzeit weltweit ein Funknetz im Aufbau,<br />
das für IIoT-Geräte wie Motoren gemacht ist, um sie an Instandhaltungs-<br />
Clouds anzubinden. Was können Motor- und Antriebshersteller sowie<br />
Maschinen- und Anlagenbauer davon erwarten?<br />
Der direkte Weg<br />
im Internet:<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />
als E-Paper:<br />
www.engineering-news.net<br />
Redaktion:<br />
d.schaar@vfmz.de<br />
WORLD OF INDUSTRIES:<br />
www.en.engineering-news.net<br />
03 Mit den Industrial Drives ACS880 bietet ABB für die chemische<br />
Industrie zugeschnittene Frequenzumrichter an, die für hohe Performance<br />
sowie für eine maximale Verfügbarkeit und Sicherheit der Anlagen sorgen.<br />
04 Um die Kontrolle über Schiffsmaschinen zu verbessern, setzt eine<br />
Reederei auf das Multilog Onlinesystem IMx-8. Durch dessen Frühwarnfähigkeiten<br />
samt kontinuierlicher Fernüberwachung will sich die Flotte<br />
künftig in betriebstechnisch ruhigerem Fahrwasser bewegen.<br />
(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)<br />
74 <strong>antriebstechnik</strong> 6/<strong>2018</strong>
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Halle B6 · Stand 315