antriebstechnik 6/2018

19174 

6 

Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. 

www.antriebstechnik.de 

Juni 2018 

Wälz- und Gleitlager 

Wie Sensorlager als Bausteine vernetzter 

Antriebe heute und morgen fungieren 

Getriebe und Getriebemotoren 

Was Alternativantriebe für 

Offshore-Kräne leisten 

Komponenten und Software 

Schirmklammern: Von der Idee 

bis zur Produktion in Serie 

Special: Robotik & Automation 

Roboter mit Planetengetrieben 

hochgenau positionieren

COVERING THE 4TH INDUSTRIAL REVOLUTION 

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EDITORIAL 

Neue Pioniere braucht 

das Land 

Liebe Leserinnen, liebe Leser, 

Deutschland war schon immer ein Land der Innovatoren, die tolle 

Dinge erfunden haben. Es gäbe vielleicht heute keine Autos, keine 

Computer oder andere Technologien, wenn nicht kluge Köpfe ihre 

zunächst spleenhaften Ideen in die Realität umgesetzt hätten. Auch 

heute ist der deutsche Maschinenbau immer noch an der Spitze in 

Sachen innovativer Entwicklungen und insbesondere die Antriebstechnik 

nimmt wegen ihrer einzigartigen Forschungslandschaft eine 

absolute Spitzenposition im Weltmarkt ein. Aber reicht das? 

Nein, denn im Zeitalter der Digitalisierung sind zunehmend gesellschaftliche 

Fähigkeiten gefordert, um auch noch in Zukunft erfolgreich 

im Markt zu sein. Diese fehlen leider in vielen Unternehmen, weil uns 

Routineaufgaben daran hindern. Wir brauchen vielmehr Mitarbeiter, 

die über Freiräume verfügen, um völlig neue Geschäftsmodelle zu 

entwickeln oder ihre zunächst abstrusen Ideen umsetzen zu können. 

Hier sind modern denkende Unternehmen klar im Vorteil, denn sie 

haben ihre Komfortzone verlassen, begeben sich auf völlig neues 

Terrain und lassen Fehler nicht nur die anderen machen. Sie 

verrennen sich nicht im akribischen Verbessern ihrer Prozesse in 

winzigen Schritten, sondern schaffen etwas völlig Neues, etwas, dass 

Kunden in Zukunft wirklich benötigen. Sie sind von ihren Kunden 

besessen und haben den Mut, neue Wege zu gehen. Dabei antizipieren 

sie vom Markt und auch von Partnern, mit denen sie in neue 

Ecosysteme eintreten. Soziale Netzwerke helfen, 

die Menschen zu inspirieren und die notwendigen 

Knowledge-Systeme aufzubauen. Das alles geht aber 

nur mit Mitarbeitern, die ihren Pioniergeist wieder 

aufleben lassen und anders denken dürfen! 

Haben Sie solche Pioniere im Unternehmen? 

Dann schreiben Sie mir. 

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INHALT 

28 

50 

56 

Hoch hinaus: Elektrisches Verstellsystem 

erlaubt schnelle und leise Höheneinstellung 

von Werkbänken und Arbeitsplätzen 

Wettbewerbsvorteile nutzen: Wie kleine 

und mittlere Unternehmen von Predictive 

Maintenance profitieren 

Meeresbiologie: Tauchroboter mit Kleinstantrieben 

widerstehen dem extremen Druck 

in 10 000 Metern unter dem Meeresspiegel 

EDITORIAL 

3 Neue Pioniere braucht das Land 

FVA-AKTUELL 

6 Aktuelles von der Forschungsvereinigung Antriebstechnik 

MAGAZIN 

5 Märkte, Unternehmen, Personalien und Veranstaltungen 

12 Was bedeutet die zunehmende Vernetzung für 

die Antriebstechnik? 

WÄLZ- UND GLEITLAGER 

16 TITEL Wie Sensorlager als Bausteine vernetzter Antriebe 

heute und morgen fungieren 

20 Kegelrollenlager mit niedrigem Verlustreibmoment 

22 Größere Präzision bei der Übertragung von Laserstrahlen 

19 Produkt-Highlights 

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN 

26 So bewähren sich Rollringgetriebe in der Agrarwirtschaft 

28 Verstellsystem sorgt für komfortable Höheneinstellung 

30 Was Alternativantriebe für Offshore-Kräne leisten 


SPECIAL ROBOTIK UND AUTOMATION 

54 Zykloidgetriebe machen die Produktion mobil und fit 

für die Industrie 4.0 

56 Faulhaber stattet Tauchroboter mit Kleinstmotoren aus 

58 Robotergetriebe ermöglichen höhere Dynamik und 

verkürzte Taktzeiten beim Bauteilhandling 

60 Roboter und Handlingsystem mit Planetengetrieben 

hochgenau positionieren 

62 Handhabungssysteme ermöglichen wirtschaftliche 

Realisierung lineartechnischer Systemeinheiten 


FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG 

66 Anforderungen an numerische CFD-Simulationen für die 

thermo-energetische Analyse von Kühlstrukturen in 

Motorspindeln 

RUBRIKEN 

8 Inserentenverzeichnis 

32 Impressum 

74 Vorschau auf Heft 7/2018 

SENSORIK UND MESSTECHNIK 

34 Sensor+Test 2018 bittet zum Innovationsdialog 

36 Etablierung einer Motorfeedback-Schnittstelle auf dem Markt 


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ELEKTROMOTOREN 

40 Stöber automatisiert Magnetbestückung für LeanMotor 

42 Produktivitätsanstieg durch Servoantriebe in der 

Lachsverarbeitung 


KOMPONENTEN UND SOFTWARE 

48 Schirmklammern: Von der Idee bis zur Produktion in Serie 

50 Predictive Maintenance: Der richtige Weg für KMU 

TITELBILD 

NSK Deutschland GmbH, 

Ratingen 

INNENTITELBILD 

Nabtesco Precision Europe 

GmbH, Düsseldorf 

4 antriebstechnik 6/2018

MAGAZIN 

Bühler Motor mit neuem Vertriebs- und 

Technologiestandort 

Ab sofort genießen die Automotive Kunden von Bühler Motor im 

Großraum Detroit einen noch direkteren Service. Der neue Vertriebs- 

und Technologiestandort in Farmington Hills, MI bietet 

Platz für bis zu 

16 Mitarbeiter und 

ist Teil der Buehler 

Motor, Inc. mit Sitz 

in Morrisville, NC. 

„Der Ausbau der 

intensiven Vor- 

Ort-Betreuung ist 

unsere Antwort 

auf das wachsende 

Vertrauen, das unsere 

nordamerikanischen 

Kunden in uns setzen. Bestehende wie auch neue Kunden 

haben uns zahlreiche neue Projekte, unter anderem für unsere 

bFlow C Wasserpumpen-Familie und unsere bFlow O Getriebeöl- 

Pumpenplattform, übertragen und wir werden alles tun, um uns 

dieses Vertrauens würdig zu erweisen“, betont Peter Muhr, President 

& CEO der Bühler Motor Gruppe. Die Entwicklung vom 2nd- 

Tier- zum 1st-Tier-Lieferanten spielte bei der Entscheidung für den 

neuen Standort eine ebenso wichtige Rolle. „Als direkter Lieferant 

stehen wir gegenüber den OEMs noch stärker in der Pflicht“, 

ergänzt Mark Furtwängler, President & General Manager Buehler 

Motor Inc. 

www.buehlermotor.de 

Mayr eröffnet neues 

Kommunikationszentrum 

Im Allgäu verwurzelt, mit der Welt verbunden – Mayr Antriebstechnik 

bekräftigt mit dem neuen Kommunikationszentrum mayr.com 

sein Bekenntnis zum Standort in Mauerstetten und stärkt gleichzeitig 

seine internationale 

Ausrichtung. 

Im April 

2018 wurde das 

neue anspruchsvolle 

runde Gebäude 

in Anwesenheit 

zahlreicher 

geladener 

Gäste feierlich eröffnet. 

„Mit dem 

neuen Kommunikationszentrum 

mayr.com schaffen wir einen Ort der Begegnung, 

einen Ort der direkten Kommunikation von Mensch zu Mensch, im 

Gegensatz zur heute immer anonymer werdenden Kommunikation 

über das Internet und Social Media“, erklärt Seniorchef Fritz Mayr. 

Daher ist auch der Name „Kommunikationszentrum“ bewusst 

gewählt, in Abgrenzung zu einem Technologie- oder Schulungszentrum. 

„Es geht uns um die Wertschätzung der persönlichen, 

direkten Kommunikation. Denn Kommunikation erzeugt Stabilität 

und schafft Vertrauen“, betont Fritz Mayr. Dieses Verständnis von 

Kommunikation kommt auch in der runden Form des neuen 

Gebäudes zum Ausdruck. 

www.mayr.com 

Frameless and 

Powerful. 

Automatica München 

19.–22. Juni 2018 

Halle B6, Stand 300 

Schweizer BLDC-Motoren jetzt auch als Frameless-Kit. 

Erhältlich in fünf Leistungsstufen zwischen 30 W und 

260 W. 

Rotor und Stator werden getrennt geliefert und erst beim 

Zusammenbau der Komponenten miteinander verbunden. 

Frameless-Motoren bieten ein Optimum an Drehmomentdichte 

und minimalem Volumen. Hohe Überlastbarkeit, geringes 

Rastmoment und genug Platz für Kabeldurchführungen. 

Erhältlich mit Aussendurchmessern von 43 bis 90 Millimeter. 

maxons Spezialisten beraten Sie gerne. 

www.maxonmotor.de

MAGAZIN 

FVA AKTUELL 

Einfluss von Vibrationsanregung auf Wälzlager 

Neben der normalen Betriebsbelastung durch radiale und 

axiale Kräfte bzw. Kippmomente unterliegen Wälzlager in der 

Praxis auch überlagerten Schwingungsbeanspruchungen. Es 

treten in der Anwendung Wälzlagerschäden auf, die diesen 

zugeordnet werden. Die konventionellen Lebensdauerberechnungen 

von Wälzlagern berücksichtigen keine Vibrationen 

bzw. Schwingungsanregungen in Wälzlagern. Somit können 

deren Auswirkungen bezüglich des auftretenden Verschleißes 

selbst bei einer nach Frequenz und Amplitude bekannten 

Schwinganregung nicht benannt werden. Aufbauend auf 

den Erkenntnissen aus dem IGF-Vorgängerforschungsvorhaben 

15901 N 

Forschungsvorhaben 

FVA 589 II 

(FVA 589 I), in dem signifikanter Vibrationseinfluss 

auf das Laufverhalten der 

IGF-Nr. 18493 N 

Wälzlager festgestellt wurde, sollte im 

Rahmen des Forschungsvorhabens 18493 N (FVA 589 II) das 

Verständnis für den Mechanismus der vibrationsbedingten 

Vorschädigung der Wälzlager im Niedriglastbereich ausgebaut 

werden. Hierzu wurden experimentelle Arbeiten (IME, 

RWTH Aachen) sowie simulative Untersuchungen (MEGT, 

TU Kaiserslautern) durchgeführt. 

In dem Vorgängervorhaben konnte der höchste Einfluss der 

Vibrationen auf Laufverhalten der Lager bei niedrigen Belastungen 

und radialer Systemanregung festgestellt werden. Als 

Prüflager kamen im aktuellen Vorhaben Zylinderrollenlager 

zum Einsatz. Neben dem Wälzkörperschlupf lieferte im aktuellen 

Vorhaben speziell die Messtechnik zur Erfassung der 

Käfigbewegung und des Schmierfilmdurchbruchs wertvolle 

Erkenntnisse zum Vibrationseinfluss. In den Dauerversuchen 

unter radialer Systemanregung wurde eine Vielzahl von Anregungs-, 

Betriebs- und Strukturparametern untersucht und 

signifikante Einflussgrößen identifiziert. Es konnten großflächige 

Laufbahnverfärbungen festgestellt werden, die auf die 

störende Wirkung der Vibrationen speziell bei grenzwertig 

ausgelegten Schmierungsbedingungen zurückzuführen sind. 

In diesem Grenzbereich konnte gezeigt werden, dass durch die 

dynamische Anregung der Schmierungszustand von der Vollschmierung 

ohne Festkörperkontakte in die Mischreibung 

verschoben wird, bei der deutliche Festkörperkontakte erkannt 

wurden. Diese unzureichenden Schmierungszustände sind 

konditioniert durch eine Parameterkombination aus Vibrationsanregung, 

damit einhergehenden Massenkräften und den 

Viskositätseigenschaften des Öls. Der ebenfalls untersuchte 

Einfluss der überlagerten Drehschwingung konnte im betrachteten 

Parameterraum ausgehend von experimentellen Erkenntnissen 

und reibenergetischen Bewertung der Simulation im 

Vergleich zu radialer Gesamtsystemanregung als niedriger 

eingestuft werden. 

Die Forschungsergebnisse zeigen ebenfalls, dass mittels der 

entwickelten MKS-Modelle das Verhalten der Wälzlager in 

schwingungsbeanspruchten Systemumgebungen gut abgebildet 

werden kann. Der Abgleich zwischen Versuch und 

Simulation zeigt für die untersuchten Betriebsbedingungen 

gute Übereinstimmungen im Lagerverhalten (insbesondere 

Wälzkörperdrehzahl und Käfigbewegung) und belegt damit 

die Eignung der Modelle. Die Simulationsmodelle wurden 

hinsichtlich reibenergiebasierter Auswertegrößen und Berücksichtigung 

verschleißbedingter Geometrieänderungen 

erweitert. Diese Kenngrößen liefern eine Möglichkeit, die Auswirkungen 

der Anregung in Abhängigkeit des umgebenden 

Systems zu quantifizieren. Zur Übertragbarkeit der Ergebnisse 

auf reale Systeme wurde die Zulässigkeit der Abstraktion des 

Prüfstandsmodells über starre Modellierung und Substitution 

der Stützlagermodelle durch vereinfachte Steifigkeitselemente 

untersucht. Mit dem vereinfachten Modell konnte das schwingungstechnische 

Verhalten hinreichend genau nachgebildet 

werden. Die Gültigkeit dieser Abstrahierung ist jedoch systemabhängig, 

sodass die Übertragung auf andere Anwendungsbereiche 

jeweils separat geprüft werden muss. 

Das IGF-Vorhaben 18493 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik 

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

zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) 

vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund 

eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. 

Autoren: Torben Fruth, Lehrstuhl für Maschinenelemente und 

Getriebetechnik, TU Kaiserslautern und Waldemar Gaad, Institut für 

Maschinenelemente und Maschinengestaltung, RWTH Aachen 

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

Dirk Arnold, Tel.: 069/6603-1632 

Forschungsvereinigung 

Antriebstechnik e. V. 

Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt 

Tel.: 069 / 6603-1515 

E-Mail: info@fva-net.de 

Internet: www.fva-net.de 

6 antriebstechnik 1-2/2018 6/2018

Digitale Ideen kommen aus Bremen 

MAGAZIN 

KUNDENSPEZIFISCHE 

ANTRIEBE ALS 

Asynchron und synchron 

Antriebe 

Direktantriebe (Torque) 

Reluktanzantriebe 

Axialfluss Antriebe 

Lenze bündelt und erweitert seine Aktivitäten im Bereich digitale 

Lösungen und Technologie-Innovationen in Bremen: Das Innovationslabor 

Dock One wurde in den Räumlichkeiten der Tochter 

Encoway eröffnet. Es dient der internen Entwicklungsarbeit. Dazu 

kommen gemeinsame Projekte mit Kunden, Partnern und Forschungseinrichtungen. 

Es fungiert als Denkfabrik mit der Zielsetzung, 

Digitalisierungsideen für Industrie-4.0-Projekte sowie 

digitale Geschäftsmodelle und Produkte umzusetzen. Encoway 

wurde an dem Standort vor 18 Jahren als Start-up gegründet und 

vertreibt Software zur Produktkonfiguration, Preiskalkulation und 

Angebotserstellung. Im Technologiepark Bremen ist mit Logicline 

noch eine weitere Lenze-Tochter angesiedelt, ein Spezialist für 

Cloud-Anwendungen, digitale Plattformen und Mobile Apps. 

Derzeit beschäftigt die Lenze-Gruppe rund 200 Mitarbeiter in 

Bremen und geht davon aus, dass diese Zahl allein in den nächsten 

zwölf Monaten um weitere 40 ansteigt. 

www.lenze.com 

www.encoway.de 

Brandenburger Strasse 10 D-88299 Leutkirch im Allgäu 

phone +49 7561 98248-0 info@ate-system.de 

www.ate-system.de 

Deutlich mehr Umsatz durch neue Produkte 

Die Fraba-Gruppe hat im aktuellen Jahr ihres 100-jährigen Bestehens 

ihre Bilanz des Geschäftsjahres 2017 vorgestellt, indem sie 

einen Umsatzrekord aufgestellt hat. Durch weltweite 

Zuwächse bei Positionssensorik/Drehgebern 

mit der Marke Posital und Sicherheitstechnik der 

Marke Vitector stieg der Umsatz um 21,5 % auf 

31,5 Mio. EUR. „Treiber des Erfolgs sind völlig neue 

Produkte wie unsere hochauflösenden magnetischen 

Ixarc-Anbaudrehgeber oder die Kit-Encoder 

für Motorfeedback“, berichtete Christian Leeser 

(Bild), Mehrheitsgesellschafter und CEO der 

ATE.indd 1 25.04.2018 08:12:42 

Fraba-Gruppe. Während sich das Vitector-Geschäft vor allem in 

Nordamerika deutlich über Plan entwickelte, gab es den mit Abstand 

größten Wachstumsschub bei der Fertigung 

von Wiegand-Sensoren fürs Energy-Harvesting. Im 

Jahr 2017 wurde die Produktion der „Mini-Kraftwerke“, 

die über einen speziell bearbeiteten Draht 

als Kernkomponente magnetische Impulse aus 

Drehbewegungen in Spannung umwandeln, mehr 

als verdoppelt. 

www.fraba.eu 

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Ob in pharmazeutischen Anlagen mit kleinsten Wellen 

von 3 mm oder für rohe Kräfte in der Umformtechnik – 

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Trend zu OPC UA und Cloud bei SPS-Anbindung 

Ethernet-Einsatz zur Anbindung an SPS-Systeme ist mittlerweile bei 98 % der Maschinenbauer 

vorhanden. Das zeigt die Marktstudie „SPS-Systeme“ von Michaela Rothhöft, 

wissenschaftliche Mitarbeiterin der FH Südwestfalen, mit Unterstützung des VDMA- 

Arbeitskreises Steuerungstechnik. 

Sie befragte 

im Januar und Februar 

mehr als 300 deutsche 

Maschinenbau- 

Unternehmen. Demnach 

ist Profinet das mit Abstand 

am meisten verbreitete 

Protokoll (75 %). 

Inzwischen findet man 

aber auch schon bei fast 

jedem vierten Maschinenbauer 

OPC UA. Dieser 

Anteil soll zukünftig 

auf 42 % steigen. Der 

Markt für SPS-Systeme 

wird in Deutschland nach wie vor von Siemens dominiert. Am stärksten entwickelt hat 

sich wiederum Beckhoff. Das Unternehmen ist heute mit 60 % an zweiter Stelle des 

Bekanntheitsgrads. Immer mehr Nutzer verlangen auch die Möglichkeit der Hochsprachen- 

und objektorientierten Programmierung. Mehr als jedes zweite Unternehmen 

möchte zudem zukünftig eine Cloud-Anbindung nutzen. 

www.marktstudien.org 

Yaskawa: Neue Produktionsstandorte in Slowenien 

Nach dem Bau der ersten europäischen Roboterfabrik im slowenischen Kočevje setzt 

Yaskawa die Expansionsstrategie in Europa fort. Ende 2018 werden in Kočevje die ersten 

Motoman Roboter aus rein europäischer Fertigung vom Band laufen. Die neuen 

Produktionsstätten für die Herstellung von Frequenzumrichtern, Servoantrieben und 

Servomotoren werden in der Nähe der Roboterfabrik entstehen. „Mit dem Ausbau 

unserer Fertigungskapazitäten werden wir die Lieferkette weiter verbessern, Vorlaufzeiten 

verkürzen und den Service für europäische Kunden steigern“, erklärt Manfred 

Stern, President und CEO von Yaskawa Europe. „Die derzeitige Produktionsstätte von 

Servoantrieben und Frequenzumrichtern in Cumbernauld, Schottland, wird auf der 

derzeitigen Kapazitätsauslastung gehalten und bleibt ein wichtiger Faktor bei der 

Bedienung der steigenden Nachfrage nach Antriebsprodukten von Yaskawa“, ergänzt er. 

www.yaskawa.eu.com 

Inserentenverzeichnis Heft 6/2018 

ACE Stoßdämpfer, Langenfeld......................................... 65 

Ackermann, Gladenbach................................................... 46 

ate, Leutkirch............................................................................7 

Automation24, Essen......................................................... 13 

B&R Industrie-Elektronik, Bad Homburg..................... 25 

Baumer IVO, Villingen-Schwenningen.......................... 37 

Baumüller, Nürnberg.......................................................... 57 

Beckhoff Automation, Verl................................................ 35 

BRECO Antriebstechnik, Porta Westfalica............ 47, 49 

Bühler Motor, Nürnberg.................................................... 41 

COG Gehrckens, Pinneberg............................................... 33 

Faulhaber, Schönaich..................................................... 4. US 

Findling, Karlsruhe.............................................................. 17 

Geiss, Sulzbach..................................................................... 45 

Hilger u. Kern, Mannheim................................................. 51 

Icotek, Eschach...................................................................... 61 

IGUS, Köln............................................................................... 19 

Jenaer Antriebstechnik, Jena........................................... 59 

JVL Industri Elektronik, Birkerød (Dänemark)............. 64 

Koyo Deutschland, Hamburg..............................................9 

maxon motor, München......................................................5 

MICRO-EPSILON MESSTECHNIK, Ortenburg..................3 

NACHI EUROPE, Krefeld..................................................... 11 

Orbit,Wolfenbüttel.................................................................7 

PAN-Metallgesellschaft, Mannheim............................. 46 

PWB encoders, Eisenach.................................................... 39 

Rollon, Düsseldorf............................................................... 65 

Rotor Clip Company, Somerset/New Jersey (USA).......8 

Servotecnica, Raunheim.................................................... 45 

SIKO, Buchenbach................................................................ 10 

SKF, Schweinfurt.................................................................. 43 

SLF Spindel- u. Lagerungstechnik, Fraureuth............. 24 

SPINEA, Presov (Slovakische. Rep.)................................. 52 

STS Sensoren Transmitter;Systeme, Sindelfingen.... 38 

SUMITOMO, Markt Indersdorf........................................ 63 

SycoTec, Leutkirch................................................................ 39 

TOX PRESSOTECHNIK, Weingarten................................ 29 

WITTENSTEIN alpha, Igersheim...................................... 15 

ZAE-AntriebsSysteme, Hamburg.................................... 31 

ZWP Zahnradwerk Pritzwalk, Pritzwalk....................... 27 

8 antriebstechnik 6/2018 

Rotor-Clip.indd 1 11.04.2018 15:10:54

MAGAZIN 

Produktion von Nordac Link ausgebaut 

Mit der automatisierten Produktion von Nord Drivesystems im niedersächsischen 

Aurich kann jede Auftragsgröße ausgeführt werden. Für die Produktion des Feldverteilers 

Nordac Link wurde im vergangenen Jahr eine neue Montagelinie in 

Betrieb genommen sowie die Produktionsfläche um 400 m 2 und die Lagerfläche 

um 1 000 m 2 erweitert. Der komplette Produktionsprozess wird über einen zentralen 

Auftrag gesteuert. Jedes Packstück erhält am Wareneingang einen 2D-Code und 

kann so bis zur Verwendung lückenlos verfolgt werden. Das automatische Kleinteilelager 

mit 2 000 sechsfach segmentierten Behältern ist zentral in die Produktionsabläufe 

integriert und dient nicht nur als Komponentenlager, sondern auch für 

halbfertige Produkte. Ziel für 2018 ist es, den Automatisierungsgrad der Durchsteckmontage 

auf das Niveau des SMD-Bereichs zu heben. Darüber hinaus ist 

geplant, den Bestellvorgang weiter zu digitalisieren, sodass der Kunde sein Gerät 

komplett selbst konfigurieren kann. 

www.nord.com 

Rekordwachstum der 

Balluff Gruppe 

Das Industrial Internet of Things 

(IIoT) sorgt bei Balluff für zufriedene 

Mienen: Die hohe Nachfrage 

nach Automatisierungslösungen 

in der Industrie hat bei der Balluff 

Gruppe 2017 zu einem Rekordwachstum 

geführt. Zusammen 

mit den Umsätzen von zwei im 

NEU 

JHS-3i Gehäuselager 

3i = 3 wichtige Verbesserungen 

Laufe des vergangenen Geschäftsjahres 

integrierten Unternehmen 

legte der Sensor- und Automatisierungsspezialist 

aus Neuhausen 

bei Stuttgart um 21,4 % auf 

459 Mio. EUR zu. 2016 lag der Umsatz 

noch bei 378 Mio. EUR. 

Selbst ohne die beiden neuen 

Unternehmen hätte es mit einem 

Plus von 16 % für einen Rekordwert 

gereicht. „Dass wir unser für 

das Jahr 2019 formuliertes Umsatzziel 

von 500 Mio. EUR wie 

geplant überschreiten werden, ist 

jetzt schon klar – die Frage ist nur, 

wann genau“, sagt Geschäftsführerin 

Katrin Stegmaier-Hermle 

bei der Vorstellung der Bilanzzahlen. 

Die Umsatzrentabilität hat 

sich von 9 % im Jahr 2016 noch 

einmal leicht auf aktuell 10,5 % 

verbessert. 

1 Optimiertes Design 

Keine Vibration 

30% stabiler 

7% leichter 

2 Neues Dichtungs- design 

Verlängerte Lager lebensdauer 

(Faktor 2) 

Optimiert für verbesserte 

Fettformulierung 

3 Verbesserte Lithiumfett 

Formulierung 

Für höhere Belastung und 

ausgezeichnete 

mechanische Stabilität 

Verbesserte Hochdruckzusätze 

Wasserbeständig 

und sehr gute 

Korrosionsschutzwirkung 

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MAGAZIN 

MEIN LESER-TIPP 

„Der Mittelstand lernt Radfahren“ 

Fachkräftemangel und fehlendes Know-how hindern kleine und mittelständische 

Unternehmen daran, Digitalisierungsprojekte umzusetzen. 

Eine kosteneffiziente Lösung für Unternehmen ist es, sich Innovationspartner 

zu suchen, die bedarfsorientierte Schulungen für die eigene 

Belegschaft anbieten und bei der Umsetzung von Digitalisierungsvorhaben 

unterstützen. Auch die fehlende Infrastruktur blockiert 

noch immer kleine und mittelständische Unternehmer. 

Doch die Relevanz der Digitalisierung ist kaum zu übersehen. Der Handlungsbedarf wird von 

Politik, Wissenschafts- und Wirtschaftsverbänden, Marktforschungsinstituten und Innovationsführern 

aller Branchen in dramatischem Duktus befeuert: „Innerhalb der nächsten 10 Jahre 

sterben 40 % der 500 umsatzstärksten globalen Unternehmen aus”, titelt das Wirtschaftsmagazin 

Forbes ... Sie möchten den Beitrag in voller Länge lesen? Dann besuchen Sie unsere Website 

unter: https://www.antriebstechnik.de/orwells-enkel-2018/ 

Marie-Kristin Krueger, Redakteurin der Zeitschrift antriebstechnik 

Roboter zum Bohren und Nieten von Flugzeugrümpfen gewinnt goldenen Vector 

Alle zwei Jahre verleiht Igus den Vector Award, bei dem herausragende 

Anwendungen mit Energiekettensystemen ausgezeichnet 

werden. Der diesjährige goldene Vector ging an das Unternehmen 

Loxin 2002 aus Spanien. In dieser 

Anwendung arbeiten zwei Industrieroboter 

automatisiert in der Endmontage 

von Flugzeugrümpfen mit 

4 m Durchmesser und übernehmen 

Arbeitsschritte wie das Bohren und 

Nieten. In der Vergangenheit bestand 

das Hauptproblem der Anwendung 

darin, Kollisionen der 

Roboter mit dem Flugzeugrumpf zu 

vermeiden. Nun kommen jeweils 

zwei dreidimensional bewegliche 

E-Ketten von Igus zum Einsatz. Sie sind parallel an jeder Seite der 

Roboterarme befestigt, wodurch eine bessere Beweglichkeit der 

Roboterarme sowie eine höhere Zugänglichkeit an den Flugzeugrümpfen 

trotz der schwierigen Geometrien 

erreicht werden konnte. 

Hiermit lassen sich zudem mehr 

verschiedene Leitungen und 

Schläuche für Verbindungselemente 

zu den Endeffektoren der Roboter 

führen. Daneben versorgen weitere 

Energiekettensysteme mit verschiedensten 

Geometrien und Bewegungsrichtungen 

die Roboter. 

www.igus.de 

Encoder für Motorfeedback – linear und lagerlos rotativ 

automatica 2018 

Halle: 5, Stand: 133 

Messung magnetisch absolut und inkrementell 

Berührungslos und völlig verschleiß- und wartungsfrei 

Extrem präzise, auch bei Verschmutzung des Maßstabs 

Flexible Dimensionierung von Messlängen und Durchmessern 

Einfaches Handling, hohe Positionsgenauigkeit bei hochdynamischen Prozessen 

Safety SIL2 zertifiziert (optional) 

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IMS Gear sieht sich gut gerüstet 

Der Zahnrad- und Getriebespezialist IMS Gear hat seinen Umsatz 

2017 um rund 7 % auf 515 Mio. EUR gesteigert. Für 2018 rechnet 

das Unternehmen mit einem erneuten Umsatzanstieg von ca. 9 % 

auf 562 Mio. EUR, wie die Vorstände Dieter Lebzelter, Bernd Schilling 

und Wolfgang Weber (Bild 

v. l. n. r.) bekanntgaben. Der 

Automotive-Bereich bleibe 

auch künftig der Markt, in dem 

sich das Unternehmen vorrangig 

bewegen werde. Vor dem 

Hintergrund der technologischen 

Trends in der Automobilbranche 

– Elektrifizierung, 

automatisiertes Fahren und 

Vernetzung – sieht sich der 

Zahnrad- und Getriebespezialist 

gut aufgestellt. Rund 

45 Mio. EUR wurden im vergangenen 

Jahr in den Ausbau 

der Produktionskapazitäten 

investiert. Im laufenden Jahr 

sind Investitionen in Höhe von 

80 Mio. EUR geplant, davon 46 Mio. EUR an den deutschen Standorten. 

Die Zahl der Mitarbeiter wuchs im vergangenen Jahr weltweit 

um rund 400 auf aktuell rund 3 400 Mitarbeiter, davon 2 150 in 

Deutschland. 

www.imsgear.com 

PENDELROLLENLAGER 

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Die perfekte Qualität aus dem eigenen Stahlwerk 

ist maßgebend für die Temperaturbeständigkeit 

bis 200 °C und die lange Lebensdauer 

bei hohen Belastungen. 

Grundstein für neue Zentrale gelegt 

Im Mai hat das Antriebstechnik-Unternehmen Bonfiglioli den 

Grundstein für seine neue Zentrale EVO gelegt. Der Name steht für 

„Evolution“, also für die Veränderung und das Wachstum des 

Konzerns. Das neue Headquarter wird im Clementino-Bonfiglioli- 

Areal in Calderara di Reno bei Bologna errichtet. Auf einer Fläche 

von fast 150 ha entsteht ein Werk mit einer Produktionsfläche von 

58 600 m². Neben der Hauptverwaltung wird das Gebäude auch 

das zentrale Werk der industriellen Antriebstechnik beherbergen. 

Das italienische Unternehmen will sich weltweit neu positionieren. 

Die neue Zentrale soll dabei die Basis für den Sprung in die 

Digitalisierung, die Neuausrichtung der Arbeitsweise und die 

Produktion für die Industrie 4.0 bilden. Das neue Gebäude sei „ein 

kulturelles und technologisches Innovationsprojekt“. Es folgt dem 

Bonfiglioli Digital Re-Training Programm, ein Beispiel für einen 

ganzheitlichen Ansatz zur Kompetenzentwicklung in einem 

Re-Qualifizierungskurs. 

www.bonfiglioli.com 

Innovationen, 

wie die kontrollierte 

Verschränkung und verschiedenste 

Käfigvarianten ermöglichen vielfältigste 

Anwendungen. 

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BEARINGS | HYDRAULICS | ROBOTICS | TOOLS

MAGAZIN I NACHGEFRAGT 

Was bedeutet die zunehmende Vernetzung 

für die Antriebstechnik? 

„Für die volle Transparenz“ 

Das Thema hat zwei Dimensionen: Die Vernetzung zwischen den Komponenten eines 

Antriebsstrangs und die Vernetzung der Komponenten in die Cloud. Man kann heute einen 

Antriebsstrang als ein vernetztes System verstehen, das Motoren, Generatoren, Frequenzumrichter, 

mechanische Kraftübertragungskomponenten sowie Anwendungen wie Pumpen, 

Lüfter und Kompressoren umfasst. Ein vernetzter, intelligenter, digitaler Antriebsstrang bietet 

dank Sensoren und Cloud-Konnektivität volle Transparenz bei allen Betriebsparametern seiner 

Komponenten. Seine ganzheitliche Betrachtung eröffnet z. B. neue Möglichkeiten der vorausschauenden 

Wartung. Neben dieser horizontalen Vernetzung ist auch die vertikale Vernetzung 

der Komponenten mit der Cloud ein wichtiger Aspekt. Services des Digitalangebots ABB Ability 

für Condition Monitoring helfen, Daten aus den digitalen Produkten und Systemen auszuwerten 

und in konkrete Handlungen umzusetzen. Kunden können damit Prozesse neu entwickeln 

oder verbessern und so die Wartungskosten senken, die Lebensdauer von Anlagen verlängern, operative Abläufe 

effizienter gestalten, die Umweltauswirkungen reduzieren und die Arbeitssicherheit verbessern. 

Armin Wallnöfer, Leiter Digitalisierung Antriebstechnik, ABB Automation Products GmbH 

„Vision von vernetzter Datenerfassung“ 

Ob Fertigung, Logistik oder Montage, die Antriebstechnik ist die zentrale 

Komponente jeder Produktionsanlage und Fokus zahlreicher Aktivitäten 

mit dem Kontext zu Industrie 4.0. Am Werkzeugmaschinenlabor (WZL) 

werden z. B. Methoden zum Condition Monitoring sowie Lebensdauermodelle 

entwickelt. 

Um den aktuellen Verschleißzustand einer Komponente zu bestimmen, 

werden Verfahrzyklen in Kombination mit einer hochfrequenten Datenaufzeichnung 

entwickelt und somit eine Analyse des aktuellen Anlagenzustands 

ermöglicht. Andere Entwicklungen zielen in Richtung Bestimmung 

der Restlebensdauer bzw. Lebensdauermodelle von Einzelkomponenten in 

Antriebssträngen. Die Vision ist eine vernetzte Datenerfassung zahlreicher 

Komponenten im Feld mit dem Ziel auf Basis der Analyse der Lastkollektive die Restlebensdauer 

abzuschätzen und somit ein Predictive Maintenance zu realisieren. Eine gute Vergleichbarkeit 

zwischen unterschiedlichen Komponenten in verschiedenen Einbausituationen lässt sich möglicherweise 

durch das Zurückführen der Belastungen auf übertragbare physikalische Größen erreichen. 

Thomas Berners, Forschungsfeldleiter Vorschubantriebe, WZL der RWTH Aachen 

„Neue Perspektiven für Kunden und Anbieter“ 

Digitalisierung und Vernetzung in industriellen Applikationen bietet auch für die Antriebstechnik 

neue Perspektiven zur Steigerung der Produktivität, der Verfügbarkeit und der Effizienz der Anlagen. 

Zum Beispiel können online Betriebszustände erfasst, analysiert und optimiert werden. Durch die 

Analytik der Betriebsparameter sind entsprechende Service- und Wartungsarbeiten auf Basis der 

Beanspruchung planbar. Die Vernetzung auf der Feldebene ermöglicht dies natürlich auch für die 

angetriebenen Maschinen und Anlagen. Um diese Vorteile für die Anlagenbetreiber und OEMs nutzbar 

zu machen, hat Siemens eine neue digitale und cloudbasierte Plattform für die Antriebstechnik entwickelt. 

Hiermit ist es einfach möglich, Motoren und Umrichter detailliert online zu überwachen. Die 

Analytik auf Basis unseres Know-hows als Entwickler elektrischer Antriebssysteme erlaubt die Prädiktion 

der Performance des Antriebs systems und die Planung notwendiger Services. Die Plattform ist eine 

App auf dem cloudbasierten offenen IoT-Betriebssystem MindSphere und damit einfach skalierbar. 

Zukünftig wird sie auch für Brownfield Anwendungen verfügbar sein. MindSphere zeichnet sich durch offene Schnittstellen aus, 

sodass Feldgeräte wie z. B. eine angetriebene Pumpe einfach integrierbar sind. 

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


„Mit Digitalisierung 

internationale Führungsrolle 

ausbauen“ 

Im Zuge digitaler Transformation 

und Industrie 4.0 kommt den 

Unternehmen der Antriebstechnik 

eine zentrale Funktion zu. Mit 

ihren intelligenten Komponenten 

ist sie als wichtiger Enabler für 

smarte und effiziente Produktionsprozesse 

die Quelle des Data 

Minings. Mechanik, Elektronik 

und Datenverarbeitung gehen mit der Industrie-4.0-Komponente 

einher. Zukunftsweisende Lösungsansätze und 

Geschäftsmodelle wie Predictive Maintenance werden 

möglich, neue Wachstumstreiber für die Zukunft entstehen. 

Das Domainwissen erzeugt Marktdominanz. Auch aus der 

Plattformökonomie erwachsen für die Antriebstechnik 

Chancen: Zusätzliche Hardwareumsätze, gesteigerte 

Kundenbindung oder Differenzierung im Wett bewerb durch 

neue digitale Services. Der Maschinenbau, insbesondere die 

Antriebstechnik, können die Plattformökonomie mitgestalten. 

Die Unternehmen der Antriebstechnik sind gut gerüstet 

und sehen das Thema Digitalisierung/Industrie 4.0 als 

Wettbewerbsvorteil für die deutsche Industrie. Unseren 

Unternehmen kommt hier eine internationale Führungsrolle 

zu. Dann wird aus der Kombination Big Data, dem 

Domain-Wissen und dem Big Thinking Big Business! 

Hartmut Rauen, stellv. VDMA-Hauptgeschäftsführer 

Shop-Relaunch – Modernes 

Design, bewährter Service 

Höchster Einkaufskomfort in Ihrem 

Online-Shop für Automatisierungstechnik 

„Zukunftsmarkt der 

datenbasierten Services“ 

Durch die Miniaturisierung und 

die Leistungsfähigkeit von 

Elektroniken und Softwarebausteinen 

werden Produkte und 

Systeme leistungsfähiger und 

intelligenter. Komponenten 

werden in Zukunft Datenschätze 

und Informationen generieren 

und somit einen wertvollen 

Nutzen für Kunden und Anwender 

erzeugen. Ein digitales Bewusstsein ermächtigt Komponenten, 

ihren Lebensraum zu kennen und in ihm selbstständig 

zu interagieren. Sie kommunizieren, lernen, beobachten 

und wachsen mit ihren verbundenen Produkten, Maschinen, 

Systemen und Netzwerken. Die Herausforderungen 

liegen auf der Hand: Die nötige Datenkompetenz der 

Produkt- und System hersteller, die standardisierte sichere 

Vernetzung der Komponenten und Systeme untereinander, 

und die einfache Bereitstellung digitaler Services für die 

Kunden, was durch eine Interoperabilität der Plattformökosysteme 

erleichtert werden kann. In der Antriebstechnik 

schlummert ein Zukunftsmarkt der datenbasierten 

Services, welcher in den nächsten Jahren anteilig am 

Gesamtumsatz massiv zunehmen wird. 

Patrick Hantschel, Leiter Digitalization Center, Wittenstein SE 

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MAGAZIN I NACHGEFRAGT 

„Das bringt völlig 

neue Konzepte“ 

Fast überall, wo sich in der 

Technik etwas dreht, stellen 

Lager ein unverzichtbares 

Konstruktionselement dar: 

Sie sind quasi das „Herz“ 

vieler Maschinen. Ergo liegt es 

nahe, diese betriebswichtigen 

Komponenten nicht nur 

langlebiger zu machen, 

sondern sie auch kontinuierlich 

zu überwachen. Um ungeplanten Stillständen vorzubeugen 

und die Verfügbarkeit zu steigern, gewinnt die 

Vorhersagbarkeit immer mehr an Bedeutung. Das 

wiederum verlangt nach modernster Sensortechnik samt 

ausgefeilter Signalverarbeitung sowie Zustandsdaten- 

Analysen mithilfe intelligenter Algorithmen. Um die 

Prognose-Qualität zu optimieren, bietet sich zudem die 

Aggregation dieser Daten in der Cloud an, um „Big Data 

Analytics“ oder „Deep Learning“-Konzepte zu realisieren. 

SKF verfolgt diese Ansätze – je nach Anwendung bzw. 

Kundenwunsch – z. B. mit tragbaren Sensoren zzgl. 

Analyse-Apps, netzwerkfähigen Sensoreinheiten für 

Radsatzlager von Zügen oder auch Online-Maschinenüberwachungssystemen 

für Schiffsgetriebe. Die entsprechenden 

Daten können die Experten im weltumspannenden 

Netzwerk aus SKF Remote Diagnostic Centern per 

Cloud permanent fernüberwachen. Das versetzt SKF in die 

Lage, den Anwender frühzeitig vorzuwarnen, sobald sich 

ein Problem anbahnt. Zu diesem Zweck sind schon jetzt 

mehr als eine Million Maschinenkomponenten mit der 

SKF Cloud vernetzt. Und diese Vernetzung ermöglicht 

neue Geschäftsmodelle auf Basis von performanceabhängigen 

Vereinbarungen mit den Kunden. 

Dr. Bernd Bauer, Manager Service Sales Development, 

SKF GmbH 

„Wir brauchen nur noch 

einen Energie- und 

Datenanschluss“ 

Die klassische Antriebstechnik 

besteht aus Motor mit 

zugehörigem Steuerungsgerät 

und ist über alle Leistungsklassen 

seit Jahren erprobt. 

Zu nehmend kommen aber auch 

Motoren mit integrierter 

Steuerung und internetfähiger 

Kommunikationsschnittstelle an 

den Markt. Hierdurch entstehen immer kompaktere, 

autarke Antriebsmodule, die nur noch einen Energie- und 

Datenanschluss benötigen. Unter dem Aspekt der 

Digitalisierung wird in den Medien das künftige Wertschöpfungspotenzial 

in der Verfügbarkeit von Daten 

gesehen. Darüber hinaus wird der einfache Zugriff auf 

abstrahierte Steuerungsfunktionen, die direkt auf der 

motorinternen Steuerung umgesetzt werden, ermöglicht. 

Das sehen wir als kommendes Potenzial, ohne dabei mit 

den klassischen industriellen Feldbussen in Konkurrenz 

zu treten. Nur mit letzteren können hoch integrierte, 

zeitkritische Aufgaben in der näheren Zukunft gelöst 

werden. Einfache Anwendungen, wie z. B. zeitunkritische 

Positionieranwendungen, können durch Kombination 

autarker Antriebsmodule mit neuen Kommunikationsschnittstellen 

schnell realisiert werden. Wird für diese 

Kommunikation auf OPC UA gesetzt, werden nicht nur die 

Sensor- und Statusdaten zugänglich, sondern auch die 

Ansteuerung kann durch OPC-UA-Funktionsaufrufe 

umgesetzt werden. 

Moritz Chemnitz, stellv. Abteilungsleiter, Fraunhofer-Institut 

für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK 

„Wir müssen vorgedachte Module entwerfen“ 

Einer der Grundgedanken von Industrie 4.0 liegt in der vollständigen Vernetzung 

aller Teilnehmer. Ermöglicht wird dies über Produkte und Komponenten mit 

eingebetteten Systemen, welche in der Lage sind Daten zu sammeln, zu kommunizieren 

und sich so zu vernetzen, woraus sich völlig neue Möglichkeiten eröffnen. 

Die Fabrik der Zukunft fordert intelligente, vernetzte Antriebskomponenten, 

welche über ein digitales Abbild verfügen. Dieser digitale Zwilling ermöglicht den 

Zugriff auf Daten aus jeder Phase des Produktlebenszyklus. So ermöglichen 

hinterlegte Informationen aus der Projektierung und Konfiguration eine schnelle 

Inbetriebnahme des individuellen Produkts und mithilfe von Betriebsdaten kann 

eine vorausschauende Instandhaltung realisiert werden. Die wandelbare und 

effiziente Fabrik der Zukunft basiert auf dem Grundgedanken modularer, skalierbarer 

Prozessmodule, welche durch zellulare Transportsysteme durchgängig und intelligent mit Software 

vernetzt werden. Es gilt vorgedachte, konfigurierbare, vollautomatisierte Prozess- und Produktionsmodule 

für unterschiedlichste Branchen zu entwerfen, zu qualifizieren und zu realisieren. Deren Einbindung muss 

schnell und einfach – nach dem Plug-&-Play-Prinzip – funktionieren. 

Johann Soder, Chief Operating Officer, SEW-Eurodrive GmbH & Co KG 


MAGAZIN 

Bosch Rexroth legt bei Umsatz kräftig zu 

Bosch Rexroth hat im vergangenen Jahr einen Umsatz von 5,5 Mrd. EUR und 

damit ein Wachstum von 10,4 % erzielt. Der Auftragseingang stieg um mehr als 

27 %. In den ersten Monaten des aktuellen Geschäftsjahres setze sich die Entwicklung 

fort, so das Unternehmen. Die höchsten Zuwachsraten verzeichneten die 

Bereiche Mobile Anwendungen und Fabrikautomation. Die Entwicklung im traditionellen 

Kerngeschäft Industriehydraulik war 2017 eher moderat. In Bezug auf 

Regionen war das Umsatzwachstum am stärksten in der Region Asien-Pazifik mit 

20,7 %. Amerika und Europa verzeichneten ein Plus von 10 bzw. 8,5 %. In Vietnam 

sicherte sich das Unternehmen einen Großauftrag für den Bau eines Sturmflutsperrwerks 

in Ho-Chi-Minh-Stadt. Mit den Übernahmen von Maestranza Diesel 

in Peru und Hytec Holdings in Südafrika wurde die internationale Präsenz ausgebaut. 

Zum Jahreswechsel hatte das Unternehmen weltweit mehr als 30 500 Mitarbeiter, 

rund 3,5 % mehr als im Vorjahr. 

www.boschrexroth.com 

Monforte soll 

Internationalisierung 

forcieren 

Wirtschaftlich. Flexibel. Effizient. 

NKE Austria hat mit Jesús Monforte 

einen neuen Vertriebsleiter. 

Der Ingenieur und MBA 

bringt internationale Erfahrung 

in der industriellen Produktund 

Marktentwicklung mit. Zuletzt 

war der Spanier für ABB 

und Mann+Hummel in Spanien, 

im asiatisch-pazifischen 

Raum sowie in Deutschland tätig. 

NKE ist seit zwei Jahren Teil 

der Fersa Group, ein Zusammenschluss 

von NKE und Fersa 

Bearings. „Mit Jesús Monforte 

setzen wir den nächsten Schritt 

zur Internationalisierung der 

NKE Austria und der Fersa 

Group“, sagte NKE-Geschäftsführer 

Thomas Witzler. „Er verbindet 

viele Jahre Erfahrung 

aus dem Automotive-Bereich 

mit Expertise aus klassischen 

Industrieanwendungen.“ Monforte 

erklärte: „Zu den Herausforderungen 

gehört die Bündelung 

unserer Maßnahmen und 

die Steigerung der Verkaufszahlen 

in jenen Marktsegmenten, 

in denen Wälzlager der Unternehmensgruppe 

am effizientesten 

eingesetzt werden können.“ 

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WÄLZ- UND GLEITLAGER I TITEL 

Wälzlager für die Smart Factory 

Wie Sensorlager als Bausteine vernetzter Antriebe heute und morgen fungieren 

In den Maschinen und Anlagen der digitalisierten Fertigung werden Wälzlager 

neue Aufgaben übernehmen. Und auch die Fertigung der Wälzlager folgt neuen 

Prinzipien. Plakativ gesagt: „Smart factories“ produzieren Wälzlager für „smart 

machines“. Als mechatronische Antriebselemente überwachen die Lager ihren 

eigenen Zustand und generieren Informationen für übergeordnete Steuerungen. 

Ralf Petersen ist Manager Industrial Bearings, 

European Technology Center bei der 

NSK Deutschland GmbH in Ratingen 

J 

eder Hersteller von Komponenten und 

Systemen der Antriebstechnik muss sich 

die Frage stellen, welche Auswirkungen 

die Digitalisierung heute und in Zukunft 

auf seine Produkte und auch auf seine 

Produktion haben wird. Für die Wälzlager 

hat der Hersteller NSK bereits jetzt Antworten. 

Sie lassen sich mit Sensoren ausstatten 

und in Condition-Monitoring-Systeme 

(CMS) einbinden. Auf diese Weise 

wird der Zustand der Lagerstellen konsequent 

überwacht. Unregelmäßigkeiten, 

die auf Wälzlagerschäden bzw. einen zu 

erwartenden Lagerausfall hindeuten, können 

frühzeitig erkannt und gemeldet werden. 

Als Messgrößen nutzt man am häufigsten 

Schwingung und Temperatur. 

Vom Condition Monitoring zur 

Predictive Maintenance 

NSK bietet entsprechende (Offline-)Messungen 

als Dienstleistung an. Bei komplexen 

Anwendungen z. B. in Windenergieanlagen 

und in Schienenfahrzeugen empfiehlt es 

sich jedoch, den Lagerzustand online zu 

überwachen. Für diese Aufgabe hat NSK 

verschiedene Lösungen entwickelt – Wälzlager 

mit integrierten Sensoren und mit separaten 

Sensoreinheiten. Beide Varianten befinden 

sich bereits im praktischen Einsatz. 

Systeme mit „aufgelöster Bauweise“ werden 

z. B. – in Verbindung mit doppelreihigen 

Kegelrollenlagern – in den Triebsätzen von 

Hochgeschwindigkeitszügen genutzt. 


TITEL I WÄLZ- UND GLEITLAGER 

01 Doppelreihige Kegelrollenlager 

in den Radsätzen von 

Hochgeschwindigkeitszügen 

werden bereits „online“ 

überwacht 

02 In den Hub-III-Radlagern der neuesten Generation von NSK 

kommen magnetische Multipol-Encoder zum Einsatz 

Eine Herausforderung stellt dabei die Signalauswertung 

dar. Je nach Art des Schadens 

(Kratzer, Eindruck, Riefen) und seiner 

Position im Lager (Innen- oder Außenring, 

Wälzkörper und Käfig) entstehen unterschiedliche 

Messprofile, die entsprechend 

ausgewertet werden müssen. Hierfür nutzt 

NSK ein Software-Tool, das aus den Intervallen 

der per Schwingungsanalyse erfassten 

Unregelmäßigkeiten auf deren Ursache 

schließen kann. Dabei spielt die Qualität 

der Signale keine große Rolle. Die Schwingungen 

lassen sich sogar mit einem handelsüblichen 

Smartphone erfassen und 

auswerten. Sie können beim Anwender 

ausgewertet werden oder bei NSK. Diese 

Daten geben – bei entsprechender Auswertung 

– eine gute Basis, um die Lebensdauer 

des individuellen Lagers zu bestimmen. 

Anders ausgedrückt: Hier wird der Schritt 

vom Condition Monitoring zur Predictive 

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WÄLZ- UND GLEITLAGER I TITEL 

03 Voraussetzung für Digitalisierung und Vernetzung: 

Ein QR-Code enthält lagerspezifische Kennwerte 

Maintenance vollzogen. Nach Einschätzung 

von Fachleuten ist vorausschauende 

Wartung ein Kernelement zukünftiger 

Maschinengenerationen und ein Hauptanwendungsfeld 

für die Digitalisierung in 

der Antriebstechnik. 

Daten nicht nur für die 

Instandhaltung 

Für die Wälzlager gibt es 

bereits Antworten auf die 

Digitalisierung. 

Ralf Petersen 

Eine andere Zielrichtung der Sensorlager- 

Entwicklung ist die Erfassung von Daten, 

die nicht für die Wartung, sondern für den 

Betrieb der Maschine bzw. des Fahrzeugs 

interessant sind. Diese mechatronischen 

Systemkomponenten haben sich in automobilen 

Anwendungen bereits durchgesetzt 

und werden von NSK weltweit in großen 

Stückzahlen gefertigt. Beispiele sind 

die Hub-III-Radlagereinheiten mit integriertem 

magnetischen Multipol-Encoder 

zur Drehzahlerfassung für das ABS-System 

sowie, als Weiterentwicklung, das Multi 

Sensor Hub Bearing. Diese Art von Radlager 

erfasst Last und Drehzahl z. B. für die 

Traktionskontrolle des Fahrzeugs. 

Für den Maschinen- und Anlagenbau sowie 

für mobile Arbeitsmaschinen gibt es 

ähnliche Anwendungen und Entwicklungsprojekte. 

In Serienproduktion befindet sich 

z. B. ein NSK-Sensorlager für Gabelstapler, 

das Drehzahl und -richtung des Elektromotors 

erfasst. In Entwicklung befinden 

sich u. a. Wälzlager für die Spindeln von 

Werkzeugmaschinen, die axiale und radiale 

Verschiebungen der Wälzlagerelemente im 

Mikrometer-Bereich erfassen und damit 

z. B. die Belastung oder die Arbeitsweise des 

Werkzeugs erfassen. In einem anderen Projekt 

arbeitet NSK gemeinsam mit einer 

deutschen Hochschule an einem Sensorlager 

für Elektroantriebe, das neben dem 

eigenen Verschleiß auch den Verschleiß an 

der Getriebeverzahnung erfasst. 

Codierung als Voraussetzung 

Die Wälzlager generieren nur dann aussagekräftige 

Daten, wenn ihre Spezifikation 

bekannt ist. Auch aus diesem Grund sind 

immer mehr NSK-Baureihen 

von Hochgenauigkeitslagern 

mit einer 

2-D-Codierung ausgestattet, 

die neben Produktionsdatum 

und 

Chargennummer auch 

lagerspezifische Werte 

wie Vorspannung, Axial- 

und Radialtoleranzen 

sowie andere Mess- und 

Prüfergebnisse enthält. 

Das Lager führt somit 

stets seine einsatz- und servicerelevanten 

Informationen mit sich. 

Wälzlager aus der Smart Factory 

Auch in den eigenen Fertigungswerken 

setzt der Anbieter die Grundsätze der Digitalisierung 

in die Praxis um – z. B. im Werk 

Kirihara/Japan, das modernisiert und deutlich 

erweitert wurde und Ende 2017 mit verdoppelter 

Produktionsfläche seinen Betrieb 

aufnahm. In Kirihara werden Großwälzlager 

u. a. für Windenergieanlagen produziert. 

Ziel der Modernisierung war eine 

flexiblere Fertigung kleiner und kleinster 

Stückzahlen bei minimaler Vorlaufzeit. 

Zentrale Arbeitsschritte werden nun von 

Handling-Robotern übernommen, Trans- 

portroboter liefern Material an die einzelnen 

Arbeitsstationen. Auch die Wärmebehandlung 

erfolgt hoch automatisiert. 

Abschied von der Fließfertigung 

Aus Sicht der NSK-Produktionsexperten ist 

die Robotik der Königsweg, um kleinere 

Fertigungslose effizient zu fertigen. Damit 

einher geht der Abschied von der bisher 

üblichen Fließ- bzw. Linienfertigung. Während 

die Wälzlager bisher eine feste Abfolge 

von Stationen durchliefen, die über fest 

installierte Förderstrecken verbunden 

waren, sind die einzelnen Stationen nun 

freistehend angeordnet und werden von 

Robotern beschickt. 

Das bringt eine größere Freiheit und 

Flexibilität der Wälzlagerproduktion mit 

sich, setzt aber auch verbesserte Planung 

voraus. Nach Erfahrung von NSK haben 

solche Hybridlinien große Vorteile, weil sie 

die Fertigung unterschiedlicher Produkte 

ohne große Rüstzeiten ermöglichen. 

Integrierte Qualitätssicherung 

Eine weitere Innovation bei den Fertigungskonzepten 

ist die optimierte Inte gration der 

Qualitätssicherung in die Produktion. Während 

der Roboter ein Wälz lagerbauteil von 

Station A zu Station B befördert, kann er 

z. B. optische Messungen durchführen und 

das Ergebnis dokumentieren. Auf separate 

Stationen für die Qualitätskontrolle kann 

man dann verzichten. Das spart Zeit und 

verringert die benötigte Fertigungsfläche. 

Die bisher realisierten Hybridlinien von 

NSK arbeiten im Vergleich zur Fließfertigung 

mit mehrfach höherer Produktivität, 

und sie kommen mit weniger als der Hälfte 

der Fläche aus. Der Vorteil ist jedoch, dass 

sie dank optimierter und automatisierter 

Rüstvorgänge verschiedene Wälzlagerbauteile 

mit hoher Effizienz fertigen können. 

www.nskeurope.de 


Mit Festschmierstoff Gebrauchsdauer 

von Wälzlagern erhöhen 

Für Anwendungen, bei denen zur Schmierung kein Öl oder Schmierfett 

eingesetzt werden kann, bietet Künemund Wälzlager, die mit 

Molybdändisulfid (MoS 2 

) geschmiert sind. Der Schmierstoff sorgt 

für eine Trennung der metallischen Reibpartner auch bei sehr 

hohen Temperaturen von über 250 °C. Ausgasungen finden aufgrund 

der Feststoffbasis so gut wie nicht statt. Die mit dem MoS 2 

-Compound 

präparierten Wälzlager kommen z. B. in PVD-Beschichtungsanlagen 

an den Drehgestellen oder in Stahlwerken in den Auslaufrollen 

zum Einsatz. Alle Standard-Wälzlager, die einen ausreichenden 

Freiraum zwischen den Lagerringen bieten, können mit 

dem Compound befüllt werden. 

Die Lager können offen laufen, 

Deckscheiben sind auch möglich. 

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Wälzgelagerte 

Hochleistungs-Kreuzgelenke 

KBT Knapp fertigt Gelenkkreuzbuchsen und Wälzkörper für Kreuzgelenke. 

Diese werden individuell auf den Anwendungsfall ausgelegt 

und angepasst. Ein Kreuz- oder Kardangelenk ist im Maschinenund 

Fahrzeugbau eine Verbindung, die zwei nicht fluchtende 

Wellen miteinander verbindet. Die Gelenk- bzw. Kardanwelle 

dient zur Drehmoment-Übertragung im Kraftfahrzeug zwischen 

der Motor-Getriebe-Einheit und der Hinterachse des Fahrzeugs. 

Bei federnden Bewegungen der Hinterachse erfährt das Kardangelenk 

eine Beugung. Diese unter Drehmoment-Einwirkung 

verlustfrei auszugleichen, ist die Aufgabe des Kreuzgelenks. Das 

Herzstück dieser Kraft- und Momentenübertragung sind die vier 

aufeinander abgestimmten wälzgelagerten Gelenkkreuzbuchsen. 

Diese dickwandig gezogenen Buchsen sind vollrollig bestückt mit 

endenprofilierten, durchmessersortierten Zylinderrollen. Mit 

Dreifach-Abdichtung sind sie gegen Schmutz gesichert und halten 

die Befettung nach innen konstant. 

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Leistungsstarkes Leichtgewicht 

Das 500SP5-SL1 Ultrathin ergänzt die Bronzelager-Familie von 

Oiles für Anwendungen, in denen Leichtbau-Kriterien oder enge 

Einbauräume eine Rolle spielen. Im Vergleich zu einem Standard- 

Gleitlager der #500er-Serie des Herstellers weist es bis zu 50 % 

geringere Wandstärken auf, wodurch es weniger wiegt und 

schlanker baut – ohne dabei an Stabilität zu verlieren. Das selbstschmierende 

Gleitlager ist für Einsatztemperaturen von – 40 bis 

+ 150 °C geeignet und kann z. B. im klassischen Anlagenbau, in 

Windkraft- und Hydrotechnik, im Baumaschinen-Sektor sowie in 

Hebe- und Fördertechnik eingesetzt werden. Zudem kann es den 

Montageprozess vereinfachen, denn es lässt sich durch seine eng 

ausgelegten Toleranzen per Presspassung einbauen. Erreicht werden 

seine Eigenschaften durch die Verwendung einer 

hochfesten Kupfer-Zinn-Speziallegierung, die 

das Gleitlager mit Leistungswerten ausstattet, 

die im Bereich vieler anderer Standard-Bronzelager 

der #500-Serie liegen. 

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Besser als Kugellager? 

Kegelrollenlager mit niedrigem Verlustreibmoment 

Koyo Bearings, ein Unternehmensbereich 

der JTEKT Cooperation, hat seine neue 

Reihe von Kegelrollenlager mit 

niedrigerem Reibmoment vorgestellt, 

die eine weitere Reduzierung der 

Gleitreibungsverluste ermöglichen 

und ein ähnliches Leistungsverhalten 

wie Kugellager erreichen, 

jedoch eine bessere Tragzahl 

aufweisen sollen. Erfahren Sie im 

Artikel, wie das realisiert wurde. 

Koyo bringt seit über 25 Jahren Kegelrollenlager 

mit niedrigem Reibmoment 

(Low Friction Type iV = LFT) auf den 

Markt. Die herkömmliche Methode zur 

Reduzierung des Dreh moments bestand in 

einer Optimierung des Gleitwiderstands 

und des viskosen Rollwiderstands. Später 

wurde der Einfluss des Ölbewegungswiderstands 

erkannt und versucht, hierfür 

eine Ver besserung anzusetzen. Bild 01 

Jaap Ten Kate ist Marketing Group Manager 

bei JTEKT Europe Bearings B.V. in Alemere, 

Niederlande 

zeigt den relativen Einfluss dieser beteiligten 

Faktoren auf das Reibmoment. 

Die Ingenieure von Koyo hatten sich 

zunächst für eine Optimierung des Profils 

und der Rauigkeit der großen Bordund 

Rollenstirnseite entschieden, woraus 

die LFT-I-Generation hervorging (Bild 02, 

Nr. 1). Eine weitere Verbesserung zur Reduzierung 

des viskosen Rollwiderstands 

wurde durch eine spezielle Profilierung der 

Laufbahnen erreicht, die zu LFT II führte 

(Bild 02, Nr. 1). In einem nächsten Schritt 

wurde der Stahlblechkäfig umgestaltet, um 

den Zufluss von Schmieröl besser kontrollieren 

zu können (Senkung des Ölbewegungswiderstands), 

und die Innengeometrie 

und die Lauf bahnen wurden weiter 

optimiert (Senkung des Rollviskositätswiderstand), 

was 2006 zu LFT III führte 

(Bild 02, Nr. 1 und 2). Zusätzlich konnte 

durch eine spezielle Wärmebehandlung 

der Außenflächen des Lagermaterials ein 

kleineres Kegelrollenlager gewählt werden, 

was bei gleicher Lebensdauer die Reibung 

weiter reduziert (LFT III 2). Die Effekte 

dieser Entwicklungen auf das Lagerreibungsmoment 

sind aus den Tabellen 01 

und 02 ersichtlich. 

Die vierte Generation 

Während der Entwicklung von LFT III hatten 

Tests gezeigt, dass die Begrenzung des 

Zuflusses von Schmieröl einen Beitrag zur 

Begrenzung des Ölbewegungs widerstands 

leistet. Die Möglichkeiten, den Zufluss 

LFT-Generationen 

Verbesserungen 

Auswirkungen 

St. TRB 100 

LFT I a ∼ 90 

LFT II a+b1 ∼ 80 

LFT III (1) a+b2+c+d1 ∼ 50 

LFT III (2) a+b2+c+d1+e ∼ 20 

LFT IV (1) a+b2+c+d2 ∼ 35 

LFT IV (2) a+b2+c+d2+e ∼ 14 

Drehmoment- 

Index 

Tabelle 01: Effekte auf die Lagerreibungsmomente 

LFT-Technologie – Verbesserungen 

a. Optimierung der Rauheit und des Profils von großen Bord- und 

Rollenendflächen 

b1. Spezielle Laufflächenprofilierung 

b2. Weiter verbesserte Laufflächenprofilierung 

c. Optimierung der Innengeometrie 

d1. Regelung des Zuflusses von Schmieröl 

d2. Weiter verbesserte Zuflussregelung 

e. Kompakte Bauweise + Wärmebehandlung für gleiche Standzeit 

Tabelle 02: Verbesserungen durch die LFT-Technologie 


Öldurchsatz (l/min) 


01 Faktoren, die zum Reibmoment beitragen, und ihr relativer 

Abb. 1 Einfluss Faktoren, die zum Reibmoment beitragen, und ihr relativer Einfluss 

02 

Bereiche von Verbesserungen der internen Auslegung bei 

LFT 

1 Rollviskositätswiderstand 

1 Rollviskositätswiderstand 

2 Ölbewegungswiderstand 

3 Gleitwiderstand zwischen 

dem Bord der rückwärtigen 

Fläche des Innenrings und 

der Stirnfläche der Rolle 

Schmiermittelfluss 

2 Ölbewegungswiderstand 

3 Gleitwiderstand zwischen dem Bord der rückwärtigen 

Fläche des Innenrings und der Stirnfläche der Rolle 

03 

Parameterstudie 

04 

Optimierte Käfigform für das 

neue Lager LFT IV 

05 

Prüfaufbau Öldurchsatz 

Lastzelle 

B 

Außenring 

Luftlager 

Last 

A 

Ölversorgung 

C 

Käfig 

Rolle 

Schmiermittel 

F 

E 

D 

Drehscheibe 

Dorn 

Prüflager 

Innenring 

Ergebnisse des Öldurchsatztests 

06 

Abb. 6 Ergebnisse des Öldurchsatztests 

15 

10 

5 

0 

0 1.000 

LFT-III 

LFT-IV 

Untersetzungsverhältnis 

87 % 

2.000 


89 % 

Drehzahl (min -1 ) 


91 % 

durch eine modifizierte Stahlblechkäfigkonstruktion 

zu reduzieren, waren jedoch 

begrenzt, da ein Mindestabstand zwischen 

Käfig und Ringen eingehalten werden musste 

und auch Toleranzen eine Rolle spielten. 

Deshalb haben sich die Ingenieure von 

Koyo bei LFT IV für einen Kunstharzkäfig 


92 % 

3.000 4.000 5.000 

entschieden, der mehr Gestaltungsfreiheit 

und Genauigkeit 

bietet, was die 

Möglichkeiten deutlich verbessert, 

den Zulaufabstand 

zwischen Käfig und Ringen 

zu kontrollieren. 

Unter Verwendung neuester 

CAE- und Fluidanalyse- 

Technologien wurde eine 

Parameterstudie durchgeführt 

(Bild 03), um den 

besten Kompromiss für 

die Abmessungen zu finden. 

Dies führte zu einer 

op timierten Aus legung 

des Käfigs beim LFT IV 

(Bild 04). 

Prüfstandsversuche (siehe 

Bild 05) ergaben für das LFT IV eine Reduzierung 

des Öldurchsatzes von bis zu 

92 % gegenüber dem LFT III (Bild 06). 

Letztlich steht für den gestalteten LFT-IV- 

Kunstharzkäfig eine Reduzierung des 

Lagerreibungsmoments gegenüber dem 

LFT III um 30 % zu Buche. 

Ebenso kann beim LFT IV eine zusätzliche 

Reduzierung der Reibung durch Reduzierung 

der Lagergröße in Kombination 

mit einer speziellen Wärmebehandlung, 

um die geforderte Lebensdauer zu erhalten, 

erreicht werden. Die Gesamteffekte 

sind ebenfalls aus den beiden Tabellen 

ersichtlich. 

Auf das Niveau von Kugellagern 

Mit der vierten Kegelrollenlagergeneration 

mit LFT-Technologie ist es Koyo gelungen, 

die Reibverluste der Kegelrollenlager auf 

das Niveau von Kugellagern zu reduzieren, 

jedoch mit einer Tragzahl, wie man sie von 

Kegelrollenlagern kennt. Die Anwendungsgebiete 

für das neue Koyo TRB LFT IV sind 

vielfältig, u. a. in der Automobilindustrie 

und bei zahlreichen industriellen Anwendungen, 

bei denen eine weitere Reduzierung 

der Reibung zu dem erwünschten geringeren 

Leistungsbedarf und damit einer 

geringeren CO 2 

-Emission führt. 

www.koyo.eu 

antriebstechnik 6/2018 21

Den Sternen 

so nah 

Dünnringlager ermöglicht größere 

Präzision bei der Übertragung 

von Laserstrahlen 

Mit neuartigen Laserkommunikationssystemen lassen sich bei aeronautischen 

Anwendungen große Datenmengen übertragen. So können Luftbilder bereits 

während des Fluges zu einer Bodenstation übertragen werden – und zwar über 

so große Entfernungen, dass auch das Weltall greifbar nahe scheint. In dem 

Laserterminal MLT-20 von Via Light Communications sorgt ein Dünnringlager 

von Rodriguez für größte Genauigkeit bei der Datenübertragung. 

Julia Schneiders, Marketing & Sales Precision 

Bearings, bei der Rodriguez GmbH in Eschweiler 

Die Via Light Communications GmbH ist 

ein Spin-off des Deutschen Zentrums 

für Luft- und Raumfahrt DLR und beschäftigt 

sich mit optischer Freiraumkommunikation 

(Free-Space Optical Communications; 

FSO). Konkret entwickelt und implementiert 

das aus Wissenschaftlern bestehende 

Team Laserkommunikationssysteme für die 

Übertragung großer Datenmengen bei aeronautischen 

Anwendungen. „Der Hintergrund 

ist, dass moderne Kamera systeme 

zur Aufnahme von Luftbildern eine große 

Menge an Daten erzeugen“, schildert 

Dr. Markus Knapek, Via Light CEO. Sollen 

die aufgenommenen Bilder schnell zur 

Auswertung bereitstehen und bereits während 

des Fluges zu einer Bodenstation 

übertragen werden, stellt die Kommunikationsverbindung 

häufig den Flaschenhals 

dar: „Bislang wurden diese Daten vor allem 

über Funklösungen übertragen, die aber 

physikalischen und regulatorischen Einschränkungen 

unterliegen. Somit sind die 

Übertragungsraten im praktischen Einsatz 

stark begrenzt.“ 

Die Laser-Datenübertragungssysteme 

von Via Light hingegen können höhere 

Datenraten erreichen. Sie sind außerdem 

kompakter und leistungsfähiger als klassische 

Funkgeräte und darüber hinaus nur 

schwer abzuhören. Entsprechend kommt 

die angebotene Technologie des Unternehmens 

vor allem für die Bereiche Aufklärung 

und Verteidigung, Telekommunikation und 

Wissenschaft in Frage – aber auch für die 

Filmindustrie sind die Lösungen interessant. 

„Bis vor kurzem haben wir uns noch 

darauf konzentriert, mit unseren Produkten 



das Konzept selbst zu demonstrieren“, so 

Knapek. „Inzwischen sind unsere Laserterminals 

aber marktreif und wir haben 

mit der Serienproduktion begonnen.“ 

Zuverlässige Komponenten 

für ein Laserterminal 

waren wir deshalb auf der Suche nach Kugellagern, 

die diese hohen Anforderungen erfüllen 

konnten. Wichtig waren uns vor allem 

eine hohe Genauigkeit und Geschwindigkeit, 

wenig Reibung, kleine Dimensionen 

und wenig Gewicht.“ 

Als Systemlieferant hochwertiger Antriebskomponenten 

konnte die Rodriguez 

GmbH helfen. Im Sortiment des Unternehmens 

befinden sich u. a. Ultra-Slim Dünnringlager, 

die die Anforderungen von Via 

Light erfüllen. Die Lager des Herstellers 

Kaydon sind insofern besonders, als dass 

jede Serie auf einem einzigen, kleinen 

Querschnitt basiert, der mit steigendem 

Bohrungsdurchmesser konstant bleibt. 

Damit erlauben sie die kompakte, gewichtsparende 

Gestaltung von Lagern und 

gleichzeitig die Durchführung von Kabeln 

oder Wellen durch die Bohrung. Die 

schlanken Lager überzeugen bei Durchmessern 

von 35 bis 200 mm mit einem 

kleinen Querschnitt von nur 2,5 bis 3 mm. 

In den Laserterminals von Via Light kommen 

Ultra-Slim Dünnringlager mit den 

Maßen von 60 × 66 × 2,5 mm zum Einsatz, 

01 Dünnringlager sind die ideale Lösung, 

wenn es auf kompaktes Design, geringes 

Gewicht und einen geringen Querschnitt 

ankommt 

„Edelstahl ist eine gute Wahl, wenn wie bei Via Light besonders 

hohe Präzision und Korrosionsbeständigkeit gefordert sind.“ 

Für diese neue Phase der Vermarktung 

suchte Via Light im Jahr 2014 nach hochqualitativen 

Komponenten für sein Micro 

Laser Communication Terminal „MLT-20“. 

Dabei handelt es sich um eine Lösung für 

kleine Flugobjekte wie Drohnen oder Helikopter. 

Das kompakte System mit einem 

Gewicht von nur fünf bis acht Kilogramm 

verfügt über einen Ausrichtungsmechanismus, 

benötigt wenig Energie und kann 

Wärme gut abführen. Das Terminal ist für das 

dynamische Verhalten von agilen, schwingungsreichen 

Flugobjekten optimiert; es 

überträgt Daten mit einer Rate von bis zu 

10 Gbps über eine Strecke von bis zu 50 km. 

Der Außenanbau des MLT-20 ist auf ein 

Minimum reduziert und dementsprechend 

klein. Die komplette Sensorik und Steuerungseinheit 

befindet sich in einem kleinen, 

integrierten Gehäuse. Das Laserkommunikationssystem 

besteht aus zwei Einheiten. 

Außen am Rumpfbehälter befindet 

sich die Grobausrichte-Einheit; diese wird 

durch eine kleine Glaskuppel (nicht viel 

größer als eine Kaffeetasse) geschützt. Hinzu 

kommt eine Feinausrichte-Einheit im 

Inneren des Behälters: Eine spezielle Sensorik 

und ein beweglicher Spiegel sorgen 

hier dafür, dass die Vibrationen des Flugzeugs 

ausgeglichen werden und die Ausrichtung 

des Laserstrahls stabil bleibt. 

Hohe Anforderungen 

an die Kugellager 

Das Laserterminal muss die Bodenstation 

flexibel verfolgen können, um die Datenverbindung 

stets aufrecht zu erhalten. Die 

Grobausrichte-Einheit des MLT-20 basiert 

deshalb auf einem zweiachsigen Kippmechanismus 

mit Direktantrieben. Um die 

Laserstrahlen optimal übertragen zu können, 

muss der Ausrichtungsmechanismus 

mit einer hohen Genauigkeit arbeiten. Das 

wiederum lässt sich nur erreichen, indem 

die nichtlineare Reibung innerhalb des 

Systems so weit wie möglich reduziert wird. 

Knapek erinnert sich: „Für den Einsatz in 

der Azimutachse der Grobausrichte-Einheit 

die aus Edelstahl gefertigt sind. „Edelstahl ist 

eine gute Wahl, wenn hohe Präzision und 

Korrosionsbeständigkeit gefordert sind“, 

weiß Ulrich Schroth, Geschäftsbereichsleiter 

Value Added Products bei Rodriguez. „Typische 

Einsatzgebiete der Dünnringlager sind 

übrigens die Raumfahrt, die Halbleiterindustrie 

und die Medizintechnik.“ 

Via Light ist zufrieden mit den Ultra-Slim 

Dünnringlagern. „Aufgrund dieser speziellen 

Lager konnten wir die Genauigkeit 

unserer Grobausrichte-Einheit maßgeblich 

verbessern“, erläutert Knapek. „Das belegen 

auch anspruchsvolle Praxistests wie zuletzt 

auf den Kanarischen Inseln, wo Laserstrahlen 

über eine große Entfernung von 145 Kilometern 

übertragen wurden.“ Das Projekt 

fand in Zusammenarbeit mit der European 

Space Agency (ESA): Zwischen Berggipfeln 

auf Teneriffa und La Palma wurde eine 

Kommunikationsverbindung zwischen dem 

Laserterminal MLT-20 und einer mobilen 

Bodenstation der DLR etabliert. Die Distanz 

von 145 km war dabei kein Zufall: Sie entspricht 

ungefähr der Strecke, die ein Laserstrahl 

zurücklegen müsste, um von der Erde 

aus den Weltraum zu erreichen. 

Fotos: Via Light Communications GmbH; Kaydon 

www.rodriguez.de 

02 Die leichtgewichtigen Dünnringlager 

bestehen aus Edelstahlringen und 

Keramikkugeln 

03 Die Grobausrichte-Einheit des MLT-20 

basiert auf einem zweiachsigen Kippmechanismus 

mit Direktantrieben – ein Dünnringlager 

trägt zur hohen Genauigkeit des 

Systems bei 



Dünnringlager präzise auswählen 

Findling bietet Dünnringlager von 3 bis 220 mm Innendurchmesser 

an und garantiert auch für die Baureihe 67 mit einem sehr dünnen 

Querschnitt höchste Präzision. Die Lager sind sowohl in Chromals 

auch in Edelstahl-Ausführungen lieferbar, auf Wunsch lässt sich 

eine lebensmittelsichere 

Befettung realisieren. 

Eingesetzt werden sie z. B. 

im Automotive-Bereich in 

der Kurvenlichtsteuerung 

sowie für Drehgeber, Seilzuggeber, 

medizinische Pumpen, 

Trommel- und Feinmotoren 

und Anwendungen in der 

Feinmechanik. Konstruktiv 

ergeben sich bei den schlanken Lagern Herausforderungen: Dünne 

Innen- und Außenringe sind elastisch, ein Rundlauf entsteht erst 

beim Montieren der Lager auf der Welle. Zudem ergeben sich durch 

ihre filigrane Struktur und die Unrundheit im nicht eingebauten 

Zustand auch Probleme in Bezug auf die Dichtung. Deshalb bietet 

der Hersteller Beratung bei der Auswahl von geeigneten Dünnringlagern 

sowie eine Schadensanalyse bei bestehenden Systemen an. 

www.findling.com 

Kugeldrehverbindungen rocken die Show 

Ein Set-Designer aus Großbritannien verbaut Kugeldrehverbindungen 

von Rodriguez in der Bühnentechnik von internationalen 

Künstlern. Ursprünglich hatte der Designer in seinen individuellen 

Scherenhebebühnen Drehverbindungen einsetzen wollen. Als eine 

günstigere und schneller 

verfügbare Lösung erwiesen 

sich die Kugeldrehverbindungen 

von Rodriguez. Die 

Kugeldrehverbindungen sind 

mit einem Ritzelantrieb 

ausgestattet und erlauben es 

somit, die großen Scherenhebebühnen 

zu drehen. Es 

handelt sich um eine außenverzahnte 

Ausführung mit einem Laufkreisdurchmesser von 

1 155 mm. Die Bühnen begleiten die Künstler auf Tour, sie werden 

also immer wieder auf- und abgebaut. Durch optimierte Konstruktionskonzepte 

und Herstellungsverfahren können Konstrukteure mit 

den Kugeldrehverbindungen neue Lösungsansätze entwickeln. 

Geeignet sind sie für hochpräzise Anwendungen, z. B. auch in der 

Luftfahrtindustrie und im Sondermaschinenbau. 

www.rodriguez.de 

Mit flexiblen Passringen Prozesse optimieren 

www.georg-martin.de 

Martin unterstützt Getriebebauer bei der Auswahl der Passelemente für die axiale Spieleinstellung 

in der Wälzlagermontage. Ob es um die richtige Vorspannung einer Lagerung geht oder das präzise 

Justieren der Lagerluft – bei vielen Wälzlagertypen und Lagerpaarungen erweist sich das Anstellen 

des Axialspiels als maßgebender Faktor für deren Leistungsfähigkeit. Das Unternehmen liefert 

anwendungsspezifisch konfigurierte Distanzscheiben, Passringe, Schälbleche und Zwischenlagen. 

Dazu zeigt es das Optimierungspotenzial auf, das im prozessorientierten Einsatz dieser Ausgleichselemente 

steckt. Zum Angebot gehören neben M-Tech-Elementen flexible Passringe als Schlüsselfaktor 

für die Prozessoptimierung bei der Konstruktion, Montage und Instandhaltung von Wälzlager-Baugruppen. 

Je nach Variante lassen sich randverschweißte oder laminierte Passringe der 

Typen M-Tech P und M-Tech L bis auf 0,005 mm genau abziehen oder abschälen. 

Kugellager und Rollenlager 

• von 30 mm bis 1600 mm 

Außendurchmesser und 

in verschiedenen Ausführungen 

Spindeleinheiten 

• Bohr-, Fräs- und Drehspindeln 

• Spindeln mit angeflanschtem 

bzw. integriertem Motor 

• Spindeln für spezielle Einsatzgebiete 

SLF.indd 1 17.05.2018 11:11:07 


Shuttlewechsel im Betrieb 

Energieverbrauch minimiert 

Wo schwere Wellen gegen hohe axiale Kräfte zu lagern sind, eignen 

sich die Axial-Pendelrollenlager EXS von Nachi in Varianten für 

Wellen mit 65 bis 160 mm Durchmesser. Sie sind tolerant gegen 

Fluchtungsfehler und kleine Durchbiegungen der Welle. Selbst bei 

Drehzahlen bis 3 500 min -1 bei 65 mm Wellendurchmesser erwärmen 

sie sich bis zu 30 % weniger als bisherige Modelle. Dies wird möglich 

durch einen Stahlkäfig, der reibungsarm die Rollen umschließt. 

Durch ihre Oberflächengüte und die geometrische Genauigkeit der 

Rollenenden arbeiten die Lager energieeffizient. Sie haben weniger 

Reibungs- und Wärmeverluste und können bei bis zu 20 % höheren 

Drehzahlen betrieben werden. Zudem nehmen sie 

mit ihren hohen Tragzahlen erhöhte Belastungen 

auf und widerstehen dauerhaft bis 200 °C 

Umgebungs- und Betriebstemperatur. Die 

Lager lassen sich für horizontale und vertikale 

Wellen einsetzen und können mit Fett- oder 

Ölschmierung betrieben werden. 

Absolute Gestaltungsfreiheit 

Hochgeschwindigkeitsweiche 

www.nachi.de 

Gesteuerte Nachschmierung 

Mit Durasense von Schaeffler erfolgt die Nachschmierung für jede 

einzelne Linearachse belastungs- und bedarfsgerecht. Die 

Auswerteelektronik ermöglicht die Überwachung von bis zu sechs 

Laufwagen pro Achse. Sowohl bei den Kugelumlaufführungen 

Kuse und Kuve als auch bei den Rollenumlaufführungen RUE 

kann die Position des Sensors am Laufwagen frei gewählt werden. 

Mangelschmierung oder Überfettung werden so vermieden, was 

Maschinenlaufzeiten verlängert und die Ausfallrate reduziert. 

Wenn die Nachschmierung versagt, z. B. aufgrund eines defekten 

Schmieraggregates, undichter Schläuche oder verstopfter 

Schmiernippel, erkennt das System dies. Eine Überwachung mit 

Drucksensoren ist damit nicht notwendig. Das System schützt so 

auch stark verkettete Anlagen vor Stillständen. Eingesetzt werden 

kann es z. B. in Fertigungslinien der Automobilhersteller oder in 

Bewegungsachsen in der Intralogistik, der Nahrungsmittel- und 

Verpackungsindustrie und der automatisierten Montage. 

ACOPOStrak 

Höchste Effektivität 

in der Produktion 

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www.schaeffler.com 

Spannungen darstellen 

Eine neue Grafik zeigt im Kisssoft-Release 03/2017 die Spannungen 

im Werkstoff unterhalb der Kontaktoberfläche bei Wälzlagerringen 

und Rollkörpern. Dabei werden der Verlauf der Spannungen und 

deren Maximalwerte dargestellt. Dies ist bei Großwälzlagern von 

Interesse, wo die Lagerringe meist einsatzgehärtet sind und die 

Härtetiefe auf Basis der Belastungen festgelegt werden soll. Die 

Elastizität der Lagerringe kann auch berücksichtigt werden. Externe 

Lasten werden auf dem Außen- oder Innenring definiert, und die 

Deformation des Lagerringes lässt sich iterativ mit der Einfederung 

der Wälzkörper ermitteln. Da die Berechnung oft für 

Planetenräder durchgeführt wird, kann die Last 

direkt aus der Zahnradberechnung übernommen 

werden. Für die Auslegung von Wälzlagern 

kann eine Variationsrechnung für die innere 

Geometrie der Lager durchgeführt 

werden. Die Resultate werden in Listenform 

oder grafisch dargestellt. 

München, 19.-22. Juni 2018 

Besuchen Sie uns! 

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Antriebstechnik für die adaptive Maschine. 

Flexibler.Schneller.Produktiver. 

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Die Bewässerung von Kulturen auf dem 

Feld findet üblicherweise durch Beregnungsanlagen 

statt, die große Flächen 

befeuchten. Die Effizienz dieser Anlagen ist 

jedoch gering, denn nur ein geringer Teil 

des Wassers wird von den Pflanzen aufgenommen. 

Der größte Teil verdunstet oder 

versickert im Boden und wird an den Wurzeln 

der Pflanzen nicht wirksam. 

Eine Möglichkeit, die Effizienz der Bewässerung 

zu steigern, ist die Verwendung 

von Schläuchen oder flexiblen Rohren, die 

in den Boden eingebracht werden. Die 

Rohre sind in regelmäßigen Abständen mit 

Tropfelementen versehen, durch die das 

Wasser entweicht und in größeren Mengen 

als bei einer Beregnung direkt an die Pflanzen 

gelangt. 

Effiziente Verlegung von 

Bewässerungsschläuchen 

Tröpfchen für Tröpfchen 

So bewähren sich Rollringgetriebe in der Agrarwirtschaft 

Die Vielseitigkeit seiner Einsatzmöglichkeiten stellt das Uhing-Rollringgetriebe 

bereits seit Jahrzehnten unter Beweis. Und noch immer finden 

sich neue Anwendungsbereiche. So hat sich der lineare Antrieb nun in der 

Agrarwirtschaft als nützlich erwiesen – in Geräten für das Verlegen und 

Bergen von Schläuchen oder flexiblen Rohren zur Tropfrohrbewässerung. 

Wolfgang Weber ist Geschäftsführer der 

Joachim Uhing GmbH & Co. KG in Flintbek 

Das Einbringen und Bergen der Schläuche 

oder Rohre ist jedoch arbeitsintensiv. 

Ein vom Bundesamt für Landwirtschaft 

und Ernährung (BLE) gefördertes Projekt 

sollte nach einer praktikableren Lösung 

suchen. In Zusammenarbeit von Bayerischer 

Landesanstalt für Landwirtschaft 

(LfL), Schöpstal Maschinenbau GmbH 

und Agrargenossenschaft e.G. Zodel startete 

im Jahr 2013 das Projekt mit dem 

Titel „Weiterentwicklung, Bau und Erprobung 

optimierter Technik für die Verlegung 

und Bergung der Tropfschläuche 

im Kartoffelanbau“. Durch die Zusammenarbeit 

dieser Partner war sichergestellt, 

dass von den theoretischen 

Grundlagen über die Fertigung der Prototypen 

bis hin zur Felderprobung alles realisiert 

werden konnte. 

Äußere Einflüsse und 

Bedienbarkeit 

Im ersten Schritt wurden die kritischen Parameter 

ermittelt, die für die Entwicklung 

eines Prototyps zur Tropfrohraufnahme 

benötigt wurden. Dazu zählten die Eigenschaften 

der Tropfrohre, der Einfluss der 

Feldbedingungen wie Feuchtigkeit, Bodenbeschaffenheit, 

Pflanzenrückstände auf 

die Anlage sowie die Robustheit angesichts 

des erforderlichen Zusammenspiels 

der Gerätekomponenten. 

Auch Faktoren, die die ergonomische 

Bedienung betrafen, wurden berücksichtigt. 

Die verschiedenen Kulturen erfordern 

einen unterschiedlich großen Abstand 

zwischen den einzelnen Pflanzen und jede 

Pflanzenart benötigt eine andere Menge 



an Wasser. Folglich mussten unterschiedlich 

große Spulen zur Aufnahme der 

Schläuche zum Einsatz kommen. Daher 

war die Frage von Interesse, wie bedienerfreundlich 

sich das Verstellen der Wickelbreite 

gestalten würde. 

In dem Prototyp wurden zunächst die 

marktüblichen Systeme getestet. Beim Einsatz 

der Gewindespindel erwies sich als 

Nachteil, dass diese in der Steigung nicht 

mechanisch veränderbar ist. Verschmutzungen 

der Gewinde führen zum Stillstand 

der Maschinen. Zudem waren ein gesonderter 

Antrieb für die Spindel und der Einsatz 

von Steuerungstechnik erforderlich. 

Rollringgetriebe als 

optimale Lösung 

„Bei der Internetrecherche nach der optimalen 

Lösung für die Bergetechnik wurden 

die Projektverantwortlichen der Firma 

Schöpstal auf das Uhing-Rollringgetriebe 

aufmerksam“, erzählt Uhing-Geschäftsführer 

Wolfgang Weber, wie es zum Kontakt 

mit dem schleswig-holsteinischen 

Unternehmen kam. „Sie setzten sich mit 

unserem technischen Berater in der Region, 

in der das Projekt realisiert wurde, in 

Verbindung. Bald darauf kam ein Uhing- 

Rollringgetriebe in dem entwickelten Prototyp 

zum Einsatz. Es erwies sich als optimale 

Lösung für diesen Zweck.“ 

Blick in das Tropfrohr-Bergegerät mit dem eingebauten Rollringgetriebe 

Da eine mechanische Kopplung des 

Uhing-Rollringgetriebes mit der Spulenwelle 

möglich ist, entfiel der Einsatz 

eines separaten Antriebs. Die Spulen 

und die Antriebswelle des Getriebes werden 

zwangsweise synchronisiert. Bei gleicher 

Spulengeschwindigkeit können die 

Steigung sowie die Drehzahl verändert 

werden; so lassen sich unterschiedlich 

breite Materialien auf einfache Weise 

wickeln. Der Hub wird durch manuell 

verstellbare mechanische Endanschläge 

eingestellt. Zudem ist das Uhing-Rollringgetriebe 

gegen Schmutz unempfindlicher 

als die anderen geprüften Lösungsansätze, 

da es auf einer glatten Welle 

arbeitet und über Abstreifer und Dichtungen 

verfügt. 

„Das robuste Uhing-Rollringgetriebe hat 

die Projektverantwortlichen durch seine 

einfache Bedienbarkeit und die Möglichkeit 

der flexiblen Anpassung an die jeweilige 

Aufgabe überzeugt“, berichtet Weber. „Der 

Versuch mit dem Prototyp verlief so erfolgreich, 

dass unser System nun in die Tropfrohr-Bergegeräte 

eingebaut wird.“ 

www.uhing.com 

PRECISION GEARS 

Seit 50 Jahren führend in hochpräzisen Verzahnungen 

Zahnräder und verzahnte Wellen 100 – 2.000 mm 

Alle Fertigungsschritte im Haus 

28.000 m² Produktionsfläche 

Eigene Härterei 

ZWP Zahnradwerk Pritzwalk GmbH 

Freyensteiner Chaussee 15 

www.zahnradwerk.com 

D-16928 Pritzwalk

Hoch hinaus 

Elektrisches Verstellsystem sorgt für komfortable Höheneinstellung 

01 Die Lösung: 

Ein schlankes Planetengetriebe 

mit 28 mm Durchmesser 

inkl. Low-Noise-Stufe 

Die Suspa GmbH, Spezialist für Verstellsysteme, setzt bei Lösungen für die 

Höhenjustierung von Werkbänken, Küchen oder Arbeitsplätzen auf ein 

Planetengetriebe von IMS Gear. Die Lösung hat Niveau, denn die passende Höhe 

lässt sich nunmehr schnell, leise und komfortabel einstellen. Lesen Sie mehr. 

S 

uspa und IMS Gear arbeiten seit Jahrzehnten 

zusammen. Planetengetriebe 

aus Eisenbach finden sich z. B. in Spoilerverstellungen 

von Mittel- und Oberklasse- 

Fahrzeugen diverser Hersteller. Ab einer 

definierten Geschwindigkeit fährt die Abtriebshilfe 

automatisch aus. Angetrieben 

wird das System von einem Elektromotor, 

dessen hohe Drehzahl von einem IMS- 

Gear-Planetengetriebe je nach Ausführung 

Heinz Gert Hagedorn ist Vice President Sales bei 

der IMS Gear SE & Co. KGaA in Donaueschingen 

in zwei oder drei Stufen in die benötigte 

Kraft umgewandelt wird. Die Lösung mit 

einem PK32-Getriebe aus dem modularen 

IMS-Gear-Baukastensystem benötigt geringen 

Bauraum, und dies hat die Suspa- 

Ingenieure auf die Idee gebracht: So 

müsste sich doch auch eine elektrische 

Höhenverstellung für zahlreiche Anwendungen 

im Home- und Industriebereich 

konstruieren lassen. 

Griff in den Baukasten 

Als Ausgangspunkt wurde die Motor-/Getriebelösung 

der Spoilerverstellung gewählt. 

Da der Bauraum im bislang hydraulisch 

angetriebenen Movotec Spindel- 

Motor-System (SMS) auf 35 mm Außendurchmesser 

begrenzt ist, musste das 

Getriebe angepasst werden. „Statt einer 

axialen Verschraubung wurde eine radiale 

Laserverschweißung umgesetzt. So konnte 

der Außendurchmesser von 32 auf 28 Millimeter 

reduziert werden“, erklärt Helmut 

Brugger, Vertriebsingenieur bei IMS Gear. 

Dies wird durch die Variabilität des IMS- 

Gear-Baukastens ermöglicht, ohne dass in 

die Verzahnungsgeometrie eingegriffen 

werden muss. Anders als beim Einsatz im 

Heck eines Fahrzeugs ab 100 km/h in direk- 



ter Nachbarschaft eines soundstarken 

Motors kommt es bei der Verstellung eines 

Arbeitsplatzes stark auf die Minimierung 

des Geräuschpegels an. „Deshalb sind 

beide Stufen des Getriebes mit Kunststoff- 

Zahnrädern ausgeführt. Die Planetenträger 

sind angesichts der hohen Belastung aus 

Metall hergestellt“, erläutert Brugger. 

Die Entwicklungszeit, inklusive der kompletten 

Validierung des neuen Produkts mit 

einer hohen Leistungsdichte, sollte so gering 

wie möglich gehalten werden. Deshalb 

war es von Vorteil, dass auf den modularen 

Getriebebaukasten von IMS Gear zurückgegriffen 

werden konnte. „Die kurze Zeitspanne 

für ein passgenaues Getriebe ist nur durch 

den Einsatz von in Großserie vorgefertigten 

Verzahnungskomponenten von IMS 

Gear möglich gewesen“, betont Heinz Gert 

Hagedorn, Vice President Sales bei IMS Gear. 

Nachteile herkömmlicher 

Systeme überwinden 

Ausgangspunkt der neuen Anwendung war 

der Gedanke, die bisher dominierenden 

Gasdruckfeder-Systeme abzulösen. Deren 

Nachteile liegen u. a. im größeren Bauraum, 

schlechterer Justierung und insgesamt erhöhtem 

Integrationsaufwand. Suspa geht 

davon aus, dass elektrische Systeme sich 

sukzessive durchsetzen werden. Insofern 

bewegt man sich auf die Großserie zu. 

Hagedorn und Brugger unterstreichen die 

Rolle IMS Gears als Möglichmacher: „Der 

Rückgriff auf ein modulares System eröffnet 

viele Vorteile für den Anwender: Es besitzt 

die Variabilität, verschiedenste Einzelteile 

aus Metall und Kunststoff zielführend zu 

unterschiedlichen Untersetzungen zu kombinieren. 

Die Qualität und Haltbarkeit all 

dieser Teile wurde bereits in zahllosen Testläufen 

und Serieneinsätzen nachgewiesen.“ 

So biete IMS Gear Auslegungs- und Produktionswissen 

aus der Großserie auch für 

kleinere Anläufe. Am konkreten Beispiel 

der Höhenverstellung: In der ersten Stufe 

trifft die hohe Drehzahl des Elektromotors 

direkt auf das Getriebe. Dort sorgt nun eine 

geräuschmindernde Low-Noise-Schrägverzahnung 

aus Kunststoff für die erste Untersetzung 

bei noch geringem Drehmoment. 

Hagedorn: „Die genaue Umsetzung der 

speziell entwickelten Verzahnung in dieser 

Stufe basiert auf der jahrzehntelangen 

Erfahrung von IMS Gear, gepaart mit 

modernen Simulationsberechnungen. In 

der zweiten Stufe wandeln geradverzahnte 

Kunststoffräder die Drehzahl in das benötigte 

Drehmoment um.“ 

Das elektromechanische Movotec Spindel-Motor-System 

(SMS) überzeugt mit 

hohen Hebelasten von bis zu 150 kg pro 

Hubsäule. In jedes Hubelement, das einen 

Profilquerschnitt von nur 35 mm aufweist, 

wurde ein DC-Elektromotor mit dem geräuscharmen 

Getriebe integriert, das eine 

ebenfalls innenliegende Spindel dreht. 

02 Das vollelektrische Movotec Spindel- 

Motor-System (SMS) 

Durch die rotatorische Bewegung verfährt 

die drehgesicherte Spindelmutter in axialer 

Richtung. Sie ist direkt mit dem Führungsrohr 

verbunden, das auf diese Weise je nach 

Hublänge um 150 bis max. 400 mm einund 

ausgefahren werden kann. 

Der modulare Ansatz von IMS Gear hat 

durchgängig dazu beigetragen, den zum Teil 

konkurrierenden Anforderungen des komplexen 

mechatronischen Gesamtsystems 

gerecht zu werden. Hagedorn betont: „Die 

Fähigkeit, aus dem Baukasten heraus vor 

allem zeitnah Änderungen für neue Lösungen 

zu generieren, wurde hier erneut unter 

Beweis gestellt.“ Sollten z. B. in Zukunft 

höhere Lasten zu bewältigen sein, ließe sich 

dies aus dem Baukasten heraus umsetzen. 

Beispielsweise mit stärkeren Planetenrädern 

aus Metall oder einer anderen Untersetzung. 

„Modulares System bedeutet hier ganz 

konkret: Kürzere Time-to-Market und wirtschaftliche 

Vorteile, weil Lösungen den tatsächlichen 

Anforderungen angepasst werden 

können“, so Hagedorn. 

Fotos: Suspa; IMS Gear 

www.imsgear.com 

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Elektrisierende 

Lösungen 

Was Alternativantriebe für 

Offshore-Kräne leisten 

Vor dem Hintergrund steigender 

Sicherheitsanforderungen und 

strikteren Umweltauflagen 

wird der Einsatz elektrischer 

Antriebstechnik – statt Hydraulik – 

auf Schiffen und Offshore- 

Plattformen immer stärker 

diskutiert. Die im Vergleich höhere 

Präzision und der Gewinn an 

Dynamik sowie Effizienz 

überzeugen mehr und mehr auch 

auf hoher See. So konnten vor 

kurzem Offshore-Gittermastkrane 

mit einem innovativen elektrischen 

Antriebskonzept in Betrieb 

genommen werden. 

Die mechanischen Anforderungen weckten 

den Ehrgeiz der Konstrukteure von 

O & K Antriebstechnik, einem Unternehmen 

der Bonfiglioli-Gruppe aus Hattingen und 

der Palfinger Marine GmbH aus Salzburg. 

Für Stahlgitter-Verstellausleger-Krane bis 

40 m Reichweite bei einer Tragfähigkeit von 

60 t sollten für die Hauptwinde und die 

Ausleger-Winde möglichst kompakte elektrische 

Antriebe entwickelt werden. Die jeweiligen 

Bauräume waren durch die Stahlgitterstruktur 

des Kranauslegers strikt vorgegeben, 

denn aus Sicherheitsgründen darf 

nichts über die Gitterstruktur hinausragen. 

Gleichzeitig waren durch die Krangröße 

auch die Seilstärken und -längen, somit 

also auch die Trommeldimensionen vorgegeben. 

In Verbindung mit den notwendigen 

Drehmomenten bzw. den Motorleistungen 

war schnell klar, dass die Leistungsanforderungen 

innerhalb des zur Verfügung stehenden 

Bauraumes nicht mit einem einfachen 

elektrischen Antrieb zu erfüllen 

sind. Die konstruktive Aufgabe war nun, die 

Leistung auf mehrere Motoren aufzuteilen, 

das Drehmoment aber gesamthaft auf die 

Windentrommel zu bringen. 

Chris Liebermann ist Fachredakteur bei 

der Werbekoch GmbH in Ubstadt-Weiher 

Knapper Bauraum erfordert 

spezielle Anordnung 

Die Berechnungen innerhalb der gegebenen 

Rahmenbedingungen ergaben für den 

Antrieb der Seilwinde für den Hakenbetrieb 


Planungssicher, 

aber nicht 

von der Stange 

die Aufteilung auf vier Elektromotoren der 

Baugröße IEC 280 mit jeweils 1,2 t Gewicht. 

Bei der Auslegerwinde reichen zwei Motoren 

der Baugröße IEC 315 mit jeweils 1,7 t 

Gewicht. Die Eingangsseite war damit bestimmt, 

doch die konstruktive Aufgabe 

blieb: Die sinnvolle Anordnung und Verbindung 

der Motoren mit dem Windengetriebe. 

Dabei musste nicht nur die Kraftübertragung 

der Antriebsleistung beachtet 

werden, sondern auch die Größen und Gewichte 

der Motoren selbst. Die speziellen 

Asynchronmotoren sind nämlich mit rund 

2 m Länge und über 1 t Gewicht pro Motor 

nicht unerheblich. Zur antriebstechnischen 

Lastverteilung, die über die elektronische 

Regelung erfolgt, musste also auch die rein 

mechanische konstruktiv erfolgen. 

Die mechanische Lösung von O & K Antriebstechnik 

besteht auf beiden Seiten der 

Trommel aus jeweils zwei Komponenten: 

Einer Motorglocke und einem Winkelgetriebe 

im Vorlauf zum eigentlichen Windengetriebe. 

Bei der Ausleger-Winde ist das 

Winkelgetriebe so konstruiert, dass gegenüber 

der Motoreintriebsseite eine Sicherheitsbremse 

für Notsituationen montiert 

ist. Damit wird ein wesentlicher Sicherheitsaspekt 

gewährleistet, nämlich 

dass der Kranausleger auch bei 

Leistungsunterbrechung in seiner 

Position bleibt und nicht absacken 

kann. Ein Kegelradsatz überträgt das 

Motoreingangsmoment hocheffizient 

auf das Winden-Planetengetriebe, 

das in der Windentrommel 

platziert ist. Die Winde selbst befindet 

sich am Kranturm und erfährt 

nur rotatorische Bewegungen des 

Turms. Besonderheiten bei der 

Schmierung der Winkelgetriebe sind 

nicht zu beachten. Eine übergeordnete 

Steuerung sorgt für den synchronen 

Lauf der an der Winde beidseitig 

platzierten Antriebe. 

Die große Seilwindentrommel, die 

eine Breite von rd. 2 m einnimmt, ist 

in der Nähe des Turms im Ausleger 

des Krans montiert. Die vier Antriebe 

der Seilwinde sind an der Windentrommel 

ebenfalls beidseitig angeordnet, 

wobei sich jeweils zwei Antriebe 

direkt gegenüber liegen. Auch 

diese Motoren sind mit einer Motorglocke 

an ein Winkelgetriebe montiert, 

das die Kraft der beiden Motoren 

vereint und im rechten Winkel auf das in 

der Windentrommel integrierte Planetengetriebe 

überträgt. Besonders wichtig ist 

hierbei das ausgeklügelte Schmierungssystem 

des Kegelradsatzes, das gewährleistet, 

dass der Kegelradsatz unabhängig 

von der Stellung des Auslegers bestens mit 

Schmiermittel versorgt wird. Die vier ebenfalls 

umrichtergespeisten Motoren arbeiten 

synchronisiert miteinander. Die Lackierung 

der Antriebskomponenten von O & K Antriebstechnik 

entspricht für die maritime 

Anwendung mit drei Schichten den spezifischen 

Normen C5M nach ISO 12944 oder 

vierschichtig Norsok M-501. 

Komplette Elektrifizierung 

bietet Vorteile 

Zusammen mit den elektrischen Drehantrieben 

ist der Auslegerkran somit komplett 

elektrisch angetrieben. Das Steuerungssystem 

ist auf der Höhe der Zeit, 

arbeitet reaktionsschnell und sorgt für 

Sicherheit bis zu einer signifikanten Wellenhöhe 

von bis zu 6 m, die erst bei stürmischem 

Wind erreicht wird. Die elektrischen 

Antriebe bringen zudem den Vorteil, dass 

optimierte Belastungsdiagramme die Flexibilität 

im Betrieb sicherstellen und sogar 

ein Fernzugriff auf den Kran ermöglicht 

wird, etwa zur Fehler erkennung und 

schnellen Unterstützung. Darüber hinaus 

finden weitgehend Standardkomponenten 

Viele Gründe 

sprechen für 

den Umstieg. 

Dirk Schaar, 

Chefredakteur 

Erhöhte Umweltauflagen oder auch 

steigende Anforderungen an die Sicherheit 

sind für Konstrukteure stets ein Anlass, ihre 

Konzepte für Maschinen und Anlagen zu 

überdenken und anzupassen. Wenn dann 

aber gleichzeitig Lösungen entstehen, die 

deutliche technische Vorteile und Mehrwerte 

mit sich bringen, sollte einer Realisierung 

nichts im Wege stehen. Der Umstieg 

von Hydraulik auf Elektromotoren und 

passenden Getrieben, war in dieser Anwendung 

definitiv die richtige Entscheidung. 

Anwendung, die eine einfache Wartung 

und auch eine schnelle Ersatzteilversorgung 

ermöglichen. Insgesamt bringen 

die elektrischen Antriebe eine höhere 

Energieeffizienz und sorgen so für einen 

geringeren Energieverbrauch und das 

Risiko einer Ölverschmutzung aufgrund 

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01 Die vier Antriebe der Seilwinde innerhalb 

des Gittermastes sind im Stahlgittermastkran 

von Palfinger Marine gegenüberliegend 

angeordnet 

einer Havarie des Hydrauliksystems ist 

grundsätzlich ausgeschlossen. 

Die elektrischen Antriebe haben sich 

in anderen Industrien mit rauen Umgebungsbedingungen 

bewährt. In Baumaschinen 

leisten sie genauso ihren 

Dienst als Fahr- oder Schwenk antriebe 

wie in Windenergieanlagen rund um den 

02 Die Stahlgitterstruktur des Kranauslegers 

gab die Rahmenbedingungen für den Einbau 

der Windenantriebe in dem Kran von 

Palfinger Marine vor 

Globus und unter ex tremen Witterungsbedingungen. 

Entwickelt nach den strengen 

Normen EN13852-1 und Norsok R002 

erfüllen sie auch in Offshore-Anwendungen 

alle Anforderungen. Die mit elektrischer 

Antriebstechnik ausgerüsteten 

Krane haben weniger verschleiß anfällige 

Komponenten und erzeugen deshalb auch 

weniger Wartungskosten. Vor allem aber 

arbeiten sie wesentlich leiser und erzeugen 

weniger Vibrationen. 

Umgesetzt wurden die speziell konstruierten 

Antriebsteile von Ingenieuren der 

O & K Antriebstechnik, die tief gehendes 

antriebstechnisches Know-how und jahrzehntelange 

Erfahrung mitbringen. In 

enger Zusammenarbeit mit den Kollegen 

der Maschinenhersteller entwickeln und 

konstruieren sie maschinenspezifische 

Lösungen in kurzer Zeit. Nach eingängigen 

Tests auf der Grundlage der Anforderungen 

der spezifischen Anwendung wird das 

Produkt in die Serienproduktion überführt, 

die eine zuverlässige Belieferung der Anwender 

sicherstellt. 

Fotos: Palfinger Marine und Bonfiglioli 

www.bonfiglioli.de 

IMPRESSUM 

erscheint 2018 im 57. Jahrgang, ISSN 0722-8546 

Redaktion 

Chefredakteur: Dipl.-Ing. (FH) Dirk Schaar, 

Tel.: 06131/992-345, E-Mail: d.schaar@vfmz.de 

(verantwortlich für den redaktionellen Inhalt) 

Stv. Chefredakteurin: Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke, 

Tel.: 06131/992-350, E-Mail: n.steinicke@vfmz.de 

Redakteurinnen: Dipl.-Medienwirtin (FH) Marie Krueger, 

Tel.: 06131/992-359, E-Mail: m.krueger@vfmz.de, 

Alexandra Pisek M.A., Tel.: 06131/992-266, 

E-Mail: a.pisek@vfmz.de 

Redaktionsassistenz: Angelina Haas, 

Tel.: 06131/992-361, E-Mail: a.haas@vfmz.de, 

Doris Buchenau, Melanie Lerch, Petra Weidt, Ulla Winter 

(Redaktionsadresse siehe Verlag) 

Gestaltung 

Anette Fröder, Anna Schätzlein, Sonja Schirmer, 

Mario Wüst 

Chef vom Dienst 

Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer 

Anzeigen 

Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262, 

E-Mail: o.jennen@vfmz.de 

Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206, 

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Annemarie Benthin, Anzeigenverwaltung 

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www.vereinigte-fachverlage.info 

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zur Feststellung der Verbreitung von 

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Kegelradgetriebe für hohe 

Lebensdaueranforderungen 

Dem Ruf der Bahnindustrie nach einer kostengünstigen und 

effizienten Getriebetechnologie, mit der die einschlägigen 

Lebensdaueranforderungen erfüllt werden können, folgte das 

Unternehmen Dunkermotoren mit dem KG 90. Diese Getriebelösung 

mit rechtwinkligem Abgang steht nun auch für andere 

Anwendungen zur Verfügung. Die Besonderheit des Kegelradgetriebes 

liegt zum einen in der preiswerten Herstellung der 

Verzahnungsteile und zum anderen in der Kombination mit dem 

bewährten Planetengetriebe PLG 52. Über das Planetengetriebe 

lässt sich die Untersetzung nahezu beliebig an die Anwendung 

anpassen. Die Kegelradstufe lenkt die Kraft im 90°-Winkel ab und 

stellt gleichzeitig den Abtrieb dar, der sich mit den Momenten 

8 Nm Dauer, 16 Nm Beschleunigung und 24 Nm Not-Aus belasten 

lässt. Durch den zur Motorachse um 90° gedrehten Abtrieb wirkt 

der Antrieb in der Anwendung extrem kurz, was ihn nicht nur für 

die Anwendung in Zugtüren prädestiniert. Ebenfalls positiv auf 

den erforderlichen 

Bauraum wirkt sich 

die für Kegelradgetriebe 

typische 

achsversatzfreie 

Bauform 

(sich 

kreuzende 

Achsen) aus. 

www.dunkermotoren.de 

Mehr Flexibilität durch Getriebe mit 

Motoreingangskupplung 

Eine kostenintensive Lagerhaltung sowie lästiges Bohren und 

Schrauben bei der Verbindung von Motor und Getriebe gehören 

dank der Kupplungsgetriebe von Gemoteg der Vergangenheit an. 

Mithilfe einer Motoreingangskupplung 

können Motoren 

verschiedener 

Baugrößen an ein 

Getriebe angebaut 

werden. Durch den 

Einsatz dieser 

Kupplung können 

aus einem Getriebe 

am Lager bis zu vier 

verschiedene Kundengetriebe 

erzeugt 

werden. Es gibt lediglich fünf verschiedene Grundgrößen der 

Kupplungen. Der Einsatz erfolgt für Getriebe im Leistungsbereich 

10 bis 1 000 Nm Abtriebsdrehmoment. Eine Kupplung kann für alle 

Getriebetypen eingesetzt werden. Darüber hinaus haben alle 

Motoreingangskupplungen eine ATEC-Zulassung und sind erhältlich 

in GFK oder Zamak. Sie können ohne den Einsatz von Werkzeug 

direkt am Getriebe montiert werden. Die Kupplungsgetriebe sind 

aktuell einsetzbar bei Motoren mit einer Leistung von 0,06 bis 

5,5 kW. Zukünftig sollen die Motoreingangskupplungen auch als 

Klemmnabenversion erhältlich sein. 

www.gemoteg.de 

Neue, eigenständige Getriebegattung 

mit überlegener Kinematik 

Mit Galaxie führt Wittenstein 

die Logarithmische 

Spirale als neue 

mathematische 

Funktion im 

Getriebebau und 

damit eine neue 

Getriebegattung 

ein. Die hieraus 

resultierende Funktionsweise sorgt dafür, dass 

die Getriebe bisher bekannte Getriebeprinzipien in vielen 

Leistungsmerkmalen übertreffen, etwa bei Spielfreiheit, 

Gleichlauf, Steifigkeit, Drehmomentdichte und Überlastsicherheit. 

Die Drehmomentwandlung erfolgt über 

dynamisierte Einzelzähne, die um ein unrundes Antriebspolygon 

mit Nadellagerung herum gruppiert sind und 

radial gleitend entlang der Innenverzahnung des Hohlrades 

geführt werden. Dieses Prinzip führt dazu, dass jetzt 

fast alle Zähne gleichzeitig am adaptiven Zahneingriff 

beteiligt sind – während bei Getriebeausführungen mit 

einem starren Zahnrad nur wenige Zähne gleichzeitig 

eingreifen. Der Kontakt beim Zahneingriff baut einen 

hydrodynamischen Schmierfilm auf, der mechanischen 

Verschleiß und Abrieb minimiert. Dadurch bleibt ein 

einmal eingestelltes Verdrehspiel oder Nullspiel über die 

gesamte Gebrauchsdauer absolut konstant. 

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Sensor+Test 2018 bittet 

zum Innovationsdialog 

Der Termin in der letzten 

Juni-Woche ist neu, aber eines 

bleibt: Die Sensor+Test 2018 

wird vom 26. bis 28. Juni in 

Nürnberg einmal mehr die 

weltweit führende Plattform 

für Sensorik sowie Mess- und 

Prüftechnik darstellen. 

Und jede Menge Themen für 

die Antriebstechnik sind auch 

wieder dabei. 

Unter dem Motto „Willkommen zum Innovationsdialog“ findet die 25. Ausgabe der 

Sensor+Test auf dem Messegelände in Nürnberg statt. Wissenschaftler und Entwickler 

aus der ganzen Welt stehen dem interessierten Besucher mit geballter Beratungskompetenz 

zur Verfügung, um mit ihm gemeinsam die optimale Lösung für seine Aufgabenstellung 

zu erarbeiten. Die Sensor+Test hat sich wegen ihrer hohen Qualität somit zu einer 

festen Größe in den Terminkalendern aller Anwenderbranchen entwickelt, die für die 

Entwicklung und Produktion ihrer Produkte immer mehr Sensoren, Mess- und Prüfsysteme 

benötigen. Nicht nur an den Messeständen der rd. 580 Aussteller aus aller Welt, sondern 

auch in verschiedenen Fachforen und an speziellen Themenständen bieten sich viele 

Möglichkeiten, um sich über den neuesten Stand der Sensorik, Mess- und Prüftechnik aus 

erster Hand zu informieren. 

Wir haben für Sie die wichtigsten Neuheiten in Sachen Sensorik und Messtechnik 

rund um die Antriebstechnik zusammengestellt, die Sie live in Nürnberg sehen können. 

Weitere Infos zur Messe gibt es unter: 

www.sensor-test.de 

Wiegand-Sensoren statt Batterien 

Kompakte Wiegand-Sensoren von Posital sorgen für 

„Energy Harvesting“ auf engstem Raum. Über einen 

speziell behandelten Draht aus Vicalloy – dem besonderen 

Wiegand-Draht – nutzen sie magnetische 

Impulse aus Drehbewegungen zur komplett autarken 

Erzeugung von Spannung bzw. Energie. Die dabei 

erzeugten 7 V bzw. 190 nJ genügen, um moderne Rotationszähler und die dazu 

gehörige Elektronik ständig zu aktivieren – und das ohne Batterien und absolut 

wartungsfrei. Punkten können die kompakten Wiegand-Sensoren überall, wo 

Rotationen präzise erfasst und gezählt werden müssen. Neben leistungsstarken 

magnetischen Multiturn-Drehgebern und Motorfeedback-Systemen gehören 

hierzu auch Gas- oder Wasserzähler sowie Ventilatoren. Der kleinste Wiegand- 

Sensor WST hat eine Länge von gerade mal 15 mm und kann daher auch auf sehr 

kleine Platinen aufgebracht werden. Sämtliche Wiegand-Sensoren sind als SMDbestückbare 

Komponenten ausgelegt, sodass ihre Montage überaus einfach ist. 

Induktive Wegaufneh mer 

in 2-Leitertechnik 

Die induktiven Wegaufnehmer SM263/283 

(Gehäuse Ø 12 mm) sind für Messwege 

bis 360 mm ausgelegt. Die Serie SM343 

(Gehäuse Ø 10 mm) kann Wege bis 

20 mm messen. Ein integrierter Microcontroller 

wertet die axiale Verschiebung 

www.fraba.com 

Neue Online-Schwingungsüberwachung 

Metra stellt das DIN-Schienenmodul M14 vor. Dieses eignet sich zur Überwachung 

von Unwucht- und Wälzlagervibrationen an Maschinen im Rahmen der vorbeugenden 

Instandhaltung. Neben den üblichen Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsbereichen 

erlaubt das M14 die Überwachung einzelner 

Spektrallinien mittels FFT. So können selektiv Grenzwerte 

gesetzt werden, was auch für Aufgaben in der Produktprüfung 

und Qualitätskontrolle interessant ist. Alle Einstellungen und 

das Abrufen von Messwerten lassen sich über eine USB-Buchse 

an der Frontseite vornehmen. Daneben steht ein RS-485-Bus 

über eine DIN-Schienen-Steckverbindung zur Verfügung, was 

die einfache Anbindung an eine SPS erlaubt. 

www.mmf.de 

des Mu-Metall kerns aus. Die komplette 

Elektronik, die ein wegproportionales 

Ausgangssignal liefert, ist im Gehäuse 

eingebaut. Die geringe Stromaufnahme 

der neu entwickelten Elektronik ermöglicht 

die Ausführung der induktiven 

Wegaufnehmer in 2-Leitertechnik mit 

einem Ausgangssignal von 4–20 mA, 

dass von vielen Auswerteeinheiten 

direkt verarbeitet werden kann. Als 

Betriebsspannung werden 9–32 VDC 

benötigt. Viele verschiedene mechanische 

Anbauten, wie z. B. Kugelgelenke 

an Stößel und Gehäuse, sind lieferbar. 

www.abjoedden.de 


Schwingungsdaten einfach auswerten 

In der Entwicklung hochwertiger Produkte fallen viele Testdaten 

an, die sorgfältig ausgewertet werden müssen. Als 

Spezialist für hochauflösende optische Schwingungsmesstechnik 

hat die Firma 

Polytec ihr Angebot mit 

dem Software-Paket Poly- 

Wave erweitert. Abgestimmt 

auf die Anforderungen 

seiner Kunden 

bietet PolyWave Auswertemodule 

für experimentelle 

und operationale 

Modalanalyse-Testdaten, Ordnungsanalyse-Daten und 

ein Modul zum Vergleich und zur Validierung von FEM- 

Simulationsdaten. Der automatische Report-Generator 

erzeugt Berichte und Präsentationen. So werden Ergebnisse 

schnell, einfach und anschaulich dargestellt. 

www.polytec.de 

| AT12-15G | 

Hochkompakt: Das 

universelle Multiachs- 

Servosystem AX8000. 

Bremswiderstände für elektrische 

Positionierantriebe 

Die Widerstände der Metallux AG eignen sich zur Anwendung 

als Bremswiderstände für elektrische Positionierantriebe. 

Diese Widerstände zeichnen sich durch hohe 

Sicherheit, zuverlässige Funktion und einfache Montage 

sowie einen geringen Platzbedarf aus. Metallux-Bremswiderstände 

in Servoantrieben ermöglichen es z. B. Förderbänder 

ruhig und dynamisch in die gewünschte Position 

zu bewegen. 

www.metallux.de 

Beschleunigungssensor mit erhöhter 

Empfindlichkeit 

Der langjährig erprobte Miniatur-ICP-Beschleunigungssensor 

Modell 352C23 von PCB Piezotronics hat mit dem 

Modell 352A26 ein weitaus empfindlicheres Leichtgewicht 

zur Seite gestellt bekommen. Das nur 2,8 × 8,6 × 4 mm 

große und 1,2 g leichte Gehäuse ist ebenfalls aus anodisiertem 

Aluminium und ermöglicht einen erdfreien Signalausgang. 

Das Keramik-Sensorelement im Shear-Design hat eine 

Empfindlichkeit von 10 mV/g und deckt im Messbereich 

von 500 g das Frequenzband von 2–10 000 Hz ab, die Resonanzfrequenz 

liegt bei 70 kHz. Die Montage erfolgt durch 

Kleben, das Kabel ist dank eines Mini-Koaxialsteckers 

lösbar. Mit diesen Merkmalen eignet sich der Winzling für 

Vibrationsprüfungen an elektronischen Bauteilen, Leiterplatten 

und anderen kleinen und leichten Strukturen. 

www.synotech.de 

Halle B6, Stand 320 

www.beckhoff.de/AX8000 

Das AX8000-System komplettiert die hochskalierbare Beckhoff- 

Antriebstechnik: Neben den Motion-Control-Lösungen der 

TwinCAT-Software und den skalierbaren Motorserien steht ein 

breites Antriebsregler-Portfolio, von kompakter Antriebstechnik, 

direkt in der I/O-Ebene, bis zum Servoverstärker AX5000, zur 

Verfügung. Das modular kombinierbare Multiachs-Servosystem 

AX8000 bringt Hochleistungs-Antriebstechnik mit optimierter 

Raumausnutzung in den Schaltschrank.

SENSORIK UND MESSTECHNIK I INTERVIEW 

„Erfolg auf ganzer Linie“ 

Wie sich eine Motorfeedback-Schnittstelle auf dem Markt etabliert 

Über SCS open link, eine offene Motorfeedback-Schnittstelle zwischen Motor und Drive, 

werden vor allem bidirektionale Daten ausgetauscht. Die Ein-Kabel-Lösung ermöglicht damit 

eine hoch performante Echtzeit kommunikation und stellt sicher, dass alle Komponenten des 

Antriebssystems unterschiedlichster Hersteller interagieren können. Jonas Urlaub, Leiter 

Produktmanagement bei Kübler, spricht im Interview mit Redakteurin Alexandra Pisek über 

die Entwicklungen der Schnittstelle und welches Potenzial sie für die Zukunft bereithält. 

Im Herbst 2017 haben Sie mit Hengstler 

und Baumer eine gemeinsame Schnittstelle 

für Drehgeber auf den Markt 

gebracht und wollten damit ein Monopol 

aufbrechen. Ist Ihr Plan aufgegangen? 

Die Community ist der 

Zusammenschluss 

aller Anwender und 

der passiven Infrastruktur-Lieferanten. 

Mit der Community 

wollten wir einen zentralen Punkt schaffen, 

wo man alles und jeden mit SCS open 

link findet, von der Mastersteuerung über 

Kabel und Steckverbinder bis hin zu den 

Das Protokoll SCS open link ist kein Neuling 

im Markt. Es hatte nur vorher bereits 

verschiedene Namen wie Safety 4wire oder 

Acuro Link, welche von Hengstler alleine 

„Flexibilität und Offenheit sind die Gewinner 

bei der Ein-Kabel-Technologie.“ 

promotet wurden. SCS steht für Single 

Cable Solution und open link unterstreicht 

die Offenheit. 

Zu Ihrer Frage: Ja, der Plan ist bis hierher 

sehr gut aufgegangen, wir haben zahlreiche 

Kunden, die in der nahen Zukunft das 

Protokoll implementiert haben werden, 

und zudem haben sich andere Protokolle 

als Reaktion auch geöffnet. Somit würde 

ich von Erfolg auf ganzer Linie sprechen. 

Welche Ziele verfolgen Sie weiterhin 

mit SCS open link? 

Die drei Gründungsmitglieder von 

SCS open link haben sich dazu entschlossen, 

die Startphase kontrolliert 

anzugehen und nur wenige 

Slave-Hersteller einzubinden – 

hauptsächlich, um die Qualität 

hoch und die gleichzeitigen Aufwendungen 

gering zu halten. Dies werden 

wir nun nach der erfolgreichen 

Implementierung zahlreicher Master 

ändern können. 

SCS open link ist nicht nur eine Schnittstelle, 

sondern auch eine Community. Was 

bedeutet die Community für Sie und wie 

entwickelt sie sich? 

Sensoren. Da die Community stetig 

wächst, werden wir wohl bald auch so 

etwas wie Plugfeste oder Technology- 

Meetings abhalten. Wir sind sehr froh 

über die positive Entwicklung und hoffen, 

dass hieraus auch technische Feedback- 

Schleifen entstehen. 

Welches Feedback bekommen Sie von 

Anwendern? 

Das Feedback ist durchweg gut. SCS open 

link bietet gegenüber Hiperface DSL und 

BiSS-Line einige schöne Features, die es 

einfach, effizient und trotzdem sehr performant 

machen. 

Natürlich gibt es auch Kunden, die sich 

bereits auf ein anderes Protokoll festgelegt 

haben. Diese können wir mit unserem 

neuen Motor-Feedback-System Sendix S36 

aber trotzdem beliefern. In der leistungsfähigen, 

optischen Sensorplattform haben 

wir die Möglichkeit, verschiedenste 

Schnittstellen anzubieten, zum Beispiel 

klassische Schnittstellen mit separierten 

Kabelführungen wie BiSS oder RS485 und 

Ein-Kabel-Lösungen wie SCS open link 

und BiSS-Line. Dies kommt auch den Kunden 

zugute, die vielleicht noch keine Ein- 

Kabel-Technik einsetzen und ein etablier- 

01 Jonas Urlaub, Leiter Produkt management, bei der 

Fritz Kübler GmbH in Villingen-Schwenningen

INTERVIEW I SENSORIK UND MESSTECHNIK 

Einzug in immer mehr Applikationen, da 

sie erschwinglicher geworden ist. Zudem 

kommt die Vielzahl von Achsen, 

die von Hydraulik und Pneumatik 

auf elektrische Antriebe umgestellt 

werden. Das soll heißen: der 

Markt ist groß genug, dass es sich 

lohnt, dass Markt begleiter sich 

zusammentun, um einen Standard 

wie SCS open link auf den Weg 

zu bringen, ohne dass sie befürchten, 

sich jeden Tag beim gleichen Kunden zu 

treffen. Gleichzeitig wurde der Wunsch 

von vielen Kunden aufgegriffen, dass nicht 

jeder sein eigenes „Süppchen“ kocht, sondern 

von innen heraus, vom Markt für den 

Markt, ein Standard etabliert wird. 

www.kuebler.com 

Alexandra Pisek, M. A., ist Redakteurin 

der Zeitschrift antriebstechnik 

02 Dank des robusten Aufbaus 

bietet der Sendix S36 optimale 

Funktionalität im Servomotor 

tes Standard-Geberprotokoll 

einsetzen. Sie können mit unserem 

Geber jetzt starten und gegebenenfalls 

in ein bis zwei Jahren 

dann ohne große Neuqualifizierungen 

auf Motorseite umstellen. 

Die Ein-Kabel-Technologie gibt es 

schon lange und nun auch für 

den Bereich Motorfeedback. 

Erfüllt sie die Anforderungen der 

Antriebstechnik der Zukunft? 

Wenn die Antriebstechnik die 

Anforderungen der Zukunft heute 

schon kennen würde, wäre dem 

so. Alles, was wir heute an Anforderungen 

wissen – zum Beispiel 

ein durchgängiges Sicherheitskonzept 

bis SIL3, kaskadierbare 

Strukturen an einem Master für 

Mehrachslösungen, mehrere 

Daten kanäle für Diagnosedaten, 

die für Condition Monitoring 

oder Predictive Maintenance 

genutzt werden können, Energiesparfunktionen 

und kostengünstige 

Mikrocontroller-Lösungen im 

Sensor – haben wir bereits berücksichtigt. 

Und der Standard 

steht ja nicht still. Die Community 

kann über die Gründungsmitglieder 

Ideen und Vorschläge für 

Erweiterungen immer einbringen, 

solange wir eine Kompatibilität 

der Sensoren gewährleisten 

können. 

Welches Marktvolumen sehen 

Sie hier? 

Die Antriebstechnik wächst und 

wächst. Immer mehr elektrische 

Achsen werden drehzahlveränderlich. 

Die Servotechnik erhält 

Kinderleicht programmierbar. 

Mehr Intelligenz für HeavyDuty Drehgeber. 

HeavyDuty Drehgeber der Serie HMG10P / PMG10P liefern 

Positionen sowie Signale für die Drehzahlerfassung auch in 

rauer Umgebung. Durch eine flexible Parametrierung über einen 

WLAN-Adapter können Varianten reduziert und Lagerkosten 

gesenkt werden. Schnelle Integration in jede Applikation dank 

Monitoring Funktion per PC oder Smartphone. 

Mehr über die neuen Drehgeber HMG10P / PMG10P hier: 

www.baumer.com/hmg10p 

Baumer-IVO.indd 1 16.05.2018 07:59:02 



Auswerte-Elektronik für tägliche 

Messaufgaben 

Die Auswerte-Elektronik Quadra-Chek 2000 von Heidenhain basiert 

auf derselben Software-Plattform wie die Quadra-Chek 3000. 

Sie wurde für die täglichen Messaufgaben in der Fertigteilprüfung 

entwickelt. Während der eigentliche Messvorgang auf dem Profilprojektor, 

am Messmikroskop oder der 2D-Messmaschine durch 

das Verfahren der 

Achsen des 

Messtischs über 

Bewegungsräder für 

die X- und Y-Achse 

sowie evtl. durch 

eine Drehung des 

Messtischs erfolgt, 

hilft die intelligente 

Software dabei, 

reproduzierbar 

genaue Ergebnisse 

zu erzielen. Mit der Auswerte-Elektronik nimmt der Anwender 

Messpunkte von ebenen 2D-Konturen entweder manuell per 

Fadenkreuz oder automatisch über die optische Kantenerkennung 

auf. Im manuellen sowie im automatischen Modus stehen 

Werkzeuge für vordefinierte Geometrien zur Verfügung, um 

zweidimensionale Konturelemente zu erfassen. Die integrierte 

Messprotokollfunktion macht es leicht, direkt nach der Messung 

ein Protokoll zu erstellen. 

www.heidenhain.de 

Kompakte, programmierbare induktive 

Wegaufnehmer 

Bei den induktiven Wegaufnehmern aus dem Hause A.B. Jödden 

wird der analoge Messwert mit einem integriertem 16-Bit-A/D- 

Wandler digitalisiert und in einem Mikrocontroller verarbeitet. 

Bei der Fertigung der Wegaufnehmer wird die Kennlinie des 

Spulensystems auf der Messmaschine erfasst und im integrierten 

EEPROM gespeichert. 

Mit diesen Korrekturdaten 

werden 

Genauigkeiten der 

Ausgangssignale bis 

0,1 % vom Messbereich 

erreicht. 

Programmiert wird 

der Wegaufnehmer 

durch Verbinden der 

Anschlüsse ANF bzw. 

END mit +UB für 

mindestens 2 s. Eine 

erfolgreiche Programmierung wird durch kurzzeitigen Wechsel 

des Ausgangssignals auf Mittelstellung signalisiert. Werden die 

Anschlüsse ANF und END gemeinsam mit UB verbunden, wird 

die Werkseinstellung wieder hergestellt. Damit sind unterschiedliche 

Messwege mit nur einem Wegaufnehmer darzustellen. Die 

Wegaufnehmer haben ein quadratisches, 25 × 25 mm kleines oder 

ein rundes M30-Gehäuse in Schutzart IP66. 

www.abjoedden.de 

DRUCKMESSTECHNIK VON 

INGENIEUREN FÜR INGENIEURE 

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Zuverlässige Präzision, 

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– Höchste Zuverlässigkeit 

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im Westentaschenformat. 

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Kabelfühler in sehr kleinen Durchmessern 

Motoren sicher in der Nähe ihrer Leistungsgrenzen betreiben: 

Kabelfühler, u. a. zur Überwachung der Temperaturen im Kernbereich 

von Wicklungen in Elektromotoren oder Generatoren 

bietet Delta-R in kundenspezifischen Bauformen an. Sie sind 

mit Fühlerdurchmessern ab 1 mm erhältlich, mit Anschlusslitzen 

sogar ab AWG40, also ca. 0,08 mm. Die oberen Verarbeitungsgrenzen 

liegen bei Hülsendurchmessern von 10 mm bzw. 

Anschlusslitzen mit AWG16 bzw. 1,5 mm 2 Querschnitt. Die Länge 

der Litzen zur Anschlussverlängerung liegt im Mittel bei etwa 

70 cm, manche erreichen 5 bis 8 m. Auch spezielle Isolationswünsche, 

z. B. mit Glasgewebeschläuchen, lassen sich realisieren. 

Als Messelemente kommen Pt-Sensoren, KTY-Typen oder NTCs 

zum Einsatz. Die üblichen Verbindungstechniken sind Löten, 

Schweißen und Crimpen. Die Anfertigung von Serien bis 

100 000 Stück pro Jahr ist laut Hersteller nicht ungewöhnlich. 

Musteranfertigungen oder kleinere Stückzahlen sind kurzfristig 

lieferbar. 

www.delta-r.de 

38 antriebstechnik 6/2018 

STS-Sindelfingen.indd 1 25.04.2018 08:24:06

Schnittstellen für Motorfeedback-Kits 

erweitert 

Posital hat das Schnittstellenangebot für seine Kit-Encoder 

erweitert – und setzt dabei erneut auf ein nicht-proprietäres 

Open-Source-Kommunikationsprotokoll. Die magnetischen 

Einbau- und Positionsgeber-Kits mit einer elektronischen 

Auflösung von 17 Bit sind mit BiSS-Line-Interface verfügbar. 

Sie schließen beim Motorfeedback die Lücke zwischen einfachen 

Resolvern und aufwändigeren optischen Drehgebern. Die Kits 

machen den Weg frei für die Umsetzung der Einkabeltechnik. 

Wahlweise steht eine 4-Draht-basierte Lösung mit getrennter 

Kommunikation und Versorgung oder eine kombinierte 2-Drahtbasierte 

Variante bei gleichem Protokoll zur Verfügung. Vorteilhaft 

ist der Einkabel-Ansatz vor allem in kleineren Motoren. 

Zu den Besonderheiten der BiSS-Line-Schnittstelle gehört die 

Implementierung der Forward-Error-Correction-Funktion, die 

eine hohe Verfügbarkeit der Datenkommunikation auch bei 

gestörten und minderwertigen Kabel- und Steckerverbindungen 

ermöglicht. 

www.posital.de 

www.biss-interface.com 

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PWB.indd 1 14.03.2017 16:01:13 

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Ein Sensor, zwei Signale 

M8-Drehzahlsensoren und ABZ-Sensoren von Rheintacho 

detektieren zusätzlich zur Drehzahl auch die Temperatur. 

Der ABZ-Sensor erfasst außerdem auch die Drehrichtung und 

Position. Für die Temperaturerfassung wird ein NTC-Temperaturelement 

eingesetzt. Optional kann die Erfassung auch mit anderen 

Komponenten realisiert 

werden. Abhängig vom 

Einsatzgebiet muss die 

Auswertung des Temperatursignals 

an die veränderte 

Einbausituation angepasst 

werden. Bei Hydraulikanwendung 

unterstützt die 

homogenisierende Wirkung 

der Hydraulikflüssigkeit. Bei 

Anwendung in Elektromotoren 

erfordert die Nutzung 

eines Temperatursignals im Drehzahlsensor mehr Anpassung, 

da die Einbauposition andere Umgebungsbedingungen aufweist 

als die übliche Einbauposition der Temperaturfühler. Die Vorteile 

liegen wiederum bei der Einsparung eines kompletten Sensors 

mit eigener Elektronik, einem geringeren Installationsaufwand 

und einer konstruktiven Vereinfachung, da ein zusätzlicher 

Sensorzugang wegfällt. 

www.rheintacho.de 

_ 

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SycoTecGmbH&Co.KG Telefon +49 (0)7561 86-0 

Wangener Straße 78 info@sycotec.eu 

88299 Leutkirch www.sycotec.eu


Qualität entsteht aus Qualität 

Stöber automatisiert Magnetbestückung für LeanMotor 

Der encoderlose LeanMotor von 

Stöber: Die Rotoren dieser 

effizienten Antriebslösung 

fertigt der Spezialist an seinem 

Hauptsitz in Pforzheim mit 

einer vollautomatisierten 

Roboterbestückungsanlage. 

Die komplette Automation 

dieses Systems basiert auf der 

neuesten Technik aus dem 

eigenen Haus sowie der Stöber 

Entwicklungsumgebung 

AutomationControlSuite AS6. 

Nach dem Prinzip „Bridge the Gap“ hat 

Stöber mit dem LeanMotor eine energieeffiziente 

Lösung auf den Markt gebracht: 

Der konsequent encoderlose Antrieb 

ist bei gleicher Leistung vom Gewicht 

her leichter und kleiner als ein Asynchronund 

günstiger und robuster als ein Servoantrieb. 

Drehzahl und Drehmoment lassen 

sich stufenlos vom Stillstand bis zur Maximaldrehzahl 

bei voller Drehmomentkontrolle 

regeln. Mit einem Wirkungsgrad bis zu 

96 % entspricht der Motor der Effizienzstufe 

IE5. Dazu hat der Hersteller den Antrieb mit 

den Reglern SC6 und SI6 kombiniert. Die 

Drehzahlabweichung liegt bei weniger als 

einem Prozent, die Positioniergenauigkeit 

bei ± einem Grad. 

„Für die Fertigung der Ronden des neuen 

LeanMotors haben wir eine vollautomatisierte 

Bestückungsanlage entwickelt, die 

aus drei Scara-Robotern sowie einem 

Rundtakttisch mit fünf Stationen für die 

einzelnen Bearbeitungsschritte besteht“, erklärt 

Heiko Berner, Product Manager PLC 

bei Stöber. Gemeinsam mit seinem Kollegen 

Heiko Bismarck, Product-Trainer & 

Supporter bei Stöber, war er für die komplette 

Automatisierung verantwortlich. 

„Um die insgesamt 16 Achsen sicher zu 

handhaben, setzen wir unsere doppelachsigen 

Anreih-Antriebsregler SI6 ein“, berichtet 

Bismarck. „Diese benötigen im Schaltschrank 

inklusive Versorgungsmodul PS6 

nur eine Breite von 40,5 Zentimetern.“ 

An allen Stellen, an denen hohe Präzision 

und Wiederholgenauigkeit gefordert sind, 

kämen spielarme Planeten- oder Kegelradgetriebe 

zum Einsatz. Dies gilt vor allem bei 

den Achsen in den Robotern und im Rundtakttisch. 

Angesteuert werden diese zentral 

über den Stöber Motion Controller MC6. 

Dieser eignet sich für die taktsynchrone Ansteuerung 

über EtherCAT und übernimmt 

dabei auch noch die komplette Mensch- 

Maschine-Schnittstelle. Alle Berechnungen 

für die Bahnplanung und Interpolation der 

drei Roboter finden ebenfalls zentral statt. 

„Wir haben die Schnittstelle für den Applikationsprogrammierer 

so einfach wie möglich 

gehalten“, so Berner. „Der Programmierer 

kann die Roboter direkt über Punkt zu 

Punkt (PtP) positionieren und – wenn notwendig 

– geteachte Positionen im Programmablauf 

benutzen.“

Einfache Bedienung 

Die im System integrierte Visualisierung 

lässt sich für den Anwender direkt an der 

Maschine zur Bedienung und Information 

nutzen. Eine Sprachumschaltung ist ebenso 

enthalten wie eine Benutzerverwaltung. 

Letztere sorgt dafür, dass der Mitarbeiter 

die Maschine benutzerkonform handhaben 

kann, mit auf ihn angepassten Einstellungen 

und Eingriffsmöglichkeiten am integrierten 

Touch-Panel. 

„Unsere Entwicklungsumgebung AutomationControlSuite 

AS6 umfasst alle in 

Codesys V3 enthaltenen Funktionen für 

Motion Control und für speicherprogrammierbare 

Steuerungen“, erläutert Bismarck. 

„Für die Programmerstellung stehen uns 

hochleistungsfähige Drive and Motion 

Bibliotheken zur Verfügung, mit denen 

sich die Anwendung mit reduziertem Programmieraufwand 

unterstützen lässt.“ In 

zahlreichen Applikationsbeispielen der 

kostenneutralen 30-Tage-Testversion der 

AS6 könne neben der Umsetzung einer 

Formatverwaltung auch nachvollzogen 

werden, wie Bedienmenüs aufgebaut oder 

ein umfangreiches Alarmmanagement 

strukturiert seien. 

Die Formatverwaltung wird in dieser Anlage 

für eine schnelle Umstellung des Rondenformats 

genutzt. Die zu tauschenden 

formatabhängigen Teile der Maschine 

lassen sich dabei auf der Steuerung visualisieren. 

Der Wechsel muss entsprechend 

quittiert werden. Denkbar sind an dieser 

Stelle das Abspielen eines Videos oder die 

Anzeige einer PDF-Dokumentation auf 

dem Motion Controller, wenn es sich um 

größere Umbauten handeln sollte. 

Einsatz in der Praxis 

Die Maschine besteht aus vier Stationen. An 

der ersten setzt ein 4-Achsen-Scara-Roboter 

die Ronde auf eine Aufnahme. Der Roboter 

entnimmt dieses auch anschließend im fertigen 

Zustand vom Rundtakttisch. Be- und 

Entladen wird die Maschine über zwei Pufferstrecken, 

die aus Förderbändern bestehen. 

An der nächsten Station platziert ein 

zweiter Roboter die richtige Anzahl an zusätzlichen 

Ronden und positioniert diese in 

Station drei für den nächsten Bearbeitungsschritt. 

Der dritte Scara-Roboter bringt in 

Station vier eine flüssige Masse auf. Wichtig 

ist hierbei: Die Menge des Werkstoffs und die 

lineare Bahn müssen harmonieren. Nur so 

ist ein optimales Ergebnis auch bei verschiedenen 

Rondengrößen sichergestellt. Dazu 

führt die Anlage eine automatisierte Messung 

durch und korrigiert die Bahn entsprechend. 

In diesem Prozess wird explizit eine 

lineare Bahn gefahren, während an anderen 

Stellen in der Maschine die Bahnplanung 

selbstständig die schnellste Verbindung zwischen 

zwei Punkten im Raum berechnet. 

Fotos: Stöber Antriebstechnik 

www.stoeber.de 

01 Mit dem integrierten Touch-Panel kann der 

Mitarbeiter die Maschine benutzerkonform 

bedienen 

02 Die doppelachsigen Anreih-Antriebsregler 

benötigen im Schaltschrank nur wenig Platz 

03 Nach dem Prinzip „Bridge the Gap“ wurde 

mit dem LeanMotor eine effiziente Lösung auf 

den Markt gebracht 

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Gar nicht „lax“ 

Produktivitätsanstieg durch Servoantriebe in der Lachsverarbeitung 

50 Prozent Durchsatzerhöhung, vervielfachte Flexibilität, optimierte Hygiene und 

Reinigungsfreundlichkeit sowie Wartungsfreiheit – dies sind die wesentlichen Vorteile 

des neuen, servotechnischen Antriebskonzepts einer Lachsschlachtmaschine. 

Ermöglicht werden diese Performanceverbesserungen durch den Einsatz von 

hochdynamischen, kompakten und spielarmen Servoaktuatoren. 

Die rotativen Antriebseinheiten von 

Wittenstein Alpha sind für den Einsatz 

in den Maschinen der Nordischer Maschinenbau 

Rud. Baader GmbH + Co. KG in 

Lübeck – kurz Baader – mit einem erhöhten 

Korrosionsschutz ausgestattet. Aufgrund 

ihres besonderen mechanischen Aufbaus – 

ein Präzisionsplanetengetriebe und ein 

Synchron-Servomotor sind kupplungsfrei 

miteinander verbunden – bieten die TPM + - 

Servoaktuatoren nicht nur eine besonders 

kurze Gesamtbaulänge, sondern auch Vorteile 

hinsichtlich Dynamik, Drehmoment, 

Verdreh- und Kippsteifigkeit sowie Laufruhe. 

Carsten Paulsohn, Entwicklungsingenieur 

bei Baader, spricht von einer „begeisternden 

Leistungsdichte“, mit der sich die 

TPM + beim Weltmarktführer für Fischbearbeitungsmaschinen 

in Vergleichstests er 

folgreich gegen Standardservomotoren mit 

Winkelgetrieben oder mit Riemenvorgelegen 

durchgesetzt haben. Mit der Integration 

der Servoaktuatoren in die Baader 144 und 

die dadurch deutlich verbesserte Produktivität 

setzt das Unternehmen erneut einen 

technologischen Standard. 

Ganzheitliche Lösungen 

„Food Processing Machinery“ – dies ist 

seit fast 100 Jahren das Kerngeschäft von 

Baader. Keimzelle des heutigen Produktportfolios 

mit alleine etwa 50 Fischverarbeitungsmaschinen 

war die weltweit 

erste Köpf- und Entgrätungsmaschine, die 

ab dem Jahr 1922 die Fischverarbeitung 

automatisierte – und damit revolutionierte. 

Darüber hinaus ist Baader einer der weltgrößten 

Anbieter von Maschinen zur Geflügelverarbeitung 

und auch Hersteller 

von Separatoren zum Trennen von Weichund 

Festanteilen. Insgesamt beschäftigt 

die Baader Gruppe in seinem weltweiten 

Netzwerk mit etwa 70 Standorten knapp 

1 200 Mitarbeiter – davon ungefähr 40 % 

am Stammsitz in Lübeck. „Unser Unternehmen, 

das mittlerweile in der dritten 

Generation familiengeführt wird, fokussiert 

sich heute auf ganzheitliche Lösungen, 

um in allen Phasen der Verarbeitung 

von Fisch, Geflügel und Fleisch höchste 

Prozess- und damit Produktqualität zu 

gewährleisten“, erläutert Dann, Entwicklungsingenieur 

bei Baader. „Daher nutzt 

jede neue Maschinengeneration die aktuell 

besten Technologien, um die Effizienz 

in allen Verarbeitungsprozessen zu 

Dipl.-Ing. (FH) Mario Bürger ist 

Vertriebs ingenieur bei der Wittenstein 

Alpha GmbH in Bad Pyrmont 

01 Die TPM + sind mit einem Edelstahlabtrieb 

ausgerüstet und mit einer speziellen Drei- 

Komponenten-Lackierung geschützt 

02 Einer der elf Servoaktuatoren treibt die 

Hauptkette an, mit der die Lachse durch die 

Maschine transportiert werden 


verbessern.“ Ein Beispiel dafür ist die 

neue Lachsschlachtmaschine Baader 144 

mit ihrem wegweisenden servotechnischen 

Antriebskonzept. 

Marktnachfrage „beflügelt“ 

Weiterentwicklung 

War Lachs früher eine rare Delikatesse, so 

ist es heute ein Massenprodukt – dass jedoch 

immer noch ein Gefühl von Luxus 

transportiert. Zudem gilt Lachs als gesund, 

weil er reich an Omega-3-Fettsäuren ist, die 

den Cholesterinspiegel im Blut senken und 

Herzinfarkten vorbeugen sollen. Der Appetit 

auf Lachs, der bereits heute zu etwa 90 % in 

Fischfarmen gezüchtet wird – rd. 400 Mio. 

Lachse schwimmen alleine vor Norwegens 

Küsten in Meeresgehegen, dürfte also weiter 

steigen. „Ein Trend, der seit langem absehbar 

ist“, meint Paulsohn, weshalb sich 

Baader bereits frühzeitig mit der Produktivitäts- 

und Effizienzverbesserung von 

Lachsschlachtmaschinen beschäftigt hat. 

Die Entwicklungsziele waren ehrgeizig formuliert: 

Erhöhung des Maschinendurchsatz 

von 12 bis 16 Fischen pro Minute je 

nach Größe auf 25 Lachse pro Minute in 

einem variablen Größenspektrum von 2 bis 

11 kg ohne Vorsortierung, Möglichkeit zur 

Steuerung komplexer Bewegungsabläufe, 

Verbesserung der Hygiene durch ein Antriebskonzept 

mit erhöhtem Korrosionsschutz 

sowie Minimierung des Reinigungs- 

und Wartungsaufwandes in der gesamten 

Maschine – und all dies in den Abmessungen 

der bewährten Baader 142. „Um die 

Anforderungen an Geschwindigkeit und 

Flexibilität in Bezug auf die Größe der zu 

verarbeitenden Lachse erfüllen zu können, 

war es erforderlich, die bisherigen Schrittmotoren 

mit Riemenvorgelege durch leistungsfähigere 

Servomotoren zu ersetzen“, 

erklärt Paulsohn. „Die TPM + ermöglichen 

es in der neuen Baader 144, die Werkzeuge 

entsprechend der Lachskontur dynamisch 

in der Höhe zu verfahren und gleichzeitig 

den Sauger und Kratzer während des Vorschubes 

des Fisches durch die Maschine 

mitfahren zu lassen.“ 

Servoantrieb in allen Achsen 

Zentrierung, Schlitzmesser, Sauger, Kratzer 

A, Kratzer B und Kratzer C – in jedem 

Prozessmodul kommen ein oder teilweise 

zwei TPM + dynamic in Baugröße 025 zum 

Einsatz. Der elfte Servoaktuator in der Baader 

144 ist der Hauptantrieb welcher die 

Kette antreibt, mit der die Lachse durch 

die Maschine transportiert werden. Ein 

Simotion-Automatisierungssystem steuert 

die Antriebe und synchronisiert ihre teils 

komplexen Bewegungen. Montiert sind die 

Antriebe auf einer Maschinenplatte, die die 

Aktuatoren und die Verkabelung mit einer 

hochgradig dichten Wellendurchführung 

von der Prozessseite der Maschine trennt, 

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03 Die Servoantriebstechnik ist leicht 

zugänglich – v. l. Andreas Dann und 

Carsten Paulsohn von Baader und 

Mario Bürger von Wittenstein 

04 Die TPM + ermöglichen es, die 

Werkzeuge entsprechend der Lachskontur 

dynamisch in der Höhe zu verfahren 

05 Das Messer zum Öffnen der Fische 

hängt an einer Schwinge, die über den 

TPM + -Antrieb in der Höhe verfahren wird 

auf der die Lachse geschlachtet werden. 

„Auch wenn wir durch das Abdichten der 

rückseitigen Maschinentür den Verschmutzungsgrad 

nochmal deutlich reduziert 

haben, war es uns wichtig, dort Servoantriebe 

mit erhöhtem Korrosionsschutz 

einzusetzen“, sagt Dann. „Die TPM + sind 

mit einem Edelstahlabtrieb ausgerüstet 

und mit einer speziellen Drei-Komponenten-Lackierung 

gegen Korrosionsbildung 

durch Feuchtigkeit oder Verunreinigungen 

geschützt. Dadurch sind wir auch bei den 

ohnehin selten erforderlichen Reinigungsarbeiten 

im Nicht-Prozessteil der Maschine 

auf der sicheren Seite.“ 

Aus performancetechnischer Sicht überzeugen 

die TPM + -dynamic-Servoaktuatoren 

in dieser Anwendung 

neben ihrem dynamischen 

Regelverhalten 

vor allem durch Kompaktheit, 

ihr geringes 

Ver drehspiel und die 

hohe Kippsteifigkeit. 

„Während man bei anderen 

Antriebskonzepten 

schon mal mit bis zu 

15 mm Spiel der Hebelkinematiken 

im Leerlauf 

rechnen muss, lassen sich diese Servoaktuatoren 

nahezu spielfrei und die Werkzeuge 

somit extrem präzise bewegen“, bestätigt 

Paulsohn. „So können wir zum Beispiel 

die beiden Kratzwerkzeuge so synchronisieren, 

dass sie sich im Betrieb kollisionsfrei 

auf wenige Millimeter annähern. Dies 

spart Platz und optimiert den gesamten 

Prozessablauf.“ 

Prozesszeit: 2,4 s – 

Prozessqualität: 1A 

Der Prozess, bei dem pro Minute bis zu 

25 Lachse maschinell geschlachtet werden, 

beginnt nach dem Vorwählen der Lachssorte 

in der Maschinensteuerung mit dem 

vereinzelten Einlauf der Fischkörper in die 

Maschine. Zunächst werden die Lachse 

mechanisch vermessen. Das Messer zum 

Öffnen der Fische hängt an einer Schwinge, 

die über den TPM + -Antrieb in der Höhe 

verfahren wird. Parallel zu dieser Funktion 

wird der Fisch durch einen weiteren Servoantrieb 

auf Mitte zentriert. Pro Reinigungswerkzeug 

treiben je zwei TPM + eine Parallelkinematik 

an, die die Werkzeuge mit dem 

Die Servoaktuatoren 

überzeugen neben 

ihrem dynamischen Regelverhalten 

vor allem durch Kompaktheit, 

ihr geringes Verdrehspiel 

und die hohe Kippsteifigkeit. 

Mario Bürger 

Fisch mitfahren lässt und aufgrund der ermittelten 

Kurvenvorgabe den Fisch optimal 

reinigt. Aufgrund der mitfahrenden Werkzeuge 

bleibt deren Relativgeschwindigkeit 

im Fisch gering. „Dies führt zu einem zumeist 

vollständigen Entfernen aller Eingeweide 

und Organe“, sagt Dann. „Die Qualität 

des Schlachtergebnisses wird durch ein Kamerasystem 

beurteilt und dokumentiert, sodass 

nur noch ein Bruchteil ausgeschleust 

und manuell nachkontrolliert werden muss.“ 

Der Einsatz von TPM + -Servoaktuatoren 

hat die Produktivität der Maschinen quantitativ 

und qualitativ erhöht. Hinzu kommt 

eine Reihe von wirtschaftlichen Effizienzverbesserungen. 

So kann der Servoantrieb 

gegenüber herkömmlichen Standardservomotoren 

mit Winkelgetrieben oder mit Riemenvorgelegen 

bei gleicher Leistung um 

ein bis zwei Baugrößen kleiner ausgeführt 

werden. Dadurch reichen im Prinzip kleinere, 

kostengünstigere Servocontroller 

aus – und auch die Energiebilanz verbessert 

sich. „Unter dem Strich ergibt sich daraus – 

bei höherer Leistungsfähigkeit der Maschine 

– eine Reduzierung der Gesamtkosten“, 

bestätigt Paulsohn. „Zudem vermeidet 

die Servoantriebstechnik nicht nur den zuvor 

erforderlichen Wartungsaufwand der 

mechanischen Antriebskomponenten – sie 

ist im Falle eines Falles auch leichter zugänglich 

und Plug & Play austauschbar.“ 

Schließlich war es möglich, mithilfe der 

Strommessung des TPM + den Haupt antrieb 

besser in das Sicherheitskonzept der Maschine 

einzubinden. 

Bearbeitungsgeschwindigkeit, Arbeitsbereiche, 

Reinigungsfreundlichkeit und Wartungsfreiheit 

– der Servoaktuator TPM + dynamic 

leistet im neuen Maschinenkonzept 

der Baader 144 einen wesentlichen Beitrag 

zu mehr Performance und Prozessqualität. 

www.wittenstein.de 


Elektrische Antriebe für gasund staubexplosionsgefährdete 

Bereiche 

Für den Einsatz in gasund 

staubexplosionsgefährdeten 

Bereichen 

der Zonen 2 und 22 liefert 

Menzel Frequenzumrichter 

und Motoren in Zündschutzart 

Ex n (nonsparking). 

Die Nieder-, 

Mittel- und Hochspannungsmotoren 

für Nennleistungen 

bis 5 000 kW und Spannungen bis 13,8 kV sind gemäß 

Atex-Richtlinie 2014/34/EU mit einer EU-Konformitätserklärung 

erhältlich. Jüngst wurden fünf 600-kW-Niederspannungsmotoren 

zum Betrieb am Umrichter nach Algerien geliefert. Bei Umgebungstemperaturen 

bis 55 °C treiben sie Multiphasenpumpen zum 

Fördern von Gas und Öl an. Für eine Kohlemühle im Senegal 

projektierte Menzel einen Schleifringläufermotor, da ein Käfigläufermotor 

einen zu hohen Einschaltstrom benötigt und ein 

geringeres Anlaufmoment hat. Der Betreiber erteilte nun einen 

Folgeauftrag über vier baugleiche Mühlenantriebe für Zone 22. 

Sie werden in Schutzart IP65 ausgeführt, um das Eindringen und 

die Ablagerung von Kohlenstaub auf Schleifringen und Bürsten 

auszuschließen. Zudem erhalten sie leicht überdimensionierte 

Gehäuse, um sicherzustellen, dass die Betriebstemperatur 125 °C 

nicht überschreitet. 

www.menzel-motors.com/de 

Smarte Servo-Achse für 

flexible Produktion 

Lenze hat für Positionieraufgaben, Handling- und Montage- 

Applikationen, Robotik, Verpackungsmaschinen und Förderantriebe 

ein Antriebspaket entwickelt. Herzstück ist der smarte 

Servo-Inverter i950. Die 

höhere Rechenleistung 

und der integrierte 

EtherCAT-Port ermöglichen 

es, mehrere Achsen 

mit großer Geschwindigkeit 

synchron zu steuern 

und so komplexe Aufgaben 

zu erledigen. Mit drei 

Betriebsmodi ist er 

vielseitig einsetzbar. Er 

kann frei programmiert 

werden oder unter einer 

CiA402-Motion-Steuerung 

als Stellantrieb dienen. Die häufigste Betriebsart dürften jedoch 

die integrierten Fast-Technologie-Anwendungen sein. Diese 

Module bilden einen breiten Funktionsumfang ab, den man nicht 

selbst programmieren muss, sondern über das Setzen von 

Parametern nutzen kann. Das Inbetriebnahme-Tool EasyStarter 

liefert dazu eine grafische Parametrier-Oberfläche, die das 

Handling erleichtert und dafür sorgt, dass nicht in jeder Projektphase 

Ingenieure eingesetzt werden müssen. 

www.lenze.com 

DIESER SERVOMOTOR 

HÄLT FAST JEDER 

UMGEBUNG STAND 

ANTRIEBSLÖSUNGEN FÜR DEN 

EINSATZ IN RAUER UMGEBUNG 

n Bürstenloser Servomotor mit Edelstahlgehäuse in 

Schutzart IP69K 

n Beständig gegen korrosive Medien wie Säuren, 

Laugen oder Salzwasser 

n Wasserdicht bis 20 m Eintauchtiefe, leicht zu 

reinigen und hygienisch 

n Max. Axiallast: 500 N, Drehmoment bis 8 Nm, flache 

Drehmomentkurve bis 1.600 U/min. 

www.servotecnica.de 

IP69K KORROSIONSBESTÄNDIG SALZWASSERTAUGLICH


Für Schlauchbeutel am laufenden Band 

www.servotecnica.de 

Die Schleifringe SVTS E und Servomotoren SVTM A von Servotecnica zeigen besondere Stärken bei der 

Ausstattung von Verpackungsmaschinen wie den Flowpack-Maschinen, auch als horizontale Schlauchbeutelmaschinen 

bekannt. Die gehäuselosen Hohlwellen-Schleifringe werden hier eingesetzt, um die beweglichen 

Siegelwerkzeuge zum Verschließen der Flowpacks mit Strom zu versorgen. Sie sind für hohe Ströme ausgelegt 

und reduzieren durch ihre offene Bauart den Einbauraum. Die bürstenlosen, komplett gekapselten 

Motoren vom Typ IC 400 benötigen keine zusätzliche Belüftung. Sie ergänzen Antriebskonzepte für 

Flowpack-Maschinen, z. B. für den Antrieb der Förderstrecken, der Folienzufuhr oder für den Antrieb 

von Verstelleinrichtungen an der Maschine. Die Stator-Pakete mit Wicklung in der Nut und die 

Verwendung von Neodym-Magneten erbringen eine hohe Leistung bei kleinen Abmessungen. Zur 

Erhöhung der Anwendungssicherheit wird für jedes Wicklungspaket ein Temperatursensor montiert. 

Verlorene Energie zurückgewinnen 

Wir können auch 

Kompliziert 

Mit individuell ausgelegten 

Motorelementen von Sycotec 

lassen sich kompakte, robuste 

Hochgeschwindigkeitsgeneratoren 

mit 97 bis 99 % Wirkungsgrad 

entwickeln. Ungenutzte 

thermische oder strömungsmechanische 

Verluste und 

industrielle Abwärme lassen 

sich mit ihnen als elektrische 

Energie zurückgewinnen. Kürzlich erhielt der Hersteller Aufträge 

für Baugruppen zur Herstellung von Generatoren mit einer Gesamtleistung 

von 10 MW. Bei einem Verbrennungsmotor gehen ca. 60 % 

der Energie über Verlustwärme im Kühler und im Abgasstrom 

verloren. Um sie nutzbar zu machen, bietet sich der Generator zum 

Einbau z. B. in ORC-Anlagen an. Ein Schiffbauer von Kreuzfahrtschiffen 

setzt bereits durch Lloyd’s zugelassene Generatoren ein, 

in denen Baugruppen von Sycotec zum Einsatz kommen. Auch in 

großen Computer-Rechenzentren kann Abwärme mit ORC-Anlagen 

wieder in elektrische Energie umgesetzt werden. 

www.sycotec.eu 

PAN ® Hochleistungsbronzen 

für Gleitlager, Führungen und 

Verzahnungen aus speziell verhütteten 

PAN ® - Materialien 

PAN ® -GF selbstschmierende Gleitlager 

wartungsfrei - wartungsarm 

PAN-Metallgesellschaft 

Seit 1931 

Postfach 102436 

D-68024 Mannheim 

Tel.: + 49 (0) 621 42 303-0 • Fax: + 49 (0) 621 42 303-33 

kontakt@pan-metall.com • www.pan-metall.com 

Direktantriebsmotor zur präzisen 

Ventilsteuerung 

Ein Direktantriebsmotor, der in Ventilbaugruppen für die 

Thermostatregelung, Kraftstoffmessung, Ansaugluftabsperrung, 

Kraftstoffabsperrung und Luftstartregelung integriert werden kann, 

ist der Bei Kimco LAT22-18 von Sensata. Der Limited-Angle- 

Torque-Motor hat eine gekapselte Spuleneinheit, um aggressiven 

chemischen Umgebungen standzuhalten. Die Größe und das 

Gewicht des Motors wurden durch die Befestigung von Permanentmagneten 

direkt an der Welle des Drosselventils auf ein Minimum 

reduziert. Er hat Drehmomentkapazitäten von mehr als 0,35 Nm 

über einen Auslenkwinkel von 90° hinweg. Seine Maße sind mit 

einem Durchmesser von 56 mm bei 45 mm Länge sehr 

kompakt, seine Einsatztemperatur beträgt bis 

125 °C. Da LATs einphasig sind, lassen sie sich 

einfach regeln und installieren. Zudem bieten sie 

einen höheren Gleichlauf ohne Rastmoment im 

Vergleich zu Schritt- oder anderen Getriebemotoren. 

So eignen sie sich für die 

Präzisionssteuerung. 

Ackermann.indd 1 24.03.2009 16 

www.sensata.com 


Echtzeit-Überwachung von Elektromotoren per App 

WEG stellt den neuen WEG-Motor-Scan vor. Diese 

Technologie, die ganz einfach per Montageklemme 

am Motor als Retrofit befestigt werden kann, 

ermöglicht auf kosteneffiziente Weise die Echtzeit- 

Überwachung von Elektromotoren über eine 

intelligente Geräte-App. Auf Basis der ausgelesenen 

Betriebsdaten können Instandhalter vorbeugende 

bzw. vorausschauende Wartungsmaßnahmen 

planen. Dies trägt zu einer verlängerten Lebensdauer 

der Motoren und einer erhöhten Anlagenverfügbarkeit 

bei. Bei der Entwicklung des Motor-Scans hat der Hersteller an Ingenieure 

und Techniker gedacht, die den Zustand der installierten Motoren überwachen müssen, 

um eine stetige Verfügbarkeit und hohe Prozesseffizienz zu gewährleisten. Durch 

die Echtzeit-Überwachung kann die App dabei helfen, Problemen und Ausfällen 

vorzubeugen, bevor der Ernstfall eintritt. Auf diese Weise können Anwender Kosten 

senken, die Profitabilität ihrer Maschinen und Anlagen verbessern sowie Ressourcen 

effizienter nutzen. 

www.weg.net 

Reluktanzmotoren von 0,55 bis 45 kW 

Siemens erweitert das Portfolio seiner Simotics Synchronreluktanz-Motoren um die 

Achshöhen AH90 und AH225. Damit kommt das Unternehmen den Anforderungen 

namhafter Hersteller von Pumpen, Lüftern, Kompressoren und dem allgemeinen 

Maschinenbau entgegen, die verschiedene Achshöhen benötigen. Die Motoren sind in 

einem Leistungsbereich von 0,55 bis 45 kW erhältlich. Außerdem stehen Motoren auch 

mit einer Bemessungsdrehzahl von 1 500 und 3 000 min -1 zur Verfügung. Mit der vor 

kurzem auf dem Markt gebrachten Sinamics Reluctance-Control-Lizenz ist eine präzise 

geberlose Drehmoment-Regelung bis zum Stillstand möglich. Die Lizenz ermöglicht 

eine feldorientierte (Vektor-)Regelung auch im Stillstand. Ein Synchronreluktanz- 

Antriebssystem arbeitet äußerst energieeffizient und bietet zudem 

höhere Leistungsreserven als ein vergleichbarer Synchronantrieb. 

Gerade im Vergleich zur konventionellen 

Asynchrontechnik werden mit den Simotics Synchronreluktanz-Motoren 

sehr hohe Wirkungsgrade im 

Nennpunkt und im Teillastbereich bei gleichzeitig 

hoher Leistungsdichte und Dynamik erreicht. 

www.siemens.com 

[ 

] 

... was man kaum sieht 

Prädestiniert für Handstücke 

Die BLDC-Servomotoren der Serie 1660 BHx von Faulhaber 

liefern, bezogen auf Abmessungen und Gewicht, 

hohe Drehzahl- und Leistungswerte bei geringer 

Vibration und Wärmeentwicklung. Damit sind sie 

prädestiniert für Handstücke mit hohem Leistungsbedarf 

bei limitiertem Bauraum, z. B. Dentalhandstücke, 

Medizinrobotik-Systeme und elektrische Greifer 

oder Laborausrüstung. Die spalt- und bürstenlosen 

Hochleistungsmotoren in 2-Pol-Technik mit 16 mm 

Durchmesser gibt es in zwei Motorausführungen, die 

beide eine Länge von 60 mm aufweisen. Die Serie 

1660 BHS erreicht Drehzahlen bis 100 000 min -1 , liefert 

eine Leistung von 96 W und erfüllt somit auch anspruchsvollste Anforderungen. Die 

Serie 1660 BHT liefert ein Dauer-Abtriebsdrehmoment von knapp 19 mNm und 

beherrscht dabei auch variable Lasten. Mit nur 95 min -1 /mNm trägt die extrem flache 

Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie zur Minimierung von Drehzahlschwankungen bei 

und gewährleistet somit eine konstante Drehzahl und Laufruhe. 

www.faulhaber.com


Störungen wirksam ableiten 

Schirmklammern von Icotek – Von der Idee bis zur Produktion in Serie 

In der industriellen Prozesstechnik wird für Mess- und Prüfeinrichtungen eine immer 

höhere Sicherheit gegen Störungen eingefordert und in der Praxis umgesetzt. 

Einer effizienten Schirmerdung der Leitungen kommt hierbei die entscheidende 

Bedeutung zu. Die Firma Icotek hat ein breites Spektrum an EMV-Schirmklammern 

entwickelt, mit und ohne integrierte Zugentlastung. Lesen Sie mehr. 

Zu Beginn der Entwicklung stand an 

oberster Stelle, dass die Bestückung der 

EMV-Schirmklammern von der Vorderseite 

aus stattfinden kann. Denn gegenüber 

alternativen Lösungen verfügen diese 

Schirmklammern über eine 50 % größere 

Kontaktfläche, entsprechend großflächiger 

wird der Kabelschirm kontaktiert. Durch 

diese großflächige Kontaktierung des Kabelschirms 

werden potenziell auftretende 

Störungen wirksam abgleitet. Die Werte des 

Wirkwiderstandes sind grundsätzlich als 

niedrig zu benennen: Selbst im Bereich von 

10 kHz bis 100 MHz liegen die Werte noch 

unter 20 Ohm. Damit ist eine optimale Ableitung 

hochfrequenter Störungen, aufgrund 

geringer Ableitwiderstände in einem 

breiten Frequenzbereich, sichergestellt. 

Ein besonderes Augenmerk legten die 

Entwickler von Icotek ferner auf die Vibrationssicherheit 

aller Bauteile der Schirmklammern: 

Nach der Freilegung des Kabelschirms 

wird dieser in die Schirmklammer 

eingedrückt. Durch den permanenten Fe- 

Hubert Jahnke ist Produktmanager 

bei der Icotek GmbH in Eschach 

derdruck auf den Kabelschirm ist eine konstante 

und auch unter Vibrationen sichere 

Kontaktierung sichergestellt. Die Schirmklammern 

sind wartungsfrei. Geeignet sind 

die Schirmklammern für Kabelschirme 

zwischen 1,5 und 48 mm Durchmesser. 

Ob im Fahrzeugbau, in der Schienenverkehrstechnik, 

an Elektromotoren oder Elektroantrieben, 

Frequenzumrichter, Wechselrichter, 

im herkömmlichen Schaltschrankbau 

oder aber unter Extrembedingungen in 

Windkraftanlagen im Offshore-Bereich. Die 

SKL-Baureihe hat sich als zuverlässig und 

universell einsetzbar bewährt. 

Für den Montageeinsatz auf Leiterplatten 

eignet sich die Schirmklammer 

vom Typ PCB|SKL mit 

einem fest fixierten Lötanschluss. 

Diese ist in zwei Baugrößen mit Schirmklammern 

für die Klemmbereiche von 1,5 

bis 8 mm verfügbar. Die Klammer lässt 

sich auf passende Bohrungen der Leiterplatte 

stecken und anschließend verlöten. 

Hutschienen, Sammelschienen 

oder Direktmontage 

Verschiedene Montagearten, z. B. 

auf Hutschienen, Sammelschienen 

oder durch Direktmontage machen die 

Schirmklammern für zahllose Anwendungen 

einsatzfähig. Bei einer Montage der 

SKL auf Trägerfüßen wird Anwendungsbezogen 

eine Zugentlastung integriert. Somit 

sind beide Funktionen, EMV-Abschirmung 

und Zugentlastung, richtlinienkonform getrennt 

und finden in einem Bauteil statt. 

Die Zugentlastung nach DIN EN 62444 geschieht 

hierbei über den robusten Kabelaußenmantel 

und nicht über den empfindlichen 

Kabelschirm. 

Die MSKL-Schirmklammer hat einen besonders 

großen Klemmbereich. Mit je einer 

Baugröße werden die Schirmdurchmes- 

01 SKL-Schirmklammer 

mit Montagefuß 

für 10 × 3 mm 

Sammelschiene 


02 SKL-Baureihe (links) und 

herkömmliches System 

03 Anwendung einer 

Schirmklammer am Frequenzumrichter 

verbaut in einem 

Schaltschrank 

ser 3–12 mm und 8–18 mm abgedeckt, d. h. 

es werden rd. 90 % der auf dem Markt befindlichen 

geschirmten Leitungen kontaktiert, 

was die Lagerhaltungskosten senkt 

und ein hohes Maß an Planungssicherheit 

bietet. Die MSKL besticht neben den großen 

Klemmbereichen auch in dieser Produktreihe 

durch die großflächige Kontaktierung 

des Kabelschirms bei gleichzeitig 

schmaler und niedriger Bauart. Die MSKL- 

Schirmklammern werden lose, aber auch 

mithilfe unterschiedlicher Aufnahmeträger 

zur direkten Schraubmontage, zum Aufrasten 

auf eine 35-mm-Hutschiene oder auf 

die 3 × 10 mm Sammelschiene, bezogen. 

Da neben wird auch die MSKL mit einer 

inte grierten Zugentlastung angeboten. 

Schirmklammern vom Typ MSKL werden 

überall dort eingesetzt, wo der Schirm einzelner 

Leitungen mit dem Massepotenzial 

verbunden werden muss. Die Schirmklammern 

ermöglichen eine sichere und 

ein fache Ableitung der schirmgebundenen 

Leitungsstörungen und sind wartungsfrei. 

Bedingt durch ihre speziell entwickelte Geometrie 

sind die Klemmbereiche der MSKL 

groß. Die Baubreite und -höhe sind hingegen 

vergleichsweise gering – z. B. MSKL 

3–12 mit eingelegtem 12-mm-Leitungsschirm 

ergibt eine Breite von 26,25 mm. So 

bleibt der schmale, niedrige Aufbau auch bei 

voller Bestückung erhalten. Infolge großer 

Klemmbereiche sind weniger Ausführungen 

vor Ort bei der Montage erforderlich. 

Die Leitung selbst wird mithilfe von 

Kabelbindern über den robusten Kabelaußenmantel 

zugentlastet und nicht über 

den sensiblen Kabelschirm. Bedingt durch 

permanenten und konstanten Druck auf 

den Kabelschirm entfällt das Nachjustieren 

des Federdrucks. Die einfache Montage 

findet durch Aufrasten auf 35-mm-Hutschienen 

statt. 

Von der Idee bis zur 

Produktion in Serie 

Im Dialog mit dem Anwender werden 

die Einbaumöglichkeiten, Platzverhältnisse 

und Geometrien des Grundträgers 

besprochen, umgesetzt und bis zur Serienreife 

entwickelt. Häufig entstand durch 

eine applikationsspezifische Problemstellung 

in Ausgangslage in kurzer Zeit ein 

serienreifes Produkt. Spätestens an dieser 

Stelle stellt Icotek sein Know-how und 

Können unter Beweis. 

Mithilfe des EMV-Konfigurators über die 

Homepage des Herstellers gestaltet der 

Anwender selbst Lösungen, zugeschnitten 

auf seine individuellen Bedürfnisse. Im 

Zeitalter des globalen Wandels und im 

immer schneller werdenden Rhythmus des 

Marktgeschehens sind kompetente Partnerschaften 

die tägliche Basis, um erfolgreich 

bestehen zu können. 

www.icotek.com 

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DER BRECObasic 

was man kaum sieht 

Beste Zahnriemenqualität aus 

Porta Westfalica, verbaut in 

Ihrer Anlage. 

Das ist Bewegung.


Von Predictive Maintenance profitieren 

Der richtige Weg für kleine und mittlere Unternehmen 

Mithilfe von Predictive Maintenance 

Wartungszeiten vorbeugend zu 

planen und Ausfallzeiten zu 

minimieren, verspricht für jedes 

Unternehmen große 

Einsparpotenziale. Während viele 

Großunternehmen längst von der 

Analyse historischer Daten 

profitieren, scheut der Mittelstand 

aus Know-how- und 

Kapazitätsgründen oft noch 

vor diesem Thema zurück. 

Wie aber die entscheidenden 

Wettbewerbsvorteile nutzen? 

Schlagworte wie Industrie 4.0, Digitalisierung oder Big/Smart 

Data führen im industriellen Umfeld schnell zum Paradebeispiel 

Predictive Maintenance, der zustandsbasierten Wartung. Bislang 

war es der Intuition erfahrener Mitarbeiter vorbehalten, an Maschinen 

einen Wartungsbedarf zu erkennen und entsprechende Maßnahmen 

zeitlich effizient durchzuführen. Technologie, die dieses 

„Handauflegen“ mithilfe von Sensoren und IT automatisieren kann, 

sorgt momentan für Aufmerksamkeit. Aber wie sieht es in der Praxis 

aus? Und zwar nicht beim Multi-Millionen-Euro-Produkt eines 

Weltkonzerns, sondern bei den Systemen eines ganz bodenständigen 

Mittelständlers? 

Verschiedene Wartungsmethoden 

In der Praxis haben sich zwei Wartungsmethoden etabliert: die reaktive 

Wartung (wenn etwas kaputt geht, wird es ersetzt) und die präventive 

Wartung (nach einem festen Turnus wird etwas ersetzt, egal, 

ob es kaputt ist oder nicht). Beide Methoden sind offensichtlich 

nicht optimal; im reaktiven Fall verlieren die Unternehmen Zeit, bis 

das System wieder läuft, im präventiven Fall geben sie möglicherweise 

Geld aus, obwohl es noch nicht erforderlich gewesen wäre. 

Predictive Maintenance – die prädiktive oder zustandsbasiert 

vorausschauende Wartung – verspricht die Lösung: Sie ist der 

Versuch, mithilfe von Sensor- und sonstigen Daten den Zustand 

einer Maschine so genau zu beschreiben, dass vorausgesagt werden 

kann, wann welches Teil ersetzt werden muss (Vorhersagemodelle), 

also der reaktive Fall eintreten würde. So könnten bspw. 

im Falle eines Lagers Schwingungen, Temperaturen oder Drehzahlen, 

die von den Normalwerten abweichen, auf ein baldiges Versagen 

hinweisen. 

Dr. Andreas Wierse ist Geschäftsführer der Sicos BW GmbH 

in Stuttgart und Dr. Till Riedel ist Projektleiter Smart Data 

Innovation Lab beim Karlsruher Institut für Technologie KIT 

In Bild 01 ist das Zusammenspiel der Daten mit den Vorhersagemodellen 

dargestellt. „Log-Daten“ sind in diesem Fall z. B. Messdaten 

des Antriebs, „Service-Daten“ können Notizen von Technikern, 

Wartungszeitpunkte, durchgeführte Arbeiten oder subjektive 

Einschätzungen von z. B. Verschleiß o. ä. sein. 

Alle diese Informationen fließen in die Vorhersagemodelle ein: 

Sie werden genutzt, um die Modelle so anzulernen, dass sie die 

charakteristischen Konstellationen vor einem Ausfall erkennen. 

Dabei ist bei den meisten Verfahren unbedingt erforderlich, dass in 

den Daten, die zum Trainieren der Modelle genutzt werden, auch 

echte Fehlerfälle mit allen dazugehörigen Daten enthalten sind. 

Denn: will man ein System so trainieren, dass es Fehler voraussagt, 

müssen in den Trainingsdaten zu Lernzwecken ausreichend viele 

Fehler enthalten sein. 

Was sich zunächst einmal trivial anhört, ist vor dem Hintergrund 

der praktischen Produktentwicklung alles andere als selbstverständlich: 

Der Hersteller eines Antriebs muss eine gewisse Zuverlässigkeit 

seines Produktes garantieren. Insbesondere im höherpreisigen 

Segment bedeutet das, dass Fehler nur selten vorkommen 

dürfen. Je besser also das Produkt, desto weniger Fehler und desto 

weniger Trainingsdaten stehen zur Verfügung; umgekehrt ausgedrückt: 

man muss erheblich länger oder von mehr Produkten 

Daten sammeln, um überhaupt die kritische Menge an Fehlerfällen 

in diesen Daten zu finden, die man für wirklich gute Vorhersagemodelle 

braucht. 

Lohnt sich der Kostenaufwand? 

An dieser Stelle kommt die Kostenbetrachtung ins Spiel. Bei den 

Vorhersagemodellen gibt es im Hinblick auf die Wartung vereinfacht 

gesagt zwei kritische Fälle; diese haben zwar miteinander zu 

tun, sind aber nicht direkt gekoppelt: 

1. Die „Richtigpositivrate“, d. h. das Modell sagt korrekt voraus, dass 

eine Wartung stattfinden muss. 

2. Die „Falschpositivrate“, d. h. das Modell sagt voraus, dass eine 

Wartung stattfinden muss, diese ist aber eigentlich noch nicht 



01 

Zusammenhang zwischen Daten, Vorhersagemodell 

und Wartung 

02 

Potenzial für eine Kostenersparnis 

Vorhersagemodelle 

Richtigpositivrate 

100 % 

vorhergesagte 

Kostenersparnis 

Erwartete Kosten 

1400T € 

80 % 

1200T € 

1000T € 

60 % 

40 % 

Vergleich: 

Kosten reaktiver Wartung 

800T € 

600T € 

Log 

Daten 

Wartung 

Service 

Daten 

20 % 

0 % 

T € 

0,00 % 0,01 % 0,02 % 0,03 % 0,04 % 0,05 % 0,06 % 

Falschpositivrate 

400T € 

200T € 

erforderlich. In Bild 02 sind diese beiden Raten einander gegenübergestellt; 

die blaue Kurve setzt sie zueinander in Beziehung 

(es ergibt sich i. d. R. keine Gerade, da die Wechselwirkungen in 

der Praxis nur selten linear sind). 

Bei einem Blick auf die Extreme ist der Zusammenhang leicht verständlich: 

Will ein Unternehmen sicherstellen, dass das Vorhersagemodell 

im Fall einer erforderlichen Wartung keinesfalls einen 

Fehler macht, muss es im Zweifelsfall das Anfordern einer eigentlich 

noch unnötigen Wartung in Kauf nehmen; die Falschpositivrate ist 

dann höher. Hierauf werden die Verantwortlichen nur dann abzielen, 

wenn die Kosten einer versäumten Wartung so hoch sind, dass 

sie die Kosten einer überflüssigen Wartung deutlich überwiegen. 

Will man die Falschpositivrate dagegen auf Null drücken (also 

ganz sicher gehen, dass nie eine überflüssige Wartung durchgeführt 

wird), nimmt man am besten keine Wartung vor. Das macht in den 

Fällen Sinn, in denen der Schaden durch eine nicht durchgeführte 

Wartung gering, die Wartung aber extrem teuer ist. Hier ist dann allerdings 

auch die Richtigpositivrate gleich Null, was einer reaktiven 

Wartung entspricht. Die Kosten entsprechen der gestrichelten Linie. 

Die blaue Kurve im Diagramm zeigt einen typischen Zusammenhang 

zwischen diesen beispielhaft erreichbaren Vorhersagegenauigkeiten 

an, die graue Kurve die entsprechend resultierenden Kosten. 

Im rechten Teil der Abbildung (also wenn man sichergehen möchte, 

dass man keine erforderliche Wartung verpasst) sind die Kosten 

deutlich höher als bei der reaktiven Wartung. Typischerweise entspricht 

das irgendwann einer präventiven Wartung, mit entsprechend 

höheren Kosten im Beispiel. 

Im Beispiel ist eine Kosteneinsparung durch die prädiktive Wartung 

im Vergleich zur reaktiven Wartung nur bei einer Falschpositivrate 

von lediglich etwa 0,2 % erkennbar. Auch wenn dies ein 

wenig plakativ und das Potenzial in vielen Fällen sicherlich größer 

sein mag, zeigt dies deutlich: Eine Einsparung ist keinesfalls eine 

Selbstverständlichkeit. Unternehmen sollten sich alle Kosten – für 

eine Wartung und eine versäumte Wartung gleichermaßen – anschauen 

und den Zusammenhang zwischen den beiden Positivraten 

ermitteln. Erst in der Gesamtbetrachtung lässt sich beurteilen, 

ob der Einsatz der prädiktiven Wartung sinnvoll ist. Eine zustandsbasierte 

Dynamisierung der Wartung führt zu einer adaptiven 

Mischung von reaktiven und präventiven Wartungsprozessen, mit 

all ihren organisatorischen Konsequenzen. 

Hilfestellung für KMU 

Gerade Mittelständler tun sich verständlicherweise bei der Beurteilung, 

ob, wann und wie Big/Smart-Data-Technologien wie Predictive 

Maintenance für sie lohnenswert sind, noch schwer. Doch für sie 

gibt es bundesweit mittlerweile zahlreiche Anlaufstellen (Initiativen, 

Förderprogramme oder Kompetenzzentren), die ihnen zur 

Seite stehen. So bietet z. B. das Smart Data Solution Center Baden 

Württemberg (www.sdsc-bw.de) für KMU eine neutrale und unabhängige 

Smart-Data-Beratung. Anhand einer kostenlosen Potenzialanalyse 

beurteilt das Center, ob sich die Aufbereitung, Analyse und 

Auswertung vorhandener Daten für die Unternehmen lohnen. Falls 

ja, beraten die Experten zur Projektrealisation und begleiten auch 

die Umsetzung. 

Fotos: 01+02: Wierse, Riedel, „Smart Data Analytics Praxishandbuch“, 

De Gruyter 2017 

www.sicos-bw.de 

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Robotikindustrie und verbessert damit auch das 

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Das umfangreiche Angebot von Größen und 

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Design helfen dabei, die entscheidenden Parameter 

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Enge Zusammenarbeit zwischen Entwicklung 

und Fertigung 

Eines der Hauptprinzipien der Qualitätspolitik des 

Unternehmens ist der Schwerpunkt auf Kundenfeedback. 

Auch aus diesem Grund arbeitet SPINEA 

eng mit Herstellern von Robotern und ähnlichen 

Herstellern von Hi-Tech-Systemen zusammen. Auf 

diese Weise ist es möglich, die Parameter der 

Produkte anzupassen und Neuerungen einzubringen, 

noch bevor sie in Betrieb genommen 

werden. Die direkte Beteiligung an der Entwicklung 

neuer Roboterarmmodelle und Automatisierungsgeräte 

ist eine Voraussetzung für den stetigen 

technischen Fortschritt. 

SPINEA ist Inhaber des Qualitätszertifikats ISO 

9001:2009, das die konsequente und gründliche 

Einhaltung der Prozesse der Vorbereitung, 

Integration und Verbesserung der Effektivität der 

Entwicklung, Herstellung und des Verkaufs der 

Produkte, des Managements und der Zufriedenheit 

der Kunden belegt. 

SPINEA, s.r.o. 

Okrajová 33 080 05 Prešov, Slowakei Tel.: +421 51 77 00 156 info@spinea.com 

www.spinea.com 

SPINEA.indd 1 17.05.2018 08:44:22

special 

Robotik und Automation 

Eine mobile Plattform von Kuka bewegt sich autonom im 

Raum – und ermöglicht so die grenzenlose Mobilität für die 

flexiblen Fertigungskonzepte der Industrie 4.0. Für die hohe 

Positioniergenauigkeit des fahrerlosen Systems sorgen die 

präzisen und zuverlässigen Zykloidgetriebe von Nabtesco. 

Bild: Nabtesco Precision Europe GmbH, Düsseldorf und Kuka GmbH, Augsburg

ROBOTIK UND AUTOMATION I SPECIAL 

So flexibel kann Mobilität sein 

Zykloidgetriebe machen die Produktion mobil und fit für die Industrie 4.0 

01 Traglasten von bis zu 

1 500 kg meistert die KMP 1500 

Die omnidirektionale, mobile 

Plattform von Kuka bewegt sich 

autonom und flexibel im Raum – 

und ermöglicht so die benötigte 

grenzenlose Mobilität für die 

flexiblen Fertigungskonzepte der 

Industrie 4.0. Für die hohe 

Positioniergenauigkeit des 

fahrerlosen Transportsystems 

sorgen die präzisen und 

zuverlässigen Zykloidgetriebe 

von Nabtesco. 

Daniel Obladen ist Head of Sales General 

Industries bei der Nabtesco Precision Europe 

GmbH in Düsseldorf 

Als Johann Joseph Keller und Jakob 

Knappich 1898 in Augsburg das „Acetylenwerk 

für Beleuchtungen“ gründeten, 

hätten sie sich wahrscheinlich in ihren 

kühnsten Träumen nicht ausmalen können, 

wie sich ihre Firma einmal entwickeln 

sollte. Heute, 120 Jahre später, ist Kuka (die 

Abkürzung steht für „Keller und Knappich 

Augsburg“) einer der führenden Anbieter 

von Automatisierungslösungen und setzt 

als Technologieführer weltweit Standards. 

Dieser Erfolg kommt nicht von ungefähr: 

Von Anbeginn baut das Unternehmen auf 

Ideen, Innovationen und Qualität. So machen 

sich die Bayern u. a. in der Schweißtechnik 

und im Kommunalfahrzeugbau einen 

Namen. Immer wieder kommen neue Produktbereiche 

hinzu. 1973 schreibt Kuka 

Geschichte als Robotik-Pionier und entwickelt 

den weltweit ersten Industrieroboter 

mit sechs elektromechanisch angetriebenen 

Achsen. Seitdem steht die Marke wie 

kaum eine andere für innovative Robotertechnologie 

und intelligente roboterbasierte 

Automatisierungslösungen von morgen. 

In Zeiten von Industrie 4.0 & Co. richtet 

das Augsburger Unternehmen seinen Fokus 

vor allem auf die intelligente, digitale Fabrik 

und flexible Fertigungskonzepte. „Industrie 

4.0 und Digitalisierung sind unsere Realität. 

Mensch und Maschine arbeiten sicher 

und effizient zusammen, smarte Robotik trifft 

auf mobile Logistik“, so Wolfgang Bohlken, 

Director R&D Mobile Robotics bei Kuka, und 

ergänzt: „Die Fabrik der Zukunft kennt keine 

vordefinierten Wege und starren Prozesse. 

Intelligente, autonome Fahrzeuge werden 

Roboter und Maschinen „on the fly“ mit 

anderen Werkzeugen ausstatten und es ermöglichen, 

die Produktion in einem bislang 

unvorstellbaren Ausmaß zu flexibilisieren.“ 

Maximale Flexibilität und Mobilität ohne 

Grenzen: das sind also die Anforderungen 

an zukunftsfähige Fertigungsprozesse. Ausgestattet 

mit Mecanum-Rädern und Zykloidgetrieben 

von Nabtesco bewegt sich die mobile 

Plattform KMP 1500 von Kuka autonom 

und flexibel in alle Richtungen – und ermöglicht 

so eine intelligente Produktion. 

Maßstäbe in puncto 

Bewegungsfreiheit 

Die mobile Plattform ist auf die Automatisierung 

in der Industrie 4.0 abgestimmt. Das 

fahrerlose Transportsystem mit Hebemechanismus 

kann sich frei und ohne klassische 

Spurführungs- oder Navigationselemente 


02 Die mobile Plattform KMP 1500 von Kuka 

bewegt sich autonom und flexibel im Raum 

03 Für die Manövrierfähigkeit sorgen vier 

Antriebseinheiten mit Mecanum-Rad und 

Zykloidgetrieben von Nabtesco 

durch den Raum bewegen und übernimmt 

eigenständig den Transport von Produkten 

und Bauteilen durch alle Prozessschritte. 

Damit eignet sich die KMP 1500 auch für die 

sogenannte Matrix-Produktion: Eine extrem 

wandlungsfähige, komplett vernetzte Fertigung, 

bei der sich die Anlage „on the fly“ 

automatisch auf wechselnde Produkttypen 

umrüsten kann – und zwar ohne Wartezeiten 

oder Produktionsausfälle. 

Uneingeschränkt und präzise manövrieren 

– möglich wird dies durch eine ausgeklügelte 

Antriebstechnologie mit Mecanum- 

Rad. Ein Mecanum-Rad besteht aus zwei 

Felgen und neun freilaufenden Rollen, die in 

einem 45°-Winkel montiert sind. Die Räder 

bewegen sich unabhängig voneinander. Dadurch 

kann die mobile Plattform aus dem 

Stand in alle Richtungen fahren: Sowohl vorwärts 

und seitwärts als auch diagonal und im 

Kreis. Selbst in engen Räumen positioniert 

das Fahrzeug so bis zu ± 5 mm genau – optimal 

für platzsparende und hochpräzise Automatisierungslösungen 

in der Logistik. 

Päzision dank Zykloidgetrieben 

Als Hauptbestandteil des Antriebskonzepts 

kommt den Getrieben eine besondere Bedeutung 

zu. Guter Wirkungsgrad, lange Lebensdauer 

und Wartungsfreiheit – das waren 

die wichtigsten Anforderungen für den 

Einsatz in der KMP 1500. Hinzu kamen 

Robustheit, gute Positioniergenauigkeit, eine 

geringe Einbautiefe und die Möglichkeit zur 

Integration in ein Mecanum-Rad. Bereits seit 

vielen Jahren setzt Kuka auf die Zykloidgetriebetechnologie 

von Nabtesco. Auch bei 

der Entwicklung der neuen mobilen Transportplattform 

wollte man kein Risiko eingehen. 

„Angesichts unserer langjährigen Zusammenarbeit 

im Bereich der Robotik war 

Nabtesco auch im AGV-Bereich ein willkommener 

Partner“, erzählt Bohlken. „Die Getriebe 

sind leistungsfähig, präzise und robust 

und werden daher abteilungsübergreifend 

bevorzugt verwendet.“ 

In über 60 % aller Industrieroboter sind 

die Zykloidgetriebe des japanischen Herstellers 

mit Europazentrale in Düsseldorf 

verbaut – damit ist Nabtesco der unangefochtene 

Weltmarktführer in der Robotik. 

Zu verdanken haben die Präzisionsgetriebe 

diesen Erfolg ihrem besonderen Konstruktionsprinzip. 

Dank der zykloiden Bauweise 

kommen sie im Inneren ohne Zahnräder 

aus und sind keinen Scherkräften ausgesetzt. 

Das macht die Getriebesysteme zuverlässig, 

genau und widerstandsfähig. Darüber 

hinaus zeichnen sie sich durch eine 

kompakte Bauweise, einen geringen Verschleiß 

sowie eine lange Lebensdauer aus. 

Highspeed auf engstem Raum 

In der KMP 1500 kommen die kompakten 

und leichten Vollwellengetriebe der RF-P- 

Serie zum Einsatz. Für ihre Aufgaben im 

Radantrieb wurden die Getriebe vom Typ 

RF-19P nur minimal angepasst: Lediglich 

das Hauptlager wurde verstärkt, um höhere 

Radiallasten aufnehmen zu können. Mecanum-Rad, 

Getriebe und der direkt angeflanschte 

Motor bilden dabei eine kompakte 

Antriebseinheit. Da für jede der insgesamt 

vier Antriebseinheiten nur die halbe Fahrzeugbreite 

zur Verfügung stand, war eine 

geringe Bauhöhe erforderlich. Die Einbausätze 

wurden genau für Anwendungen dieser 

Art konzipiert und erlauben auch auf 

kleinstem Raum hohe Drehmomentleistungen. 

So ermöglichen die Exzentergetriebe 

schnelle Taktzeiten und hohe Abtriebsgeschwindigkeiten 

von 200 min -1 und sind 

dabei trotzdem kompakt gebaut. Aufgrund 

ihrer zykloiden Konstruktion mit zweistufigem 

Untersetzungsprinzip sind sie darüber 

hinaus verschleißarm und praktisch wartungsfrei. 

Daraus resultiert ein geringes 

Spiel über die komplette Lebensdauer von 

bis zu 20 000 Betriebsstunden. 

„Dank der Zykloidgetriebe von Nabtesco 

konnten wir einen kompakten Antriebsstrang 

realisieren. Sie arbeiten extrem präzise 

und ermöglichen erst die hohe Positioniergenauigkeit 

der KMP 1500“, erklärt Wolfgang 

Bohlken. „Die einzelnen Fahrbefehle aus der 

autonomen Navigation können äußerst genau 

umgesetzt werden. Dadurch fährt die 

mobile Plattform exakt auf der vorher 

berechneten Spur und es ergibt sich ein 

überaus gutes Fahrverhalten. So sind 

weniger Korrekturbewegungen notwendig.“ 

Kuka lobt außerdem die gute Verfügbarkeit, 

Überlastfähigkeit, lange Lebensdauer und 

Verschleißfreiheit der Getriebe. 

04 Die RF-P-Serie wurde speziell für 

Anwendungen konzipiert, die schnelle 

Drehmomentleistungen bei begrenztem 

Platzangebot erfordern 

05 Die leistungsstarken RF-P-Vollwellengetriebe 

arbeiten präzise und zuverlässig 

Gemeinsam zum Erfolg 

Doch nicht nur die Qualität der Produkte 

überzeugte, auch die Zusammenarbeit verlief 

absolut zufriedenstellend. „Wie bereits 

bei unseren anderen gemeinsamen Projekten 

war Nabtesco auch bei der KMP 1500 ein 

zuverlässiger und kompetenter Partner“, betont 

Bohlken. So stellte auch die kurze Entwicklungszeit 

kein Problem für Nabtesco 

dar: Innerhalb kurzer Zeit konnten die Düsseldorfer 

Ingenieure Prototypen zur Verfügung 

stellen. Inzwischen sind aus den ersten 

Entwurfsmodellen längst produktionsreife 

Getriebe geworden und die Kuka-Plattform 

versorgt Roboter und Maschinen getimed 

mit Material. Übrigens: die vorhandene Antriebslösung 

kann skaliert und auf kleinere 

und größere AGVs bzw. mobile Roboter 

übertragen werden. Weitere „Kollegen“ sind 

also nicht ausgeschlossen. 

Fotos: 01– 03: Kuka; 04+ 05: Nabtesco 

www.nabtesco.de 



10 000 Meter unter dem Meer 

Faulhaber stattet Tauchroboter mit Kleinstmotoren aus 

Eigentlich gilt: Je tiefer man im Ozean geht, desto 

weniger Lebewesen lassen sich dort finden. Doch in 

Tiefseegräben unterhalb von circa 6 000 Metern gibt 

es aktive, mikrobielle Lebensgemeinschaften, die in 

völliger Dunkelheit und bei Drücken von mehr als 

1 000 bar leben. Meeresforscher gehen davon aus, 

dass diese Gräben einen unerwartet starken Einfluss 

auf das Erdklima ausüben, und haben daher ein 

großes Interesse, diese Mikroben zu untersuchen. 

Dazu tragen Kleinstantriebe von Faulhaber bei, die 

dem extremen Druck widerstehen und auch am 

Meeresboden zuverlässig funktionieren. 

Welche biologischen und chemischen 

Prozesse in Tiefseegräben stattfinden, 

ist noch weitgehend unbekannt. Das 

Forschungsprojekt „Hades-ERC“ soll neue 

Einblicke in diese ozeanischen Abgründe 

ermöglichen. Die hadale Zone beginnt 

6 000 m unter der Wasseroberfläche und 

erstreckt sich bis zum Meeresboden. Ihr 

tiefster Punkt liegt im westlichen Pazifik im 

Marianengraben, etwa 11 km unter dem 

Meeresspiegel. Der Umgebungsdruck, der 

unter Wasser pro 10 m Tiefe um ein Bar 

steigt, beträgt dort dementsprechend 600 

bis rd. 1 070 bar am tiefsten Punkt. 

Dipl.-Ing. (BA) Andreas Seegen ist Leiter Marketing 

der Faulhaber GmbH & Co. KG in Schönaich und 

Dipl.-Phys. Marco Antoni ist im Redaktionsbüro 

Stutensee tätig 

Leben in der hadalen Zone 

„In der Meeresbiologie gibt es eine Grundregel“, 

sagt Prof. Ronnie Glud von der Universität 

Süddänemark in Odense. „Je tiefer 

man hinuntergeht, desto weniger Lebewesen 

trifft man an“. Denn mit zunehmender Wassertiefe 

steige nicht nur der Druck, es gebe 

auch immer weniger Sonnenlicht und von 

oben herabsinkende Nahrung wie z. B. Phytoplankton. 

Eigentlich sei aus diesem Grund 

in der hadalen Zone je nach Tiefe nur wenig 

biologische Aktivität zu erwarten. 

Doch die Schwerkraft wirkt überall und ein 

Teil der an der Oberfläche entstehenden Biomasse 

sinkt früher oder später zwangsläufig 

immer weiter in Richtung Ozean boden. Dort 

sammelt sich diese, auch Meeresschnee genannte 

Masse und dient als Nahrung. Die 

biologische Aktivität bricht daher mit dem 

Trend und steigt wieder an, wie Professor 

Glud 2013 herausfand: „Unterhalb von 

10 000 Metern haben wir mehr organischen 

Umschlag gefunden als bei 6 000 Metern“. 

Deshalb gehe er davon aus, dass die Gräben 

einen überproportional großen Einfluss auf 

die Stickstoff- und Kohlenstoffbilanz der 

Meere haben. Obwohl sie nur etwa zwei Prozent 

der Ozeanfläche ausmachen, könnten 

sie also überproportional auf die CO 2 

-Bilanz 

und das klimatische Geschehen einwirken. 

Um die Frage nach dem Einfluss der Ozeangräben 

auf das Erdklima zu beantworten, 

untersucht seine Fakultät Odense gemeinsam 

mit den Meeresbiologen der Universität 

Kopenhagen und meereswissenschaftlichen 

Instituten aus Deutschland, Japan und 

Schottland mit dem Hades-ERC-Projekt die 

hadalen Mikroben. Dabei stehen die Forscher 

vor zwei großen Schwierigkeiten. 

Tauchroboter erforschen 

die Tiefe 

Bemannte Tauchgänge in mehreren Kilometern 

Tiefe sind zwar prinzipiell möglich 


01 Das Forscherteam setzt auf DC-Kleinstmotoren, 

die sich in einem Praxistest für die 

Tiefe bewährt haben und für den Einsatz 

unter extremen Bedingungen geeignet sind 

02 Der Hades-ERC-Roboter nimmt Proben 

des Bodensediments und bringt diese 

zur Untersuchung an die Oberfläche 

und wurden auch bereits durchgeführt, 

doch sind sie aufwändig, kostenintensiv 

und gefährlich. Stattdessen kommt ein 

autonomer Roboter zum Einsatz, der Proben 

des Bodensediments nimmt und diese 

zur Untersuchung an die Oberfläche bringt. 

Doch ohne weitere Vorkehrungen würden 

die gesammelten, an den hohen Druck angepassten 

Mikroben beim Aufstieg durch 

den Druckabfall platzen, die Sedimentproben 

wären somit wertlos. 

Der Roboter muss nicht nur dem hohen 

Druck in der Tiefe widerstehen, sondern in 

jedem Druckbereich von der Oberfläche bis 

zum Meeresboden auch zuverlässig funktionieren, 

damit er abtauchen, die Proben unter 

Druck sammeln, diese mit Fixierungsmittel 

konservieren und schließlich mit den 

Proben wieder an die Oberfläche steigen 

kann. Der Antrieb, die Sensoren und die 

Werkzeuge, die das Sediment berühren, 

müssen zudem währenddessen auch verschiedene 

Bewegungen ausführen und viele 

Stunden autonom unter Wasser arbeiten. 

Nach einem Praxistest hat sich das Team 

dafür entschieden, nur einen einzigen, robusten, 

kompakten und gleichzeitig starken 

Motortypen aus dem Hause Faulhaber mit 

passendem Encoder und Planetengetriebe 

einzusetzen. Der Motor aus der Serie 

2342 CR hat sich in der Tiefe bewährt und 

ist für den Einsatz unter solch extremen 

Bedingungen optimal geeignet. Die kleinen 

Kraftpakete bieten bei gerade mal 23 mm 

Durchmesser und 42 mm Länge dauerhaft 

bis zu 19 mNm Drehmoment und außerdem 

einen hohen Wirkungsgrad, sodass der 

Roboter mit nur einer Batterieladung lange 

autonom tauchen kann. 

Motoren arbeiten unter 

Hochdruck 

Ein normaler Motor würde schon weit oberhalb 

der hadalen Zone nicht mehr funktionieren 

– entweder, weil eindringendes 

Meerwasser ihn von innen heraus zerstört, 

oder, wenn er dicht ist, der herrschende 

Umgebungsdruck ihn von außen zerquetscht. 

Dementsprechend gibt es zwei 

Möglichkeiten, wie ein DC-Kleinstmotor 

seine Funktion unter diesen Bedingungen 

erfüllen kann. Eine Lösung ist, den Motor 

und andere drucksensible Komponenten in 

einem druckbeständigen Gehäuse unterzubringen. 

Diesen Weg konnten die Forscher 

beim Hades-ERC für viele Komponenten 

mit einem druckfesten Titan-Zylinder 

gehen. Aber einige Komponenten wie Motor 

und Getriebe können ihre Arbeit nur im 

Kontakt mit der zu erforschenden Umgebung 

ausführen. Deshalb kommt hier eine 

weitere Lösung zum Einsatz: Diese macht 

sich zunutze, dass die auf die Komponenten 

wirkende Kraft nicht durch den Gesamtdruck 

an sich bestimmt wird, sondern 

durch die Druckdifferenz zwischen dem Inneren 

der Komponenten und dem äußeren 

Umgebungsdruck. Motor und Getriebe stecken 

daher in einem weiteren Zylinder, der 

mit einer inerten Flüssigkeit gefüllt ist, die 

im Gegensatz zu Salzwasser die Funktion 

nicht einschränkt. Dieser Zylinder kann 

über eine flexible Membran den Innendruck 

an den Umgebungsdruck anpassen. 

Der Druckausgleich bewirkt, dass der hohe 

Druck sowohl innen als auch außen 

herrscht. In Summe entsteht so keine Kraft 

auf die Komponenten. 

Mit diesen zuverlässigen und druckresistenten 

Antrieben ist der Hades-ERC-Roboter 

bereit, die Meeresabgründe zu erforschen. 

Das Projekt ist auf fünf Jahre ausgelegt 

und die ersten Tauchgänge an drei 

pazifischen Gräben – dem Japan-, dem 

Atacama- und dem Kermandec-Graben – 

werden im Herbst 2018 beginnen. 

Fotos: Aufmacher + 02: Ronnie N. Glud; 01: Faulhaber 

www.faulhaber.com 

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Große Hohlwelle – geringes Gewicht 

Robotergetriebe ermöglichen höhere Dynamik und verkürzte Taktzeiten beim Bauteilhandling 

Im Zeitalter von Industrie 4.0 geht 

der Trend in vielen Branchen hin 

zur Modernisierung und 

Automatisierung von bisher 

manuell durchgeführten Prozessen. 

Ein Großteil dieser Automatisierung 

wird mit Hightech-Geräten wie 

Industrierobotern realisiert. 

Integrierte Getriebe der 

Harmonic Drive AG tragen zu einer 

höheren Dynamik und einer 

Verkürzung der Taktzeiten beim 

Bauteilhandling bei. 

D 

er Einsatz von Robotern senkt die Produktionskosten, 

erhöht die Anlagenverfügbarkeit 

und verbessert die Produktqualität. 

Während in klassischen Industriebereichen, 

wie der Fahrzeugproduktion, der 

Einsatz von Industrierobotern schon seit 

vielen Jahren Standard ist, haben heute 

viele andere Industriebereiche wie die 

Pharmaproduktion oder Anwendungen bei 

der Elektronikmontage noch Nachhol 

Sebastian Finhold ist Produktmanager Mechanik 

bei der Harmonic Drive AG in Limburg 

bedarf. Aufgrund der geringeren Bauteilgewichte 

sind in solchen Anwendungen Roboter 

mit kleinen Traglasten von 0,5 bis ca. 

10 kg gefragt. Die Roboterhersteller haben 

sich diesem Trend gestellt und eine Vielzahl 

von Allroundrobotern mit kleinstem Platzbedarf 

und hoher Verfügbarkeit entwickelt. 

Neben dem klassischen Konzept von Industrierobotern, 

die redundante Schutzeinrichtungen 

erfordern, haben sich in den 

letzten Jahren die kollaborativen Roboter 

etabliert. Die sogenannten „Cobots“ sind 

Leichtbauroboter, die Hand in Hand mit 

dem Menschen arbeiten können, ihn bei 

vielen Prozessschritten unterstützen und 

flexibel für unterschiedliche Aufgaben eingesetzt 

werden. 

Merkmale all dieser Handlingsysteme 

sind eine kleine und kompakte Bauform, 

sicherheitsrelevante Sensorik, ergonomische 

Formgebung und eine hohe Positionier- 

und Bahngenauigkeit. Der Einsatz 

in Pick-&-Place-Anwendungen erfordert 

schnelles Beschleunigen und Abbremsen 

sowie hohe Verfahrgeschwindigkeiten – im 

Rahmen der zulässigen Bewegungsgeschwindigkeiten 

für Mensch-Roboter-Kollaboration 

(MRK) – um optimale Zykluszeiten 

realisieren zu können. 

Anforderungen an das 

Antriebssystem 

Das Antriebssystem der Roboterachsen 

muss vielen unterschiedlichen Anforderungen 

gerecht werden. Gefragt sind 

höchste Drehmomentdichte, präzise Bewegungsübertragung, 

Robustheit und 

Zuverlässigkeit, oft eine große Hohlwelle 

sowie ein kompaktes Abtriebslager mit 

hoher Tragfähigkeit. 

Achsen von Robotern müssen bei der 

Beschleunigung und Verzögerung des Roboters 

hohe Drehmomente übertragen. 

Gleichzeitig darf der Antrieb selbst nur ein 

geringes Eigengewicht und kompakte Abmessungen 

aufweisen. Je weiter der Gelenkantrieb 

von der ersten Achse entfernt ist, 

desto leichter sollte er sein, denn sein Gewicht 

erhöht das Massenträgheitsmoment 

für die vorgeschalteten Achsen und reduziert 

somit die Dynamik bzw. die Traglast 

des Roboters. Dabei spielt nicht nur das 

eigentliche Gewicht des Getriebes eine 

Rolle, sondern auch seine Abmessungen. 

Denn mit zunehmender Größe des Getriebes 

wächst auch das Gewicht der Strukturteile, 

wie der Gehäuse, überproportional. 

Speziell die weiter entfernten Handachsen 

müssen daher hohe Drehmomente bei geringem 

Gewicht und kleinen Abmessungen 

bereitstellen. 

Die Harmonic-Drive-Getriebeunits der 

Baureihe SHG-2SH zeichnen sich durch 

höchste Drehmomentdichte aus. Bei einem 

Wellgetriebe sind untersetzungsabhängig 

bis zu 30 % aller Zähne gleichzeitig im Eingriff, 

wodurch sich die Belastung auf viele 

Zähne und symmetrische Belastungszonen 

verteilt. Durch ein optimiertes Zahnprofil 

und eine bessere Lastverteilung im Wave- 

Generator-Lager wurden die übertragbaren 


SPECIAL I ROBOTIK UND AUTOMATION 

Drehmomente der SHG-Unit noch einmal 

um ca. 30 % gegenüber dem Vorgängerprodukt 

HFUS gesteigert. Das Getriebe trägt 

somit zu einer höheren Dynamik und einer 

Verkürzung der Taktzeiten beim Bauteilhandling 

bei. 

Das SHG-2SH ist als Simplicity Unit aufgebaut. 

Es besteht ausschließlich aus dem 

Einbausatz und dem Abtriebslager. Durch 

Nutzung der vorhandenen Gehäusestruktur 

zur Abstützung der Lager der Eingangswelle 

kann auf einen separaten An- und Abtriebsflansch 

verzichtet und das Gesamtgewicht 

reduziert werden. Somit eignet sich diese 

Bauform ideal für die bewegten Roboterachsen, 

bei denen die Reduktion des Gewichtes 

eine deutliche Verbesserung der 

Dynamik und Tragfähigkeit des Roboterarms 

zur Folge hat. 

Lebenslange Präzision und 

Spielfreiheit 

Bei der Montage von Elektronikbauteilen ist 

höchste Präzision bei der Positionierung 

des Roboterarms gefragt, um eine gleichbleibende 

Qualität sicherzustellen. Typischerweise 

wird eine Wiederholgenauigkeit 

des Roboters von ± 0,1 mm gefordert. Dies 

bedeutet, wenn der Roboterarm eine Position 

anfährt, verschwenkt und anschließend 

die gleiche Position erneut anfährt, so erreicht 

er die ursprüngliche Position mit 

einer maximalen Abweichung von ± 0,1 mm. 

Ein geringer Wert, wenn man bedenkt, dass 

er das Resultat der Wiederholgenauigkeit 

von bis zu sechs Achsen ist und diese Genauigkeit 

über die komplette Lebensdauer 

des Roboters erhalten werden soll. Eine 

solche Genauigkeit lässt sich nur mit spielfreien 

Getrieben realisieren. Spielfreiheit 

bedeutet, dass sich der Getriebeabtrieb bei 

blockiertem Getriebeeingang unter wechselnder 

Drehmomentrichtung nicht bewegt. 

Planetengetriebe bspw. benötigen prinzipbedingt 

immer ein definiertes Zahnflankenspiel, 

damit es nicht zu einem Verklemmen 

oder übermäßigem Verschleiß kommt. 

Wellgetriebe zeichnen sich dagegen 

durch einen spielfreien Zahneingriff aus. 

Die Spielfreiheit wird über die komplette 

Lebensdauer des Getriebes aufrechterhalten. 

Selbst bei fortgeschrittener Betriebszeit 

und beginnendem Verschleiß bleibt 

die Vorspannung des Zahneingriffs erhalten 

und das Ge triebe frei von störendem 

Umkehrspiel. Somit erreichen die Getriebe 

der SHG-Baureihe eine Wiederholgenauigkeit 

kleiner ± 0,1 Winkelminuten. 

Die Spielfreiheit wird durch die prinzipbedingte 

Vorspannung des Wellgetriebes über 

den Coning Effect erreicht. Bei der Montage 

des Wave-Generators wird der Flexspline im 

Bereich der großen Hauptachse der Ellipse 

konisch aufgeweitet. Wird nun der Circular 

Spline montiert, so wird der Flexspline-Topf 

wieder in Richtung des Wave-Generators 

elastisch verformt. Dies bewirkt eine konstante 

Vorspannung der Verzahnung von 

Flexspline und Circular Spline, die einen 

spielfreien Zahneingriff über die komplette 

Lebensdauer des Getriebes ermöglicht. 

Bei der Applikation von Klebstoffen, z. B. 

in der Montage von Automobilteilen, muss 

eine vorgegebene Bewegungsbahn genau 

und wiederholbar abgefahren werden. Dies 

erfordert einerseits eine präzise Koordination 

der Drehung der Roboterachsen durch 

die Steuerung des Roboters, andererseits 

auch Getriebe mit höchster Übertragungsgenauigkeit. 

Die Übertragungsgenauigkeit 

ist ein Maß für die Abweichung zwischen 

dem theoretischen Abtriebswinkel, der sich 

bei der Drehung des Getriebeeingangs um 

einen bestimmten Winkel ergeben soll, und 

dem realen Abtriebswinkel, der sich am 

Getriebeausgang einstellt. Je kleiner der 

Übertragungsfehler des Getriebes ist, umso 

besser kann z. B. der Roboterarm einem 

vorgegebenen Bahnprofil folgen. Die Getriebeunits 

der Baureihe SHG weisen eine 

exzellente Übertragungsgenauigkeit von 

< 1 Winkelminute auf und tragen somit 

entscheidend zur Genauigkeit der Bahnverfolgung 

des Roboters bei. 

Robustheit und Zuverlässigkeit 

Roboter sind häufig im Dauereinsatz, z. B. 

beim Bauteilhandling oder Palettieren von 

Komponenten. Solche Anwendungen verlangen 

Zuverlässigkeit, überdurchschnittliche 

Lebensdauer, Robustheit und Wartungsarmut 

von der Automatisierungslösung. 

Die SHG-Getriebe bieten in diesen 

Anwendungen einen entscheidenden Vorteil: 

Die Lebensdauer des Einbausatzes 

wurde aufgrund verbesserter Schmierstoffe 

und optimierten Belastungsverhältnissen 

am Wave-Generator-Lager im Vergleich 

zum Vorgängerprodukt HFUS noch einmal 

um etwa 40 % gesteigert. Die Nennlebensdauer 

L10 liegt bei 10 000 statt bisher 7 000 

Stunden. Die fettgeschmierten Units punkten 

hierbei mit einer Lebensdauerschmierung, 

eine Wartung zum Nachschmieren 

wird daher meist überflüssig. Der Anwender 

profitiert von einer höheren Verfügbarkeit 

des Roboters. 

Hierzu trägt auch die Überlastfähigkeit 

des Getriebes bei. Im Fall von Not-Aus- 

Situationen können hohe Lastspitzen auf 

das Getriebe einwirken. Die Getriebe der 

SHG-Baureihe sind diesen Belastungen 

durchaus gewachsen. Das Verhältnis zwischen 

Kollisionsdrehmoment und Nenndrehmoment 

liegt abhängig von Baugröße 

und Untersetzung bei Faktor 4 bis 7. Durch 

ein optimiertes Verzahnungsprofil wurde 

das Kollisionsdrehmoment gegenüber dem 

Vorgängergetriebe HFUS zudem um etwa 

30 % gesteigert. 

Große Hohlwelle 

Die Getriebebauform 2SH bietet eine zentrale 

Hohlwelle. Diese erlaubt einerseits die 

Durchführung von Versorgungsleitungen 

für den Antriebsmotor der nächsten Achse, 

andererseits können Steuer-, Sensor- und 

Pneumatikleitungen für den Greifer oder 

andere Manipulatoren im Inneren der Achse 

durchgeführt werden. Dies minimiert die 

Gefahr, dass sich die gebündelten Leitungen 

bei komplexen Bewegungsabläufen um 

die vorderen Roboterachsen wickeln. 

Foto: Harmonic Drive AG 

www.harmonicdrive.de

Wenn hohe Drehmomente 

im Spiel sind 

Roboter und Handlingsysteme mit Planetengetrieben hochgenau positionieren 

Elektrische Servomotoren treiben Roboter, Handlingsysteme, Schlitten und Rundtische auf 

Werkzeug-, Test- und Prüfmaschinen sowie Komponenten medizintechnischer Einrichtungen an. 

Um die Drehzahlen zu reduzieren und hohe Drehmomente zu übertragen, nutzt man 

vorteilhaft Planetengetriebe. Die von Framo Morat vorgestellten Getriebebaureihen zeichnen 

sich durch minimales Verdrehspiel aus. Erfahren Sie, warum diese energieeffizient, leise und 

wartungsarm arbeiten. 

Maschinenhersteller greifen heute 

bevorzugt auf dezentrale hochdynamische 

Servomotoren zurück, um unterschiedliche 

Komponenten anzutreiben 

und zu positionieren. Um die erforderlichen 

niedrigen Drehzahlen bzw. Positioniergeschwindigkeiten 

zu verwirklichen, 

benötigen sie dazu geeignete Getriebe. 

Diese müssen zum einen die hohen Motordrehzahlen 

– bei Synchronmotoren bis 

8 000 min -1 – deutlich reduzieren, zum 

anderen hohe Drehmomente übertragen 

können. Letzteres vor allem wegen der 

hohen Dynamik der Servomotoren. Zum 

Dipl.-Ing. Konrad Mücke ist Fachjournalist für 

Maschinenbau und Antriebstechnik in Schluchsee 

Beispiel sollen Maschinenschlitten auf 

Werkzeugmaschinen und Handlingsystemen 

stark beschleunigt werden, um 

innerhalb kürzester Zeiten bzw. auf kurzen 

Verfahrwegen bereits höchste Verfahrgeschwindigkeiten 

zu erreichen. 

Darüber hinaus fordern Maschinenhersteller 

und Betreiber von Getrieben zahlreiche 

weitere Merkmale. Diese sollen einen 

hohen Wirkungsgrad erreichen und somit 

äußerst energieeffizient arbeiten, um den 

Energieverbrauch und die Baugrößen der 

Servomotoren zu minimieren. Zudem sollen 

die Getriebe kompakt gebaut sein, damit sie 

wenig Einbauraum benötigen und sich die 

kompletten Servoantriebe in die Umhausungen 

der Maschinen integrieren lassen. Bei 

speziellen Applikationen, z. B. beim Antreiben 

von Geräten in der Medizintechnik oder 

der Lebensmittelindustrie, fordern Betreiber 

darüber hinaus einen besonders ruhigen, 

vibrationsarmen und leisen Lauf der 

Getriebe. Zudem dürfen die Antriebselemente 

nicht die Umgebung kontaminieren. 

Deshalb müssen die Ge triebe gegen ein 

Austreten von Ölen, Schmierstoffen und 

eventuellem Abrieb dicht ausgeführt sein. 

Steife Lager und geschliffene 

Schrägverzahnung 

Diese umfangreichen Forderungen erfüllen 

die Planetengetriebebaureihen der G-Serie 

von Framo Morat in Eisenbach. Mit diesen 

hochwertigen Getrieben können Servoantriebe 

bei Winkelgenauigkeiten kleiner 

3 arcmin, als Option sogar bis 1 arcmin, 

positionieren. Das ermöglicht u. a. auf 



01 Speziell für hochwertige Servoantriebe 

konzipierte Planetengetriebe der G-Serie von 

Framo Morat 

Verzahnungs paarungen. Die Achsen der Planetenräder 

sind zudem vollnadelig gelagert. Das 

trägt dazu bei, dass die Planetengetriebe überdurchschnittlich 

hohe Drehmomente übertragen 

können. Mit einem zusätzlichen Kugellager 

ausgestattete Sonnen ritzel sorgen für einen 

ruhigen, vibrationsarmen Lauf. Vorgespannte, 

steife Rillen kugellager führen die Ein- und die 

Abtriebswelle sicher und zuverlässig. Sorgfältig 

abgestimmte Dichtungen gewährleisten den 

Schutz nach IP65. Sie verhindern, dass Fett aus 

den auf Lebensdauer geschmierten Planetengetrieben 

nach außen dringt, schützen aber 

auch die Getrieberäder und Wälzlager sicher 

gegen Staub, Schmutz und Flüssigkeiten. 

02 In der Variante GSB eignen sich die spielarmen 

Planetengetriebe für Schlittenantriebe in 

Werkzeugmaschinen 

03 Bei restriktiven Forderungen an den Einbauraum 

überzeugen die als Winkel getriebe 

ausgeführten, kombinierten Planeten- und 

Kegelradgetriebe der GSBL-Baureihe 

Laserschneidmaschinen die Laserköpfe über 

große, mehrere Meter reichende Verfahrwege 

exakt zu positionieren. Dazu werden die Zahnräder 

der Planetengetriebe in engen Fertigungstoleranzen 

bearbeitet und gemessen. Anschließend 

werden sie entsprechend den ge nauen 

Abmessungen individuell gepaart und in die Getriebe 

eingebaut. Die Planeten- und die Sonnenräder 

sind schräg verzahnt. Ihre Zahnflanken sind 

geschliffen. Neben einem minimierten Verdrehspiel 

sorgt das für einen leisen Lauf. Es trägt dazu 

bei, dass die Planetengetriebe einen hohen Wirkungsgrad 

haben und somit energieeffi zient 

arbeiten. Zudem verlängern die hoch genau geschliffenen 

Zahnflanken deutlich die Lebensund 

Einsatzdauer der Planetengetriebe. 

Einteilige, aus dem Vollen gefertigte Planetenträger 

gewährleisten eine hohe Torsionssteifigkeit 

und somit hochge nauen Zahneingriff der 

Für individuelle Forderungen 

Damit Maschinen- und Gerätehersteller von den 

Vorteilen der hochwertigen Planeten getriebe der 

G-Serie bei unterschiedlichen Forderungen an 

Einbauraum, Verdrehspiel, Drehzahlreduktion, 

Drehmoment, radialer und axialer Steifigkeit profitieren 

können, stehen insgesamt fünf Varianten 

zur Ver fügung. Die besonders kompakte, kurz 

bauende Ausführung GSD bietet abtriebsseitig 

einen Wellenflansch und eignet sich bevorzugt 

für den Einsatz in Robotern. Mit ihrem stabilen, 

quadratischen und einteiligen Flanschgehäuse ist 

die Variante GSB uni versell einsatzbar. Sie kann 

hohe axiale und radiale Lasten aufnehmen und 

ist besonders torsionssteif. Als Option gibt es 

beide Varianten GSD und GSB mit einem bis auf 

1 arcmin verringerten Verdrehspiel. Ein- und 

zweistufige Ausführungen verwirklichen Übersetzungen 

von i = 3 bis i = 100. 

Für niedrige Einbauräume, z. B. in NC-Rundund 

Schwenktischen auf Werkzeugmaschinen, ist 

die Variante GSBL aus einer Kombination von 

Kegelrad- und Planetengetriebe als Winkelgetriebe 

ausgeführt. Ein- und zweistufig aufgebaut 

verwirklichen diese Getriebe Übersetzungen zwischen 

i = 3 bis i = 200. 

Forderungen nach wirtschaftlichen aber dennoch 

verdrehsteifen und stabilen Getrieben mit 

Übersetzungen i = 3 bis i = 100 entsprechen die 

Ausführungen GSN und GFE von Framo Morat. 

Auf Lebensdauer geschmiert und nach IP65 geschützt, 

er reichen sie über 30 000 h Einsatzdauer. 

Die Variante GSN zeichnet sich durch leisen Lauf 

aufgrund der geschliffenen Schrägverzahnung und 

der hohen Leistungsdichte aus. Bei ihr stehen einund 

zweistufige Getriebe mit 60 bis 115 mm Gehäusedurchmesser 

zur Verfügung. In der Ausführung 

GFE gibt es einund zweistufige Planetengetriebe 

mit 50 bis 220 mm Gehäusedurchmesser. 

Letztere können bis über 1 500 Nm Nenn-Abtriebsmoment 

übertragen. Diese Getriebe eignen sich 

für Applikationen in der Lebensmittelindustrie, 

z. B. zum Antreiben von Rührwerken, und in der 

Medizintechnik, z. B. als Positionierantrieb vertikal 

verstellbarer OP-Tische und Patientenliegen. 

Fotos: Aufmacher + 02: iStockphoto/Framo Morat; 

01: Framo Morat; 03: Shutterstock/Framo Morat 

www.framo-morat.com 

Kabelverschraubung 

teilbar 

zertifiziert 

robust 

KVT-ER sind konsequent teilbare 

Kabelverschraubungen zur 

Einführung von Leitungen mit und 

ohne Stecker. 

Hohe zertifizierte Schutzarten 

Garantieerhalt konfektionierter 

Leitungen 

Passend für metrische 

Standardausbrüche 

Integrierte Zugentlastung nach 

DIN EN 62444 

Schnelle Montage 

Hohe Packungsdichte 

IP65 

zertifiziert 

IP68 

zertifiziert 

IP66 

zertifiziert 

in Bearbeitung 

IP67 

zertifiziert 

in Bearbeitung 

AUTOMATICA 

München | 19.06. – 22.06.18 

Halle B6 | Stand 227 

www.icotek.com

Mit Partnerkonzept 

auf 

Erfolgskurs 

Handhabungssysteme 

ermöglichen wirtschaftliche 

Realisierung lineartechnischer 

Lösungen 

ANT Antriebstechnik ist bekannt für die wirtschaftliche Umsetzung kundenspezifischer 

Systemlösungen für die Prozessautomatisierung. Als Erfolgsfaktor erweist sich dabei die enge 

Kooperation mit ausgewählten Spezialfirmen aus den Bereichen Elektrotechnik, Steuerungstechnik 

und Schaltschrankbau. Auf der kommenden Automatica in München stellt das Unternehmen dieses 

Partnerkonzept vor, mit dem es Handling-, Montage- und Prüfsysteme realisiert. 

Wenn ANT Antriebstechnik (kurz: ANT) 

auf der Automatica in München seinen 

Schach-spielenden Portalroboter in 

Aktion zeigt, dürfte die Neugier der Messebesucher 

geweckt sein. Vor allem Automatisierer, 

Anlagenbauer und Prozessplaner erkennen 

anhand des außergewöhnlichen 

Exponats meist auf den ersten Blick, welcher 

Zielsetzung sich das Schweinfurter 

Unternehmen verpflichtet fühlt: Der Realisierung 

anspruchsvoller, lineartechnischer 

Systemlösungen – z. B. für den Einsatz in 

Handhabungstechnik, Montagetechnik, Bestückungstechnik 

oder Prüftechnik. Gleichzeitig 

veranschaulicht der Schachroboter 

aber auch die Strategie, mit der ANT diese 

kundenspezifisch ausgelegten Funktionsund 

Anlageneinheiten für die Prozessautomatisierung 

verwirklicht. Eine große Stärke 

des Unternehmens liegt darin, die Vorstellungen 

des Kunden schnell aufzugreifen, 

weiter zu entwickeln und mit projektorientiert 

einsetzbaren Systempartnern wirtschaftlich 

umzusetzen. 

Wirtschaftlich durch 

Arbeitsteilung 

Dieses Partnerkonzept verfolgt ANT nun 

bereits seit vielen Jahren mit einem eingespielten 

Team aus ortsansässigen Spezialfirmen 

– wie dem Unternehmen Scheba 

Michael Stöcker ist freier Fachjournalist 

aus Darmstadt 

Elektromaschinenbau. Die Besucher der 

diesjährigen Automatica können sich in 

Halle B5 am Messestand 217 von ANT ein 

Bild davon machen wie diese Zusammenarbeit 

im Detail funktioniert. Interessierte 

erfahren zum Beispiel, dass der entscheidende 

Dreh- und Angelpunkt des 

Partnerkonzepts die Kostenoptimierung 

durch die Konzen tration auf das Kerngeschäft 

ist. Mathias Keul, Vertriebsleiter 

von ANT, erklärt: „Wir als federführendes 

Unternehmen über nehmen die Gesamtverantwortung 

für die Projekte, decken 

die Entwicklung, die Kon struktion, die 

Montage und die Inbetriebnahme ab 

und steuern die mechanische Antriebstechnik 

und die Lineartechnik bei. Von 

unseren Systempartnern kommen dann – 

unter anderem – die Steuerungstechnik, 

die elektrische Antriebstechnik und der 

Schaltschrankbau.“ 

Aufgrund dieser arbeitsteiligen Vorgehensweise 

müsse das Unternehmen für 

viele Leistungsbereiche keine eigenen 

Kapazitäten vorhalten. Infolgedessen fallen 

auch für den Endkunden nur die anteiligen 

Kosten der Systempartner für das jeweilige 

Projekt ins Gewicht. Auf diese Weise bleiben 

selbst komplexe Vorhaben für den 

Auftraggeber schlank und wirtschaftlich. 

Marktbewährte Partner 

Ein wichtiger Aspekt der Qualitätssicherung 

im ANT-Partnerkonzept ist die Tatsache, 

dass sich alle beteiligten Firmen in der täglichen 

Zusammenarbeit mit namhaften 

Playern der Schweinfurter Großindustrie 

bewähren müssen. Ihre Hard- und Softwaresysteme 

müssen daher ebenso auf 

dem neuesten Stand der Technik sein wie 

ihr Know-how in den Bereichen Elektronik, 

Fertigungsautomation und Anlageninbetriebnahme. 

Daher sind es nur Schaltschrankbauer, 

Elektromotorenbauer und 

Steuerungsprogrammierer mit dieser Expertise 

im Rücken, die ANT für sein eigenes 

Partnerkonzept einsetzt. 

Besucher des Automatica-Messestands 

von ANT erfahren darüber hinaus, dass das 

Unternehmen selbst über ein breit gefächertes 

Portfolio an Kugelgewindetrieben, 

Spindelhubgetrieben sowie Linearführungen 

und -einheiten verfügt, das auf zwei 

wichtigen Säulen ruht: Einer Auswahl von 

Produkten aus eigener Entwicklung – wie 

etwa hochdynamischen Schnellhubgetrieben 

– und dem kompletten aktuellen Lieferprogramm 

von Bosch Rexroth. Seit 2016 

zählt ANT zudem zur kleinen Gruppe der 

autorisierten Bosch Rexroth Vertriebspartner, 

in die nur Unternehmen aufgenommen 

werden, die nachweislich über 

viel Erfahrung bei der Realisierung von 

Systemlösungen unter Einsatz der Produkte 

von Bosch Rexroth verfügen, und die als 

Systempartner auch die Verantwortung für 

Komplettlösungen übernehmen, inklusive 

wichtiger Zukaufteile wie etwa der Motoren 

und Steuerungen. 

Fotos: ANT Antriebstechnik 

www.ant-antriebstechnik.de


Roboteranwendungen um siebte Achse erweiterbar 

Rollon konzipiert modulare Automationssysteme 

nach Maß. So können auf Basis der 

Actuator System Line Roboteranwendungen 

um eine siebte Achse erweitert werden. Dabei 

bewegt sich der komplette Roboter auf einer 

bodennahen Linearachse. Verfahren werden 

können Roboter bis 2 t Eigengewicht. Prismatische 

Laufrollenführungen oder Profilschienenführungen 

in Kombination mit einem Zahnstangenantrieb 

sorgen für hohe Dynamiken 

und eine hohe Belastbarkeit. Zu den Hauptanwendungsgebieten 

zählen die Robotik, Palettierung, Produktionsstraßen und Logistik. 

So kann der Knickarm-Roboter z. B. auf der Linearachse parallel zu einer Produktionsstraße 

mitlaufen und dabei Manipulationen vornehmen. Auch zum mobilen Feeder- 

Roboter, der mehrere Aufgabenpunkte für Werkstücke bedient, lässt er sich erweitern. 

Für das Sammeln, Kommissionieren und Palettieren kann der Hersteller Turnkey- 

Anlagen mit hoher Dynamik und geringer Durchbiegung der Lineareinheiten bei 

großer Spannweite bauen. 

Halle B6,Stand 129 

www.rollon.de 

Feldbusfähige Steuerung als Einsteckmodul 

Eine feldbusfähige Motorsteuerung Plug-in-Motorsteuerung ist die NP5 von Nanotec. 

Sie eignet sich für bürstenlose DC-Motoren und Schrittmotoren und kann mit einem 

PCI-Express-Stecker in eine kundenspezifische Platine integriert werden. Für Mehrachsanwendungen 

sind so kompakte und günstige Lösungen möglich. Die Steuerung kann 

Motoren bis zu einem Nennstrom von 6 A feldorientiert mit Encoder, über Hallsensoren 

oder sensorlos regeln. Neben der Positions-, Drehzahl- und Drehmomentregelung stehen 

auch Betriebsmodi mit zyklischer Sollwertvorgabe für den interpolierten Betrieb 

mehrerer Achsen zur Verfügung. Für die Parametrierung und Programmierung 

gibt es die kostenlose Software Plug+Drive Studio. Die Anbindung an eine 

übergeordnete Steuerung erfolgt über SPI, Ethercat, Modbus 

RTU oder Canopen. Zusätzlich ist der Controller in der 

Programmiersprache NanoJ V2 programmierbar, sodass 

zeitkritische Teilaufgaben direkt in der Steuerung 

ausgeführt werden können. 

www.nanotec.de 

Antriebe steuern und visualisieren 

Die Bedienterminals PMI 6 primo aus dem 

Hause Pilz Motion Control verfügen über 

SPS-, Motion- und CNC-Funktionalität. Sie 

übernehmen in einer Anlage nicht nur die 

Automatisierung inkl. Bewegungsmanagement, 

sondern auch die Visualisierung und 

Projektierung. Mit ihnen kann die gesamte 

Maschine oder auch nur ein komplexer 

Teilbereich gesteuert werden. Dabei lassen 

sich bis zu 40 Achsen nach Art einer elektronischen 

Königswelle flexibel verknüpfen. Dies 

sorgt für ein stufenloses Umschalten der Getriebefaktoren und einen Kurvenscheibenwechsel 

innerhalb einer Bewegung bzw. eines Taktes. Damit kann nicht nur Verschleiß 

ausgeschlossen werden, sondern die Maschine auch schneller eingerichtet werden. 

Das Bedienterminal bietet Funktionen wie „Fliegende Säge“, „Querschneider“ oder 

„Kurvenscheibenfunktionen“, die mit dem Steuerungssystem einfach umsetzbar sind. 

Darüber hinaus gibt es Maschinenfunktionen wie „Schlauchbeutelverpackung“, die die 

Einsatzbereiche erweitern. 

www.pilz.com 

NEU! E-Cyclo 

Große Hohlwelle,hohe 

Drehmomentendichte für 

kollaborative Robotik (Cobots), 

Serviceroboter. 

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T +49 8136 66-0 | www.sumitomodrive.com 

©suwin/shutterstock


Sprachein- und -ausgabe unterstützt 

Anlagenbedienung und -wartung 

Mit TwinCAT von Beckhoff funktioniert ein Automatisierungssystem 

so effizient und reibungslos wie der menschliche Körper: 

Neben den Funktionen Intelligenz, Sensorik, Bewegungssteuerung 

und Sehvermögen lernt es mit TwinCAT Speech nun auch 

das Hören und 

Sprechen. TwinCAT 

Speech ermöglicht 

eine mehrsprachige 

Ein- und Ausgabe 

von Anfragen bzw. 

Informationen. Auf 

diese Weise kann 

z. B. das Bedienoder 

Wartungspersonal 

auch ohne 

herkömmliches 

Bedienterminal erfragen, wie sich geänderte Einstellungen auf 

das aktuelle Steuerungs- oder Simulationsprogramm auswirken. 

Zudem lassen sich beim Erreichen kritischer Werte an einer 

Anlage Alarmmeldungen akustisch ausgeben. Die Sprachausgabe 

ist als Offline- und Online-Funktion verfügbar. Im ersten Fall wird 

dies durch die entsprechenden Funktionalitäten von Windows 

und im zweiten Fall durch den Text-zu-Sprache-Service Polly von 

Amazon unterstützt. Dabei wird mithilfe von Deep-Learning- 

Technologien eine realistisch klingende Sprachausgabe synthetisiert. 

Möglich sind zudem unterschiedliche Stimmen sowie das 

Caching von online generierten Audiodateien. 

www.beckhoff.de 

Anschlusskosten senken und 

Verfügbarkeit steigern 

Bosch Rexroth bietet die Proportionalregel-Ventile 4WRPEH und 

Druckschalter HEDE10 nun auch mit IO-Link-Schnittstelle an. 

Damit fügt der Hersteller die ersten hydraulischen Aktoren und 

Sensoren in die Vernetzung ein. Die Anbindung erfolgt über den 

dezentralen, schnellen IO-Link-Master IP67 E/A System S67E. 

Anwender haben damit parallel zum Feldbus direkten Zugriff auf 

alle im Aktor bzw. Sensor bereitgehaltenen Daten. IO-Link vereinheitlicht 

und vereinfacht die Verkabelung durch den Standard- 

Stecker M12 mit ungeschirmten 3-Leiter-/5-Leiter-Kabeln. Damit 

entfallen zahlreiche Einzelverdrahtungen per Hand. Die Projektierung 

der Geräte erfolgt mit dem Engineering-Tool des jeweiligen 

SPS-Herstellers. Bei den IoT-fähigen SPS-Systemen ILC sowie den 

Motion-Control-Systemen stehen alle Bausteine für die Kommunikation 

kostenlos zur Verfügung. Zusammen mit dem Indraworks 

Engineering sichern sie den direkten Zugriff auf Projektierung, 

Parametrierung und Tests. 

www.boschrexroth.com 

Kinematiken aller Art schnell und günstig 

Die Benchmark bei 

integrierten Schrittmotoren 

diw Quickstep MIS Serie 

Integrierter Schrittmotoren 0,1 bis 28 Nm 

Integrierte Servomotoren 50 W bis 3 kW 

Alle Industrial Ethernet und Standard Feldbusse 

Einzigartig durch Modulkonzept 

„nanoPLC“ on Board 

Closed Loop und verschiedene Encoder 

JVL Industri Elektronik A/S 

+49 7121– 1377260 

jvldrives@jvl.dk www.jvldrives.de 

Halle B6 / Stand 100 

Um kostengünstig und individuell automatische Prozesse zu 

ermöglichen, entwickelt Igus Low-Cost-Lösungen aus Hochleistungskunststoffen 

wie den Bewegungsbaukasten Robolink Apiro. 

Aus drei schmiermittelfreien Schneckengetrieben für Standardbewegung, 

invertierte und Linearbewegung können Konstrukteure 

dabei frei wählen. 

Auf diese Weise lassen 

sich selbst komplizierte 

Bewegungen 

umsetzen, z. B. 

kostengünstige und 

individuelle Scaraund 

Portalroboter 

sowie Angusspicker 

zur Entnahme von 

Produkten aus Spritzgussmaschinen. 

Hierzu zählen auch Transport- und Handlingsysteme, ebenso wie 

humanoide und animatronische Roboter, die z. B. Bewegungen wie 

die einer Spinne realisieren können. Auch für die Ausbildung, 

Entwicklung und Forschung bietet sich die Serie an, da unterschiedliche 

Kinematiken leicht und schnell zu bauen sind. In den 

Schneckengetrieben kommen Tribopolymere mit Festschmierstoffen 

zum Einsatz. Die korrosionsfreien und chemikalienresistenten 

Kunststoffe sorgen für eine hohe Stabilität. 

www.igus.de

Technologie-CPUs für 

Motion-Control-Aufgaben 

Das Unternehmen Siemens erweitert das Portfolio der Advanced 

Controller Simatic S7-1500 für anspruchsvolle Automatisierungsanwendungen 

um zwei neue Technologie-CPUs, die Standard-, 

Safety- und Motion-Control-Funktionalitäten in einem Gerät 

kombinieren. Die 

CPU 1515SP PC2 T 

und die fehlersichere 

CPU 1515SP PC2 TF 

ergänzen das 

Spektrum der Open 

Controller und 

eignen sich für 

Motion-Control- 

Aufgaben wie 

Getriebe- und 

Kurvenscheibengleichlauf 

oder die 

Ansteuerung von Kinematiken mit bis zu vier Achsen – etwa für 

Handling-Applikationen wie Pick & Place, kartesisches Portal, 

Delta-Picker oder Scara-Roboter. Im Zusammenspiel mit den 

Servo-Antriebssystemen Sinamics V90 PN, S210 und S120 werden 

auch anspruchsvolle Motion-Control-Aufgaben einfach gelöst. 

Mit der Softwarebibliothek „Simatic Safe Kinematics“ für die 

fehlersichere S7-1500 Technologie-CPU 1517TF-3PN/DP wird 

im Zusammenspiel mit Sinamics S120 (FW5.1) die Bewegung 

ausgewählter Kinematiken im Raum sicher überwacht, um etwa 

den Maschinenbediener bei seiner Tätigkeit zu schützen. 

www.siemens.com 

Wenn‘s mal schnell gehen muss: 

Auf Gasdruckfedern von ACE ist 

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Antriebstechnik finden Sie auch online unter: 

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Norma 

Anforderungen an numerische CFD-Simulationen 

für die thermo-energetische Analyse 

von Kühlstrukturen in Motorspindeln 

01 

Aufbau von Motorspindeln, nach [14,17,19] 

Motorverluste 

Reibungsverluste 

Über 

A 

1 2 B 3 4 5 6 7 2 C 8 D 9 

Fluid- und Kühlsysteme 

A... Hydraul. Spannsystem 

B... Statorkühlung 

C... Lagerkühlung/ -schmierung 

D... Innenkühlmittelzufuhr 

1... Spindelwelle 

2... Spindellager 

3... Rotor 

4... Stator 

5... Wickelkopf 

6... Statorkühlhülse 

7... Gehäuse 

8... Werkzeug und -halterung 

9... Werkstück 

Wärmequellen 

Der Artikel stellt die simulationsgestützte Analyse des 

thermo-energetischen Verhaltens von Kühlhülsen in 

Motorspindeln von Werkzeugmaschinen vor. 

Einleitend werden die Konstruktion von 

Motorspindelbaugruppen und typische 

Strömungsführungen in den eingesetzten Kühlhülsen 

erläutert. Den Schwerpunkt bilden numerische 

Strömungsanalysen einer einfach und einer doppelt 

gewendelten Strömungsgeometrie, welche Aussagen 

zu den thermo-energetischen Austauschprozessen 

zwischen Fluid und umgebendem Festkörper erlauben. 

Mit Blick auf die stetig steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz, 

Produktivität und Präzision von Fertigungsprozessen 

rückt insbesondere das thermo-energetische Werkzeugmaschinen 

(WZM)-Verhalten in den Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen. 

Thermo-elastische Verformungen der WZM-Struktur 

führen während des Bearbeitungsprozesses zu einer Verschiebung 

des Tool Center Points (TCP) und folglich zu Maß- und Formfehlern 

am Werkstück. Herkömmliche Maßnahmen zielen darauf ab, möglichst 

stationäre Randbedingungen zu gewährleisten, z. B. durch 

Aufwärmphasen vor Beginn des eigentlichen Fertigungsprozesses 

oder die Temperierung ganzer Fertigungsbereiche. Unter Berücksichtigung 

einer möglichst energieeffizienten Fertigung werden im 

Sonderforschungsbereich SFB/TR 96 alternative Maßnahmen erforscht, 

um auch unter thermisch instationären Bedingungen ohne 

zusätzlichen Energieaufwand eine hohe Fertigungsqualität zu erreichen. 

Hierfür ist es notwendig, entsprechende Korrektur- und Kompensationsmethoden 

zur Steuerung der thermo-elastischen WZM- 

Eigenschaften zu entwickeln. Eine Grundvoraussetzung hierfür ist 

die systematische Analyse und Charakterisierung der eingesetzten 

Fluidkühlsysteme. In vorhergehenden Untersuchungen wurde das 

Kühlsystem eines Fräsbearbeitungszentrums detailliert analysiert. 

Hierbei konnte gezeigt werden, dass der größte Wärmestrom aus der 

Hauptspindel abgeführt werden muss [16,17,18]. 

Konstruktionstechnische Details 

Dipl.-Ing. Juliane Weber und M. Sc. Linart Shabi sind wissenschaftl. Mitarbeiter 

am Institut für Fluidtechnik der TU Dresden; Prof. Dr.-Ing. Jürgen Weber ist 

Hochschullehrer und Inhaber der Professur für Fluid-Mechatronische 

Systemtechnik und Leiter des Instituts für Fluidtechnik an der TU Dresden 

Konstruktiver Aufbau von Motorspindelbaugruppen 

Als Hauptspindeln für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung 

(High-Speed-Cutting = HSC) werden vorzugsweise Motorspindeln 

eingesetzt, da sie direkt durch einen eingebauten Motor angetrieben 

werden. Aufgrund der hohen Drehzahlen des Werkzeugs und 


Fluid Festkörper 

Domäne 


02 

Typischer Aufbau von Statorkühlhülsen mit den daraus 

resultierenden Strömungsvolumina, nach [19,20] 

03 

Ablaufschema für die Durchführung numerischer 

Strömungsberechnungen (CFD Computational Fluid 

Dynamics) 

Quasi-Seriell 

Parallel Einfachhelix Doppelhelix 

Pre-Processing 

Geometrieaufbereitung Extraktion Fluidvolumen 

Lösung 

Problemdefinition Auswahl des 

Post-Processing 

Einlesen der 

Ergebnisdatei(en) 

Gleichungssatzes 

Deskretisierung 

Visualisierung der 

Feldgrößen u./o. Auftragen 

Auswahl der 

integraler Größen 

Mesh-Datei (z.B. *.cfx5) 

Interpolationsverfahren 

Definition 

• Materialeigenschaften 

• Rand- und 

• Anfangsbedingungen 

Auswahl Ausgabegrößen 

Definition 

• Konvergenzkriterien 

• Zeitschrittweite 

Berechnung 

Ergebnisinterpretation 

Fehlerabschätzung 

• Gitterunabhängigkeit 

• Validierung (Experiment) 

Setup-Datei 

Ergebnisdatei(en) 

Ergebnisbericht/ 

Zusammenfassung 

04 

Geometrische Parameter und Strömungspfade im Fluid volumen der Einfach- (a) und Doppelhelixstruktur (b), nach [19] 

a) 

b) 

Überschrift bold 

Normaler Text 

D W 

k b k b 

h 

D i 

demzufolge hohen Fliehkräfte ist eine mechanische Kraftübertragung 

über z. B. Riemen oder Zahnräder ungeeignet. 

Die Grundstruktur einer Motorspindel mit den Hauptfluidsystemen 

und Hauptwärmequellen zeigt Bild 01. Die wichtigsten 

Wärmequellen sind die Spindellager (2), der Motor (bestehend aus 

Rotor (3), Stator (4) und Wickelköpfen (5)) und der aus dem Prozess 

resultierende Wärmeeintrag über das Werkzeug (8) und die Spindelwelle 

(1). Wie in [4] detailliert beschrieben, wird 

n in Abhängigkeit von Drehzahl und Drehmoment durch den eingebauten 

Motor aufgrund von Kupfer-, Eisen- und Streuverlusten; 

n in Abhängigkeit von Drehzahl, Vorspannung und Schmierung 

durch die Lager; 

n und aufgrund viskoser Reibung der durch die rotierenden Elemente 

verwirbelten Luft, 

Wärme erzeugt. 

Insbesondere die Motorkühlung stellt einen aktuellen Forschungsschwerpunkt 

dar. Hierzu ist der Stator in eine Kühlhülse 

eingepresst, welche an ihrem äußeren Mantel von einer Kühlflüssigkeit 

umflossen wird. Die Statorkühlhülse selbst besteht aus 

einem hoch wärmeleitfähigen Material und kann zusätzlich Rippenstrukturen 

aufweisen um die Wärmeübertragung zwischen 

Wand und Fluid zu verbessern. Bild 02 zeigt typische Bauformen 

von Statorkühlhülsen (Festkörper-Domäne) mit den daraus resultierenden 

inversen Strömungsvolumina (Fluid-Domäne). 

Experimenteller Versuchsaufbau 

Zur Validierung der Simulationsmodelle wurde – wie bereits in 

[14,15,19,20] vorgestellt – ein Prüfstand entwickelt. Eine Anforderung 

war ein modularer Prüfstandsaufbau, sodass die Kühlhülse zur Untersuchung 

unterschiedlicher Strömungsgeometrien leicht ausgetauscht 

werden kann. Im Vergleich zur konventionellen Motorspindelkonstruktion 

(siehe Bild 01) wurden alle inneren Komponenten 

wie Spindelwelle (1), Lager (2) und Motor bestehend aus Rotor (3), 

Stator (4) und Wickelköpfen (5) durch ein sogenanntes Heiz element 

ersetzt. Das Heizelement selbst besteht aus einem Aluminiumzylinder 

mit zwei konzentrisch montierten Heizpatronen (mit jeweils 

20 mm Durchmesser und 130 mm Länge). Die Leistung kann für jede 

Heizpatrone separat eingestellt werden. Mit dieser Vereinfachung ist 

der Wärmeeintrag im Gegensatz zu den meist unbekannten Lagerund 

Motorverlustwärmeeinträgen über die eingestellte Leistung an 

den Heizpatronen genau bestimmbar. Darüber hinaus wird 

der Einfluss äußerer Umgebungsbedingungen durch eine Wärmeisolierung 

der gesamten Stirnflächen verringert. Der Prüfstand erlaubt 

somit die Messung der Fluid- und Oberflächentemperaturen verschiedener 

Statorkühlhülsen unter definierten Randbedingungen: 

n Die Fluidtemperatur am Einlass wird mithilfe eines Kühlaggregats 

konstant auf 20 °C gehalten. 

n Die zugeführte Wärmemenge wird über die Leistung der Heizpatronen 

eingestellt und entspricht in den hier betrachteten Fällen 

einer Maximalleistung von P H 

= 1 400 W pro Heizpatrone. 

n Der Volumenstrom wird zwischen 0 und 15 l/min über ein Drosselventil 

variiert und zusätzlich durch einen Turbinendurchflusszähler 

gemessen. 

Modellbildung und Simulation 

Bild 03 fasst die wesentlichen Schritte bei der Erstellung und Lösung 

numerischer Simulationsmodelle zusammen. Prinzipiell lässt sich 

der Workflow in drei Hauptphasen untergliedern: Das Pre-Processing, 

die Lösung und das Post-Processing. Im Pre-Processing liegt 

ein besonderes Augenmerk auf der Vernetzungsqualität. Es ergeben 

sich insbesondere bei der Betrachtung turbulenter Strömungen mit 


dynamische Viskosität n [mPa.s] 

1st Order 

2nd Order 

ANSYS Meshing 

ANSYS ICEM (Blocking) 

05 

Übersicht der verwendeten Elementtypen in den 

verschiedenen Berechnungsgittern 

Hexaeder Tetraeder Prismen Pyramiden 

Helixstruktur Einfach Doppel 

hydraul. Durchmesser 

Strömungskanal Breite 

Strömungskanal Höhe 

d 

b 

h 

6,8 mm 

14 mm 

4,5 mm 

6,8 mm 

14 mm 

4,5 mm 

krit. Reynoldszahl 

„krit.“ Volumenstrom 

mittl. Windungsdurchmesser 

Windungsdurchmesser 

Strömungskanal Steigung 

Re krit 

D 

D W 

k 

7 284 

4,025 l/min 

145,7 mm 

145,5 mm 

18 mm 

7 274 

4,019 l/min 

146,4 mm 

145,5 mm 

36 mm 


Normaler Text 

Reynoldszahl 

Strömungsgeschwindigkeit 

Volumenstrom 

Re 

W 

25 334 

3,7 m/s 

14 l/min 

25 334 

3,7 m/s 

14 l/min 

Tabelle 01: Geometrieparameter und Strömungskennwerte der 

Einfach- und Doppelhelixstruktur 

06 

Übersicht der verwendeten Gittertypen, Darstellung im 

Querschnitt des Strömungsvolumens der einfach 

gewendelten Statorkühlhülse 

Tetraeder 

Tetraeder mit Prismenrandschicht 

feine Hexaeder 

Wärmeübertragung hohe Anforderungen an die Diskretisierung 

wandnaher Bereiche in denen große Geschwindigkeits- und Temperaturgradienten 

zu erwarten sind. Die erstellte Mesh-Datei wird 

anschließend in Ansys CFX-Pre geladen. Hier sind die Materialparameter 

festzulegen. Des Weiteren werden die Rand- und Anfangsbedingungen 

definiert. Vor Beginn des eigentlichen Lösungsprozesses 

müssen entsprechend der jeweiligen Fragestellung ein geeigneter 

Solver und ein geeignetes Interpolationsverfahren gewählt sowie die 

Konvergenzkriterien und die Zeitschrittweite festgelegt werden. 

Diese Einstellungen werden später näher erläutert. 

grobe Hexaeder 

feines O-Grid 

Grundlegende Betrachtungen 

Neben der quasi-seriellen Kanalstruktur (Vgl. Bild 02), werden 

häufig gewendelte Strömungskanäle zur Kühlung von Motorspindeln 

eingesetzt. Ursächlich dafür ist vor allem der gute Wärmeübergang 

zwischen Wand und Fluid aufgrund von trägheitsinduzierten 

Sekundärströmungen durch die Krümmung des Strömungskanals. 

Wie in [11,13,22] ausgeführt, führen diese Sekundärströmungen zu 

einer größeren Durchmischung der Strömung. Dadurch steigt mit 

zunehmendem Krümmungsverhältnis (d/D) einerseits die kritische 

Reynoldszahl Re krit 

und der Übergang von laminarer zu turbulenter 

Strömung verschiebt sich von Re krit 

= 2 300 für gerade Rohre 

hin zu höheren Werten entsprechend Gl. (1) [11,13]. Andererseits 

nehmen aber auch die Druckverluste Δp im gekrümmten Rohr zu. 

07 

15 

4,5 

4,0 

3,5 

3,0 

2,5 

Dynamische Viskosität η in Abhängigkeit der Temperatur 

für verschiedene Wasser-Antifrogen N-Gemische, nach 

[7,10] 

20 25 30 35 40 45 50 55 °C 60 

n 

[mPa s] 

= e A+ b T 

Wasser 

+ 20 % Antif rogen N 




Bild 04 zeigt in vereinfachter Darstellung die Geometrie der untersuchten 

Einfach- und Doppelhelixstruktur mit den wichtigsten 

Parametern. Der hydraulische Durchmesser d wird für einen Rechteckquerschnitt 

entsprechend Gl. (2) berechnet. Der mittlere Krümmungsdurchmesser 

D, welcher als Divisor in das Krümmungsverhältnis 

eingeht, berechnet sich für Rohrwendel gemäß Gl. (3) aus 

dem Windungsdurchmesser D W 

und der Helixsteigung k [13]. Die 

Reynoldszahl Re ist als Quotient der Strömungsgeschwindigkeit w, 

des hydraulischen Durchmessers d und der kinematischen Viskosität 

v definiert (siehe Gl. (4)). 

2,0 

1,5 

∆n = 51,3% 

1,0 

0,5 

290 295 300 305 310 315 320 325 330 

Temperatur T [K] 



Fluid 

Festkörper 

Tet Tet + Prism grobe Hex feine Hex feines O-Grid Heiz element Kühl hülse Gehäuse 

Elemente 

Σ 

Hex 

Tet 

Prism 

Pyra 

1,2 M 

- 

1,2 M 

- 

- 

4,5 M 

- 

0,5 M 

4,0 M 

4 T 

0,9 M 

0,9 M 

- 

- 

- 

3,9 M 

3,9 M 

- 

- 

- 

3,4 M 

3,4 M 

- 

- 

- 

65 T 

64 T 

- 

1 T 

- 

1,2 M 

- 

1,2 M 

- 

- 

1,9 M 

- 

1,9 M 

- 

- 

Orthog. Winkel 

Min. 

– – 

+ – 

+ + 

47 

0 % 

< 1 % 

100 % 

25 

0 % 

28 % 

72 % 

41 

0 % 

< 1 % 

100 % 

23 

0 % 

< 1 % 

100 % 

26 

0 % 

19 % 

81 % 

19 

< 1 % 

< 1 % 

100 % 

22 

0 % 

1 % 

99 % 

20 

< 1 % 

2 % 

98 % 

Wachstumsfaktor 

Längen verhältnis 

Max. 

– – 

+ – 

+ + 

Max. 

– – 

+ – 

+ + 

9 

0 % 

< 1 % 

100 % 

8 

0 % 

0 % 

100 % 

33 

< 1 % 

< 1 % 

100 % 

1 463 

0 % 

0 % 

100 % 

5 

0 % 

< 1 % 

100 % 

115 

0 % 

0 % 

100 % 

106 

< 1 % 

< 1 % 

100 % 

2 032 

0 % 

0 % 

100 % 

8 

0 % 

< 1 % 

100 % 

2 824 

0 % 

0 % 

100 % 

5 

0 % 

0 % 

100 % 

8 

0 % 

0 % 

100 % 

69 

1 % 

10 % 

89 % 

11 

0 % 

0 % 

100 % 

1 001 

3 % 

21 % 

76 % 

27 

0 % 

0 % 

100 % 

Tabelle 02: 

Verwendete 

Fluidgitter – 

Übersicht ihrer 

Eigenschaften 

am Beispiel der 

Einfachhelixstruktur 

Auf die Strömungsgeometrie der Einfach- und Doppelhelix angewandt, 

ergeben sich die kritischen Reynoldszahlen Re krit 

zu ca. 7 300. 

Demzufolge wird der Umschlag von laminarer zu turbulenter Strömung 

bei einem „kritischen“ Volumenstrom von ca. 4,0 l/min 

erreicht. Bei einem Volumenstrom von 14 l/min, wie er für die 

Simulationen angenommen wird, liegt die Reynoldszahl Re in beiden 

Fällen über der kritischen Reynoldszahl Re krit 

, sodass eine voll 

ausgebildete turbulente Strömung anzunehmen ist. Die entsprechenden 

Werte fasst Tabelle 01 für beide Geometrien zusammen. 

Diskretisierung des Strömungsvolumens 

Insbesondere in Regionen großer Gradienten hat die Auflösung der 

Gitterdiskretisierung einen wesentlichen Einfluss auf die Genauigkeit 

der Berechnungsergebnisse. Beispielsweise betrifft dies wandnahe 

Gebiete oder Bereiche vor und nach Störstellen wie Strömungsumlenkungen. 

Ein wichtiges Kriterium ist dabei neben der 

Anzahl und dem Typ der Gitterelemente (siehe Bild 05) auch die 

Verteilung der Gitterknoten. Zur Einsparung von Rechnerkapazität 

ist dahingegen in Bereichen, in denen keine großen Gradienten zu 

erwarten sind, eine gröbere Diskretisierung anzustreben. 

Zur Untersuchung der Gitterabhängigkeit wird das Strömungsvolumen 

mithilfe von Ansys Meshing und ICEM CFD in unterschiedlichen 

Detaillierungsstufen vernetzt. Während mit Ansys 

Meshing die Diskretisierung mit wenig Aufwand in folglich kurzer 

Zeit möglich ist, bietet die Blockingmethode in ICEM CFD wesentlich 

mehr Kontrollmöglichkeiten, z. B. zur Einstellung des Gitterwachstums 

in der Grenzschicht – zusätzlich kann hier die Elementanzahl 

durch die Verwendung einer sogenannten O-Grid-Struktur 

weiter reduziert werden. Eine Übersicht der verwendeten Gittertypen 

zeigt Bild 06, deren Eigenschaften einschließlich der Gitterqualität 

fasst Tabelle 02 zusammen. 

Materialeigenschaften 

In Bild 07 sind ausgewählte temperaturabhängige Fluidparameter 

für Wasser und typische Wasser-Glykol-Gemische dargestellt. Wie in 

[14,15] gezeigt, verändert sich die Dichte ρ in einem Temperaturbereich 

von 20 bis 50 °C nur leicht um 1,4 % für Wasser mit 25 % Antifrogen 

N. Im Simulationsmodell kann somit inkompressibel mit 

einer konstanten mittleren Dichte ρ m 

gerechnet werden. Dahingegen 

ist die dynamische Viskosität η erheblich von Temperaturänderungen 

abhängig, für Wasser mit 25 % Antifrogen N beträgt die 

Änderung 51,3 %. Diese Abhängigkeit wird im Modell über eine 

CEL (CFX Expression Language) mithilfe der Andrade-Gleichung 

entsprechend Gl. (5) und den dazugehörigen stoffabhängigen 

Parametern A und b (siehe Tabelle 03) berücksichtigt. 

Material A [-] b [K] 

Water – 6,5679 1 925,3918 

+ 20 % Antifrogen N – 6,9557 2 207,4815 

+ 25 % Antifrogen N – 7,0477 2 271,5032 

+ 30 % Antifrogen N – 7,1632 2 344,5675 

+ 50 % Antifrogen N – 7,7253 2 687,0412 

Tabelle 03: Parameter der Andrade-Gleichung zur Berechnung der 

temperaturabhängigen Viskosität verschiedener Wasser-Antifrogen 

N-Gemische (gültig im Bereich von 15 bis 60 °C) 

Zusammenfassend lassen sich die Materialparameter wie folgt 

vereinfachen: 

n Die spezifische Wärmekapazität c p 

und die Dichte ρ des Fluids 

sind temperaturunabhängig, 

n während die Temperaturabhängigkeit der dynamischen Viskosität 

η berücksichtigt werden muss. 

n Die physikalischen Eigenschaften der Feststoffe (Heizelement, 

Kühlhülse und Gehäuse) sind homogen, isotrop und temperaturunabhängig. 

n Die Schwerkraft und Auftriebseffekte werden vernachlässigt. 

Simulationsmodell 

Bei beiden Strömungsgeometrien ist ab einem Volumenstrom von 

ca. ≥ 4,0 l/min von einem turbulenten Strömungsverhalten auszugehen. 

Für die Strömungsberechnung wird daher das von Menter 

entwickelte SST-Turbulenzmodell (Shear Stress Transport) verwendet. 

Da sich das k-ω-Modell für Strömungssimulationen in der 

viskosen Grenzschicht eignet und das k-ε-Modell in wandfernen 

Bereichen genauere Vorhersagen liefert, führt die Übergangsmethodik 

des SST-Modells speziell für Anwendungen mit hohen 

Genauigkeitsanforderungen innerhalb der Grenzschicht (wie Turbulenz 

und Wärmeübertragung) zu einem entscheidenden Vorteil 

gegenüber den Standardmodellen. Weitere Informationen zur 

numerischen Modellierung und Solver-Theorie sind den Quellen 

[1,2,12,14] zu entnehmen. 

Zur Vorhersage der Temperatur innerhalb der Strömung ist der 

Wärmeübergang zu berücksichtigen. Dazu wird zusätzlich innerhalb 

des Fluids die Energietransportgleichung in Form der thermischen 

Energiegleichung berücksichtigt (Gl. (6)). Für Flüssigkeiten 

konstanter Dichte ρ und unter Berücksichtigung der inneren Energie 

e als Enthalpie h entsprechend (7) kann diese Gleichung zu (8) 

vereinfacht werden. Für stationäre Strömungen und unter Vernachlässigung 

des Energiequellterms S E 

(es treten keine chemischen Reaktionen 

oder Phasenwechsel im Fluid auf) vereinfacht sich die 


Anteile [%] 

CFD-Modell 

CHT-Modell 

Rechenzeit f/tn [s] 

Effizienz E(n) [%] 

Speedup-Faktor S(n) [-] 

08 

Simulationsmodelle mit ihren Randbedingungen im 

Vergleich 

Gleichung weiter zu (9). Die Fluiderwärmung infolge innerer Reibung 

wird zunächst in Form des Terms berücksichtigt, gleiches 

gilt für die Wärmeleitung im Fluid in Form des Terms . 

Q in 

= P H 

≤ 2.8 kW 

Fluid 

T amb 

= 20 °C 

a= 5 W/m 2 K 

P 

out,abs = 1 bar 

V in 

≤ 14 l/min 

T in 

= 20 °C 

out 

Fluid 

in 

Im CHT-Modell (Conjugate Heat Transfer, siehe Bild 08) wird zusätzlich 

zur erzwungenen Konvektion im Fluid (CFD-Modell) die 

Wärmeleitung in den Festkörpern (Heizelement, Kühlhülse und 

Gehäuse) berücksichtigt. Dazu wird in den Festkörpern die Energietransportgleichung 

entsprechend Gl. (10) gelöst. Da der Festkörper 

starr ist und keine inneren Energiequellen existieren vereinfacht 

sich der Ansatz für den stationären Fall zu Gl. (11). 

09 

Performance-Betrachtungen für verschiedene Gittertypen 

und Parallelisierung mit bis zu 48 Prozessoren. a) Rechenzeit 

pro Iteration; b) Speedup-Faktor S(n); c) Effizienz E(n) 

a) 

b) 

c) 

10 

30 

25 

20 

15 

512 

256 

128 

64 

32 

16 

8 

4 

2 

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 

20 

15 

10 

5 

0 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

ideal 

S(n) = 

E(n) = 

n . t n 

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 

t 1 

Prozessoranzahl n [–] 

Rechenzeit pro Iteration t n 

Prozessoranzahl n [–] 

t 1 

t n 

grobes Hex 

n = 2k 

n = 2k + 1 

feines O-Grid 

n = 2k 

n = 2k + 1 

Tet + Prism 

n = 2k 

n = 2k + 1 

MPI Local Parallel 

Linux 3.0. 

101-0.47.79 

CELSIUS R940 

Intel® Xeon (R) 

CPU E5-2690 v3 

2.60 GHz x 48 

126 GB Ram 

Dimensionsloser Wandabstand y + der verschiedenen 

Fluidgitter im Vergleich 


Tetraeder 

feines O-Grid 

feine Hexaeder 

Tetraeder mit Prismen 


Normaler Text 

Ergebnisse 

Parallelisierung der Simulationsberechnungen 

Insbesondere für große Simulationsmodelle von mehr als 

800 000 Knoten verspricht eine Parallelisierung eine deutliche Reduzierung 

der Berechnungszeiten im Vergleich zur Rechnung auf 

einem einzelnen Prozessor. Um dies zu überprüfen, wurden drei 

der erstellten Gitter (grobes Hexaeder-, feines O-Grid- und Tetraedernetz 

mit Prismenrandschicht, Vgl. Tabelle 02) mit Prozessorzahlen 

von bis zu 48 CPUs berechnet. Die Ergebnisse der Berechnungen 

sowie die PC-Spezifikationen sind in Bild 09 dargestellt. 

Bild 09a zeigt die tatsächliche Berechnungszeit pro Iteration in Abhängigkeit 

der Anzahl der Prozessoren. Die Laufzeitreduzierung 

wird durch den sogenannten Speedup-Faktor S(n) gemessen, 

welcher nach [21] entsprechend Gl. (12) berechnet wird und in 

Bild 09b dargestellt ist. Idealerweise ist der Speedup-Faktor 1:1 

linear von der Anzahl der Prozessoren (siehe blau gestrichelte Kurve) 

abhängig. Da mit zunehmenden Prozessorkernen auch die Zeit für 

den Datenzugriff und den Datenaustausch zwischen diesen steigt, 

ist dieses Verhalten in der Realität nicht zu erreichen. Demnach erscheint 

eine Parallelisierung mit mehr als 32 CPUs nicht sinnvoll. 

Eine weitere Größe zur Charakterisierung paralleler Berechnungen 

ist die Effizienz E(n) (siehe Bild 09c) [21]. Sie ist ein Maß dafür, 

wie viel Zeit die einzelnen Prozessoren während der Berechnung 

tatsächlich verwendet werden und wird anhand Gl. (13) berechnet. 


Normaler Text 

10 

5 

0 

10 -1 

10 0 10 1 10 2 y+ 

Zusammenfassend machen die Ergebnisse deutlich, dass Hexaedernetze 

weitestgehend besser parallelisierbar sind als Tetraedernetze 

und nach Möglichkeit eine gerade Anzahl an Prozessoren zu 


Höhe h [mm] 

Temperatur ϑ [°C] 

kW 

m 2 K 

Wärmeübergangskoeffizient a [ ] 


11 

a) 

Berechnete Temperaturen im Strömungskanal für unterschiedliche Gitterdiskretisierungen. a) Flächenmäßige Temperaturverteilung 

und mittlere Temperaturen der Innenwände; b) Temperaturverlauf in der Querschnittsmitte 

Tetraeder 

T Wi 

= 21,4 °C 

Tetraeder mit Prismen 

T Wi 

= 22,6 °C 

20 Temperatur ϑ [°C] 22 

b) 

4 

3 

2 

22,2 

22,0 

21,8 

21,6 


Tetraeder 

Feines O-Grid 

Feine Hexaeder 

Tetraeder + Prismen 

1 

21,4 

0 

21,2 

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 

Temperatur v [°C] 

Breite b [mm] 

verwenden ist. Für die hier genutzte Rechnerarchitektur bringt die 

Verwendung von mehr als 32 Prozessoren keinen nennenswerten 

Mehrwert hinsichtlich der Berechnungszeiten. Nichtsdestotrotz 

ermöglicht die Parallelisierung eine wesentliche Zeiteinsparung bei 

der Simulationsrechnung und ist vor allem bezüglich der CHT- 

Simulationen zu bevorzugen. 

Gitterqualität 

Viskose und thermische Unterschicht der Grenzschicht: Zur Auflösung 

der viskosen Unterschicht der Grenzschicht ist ein dimensionsloser 

Wandabstand y + ≈ 1 erforderlich, dieser ist in Gl. (14) entsprechend 

[5,9] definiert. Der dimensionslose Wandabstand y + wird 

direkt durch das verwendete Gitter beeinflusst, da er von der Entfernung 

des wandnächsten Punktes abhängt. Dies bedeutet, dass y + 

umso geringer ist, je geringer der Abstand des ersten Gitterknotens 

von der Wand ist. Speziell für die Berechnung von Wärmetransportproblemen 

werden y + -Werte von maximal 2 (besser y + ≈ 1) zur Auflösung 

der viskosen Unterschicht im wandnahen Bereich empfohlen 

[3,6]. Die Nachteile einer derartigen Netzverfeinerung liegen 

einerseits im schlechteren Konvergenzverhalten der Lösung durch 

die Auflösung von Wirbeln innerhalb der turbulenten Strömung. 

Andererseits führen feinere Gitter auch zu einer erhöhten Elementanzahl 

und demzufolge längeren Berechnungszeiten, die im Hinblick 

auf Sensitivitäts- und Optimierungsberechnungen zu reduzieren 

sind. Aus diesen Gründen ist eine nennenswerte Unterschreitung 

des Kriteriums y + ≈ 1 ebenso zu vermeiden. 

In Bild 10 sind die erzielten y + -Werte der verschiedenen Fluidgitter 

dargestellt. Die Abbildung zeigt, dass die groben Tetraederund 

Hexaedergitter die obige Bedingung nicht erfüllen können – 

hier liegen die durchschnittlichen y + -Werte bei 87 (Tetraeder) und 

bei 55 (Hexaeder). Nur durch eine feinere Vernetzung kann für das 

feine Hexaedernetz ein y + -Wert von 1,13 und für das O-Grid ein Wert 

von 0,72 erreicht werden. Im Fall des Tetraedernetzes führt das Hinzufügen 

einer Prismenrandschicht zu einem y + -Wert von 0,81. 

12 

Mittlerer Wärmübergangskoeffizient an der Fluidinnenwand 

α i 

und -außenwand α a 

, Vergleich zwischen CFD- und 

CHT-Modell am Beispiel der Einfachhelix 

16 

15 

14 

13 

12 

11 

10 

9 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

-1 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 

a i 

CHT 

CFD 

Fluid 

Strömungskanal Nr. [-] 

Temperaturverteilung: Bild 11 zeigt die berechneten Temperaturverteilungen 

in einem Strömungsquerschnitt der Einfachhelix. Es 

ist zu sehen, dass mit feiner werdendem Gitter der Temperaturgradient 

im wandnahen Bereich besser aufgelöst wird. Wird der 

Temperaturverlauf zwischen innerer und äußerer Wand betrachtet, 

d. h. zwischen Wärmequelle und Wärmesenke, sind vor allem an 

der Innenwand deutliche Temperaturunterschiede zwischen den 

verschiedenen Gittern zu erkennen (siehe Bild 11b links). Zum 

besseren Vergleich wird die Abweichung der inneren Wandtemperatur 

bezogen auf die über die Höhe h auftretende Temperaturdifferenz 

entsprechend Gl. (15) berechnet. Daraus ergeben sich 

mit dem feinen O-Grid als Referenzgitter Abweichungen ΔT wi 

von 

ca. 97 % für das Tetraedernetz, ca. 85 % für das grobe Hexaedernetz, 

ca. – 4 % für das Tetraedernetz mit Prismenrandschicht und ca. 3 % 

für das feine Hexaedernetz. 

a a 




13 

Temperaturverlauf entlang des Strömungsweges für Volumenströme von 5, 10 und 14 l/min. Vergleich der Simulationsergebnisse und 

Messdaten der Einfach- (a) und Doppelhelixstruktur (b) 

a) 

29 

28 

CFD CHT Exp. 

5 l/min 

b) 

29 

28 

27 

26 

10 l/min 

14 l/min 

27 

26 

25 

25 

24 

24 

23 

23 

22 

22 

21 

21 

20 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 


20 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 


Vergleich zwischen CFD, CHT-Simulation und Messwerten 

Wärmeübergangskoeffizient: Der Warmeübergangskoeffizient α 

beschreibt für die erzwungene (und natürliche) Konvektion den 

Wärmeübergang zwischen Fluid und Festkörper, welcher in der 

Grenzschicht an der Wandoberfläche stattfindet [8]. Die Art der 

Strömung und demzufolge die Dicke der Grenzschicht sowie die in 

der Grenzschicht stattfindenden Wärmetransportvorgänge wirken 

sich direkt auf den Wärmeübergangskoeffizienten α aus. In Bild 12 

sind die über die Fläche der Innenwand (Wärmequelle) und über 

die Fläche der Außenwand gemittelten Wärmeübergangskoeffizienten 

dargestellt. Diese können für die 14 Teilabschnitte des Kanals 

entsprechend Gl. (16) ermittelt werden. Zwischen CFD und CHT- 

Simulation sind deutliche Unterschiede zu erkennen, welche ihre 

Ursache in der Berücksichtigung der Wärmeleitung zwischen den 

Stegen der Kühlhülse und dem Gehäuse haben. Innerhalb der CHT- 

Simulation wird ein Teil der Wärme über diesen Festkörperkontakt 

direkt an das Gehäuse geleitet (Vgl. [20]). Folglich nimmt das Fluid 

auch an der Außenwand Wärme vom Gehäuse auf, sodass der Wärmeübergangskoeffizient 

hier wesentlich höher ist (im Durchschnitt ca. 

1 300 W/m²∙K) als in der CFD-Simulation. Da in der CFD-Simulation 

eine konstante Umgebungstemperatur angenommen wird, wird in 

diesem Fall sogar eine geringe Wärmemenge an die Umgebung abgegeben 

(der Wärmeübergangskoeffizient ist negativ und liegt im 

Durchschnitt bei ca. – 4 W/m²∙K). Aufgrund dieser Aufteilung der 

Wärmeströme in einen Gehäuse- und einen Kühlhülsenanteil in 

der CHT-Simulation ist der Wärmeübergangskoeffizient an der 

Innenwand des Fluids (Kontaktfläche zur Kühlhülse) kleiner als in 

der CFD-Simulation. 

numerischen Simulationsmodelle, d. h. für alleinige Betrachtung 

des Fluids (CFD) sowie des Fluids inklusive der Festkörper im CHT- 

Modell mit den experimentellen Daten verglichen. Der zeitlich 

konstante Wärmestrom an der Innenwand führt zur Erwärmung 

des Fluids entlang seines Strömungsweges bis es in der Austrittszone 

seine maximale Temperatur erreicht. Dadurch nimmt entlang 

des Strömungspfades gleichzeitig die treibende Temperaturdifferenz 

zwischen Flüssigkeit und Umgebung (Fluidinnenwand bzw. 

Wand der Kühlhülse) ab, das Fluid nimmt weniger Wärme auf und 

seine Temperatur steigt langsamer. Die Abbildung zeigt, dass vor 

allem die Simulationsergebnisse der CHT-Modelle gut mit den 

Messdaten übereinstimmen, während bei alleiniger Berücksichtigung 

des Fluids im Simulationsmodell größere Abweichungen auftreten. 

Ursächlich dafür ist zum einen die Vernachlässigung von 

Wechselwirkungen zwischen benachbarten Fluidkanälen im CFD- 

Modell. Insbesondere für die Doppelhelixstruktur ist dies von Bedeutung, 

da hier aufgrund des Gegenstromprinzips höhere Temperaturdifferenzen 

zwischen den benachbarten Kanälen auftreten. 

Des Weiteren wird im CFD-Modell für die thermischen Randbedingungen 

der Fluidaußenwand zur Umgebung freie Konvektion mit 

einem Wärmeübergangskoeffizienten von 5 W/m² × K und einer 

Umgebungstemperatur von 20 °C angenommen. Bei Berücksichtigung 

der Festkörper (Heizelement, Kühlhülse und Gehäuse) kann 

diese Randbedingung direkt an der Außenwand des Gehäuses definiert 

werden. Da zusätzlich die Wärmeleitung innerhalb und zwischen 

den Festkörpern simuliert wird, können die CHT-Simulationen 

das Temperaturverhalten wesentlich besser vorhersagen. Des 

Weiteren zeigt sich anhand der höheren Temperaturspreizung im 

Fluid, dass mit der Doppelhelixstruktur mehr Wärme abgeführt 

werden kann. Beispielsweise bei einem Volumenstrom von 5 l/min 

erwärmt sich das Fluid in der Doppelhelix um ca. 9 K und in der 

Einfachhelix um ca. 4 K. 

Zusammenfassung 

Temperaturentwicklung im Fluid: In Bild 13 ist für die Einfach- 

(links) und die Doppelhelixstruktur (rechts) die Fluiderwärmung 

entlang des Strömungsweges für verschiedene Volumenströme 

von 5, 10 und 14 l/min und eine maximale Heizleistung P H 

= 

= 2 800 W dargestellt. Es werden die Simulationsergebnisse der 

Vor allem bei der HSC-Bearbeitung haben thermo-elastische Verformungen 

und daraus resultierende TCP-Verlagerungen einen negativen 

Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit und damit letztendlich 

auf die Produktivität des Fertigungsprozesses. Für eine hochpräzise 

Bearbeitung ist eine gezielte Steuerung der Temperaturverteilung 

mithilfe von Flüssigkeitskühlsystemen eine Grundvoraussetzung – 



insbesondere innerhalb der Motorspindel, deren thermo-elastische 

Verformung direkten Einfluss auf die TCP-Position hat. Bezüglich der 

Effektivität der Fluidkühlung in Werkzeugmaschinen gibt es bisher 

allerdings nur wenig wissenschaftlich fundierte Untersuchungen. 

Um diese Lücke zu schließen befasst sich der Beitrag insbesondere 

mit der simulativen Untersuchung verschiedener Kühlstrukturen in 

Motorspindeln. Ein besonderes Augenmerk liegt hierbei auf den 

Anforderungen an die numerischen Simulationsmodelle, speziell 

wenn turbulente Strömungsvorgänge und der Wärmetransport im 

Fluid (und Festkörper) zu berücksichtigen sind. Ein Aspekt der 

Untersuchung ist zum einen die notwendige Gitterfeinheit zur Auflösung 

der viskosen Randschicht an der Wand. Nur bei einer feinen 

Diskretisierung (y + ≈ 1) kann der Wärmeübergang genau genug abgebildet 

werden, um belastbare Ergebnisse zum Wärmeübergangskoeffizienten 

liefern zu können. Des Weiteren wurde neben einer 

standardmäßigen CFD-Simulation der Fluid domäne in weiteren 

Modellen auch die Wärmeleitung im Festkörper in CHT-Simulationen 

untersucht. Hiermit konnte gezeigt werden, dass eine derartige 

Modellerweiterung eine wesentlich bessere Übereinstimmung zwischen 

Mess- und Simulationsdaten aufweist. 

Ausgehend von diesen Betrachtungen ist es im weiteren Vorgehen 

nun möglich, die für die 1D-Netzwerkmodelle benötigten 

Parameter des Wärmeübergangs anhand der numerischen CFD- 

Modelle zu ermitteln. Mit diesen Netzwerkmodellen soll schließlich 

der Wärmeübergang im Fluid vorhergesagt werden. Da diese 

konzentrierten Parametermodelle wesentlich weniger Modellierungsaufwand 

und kürzere Rechenzeiten benötigen, wird es damit 

möglich sein, ganze Systemstrukturen von Werkzeugmaschinen 

abzubilden und diese in die WZM-Steuerung zu integrieren, um 

das zeitaktuelle Temperatur- und Verformungsverhalten vorherzusagen 

und ggf. Korrekturmaßnahmen einzuleiten. 

Literaturverzeichnis: 

[1] ANSYS Inc. (ed.). ANSYS CFX-Solver Modeling Guide. Canonsburg, U.S.A., 2014 

[2] ANSYS Inc. (ed.). ANSYS CFX-Solver Theory Guide. Canonsburg, U.S.A., 2014 

[3] Bakker, A.: Applied Computational Fluid Dynamics. Lecture 13 – Heat 

Transfer, www.bakker.org, letzter Abruf am 05.09.2016 

[4] Bossmanns, B.; Tu, J. F.: A thermal model for high speed motorized spindles. 

In: International Journal of Machine Tols and Manufacture 39, 1999, S. 1345–1366 

[5] Breitbach, C.: Numerische Berechnung transitionaler Grenzschicht-Strömungen 

in axialen Turbinengittern, Dissertation, Technische Universität Darmstadt, 2002 

[6] CADFEM GmbH (Ed.): Heat Transfer Calculation with ANSYS CFX. Seminar 

notes, 2013 

[7] Clariant International AG: Clariant Antifrogen® Online Calculator, 

www.clariant.com, letzter Abruf am 03.08.2016 

[8] Herwig, H.; Moschallski, A.: Wärmeübertragung, 2. Auflage, Vieweg+Teubner 

Verlag, Wiesbaden, 2009 

[9] Krüßmann, R.; Messemer, G.; Zinn, K.: Overview of Thermohydraulic 

Simulations for the Development of a Helium-cooled Divertor, Wissenschaftlicher 

Bericht, Forschungszentrum Karlsruhe, 2008 

[10] Lemmon, E.W.; McLinden, M.O.; Friend, D.G.: Thermophysical Properties of 

Fluid Systems, in Linstrom, P.J.; Mallard, W.G. (Eds.): NIST Chemistry WebBook, 

NIST Standard Reference Database Number 69, National Institute of Standards 

and Technology, Gaithersburg MD, 2016 

[11] Schmidt, E. F.: Wärmeübergang und Druckverlust in Rohrschlangen, 

Zeitschrift für Technische Chemie, Verfahrenstechnik und Apparatewesen, 39(13), 

1967, S. 781–832 

[12] Sigloch, H.: Technische Fluidmechanik, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2009 

[13] VDI (Ed.): VDI-Wärmeatlas. Berechnungsunterlagen für Druckverlust, 

Wärme- und Stoffübertragung, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2006, 

ISBN 354025504 

[14] Weber, J.; Weber, J.: Thermo-energetic analysis and simulation of the fluidic 

cooling system of motorized high-speed spindles. 13th Scandinavian International 

Conference on Fluid Power, Linköping, Schweden, 2013 

[15] Weber, J.; Weber, J.: Analyse und Simulation der fluidischen Kühlung einer 

einfach gewendelten Motorspindelkühlhülse. O+P Journal, Mainz (2013) 3, S. 4–15 

[16] Weber, J.; Weber, J.: Thermo-Energetic Analysis of the Fluidic Cooling Systems 

in Tooling Machines, 9th International Fluid Power Conference, Aachen, 2014 

[17] Weber, J.; Weber, J.: Thermo-energetic Modelling of Fluid Power Systems. In 

Großmann, K. (Ed.): Thermo-energetic Design of Machine Tools, Springer-Verlag, 

Berlin, Heidelberg, 2015, S. 49–60 

[18] Weber, J.; Shabi, L.; Weber, J.: Thermo-energetic Analysis of the Fluid Systems in 

Cutting Machine Tools, 10th International Fluid Power Conference, Dresden, 2016 

[19] Weber, J.; Shabi, L.; Weber, J.: Thermal Impact of Different Cooling Sleeve’s 

Flow Geometries in Motorized High-speed Spindles of Machine Tools, Proceedings 

of the ASME 2016 9th FPNI Ph.D Symposium on Fluid Power, Florianópolis, 

Brazil, 2016 

[20] Weber, J.; Shabi, L.; Weber, J.: State of the art and optimization of the energy 

flow in cooling systems of motorized high-speed spindles in machine tools, Proceedings 

of the 11th CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing 

Engineering, Gulf of Neapel, Italy, 2017 

[21] Wilkinson, B.; Allen, M.: Parallel Programming. Techniques and Applications 

using Networked Workstations and Parallel Computers, Prentice Hall, 1999 

[22] Yoo, G.; Choi, H.; Dong, W.: Fluid flow and heat transfer characteristics of 

spiral coiled tube. Effects of Reynolds number and curvature ratio, Central South 

University Press/Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2012, S. 471–476 

Formelzeichen 

Zeichen Bedeutung Einheit 

b Breite (Strömungskanal) mm 

c p 

Spezif. Wärmekapazität J/(kg × K) 

D Mittlerer Krümmungsdurchmesser mm 

d/D Krümmungsverhältnis - 

d Hydraulischer Durchmesser mm 

D i 

Innendurchmesser mm 

D W 

Windungsdurchmesser mm 

e Innere Energie J 

E(n) Effizienz % 

h Höhe (Strömungskanal) / Enthalpie mm/J 

k Helixsteigung mm 

n Anzahl Prozessoren - 

P H 

Heizleistung W 

Wärmestrom 

W 

Wärmestromdichte W/m 2 

Re Reynoldszahl - 

Re krit 

Kritische Reynoldszahl - 

S(n) Speedup-Faktor - 

S E 

Energiequelltherm W 

T Temperatur °C (K) 

t Zeit / Berechnungsdauer s 

U Geschwindigkeitsvektor m × s -1 

u τ 

Schubspannungsgeschwindigkeit m × s -1 

Volumenstrom 

l/min 

w Strömungsgeschwindigkeit m × s -1 

y Wandabstand mm 

y + Dimensionsloser Wandabstand - 

α Wärmeübergangskoeffizient W/(m² × K) 

∆p Druckverlust bar 

η Dynamische Viskosität mPa × s -1 

λ Wärmeleitfähigkeit W/(m² × K) 

ρ Dichte kg × m -3 

τ Wandschubspannung MPa 

υ Kinemat. Viskosität mm²/s 

Danksagung 

Die präsentierten Forschungsarbeiten erfolgten 

innerhalb des Projektes „Thermo-energetische Beschreibung fluidtechnischer 

Systeme“ im Sonderforschungsbereich Transregio 96 (Förderkenn 

zeichen SFB/TR 96, A04). Die Autoren danken der Deutschen 

Forschungsgemeinschaft (DFG) für die Förderung. 


VORSCHAU 

IM NÄCHSTEN HEFT: 7/2018 

ERSCHEINUNGSTERMIN: 12. 07. 2018 • ANZEIGENSCHLUSS: 27. 06. 2018 

01 

02 

04 

03 

01 Um Einsatzsachbearbeitern z. B. in öffentlichen Leitstellen von 

Behörden ein bestmöglich gestaltetes Arbeitsumfeld zu bieten, verlässt 

sich Eurofunk bei der elektrischen Höhenverstellung von Leitstellentischen 

und Monitoraufhängungen auf Hubsäulen von RK Rose+Krieger. 

02 Mit Sigfox befindet sich derzeit weltweit ein Funknetz im Aufbau, 

das für IIoT-Geräte wie Motoren gemacht ist, um sie an Instandhaltungs- 

Clouds anzubinden. Was können Motor- und Antriebshersteller sowie 

Maschinen- und Anlagenbauer davon erwarten? 

Der direkte Weg 

im Internet: 


als E-Paper: 

www.engineering-news.net 

Redaktion: 

d.schaar@vfmz.de 

WORLD OF INDUSTRIES: 

www.en.engineering-news.net 

03 Mit den Industrial Drives ACS880 bietet ABB für die chemische 

Industrie zugeschnittene Frequenzumrichter an, die für hohe Performance 

sowie für eine maximale Verfügbarkeit und Sicherheit der Anlagen sorgen. 

04 Um die Kontrolle über Schiffsmaschinen zu verbessern, setzt eine 

Reederei auf das Multilog Onlinesystem IMx-8. Durch dessen Frühwarnfähigkeiten 

samt kontinuierlicher Fernüberwachung will sich die Flotte 

künftig in betriebstechnisch ruhigerem Fahrwasser bewegen. 

(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten) 


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