DER KONSTRUKTEUR 11/2018

19073
11 NOVEMBER 2018
AM PULS DER TECHNIK
42 I DIE NÄCHSTE REVOLUTION
DER MOTORSTEUERUNG
98 I SICHERE KOMPONENTEN
FÜR DIE SMART FACTORY
TITELSTORY
SERVOANTRIEBSTECHNIK
DYNAMISCH
UND PRÄZISE
DerKonstrukteur.de
GÜNTHER OPITZ:
„ZENTRAL ODER DEZENTRAL?
WIR PROFITIEREN VON EINEM
MASS GESCHNEIDERTEN MIX“

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EDITORIAL
KONKURRENT ODER
PARTNER?
Liebe Leserinnen, lieber Leser,
bestimmt ist Ihnen schon einmal der Begriff generatives Design begegnet –
ein Gestaltungsprozess, bei dem ein Modell nicht mehr durch den Designer
erzeugt wird, sondern durch einen programmierten Algorithmus. Der Intelligenz
eines Computers begegnen Sie vielleicht mit Begeisterung, vielleicht
aber auch mit Skepsis. Denn einerseits werden wir mit einer hohen Auswahl
optimierter Designs, kürzeren
ALGORITHMISCHE
ENTWURFSMETHODEN
ERWEITERN UNSEREN
VISUELLEN HORIZONT
UM EIN VIELFACHES
Entwurfsphasen und einem
fließenden Übergang zum
3D-Druck bereichert. Auch
eröffnen sie uns Gestaltungsalternativen
im Leichtbau
und zeigen Ideen, auf die
wir selbst nie gekommen
wären. Wie aber verändert
sich das Berufsbild des
Konstrukteurs? Nein, er wird nicht seiner Kreativität beraubt – eher im Gegenteil.
Mit dem Computer an seiner Seite ergibt sich eine teambildende Ebene mit
Entscheidern anderer Disziplinen und Ingenieuren. Sollten Sie immer noch
skeptisch sein, kann ich Sie beruhigen. Der Konstrukteur als Mensch hat
entscheidende Fähigkeiten, die ein Computer höchst wahrscheinlich nicht so
schnell übernehmen wird – nämlich die der Intuition, der Wahrnehmung und
der ästhetischen Farb- und Formgebung. Und was es
mit der Kraft der zwei Intelligenzen auf sich hat,
lesen Sie auf Seite 14.
Ich wünsche Ihnen viel Freude beim
Schmökern der aktuellen Ausgabe!
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INHALT
MENSCHEN UND MÄRKTE
03 Editorial: Konkurrent oder Partner?
06 DER KONSTRUKTEUR persönlich:
Thorsten Paesler
08 Konstruktion 2025:
Schutztürüberwachung 4.0
10 Whiteboard: Sicherheitsbewusst
Damit nichts schief geht: Einblicke in die Welt von
Safety & Security von Phoenix Contact
12 Standpunkt: Langfristiges Planungsdenken braucht
ein Comeback!
14 Glosse: Die Kraft der zwei Intelligenzen
06
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
ANTRIEBSTECHNIK
16 TITELSTORY
Servoantriebstechnik – dynamisch und präzise
20 Energiemanagement: Niveauvoll abgesichert
24 Bürstenloser DC-Motor: Der Schritt-Macher
26 DC-Kleinstmotor: Antrieb für bewegende Kunst
30 Getriebe: Kompaktes Kraftpaket
34 Antriebspaket: Servo – aber smart
38 Washdown-Servomotoren: Zähne zeigen
42 Die nächste Revolution der Motorsteuerung
46 Großwälzlager: Ein Gigant läuft rund
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
54 Wiegand-Sensoren: Der magische Draht
58 Piezoelektrische Sensoren:
Kippen, Drehen und Drücken
62 Mechatronische Greifer: Zupacken nach Bedarf
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SOFTWARE & PROTOTYPING
66 Berechnungssoftware: Finde den Fehler!
KONSTRUKTIONSELEMENTE
70 Industriesteckverbinder: Nur drei Klicks entfernt
72 Kabel-Steckerverbund: Eine runde Sache
74 Kabel und Verbindungstechnik:
Stark gegen Strahlung!
78 Einkabelschnittstellen: Hybrid durch und durch
82 Ventilatoren: EC-Technik trifft Hohlprofilschaufel
86 Dichtunggssystem: Auf ein Millionstel genau
88 Schutzschalter: Zwei Metalle schalten ab
TITELBILD
SEW-EURODRIVE
Bruchsal
INNENTITELBILD
Mitsubishi Electric Europe
Ratingen
SERVICE
90 Impressum
103 Inserentenverzeichnis
122 Vorschau
4 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

SPECIAL
MASCHINENSICHERHEIT
94 Mensch-Roboter-Kollaboration:
Nah, näher, am nächsten
98 KLARTEXT
Sichere Komponenten für die Smart Factory
100 Lichtvorhang: Sicherheit weitergedacht
104 Bestens in Position gebracht
108 Sicherheitsrelais: Schmal, smart, sicher
112 Automatisierungssystem: Gut gerüstet
116 Einer sorgt für sichere Positionierung
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118 Zukunftsmobil
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DER KONSTRUKTEUR 11/2018 5

THORSTEN PAESLER
entwickelt Ultraschallsensoren
bei Microsonic. IO-Link ist eines
seiner Spezialthemen.
Wie sind Sie dazu gekommen, Ultraschallsensoren
bei Microsonic zu entwickeln?
Die Abschlussarbeit für mein Mechatronik-
Studium habe ich bei Microsonic realisiert.
Im Anschluss bin ich gleich dageblieben. So
konnte ich erleben wie die Aufgabenstellung
meiner Diplomarbeit in einem speziellen
Sensor mündete, der trotz der hohen
Spezialisierung tatsächlich zu einer Art
Serienprodukt geworden ist. Dieser Sensor
wird auch weiterhin gebaut. Bei meiner
Arbeit reizt es mich einfach, für die Aufgabenstellungen
unserer Kunden Ideen und
dann auch Lösungen zu entwickeln.
MENSCHEN UND MÄRKTE
Sie beschäftigen sich intensiv mit IO-Link.
Welche Bedeutung hat das Kommunikationssystem
für Ihre Sensoren?
Die Vielzahl von neu geschaffenen Möglichkeiten
ist enorm. Dank IO-Link können
abstandsmessende Ultraschallsensoren
oder auch Ultraschall-Gabelsensoren viel
mehr Informationen liefern als bisher möglich.
Beispielsweise können unsere Etiketten-
und Spleiß-Sensoren eine Rezepturverwaltung
und differenzierbare Ergebnisse
für Abgleichvorgänge liefern. Ferner können
abstandmessende Sensoren Diagnosedaten
der Messungen weitergeben. Dies
war bis jetzt nur durch herstellerspezifische
Lösungen möglich.
Konstrukteur ist mehr als ein Beruf. Was
entwickeln Sie zu Hause?
Seit meinem Mechatronik-Studium plane
ich, einen Multikopter zu konstruieren,
angefangen beim Rahmen über die Elektronik
der Motortreiber bis zur Lageregler-
Software. Mich reizt die Herausforderung,
ob ich dies auch wirklich schaffe. Die Bauteile
liegen zu Hause auch schon bereit.
Allerdings ist im Augenblick der Nachwuchs
an erster Stelle und stellt ganz neue
Herausforderungen.
6 DER KONSTRUKTEUR 11/2018
THORSTEN PAESLER
ENTWICKLER
MICROSONIC GMBH
DIE VIELZAHL VON
NEU GESCHAFFENEN
MÖGLICHKEITEN DURCH
IO-LINK IST ENORM

FAULHABER IN ITALIEN
AB JANUAR
Faulhaber wird am 1. Januar 2019 seine
Vertriebsgesellschaft Faulhaber Italia in
Lomazzo nahe Mailand eröffnen. Diese
soll den Vertrieb und Service in Italien
vom langjährigen Distributor Servotecnica
übernehmen. „Italien ist für uns ein
bedeutender Markt, in dem wir künftig
unmittelbar präsent sein wollen“, erklärt
Marcus Remmel, Gesamtvertriebsleiter
bei Faulhaber Drive Systems und
künftiger Geschäftsführer von Faulhaber
Italia. „In dem Land gibt es viele hochinteressante
Unternehmen, u. a. in den
Bereichen der Handtools sowie der
Medizin- und Automatisierungstechnik,
die zum Teil schon heute unsere Kunden
sind. Die anderen möchten wir als solche
gewinnen.“ Mit der Tochtergesellschaft
sollen die Kunden mehr vom Know-how
und den Dienstleistungen profitieren
können. „Zum Beispiel kann der direkte
Kontakt bei der Auswahl des optimalen
Antriebs oder bei der kundenspezifischen
Entwicklung von Anwendungen große
Vorteile bieten.“
www.faulhaber.com
PLATTFORMEN RUND UM MATERIALIEN
Als Anbieter von Metallen, Legierungen,
Keramik- und Glasprodukten, Polymeren,
Verbundstoffen und anderen Materialien für
die Forschung hat Goodfellow zwei neue
Plattformen eingeführt. Diese sollen die
Zusammenarbeit unter wissenschaftlichen und
industriellen Forschern fördern und zugleich
den Anwendungsbereich der Materialien des
Anbieters erweitern, um auch Künstler und Designer einzubeziehen. Die erste der neuen
Plattformen des Unternehmens, Materialshub.com, bietet Nutzern aus einer Reihe
verschiedener Sektoren eine interaktive digitale Plattform, um Materialinformationen zu
erforschen, zu bewerten und unter Fachkollegen auszutauschen. Sie deckt mehr als
300 Materialien ab. Die zweite neue Plattform, die Materials Hub-App, ist eine digitale
Plattform für Wissenschaftler, Studierende und Ingenieure, die ihnen die Möglichkeit zum
Austausch über ein zentrales Online-Forum bietet, um eine Gemeinschaft gleichgesinnter
Einzelner und Experten zu fördern, die helfen können, alle möglichen Fragen zu Materialien
zu beantworten. Durch eine interaktive Periodentabelle sowie eine Reihe von Umrechnungsfunktionen
und Rechnern wird gewährleistet, dass den Nutzern mit einem Streichen
über den Bildschirm wesentliche Materialinformationen und Antworten für ihre
Forschung zur Verfügung stehen. Registrierte Nutzer haben auch den Zugriff auf besondere
Promo-Codes, um Rabatte auf das umfassende Produktangebot von Goodfellow mit
über 70 000 Materialien für die Forschung zu erhalten.
www.materialshub.com
3D-DRUCK-TECHNOLOGIE GEMEINSAM ENTWICKELN
Siemens und EOS bauen ihre Zusammenarbeit beim 3D-Druck aus. Aktuell umfasst sie die
Bereiche Software, Automatisierungs- und Antriebstechnik und den Einsatz des industriellen
3D-Drucks. Steuerungs- und Antriebskomponenten von Siemens sind Teil der neuen
EOS M 300 Serie für die additive Fertigung mit Metallwerkstoffen. Die Datenaufbereitungs-
und Prozessmanagement-Software Eosprint 2 von EOS ist nun in das AM-Modul
von Siemens NX12 integrierbar. Siemens plant, die Installation eines EOS-P-500-Systems
für den industriellen 3D-Druck mit Polymerwerkstoffen in seinem Additive Manufacturing
Experience Center in Erlangen. EOS erweitert sein Portfolio von Systemen für die additive
Fertigung mit Metallwerkstoffen um die Serie EOS M 300. Die Lösung ist eine automatisierbare
Plattform, die konfigurierbar, skalierbar und sicher ist. Dafür setzt EOS auch auf
die Steuerungs- und Antriebskomponenten aus dem Totally-Integrated-Automation-Portfolio
von Siemens.
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KONSTRUKTION 2025
4.0
SCHUTZTÜR-
ÜBERWACHUNG
Wie kann Schutztürüberwachung in einer
smarten Fabrik aussehen?
Heute müssen Schutztürsensoren in mehrerlei
Hinsicht smart sein: So ist eine gute Diagnose
neben einer hohen Sicherheitskategorie für verkettete
Maschinen ein Muss. Zudem ist auch die
Reihenschaltung ein Aspekt, der dafür sorgt, dass
die Modularität der Maschine, Stichwort „Losgröße
1“, umgesetzt werden kann. Pilz deckt mit
entsprechenden Komponenten, z. B. dem
Schutztürsensor PSENmlock aus dem modularen
Schutztürsystem, die unterschiedlichen Anforderungen
ab: Er erreicht PL e, kann einzeln oder
aber auch in Reihe verbaut werden und ermöglicht
zusammen mit der Diagnoselösung Safety
Device Diagnostics eine schnelle Diagnose.
Was müssen die Komponenten hierfür
mitbringen?
MENSCHEN UND MÄRKTE
Smarte Sensorik-Komponenten sollten multifunktional
sein. Anwender brauchen dann nicht
schon bei der Auswahl der Hardware festzulegen,
wie sie diese in ihrer Applikation einsetzen
möchten. Der Engineering-Prozess kann deshalb
flexibel gestaltet werden. In der anschließenden
Betriebsphase braucht man smarte Sensoren,
die ihre Daten für einen digitalen Zwilling
bereithalten. Im modularen Schutztürsystem
von Pilz steht hierfür die Diagnoselösung Safety
Device Diagnostics zur Verfügung.
Welche neuen Möglichkeiten eröffnen sich für
den Konstrukteur im Maschinenbau?
Für den Konstrukteur bedeutet das, dass er produktiver
arbeiten kann. Denn dadurch, dass ein
System mehrere Funktionalitäten bietet, kann ein
und derselbe Schutztürsensor flexibel eingesetzt
werden. So ist er an unterschiedliche Anforderungen
anpassbar: Zum Beispiel für begehbare
Türen oder nicht begehbare, für in Reihe geschaltete
Applikationen oder nicht in Reihe geschaltete.
Auch die Auswertung von Fehlern kann
schneller erfolgen, denn die Ursache kann eindeutig
zurückgemeldet werden. Dadurch lässt
sich die Schutztürüberwachung für unterschiedliche
Anwendungen effektiv optimieren.
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8 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

HÄNCHEN SCHAFFT RAUM FÜR INNOVATION
Ein innovativer Verbundwerkstoff mit einem wesentlich weiteren Einsatzbereich als nur für
Hydraulik-Zylinder, vollständige Sonderprüfstände, eine von Grund auf neu entwickelte Dichtungskombination
für die Hydraulik: Die Herbert Hänchen GmbH aus Ostfildern hat in den
letzten Jahren einen schnellen Innovationstakt. „In Zukunft forscht und entwickelt ein neuer
Bereich – unabhängig von der auftrags- und projektbezogenen Konstruktion“, so Tanja Hänchen
(im Bild Mitte), Geschäftsführerin und Sprecherin der Unternehmensleitung.
„Hydraulikzylinder einschließlich der Klemmung Ratio-Clamp sind weiterhin ein Kerngeschäft für
uns. Doch sowohl in diesem Bereich als auch bei Themen wie Verbundwerkstoffe und Ratio-Drive
einschließlich Sonderprüfmaschinenbau wollen wir den Markt durch Innovationen mitgestalten“,
sagt die Unternehmerin. Für diesen Bereich „Forschung und Innovation“ wird Dipl.-Ing. Klaus G. Wagner (im Bild links) vollständig von
Aufgaben im operativen Geschäft befreit und kann sich ganz auf neue technische Wege konzentrieren.
Die operative Konstruktion, die Sonderkonstruktion und andere auftragsbezogene F&E-Tätigkeiten sowie alles rund um das Thema
RatioDrive verantwortet jetzt Dipl.-Ing. Winfried Schröppel (im Bild rechts). Er ist neu bei Hänchen und hat bislang für ein englisches
Unternehmen unter anderem die komplexe Schnittstelle zwischen Konstruktion und Fertigung verantwortet.
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KÜBLER ERFOLGREICH IN
ZUKUNFTSMÄRKTEN
T H E B E N C H M A R K I N B E A R I N G S
Die Kübler Gruppe verzeichnet im
aktuellen Geschäftsjahr über dem
Budget liegende Umsatz- und
Auftragseingangserfolge. „Das ist
das Ergebnis des vor wenigen
Jahren eingeleiteten Innovationsmarathons“,
berichteten die
beiden Gesellschafter und
Geschäftsführer, Lothar (im Bild
links) und Gebhard Kübler (im Bild
rechts), bei der alljährlichen
Pressekonferenz. Das Unternehmen
ist im laufenden Geschäftsjahr
hinsichtlich Auftragseingang
und auch Umsatz über Plan und
wächst zweistellig. „Das Umsatzziel
in der Gruppe von
66 Mio. EUR, davon 70 % im
Ausland, sollte erreicht werden“,
so die Geschäftsführer. Die
Wachstumstreiber sind neben
Deutschland vor allem der
EU-Raum, China, Indien und die
USA. Teil des Innovationmarathons
sind u. a. große F&E-Projekte.
Dazu gehört z. B. ein neues
Aufzugpositioniersystem für die
wachsende internationale
Aufzugindustrie sowie Schleifringe
für die Segmente Abfülltechnik,
Verpackung und Mobile
Maschinen. Damit die Ziele
erreicht werden, setzen die beiden
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WHITEBOARD
SICHERHEITS-
BEWUSST
DAMIT NICHTS SCHIEF GEHT:
EINBLICKE IN DIE WELT VON
SAFETY & SECURITY VON
PHOENIX CONTACT
ICS-Security und funktionale
Sicherheit sind zwei verschiedene
Themen. Wie bringen Sie diese
auf einen Nenner?
Dabei spielen Normen und
Richtlinien eine wesentliche
Rolle. Ist dies nicht ein technisch
sehr sachliches Metier?
Wo sehen Sie die zukünftigen
Herausforderungen durch weitere
Digitalisierung und Vernetzung?
Risiken abzuwägen, gehört zu
Ihrem beruflichen Alltag. Wie
gehen Sie privat damit um?
Immer auf dem aktuellen Stand
der Technik zu sein, braucht
gedanklich auch mal eine Pause.
MENSCHEN UND MÄRKTE
Bilder:
1 bis 3: Phoenix Contact
4 und 5: privat
10 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

TORSTEN GAST
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STANDPUNKT
LANGFRISTIGES
PLANUNGSDENKEN
BRAUCHT EIN
COMEBACK!
GILES FORSTER
CHAIRMAN
HEPCOMOTION
MENSCHEN UND MÄRKTE
Immer schneller, immer flexibler. Das ist es, was in der automatisierten
Produktion und von Maschinenbauern gefordert wird.
Der Endkunde verlangt eine immer größere Auswahl an Produktvarianten
bei geringen Preisen und stellt damit Hersteller
vor nahezu unmögliche Herausforderungen.
Dabei kann ein zu großes Augenmerk auf Anschaffungskosten bei
der Entwicklung neuer Produktionszellen langfristig teure Konsequenzen
für den Anwender haben. Denn je komplexer und fortschrittlicher
die Welt der automatisierten Produktion wird, desto
kostenintensiver werden Auszeiten, egal ob sie durch Fehlfunktionen
oder durch Instanthaltungsbedarf verursacht werden. Oft
macht es sich bezahlt, in kostenintensivere Technologien und
Materialien zu investieren, die dafür eine Flexibilität bieten, mit
der preiswertere Optionen nicht aufwarten können.
Linearführungstechnologie zeigt, warum langfristiges Denken
gerade in einer kurzlebigen Welt Sinn macht. Ohne lineare Führungssysteme
geht in der automatisierten Produktion nichts. Der
Maschinenbauingenieur muss bedenken, dass Produktionszellen
immer häufiger und schneller an beispielsweise unterschiedliche
Produktgrößen anpassbar sein müssen. Er muss vorab die
potenziellen Ausfallzeiten miteinkalkulieren, die durch Wartung
oder Ausfälle entstehen können und muss sicherstellen, dass
gerade hier elementare Bestandteile einer Produktionseinheit,
wie Linearsysteme, eine lange Lebensdauer und kurze Wartungszeiten
haben. Der Blick auf die Anschaffungskosten allein wäre
darum fatal.
Kugelumlaufführungen beispielsweise sind in vielen einfachen
Anwendungen durchaus gut und angebracht. Bei komplexeren
Vorgängen oder bei rauen, schmutzigen Produktionsbedingungen
können sie sich jedoch im Endeffekt als teure Wahl entpuppen.
Denn im Falle eines Defekts, verursacht beispielsweise durch
Staubpartikel, muss nicht nur der Block ausgetauscht werden, sondern
auch das Schienensystem, damit beide Komponenten perfekt
aufeinander abgestimmt sind. Das bedeutet vor allem längere
Wartungs- und somit Ausfallzeiten in der Produktion und zusätzliche
Kosten, die durch die notwendige Neuanschaffung verursacht
werden. Auch ist es oft langfristig effektiver, eine Produktionszelle
so flexibel wie möglich zu gestalten, sodass sie an unterschiedliche
Produktgrößen anpassbar ist oder später zusätzliche Arbeitsvorgänge
integriert werden können. Modernste Linearmotoren, die
es ermöglichen, Trägerwagen individuell zu steuern, eröffnen
LINEARFÜHRUNGSTECHNOLOGIE
ZEIGT BEISPIELHAFT, DASS LANG-
FRISTIGES DENKEN SINNVOLL IST
diesbezüglich eine breite Anzahl an Möglichkeiten. Werden diese
kombiniert mit modernen Linearführungen, die langlebig und
einfach in der Wartung sind, dann sind den kreativen Möglichkeiten
kaum Grenzen gesetzt. So kann der Hersteller ggf. einen
wettbewerbsentscheidenden Vorteil erzielen, der den anfänglich
etwas höheren Anschaffungspreis wettmacht. Naturgemäß sind
Ingenieure und Hersteller vorsichtig und tendieren dazu, auf bewährte
Methoden bei der Lösung von Pro blemen zu setzen. Doch
in einer schnelllebigen Welt, in der Zeit Geld ist, wird langfristiges
Denken immer wichtiger.
www.hepcomotion.de
12 DER KONSTRUKTEUR 1-2/2018 11/2018

STEUTE FIRMIERT UM
Seit dem 1.
Oktober firmiert
die bisherige
Steute Schaltgeräte
unter dem
Namen Steute
Technologies.
Damit dokumentiert
das Unternehmen
den Schritt
vom Schaltgeräte-
Hersteller zum
Anbieter von Sensornetzwerken und intelligenten MMI-Lösungen
für Industrie und Medizintechnik. Das Unternehmen entwickelt
zunehmend individuelle Systemlösungen, z. B. Funknetzwerke für
E-Kanban-Systeme in der Intralogistik oder vernetzungsfähige
Bediensysteme für Medizingeräte. Das Kerngeschäft bleibt jedoch
die Entwicklung und Produktion von Schaltgeräten und Sensoren.
Die in den vier Geschäftsfeldern Automation, Extreme, Meditec
und Wireless entwickelten Schaltgeräte und Sensoren sind aber
immer häufiger Komponenten von Technologieplattformen, z. B.
für die Steuerung von Produktionsprozessen sowie für die
Bedienung von Maschinen und Medizingeräten, die das Unternehmen
herstellt.
www.steute.com
NOBELPREIS-PRÄMIERTE LASERTECHNOLOGIE
Für ihre Methode zur
Erzeugung intensiver,
ultrakurzer Laserimpulse
wurden Gérard
Mourou und Donna
Strickland mit dem
Physik-Nobelpreis
ausgezeichnet. Die
Technik erlaubt es, mit
sehr kurzen und
gleichzeitig extrem
leistungsstarken Laserimpulsen Materialien schonend zu
bearbeiten. Trumpf setzt bei seinen Lasersystemen für besonders
feine und sensible Materialien auf Ultrakurzpuls-Technologie
(UKP). Diese Laser verhindern, dass sich das Material beim
Bearbeiten erhitzt. So lassen sich bestehende Anwendungen mit
höherer Qualität umsetzen. Zusätzlich erlauben sie neue Bearbeitungsprozesse:
Mit dem Top-Cleave-Prozess hat das Unternehmen
etwa ein Verfahren entwickelt, das die exakt dosierten
Impulse nutzt, um Glas zu trennen. Die Serien TruMicro 2 000 und
TruMicro 5 000 Femto Edition arbeiten nach dem von Mourou und
Strickland entwickeltem Prinzip. Zum Einsatz kommen sie in der
Mikrobearbeitung, bei der Herstellung elektronischer Bauteile
oder beim Glasschweißen.
www.trumpf.com
BONFIGLIOLI: LIZENZVERTRAG ÜBER MCVT-TECHNOLOGIE GESCHLOSSEN
Der italienische Antriebsspezialist Bonfiglioli kann ab sofort die patentierte MCVT-Technologie für
Teleskoplader und andere Geräteanwendungen des kanadischen Unternehmens CVTCorp herstellen
und verkaufen. Die beiden Unternehmen haben eine entsprechende Exklusiv-Lizenzvereinbarung
geschlossen. Die Zusammenarbeit umfasst auch die Entwicklung einer kompletten Getriebereihe,
die auf der MCVT-Technologie basiert. MCVT („Mechanical Continuously Variable Transmission“)
ist eine Technologie für mechanisch stufenlose Getriebe für Off-Highway-Sonderfahrzeuge,
die aktuell unter dem Namen EcoMec 150 vermarktet werden. Diese kommen im Teleskoplader
Ecoshift von Skyjack zum Einsatz. Die Technologie bietet den Herstellern eine vollständig validierte
und skalierbare Lösung, die einen hohen Bedienkomfort, Motor-Downsizing-Möglichkeiten und
Verbesserungen der Gesamtfahrzeugleistung zwischen 20 und 30 % ermöglicht.
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MENSCHEN UND MÄRKTE
GLOSSE
DIE KRAFT
DER ZWEI INTELLIGENZEN
Ob Terminator, Matrix oder I, Robot: Künstliche Intelligenz
– kurz KI – ist seit jeher ein beliebter Stoff
für Science Fiction. Jetzt wird sie langsam Realität.
Und abseits von solch fiktiven Horror-Szenarien erzeugt
der Gedanke an humanoide Roboter mit menschenähnlichem
Verstand und selbstfahrende Autos nicht nur bei
mir ein äußerst mulmiges Gefühl – es ist die Angst vor dem
Kontrollverlust. Selbst der bekannte Astrophysiker Stephen
Hawking befürchtete, schlaue Maschinen könnten den Menschen
verdrängen.
Ein Bereich, an den ich in diesem Zusammenhang allerdings
völlig angstfrei denken kann, ist die Produktentwicklung.
Wo könnte künstliche Intelligenz sinnvoller eingesetzt
werden, als in der Wiege der Technik? Realitätsgetreue Prognosen
mechanischer Eigenschaften von Komponenten und
Systemen, Konstruktionsansätze, auf die kein Mensch je gekommen
wäre – künstliche Intelligenz könnte dem Konstrukteur
und damit der Menschheit völlig neue Möglichkeiten erschließen.
Und die Zeit dafür ist reif! Die Potenziale, die additive Fertigungsverfahren
bieten – gerade auch im Zusammenspiel mit
Bionik – werden mit unserem althergebrachten Konstruktionsdenken
höchstens angekratzt. Hier müssen Mauern eingerissen
werden – Neues will gedacht werden!
Generatives Design ist das Stichwort. Bei diesem Entwicklungsverfahren
erschafft der Konstrukteur nicht das Produkt, sondern
er gibt bestimmte Rahmenbedingungen vor und setzt dann auf
digitale Unterstützung. Unter Nutzung von KI-Algorithmen und
Cloud-Computing werden tausende von Entwurfsalternativen erstellt.
So können Mensch und Computer gemeinsam Dinge entwickeln,
die unsere Vorstellungskraft übersteigen.
Warum mir dieses Szenario keine Angst macht? Die künstliche
Intelligenz agiert an dieser Stelle als „Kollege“, der Konstrukteur
hält nach wie vor die Zügel in der Hand. Seine Arbeit und seine
Kompetenzen werden sich dadurch im Laufe der Zeit sicher verändern,
aber wirklich abhängig machen wir uns in meinen Augen
damit nicht. Zumindest nicht sofort, denn erst mal ist es ja
nur ein neuer, zusätzlicher Weg der Produktentwicklung.
Martina Klein
KI
14 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

PFLITSCH AUSGEZEICHNET
Die Oskar-Patzelt-Stiftung hat
den Kabelführungsspezialisten
Pflitsch als „Finalist Großer
Preis des Mittelstandes“
ausgezeichnet. Die Auszeichnung
würdigt die wirtschaftliche
Gesamtentwicklung von
Unternehmen. 2018 wurden
bundesweit 4 917 Unternehmen
nominiert, unter den 423
Kandidaten aus Nordrhein-Westfalen wurde Pflitsch als Finalist
ausgewählt. Mathias Stendtke, geschäftsführender Gesellschafter
von Pflitsch, nahm die Auszeichnung in Düsseldorf gemeinsam
mit seiner Frau Halima Gouya-Stendtke entgegen (Bild). Kurz
vor dem 100. Firmenjubiläum hat das Unternehmen einen neuen
Standort im Industriegebiet Hückeswagen-Winterhagen übernommen,
an dem künftig ein Kompetenzzentrum für den stark
wachsenden Kabelkanal-Produktbereich entstehen wird. Der
Firmensitz in der Ernst-Pflitsch-Straße wird weiterhin Firmenzentrale
und Kompetenzzentrum für Kabelverschraubungen bleiben.
Dazu hat das Unternehmen ein automatisches Kleinteilelager in
Betrieb genommen.
www.pflitsch.de
ECKELMANN GRUPPE ÜBERNIMMT IBE
Der Wiesbadener Maschinenund
Anlagenautomatisierer
Eckelmann hat die IBE Software
übernommen. Das
Unternehmen mit Sitz in
Wilhelmshaven ist auf die
Entwicklung von CAD/
CAM-Software und Leitsystemlösungen
für die Blechbearbeitung
spezialisiert, z. B. mit den Produkten Blechcenter und
cncCUT. Es firmiert nun unter dem Namen „Eckelmann IBE
Software GmbH“. Geschäftsführer bleibt Thomas Reske, und die
zehn Mitarbeiter werden am gleichen Standort weiterarbeiten.
Eckelmann und IBE kooperieren bereits seit 2011. Die beiden
Unternehmen erklärten, gemeinsam könne man nun besser
integrierte Lösungen für die CNC-Bearbeitung schaffen. Die
Schneiden-Lösung von Eckelmann ist gekennzeichnet durch
Herstelleroffenheit. Diese werde durch den Erwerb auch nicht
eingeschränkt, betont Eckelmann. Betreiber von Maschinen
können aber zukünftig eine eng integrierte Lösung beziehen.
Etwa kann nun der CNC-Kern von Eckelmann als digitaler Zwilling
in das Blechcenter integriert werden.
www.eckelmann.de
RENATE PILZ FÜR LEBENSWERK GEEHRT
Die Unternehmerin Renate Pilz erhält für ihr Lebenswerk den „Preis deutscher Maschinenbau“ 2018.
Die Auszeichung wurde ihr am 16. Oktober anlässlich des 10. Maschinenbau-Gipfels in Berlin verliehen.
Besonders ehrenswert ist laut Fachjury die konsequent werteorientierte Unternehmenskultur der
Pilz GmbH & Co. KG. Renate Pilz ist die erste Frau, die diesen Preis erhält.
Renate Pilz hatte das Automatisierungsunternehmen mit Sitz in Ostfildern nach dem Tod ihres Mannes
Peter (1975) mit dessen technologischer Vision weitergeführt. Die damalige Hausfrau engagierte ein
externes Management für das seinerzeit 200 Mitarbeiter beschäftigende Unternehmen. Parallel
arbeitete sie sich immer tiefer in die Materie ein: „Es ist für mich wunderbar, wie man etwas lernen
kann, wenn man es wirklich will – und wie einem das Freude bereitet“, erklärte sie am Rande der feierlichen Preisverleihung in Berlin.
1994 übernahm Renate Pilz dann selbst die Geschäftsführung. Mit Lösungen für die sichere Automatisierungstechnik machte sie Pilz zu
einem weltweit führenden Unternehmen, das im Bereich der Sicherheitschaltgeräte zum Weltmarktführer avancierte. Heute verfügt
das Unternehmen über weltweit 42 Tochtergesellschaften. Mit rund 2 400 Mitarbeitern erwirtschaftete es im vergangenen Jahr einen
Umsatz von 338 Mio. Euro. Ende 2017 übergab Renate Pilz die Geschäftsführung an ihre Kinder Susanne Kunschert und Thomas Pilz.
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TC3G
Konnektivitäts- und Datenmodul
• Lizenzfreies Linux Betriebssystem
• STW Telematics Application Framework
• machines.insight zur Konfiguration und
Maschinenanalyse
• Gateway-, Edgecomputing- und Logging-
Funktionalität
• 2G/3G, GPS/GLONASS, WLAN/BT
Besuchen Sie uns auf diesen Messen
SPS/IPC/DRIVES, Nürnberg
27.11. – 29.11.2018, Halle 7, Stand 150
bauma China, Shanghai
27.11. – 30.11.2018, Halle N2, Stand 643
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SERVOANTRIEBSTECHNIK
DYNAMISCH
UND PRÄZISE
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Durch standardisierte und dadurch oft zu große
Kartonagen wird häufig auch jede Menge Luft
transportiert. Um passgenaue Verpackungen zu
erzeugen, kommen die Volumen-Reduzierer der
Opitz Maschinentechnik zum Einsatz. Dabei
sorgt modernste Servoantriebstechnik für die
nötige Präzision und Dynamik.
Autor: Stefan Kattner, SEW-Eurodrive, Technisches Büro Kassel
Mehr als 50 % sollen es sein, die in Versandpaketen nicht
aus der eigentlichen Ware, sondern aus Luft und Füllmaterial
bestehen. Die Situation ist bekannt und täglich
spürbar: Spätestens wenn der Paketdienst mit der
bestellten Lieferung vor der Tür steht, kommt nach der Freude über
die Lieferung der nervige Akt, die Bestandteile der Verpackung und
Füllmaterialen fachgerecht zu entsorgen.
WENIGER IST MANCHMAL MEHR
Die Opitz Maschinentechnik GmbH in Kalefeld, 30 km nördlich von
Göttingen, ist mit ihrem Volumen-Reduzierer Vario 558 angetreten,
die Welt standardisierter Faltkartonagen zu revolutionieren. Das
Ziel besteht darin, die im Online-Handel häufig viel zu großen,
standardisierten Versandkartons unterschiedlicher Kartonbreiten
auf ein Minimum zu reduzieren. Dafür misst in der ersten Station
eine Kamera oder ein Ultraschallsensor die Höhe des Produkts im
16 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ANTRIEBSTECHNIK
02
03
01
01 Die Faltkisten werden so optimiert, dass mit unterschiedlichen Höhen und geprägten Rillen
eine rationelle Verpackung erzielt wird
02 Die Messerverstellung erfolgt mit den Kleinspannungsantrieben ELVCD und Elektrozylindern CMS
sowie einer schlanken Schleppkette für den Energie- und Kommunikationsbus
03 Ein Elektrozylinder verfährt die Schneidsysteme in Länge und Breite der jeweiligen Faltkistenabmessung
Karton und ermittelt daraus Falzhöhen bzw. die Tiefe der Einschnitte
an den vier Ecken des Kartons. Die Höhe des Produkts und
die variable Kartongröße entscheidet dabei immer wieder neu, wie
tief geschnitten wird und an welcher Position die Messer der Vario
558 in den Ecken der Standardkartons stoppen müssen. Im weiteren
Verlauf werden die Kartonlaschen dank der Schnitte sowie vorbereiteter
Horizontalrillen nacheinander eingefaltet, von einem
Niederhalter auf der richtigen Höhe fixiert und schließlich verschlossen.
Opitz gilt als ausgewiesener Experte für Nassklebetechnik,
die im Unterschied zu Kunststoffklebebändern wichtige Versiegelungsfunktionen
wahrnimmt. Diese Eigenschaft ist gerade bei
hochpreisigen Produkten wichtig, weil so der unerlaubte Griff ins
Paket verhindert – oder zumindest sichtbar – wird.
Bei den Bewegungsabläufen in der Vario 558 setzt Opitz aufgrund
der hohen Ansprüche an Präzision und Dynamik auf Servotechnik
in einem Mehrachsverbund. Diese Motion-Control-Lösung
wurde gemeinsam mit SEW-Eurodrive auf Basis des Automatisierungsbaukastens
Movi-C entwickelt. Die Besonderheit:
Mit dieser neuen Komplettlösung für Automatisierungsaufgaben
ließ sich die Maschine mit einem maßgeschneiderten Mix aus
zentraler und dezentraler Antriebstechnik realisieren – ohne
Kompromisse bei der Integration oder den Schnittstellen eingehen
zu müssen.
SCHLANKE INSTALLATION UND KOMPAKTE
SCHALTSCHRÄNKE
Für die stationären Aufgaben verwendete SEW-Eurodrive die neuen
Movi-C-Doppelachsmodule. Sie treiben das Schneidportal sowie
den Materialfluss innerhalb der Maschine an. Der Einsatz von Doppelachsmodulen,
die als Mehrachssystem für optimale Energieeffizienz
über den DC-Zwischenkreis miteinander verbunden sind,
macht die Installation deutlich schlanker und reduziert zusätzlich
die erforderliche Schaltschrankfläche. „Der Schaltschrank ist spürbar
kleiner geworden. Platz ist ein Dauerthema bei unseren Kunden;
er ist eigentlich immer knapp“, erläutert Inhaber Günther Opitz.
Ein weiteres Thema ist die Energieeffizienz. Deshalb sind die einzelnen
Abläufe zeitlich aufeinander abgestimmt. Beispielsweise
DER KONSTRUKTEUR 11/2018 17

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ANTRIEBSTECHNIK
„WENIGER
IST MANCHMAL
MEHR“
Nicole Steinicke,
Chefredakteurin
www.DerKonstrukteur.de
fahren die Hubwerke nie gleichzeitig hoch, um die Stromaufnahme zu begrenzen.
Der zeitliche Versatz führt vielmehr dazu, dass die beim Absenken
erzeugte Bremsenergie an der einen Stelle für das Anheben an einer anderen
Arbeitsstation Verwendung findet. Folglich spart dieser Verbund Energie
und kappt teure Lastspitzen.
Für den Schneidprozess selbst kamen dezentrale Kleinspannungsantriebe
CMP ELVCD (Extra Low Voltage Compact Drive) zum Einsatz. Ihre Aufgabe:
Die lineare Einstellung der Messerpositionen in Verbindung mit servomotorisch
angetriebenen Elektrozylindern. Diese Lösung zählt zu den
wesentlichen Ergebnissen der Zusammenarbeit von Opitz und SEW-Eurodrive
bereits in der frühen Phase des Engineerings und der Auslegung der
Antriebe. Die Programmierung der Bewegungsfunktionen innerhalb von
Movi-C gestaltete sich nach Erfahrung des Programmierers Helge Sünnemann
überaus komfortabel. „SEW macht einem das Leben sehr leicht – gerade
mit den vorgefertigten Bausteinen, die ich nur noch beschalten muss.
Das spart viel Zeit.“
So bequem der Online-Handel für
Konsumenten einerseits ist, bringt
er auch Nachteile wie ein erhöhtes
Transportaufkommen und überdimensionierte
Verpackungen mit
sich. Sie sind nämlich aufgrund der
zunehmenden Standardisierung
häufig viel zu groß. Eine vollautomatisierte
Verpackungs anlage, die
Kartonagen abhängig vom Inhalt
passgenau faltet und verschließt,
trägt einen großen Teil zum
umweltschonenden Umgang mit
Verpackungen und Füllmaterial bei.
Gleichzeitig wird der Aufwand für
Transport und Spedition reduziert.
WENIGER KABEL DANK DEZENTRALER TECHNIK
Die dezentrale Servotechnik sorgt im Volumen-Reduzierer für mehrere Vorteile.
Zunächst sinkt der komplette Verkabelungsaufwand spürbar, weil keine
Leitungen zwischen Schaltschrankumrichter und Motor notwendig sind.
In diesem Fall wären Schleppketten unvermeidbar gewesen. Diese jedoch
sind verschleißbehaftet, erhöhen den Reibwiderstand und die Massenträgheit
sowie den benötigten Einbauplatz in der Maschinenkonstruktion. Die
auf den Portalen mitfahrenden Kleinspannungs-Servoantriebe ELVCD wiegen
hingegen wenig, haben ausreichend Leistung und werden über einen
durchgeschleiften Energie- und Kommunikationsbus bestens versorgt.
Mit dieser Architektur erschließen sich für Opitz Maschinentechnik sehr
gute Möglichkeiten, Verpackungslösungen modular zu konzipieren. Der
Einsatz dezentraler Servoantriebe macht hier den Weg frei, weitere Antriebe
in den Verbund zu bringen, ohne dabei die generelle Installation in Frage zu
stellen oder den Schaltschrankplan anfassen zu müssen. „Wir haben Luft
für den Einbau weiterer Achsen“, fasst der technische Leiter Florian Ahlert
zusammen.
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
WIR PROFITIEREN VON EINEM MASS­
GESCHNEIDERTEN MIX AUS ZENTRALER
UND DEZENTRALER ANTRIEBSTECHNIK
GÜNTHER OPITZ,
Geschäftsführer der Opitz Maschinentechnik GmbH
Die Besonderheit unseres Volumen-Reduzierers Vario 558 ist, dass
Kartons unterschiedlicher Kartonbreiten verarbeitet werden können.
Bei den Bewegungsabläufen setzen wir daher aufgrund der hohen
Ansprüche an Präzision und Dynamik auf Servotechnik in einem
Mehrachsverbund. Leisten kann dies eine Motion-Control-Lösung,
die gemeinsam mit SEW-Eurodrive auf Basis des Automatisierungsbaukastens
Movi-C entwickelt wurde. Die Besonderheit: Mit dieser
Komplettlösung für Automatisierungsaufgaben ließ sich die
Maschine mit einer individualisierten Kombination aus zentraler
und dezentraler Antriebstechnik realisieren – ohne Kompromisse
bei der Integration oder den Schnittstellen eingehen zu müssen.
18 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ANTRIEBSTECHNIK
04
04 Der technische Leiter Florian Ahlert (li.), im Gespräch
mit Monteur Markus Brandt, der mit dem Bedienpanel die
Rezeptur- und Parameterverwaltung der Maschine steuert
FAZIT
Der Blick in den Volumen-Reduzierer von Opitz Maschinentechnik
zeigt eindrucksvoll die Vorteile, die
sich mit einem durchgängigen System aus zentraler
und dezentraler Antriebstechnik erzielen lassen. Der
Automatisierungsbaukasten Movi-C von SEW-Eurodrive
bereitet auch den Weg für künftige Anwendungen
durch moderne Kommunikationsschnittstellen
sowie Modularität und Offenheit für Erweiterungen
der Maschinen in Richtung Komplettanlage.
Bilder: SEW-Eurodrive
MASCHINENAUTOMATISIERUNG –
DURCHGÄNGIG MIT SYSTEM
Der Automatisierungsbaukasten Movi-C umfasst den
kompletten Bereich der Antriebselektronik, begonnen von
der Steuerungstechnik, über Software und Umrichtertechnik
sowie dezentrale Technik bis hin zur Motortechnik.
Ein großer Vorteil ist seine Durchgängigkeit – vertikal
von der Steuerung bis zum Getriebemotor sowie horizontal
durch alle Elektronikprodukte steht der gesamte
Automatisierungsbaukasten zur Verfügung – und das mit
nur einer einzigen Engineeringsoftware Movisuite. Sie
vereint intuitive Inbetriebnahme, Konfiguration und
Diagnose. Vorteile in der Installation ermöglichen einen
wirtschaftlichen Einsatz. Dazu zählen die Einkabeltechnologie
und Doppelachsmodule sowie integrierte Sicherheitstechnik
standardmäßig in
allen Achsen. Dank des höheren
Integrationsgrads und der
verbesserten Kommunikationsmöglichkeiten
können nun
extrem einfach neue
Anwendungen
erschlossen
werden. Mehr
dazu unter
www.sew-eurodrive.de/movi-c.
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ANTRIEBSTECHNIK
NIVEAUVOLL
ABGESICHERT
Energiemanagement wird häufig mit
softwaretechnischer Überwachung gleichgesetzt.
Nicht so bei einem Unternehmen aus Ubstadt-Weiher.
Hier schenkt man der Energie der Antriebe und deren
Peripherie besondere Aufmerksamkeit.
Autor: Chris Liebermann ,
Fachjournalist,
Ubstadt-Weiher
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Absicherung von elektrischen Antrieben gegen Spannungsschwankungen
oder Netzunterbrechungen, Reduzierung
von Lastspitzen, netzunabhängige Nutzung generatorischer
Energie: Die Anforderungen und Rahmenbedingungen
könnten unterschiedlicher kaum sein. Die Michael Koch
GmbH liefert mit ihrem sehr breit aufgestellten und flexiblen Produktportfolio
Lösungen für beinahe alle Fälle. Vom sicheren Bremswiderstand,
dessen kritische Oberflächentemperatur sehr niedrig
gehalten werden kann, bis zum Energiemanagementsystem mit hohen
Leistungen und großen Speichern bietet das Unternehmen die
komplette Unterstützung, damit Antriebe und die gesamte Peripherie
zuverlässig funktionieren.
Gibt es generatorische Energie, etwa beim Werkzeugwechsel einer
Holzverarbeitungsmaschine, dann kann diese über sichere Bremswiderstände
mit hoher Schutzart abgeführt werden. Die Auslegung
kann anhand der maximal zulässigen Oberflächentemperatur vorgenommen
werden, sodass die Bremswiderstände auch außerhalb
des Schaltschranks montiert und so die Notwendigkeit einer aktiven
Klimatisierung verhindert werden kann. In serienmäßige oder indi-
viduell gestaltete Umgehäuse eingebaut, passen sie sich auch gut
den mechanischen Gegebenheiten bzw. Anforderungen an.
ENERGIEEFFIZIENZ UND PRODUKTIVITÄT
STEIGERN
Steht generatorische Energie in Zyklen von wenigen Sekunden an,
dann lohnt es sich, diese zwischenzuspeichern und bei Bedarf dem
Antriebssystem wieder zurückzuliefern. Koch nennt diese Geräte,
die direkt am Gleichstromzwischenkreis des Antriebsumrichters
angeschlossen werden, Dynamische Energiespeicher DES. Sie sind
für schnell wiederholende Energiehübe konzipiert und können abhängig
von der konkreten Anwendung die Energieeffizienz einer
Maschine deutlich erhöhen. Bei starker Belastung der Antriebselektronik
durch heftiges Beschleunigen und Bremsen im Sekundentakt
sorgt der DES zudem für eine deutliche Entlastung der Umrichter,
was dazu führt, dass die Lebensdauer steigt und ungeplante
Stillstände vermieden werden. Im Umkehrschluss kann die Maschine
sogar schneller fahren, sofern es die Mechanik zulässt. Bei
20 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ANTRIEBSTECHNIK
01
02
01 KTS bezeichnet die
aktiven Energiemanagementsysteme
mit
Spitzenleistungen bis
weit über 100 kW und bis
1,8 MJ Energie
02 Mit der sicheren
Entladeeinhait SDU-200
werden Kapazitäten im
Gleichstromkreis bis etwa
200 kJ Energie auf ein
sichere Niveau gesenkt
Robotern im Zu- und Abführbereich konnten so schon Produktivitätssteigerungen
von weit mehr als 10 % erreicht werden.
Sind notwendige Leistungen und Energiemengen hoch, kann
dies durch Koch mithilfe von KTS gelöst werden. Mit dem Kürzel
bezeichnet das Unternehmen sein Angebot von anschlussfertigen
Energiemanagementsystemen mit Spitzenleistungen bis weit über
100 kW und bis 1,8 MJ Energie. Grundlage dafür ist die für den jeweiligen
Anwendungsfall individuell zusammengestellte Kombinatorik
von Leistungselektronik und Superkondensator-Modulen sowie
notwendiger und gewünschter Geräte, die z. B. 24-V-Netze versorgen
oder eine sichere Entladung der Speichereinheiten im Wartungsfall
ermöglichen.
ENERGIE KOMPLETTER MASCHINEN MANAGEN
Der modulare Aufbau von Elektronik und Speicher erlaubt eine feine
Abstufung in Bezug auf die benötigte Leistung und Energiemenge
– ein Maschinenmodul, eine komplette Maschine oder Anlage
betreffend. Die Leistungselektronik beherrscht der Dynamische
Speicher-Manager DSM 4.0, die Energie wird in Superkondensator-
Modulen gespeichert. Entscheidend sind die Applikationsdaten.
Sie sind die Grundlage einer Simulationsrechnung, deren Ergebnis
die Auswahl der benötigten Komponenten bestimmt. Müssen also
beispielsweise 20 kW über eine Dauer von 15 s innerhalb einer Minute
aufgenommen und wieder an das Antriebssystem abgegeben
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ANTRIEBSTECHNIK
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Vertriebsleiter und
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Michael Koch GmbH
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Energiemanagementlösungen von
klein bis groß bieten wir den
Maschinenbauern und -anwendern
lukrative Lösungen. Als Option, die
der Maschine mehr Ausfallsicherheit
verleiht, kann das Sortiment
der Energiespeicherlösungen von
Koch vor allem bei den Maschinenbauern
punkten. Die Maschinennutzer
interessieren Energieeffizienz,
Ausfallsicherheit und Produktivitätsgewinn.
DIE BREMSWIDERSTÄNDE KÖNNEN
AUCH AUSSERHALB DES SCHALT-
SCHRANKS MONTIERT WERDEN
werden, so ergibt dies einen KTS in einem Schaltschrank von Höhe x Breite x Tiefe
von 2 000 x 600 x 600 mm. Soll das System hingegen als reine unterbrechungsfreie
Stromversorgung für den Gelichstromzwischenkreis eines Antriebs und seiner Peripherie
100 kW Leistung für 10 s liefern, ergibt dies eine KTS-Ausbaustufe mit einem
Schaltschrank von Höhe x Breite x Tiefe von 2 000 x 1 200 x 600 mm.
Die KTS-Systeme werden direkt an den Gleichstromzwischenkreis des Antriebs bzw.
Antriebssystems angeschlossen. Deshalb liefern sie im Bedarfsfall Energie absolut unterbrechungsfrei
oder puffern generatorische Energie zyklisch. Oder die Anwendung
benötigt beide Aktionen – auch dann ist das KTS die richtige Lösung. Darüber hinaus
sind alle notwendigen Sicherungssysteme integriert, die Verdrahtung ist komplett. Anschlussfertig
konfiguriert ist die Inbetriebnahme sehr einfach möglich, in der Regel
sollte sie mit dem Kabelanschluss von Leistung und Kommunikation erledigt sein.
STABILITÄT DER STROMVERSORGUNG SICHERSTELLEN
Die Energiespeicherlösungen von Koch liefern also nicht nur Energie für Antriebe.
Über die 24-V-Notstrom-Energieversorgung NEV wird aus den Speichern die Versorgung
von 24-V-Netzen der Maschine oder Anlage sichergestellt. Das leidige Thema
von kurzzeitigen Stromunterbrechungen und damit einhergehenden Datenverlusten
in instabilen Netzen gehört damit der Vergangenheit an. Hilfreich ist zudem für den
Wartungsfall die sichere Entladeeinheit SDU, die in überschaubarer Zeit die Speicherspannung
auf ein sicheres Niveau senkt, dabei aber eine maximale Oberflächentemperatur
von 55 °C bei 20 °C Umgebungstemperatur entwickelt.
Mit dem jüngst vorgestellten modularen und flexiblen Energiemanagementsystem
KTS erreicht Koch für die Anwender eine neue Dimension in Leistung und Energie. Damit
werden die Vorteile der Energiespeicherlösungen für deutlich mehr Maschinen
nutzbar – von Energieeffizienzerhöhung bis zur Steigerung der Produktivität. Einfach
auszulegen über das webbasierte Tool, mit Absicherung und notwendiger Peripherie
individuell zusammengestellt in den passenden, anschlussfertigen Schaltschrank. Ein
sicheres System, das in der jeweils gewünschten Ausprägung viele Vorteile bietet.
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22 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ANTRIEBSTECHNIK
ERWEITERTER EINSATZBEREICH
FÜR ELASTOMERKUPPLUNGEN
Das Programm der spielfreien Elastomerkupplung
Jawflex von Orbit Antriebstechnik
ist in seinem Einsatz- und Leistungsbereich
erweitert worden. So stehen dem Anwender
mit der Baureihe GJD nun standardmäßig
sieben Größen der schwingungsdämpfenden
Kupplung für eine radiale Montierbarkeit
mit Klemmnaben in Halbschalenbauweise
zur Verfügung. Daneben ergänzen die
drei neuen Baugrößen GJC120 bis GJC160
das Angebotsspektrum in einem höheren
Drehmomentbereich. Durch diese mit
Klemmnaben ausgestatten Modelle können
nun Wellen mit Durchmessern bis zu 80 mm
verbunden werden.
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SPEZIALBEFETTUNG VON WÄLZLAGERN
Findling Wälzlager
hat in zwei
Dosieranlagen
zur Wälzlagerbefettung
und
in eine Spezialreinigungsanlage
investiert.
Die Reinigungsanlage
gewährleistet
ölfreie
Wälzlager-
Oberflächen
mit einer nach VDA geforderten Oberflächenspannung von 40 mN/m, sodass sich
auch hochwertige PTFE-Fette prozesssicher verarbeiten lassen. Weil bei Findling
Rillenkugel-, Kegelrollen-, Pendelrollen- und Nadellager befettet werden müssen,
setzt man auf zwei Systeme, die schnelle Fettwechsel und geringe Toleranzbereiche
gewährleisten. Die kleinsten Lager werden mit Fettmengen von 0,05 g befettet,
während nach oben nahezu keine Grenzen gesetzt sind. Fettfüllmengen von 80 %
des freien Raums lassen sich somit realisieren. Bei Lagern mit Spezialfetten wie PTFE
scheidet eine ölbasierte Konservierung aus. Deshalb werden sie in Beutel oder Rollen
verpackt, die eine Schutzgas-Atmosphäre erzeugen. Die Sonderbefettung von Lagern
durch Findling ist für Kunden interessant, die komplexe Aufgaben in der eigenen
Produktion nicht abbilden können oder wollen. Zudem lässt sich die Vorlaufzeit für
Bemusterungen mit Sonderfetten reduzieren, indem Standardware aus dem
Lagerbestand umgefettet wird.
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100
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DER KONSTRUKTEUR 11/2018 23

ANTRIEBSTECHNIK
DER SCHRITT-
MACHER
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Die Empower-Prothese von Ottobock gibt ihrem
Träger die verlorengegangene
Bewegungsfreiheit zurück – dank eines kräftigen
bürstenlosen Motors, der bei jedem Schritt die
Energie eines Wadenmuskels freisetzt.
Ein Großteil der Energie, die wir fürs Gehen benötigen, kommt
von der Wadenmuskulatur. Personen mit Unterschenkelamputationen
ermüden deshalb schnell, wenn sie mit Fußprothesen
unterwegs sind. Ein normaler Tagesablauf wird so
praktisch unmöglich. Ein Umstand, der Hugh Herr lange gestört
hat. Der Professor am MIT in Boston ist seit einem Bergsteigerunfall
beidseitig unterschenkelamputiert, hat sich davon aber nicht unterkriegen
lassen und jahrelang an der perfekten Prothese getüftelt.
Als Hugh Herr seine Hightech-Prothese schließlich der Öffentlichkeit
präsentierte, war die Verblüffung groß. Sein Gangbild war natürlich,
kaum von anderen Menschen zu unterscheiden.
EIN MOTOR ERSETZT DIE WADE
Bei der Entwicklung der Fußprothese haben sich Hugh und sein
Team an der Natur orientiert. Folglich spricht er bei seiner Erfindung
von einer Bionic-Prothese – einem perfekten Zusammenspiel
von Biologie und Design. Und das sieht in der Praxis folgendermaßen
aus: Ein kräftiger Motor treibt eine Feder an, die ihre Energie
direkt auf den Fuß überträgt. So wird die fehlende Kraft der Wade
künstlich zurückgegeben, Schritt für Schritt beim Zehenabstoß.
Mithilfe mehrerer Sensoren „weiß“ die Prothese immer, in welcher
Position eines Bewegungsablaufs sie sich gerade befindet, und
führt entsprechende Aktionen aus. Und nicht nur das: Je stärker die
Prothese belastet wird, desto mehr Energie liefert sie – wie ein natürlicher
Fuß. Somit sind selbst kleine Sprints möglich, aber auch
das Gehen auf unebenem Grund und auf Rampen.
DIE ENTWICKLUNG GEHT WEITER
Autor: Stefan Roschi, maxon motor AG, Sachseln/Schweiz
Inzwischen ist die dritte Generation des Prothesenfußes, der Empower,
auf dem Markt erhältlich. Er ist im Vergleich zu seinem Vorgänger
auf ein neues Level gehoben worden. Innerhalb von 16 Monaten
hat ein Entwicklerteam den Energieimpuls verfeinert, damit
sich das Gehen noch natürlicher anfühlt. Auch das Design wurde
verbessert, der Akku ist neu in den Knöchel integriert. Gleichzeitig
konnte die Akkulaufzeit verdoppelt werden.
Die aktive Energiezufuhr geschieht über eine Carbonfeder, die
von einem kräftigen, bürstenlosen DC-Motor von Maxon angetrieben
wird. Zum Einsatz kommt ein EC-4pole 30 Motor, ein Powerpaket,
das für höchste Leistung pro Volumen- und Gewichtseinheit
bekannt ist. Gerade bei Prothesen ist das optimale Verhältnis von
Größe, Gewicht und Leistung entscheidend. Die Ingenieure bei
Maxon Motor kennen diese Herausforderung von verschiedensten
Anwendungen in der Prothetik und der robotischen Rehabilitation.
Mehr als 250 Personen sind mit der neuen Empower-Prothese
unterwegs. Rechnet man die Vorgängermodelle hinzu, wurden bereits
über 1500 Anwender mit Hughs Erfindung ausgestattet. Sein
kleines Unternehmen gehört inzwischen zur Ottobock-Gruppe,
dem weltweit führenden Anbieter von Prothesen aller Art. Hugh
Herr ist als Leiter der biomechatronischen Forschungsgruppe am
MIT nach wie vor eng mit dem Ottobock-Entwicklerteam in Boston
verbunden und plant, die Prothese weiter zu verbessern.
www.maxonmotor.de
POWERPAKET
Laut Hersteller gehört der 4-polige Powermotor EC-4 pole 30
zu den Klassenbesten und weist dank der Maxon-Wicklungstechnologie
eine markante Performance auf: hohe Leistung
pro Volumen- und Gewichtseinheit, Qualität und Sicherheit
dank weitgehend automatisierter Fertigung, rastmomentfreie
Bewegung und lange Lebensdauer. Als sterilisierbarer
Motor ist er für Anwendungen in der Medizinbranche
prädestiniert. Aber er
kommt auch im Maschinenbau,
z. B. in Autoloadern
und
XY-Kreuztischen
zum
Einsatz.
24 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

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Polyurethan-Elastomeren wesentlich längereLaufzeiten und damit verbunden
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ANTRIEBSTECHNIK
ANTRIEB FÜR
BEWEGENDE KUNST
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Die Miniaturisierung von Antriebssystemen ist eine wesentliche Voraussetzung
bei der Entwicklung immer höher integrierter Systeme. Kleine, leistungsstarke
Antriebe treiben in den unterschiedlichsten Bereichen die Technik stetig voran.
Praktisch überall sind deshalb DC-Motoren unersetzlich. Schließlich wandeln
sie elektrische Energie effizient in Bewegungsenergie um, sind in der Drehzahl
regelbar, leicht, leise sowie zuverlässig. Wegen ihrer geringen
Leistungsaufnahme eignen sie sich für mobile Anwendungen, aber auch für
eher ungewöhnliche Einsatzbereiche wie z. B. in den bewegten Skulpturen
des niederländischen Künstlers Bert Schoeren.
Autor: Dipl.-Ing. (BA) Andreas Seegen, Faulhaber, Schönaich
und Ellen-Christine Reiff, Redaktionsbüro Stutensee
26 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

Blätter rascheln im Wind, Wolken ziehen über den Himmel, Wellen wogen auf
und ab. Für den Blick auf diese ständige Veränderung in der Natur hat die Evolution
das menschliche Auge konzipiert. Offenbar sind diese ständigen, in ihren
Details unvorhersehbaren und damit im schönsten Sinne des Wortes chaotischen
Bewegungen sehr gut für die menschliche Seele. Warum sonst würde ein Kaminfeuer
oder ein Aquarium eine so beruhigende Wirkung entfalten? Diesem Prinzip der
chaotischen Bewegung folgen auch die kinetischen Skulpturen von Bert Schoeren.
Wenn der niederländische Künstler seine Werke in Museen präsentiert, stehen deshalb
immer früher oder später Stühle um sie herum: „Ich weise nie darauf hin, denn die Aussteller
kommen schnell von selbst darauf, dass die Möbel gebraucht werden“, erzählt
der gelernte Ingenieur für Industriedesign. „Die Besucher wollen verweilen und dem
Tanz der Objekte zuschauen.“
DIE NATUR LIEFERT DIE ANTRIEBSENERGIE
Die Natur dient Schoeren aber nicht nur als Quelle der Inspiration, sondern sie liefert
auch die Antriebsenergie für seine Skulpturen. Stehen diese draußen, sind es meist
Wasser- oder Windenergie, in Innenräumen nutzt er mit Vorliebe die Sonnenstrahlung,
wie etwa im Solar-Mobile „Netzwerk“. Es hängt im Trainingszentrum des niederländischen
Energiekonzerns Alliander in Duiven. Hier im gläsernen Foyer finden sich die
idealen Voraussetzungen für Schoerens Sonnen-Skulpturen: viel Platz und Tageslicht.
Das Gebäude ist passenderweise auch noch ein Aktiv-Haus, das mehr Energie erzeugt,
als es verbraucht. „Ich habe festgestellt, dass technisch orientierte Menschen solche
Kunstwerke sehr mögen“, erzählt der Künstler. „Außerdem betonen die Solar-Mobiles
per Definition den Aspekt der Nachhaltigkeit, der bei vielen Unternehmen eine immer
größere Rolle spielt.“
Das Mobile besteht aus 135 farbigen Platten mit Solarelementen und kleinen Propellern,
also Produzenten und Verbrauchern von Energie, wie der Künstler erklärt. Immer
wenn die Sonne in das Foyer scheint, beginnen die kleinen Paneele Strom zu erzeugen,
jeweils unterschiedlich viel, da sie in verschiedenen Winkeln zum einfallenden Sonnenlicht
stehen. Die aufgefangene Sonnenenergie wird in kleinen Akkus gespeichert.
Sobald ein Akku geladen ist, beginnt sich der Propeller für eine kurze Zeit zu drehen
und damit einen Arm des Mobiles in ein gemächliches chaotisches Kreisen zu versetzen.
Mit jeder Bewegung formiert sich das Kunstwerk zu einer neuen, unvorhersehbaren
Struktur, belebt den Raum und seine Atmosphäre.
DIE SUCHE NACH DEM EFFIZIENTESTEN KLEINSTMOTOR
Die Kraft der Sonne ist in einem Gebäude allerdings selbst bei großzügigster Glasfassade
drastisch reduziert. Von 100 000 Lux im Freien kommen drinnen höchstens 2 000 Lux
TORQUEMOTOREN
Wir bewegen.
Nürnberg 27.– 29. November 2018
SPS IPC DRIVES
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01 Das Solar-Mobile „Netzwerk“ besteht aus farbigen
Platten mit Solarelementen und kleinen Propellern,
also Produzenten und Verbrauchern von Energie
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DER KONSTRUKTEUR 11/2018 27
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ANTRIEBSTECHNIK
„DIE MOTOREN
HELFEN, NACHHAL-
TIGE LÖSUNGEN
UMZUSETZEN“
www.DerKonstrukteur.de
Martina Klein,
Stv. Chefredakteurin
Als Dipl.-Ing. (FH) Umweltschutz
finde ich Projekte, die die Natur als
Vorbild haben und auf Nachhaltigkeit
ausgerichtet sind klasse!
Mithilfe der hier vorgestellten
Kunstwerke wird zwar keine Energie
eingespart, aber sie werden immerhin
regenerativ betrieben und, was
viel wichtiger ist, sie regen zum
Nachdenken an und bringen
vielleicht den ein oder anderen auf
gute Ideen in puncto Nachhaltigkeit.
Vielleicht sogar unter Einsatz von
Faulhaber-Motoren, denn diese
helfen hier dank ihrer Effizienz dabei,
aus der vorhandenen Sonnenenergie
das Maximum herauszuholen.
02 Der edelmetallkommutierte DC-Kleinstmotor
mit 12 mm Durchmesser und 24 mm
Länge liefert ein Drehmoment von 1,7 mNm
DER ROTOR IST SEHR LEICHT UND ÜBER-
ZEUGT DURCH EIN ÄUSSERST GERINGES
TRÄGHEITSMOMENT, RASTMOMENTFREIEN
LAUF SOWIE HOHE DYNAMIK
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
www.DerKonstrukteur.de
„FÜR MEIN KUNST-
WERK BRAUCHTE ICH
DEN EFFIZIENTESTEN
KLEINSTMOTOR“
Bert Schoeren,
Kinetic-Künstler,
Arnheim / Niederlande
Für den Propellerantrieb habe ich
mich auf die Suche nach dem
effizientesten Kleinstmotor
gemacht. Ich habe eine Reihe
verschiedener Modelle ausprobiert
und nach Abschluss der Tests einen
klaren Sieger ermittelt: den
DC-Kleinstmotor von Faulhaber.
an. Die Stromversorgung der kleinen Paneele ist also alles andere als üppig.
Um die knappe Energie optimal zu nutzen, hat sich Bert Schoeren deshalb für
den Propellerantrieb auf die Suche nach dem effizientesten Kleinstmotor gemacht.
Er hat eine Reihe verschiedener Modelle ausprobiert und nach Abschluss
der Tests einen klaren Sieger ermittelt: den DC-Kleinstmotor 1 224…SR
aus dem Programm des Antriebsspezialisten Faulhaber. Der kleine Motor mit
lediglich 12 mm Durchmesser kann trotz der gedämpften Kraft der Sonnenstrahlen
ausreichend mechanische Leistung erzeugen, um die meditative Bewegung
des Mobiles zu bewerkstelligen. Das ist im Wesentlichen seinem
Funktionsprinzip zu verdanken:
Faulhaber-DC-Motoren unterscheiden sich von herkömmlichen DC-Motoren
durch den Rotor. Dieser ist nicht auf einen Eisenkern gewickelt, sondern
besteht aus einer freitragenden, in Schrägwicklung hergestellten Kupferwicklung.
Deshalb ist der Rotor sehr leicht und überzeugt durch ein
äußerst geringes Trägheitsmoment, rastmomentfreien Lauf sowie hohe Dynamik.
Bei Motoren mit kleiner Leistung haben sich zudem Edelmetall-
Kommutierungssysteme wegen ihres geringen Übergangswiderstands bestens
bewährt. Da es die Motoren mit Durchmessern von 6 bis 22 mm sowie
eine umfangreiche Auswahl an hochauflösenden Encodern, Präzisionsgetrieben
und Steuerungen gibt, eignen sie sich für viele Anwendungen, die
nach effizienten Kleinstantrieben mit extrem niedriger Stromaufnahme
und Anlaufspannung verlangen. Ein typischer Einsatzbereich sind beispielsweise
batteriebetriebene, tragbare Geräte. Dabei können die Antriebe
ohne Weiteres auch für besondere Kundenanforderungen modifiziert werden.
Zu den gängigen Anpassungen zählen z. B. Vakuumtauglichkeit,
Erweiterungen des Temperaturbereichs, modifizierte Wellen, zusätzliche
Spannungstypen, kundenspezifische Anschlüsse und Stecker und vieles
mehr.
Bilder: Faulhaber
www.faulhaber.com
28 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ANTRIEBSTECHNIK
SERVOANTRIEBE: GROSSE HOHLWELLE ERÖFFNET MEHR MÖGLICHKEITEN
Harmonic Drive schafft mit den Servoantrieben der Baureihe CanisDrive den
Spagat zwischen Kompaktheit und Performance. Die Hohlwelle als zentrales
Merkmal stand bei der Entwicklung der neuen Servoantriebe der Baureihe im
Vordergrund. Hierbei wurde die Marktanforderung nach einer möglichst
großen Hohlwelle aufgenommen und mit der Entwicklung neuer Getriebe- und
Motorkonzepte umgesetzt. Die Einzelzahn-Wickeltechnik in segmentierter
Statorentechnologie bildet die Grundlage des Antriebssystems. Dabei wurde
die Leistungsdichte des Motors durch einen optimierten Blechschnitt mit
einem speziellen Isolationssystem und einem hohen Kupfer-Nutfüllfaktor durch
orthozyklisches Wickeln maximiert. Mit der vergrößerten Hohlwelle sorgen die
Servoantriebe für neue konstruktive Möglichkeiten. Sie bieten in der Baugröße
50 eine Hohlwelle von 55,5 mm und in der Baugröße 58 sogar 65,5 mm
Hohlwellendurchmesser. Das ermöglicht oft eine Vereinfachung der Maschinenkonstruktion.
www.harmonicdrive.de
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Mit dem kostenlosen Online-Simulationstool
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Torque-Motoren simuliert werden.
Während des Darstellungsprozesses
bestehen Anpassungsoptionen,
um z. B. die Daten der
Positionierfahrt oder Applikationsparameter
zu ändern. Die Verfahrund
Leistungsprofile werden
immer direkt durch Diagramme
dargestellt, parallel dazu werden
die wichtigsten Parameter als
Tabelle visualisiert. Passen die
eingegebenen Applikations-Anforderungen
nicht zu den Leistungsdaten
des gewählten Motors,
werden bedenkliche Werte farblich
gekennzeichnet. Die automatische
Loop-Kalkulation ermittelt die
Werte für den Dauerbetrieb. Zur
Übersicht und für spätere
Bearbeitungen können alle
Simulationen gespeichert werden.
So können verschiedene Szenarien
nachgestellt und das Motorverhalten
unter variierenden Bedingungen
simuliert werden. Alle
Simulationsdaten lassen sich am
Schluss zu einem PDF generieren.
Das Tool findet sich unter
www.tecnotion.com/simtool.
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Ihr Nutzen ist unser Antrieb

ANTRIEBSTECHNIK
KOMPAKTES
KRAFTPAKET
Autor: Thomas Herold,
Fachjournalist, Ubstadt-Weiher
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Große Getriebe kommen in den verschiedensten
Anwendungsgebieten zum Einsatz. Die
Anforderungen sind allerdings überall fast
deckungsgleich und im Groben schnell
beschrieben: Möglichst stark, robust und
langlebig sollen die Getriebe sein, dabei aber
klein und variabel in der Integration
in die Maschine.
Der Low Profile Feeder (LPF) des westaustralischen Unternehmens
Transmin ist ein Hybrid-Feeder, der sowohl die
vielen Vorteile von Dosierband- und Plattenbandfeedern
vereint, als auch zusätzlich die der Transmin-Feeder eigenen
Vorzüge gegenüber konventioneller Feeder-Technologie. Diese
sind beispielsweise die Möglichkeit der Änderung der Förderrichtung
von horizontal auf schräg innerhalb derselben Fördereinheit.
Der LPF kommt u.a. bei dem ebenfalls australischen Unternehmen
Sun Metals, in deren vom Platz her sehr begrenzter Zinkgrube zum
Einsatz. Aus diesem Grund kam nur eine den Bedingungen entsprechende
kleinbauende Feeder-Lösung in Frage. Laut Herstellerangaben
ist der LPF der derzeit kompakteste Feeder auf dem Markt. Das
niedrigstmögliche Profil des Hochleistungsfeeders hat, von der oberen
Oberfläche des Bandes bis zur Unterseite der Fußplatten, eine
vertikale Höhe von nicht einmal 1,0 m. „Für diese kompakte Größe
ist auch ein kompaktes und dennoch zuverlässiges Getriebe für den
LPF unerlässlich, um unseren Kunden wie Sun Metals einen kontinuierlichen
Betrieb gewährleisten zu können“, erklärt Tony Warren,
Leitender Konstrukteur bei Transmin.
PLATZSPARENDES HEAVY-DUTY-GETRIEBE
ZUR ZINKVEREDELUNG
Die logische Wahl des Getriebes für den LPF, der bis zu 400 t Zinkkonzentrat
pro h fördert, fiel auf das leistungsstarke Heavy-Duty-
Stirnradgetriebe HDO des Antriebsspezialisten Bonfiglioli in der
Baugröße 170 mit einem maximalen Drehmoment von 190 190 Nm.
Die Getriebeserie besteht insgesamt aus zehn Baugrößen von 8 990
bis 209 900 Nm. Angetrieben wird das für einen geräusch- und vib-
30 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ANTRIEBSTECHNIK
rationsfreien Betrieb geeignete HDO 170 Getriebe in diesem Fall
von einem 75-kW-Motor mit 127 700 Nm Drehmoment. In der Applikation
von Sun Metals befindet sich der Feeder unter einem großen
trichterförmigen Materialaufnahmebehälter, der durch Seitenkipper
von oben befüllt wird. Der Transmin-Feeder transportiert
dann das Zinkkonzentrat weiter in die Prozessanlage, in der es anschließend
zu hochwertigem Zinkmetall veredelt wird. Australien
ist nach China der zweitgrößte Zinkförderer der Welt. Zink wird beispielsweise
seit langem in Form eines Überzugs, der sog. Galvanisierung,
als Korrosionsschutz für Stahl- und Eisenteile verwendet.
Bonfigliolis kompakte Getriebebaureihe HDO, Heavy Duty
Orthogonal, besteht aus leistungsoptimiert geschliffenen Verzahnungen,
Qualitätslagern und Sphäroguss-Gehäusen, die gute
Leistungs- und Dauereigenschaften gewährleisten, selbst bei den
widrigsten Umweltbedingungen wie sie in Zinkgruben herrschen.
Als Winkelgetriebe mit einer Kegelradstufe auf Eintriebsseite
können mit den robusten Heavy-Duty-Getrieben große
Leistungsbereiche in Applikationen wie der Bergbau- und Förderindustrie
problemlos abgedeckt werden. Wie die kleineren
Baugrößen verfügt auch die Baugröße 170 über eine reiche Auswahl
an Abtriebswellen- (Voll- und Hohlwellen, Schrumpfscheibe)
und Eintriebsvarianten. Ebenso sind für die gesamte Getriebereihe
die Optionen für eine applikationsgerechte Ölversorgung
sowie verschiedene Heiz- und Kühlungsmöglichkeiten im Angebot.
In Kombination mit leistungsstarken Motoren und Kupplungen
ist die HDO-Getriebereihe auch in Form einer Motorschwinge
erhältlich. Mit ihrem hohen Übersetzungsverhältniss findet
die HDO-Getriebereihe vor allem in der Schwerindustrie ihren
Einsatz.
FREUNDLICHER SERVICE UND
KOMPETENTER SUPPORT
Neben den überzeugenden technischen Merkmalen wie der hohen
Drehmomentdichte und Leistungsfähigkeit sowie den umfangreichen
Anpassungsmöglichkeiten der qualitativ hochwertigen Heavy-
Duty-Getriebe waren zudem anderen Faktoren für den Einsatz im
LPF ausschlaggebend. „Das kompakte Design des HDO-Getriebes
von Bonfiglioli war der Hauptvorteil, für den Einsatz im LPF. Darüber
hinaus ist aber der freundliche Service und der kompetente Support
des Bonfiglioli-Ingenieurteams immer schnell und professionell“,
Das HDO-Getriebe Baugröße 170 wurde so konstruiert,
dass es in den kompakten Bauraum passt
schwärmt Warren. Transmin ist ein weltweit führender Anbieter von
technischer Ausrüstung für die Fertigungsindustrie, den Bergbau
und die Rohstoff- und Schüttgutindustrie. Deren Produkte kommen
in über 60 Ländern auf der Welt zum Einsatz. Deshalb legt Transmin
neben Qualität und kompetentem Service auch sehr großen Wert auf
die Lieferschnelligkeit und -treue, was auch einen der Vorteile des
Traditionsunternehmens aus Italien darstellt.
Bilder: Bonfiglioli/Sun Metals
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ANTRIEBSTECHNIK
VERSTELLBARE KUPPLUNG FÜR SERVOANTRIEBE
Eine in der
Länge verstellbare
Metallbalgkupplung,
die servotauglich
ist, bietet
KBK an. Sie
wird ohne
Werkzeug
justiert. So
behält sie die
Eigenschaften
einer Servo-
Kupplung und
überträgt das Drehmoment spielfrei. Bisher wiesen Kupplungen
dieses Typs ein erhöhtes Spiel auf, sodass die Anbindung an einen
Servo-Antrieb nicht möglich war. Bei anderen Varianten mussten
Schrauben gelöst werden. Das Funktionsprinzip ist nicht auf die
Metallbalgkupplungen beschränkt, sondern kann mit allen Kupplungen
aus dem Baukasten der Antriebsspezialisten realisiert werden.
Steckbare Metallbalgkupplungen des Herstellers sind überdies nun
in zusätzliche Größen und Varianten verfügbar. Die Serie KB4K mit
kompaktem Balg weist höhere Drehmomente auf. Im Bereich der
Metallbalgkupplungen in Halbschalen-Ausführung gibt es jetzt
außerdem die Größen 800 und 1400. Die Elastomerkupplungen sind
nun auch in den Größen 42 und 48 erhältlich, und ihre Leistungsdaten
wurden überarbeitet.
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BREMSEN INTELLIGENT ÜBERWACHEN
UND STEUERN
Die intelligenten Module Roba-brake-checker und Roba-torqcontrol
von Mayr Antriebstechnik machen Bremsen fit für die
Herausforderungen der Industrie 4.0 und schaffen zudem die
Voraussetzungen für vorbeugende Fehlererkennung und
Wartung. Der Roba-brake-checker ist jetzt auch in einer
Ausführung für Wechselspannung erhältlich. In einer weiteren
Ausbaustufe übernimmt das Modul gleichzeitig auch die
Ansteuerung der Bremse und ersetzt damit einen Gleichrichter.
Schaltzustandsüberwachung und Bremsenansteuerung sind
also in einem Gerät kombiniert.
Mit dem Modul Roba-torqcontrol hat das Unternehmen eine
intelligente und wirtschaftlich attraktive Lösung entwickelt,
mit der anpassbare Bremsreaktionen möglich sind und
Maschinen definiert zum Stillstand gebracht werden können.
Wird das Modul Roba-torqcontrol in einem geschlossenen
Regelkreissystem verwendet, ist es möglich, definierte
Verzögerungsrampen zu fahren, d. h., die Maschinen sanft und
entsprechend der Anforderungen abzubremsen.
Das Modul Roba-brake-checker ist eine intelligente Lösung
zum Monitoring der Bremsen. Das Modul Roba-torqcontrol hat
ebenfalls die Überwachungsfunktion und kann Bremsen
zudem steuern. Beide Module arbeiten ohne Sensor und
können neben dem Schaltzustand auch rückschließen auf
Temperatur, Verschleiß und Zugweg- oder Zugkraftreserve,
d. h., ob der Magnet noch in
der Lage ist, die Ankerscheibe
anzuziehen. Mit den neuen
Modulen werden bei der
Überwachung also deutlich
mehr Prozesse abgebildet als
bislang zum Beispiel mit
Hallsensoren oder Mikroschaltern
bzw. induktiven Näherungsinitiatoren.
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Für den Einsatz in Werkzeugmaschinen
bietet Kammerer Kugelgewindetriebe
mit angetriebener Mutter an. Sie
eignen sich für lange Verfahrachsen,
z. B. in Portalfräsmaschinen oder
Räummaschinen, für Kunststoffspritzgießmaschinen
oder für Hebe- und
Montageeinrichtungen für Flugzeuge
und Schienenfahrzeuge. Das Antriebskonzept
ermöglicht hohe Lineargeschwindigkeiten
bei langem Nutzhub
der Kugelgewindetriebe. In Verbindung
mit einer großen Steigung lassen sich mit der angetriebenen
Mutter Geschwindigkeiten von über 120 m/min erreichen.
Unter idealen Voraussetzungen sind Drehzahlen bis 4 000 min -1
möglich. Deshalb können bei langen Verfahrwegen die
Taktzeiten positiv beeinflusst werden. Das vorgespannte
Spindelsystem sorgt für eine höhere Gesamtsteifigkeit des
Antriebstrangs. Die biegekritische Drehzahl ist nicht begrenzt.
Beschleunigungen der Spindeln bis 30 m/s² sind möglich. Der
Einsatz von Hybridlagern und Keramikkugeln kann bestehende
Drehzahlgrenzwerte erhöhen.
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32 DER KONSTRUKTEUR 11/2018
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ANTRIEBSTECHNIK
KUPPLUNGEN: APP LÄSST REALE UND VIRTUELLE WELT VERSCHMELZEN
Der Kupplungsspezialist R+W bietet mit seiner App einen zusätzlichen
kostenlosen Service und lässt die Grenzen zwischen realer
und virtueller Welt verschmelzen. Im Service-Bereich der App
werden häufig nachgefragte Sachverhalte, wie z. B. die Drehmomenteinstellung
einer Sicherheitskupplung, ganz verständlich
dargestellt und erklärt. Ein besonderes Erlebnis ist die Virtual-
Reality-Welt in der App, die mittels Smartphone oder Tablet und
R+W-Cardboard sichtbar wird. Die Kupplungen und deren Funktionen
sind auf beeindruckende Weise in verschiedenen Darstellungen
visualisiert und bieten wertvolle Informationsmöglichkeiten.
Für die User am Schreibtisch gibt es die App jetzt sogar als Windows-Version
[https://www.rw-kupplungen.de/fileadmin/
documents/apps/rwappwinversion.zip]; dafür muss eine ZIP-Datei
gespeichert und entpackt werden.
www.rw-kupplungen.de
ALTERNATIVE ZU
SCHNECKENGETRIEBEN
Expertise – Passion – Automation
Mit den zweistufigen Kegelradgetrieben
Nordbloc.1 bietet Nord
washdown-optimierte Aluminiumantriebe
an. Die Baureihe
wurde um kleinere Getriebe mit
einem Drehmoment von 50 Nm
erweitert und bietet so eine
Alternative zu Schneckengetrieben,
z. B. für kleine Förderbänder.
Die 2-stufigen Kegelstirnradgetriebe
der Baureihe SK 9x0072.1
verfügen über Leistungen von
0,12 bis 1,10 kW und decken
einen Übersetzungsbereich von
3,03 bis 47,67 ab. Das Gehäuse
aus Aluminium zeigt eine hohe
Festigkeit bei geringem Gewicht.
Das modulare Design mit
zahlreichen Ausstattungs- und
Befestigungsoptionen bietet
zudem eine hohe Flexibilität. Das
offene Gehäuse des Modells
SK 920072.1 ist leicht, aber stabil.
Erhältlich ist diese Variante mit
einer universellen Fuß-Flansch-
Bauform. Das Modell
SK 930072.1 besitzt eine
geschlossene Form und eignet
sich damit für Anwendungen mit
hohen Ansprüchen an Hygiene.
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ANTRIEBSTECHNIK
SERVO – ABER SMART
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Ein Spezialist für Maschinenautomatisierung
hat für viele Anwendungen in der Industrie ein
passendes Servo-Antriebspaket entwickelt. Es
ist einfach zu implementieren, bietet die
nötigen Freiräume bei der Anwendung und
wirkt sich positiv auf die Effektivität und
Wirtschaftlichkeit der Produktionsprozesse bis
hin zur Losgröße 1 aus.
Das neue Kraftpaket von Lenze in Sachen Servo-Achse besteht
aus drei völlig neu entwickelten Komponenten: dem
Servo-Inverter i950, dem Synchronmotor m850 und dem
Planetengetriebe g700. Antrieb und Getriebe sind für Maschinenaufgaben
mit mittlerer Dynamik, hoher Laufruhe und großer
Präzision ausgelegt. Hauptanwendungsgebiete sind u. a. Positionier-Aufgaben,
Handling- und Montage-Applikationen, Robotik,
Verpackungsmaschinen und Förderantriebe.
Aufgrund der guten Skalierbarkeit kann das Gespann einen extrem
großen Einsatzbereich abdecken und ist dabei wirtschaftlich
attraktiv. Das g700 ist in 14 Varianten verfügbar, als ein-, zwei- oder
dreistufiges Planetengetriebe in fünf Baugrößen mit Übersetzungsintervallen
von 3,0 – 8,0 bis 64,0 – 512,0. Der Motor kommt in insgesamt
neun Varianten, in drei unterschiedlichen Baugrößen mit jeweils
drei unterschiedlichen Leistungsklassen, die von 2,0 bis
9,2 kW reichen. Sowohl Motor als auch Getriebe sind besonders
kompakt aufgebaut. „Wir schätzen, dass etwa 80 % der Maschinenbauer,
die Bedarf an Servo-Synchronmotoren mit mittlerer bis hoher
Performance haben, Lösungen auf Basis des m850 einsetzen
werden“, so Christian Bergner, Head of Product Management Servo
Drives & Motors bei Lenze.
ZUKUNFTSSICHERE STEUERUNG
Ein echtes Powerpaket ist der Inverter i950. Seine Rechenleistung
und der integrierte Ethercat-Port ermöglichen es, auch mehrere
Achsen mit großer Geschwindigkeit synchron zu steuern und damit
komplexe Aufgaben zu erledigen – beispielsweise in der Intralogistik,
in der Automobilindustrie und speziell im Bereich Converting
und Handling. Hier nimmt die Zahl der Achsen mit der Flexibilisierung
der Produktion – bis hin zur Losgröße 1 – kontinuierlich zu.
Die Adaption der unterschiedlichen Aufgaben und Konzepte in
der Industrieautomation erfordert jedoch nicht nur schiere Rechenpower,
sondern auch eine Funktionsvielfalt, die in der Entwicklung,
bei der Inbetriebnahme und im laufenden Betrieb OEMs
und Anwendern zugutekommt. Insbesondere in Hinblick auf die
Entwicklung zu Industrie 4.0 steigen die Anforderungen an die Intelligenz
der Steuerungen. Der i950 ist darauf bereits ausgelegt.
Mit seinen drei unterschiedlichen Betriebsmodi ist der i950 laut
Anbieter jedem Einsatzszenario gewachsen. Er kann frei program-
34 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

miert werden oder unter einer CiA402-Motion-Steuerung als Stellantrieb
dienen. Die häufigste Betriebsart dürfte jedoch die Nutzung der integrierten
Fast-Technologie-Anwendungen sein.
Diese Module bilden einen breiten Funktionsumfang ab, den der OEM
nicht mehr selbst programmieren muss, sondern einfach über das Setzen
von Parametern nutzen kann. Das Inbetriebnahme-Tool Easy Starter liefert
dazu eine intuitive grafische Parametrier-Oberfläche, die das Handling erleichtert.
„Damit können auch Techniker mit einem geringeren Ausbildungsstand
die Inbetriebnahme problemlos abwickeln“, betont Bergner. Lenze will
damit dem Umstand Rechnung tragen, dass beim OEM aufgrund des Fachkräftemangels
oft nur noch in bestimmten Projektphasen Ingenieure eingesetzt
werden, z. B. bei der Programmierung oder später bei der Prozessoptimierung
und Maschinenabnahme.
FLEXIBEL ANPASSBAR
DIESE SERVO-ACHSE ERFÜLLT DIE AN-
FORDERUNGEN DER INDUSTRIE 4.0
Die Fast-Module können auf Basis von IEC 61131-3 in der Lenze-eigenen
Programmierumgebung PLC Designer vom OEM noch selbst erweitert oder
kundenspezifisch angepasst werden. Diese Programmierung wird auf SD-
Card gespeichert und ist bei der Inbetriebnahme ebenfalls über die grafische
Bedienoberfläche zugänglich. „Im Easy Starter stellen wir die hinzugekommenen
Funktionen in Form einer Zusatzparameter-Liste bereit. So bleibt
auch bei individuell angepassten Lösungen das einfache Handling der grafischen
Nutzeroberfläche erhalten“, macht Bergner deutlich.
Auf der anderen Seite ist auch die freie Programmierung – mittels IEC
61131-3 nach PLCopen – eine Option, die dem OEM mit dem i950 offen steht.
Insbesondere die Flexibilisierung der Produktion, mit individuell anpassbaren
Produkteigenschaften, stellt eine Herausforderung dar. Diese kann wirtschaftlich
nur betrieben werden, wenn die Produktion sich automatisiert anpasst
und ein manuelles Umrüsten vermieden wird. OEMs sind daher gefordert,
modulare Fertigungskonzepte umzusetzen. Dies schlägt sich auch in
der Software-Erstellung nieder.
Besonders effektiv kann der OEM entwickeln, wenn er einzelne Module
immer wieder verwenden kann – auch bei der Software. Der Servo-Inverter
i950 verwirklicht diesen Ansatz: Er kann bereits früher entwickelte Software
von Servos und Controllern verarbeiten. Und auch künftige Modelle
werden eine gemeinsame Plattform bilden, auf der einmal erstellte Software
ohne große Anpassungen wiederverwendet werden kann.
INTELLIGENZ AM EDGE
Innovative Kunden-Services und neue Geschäftsmodelle im Bereich von Industrie
4.0 benötigen eine breite Datenbasis – bis hinunter auf die Ebene der Senso-
TECHNISCHE DATEN I950-SERVO-INVERTER
14 Leistungsklassen von 0,55 kw bis 110 kW
6 Baugrößen von 60 x 250 x174 mm (B x H x T)
bis 258 x 690 x 310 mm
Betriebssystem : Linux RT
Schnittstellen (Auswahl/optional erweiterbar): Ethernet, EtherCat in/
out, PE, Safety, Motorgeber, Last-/Leitgeber, SD-Card, zweiter
optionaler Netzwerk-Port
Unterstützte Programmier- und Kommunikationsstandards:
PLCopen, IEC61131-3, CiA402, MQTT, FAST-Toolbox
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ANTRIEBSTECHNIK
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„WIR HABEN EINE SKALIER-
BARE ANTRIEBSLÖSUNG
FÜR EINE EFFEKTIVE UND
FLEXIBLE PRODUKTION
GESCHNÜRT“
Mit dem Servo-Inverter lassen sich
mehrere Achsen mit hoher
Geschwindigkeit synchron steuern
und komplexe Aufgaben realisieren
Christian Bergner, Leiter
Produktmanagement
Servo Drives & Motors
bei Lenze
Mit höherem Automationsgrad und
zunehmender Flexibilisierung der
Produktionsprozesse steigt die Zahl
der Achsen, die gesteuert und
synchronisiert werden müssen,
kontinuierlich an. Dies muss jedoch
nicht zwangsläufig zu einer höheren
Komplexität und geringeren Handhabbarkeit
führen. Genau dies war
unser Entwicklungsansatz für unsere
skalierbare Servo-Antriebslösung.
ren und Aktoren. Die Grundlage für dieses industrielle Internet der Dinge (IIoT) schafft
Lenze nicht nur mit der Entwicklung einer intelligenten Hardware, sondern auch mit der
Bereitstellung der passenden Applikationen sowie einem eigenen Asset Management.
Dieses bildet mit aktuellen und zuverlässigen Daten die „Gesundheit“ von Maschinen
und Anlagen ab und kann als „Single Point of Truth“ den Ausgangspunkt für weitergehende
Services bilden.
Die smarte Servo-Achse fügt sich nahtlos in diese Anwendung ein. Alle relevanten
Daten rund um den Antrieb stellt der i950 an der integrierten Ethernet-Schnittstelle
bereit – Drehzahl, Laststrom, Motortemperatur und weitere Informationen, z. B. über
die genauen Modellvarianten von Antrieb und Getriebe. Er unterstützt bereits das verbreitete
MQTT-Protokoll, das die Datensammlung und -integration bis in die Cloud
möglich macht.
„Am IIoT kommt in Zukunft niemand mehr vorbei“, ist sich Christian Bergner sicher.
„Mit der smarten Servo-Achse liefern wir die gebündelte Antwort für die Ansprüche an
Mechanik, Elektronik und die Digitalisierung!“
Bilder: Lenze
www.lenze.com
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MODULARE LINEARLÖSUNGEN
ANTRIEBSTECHNIK
Mit dem Konzept der siebten Achse und der Linearachse
Speedy Rail bietet Rollon modulare Linearlösungen für die
Produktions- und Montageautomatisierung an. Beim
Konzept der siebten Achse verfährt der komplette Roboter
auf einer Linearachse und kann so Aufgaben an mehreren
Orten übernehmen. Das modulare Shuttle-System ermöglicht
lange Strecken und hohe Dynamiken. Es kann alle Arten
von Robotern bis 2 000 kg bewegen. Mit ihm lassen sich
Anwendungen wie Palettieren, Bestücken, Handling, Schweißen, Verkleben oder Lackieren effizient und flexibel gestalten. Die modularen
Linearachsen der Reihe Speedy Rail A bieten hohe Effizienz auch in schwierigen Umgebungen. Sie eignen sich für Automatisierungsaufgaben
im Maschinen- und Anlagenbau, bei denen es auf hohe Geschwindigkeiten, schnelle Beschleunigung und hohe Widerstandsfähigkeit
ankommt. Die Linearachse kann bei der Automatisierung von Portalanwendungen eine kostengünstigere Alternative zu
großen Achssystemen sein.
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27. –29. November 2018
Die Antriebsregler der 6. Generation
von Stöber eignen sich für
leistungsstarke Systeme, hocheffiziente
Multiachs-Anwendungen
und kompakte Module. Neben
dem Anreih-Antriebsregler SI6 und
dem flexiblen Alleskönner SD6 gibt
es nun auch das Stand-Alone-
Gerät SC6. Die drei hochdynamischen
Baureihen erreichen kurze
Ausregelzeiten bei schnellen
Sollwertänderungen und Lastsprüngen.
Zudem setzen sie auf
Safe Torque Off, sind nach EN
13849-1 im höchsten Performance
Level e (Kat. 4) zertifiziert und
können ohne zyklische Funktionstests
genutzt werden. Der kompakte
SC6 mit integrierter Leistungsversorgung
ist als Einzel- oder
Doppelachsregler mit einem
Ausgangsnennstrom bis 19 A
erhältlich. Er eignet sich für
antriebsbasierte Anwendungen
mit zwei bis vier Achsen, wie sie
insbesondere in der Robotik
vorkommen. Zum Einsatz kommt
er auch in Kombination mit dem
neuen Leanmotor des Herstellers.
Die Baureihen lassen sich untereinander
mit den Quick-DC-Link-Modulen
zwischenkreiskoppeln.
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DRIVING YOUR INDUSTRY 4WARD.
Dieindustrielle Automation wandelt sich rasant. Als Innovationsführer und
Vorreiter inder Entwicklung wegweisender Sensortechnologiebietet SICK
Lösungen,die schonheute den Herausforderungen der Zukunft gewachsen
sind. Mit intelligenter Sensorik,die Daten gewinnt, in Echtzeit auswertet,
sich ihrer Umgebung anpasst und im Netzwerk kommuniziert. Und soeine
neue Qualität derFlexibilität ermöglicht. VernetzteIntelligenz für effiziente
Prozesseund eine sichereKooperation vonMensch und Maschine.
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ANTRIEBSTECHNIK
ZÄHNE
ZEIGEN
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Bei der Herstellung von Sägeblättern für
Bearbeitungszentren geht es zur Sache. Da muss
auch die Antriebstechnik mitspielen und im
übertragenen Sinn in vieler Hinsicht Zähne
zeigen können. Sägeblatthersteller Alesa setzt in
seiner Schleifmaschine auf Washdown-
Servomotoren mit Einkabelanschlusstechnik.
Die Herstellung von Sägeblättern, die in hochpräzisen Bearbeitungszentren
für die Metallbearbeitung zum Einsatz
kommen, ist äußerst anspruchsvoll. Die Produktvielfalt ist
groß. Sie reicht von Sägeblättern aus HSS-Stahl bis hin zu
aufwändigen Materialgefügen aus einem Sinterprozess. Alesa sorgt
mit der Denta Combi 160 bei beiden Produktlinien für den richtigen
Schliff. Mit der Entwicklung dieser Maschine hatte Alesa die K.
Brunner AG beauftragt. Christian van Rijs, Mit-Inhaber dieses
Engineering-Unternehmens und geistiger Vater der Denta Combi
Autor: Martin Rupf, Kollmorgen, Flurlingen/Schweiz
berichtet: „Beim Schleifen dieses harten Materials besteht eine besondere
Herausforderung darin, die entstehende Wärme durch
Wasser oder Öl möglichst effektiv abzuführen. Die Sägeblätter sind
so empfindlich, dass Temperaturen an den Kanten von mehr als
180 bis 200° C sofort zu Materialveränderungen führen. Das Gefüge
wird schlechter und die Härte verringert sich merklich.“
WASHDOWN-BESCHICHTUNG SCHÜTZT
DIE MOTOREN
Damit die Zähne beim Fasen möglichst kühl bleiben, setzt van Rijs
in der Denta Combi einen Hochdruckölstrahl ein. „Maschinen vertragen
Öl einfach besser als Wasser. Kühlwasser hat jede Menge Zusätze
drin, die das Material belasten und die Maschinen leiden lassen.“
Weil Wasser aber deutlich effektiver in der Lage ist, die Reibungshitze
beim Schleifen aufzunehmen als Öl, musste der findige Maschinenbauer
bei der Ölversorgung den Druck erhöhen – und dazu
auch noch eine CO 2
-Löschanlage in die Anlage integrieren. Um zu
verhindern, dass die Positionierantriebe im Inneren des Bearbeitungszentrums
durch den Kontakt mit der Kühlflüssigkeit Schäden
davon tragen, nutzt der Sondermaschinenbauer aus Gränichen im
Kanton Aargau speziell beschichtete Synchronservomotoren von
Kollmorgen – die Reihe AKM Washdown mit einem Überzug aus einem
Zwei-Komponenten-Epoxidharz. Dieses schützt die hellgrauen
Einheiten sicher vor den Einflüssen korrosiver Chemikalien.
38 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

01 Die DentaCombi 160
ist als vollautomatische
Schleifmaschine,
konzipiert für den
Mehrschichtbetrieb
02 Mit einer Diamantscheibe
wird den
Sägeblättern der letzte
Schliff gegeben
01
02
SPS IPC DRIVES
27. - 29.11.2018
Halle 4 | Stand 4-240
Die überaus glatte Oberfläche sorgt zudem dafür, dass Flüssigkeiten rückstandsfrei
ablaufen können. Dieses Detail erleichtert in der neuen Anlage
von Alesa die Innenreinigung, weil die Antriebstechnik weniger verschmutzt
und weder Kühlflüssigkeit noch Schleifrückstände dauerhaft anhaften. Die
AKM-Servomotoren in der Ausführung Washdown legen generell ein so
robustes Verhalten an den Tag, dass ihnen auch Salznebel nichts ausmacht –
weshalb sie sogar in Offshore-Anwendungen mit langer Lebensdauer einsetzbar
sind.
NEUE TECHNIK LEICHT ZU IMPLEMENTIEREN
DANK DER EINKABELANSCHLUSSTECH-
NIK SIND IN DER MASCHINE WENIGER
INSTALLATIONSMASSEN ZU BEWEGEN
65 mm Hohlwelle!
Neuer Servoantrieb CanisDrive®-58
Vorteil!
Mit dem CanisDrive® entscheiden Sie das
Spiel für sich – und zwar völlig spielfrei.
Die Aufgabe der AKM-Washdown-Servomotoren in der Werkzeugschleifmaschine
für Kreissägen mit Blattdurchmessern bis 160 mm besteht darin, die Diamantschleifscheibe
durch einen XYZ-Mehrachsverbund dreidimensional zu positionieren.
Die Schleifscheibe selbst ist angetrieben von einem Hochfrequenzmotor.
Ebenfalls von einem AKM-Washdown-Motor wird das Werkstück Zahn für Zahn
in einer Rotationsachse zur Schleifscheibe verstellt. Auf diese Weise lässt sich der
Rohling innerhalb weniger Minuten komplett fertigstellen.
www.harmonicdrive.de

ANTRIEBSTECHNIK
www.DerKonstrukteur.de
„HIER SIND PRÄZISE
UND ROBUSTE
SERVOANTRIEBE
GEFORDERT“
Martin Rupf, Application
Engineer Industrial
Automation, Kollmorgen
03
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Gesinterte Werkzeuge genießen in der
Metallbearbeitung den Ruf, besonders
robust zu sein. Aufgrund ihrer
besonderen Härte gestaltet sich die
Bearbeitung von Sägeblättern,
Bohrern oder Fräsern allerdings
entsprechend aufwändig. Die
Sägeblattprofis von Alesa aus der
Schweiz haben deshalb eine Eigenentwicklung
gestartet, um Kreissägenblätter
zu schleifen. Präzise Synchronservomotoren
mit robuster Washdown-Beschichtung
von Kollmorgen
übernehmen die exakte Positionierung
des Hochfrequenz-Schleifkopfes.
„WIR BRAUCHEN
EINEN KOMPETENTEN
PARTNER IN DER
SERVOANTRIEBS-
TECHNIK“
Christian van Rijs,
Mit-Inhaber der
K. Brunner AG
Wir waren auf der Suche nach einem
Systempartner, der bei der Servoantriebstechnik
über einen möglichst
umfangreichen Modulbaukasten
verfügt – sowohl bei der Leistung, als
auch bei Optionen wie einer Washdown-Beschichtung.
Kollmorgen bietet
uns die beste Lösung. Für uns als
Sondermaschinenbauer ist es wichtig,
von einem Hersteller kleine wie große
Motoren zu bekommen – und das
durchgängig skaliert. Auch die intensive
Engineering-Zusammenarbeit ist für
uns letztendlich eine Voraussetzung für
eine erfolgreiche Entwicklung.
www.DerKonstrukteur.de
03 Motoren der
Baureihe AKM
Washdown positionieren
als roboste
Einheiten das
Schleifwerkzeug
04 Die Servoregler
AKD lassen sich
flexibel konfigurieren
Für die Steuerung dieser CNC-Abläufe hat Christian van Rijs in der Vergangenheit
eigenentwickelte Boards verwendet, greift jetzt allerdings zu standardisierten Prozessoren
und leistungsstarker Ethercat-Kommunikation. „Ich konnte so die bestehende
Software – und darin liegt unser maßgebliches Know-how – sehr einfach auf moderne
Hardware übertragen.“ Diese Implementierung war vor allem deshalb notwendig, weil
Boards älteren Baujahres mit ISA-Bus-Kommunikation immer schlechter zu beschaffen
waren.
Die Entscheidung, die AKM-Servomotoren von Kollmorgen für die neue Schleifmaschine
zu verwenden, war der perfekten Abstimmung mit den AKD-Servoreglern
sowie der vorhandenen Ethercat-Systembus-Kommunikation geschuldet. Reglerseitig
überzeugten vor allem die einfache Parametrierung sowie die Feintuning-Möglichkeiten
mit der kostenlosen Kollmorgen Workbench. Die einfache Art der Konfiguration
war vor allem im Zusammenspiel mit der eigenentwickelten CNC ein echter Vorteil im
Engineering. Darüber hinaus lassen sich die AKD-Servoregler auch noch flexibel mit
Komponenten anderer Hersteller verbinden.
EINKABELANSCHLUSSTECHNIK BRINGT NUR VORTEILE
Ein weiter Vorteil der Lösung ist der platzsparende Aufbau der Servoantriebstechnik für
die Bewegungsführung. Weil die Denta Combi 160 als Kompaktmaschine konzipiert ist,
fällt der verfügbare Raum für die Installation entsprechend knapp aus. „Der Anschluss
der Motoren mit nur einem Kabel bietet für uns den Riesenvorteil, dass wir nur noch die
Hälfte anschließen müssen“, erklärt Christian van Rijs und fährt fort, „vier Positionierantriebe,
die Hochfrequenzspindel für die Schleifscheibe sowie einige Messsysteme
ergeben schon ein Bündel an Kabeln. Wenn wir diese bei der Antriebstechnik halbieren
können, sparen wir Platz und sind auch noch deutlich beweglicher.“
Beweglichkeit sei für den Maschinenbauer ein großes Thema, „weil die Kabelbäume
ja in der Bewegung mit bewegt werden müssen. Das macht die gesamte Konstruktion
komplizierter.“ Zudem bedeute jedes Kabel mehr innerhalb von MTBF-Berechnungen
ein steigendes Ausfallrisiko. „Ein schöner, flacher Kabelbaum verlängert die Lebensdauer“,
findet Christian van Rijs und wünscht sich dabei, dass die Kabel am besten noch
dünner werden. Wobei Kollmorgen mit seinem Hybridkabel und gerade mal 11 mm im
Durchmessern bereits heute schlank unterwegs ist.
Der Geschäftsführer der K. Brunner AG sieht jedenfalls noch Potenzial für weitere Entwicklungen.
„Wenn ich bei Positionierantrieben Motoren mit relativ wenig Leistung einsetze
und die gerade mal 2 A Strom ziehen, dann reichen auch Kabel aus, die vielleicht
nur 6 mm dick sind, weil die Einzelleitungen nur 0,25 mm 2 messen. Wir sind es eben gewohnt,
möglichst kleine Maschinen zu bauen. Das ist unsere Spezialität.“
www.kollmorgen.com/deu
04
40 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ANTRIEBSTECHNIK
KUPPLUNGSEINSÄTZE FÜR HOCHTEMPERATURUMGEBUNGEN
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R+W bietet elastische Kupplungseinsätze aus Edelstahlgewebe an, die
kompakte Lösungen in Hochtemperaturumgebungen ermöglichen. Die
Temperaturfaktoren bei der Größenbemessung von Präzisionskupplungen mit
Elastomereinsätzen werden größtenteils eliminiert. Durch die Herstellung aus
hartgezogenem AISI 316L-Draht sind die Einsätze korrosionsbeständig. Sie
eignen sich für Temperaturbereiche von -30 bis +500 °C, für besondere Anwendungen
sogar bis +600 °C. Sie eignen sich z. B. für Ofen-Förderbänder und
andere Heizsysteme, kleine Warmwalzanlagen oder Erdölfeld-Bohrausrüstung.
Das Unternehmen verwendet diese Kupplungen für die eigenen Hydraulikprüfstände,
da sie durch das heiße Öl nicht spröde werden. Die Kapazitäten reichen
von 2 Nm bis zu einem Beschleunigungsmoment von 1 350 Nm und einem
Bohrungsdurchmesser bis 60 mm. Auf Anfrage sind auch größere Abmessungen
möglich, denn die Einsätze aus Edelstahlgeflecht können vergrößert und
angepasst werden.
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Unglaublich leistungsstark und extrem belastbar: Zykloidgetriebe
von Nabtesco für anspruchsvolle Anwendungen
Mit dem DBL36 hat Nanotec
jetzt einen bürstenlosen
DC-Motor im Programm, der vor
allem für hohe Stückzahlen
ausgelegt ist. Den DC-Motor gibt
es in drei Baulängen mit einer
Nennleistung von 7,5 W in
Größe S, 18 W in Größe M und
33 W in Größe L. Bei dieser
Baureihe handelt es sich um
elektronisch kommutierte
3-Phasen-Motoren, die mit drei
Hallsensoren zur Rückmeldung
der Rotorlage ausgestattet sind.
Sie weisen einen sehr guten
Wirkungsgrad auf und bieten
aufgrund ihrer Präzisionskugellager
hohe Laufruhe. Die
Nenndrehzahl des BLDC-Motors
liegt bei 4800 min -1 für die
Größen S bzw. M und 4500 min -1
für Größe L, seine Nennspannung
beträgt 24 V. Mit einem
Nennmoment von 1,5 bis 7 Ncm
bei einem Durchmesser von
36 mm eignet sich der DBL36 für
eine Vielzahl von Anwendungen.
Eine Anpassung der Wicklung
auf andere Nenndrehzahlen
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seine kompakten, leichten und
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DER KONSTRUKTEUR 11/2018 41

ANTRIEBSTECHNIK
DIE NÄCHSTE REVOLUTION
DER MOTORSTEUERUNG
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Der kontinuierliche Fokus auf höhere
Energieeffizienz und Nachhaltigkeit ist und
bleibt eine wichtige Triebfeder für Innovationen
des Maschinenbaus und der Elektrotechnik. Die
verbesserte Drehzahlregelung durch
Umrichtertechnik hat bereits erhebliche
Energieeinsparungen ermöglicht, aber der
nächste Schritt muss drastischer ausfallen: In
diesem Zusammenhang hat die Installation von
Gleichstromnetzen an Industriestandorten ein
hohes Potenzial zur Reduzierung von
Betriebskosten und zur Nutzung regenerativer
Energiequellen.
Autor: Yasar Yüce, Produktmanager, Bauer Gear Motor, Esslingen
Gemeinsam mit 21 Unternehmen aus der Industrie und
vier Forschungsinstituten hat der Zentralverband Elektrotechnik
und Elektronikindustie (ZVEI) das Gleichstrom-
Forschungsprojekt DC-Industrie ins Leben gerufen. Ziel
ist, die Energiewende in der industriellen Produktion umzusetzen
und auf diese Weise dort die Energieeffizienz und -flexibilität zu
steigern.
Eines der beteiligten Unternehmen ist Bauer Gear Motor, Teil der
Altra Industrial Motion Corporation. Bauer-Geschäftsführer Karl-
Peter Simon ist in führender Position an den Forschungen beteiligt.
Er sagt: „Von diesem Forschungsprojekt können viele Bereiche in
der Fertigungsindustrie profitieren. Ein großer Automobilhersteller
plant bereits die Umsetzung einer Reihe von Empfehlungen in einer
neuen Testanlage. Wir von der Firma Bauer möchten uns mit
unserer Expertise an der Umsetzung dieser zukunftsweisenden Vision
beteiligen und maßgeblich zur weiteren Verbesserung der
Energieeffizienz beitragen.“
In der Industrie entfallen 70 % des Stromverbrauchs auf Elektromotoren.
Damit sind sie der mit Abstand größte Verbraucher elektrischer
Energie. Vor allem bedeutet jede Reduzierung der Leistungsaufnahme
dieser Antriebe durch Wirkungsgradsteigerungen
auch eine entsprechende Reduzierung der CO 2
-Emissionen.
Seit dem 1. Januar 2017 müssen alle in Europa neu verkauften
Drehstrommotoren des Leistungsbereichs von 0,75 bis 375 kW die
Anforderungen der Energieeffizienzklasse IE3 erfüllen bzw. IE2 bei
Frequenzumrichterbetrieb. Diese Effizienzklassen sind für Dreh-
42 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

Halle 3A | Stand 650
strom-Asynchronmotoren bei Nenndrehzahl und Nenndrehmoment definiert.
Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass die Wirkungsgradregelung einer
Komponente den Energieverbrauch nur in bestimmten Betriebszuständen
nachhaltig reduzieren kann.
Vor diesem Hintergrund will das DC-Industrie-Projekt mithilfe von Gleichstromnetzen
die Energiewende und die bessere Ausnutzung von Energie vorantreiben
und darüber hinaus die Industrie 4.0 realisieren. Das Projekt wird
durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert
und hat eine Laufzeit von drei Jahren.
INEFFIZIENZEN BEI DER DREHZAHLREGELUNG
Der Vorteil des Betriebs an einem Frequenzumrichter ist die kontinuierliche
Anpassung der Motordrehzahl an den tatsächlichen Bedarf der Anwendung,
was im Nebeneffekt häufig zu Energieeinsparungen führt. Frequenzumrichter
werden an Wechselstrom betrieben. Dieser wird zunächst durch einen
Gleichrichter in Gleichstrom gewandelt. Der Gleichstrom wird anschließend
durch einen aus dem Zwischenkreis gespeisten Wechselrichter in eine in der
Frequenz und Amplitude veränderbare Wechselspannung zur elektronischen
Veränderung der Drehzahl eines Drehstrommotors gewandelt.
Im Bremsbetrieb des Drehstrommotors, z. B. beim Senken der Last an einem
Kran, kehrt sich der Energiefluss um. Allerdings kann diese Energie über
den Frequenzumrichter nicht zurück ins Netz eingespeist werden, weil der
Eingangsgleichrichter den Strom nur in einer Richtung durchlässt. Aus diesem
Grund muss zurückfließende Energie über den Gleichspannungszwischenkreis
des Frequenzumrichters abgeführt werden.
Hierfür ist der Zwischenkreis mit einem Bremschopper zur Überwachung
des Spannungsniveaus ausgestattet. Wenn die Spannung des Zwischenkreises
den festgelegten Grenzwert überschreitet, schaltet der Bremschopper einen
Bremswiderstand zwischen den positiven und den negativen Pol des Zwischenkreises.
Hierbei handelt es sich in der Regel um einen zusätzlichen, externen
Bremswiderstand, der die Bremsenergie in Wärmeenergie umwandelt.
©suwin/shutterstock
NETZRÜCKWIRKUNGEN DURCH OBERSCHWINGUNGEN
FÜR MAXIMALE ENERGIEEFFIZIENZ,
ENERGIEWANDEL UND INDUSTRIE 4.0
MÜSSEN NEUE NETZSTRUKTUREN
GESCHAFFEN WERDEN
Der vermehrte Einsatz von Frequenzumrichtern zur Regelung von Motordrehzahlen
hat zu Netzrückwirkungen durch Oberwellen und Spannungsverzerrung
geführt. Leider gibt es hierfür keine Standardlösung, denn die Netze
und ihre elektrischen Verbraucher sind sehr unterschiedlich. Letzten Endes
ist aber der Netzbetreiber verantwortlich für die Spannungsqualität seiner Erzeugungseinrichtungen.
Mit zunehmender Verbreitung von Frequenzumrichtern
und anderen Geräten mit moderner Leistungselektronik nehmen die
Netzrückwirkungen zu.
Die eingangs dargelegte Situation macht deutlich, dass eine weitere Verbreitung
von Umrichtern zur flexiblen Regelung von Elektromotoren wünschenswert
und in vielen Fällen sogar unumgänglich ist. Sie sind derzeit die
einzige Möglichkeit, sowohl die Produktionsprozesse zu verbessern als auch
den Energieverbrauch zu senken. Aufgrund der Störung der Netze durch
Oberwellen und die Kosten für technische Abhilfemaßnahmen sind dieser
Entwicklung jedoch Grenzen gesetzt.
Um wirklich entscheidende Fortschritte im Bereich Energieeffizienz und
Systemkostenoptimierung zu machen, bedarf es eines ganz neuen Konzepts:
Für maximale Energieeffizienz, Energiewandel und Industrie 4.0 müssen neue
Netzstrukturen geschaffen werden.
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Drehmomentendichte für
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ANTRIEBSTECHNIK
Central DC Voltage Power Supply
Drive Controller Installed in Panels
Die Wandlung von Gleichstrom auf Wechselstrom muss nicht durch einen Wechselrichter erfolgen – die
Netzinfrastruktur ermöglicht eine Optimierung der Energiebeschaffung und Netzstabilisierung
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
„ALTES AUFZU-
BRECHEN KOSTET
ZEIT – ABER
AKTIVIERT
POTENZIALE“
Martina Klein,
Stv. Chefredakteurin
Pantha rhei, alles ist im Fluss.
Daher ist es von Zeit zu Zeit
angesagt, komplett neu zu denken
und alteingesessene Konzepte in
Frage zu stellen. Denn Neuentwicklungen
können ihr Potenzial oft nur
dann voll entfalten, wenn auch die
sie umgebenden Strukturen
mitspielen. Oftmals dauert es eine
Weile, bis sich eine neue Technologie
flächendeckend durchsetzt und
damit die Notwendigkeit schafft,
Altes aufzubrechen. Und auch dann
kann es noch dauern, bis solche
Veränderungen beschlossen und
umgesetzt werden. Aber der Weg
lohnt sich!
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ENTWICKLUNG DER LÖSUNG
Der neue Netzaufbau basiert auf einer Versorgung mit Drehstrom, der über einen
zentralen Gleichrichter in Gleichstrom für die Produktionsmaschinen umgewandelt
wird. In den zentralen Gleichrichter sind aktive Netzfilter für eine
oberschwingungsfreie Spannungsqualität integriert.
Durch die direkte Versorgung der Frequenzumrichter mit Gleichstrom kann
auf alle dezentralen Komponenten der Energiewandlung verzichtet werden.
Weil die zentrale Energiewandlung (Gleichrichtung) wesentlich effizienter ist,
sind die Verluste entsprechend geringer.
Bei der direkten Gleichstromversorgung aller Elektromotoren über Frequenzumrichter
sind alle installierten Motoren an ein gemeinsames Gleichspannungsnetz
angeschlossen. Außerdem verursachen Gleichstromnetze im Wesentlichen
lediglich Übertragungsverluste durch den ohmschen Widerstand.
Im Gegensatz zum Wechselstromnetz treten keine kapazitiven und induktiven
Leitungsverluste auf.
Darüber hinaus bietet ein zentrales Gleichstromnetz die Möglichkeit, Gleichstrom
mit dem Spannungsniveau aus einer Photovoltaikanlage direkt zu integrieren.
Auch hier ist also die Wandlung von Gleich- in Wechselstrom durch
einen Wechselrichter überflüssig. Diese Netzinfrastruktur ermöglicht eine Optimierung
der Energiebeschaffung und Netzstabilisierung.
Weil die Eingangsgleichrichter und die Netzfilter bei den Frequenzumrichtern
wegfallen, können letztere kostengünstiger und kompakter gestaltet werden.
So sind sie leichter zu integrieren, und die entsprechenden Motorlösungen
gewinnen an Attraktivität. Durch drehzahlvariable Motoren kann die Anzahl
der Baugrößen reduziert werden, was wiederum mit entsprechenden Energieeinsparungen
verbunden ist. Sie liefern Statussignale von allen gleichstrombetriebenen
Antrieben, die von großer Bedeutung für eine flexible und sichere
Produktionssteuerung sind.
Durch Netzmanagement ist eine Optimierung der Energiekosten im Rahmen
des operativen Managements möglich. Die abrufbaren Daten ermöglichen präventive
Maßnahmen in der Produktionslenkung, durch die sich die Verfügbarkeit
der Produktion deutlich steigern lässt. Diese Möglichkeit ist eine Grundvoraussetzung
für die erfolgreiche Umsetzung von Industrie 4.0.
Bilder: microolga/iStock.com; Bauer Gear Motor
www.bauergears.com
44 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ANTRIEBSTECHNIK
ERWEITERUNGSMODUL VERGRÖSSERT UMRICHTER-ANWENDUNGSBEREICH
Siemens bietet für den kleinsten Umrichter aus seinem Portfolio, den Sinamics V20,
ein Erweiterungsmodul zur Erfassung und Ausgabe digitaler und analoger Signale.
Das Sinamics V20 I/O Extension-Module wird per Plug-and-Play auf dem Umrichter
montiert und bietet zwei zusätzliche Ein- und Ausgabeschnittstellen für jeweils
400 V. Über Verbindungsports an der Front- und Rückseite kann das Erweiterungsmodul
mit weiterem Zubehör aus dem Sinamics-V20-Portfolio kombiniert werden.
Mit dem neuen Modul verfügt der Umrichter über zusätzliche Funktionalitäten wie
die Fähigkeit, mit nur einem Antrieb bis zu vier Pumpen zu steuern. Typische Anwendungsbereiche
für den Umrichter in Kombination mit dem I/O-Modul sind Pumpen-,
Lüfter- und Kompressoranwendungen sowie alle Anwendungen, die zusätzliche Einund
Ausgabeschnittstellen mit einer Leistung von 0,12 bis 30 kW haben.
www.siemens.com
PLANETENGETRIEBE AUS
DEM BAUKASTEN
Im Bereich der mittleren und der
hohen Verdrehsteifigkeit bzw. des
mittleren und niedrigen Verdrehspiels
sind die Planetengetriebe
RPS, RPL und G von Ruhrgetriebe
angesiedelt. Für sie stehen
vorkonfigurierte Baukastenelemente
zur Verfügung, mit denen
individuelle Anwendungen
schnell realisiert werden können.
Die RPS-Reihe zeichnet sich durch
eine große Übersetzungsvielfalt
von i = 3 bis i = 512, einer hohen
Leistungsdichte, Laufruhe,
Überlastfähigkeit und einem
geringen Gewicht aus. Die
RPL-Reihe ist charakterisiert
durch eine höhere Torsionssteifigkeit,
eine robustere Abtriebslagerung
wie auch eine höhere
radiale und axiale Belastbarkeit,
eine lange Gebrauchsdauer und
die kurze Bauweise. Die G-Reihe
zeigt nur ein geringes Laufgeräusch,
eine hohe Drehmomentaufnahme
und ist ausgelegt für
höchste Präzision. Diese Modelle
haben eine vollnadelige Radlagerung,
einteilige Planetenträger
und einteilige Gehäuse für hohe
Verdrehsteifigkeit und Belastbarkeit.
precision meets motion
Mit der ersten skalierbaren Servoaktuator-Plattform von
WITTENSTEIN alpha haben Anwender vollste Flexibilität:
Motoren und Getriebe mit applikationsgerechten Leistungsmerkmalen
können modular konfiguriert werden.
Der vielseitige Baukasten wird fast allen Anforderungen
der Antriebstechnik, Integration und Branchenspezifikation
gerecht.
premo ® –die starke
Servoaktuator-Plattform
Vorteile von premo ® :
• Bis zu 100 %mehr Leistungsdichte
• Betriebsspannung bis 750 V
• Flexible mechanische Schnittstelle
• Flexible Drehgeberschnittstelle: vom Resolver
bis zum digitalen Geber mit Einkabelanschluss
• Glatte Oberfläche ohne Schraubenköpfe
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WITTENSTEIN alpha – intelligente Antriebssysteme
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ANTRIEBSTECHNIK
EIN GIGANT
LÄUFT RUND
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Wenn es um Tunnelbohrmaschinen geht, sind die
Dimensionen oft beeindruckend. Aber ein
Großwälzlager mit 7,7 m Durchmesser – das ist
einfach gigantisch. Das Antriebselement sorgt mit
seinem außergewöhnlichen Rundlauf für eine
hohe Drehgenauigkeit des Messerschilds in einer
der größten Tunnel-Schildbohrmaschinen Japans.
Für Bauarbeiten an der 16,2 km langen äußeren Ringstraße
von Tokio bis zu den Schnellstraßen Kan-Etsu und Tomei
kommt eine Tunnel-Schildbohrmaschine mit extremen Ausmaßen
zum Einsatz. Das in dieser Schildbohrmaschine verwendete
Bohrschild misst 16,1 m im Durchmesser.
HOHE PRÄZISION UND ZUVERLÄSSIGKEIT
Zum Abstützen der Rotation dieses großen Bohrschilds entwickelte
die Firma Jtekt Japans größtes Großwälzlager mit 7,7 m
Durchmesser. Das Bohrschild dient zum Eingraben in den Boden
und Fräsen durch hartes Gestein, daher beeinflusst seine Leistung
erheblich die Effizienz von Tunnelbohrarbeiten. Trotz seiner
gigantischen Abmessungen wird bei dem neu entwickelten
Drehkranzlager durch spezielle Poliertechnologien ein Rundlauf
von nur 0,1 mm erreicht und somit die Drehgenauigkeit des Messerschilds
deutlich verbessert. Dank der verwendeten Werkstoffe
und Wärmebehandlungstechnologie verfügt das Lager laut Hersteller
über eine ausreichende Haltbarkeit und Zuverlässigkeit für
längere Bauarbeiten, bei denen sich ein Teileaustausch schwierig
gestaltet.
HERAUSFORDERUNG MEHRTEILIGER
KONSTRUKTION
Aufgrund von Japans engen Straßen werden Schildbohrmaschinen
in der Regel in einzelnen Segmenten zu den jeweiligen Tunnelbohrstellen
transportiert. Auch für den Tunnel des Tokioter Außenrings
wurde das Großwälzlager in vier Segmenten angeliefert und vor Ort
zusammengebaut. Im Vergleich zu einteiligen Schildbohrmaschinen
gestaltet sich das maschinelle Bearbeiten von Schildbohrmaschinen
mit mehrteiliger Konstruktion vor allem wegen Problemen wie Verziehkontrolle
während der Wärmebehandlung viel schwieriger. Jtekt
wurde zur Teilnahme an diesem Projekt ausgewählt, da das Unternehmen
für seine Erfolgsbilanz beim Liefern von Wälzlagern für
Schildbohrmaschinen und die hohe technologische Meisterschaft
durch das Sammeln jahrelanger Erfahrungen anerkannt ist und laut
eigenen Angaben als einziger japanischer Hersteller Großwälzlager
in mehrteiliger Konstruktion fertigen kann. Die Nachfrage nach Tunnelbohrarbeiten
in Japan steigt weiter und wird auch in Zukunft in
Bereichen wie Eisenbahn- und Straßeninfrastruktur zunehmen. Jtekt
arbeitet auch weiterhin an der Produktweiterentwicklung und trägt
zum Ausbau der Infrastruktur in Japan und anderen Ländern bei.
Bild: Jtekt
www.koyo.eu
TROTZ DES ENORMEN DURCH-
MESSERS VON 7,7 M VERFÜGT
DAS LAGER ÜBER EINEN RUND-
LAUF VON NUR 0,1 MM
46 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ANTRIEBSTECHNIK
FELDBUSFÄHIGE STEUERUNG ALS EINSTECKMODUL
Eine feldbusfähige 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
ROBUSTE GETRIEBE FÜR HUBANWENDUNGEN
Bonfiglioli präsentiert seine robusten Jack-up-Getriebe für
Hubanwendungen im maritimen Einsatz. Die Antriebe finden
ihren Einsatz vor allem in Hubplattformen oder -schiffen. Von
163 000 bis 1,245 Mio. Nm reicht das Drehmomentenspektrum
für die Hubanwendung, die Haltekräfte reichen von
263 000 bis 1,766 Mio. Nm. Die mehrstufigen Planetengetriebe
auf der Grundlage der Serie 700T können von hydraulischen
oder elektrischen Motoren angetrieben und auch mit
Parallelwelleneinheiten
kombiniert
werden, um
auch in
begrenzten
Bauräumen
eingebaut
werden zu
können.
Optimierte
Konstruktionsdetails
und
hochpräzise Verzahnungen sind die Basis für hohe Effizienz
und Zuverlässigkeit der Antriebe. Anwendungsspezifische
Eintriebs- und Abtriebsoptionen runden das Angebot ab und
bieten die notwendige Flexibilität, um auf jede Anforderung
reagieren zu können.
www.bonfiglioli.de
SPINDELHUBELEMENTE
Die Pfaff-silberblau
Spindelhubelemente
SHE von
Columbus
McKinnon
wurden für
Einbaubohlen von
Linnhoff+Henne
verwendet. Nur
zwei Spindelhubelemente
sind
nötig, um bei der
maschinellen
Verlegung von Gussasphalt die auftretenden Kräfte von 400 kN zu
bewältigen. Die Hubelemente mit selbsthemmender, fettgeschmierter
Trapezgewindespindel lassen sich mit Geschwindigkeiten von
150 mm/min aufgrund einer hohen Übersetzung (32:1) und einem
Hub von 0,5 mm/U sehr genau positionieren. Die Einbaubohlen
ermöglichen damit den großflächigen Asphalteinbau auf Parkplätzen,
Brücken, Straßen, Fußwegen, in Parkhäusern und Hallen. An
jeder Einbaubohlen- bzw. Fahrwerkseite befindet sich ein Spindelhubelement
mit einem Hub von 1 300 mm. Die B-Ausführung mit
anschraubflächenseitiger Spindel sorgt für die optimale Lastverteilung
und bietet gute Montagemöglichkeiten. Ein Faltenbalg und das
robuste Gehäuse schützen die Spindel im rauen Betrieb der Asphalt-
Verlegung.
www.pfaff-silberblau.com
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ANTRIEBSTECHNIK
SERVOMOTOREN MIT HÖCHSTER
DREHMOMENTDICHTE
B&R hat die
Servomotoren-Baureihe
8LS
weiterentwickelt.
Die
neuen
Motoren der
Baugröße 5 in
den Baulängen
A/B/C
ermöglichen
höhere
Leistungen und ergänzen damit die Produktlinie im mittleren
Bereich. Im Vergleich zu den Vorgängermodellen bieten sie kleinere
Einbaumaße und ein verbessertes thermisches Design. Die Motoren
sind hochdynamisch und verfügen über ein hohes Drehmoment-
Überlastverhältnis. Sie eignen sich für Applikationen in den Bereichen
Kunststoffverarbeitung, Druckmaschinen und Servopumpen.
Bei einem Flanschmaß von 142 mm weisen sie eine hohe
Drehmomentdichte auf. Zudem lassen sich die Motoren mit allen
Typen aus dem B&R-Getriebebaukasten kombinieren und sind als
fertige Motor-Getriebe-Kombination lieferbar. Alle Motoren der
Baureihe werden wahlweise mit digitalen Encodern und Sicherheitsfunktionen
angeboten. Bis zur Baugröße 7 steht für den Großteil der
Drehzahlvarianten eine Einkabellösung zur Verfügung, bei der
Motor- und Geberkabel kombiniert werden.
www.br-automation.com
VERFAHREN FÜR LEISERE
WINDKRAFTANLAGEN
Svendborg hat
eine Lösung
entwickelt, die
Geräusche von
Windkraftanlagen
reduzieren
kann. Verfahrgeräusche
an den
Azimutbremsen
der Windnachführung
haben
signifikanten
Anteil an den Schallemissionen der Anlagen und entstehen
durch das Schleifen der Bremsbeläge auf der Bremsscheibe,
wenn sich die Gondel in den Wind dreht. Eine Untersuchung
der Verfahrgeräusche ergab einen direkten Zusammenhang
zwischen dem Geräuschpegel und dem Verglasen der Bremsbeläge.
Die dänische Altra-Tochter hat dafür eine Lösung
gefunden: Durch das Einfräsen einer speziellen Nut in die
Bremsscheibe werden Verglasungen abgetragen und ihre
Neuentstehung verhindert. Die Nut erhöht den Bremsbelagverschleiß
unwesentlich, hilft mit der gleichzeitig eingebauten
Bürste aber, anhaftendes pulverförmiges Material zu beseitigen.
Es entstand ein Montagesatz für insgesamt acht Nuten.
Hersteller und Wartungsfirmen können das System zur
Lärmminderung an der Azimutbremse im Rahmen eines
Lizenzvertrags nutzen.
www.svendborg-brakes.com
IE3-MOTOREN AUS DEM BAUKASTEN
Die asynchronen Drehstrommotoren der Reihe DRN von SEW-Eurodrive erfüllen
die Wirkungsgradklasse IE3 nach der EU-Öko-Richtlinie 2009/125/EG, deren letzte
Stufe seit Januar vergangenen Jahres in Kraft ist. Bereits seit 2015 seien die
meisten deutschen Kunden auf die Modelle dieser Wirkungsgradklasse umgestiegen,
berichtet das Unternehmen. Die Motoren der Reihe werden individuell für
ihre Anwendung aus dem Baukasten gefertigt. Neben den 4-poligen Ausführungen
mit Leistungen von 0,75 bis 200 kW bietet der Hersteller auch 2- und 6-polige
Motoren an, jeweils von 0,75 bis 7,5 kW. Die Motoren gibt es außerdem in
explosionsgeschützter Variante: Neben den EDRN-Motoren für den Einsatz in
Nordamerika gibt es für Europa die Atex-konformen und für den Rest der Welt die
IECEx-zertifizierten EDRN-Motoren.
www.sew-eurodrive.de
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48 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ANTRIEBSTECHNIK
DRUCKLUFTMOTOREN
MIT DREHZAHLSENSOR
STEUER- UND LEISTUNGSELEKTRONIK INTEGRIERT
Ein hochpräziser bürstenloser Gleichstrommotor mit
integrierter Elektronik ist der Kinetimax 42 EB von Allied
Motion. „EB“ steht dabei für „Electronic on Board“. Der
42 mm-flanschgroße Außenläufermotor reiht sich in die
Baureihe zwischen die 24, 32, 54 und 68 mm Durchmessergrößen
ein und stellt mit 54 mm Länge und 225 g den
kürzesten und leichtesten EB-Motor seiner Baugröße
dar. Sein Wirkungsgrad beträgt bis zu 80 %. Darin
enthalten ist auch der Wirkungsgrad der internen
Motorelektronik. Durch ein optimiertes Lagersystem
bewältigt er Radialkräfte bis 60 N. Er erzielt ein Abtriebsdrehmoment von 70 mNm bei einer
konstanten Drehzahl von 4 300 min -1 . Somit erreicht die Einheit im Dauerbetrieb eine Abgabeleistung
von 31 W. Typische Anwendungsgebiete sind kleine Pumpen, Lüfter, Gebläse oder Scannereinheiten,
die als Gegenmoment eine quadratische Kennlinie aufweisen. Auch für Präzisionspumpen
in medizinischen Anwendungen mit hoher Gebrauchsdauer eignet er sich.
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DIE KUPPLUNG.
FÜR DIE WELT DER
PRÄZISION
Die neuen Druckluftmotoren mit
Sensor von Mannesmann Demag
ermöglichen eine Auswertung
über den Betriebszustand des
Motors. Der induktive Sensor
greift direkt am Rotor – und
damit außerhalb des Arbeitsbereichs
– die Drehbewegung des
Druckluftmotors ab. Diese
Information ermöglicht je nach
Anwendung eine Vielzahl an
Auswertemöglichkeiten zur
Überwachung und Regelung
eines Prozesses. Neben einfachsten
Information wie „Motor
dreht / Motor dreht nicht“
können ebenso komplexe
Prozessdaten erfasst werden.
Für Systemintegratoren bieten
diese Sensoren (zum Beispiel bei
Roboter-Entgrat- oder Bürstanwendungen)
die Möglichkeit, den
Bürstenverschleiß überwachen
zu können.
Bürstmotoren wie auch Bürsten
arbeiten unter Last bei einer
optimal eingestellten Lastdrehzahl.
Bei Bürstenverschleiß oder
nachlassender Borstenspannung
reduziert sich der Andruck.
Dadurch erhöht sich die Drehzahl
des Motors. Durch die Überwachung
der Motordrehzahl kann
der Roboter diesen Verschleiß
durch veränderte Verfahrwege
und damit stärkeren Andruck
kompensieren. Ebenso ist es mit
diesen Sensoren möglich, die
Drehzahldaten bei nachlassender
Leistung des Motors zur Verschleißerkennung
und vorbeugenden
Wartung des Motors zu
nutzen.
www.mannesmann-demag.com
Sicherheitskupplungen
Metallbalgkupplungen
Elastomerkupplungen
Elastomerkupplungen
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Antriebstechnik-
Komponenten
für die
Automatisierungsindustrie
6SMB-Größen
Verschiedene Anbaumöglichkeiten für diese Bremsen
Innovatives Reibmaterial verbessert die Lebensdauer der Bremse
WR-Bremsen
XS-Bremsen
INTEGRIERTE DIREKTATRIEBE ZUR
FORMATVERSTELLUNG
Die Direktantriebe
der
Familie PSD
von Halstrup-
Walcher haben
neben dem
Schrittmotor
alle relevanten
Teilsysteme
wie Ansteuerung,
Busschnittstelle
und inkrementelles oder absolutes Messsystem integriert. Die
kompakten Antriebe zur automatischen Formatverstellung mit
Drehzahlen bis 1 500 min -1 eignen sich für häufiges Verstellen
von Maschinenachsen bei kleinen Losgrößen. Die Baugröße der
Positioniersysteme PSD richtet sich nach den Schrittmotoren
mit Nema 17 und 23. In der Ausführung als Direktantrieb mit
Vollwelle bilden die Motoren den Montageflansch. Zur Integration
in die Maschine werden die Antriebe mit einem Vorsatz mit
Hohlwelle geliefert. Damit können sie direkt an der Spindel
montiert werden. Für höhere Drehmomente wird in das
Gehäuse zusätzlich ein Getriebe eingesetzt. Die Bauform ist mit
dem drehbaren Gehäuse und der variablen Ausrichtung der
Anschlussstecker flexibel. Eine Anbringung in der Maschine ist
ohne Winkelstecker gestaltbar.
www.halstrup-walcher.de
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Wasser-/Abwasser Lösungen
IP68 Getriebemotoren
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Getriebenockenendschalter
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AUSWAHL HOCHPRÄZISER,
ATEX-ZERTIFIZIERTER DREHGEBER
Drehgeber für
Anwendungen in
explosionsgefährdeten
Bereichen
müssen extrem
robust und sicher
sein. Hengstler
bietet deshalb
speziell für diese
Einsatzgebiete ein
breites Programm
an inkrementalen
und absoluten
Potentiometern mit
Atex-Zertifizierung
an. Die Encoder arbeiten hochpräzise und lassen sich wegen ihrer
kompakten Bauweise in nahezu jede Umgebung integrieren. Der
Acuro AX65 soll zurzeit der kompakteste druckfest gekapselte
Absolut-Drehgeber auf dem Markt sein. Mit einem Durchmesser
von nur 59 mm ist er laut Anbieter gerade einmal halb so groß
wie herkömmliche ex-geschützte Encoder und eignet sich deshalb
sehr gut für Anwendungen mit kleinen Bauräumen. Pro Umdrehung
verfügt dieses Gerät über eine Auflösung von 12 Bit, als
Multiturn-Variante löst er zusätzlich bis 16 Bit Umdrehungen auf.
Die Elektronik des Drehgebers wird durch ein Edelstahlgehäuse in
der Schutzart IP66/67 vor äußeren Einflüssen geschützt. Dazu
zählen auch eine SSI- und eine CANopen-Schnittstelle für den
Anschluss des Encoders an die jeweilige Anwendung.
www.hengstler.de

ANTRIEBSTECHNIK
NEUE GENERATION NEMA-23-INTEGRIERTER
SCHRITTMOTOREN
JVL stellt die Weiterentwicklung
der integrierten
Schrittmotoren der MIS23
Serie vor. Diese Motorfamilie
Servo Step bietet eine
Vielzahl an Variationen und
Möglichkeiten um in
verschiedenste Anwendungen
und Applikationen zu
passen. Hauptmerkmale
sind laut Hersteller u. a. das
sehr hohe Motordrehmoment
+ 40 %, der echte Closed-Loop-Betrieb und der absolute
Multiturn Encoder. Die integrierten Motoren in Nema-23-
Flanschmaß verfügen über eine RS485 sowie zusätzlich
optional über CANopen oder eine Industrial-Ethernet-
Schnittstelle genauso wie einen in Ablaufsprache programmierbaren
Motion Controller. Alles was hierzu benötigt wird,
ist im Motorgehäuse integriert. Die Motoren sind in drei
unterschiedlichen Größen erhältlich, kommen aber mit zwei
verschiedenen Motortypen; drei mit Standard-High-Torque-
Schrittmotoren und zwei Versionen mit Ultra-High-Torque-
Schrittmotoren mit 40 % mehr Drehmoment. Die Motoren
können als Stand-alone-Lösung oder über eine Steuerung
betrieben werden.
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UND FLEXIBILITÄT
Mit dem Frequenzumrichter Q2A von Omron können Systemintegratoren,
Maschinenbauer und Anlagenbetreiber laut Anbieter
den kompletten Arbeitsablauf von der Konstruktion über die
Inbetriebnahme bis hin zur Wartung optimieren. Er steuert im
offenen und geschlossenen Regelkreis die Drehzahl und das
Drehmoment verschiedener Motortypen, wodurch die Leistung
und Effizienz der Anwendung verbessert werden. Zudem verfügt
der Umrichter über eine Spannungsvektor-Steuerung, was
dynamischere Lösungen ermöglicht. Das Gerät benötigt weniger
Grundfläche als das Vorgängermodell und kann auch side-by-side
montiert werden, um weiteren Platz im Schaltschrank einzusparen.
Ein integrierter EMV-Filter, eine DC-Drossel und ein Bremschopper
sorgen mit integrierter funktionaler Sicherheit (STO SIL3)
und externer 24-V DC-Versorgung
für die Steuerspannung
für einen
zuverlässigen Betrieb. Eine
Programmierung über
USB-Schnittstelle ohne
externe Spannungsversorgung
gehört ebenso zu den
Merkmalen des Umrichters,
wie diverse Kommunikationsoptionen,
eine benutzerfreundliche
Bedienung
und die Speicherung von
Leistungsdaten auf einer
SD-Karte für eine vorbeugende
Wartung.
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INTEGRIERTE SCHRITTMOTORANTRIEBE, AUCH ALS
LINEARAKTUATOREN ERHÄLTLICH
Die integrierten Schrittmotorantriebe der
3. Generation Lexium MDrive von Koco
Motion werden in den Flanschmaßen Nema
17 und Nema 23 auch als Linearaktuatoren
angeboten. Der Lexium MDrive 17 linear
kann mit einer maximalen Spindellänge von
bis zu 450 mm ausgeführt werden und
Kräfte bis zu 220 N dauerhaft aufnehmen.
Beim Lexium MDrive 23 linear beträgt die
maximale Spindellänge 610 mm, womit
Kräfte bis zu 900 N permanent abrufbar
sind. Beide Linearmotoren gibt es als IP20-Version mit den bekannten Steckanschlüssen
und als IP65-Version mit den robusten M12-Schraubanschlüssen. Damit halten die
Antriebe auch einer rauen Umgebung stand. Über den optional integrierten Encoder
ermöglicht die patentierte Closed-Loop-Regelung HMT Laufeigenschaften wie ein
Servomotor.
www.kocomotion.de
MOTORSCHUTZSCHALTER MIT
VEREINFACHTER KONFIGURATION
Mit den Motorschutzschaltern GV4 erweitert
Schneider Electric sein TeSys-Programm um den
Leistungsbereich von 0,25 bis 55 kW. Die Serie
umfasst die magnetischen Motorschutzschalter
GV4 L sowie die Modelle GV4 P und GV4 PEM
mit magnetischem und thermischem Schutz
vor Kurzschluss und Überlast sowie zusätzlichen
Alarm- und Fehlerdifferenzierungsfunktionen. Zur einfachen Wartung und Konfiguration
ist der GV4 PEM mit NFC-Technologie ausgestattet. Seriennummer, Datenblätter
und Betriebsanleitungen können damit per App direkt vom Gerät ausgelesen werden.
Durch den direkten Zugriff auf Schutzeinstellungen oder Fehlerhistorie können zudem
umgehend Maßnahmen zur schnellen Diagnose und Wartung eingeleitet werden. Die
Schalter können per Ein-Klick-System auf einer Rückwand oder einer DIN-Hutschiene
montiert werden. Für eine dauerhafte Verbindung sorgt die EverLink-Klemmentechnologie,
mit der die Einzeladerverbindungen per Federdruck gehalten werden.
www.schneider-electric.de
DREHGEBER UNTERSTÜTZT MAXIMALE VERFÜGBARKEIT
Die Absolut-Drehgeber EAL580 von Baumer bieten
mit Profinet, EtherCAT und EtherNet/IP eine große
Auswahl an Realtime-Ethernet-Schnittstellen. Für
Applikationen im Anlagen- und Maschinenbau
bieten sie neben modernsten Communication Stacks
auch einen platzsparenden Aufbau mit radialen
Anschlüssen und einer kurzen Einbautiefe von
47 mm. Mit einem Drehcodierschalter lassen sich
IP-Adressen direkt am Gerät einstellen. Eine
Plausibilitätsprüfung bei der Geräteparametrierung
sowie detaillierte Statusmeldungen liefern vor Ort
notwendige Informationen. Der Drehgeber unterstützt
eine maximale Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen durch Device Level
Ring (DLR). Bei Unterbrechung in einem Zweig eines Netzwerks in Ring-Topologie
werden dabei alle Drehgeber-Daten dennoch an die Steuerung gesendet. Die rein
optische OptoTurn-Technologie für die Single- und Multiturn-Positionserfassung sorgt
für eine sehr hohe Genauigkeit und Magnetfeldresistenz.
www.baumer.com
52 DER KONSTRUKTEUR 11/2018
Turkish-Machinery.indd 1 23.10.2018 11:29:39

ANTRIEBSTECHNIK
DEZENTRALE STEUERUNGSSTRUKTUR
Ein integrierter Umrichter,
optimiert für die Steuerung
der Imfinitiy-Asynchronmotoren,
ist der Commander ID
300 von Leroy Somer. Mit
einer dezentralen Steuerungsstruktur
eignet sich die
Kombination aus Motor und
Umrichter für kundenspezifische
Lösungen mit Industrie-4.0-Anforderungen
in
Prozesstechnik, Produktion
und Intralogistik. Er braucht
nur wenig Platz, da kein
Schaltschrank erforderlich ist.
Er spart Kosten, da die
Notwendigkeit einer Kabelverbindung zwischen Antrieb und
Motor entfällt, die Energieverluste gering sind und seine
Störfestigkeit hoch. Für eine optimale Maschinenleistung
wurde er ausgestattet mit integrierter SPS, einem Kommunikationsmodul
für die Feldbusankopplung, zusätzlichen Einund
Ausgängen sowie voreingestellten Konfigurationen, z. B.
einer Pumpenfunktion für die Druckregelung. Der Umrichter
hat eine höhere Energieeffizienz als in Klasse IES2 vorgesehen
und zudem einen Standby-Modus für Anwendungen mit
langen Standzeiten.
www.nidecautomation.com
ERWEITERTE EINSATZGEBIETE FÜR
NIEDERSPANNUNGSMOTOREN
Den nächsten Schritt beim
Ausbau von skalierbaren
Standardmotoren für
anspruchsvolle Umgebungen
geht Siemens mit den
Niederspannungsmotoren
Simotics SD Add. Durch
niedrige Anlaufströme
erschließen sich zusätzliche
Einsatzmöglichkeiten
z. B. in der Prozessindustrie
oder in Bereichen, in denen
die Netzstabilität durch
reduzierte Netzbelastungen
bei Spannungseinbrüchen erhöht werden soll. Bei gleicher
Leistung haben die hocheffizienten Simotics SD Add mit Effizienzklassen
IE3 und IE4 ein erhöhtes Verhältnis von Anlaufstrom zu Bemessungsstrom.
Durch ihr besonderes elektrisches Design wurden die
Anlaufströme bei kompakter Bauweise auch bei hohen Wirkungsgraden
reduziert. Niedrige Anlaufströme erhöhen die Gebrauchsdauer
des Motors, da Drehmomentstöße abnehmen, die die Motorwicklungen
thermisch und durch elektrodynamische Kräfte belasten. Zudem
können Zuleitungen, Schaltschrank, Schutz- und Schaltgeräte kleiner
dimensioniert werden.
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nicht von der Stange
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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
DER
MAGISCHE
DRAHT
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Energy Harvesting ist ein spannendes Thema.
Vernetzte Sensoren und Kleinstgeräte aller Art
ernten dabei den Strom, den sie benötigen,
direkt aus ihrer Umgebung. Das Ergebnis sind
energieautarke Netzwerke, die ohne Batterien
auskommen und wartungsarm sind – gerade im
Zusammenhang mit Industrie 4.0 wird das
besonders interessant. Kinetische Energie,
thermische Effekte und Piezosysteme sind die
bekanntesten Treiber beim Energy Harvesting.
Noch eher ein Geheimtipp ist der Wiegand-
Effekt, bei dem über einen „magischen“ Draht
magnetische Impulse aus Drehbewegungen in
Spannung bzw. Energie umgewandelt werden.
Autor: Martin Wendland, freier Journalist, Toronto/Kanada
Alles ist mit allem vernetzt! Diese Vision – bekannt unter
den Schlagworten Industrie 4.0 oder Industrial Internet of
Things – in die Praxis umzusetzen, erfordert ein gigantisches
Netzwerk mit Milliarden von Sensoren und Datenknoten,
die sich untereinander austauschen. Umsetzen lässt sich
diese Mammutaufgabe nur über eine Infrastruktur, die möglichst
energieautark und wartungsfrei funktioniert. Konjunktur haben
schon länger clevere Energy-Harvesting-Lösungen, die genügend
Strom aus der unmittelbaren Umgebung herauskitzeln, um die angeschlossenen
Systeme ohne Batterien oder externe Spannung zu
betreiben. Konkret geht es um ein Heer von Low-Power-Komponenten,
die permanent Messwerte ermitteln, speichern und per
Datenfunk weitergeben. Schon für 2020 rechnen Experten weltweit
mit rund 26 Milliarden funkenden Kleinstgeräten.
DAS GEHEIMNIS DES SPEZIALDRAHTS
Während Piezosysteme, thermische und kinetische Prozesse schon
länger als feste Größe in Sachen Energy Harvesting gelten, ist der
nach dem US-Amerikaner John Wiegand benannte Wiegand-Effekt
noch eher ein Geheimtipp. Herzstück dieses Energy-Harvesting-
Systems, das auf einem ursprünglich für magnetische Zugangsbzw.
Sicherheitskarten entwickelten Patent des US-Tüftlers aus
dem Jahr 1972 basiert, ist ein sehr spezieller – fast magischer –
Draht. Der Wiegand-Draht besteht aus Vicalloy, einer speziellen
Legierung aus den Hauptbestandteilen Kobalt, Eisen und Vanadium
sowie Kohlenstoff und anderen Anteilen. Am Ende eines aufwendigen
Fertigungsverfahrens mit Kaltumformung und anschließendem
Tempern besitzt er einen Mantel aus einem hartmagnetischen
Metall und einen Kern aus weichmagnetischem Metall, was
zu besonderen Eigenschaften führt: Bei einer Ummagnetisierung
des haarfeinen Drahts durch ein äußeres Magnetfeld entsteht ein
Impuls, der sich in Spannung umwandeln lässt.
54 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
Treiber der Nutzung und Weiterentwicklung des Wiegand-Effekts
zur Ernte von Low-Power-Energie ist der Kölner Motion-Controlund
Positionssensorik-Spezialist Posital-Fraba. Das Traditionsunternehmen
feiert dieses Jahr seinen 100. Geburtstag und hat in den
letzten 12 Jahren den Wachwechsel von optischen hin zu leistungsstarken
und robusten magnetischen Anbaudrehgebern und Motorfeedback-Kits
forciert. Bereits seit 2005 setzt der Anbieter energieautarke
Wiegand-Sensoren als Impulsgeber für die elektronischen
Rotationszähler seiner magnetischen Multiturn-Drehgeber
DIE KOMPAKTEN WIEGAND-SENSOREN
PRAKTIZIEREN ENERGY HARVESTING
AUF ENGSTEM RAUM
ein. „Wir waren der erste Lizenznehmer des Erfinders, der die Wiegand-Technik
für diese Anwendung bei Drehgebern nutzbar gemacht
hat“, unterstreicht Christian Leeser, CEO und Mehrheitsaktionär
der Fraba-Gruppe. „Entscheidend für den Durchbruch des
Wiegand-Effekts beim Energy Harvesting war, dass es mittlerweile
Chips gibt, die mit Low Power arbeiten und nur wenig Energie
brauchen“, ergänzt Jörg Paulus, als Europa-Chef für das Posital-
Drehgebergeschäft von Fraba zuständig. „Das gab es früher nicht.“
OHNE BATTERIEN UND WARTUNGSFREI
So machen sich die kompakten Wiegand-Sensoren von Posital den
Wiegand-Effekt zunutze. Seit Jahren kommen die als SMD-bestückbare
Bauteile gefertigten Mini-Kraftwerke in den eigenen magnetischen
Multiturn-Absolutgebern der hochauflösenden 16-Bit-
IXARC-Serie zum Einsatz. Darüber hinaus werden sie weltweit als
Standalone-Komponenten verkauft. Bei den gerade mal 15 mm langen
Bauteilen ist der speziell konditionierte Wiegand-Draht, der
sich entlang einer Richtung magnetisiert, eingebettet in eine Kupferspule.
Er reagiert auf das Magnetfeld eines rotierenden Permanentmagnets.
Kommt es hier zu Positions bzw. Richtungswechseln,
erzeugt der Draht energiereiche Spannungsimpulse – und das unmittelbar
und unabhängig von der Geschwindigkeit einer Drehbe-
01 Wiegand-Maschine in Aachen: Ein komplexes Spulensystem sorgt
für die passgenaue Konditionierung bzw. Umformung des Drahts
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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
02 Magnetische Kit-Encoder, die im Handumdrehen auf
der Welle von Servomotoren montiert sind, gehören zum
klassischen Anwendungsfeld der Wiegand-Technik
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
„MACHT VERBRAUCHER
ZU REGENERATIVEN
MINI-KRAFTWERKEN!“
Martina Klein,
Stv. Chefredakteurin
Die Idee des Energy-Harvesting finde
ich äußerst spannend, denn Energie
ist überall. Und im Hinblick auf
Ressourceneffizienz ist es mehr als
sinnvoll, diese Umgebungsenergie
nutzbar zu machen, indem man
Verbraucher zu regenerativen
Mini-Kraftwerken macht. Natürlich
könnte man fragen, ob sich das
überhaupt lohnt. Aber erstens
macht Kleinvieh auch Mist, und
zweitens, wer weiß, wie diese
Technologien sich noch weiterentwickeln?
Für den Maschinenbau
liegen die relevanten Vorteile heute
eher in einem Gewinn an Autarkie,
Flexibilität usw. Entscheidende
Knackpunkte sind die Ausbeute,
sprich Effizienz, die Gesamtwirtschaftlichkeit
und die Kompaktheit
der Technologien. Der Wiegand-Effekt
ist auf jeden Fall eine interessante
Alternative. Ich bin gespannt
was sich hier noch tut …
Mehr zum Thema Energy Harvesting
finden Sie übrigens auch auf Seite 81.
www.DerKonstrukteur.de
wegung. Die Energie kommt direkt aus der
Rotation. „Und das – völlig anders als etwa
beim Dynamo – auch bei sehr langsamen
Bewegungen“, unterstreicht Paulus.
Die kompakten Wiegand-Sensoren, die
problemlos auf eine Fingerkuppe passen,
praktizieren Energy Harvesting auf engstem
Raum. Die Spannungs- bzw. Energieausbeute
von 7 V bzw. 190 nJ genügt, um
moderne Rotationszähler und die dazugehörige
Elektronik ständig zu aktivieren –
und das komplett ohne Batterien und wartungsfrei.
Punkten können die Wiegand-
Sensoren überall, wo Rotationen präzise
erfasst und gezählt werden müssen. Neben
leistungsstarken magnetischen Multiturn-
Drehgebern und Motorfeedback-Systemen
– dem Kerngeschäft von Posital – gehören
hierzu auch Gas- oder Wasserzähler sowie
Ventilatoren.
PRODUKTION DER WIEGAND-
DRÄHTE ÜBERNOMMEN
Wie fokussiert Posital auf den Bereich
Energy Harvesting ist, zeigte sich Ende
2014 als die amerikanische Firma, die in
die Fußstapfen von John Wiegand getreten
war die Versorgung mit Wiegand-Draht
aufkündigte. „Kurzerhand entschieden wir,
die gesamte Technologie – inkl. Maschinen,
Mustern und Anleitungen – zu kaufen“,
so Leeser. „Dabei übernahmen wir
auch die ‚Wiegand-Bibel’ mit sämtlichen
Rezepturen für den magischen Herstellungsprozess.“
Während eine der beiden
Spezialmaschinen für die Herstellung des
Wiegand-Drahts ins zentrale Forschungsund
Entwicklungszentrum der Fraba-
Gruppe nach Aachen verfrachtet wurde,
blieb die zweite Fertigungslinie in den
USA. Am Posital-Standort in Hamilton,
New Jersey fertigt die raumfüllende Maschine,
die mit ihren vielen Spulen an eine
gigantische Super-8-Film-Anlage erinnert,
seither im 2-Schicht-Betrieb den begehrten
Spezialdraht – für den eigenen Bedarf
wie für den Weltmarkt.
Mit der Maschine im Aachener F&E-
Zentrum, die im Sinne einer stabilen Lieferkette
auch als zweiter Standort für die
Serienfertigung dient, arbeitet Posital gezielt
an der Weiterentwicklung der Wiegand-Technologie.
„Dabei haben wir gleich
mehrere Parameter im Visier“, sagt Dr.
Michael Löken, der die Aachener Knowhow-Schmiede
leitet. „Zum ambitionierten
Dreiklang gehören weitere Kostenreduzierung,
fortschreitende Miniaturisierung
und eine noch höhe Ausbeute.“ Um
die Drahtlänge von aktuell 15 mm weiter
zu verkürzen, forscht man an Variablen wie
Innen- und Außendurchmesser der Spule,
Anzahl der Windungen oder dem Drahtdurchmesser.
„Hier gibt es sehr viel Optimierungspotenzial“,
so Löken. „Wir müssen
unser Verständnis für die Wiegand-
Technologie stetig verbessern, um das
optimale Signal bei den Miniaturisierungsschritten
zu generieren.“
DRAHTLOS MIT DEM
WIEGAND-DRAHT
Während man bereits gut eine halbe Million
Wiegand-Sensoren verkauft hat, geht
die Absatzkurve steil nach oben. Um hier
Schritt zu halten, erfolgt eine Vernetzung
mit Forschungseinrichtungen – nicht nur
im Umfeld der renommierten RWTH in
Aachen, sondern auch mit Hochschulen
in Japan. „Dabei geht es weniger um das
Thema Wiegand-Draht, sondern um Themen
wie das Packaging“, erklärt F&E-Chef
Löken. „Dies ist nötig, wenn man große Linien
für Millionen von Stückzahlen aufbauen
will.“
„Mit Hochdruck arbeiten wir daran, die
Energieausbeute unserer Wiegand-Sensoren
hochzufahren – und damit ganz neue
Anwendungen ins Visier zu nehmen“, unterstreicht
Europachef Paulus. „Schon jetzt
kommen wir bei speziellen Testläufen in
Aachen punktuell auf 10 V – und damit in
die Nähe von Low-Power-Funklösungen,
mit denen wir unseren Traum von drahtloser
Kommunikation via Wiegand-Effekt
verwirklichen können.“
Bilder: Posital
www.posital.de
56 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
DREHZAHLSENSOREN FÜR
EXTREME TEMPERATUREN
Für den Einsatz in Umgebungen mit
extremen Temperaturbelastungen,
z. B. gekapselten Motoren oder
Einbausituationen mit limitiertem
Wärmeaustausch, bietet Rheintacho
die Drehzahlsensoren der FP-Baureihe
an. Sie sind getestet für den
Einsatz in Umgebungstemperaturen
von -40 bis +160 °C. Die Sensoren für
die Erfassung von Drehzahl und
Drehrichtung haben Schutzklasse
IP65. Sie sind ausgelegt für Eintauchtiefen
von 35 und 45 mm und
verfügen über eine Stillstandserkennung
ab 0 Hz. Die Sensorelektronik
ermöglicht eine zuverlässige
Signalerfassung bereits ab Drehzahl
Null. Die Elektronik basiert auf dem
2-Kanal-Hall-Differenz-Prinzip und
eignet sich z. B. für Anwendungen in
den Bereichen elektrische Antriebe
und Flurförderzeuge. Die Baureihe
baut auf den FK-Sensoren des
Herstellers auf. Optimierungen
wurden bei Gehäusegeometrie,
Werkstoffen und Elektronikaufbau
vorgenommen, die FK-Reihe wird
gleichzeitig beibehalten.
www.rheintacho.de
MOTOR-FEEDBACK-SYSTEME FÜR ROBOTIK-DIREKTANTRIEBE
Direktantriebe in Robotikapplikationen und Handlingsystemen
sind zwei Einsatzgebiete der neuen Motor-
Feedback-Systeme SEM70 und SEM90 mit Hiperface-
Schnittstelle von Sick. Ihre kompakte Baugröße spart
Platz und Gewicht und ist für bewegte Roboterstrukturen
ausgelegt. Das kapazitive Messprinzip und das
lagerlose Sensorelement machen beide Hohlwellengeber
vibrationsfest und langlebig. Zudem ermöglicht
die erstmals in einer solchen Bauform umgesetzte
mechanische Multiturn-Funktionalität einen Betrieb
ohne externe Pufferbatterien und vermeidet so den Wartungsaufwand batteriegestützter
Geber. Auch die Montage ist einfach: auf die Motorwelle aufstecken, drehen und fertig. Die
Hohlwellendurchmesser – 25 mm beim SEM 70 und 50 mm beim SEM90 – erlauben es, Kabel,
Kühlleitungen und andere Verbindungen direkt durch die Motorwelle zu führen. Dadurch
unterstützen sie die effiziente Integration elektrischer Antriebe in kollaborativen Robotern, bei
denen eine innenliegende Kabelführung vorgeschrieben ist. Als SES70 und SES90 sind die
Motor-Feedback-Systeme auch in Singleturn-Ausführung verfügbar.
www.sick.com
FEINSTE FARBABSTUFUNGEN ERKENNEN
Die Farbsensoren von Micro-Epsilon wurden um das neue
Modell Colorsensor CFO200 erweitert, das mit einer
Messfrequenz von 20 kHz für dynamische Messaufgaben
geeignet ist. Des Weiteren bietet der Farbsensor mit
220 Lumen eine enorme Lichtleistung. Zudem stehen acht
digitale Ausgänge zur Verfügung. Dank der ausgezeichneten
Reproduzierbarkeit von ∆E ≤ 0,3 sind auch feinste
Farbabstufungen zuverlässig erkennbar. Auch die Unterscheidung
dunkler Farben wie Schwarz, Grau oder Dunkelblau ist möglich, z. B. zur Messung
der Grauabstufungen von Beton- und Pflastersteinen. In der Automobilindustrie kann unter
anderem der Farbumschlag beim Galvanisieren bestimmt und die Maschine beim erreichten
Sollwert gestoppt werden. Bei Material- und Beschichtungsunterscheidungen wird der
CFO200 ebenfalls eingesetzt, denn der Sensor erkennt zuverlässig den geringen Farbunterschied
zwischen Edelstahl und Zinn sowie Messing und Gold. Die Sensoren können zudem mit
einem Webinterface des Herstellers angesprochen werden, welches eine einfache Bedienung
ermöglicht.
www.micro-epsilon.de
Der Switch mit Zukunft
INDUSTRIAL ETHERNET | PROFINET | ETHERNET/IP
27.-29.11.2018 | Nürnberg
Halle 5 | Stand 5-411
Indu-Sol GmbH – Spezialist für industrielle Netzwerke
EMV-Monitoring
mA (Logarithmische Darstellung)
25
16
10
6
4
3
2
1
50
ACHTUNG!
Schwellwert
überschritten
158 500 1581 5000 15811 30000
Hz (Logarithmische Darstellung)
Einzigartig.
PROmesh P9
PROmesh P20
Einfach. Einzigartig. Wegweisend.
Der Switch PROmesh.
Indu-Sol GmbH∙Blumenstraße 3∙04626 Schmölln∙Deutschland∙Telefon: +49(0)34491 5818-0∙www.indu-sol.com∙info@indu-sol.com

KONSTRUKTIONSELEMENTE
KIPPEN,
DREHEN
UND
DRÜCKEN
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
In der Elektronik- und Automobilindustrie
gehören Bedienelemente zu den Komponenten,
mit denen der Anwender am häufigsten in
Berührung kommt. Kein Wunder also, dass ihrer
Entwicklung und Prüfung höchste
Aufmerksamkeit gewidmet wird. Um die hohen
Anforderungen zu erfüllen, kommen zur taktilen
Messung piezoelektrische Sensoren zum Einsatz.
Autor: Klaus Weser, Vertriebsingenieur, Kistler, Winterthur/Schweiz
Viele Autofahrer schätzen das in den Bordcomputer integrierte
Navigationssystem, lässt es sich doch mit nur einem
Knopf, dem sogenannten Drehsteller komfortabel
steuern: Verschiedene Funktionen weiterer Bordsysteme
wie Klimaanlage und Radio lassen sich damit durch Drehen, Kippen
oder Drücken intuitiv bedienen. Um die Qualität dieser Bedienelemente
zu sichern, setzt die Automobilindustrie auf End-of-
Line-Prüfautomaten: Diese Sondermaschinen kommen am Ende
der Fertigungslinie zum Einsatz und ermöglichen eine automatische
Haptik-Prüfung, die auch bei großen Stückzahlen die geforderte
Qualität der multifunktionalen Schalter sicherstellt.
Gebaut werden die Haptik-Prüfautomaten von spezialisierten
Sondermaschinenbauern wie der Schuhriemen Maschinenbau
GmbH. Das Familienunternehmen ist seit über 20 Jahren am
Markt tätig und liefert seine Maschinen weltweit an große und
kleine Automobilbauer. „Der Schlüssel zum Erfolg heißt Geschwindigkeit.
Die Zykluszeiten sind bei uns oft kürzer, als bei den
Mitbewerbern. Das wird natürlich honoriert“, sagt Hans-Julius
Schuhriemen, Geschäftsführer der Firma. Dabei werden die Sondermaschinen
zwar meist vom Endkunden, also dem Automobilbauer,
erworben – erster Ansprechpartner für Schuhriemen ist jedoch
in der Regel der Automobilzulieferer, der die Qualitätsvorgaben
des Autoherstellers umzusetzen hat und deshalb auf nachweislich
hohe Qualität angewiesen ist.
58 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

KONSTRUKTIONSELEMENTE
01 Haptik-Prüfung: Der piezoelektrische Drehmomentsensor
liefert Daten mit einer Auflösung von bis zu 0,1 Nmm
bei einer Drehgeschwindigkeit von bis zu 180°/s
INTEGRIERTE PRÜFUNG MIT EINER MASCHINE
Im aktuellen Projekt war die Aufgabe, eine automatisierte Prüfung
der Kippen-Drehen-Drücken-Bewegung am Drehsteller einer zentralen
Bedieneinheit zu realisieren. Der von der Schuhriemen Maschinenbau
GmbH gebaute Prüfautomat besteht aus acht Stationen,
an denen bis zu 450 Prüfmerkmale erfasst werden. Ein mittels
Rundtakt-Tisch realisierter Zyklus dauert etwa 20 s, was einer Jahresproduktion
von über 300 000 Bedienelementen entspricht. An
drei der acht Stationen kommen dabei piezoelektrische Kraft- oder
Drehmomentsensoren von Kistler zum Einsatz: Ein piezoelektrischer
Drehmoment-Sensor mit einer Auflösung bis 0,1 Nmm prüft
die Anzahl der Rastungen sowie die Rastmomente beim Drehen
des Drehstellers – Werte außerhalb der festgelegten Grenzwerte
weisen dabei auf Montage- oder Materialfehler hin.
Eine weitere Station ist für die Prüfung von vertikalen Druckkräften
vorgesehen. Mit den Sensoren werden dabei Auflösungen von 0,02 N
bzw. 0,002 mm erreicht. „Die hohe Auflösung und Genauigkeit sind
PIEZOELEKTRISCHE SENSOREN
BEWÄHREN SICH BEI DER AUTO-
MATISIERTEN QUALITÄTSSICHE-
RUNG MIT HOHER PRÄZISION
01
ein entscheidender Grund, Kistler-Produkte in unseren Maschinen
einzusetzen“, betont Schuhriemen. Das gilt auch für die Haptik-Messung
der Kippbewegung, bei der konstruktive Herausforderungen zu
meistern waren. „Der Drehsteller ist deutlich größer als bei bisherigen
Produkten. Dadurch treten bei horizontalen Bewegungen störende
Querkräfte in vertikale Richtung auf. Diese werden mittels ver-
Der Switch mit Zukunft
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Zuverlässig durch Netload Class III
Netzlast pro Port
Portlast
Gesamtauslastung
100
80
Prozent %
60
40
20
0
1
2 3 4 5 6 7 8 9
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KONSTRUKTIONSELEMENTE
02
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
www.DerKonstrukteur.de
02 Da bei der horizontalen Betätigung der
Kipp-Bewegung Querkräfte wirken, müssen
diese mittels mechanischer Ausgleichselemente
kompensiert werden
„SEIT 28 JAHREN
SETZEN WIR
SENSOREN VON
KISTLER EIN“
Andreas Borrmann,
Inhaber, Ingenieurbüro
Borrmann GmbH
Entscheidend sind für uns Vorteile
wie Überlastsicherheit, breiter
Messbereich, Steifigkeit und vor
allem Langlebigkeit. Sicherheit und
Zuverlässigkeit der Anlagen haben
im Automotive-Bereich absoluten
Vorrang, Maschinenstillstand ist
unbedingt zu vermeinden. In all den
Jahren unserer Zusammenarbeit
hatten wir keinen Defekt bei einem
Kistler-Sensor.
TECHNOLOGIEVORSPRUNG MIT
PIEZOELEKTRISCHER SENSORIK
Sensoren von Kistler nutzen den sogenannten piezoelektrischen Effekt:
Wird ein entsprechend bearbeiteter Quarz mechanisch belastet, erzeugt er
eine elektrische Ladung, die direkt proportional zur einwirkenden Kraft ist.
Diese lässt sich mittels eines Ladungsverstärkers, den Walter P. Kistler im
Jahr 1950 patentieren ließ, einstellen und als Messgröße nutzbar machen
– unabhängig von Dehnung oder Auslenkung. Daraus ergeben sich neben
der Proportionalität entscheidende Vorteile gegenüber anderen Technologien
wie kurze Messwege, weite Messbereiche, Robustheit und lange
Lebensdauer. Piezoelektrische Sensoren überzeugen vor allem durch eine
hohe Flexibilität in Bezug auf die Anpassung an den relevanten Messbereich.
tikaler Ausgleichs-Elemente kompensiert“, erläutert Borrmann. „Solch eine Konstruktion
ist schwierig. Da ist man froh, wenn man bei Kistler die Auswahl zwischen vielen
verschiedenen Produkt- und Einbauvarianten hat.“
SENSOREN BLEIBEN BEIM MASCHINENWECHSEL
Mit den von der Schuhriemen Maschinenbau GmbH seit 1989 entwickelten End-of-
Line-Testern wurden bis heute über 1 Milliarde Haptik-Prüfungen an KFZ-Bedienelementen
durchgeführt. Bereits seit 1990 kommt dabei Sensortechnologie von Kistler
zum Einsatz, die sich in verschiedenen Projekten immer aufs Neue bewährt: „Wir
sind sehr zufrieden mit den Produkten, sodass wir bei jedem neuen Auftrag bis auf
Weiteres wieder Kistler-Sensoren einsetzen werden“, erläutert Schuhriemen. Zu beobachten
ist, dass die Produktvarianten bei den Endkunden in der Automobilindustrie
immer schneller wechseln. Ein End-of-line-Prüfautomat sei momentan etwa
sieben bis acht Jahre im Einsatz. Dann werden die Maschinen verschrottet, da sich
die Umrüstung als Geschäftsmodell nicht rechne, erklärt Schuhriemen. „Nur die
Sensoren werden vorher ausgebaut und zur Instandhaltung eingelagert.“
Bilder: Kistler Gruppe
www.kistler.com
60 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
ZUPACKEN
NACH
BEDARF
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Mechatronische Greifer und Greifsysteme
erschließen sich immer neue Einsatzgebiete.
Dem Bedarf und der Kreativität der
Anwender sind dabei kaum Grenzen gesetzt,
wie das Beispiel der automatisierten
Erdbeerernte zeigt.
Die mechatronischen Greifer von Gimatic zeichnen sich durch
ihre Greifkraftsicherung aus. Diese sorgt dafür, dass die Bauteile
nur in Bewegung bestromt werden und im unbestromten
Zustand zuverlässig ihr Transportgut halten. Alle Greifer
verzichten auf jegliche Programmierung. Sie sind mit einem Gewicht
ab 160 g besonders leicht, sehr kompakt und oft nur halb so schwer
wie andere am Markt angebotenen Greifer. Zudem arbeiten sie energieeffizient.
Eine integrierte Motor-Controller-Karte, die direkte Signalverarbeitung
der Ventilansteuerung und bis zu 10 Millionen
Zyklen Wartungsfreiheit sind weitere Vorteile. Die Ansteuerung erfolgt
mit 24 V DC, durch nur eine Leitung über ein I/O-Signal, sodass
eine direkte Signalverarbeitung der Ventilansteuerung möglich ist.
ELEKTRISCHE 2-BACKEN-PARALLELGREIFER
Neu im Portfolio ist der elektrische 2-Backen-Greifer MPRJ. Er
wurde dafür konzipiert, die Last sowohl von außen als auch von
innen einzuspannen. Um die jeweilige Position einzustellen, wurden
die Fingergreifer verschiebbar ausgeführt. Die Last wird durch
die Kraft der eingebauten Feder festgehalten. Der Greifer hält die
Last auch im Falle eines Stromausfalls oder bei ausgeschaltetem
Motor zu 100 % fest.
Der Parallelgreifer ist mit einem 3-poligen Verbinder M8 für eine
24 V DC-Stromversorgung und dem Signal „Öffnen/Schließen“
(ON/OFF) ausgestattet. Eine zusätzliche äußere Steuerelektronik
ist nicht erforderlich. Die maximale Gesamtspannkraft des MPRJ
beträgt 24 N, der maximale Hub 53 mm. Der 2-Backen-Greifer
eignet sich zum Greifen eines breiten Produktspektrums ohne
Backenwechsel.
62 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
01
01 Der elektrische
2-Backen-Greifer MPRJ
kann die Last von außen
und innen einspannen
02 Das vollelektrische
EQC75-Wechselsystem
wurde hinsichtlich
Dichtigkeit, Luftdurchführungen
und
Anschlusstechnik
optimiert
02
VOLLELEKTRISCHER WERKZEUGWECHSLER
Das vollelektrische EQC75-Wechselsystem wurde bereits 2016
auf den Markt gebracht und nun hinsichtlich Dichtigkeit, Luftdurchführungen
und Anschlusstechnik optimiert. Ein neues Kit
erlaubt zusätzlich vier weitere Luftanschlüsse und optimierte
Dichtungen. Zudem wurden die Steckervarianten ergänzt. Der
Werkzeugwechsler ist Plug-and-play-fähig und eignet sich für
Anwendungen, bei denen ein automatischer Wechsel der Greiforgane
erforderlich ist.
Einsatzmöglichkeiten finden sich in allen Handling- und Linearrobotern,
die mechatronisch arbeiten und ganz auf Pneumatik
verzichten. Das System besteht aus einer aktiven Komponente
(EQC75-A) und einer passiven mechanischen Werkzeugplatte
GREIFSYSTEME BESTIMMEN
MASSGEBLICH DIE EFFIZIENZ
VON HANDLING-PROZESSEN
(EQC75-B). Die aktive Komponente wird normalerweise mit dem
Handgelenk des Roboters verbunden, während ein oder mehrere
Flansche an den auswechselbaren Greiforganen angebracht sind.
Mit seinen kompakten Abmessungen von 75 × 145 × 60 mm
wiegt der vollelektrische Werkzeugwechsler nur 1,1 kg. Damit
passt er beispielsweise in die engen Einbauräume vieler kleiner
Roboter in der Gewichtsklasse bis 5 kg. Die Ansteuerung erfolgt
über eine 24-V-I/O-Schaltung, die Programmierung entfällt. Sein
maximales Moment beträgt 150 Nm, die maximale Zugkraft
2 000 N und die maximale Nutzlast 10 kg. Falls ein Anwender
nicht komplett umsteigen möchte, lässt sich zwischen Elektrik
und Pneumatik leicht umstellen, denn das Wechselsystem verfügt
über vier Luftanschlüsse. Es wurde zudem mit integrierten
Sensoren zur Stellungsabfrage ausgestattet.
SPANNUNGSGELADENE BOX
Üblicherweise liegt an den Roboterarmen nur eine geringe
Spannung von ca. 0,6 bis 1 A an, sodass leistungsstarke Komponenten
nicht direkt dort angeschlossen werden können. Die
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Welcome to GMN atsps ipc drives 2018
Halle 3A, Stand 3A-200
SPINDLE TECHNOLOGY | HIGH PRECISION BALL BEARINGS | FREEWHEEL CLUTCHES | NON-CONTACT SEALS
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.de

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
Gimatic- Greifer benötigen dank ihrer Greifkraftsicherung nur
wenige Millisekunden lang eine hohe Spannung. Um diese zur
Verfügung zu stellen, wurde die sogenannte „Capacitor Box“ entwickelt,
welche die erhöhte Spannung dann zur Verfügung stellt,
wenn sie benötigt wird.
Damit lassen sich die Greifer problemlos betreiben. Durch den direkten
Anschluss lässt sich der Greifer mit dem Arm endlos drehen.
Das wäre mit externen Kabeln nicht möglich gewesen. Die Box verfügt
über einen NPN/PNP-Ausgang, womit Eingangs- und Ausgangssignale
individuell verdrahtet werden können. Bei einer weiteren Version
können die Steuersignale mittels WiFi getriggert werden.
MODULARE SENSORBOX
Mit der neuen modularen Sensorbox SBM bringt Gimatic ein System
auf den Markt, das speziell für den Einsatz bei Robotergreifer-Systemen
entwickelt wurde. Der modulare Aufbau erlaubt es, problemlos
zusätzliche Sensorik zu installieren und zudem die gewünschte Logik
und/oder Trigger zu setzen. Somit entfällt ein Vorhalten von offenen
Eingängen bei der ursprünglichen elektrischen Auslegung.
Das Sensorsystem besteht aus einer oder mehreren Mehrfacheinheiten
SBMM, einer oder mehreren Nebeneinheiten SBMS und einer
Abschluss- und Fixiereinheit SBMK. Master- und Slave-Module können
mit bis zu 20 Slave-Modulen in Reihe geschaltet werden, wodurch
sich anwendungsspezifische Systeme ausführen lassen.
Die modulare Sensorbox ist mit den Abmessungen 34 × 36 × 10 mm
je Modul sehr kompakt und lässt sich einfach manuell über Trigger
konfigurieren. Jeder Sensorausgang ist als NO oder NC konfigurierbar.
Das Master-Gerät aktualisiert gleichzeitig zwei digitale Ausgangssignale
über die Reihe der Schließer und Öffner. Der Bereich
für die Spannungsversorgung reicht von 10 bis 32 V.
DER ERDBEEREN-PFLÜCKER
Eine schöne Anwendung mit Zukunftspotenzial hat die spanische
Niederlassung von Gimatic jüngst mit einer Erntemaschine
für Erdbeeren umgesetzt. Die E-Serie von Agrobot
wurde so konzipiert, dass sie autonom innerhalb der Reihen
jeder Erdbeerfarm eingesetzt werden kann. Die Erntemaschine
berührt dabei keine Früchte. Bis zu 24 eingebaute Roboterarme
greifen den Stengel der Erdbeere, schneiden ihn von der Pflanze
und setzen die Erdbeere dann in den Feldcontainer, um sie
später in den Verbrauchercontainer zu packen. Lineartechnik
sorgt für die Positionierung der Robotik. Modernste Bildverarbeitung
bestimmt die Fruchtreife der Erdbeere, denn schließlich
sollen ja nur reife Früchte geerntet werden. Die gesamte
Ma schine wird ohne Druckluft betrieben und kann in- oder outdoor
eingesetzt werden.
Eingebaut wurden die elektrischen Winkelgreifer der Serie
MPBM 1640. Die Plug-and-play-fähigen Radialgreifer passen sich
jeder Werkstückgröße an und verfügen über zwei selbstzentrierende
Backen. Wenn der Greifer gegriffen hat, wird kein Strom
mehr verbraucht. Auch im Falle eines Stromausfalls bleibt die
Greifkraft sicher erhalten. Der im Greifer integrierte bürstenlose
DC-Servomotor hat eine hohe Lebensdauer. Bis zu 10 Millionen
Zyklen läuft der Greifer wartungsfrei. Die Ansteuerung erfolgt
über ein SPS-Signal I/O. Außerdem ist der MPBM 1640 kompatibel
mit MRE Drehmodulen. Damit lässt sich dann auch ein drehendes
Greifen realisieren.
Bilder: Aufmacherbild Agrobot; Bilder 01 bis 04 Gimatic
www.gimatic.com
www.DerKonstrukteur.de
„UNSERE GREIFER
WERDEN FIT FÜR
DIE INDUSTRIE 4.0“
Dr. Eng. Andrea Menegolo,
R&D Mechatronic,
Gimatic S.r.l.
03
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Die Industrie-4.0-Automatisierung
macht auch vor Gimatic nicht halt.
So haben wir begonnen, unsere
Greifer mit dem Kommunikationsstandard
IO-Link auszurüsten. Wir
haben die IOL-Box entwickelt. Das
spezielle IO-Link-Gerät verhält sich
wie ein Gateway. Es übersetzt ein
proprietäres Protokoll, das auf der
Greiferseite arbeitet, in das
IO-Link-Kommunikationsprotokoll.
An eine Box lassen sich gleich
mehrere Greifer in einer busähnlichen
Architektur anschließen.
04
03 Die Capacitor Box
stellt erhöhte Spannung
für die Greifer bereit,
wenn diese benötigt
wird
04 Die Sensorbox SBM
wurde speziell für
Robotergreifer
konzipiert
64 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
PROTOKOLL-WECHSEL IM
HANDUMDREHEN
Die kompakten I/O-Module Solid67 von Murrelektronik
eignen sich besonders für Anwendungen mit IO-Link-Sensoren
und -Aktoren. Sie stellen acht IO-Link-Steckplätze in
unmittelbarer Prozessnähe zur Verfügung, binden aber
auch klassische IOs in das System mit ein. Durch das
vollvergossene Metallgehäuse und Schwing-Schock-Werte
von 15 und 5 G sind sie bereit für den Einsatz in rauer
industrieller Umgebung und in einem Temperaturbereich
von - 20 bis + 70 °C. Viele Diagnosemöglichkeiten am
Modul über die Steuerung und über einen integrierten
Webserver machen die Fehlersuche einfach. Die Feldbusmodule
unterstützen Profinet und Ethernet/IP in einem
Modul. Deshalb muss der Anwender, um vom einen auf
das andere Protokoll zu wechseln, nur einen Drehschalter
am Gerät umlegen. Die Steckplätze (Pin 4) der IO-Link-
Master-Module
können für
IO-Link-Sensoren
und -Aktoren
genutzt,
zusätzlich aber
auch als klassischer
Ein- oder
Ausgang
parametriert
werden.
www.murrelektronik.com
EMV-DETEKTOR MIT SWITCH- UND
DIAGNOSEFUNKTIONALITÄT
Zu einem stabilen
Industrial Ethernet- bzw.
Profinet-Netzwerk
gehören nicht nur
einwandfreie Physik und
Logik, sondern auch eine
hohe EMV-Festigkeit.
Häufig wird erst durch
eine messtechnische
Kontrolle bei auftretenden
Störungen im Nachhinein festgestellt, dass die Schirme der Signalkabel
einen „konkurrierenden“ Rückstrompfad gegenüber dem eigentlich
dafür vorgesehenen Potentialausgleichssystem darstellen.
Aus diesem Grund hat die Indu-Sol GmbH mit dem PROmesh P9 die
ohnehin schon im Netzwerk vorhandene Infrastrukturkomponente
Switch mit einem EMV-Monitoring ausgestattet. Eine speziell integrierte
Messschaltung überwacht zu diesem Zweck die Ableitströme permanent
und speichert bei Überschreitung den höchsten Wert einschließlich der
Frequenz. Nimmt die Höhe der Schirmströme ein kritisches Ausmaß an,
erfolgt eine zielgerichtete Warnung an den Betreiber (per Mail, SNMP-
Trap oder über einen potentialfreien Kontakt), um eine nachhaltige
Beeinträchtigung der Datenkommunikation frühzeitig zu erkennen.
Darüber hinaus erleichtert der PROmesh P9 laut Anbieter das Netzwerkmanagement
durch seine Diagnosefunktionalität sowie das übersichtliche
Webinterface maßgeblich und ist nach der höchsten Netload Class III
zertifiziert.
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Getriebe oder Motor starten.Ein weiterer
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SOFTWARE & PROTOTYPING
FINDE
DEN
FEHLER!
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Im Rahmen eines Forschungsprojekts der TU Wien
wurde für ein UAV – ein unbemanntes
Luftfahrzeug – ein neues Getriebedesign
überprüft. Da Leichtbau hier eine Rolle spielt,
wurde die Mikrogeometrie der Kegelradstufe
speziell ausgelegt. Anschließend wurde diese
Verzahnung in einem Prototypengetriebe auf dem
Prüfstand untersucht. Im ersten Versuch wurden
die Tragbilder aus der Simulation nicht erreicht.
Nach einer optimalen Auslegung des Tragbilds
wurde eine Getriebesoftware auch erfolgreich zur
Fehlersuche im Fertigungsprozess eingesetzt.
Autoren: Dipl.-Ing. Hanns Amri, Dipl.-Ing. Katharina Hartenthaler,
Dipl.-Ing. Thomas Koo, Technische Universität Wien, Institut für
Konstruktionswissenschaften sowie Dipl.-Ing. Jürg Langhart,
Technischer Vertrieb, KISSsoft AG, Bubikon/Schweiz
Der Forschungsbereich Maschinenelemente der TU Wien
unter der Leitung von Professor Dr.-Ing. Weigand hat seinen
Forschungsschwerpunkt auf Luftfahrtantriebssysteme
gelegt. Hierzu zählen Antriebsstränge von Drehflüglern
aller Größenordnungen, aber auch Getriebe von Flächenflugzeugen
und Turbinen. Die Tätigkeiten reichen von Konzeptauslegungen
über detaillierte Analysen von Getrieben, bis hin zu
Zertifizierungsfragen und Prüfstandsversuchen. Ein stark wachsendes
Segment in der Luftfahrt sind neue Antriebskonzepte im Bereich
der UAV (Unmanned Aerial Vehicle). Dazu gehören beispielsweise
autonom fliegende Hubschrauber mit einer Abflugmasse im
Bereich einiger hundert Kilogramm.
Der Camcopter S-100 der österreichischen Firma Schiebel Elektronische
Geräte GmbH ist ein unbemannter Hubschrauber mit einer
Gesamtabflugmasse (MTOW) von 200 kg bei einer Zuladung
von 50 kg, der von einem Wankelmotor betrieben wird. Die Maximalgeschwindigkeit
beträgt 240 km/h, die maximale Flughöhe
5 500 m und die mögliche Einsatzdauer mindestens 6 h.
Die Kegelradstufe wurde mit der Getriebesoftware Kisssys ausgelegt.
Dabei wurde die Mikrogeometrie speziell für diesen Radsatz
ermittelt, da aufgrund des radikalen Leichtbaus die Verformungen
des Getriebes in der Luftfahrt größer ausfallen, als beispielsweise
bei Industriegetrieben. Das Tragbild wurde einschließlich der entsprechenden
Höhen- und Breitenballigkeiten sowie Spiralwinkel-/
Eingriffswinkelkorrekturen modelliert und unter verschiedenen
Laststufen berechnet.
KONTAKTANALYSE DER KEGELRADSTUFE
Mit der Berechnungssoftware Kisssoft wurde eine Kontaktanalyse
unter Volllast durchgeführt und das Tragbild am Tellerrad bewertet.
66 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

Mit uns geht
es immer
nach oben
Im entscheidenden Moment höchste
Leistungskraft entfalten: Das gelingt Ihren
Maschinen und Produktionsprozessen mit
integrierter Antriebs- oder Hebetechnik der
Marke Pfaff-silberblau.
Denn Qualität und Präzision heißt unser
Beitrag zu Ihrem Erfolg.
Die Kontaktanalyse verwendet für die Berechnung der Tragbildlage ein Kegelradmodell
auf Basis der Ersatzstirnradverzahnung sowie die Definition von mathematischen
Flankenmodifikationen. Im Gegensatz dazu basiert die konventionelle Herstellung
auf dem theoretischen Abwälzen am Planrad und Flankenmodifikationen
auf Grundlage der Maschineneinstellungen. Bei Kegelrädern mit großen Balligkeiten
ist der Unterschied auf die Tragbildlage gering und somit eine Simulation in Kisssoft
für eine prinzipielle Abschätzung des Flankentragens möglich. Die Kontaktanalyse
liefert zusätzlich eine Bewertung des Radsatzes nach verschiedensten Kriterien wie
Zahnfußspannung, Flankenbruch oder Fressen. Sensitivere Kriterien wie die Geräuschbewertung
aus der Drehwegabweichung hingegen benötigen erfahrungsgemäß
die reale Topologie aus der Fertigungssimulation.
Im Rahmen des kooperativen Forschungsprojekts OHA (Optimierte
Hubschrauberantriebe Made in Austria) der TU-
Wien und der Firma Schiebel wurde das neue Getriebedesign
an einem eigens für den Camcopter S-100 gebauten
Prüfstand am Institut für Konstruktionslehre
an der TU Wien überprüft. Die untersuchte Kegelradstufe
ist die Ausgangsstufe zum Hauptrotor, mit
einer Übersetzung von rund 1,9 und einem Achswinkel
ungleich 90°. Der Kegelradsatz wurde im konventionellen
„Face Milling“-Verfahren gefetigt.
Der Radsatz wurde zusammen
mit den neuen
Tragbildvorgaben der
TU Wien dem Ke-
01 Kegelradsatz
der Ausgangsstufe
des neuen Getriebes
COLUMBUS McKINNON
Engineered Products GmbH
Am Silberpark 2- 8
86438 Kissing
Germany
www.pfaff-silberblau.com
DER KONSTRUKTEUR 11/2018 67

SOFTWARE & PROTOTYPING
innen aussen innen aussen
Breite [mm]
Breite [mm]
02 Variation der Einbaudistanz vom Tellerrad und Einfluss auf das Tragbild
(links ohne Flankenspiel, rechts mit Verschiebung des Tellerrads)
gelradhersteller übergeben, der für die Herstellung und auch die
Festlegung der Flankenmodifikationen beauftragt wurde.
TRAGBILDABWEICHUNG – WAS IST
DIE URSACHE?
MODERNE GETRIEBESOFTWARE
ERMÖGLICHT TRAGBILDANALYSEN
UND UNTERSTÜTZT SO DIE WIRT-
SCHAFTLICHE UMSETZUNG VON
HIGH-END-ENTWICKLUNGEN
03 Definition der Verlagerungen am Kegelrad
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Es zeigte sich am Prüfstand, dass der gefertigte Kegelradsatz keine
zufriedenstellende Tragbildlage aufweist. Das Tragbild war deutlich
zu Ferse und Kopf am Tellerrad verschoben. Um die Ursache
des von der Berechnung abweichenden Tragbilds auf dem Prüfstand
zu finden, wurden zuerst die Verzahnungsdaten mit den Herstellungsdaten
abgeglichen und der Radsatz auf allfällige Herstellungsfehler
untersucht. Hier zeigten sich zwischen den Berechnungsvorgaben
und den Ausführungen keine Unterschiede. Auch
die Belastungsannahmen aus der Simulation waren korrekt und
stimmten mit den Messwerten vom Prüfstand überein. Als weitere
mögliche Quelle für das fehlerhafte Tragbild wurde anschließend
das Verdrehflankenspiel geprüft, welches durch die Montage des
Tellerrads eingestellt wurde. In Kisssoft wurden daraufhin die Parameter
für die Montageabweichungen variiert, um das Tragbild aus
dem Versuch nachzubilden.
DEN FEHLER IN DER SIMULATION NACHSTELLEN
Anschließend wurde in Kisssoft eine Parameterstudie mit unterschiedlichen
Einbaudistanzen des Tellerrads in J+-Richtung durchgeführt.
Dabei zeigte sich, dass in der Simulation das fehlerhafte
Tragbild vom Prüfstand sehr gut erreicht werden konnte. Dieses Resultat
wiederum legte die Vermutung nahe, dass auf dem Prüfstand
die Montage des Tellerrads bezüglich der Einbaudistanz und damit
das Verdrehflankenspiel fehlerhaft war. Eine Kontrolle der Montage
hat schließlich ergeben, dass das Verdrehflankenspiel nicht richtig
eingestellt war, was zu dem unerwarteten Ergebnis geführt hatte.
Nach Korrektur der Einbaudistanz des Tellerrads konnte somit am
Prüfstand ein identisches Tragbild zur Simulation in Kisssoft erreicht
werden.
Die ungünstige Tragbildlage führt unter hohen Belastungen zu
einer ungleichmäßigen Lastverteilung über die Flanke und somit
zu Spannungsüberhöhungen, was sich nachteilig auf die Tragfähigkeit
auswirkt. Mit dem korrekten Tragbild konnte eine gleichmäßige
Lastverteilung erreicht werden.
ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
Das neue Design einer Kegelradverzahnung und die Festlegung der
Flankenmodifikationen wurden in der Vergangenheit häufig vom
Hersteller nach eigenen Erfahrungswerten ausgeführt. In der Luftfahrt
führt diese Vorgehensweise nicht immer zu den gewünschten
Ergebnissen, da diese Getriebe aufgrund des radikalen Leichtbaus
und anderer Lagerungskonzepte auch anderen Verformungen unterworfen
sind. Daher ist es gerade in der Luftfahrt unerlässlich, eine
Qualitätssoftware zur Voraussage der Tragbildlage hinzuzuziehen
und diese im Prüflauf zu verifizieren.
Im vorliegenden Anwendungsbeispiel konnte Kisssoft einerseits
zur Auslegung des Tragbilds sowie auch zur Fehlersuche nach dem
Fertigungsprozess eingesetzt werden. Mit moderner Getriebesoftware
können demnach in umfassenden Analysen die Tragbildverlagerungen
ermittelt und passende Flankenmodifikationen vorgeschlagen
werden, was zu realitätsnahen Resultaten führt und hochgradig
dazu beiträgt, High-End-Entwicklungen mit vertretbaren
Kosten zu unterstützen.
Bilder: KISSsoft
www.kisssoft.ag
68 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ENGINEERINGTOOL FÜR SYSTEMBAUKASTEN
SOFTWARE & PROTOTYPING
Item hat die Auswahl- und Auslegungssoftware MotionDesigner erweitert. Das
Online-Tool ermöglicht nun die Berechnung von Auslegerachsen, bei denen der
Schlitten fest montiert ist und sich stattdessen die Lineareinheit bewegt, um z. B.
Pick-and-place-Aufgaben zu erfüllen. Die Zahnstangen führen dabei zu einer
hohen Steifigkeit, auch bei vertikalem Einsatz. Der MotionDesigner berechnet
automatisch die maximale Stützweite. Da die Integration der Auslegerachsen zu
einer hohen Positioniergenauigkeit führt, sind auch komplexe Aufgaben, z. B. im
3D-Druck oder zur Ausführung von Schweißnähten, konfigurierbar. Die Software
MotionSoft wurde für die Inbetriebnahme der Auslegerachsen optimiert. Eine
Neuentwicklung ist das Engineeringtool. Diese Software greift auf alle Profile
des MB Systembaukastens, die dazugehörige Verbindungstechnik sowie entsprechende Bodenelemente und Endkappen zurück. Das
Engineeringtool erstellt die komplette Projektdokumentation.
www.item24.de
SPINDELLAGER SCHNELL
KONFIGURIEREN
sps ipc drives
Nürnberg
Halle 4, Stand 251
Mit dem Simulationstool SimPro
Spindle von SKF können
Konstrukteure von Spindeln
schnell die optimale Lager-Konfiguration
für eine Anwendung
ermitteln. Das Programm fußt
auf der SimPro-Berechnungssoftware.
So gleicht es einem
virtuellen Prüfstand, der
Aufschlüsse über die dynamischen
Kräfte liefert, denen die
Lager in Spindeln ausgesetzt
sind. Damit kann die Auslegung
von Lagerungen für die jeweiligen
Anwendungsanforderungen
bzw. -bedingungen ausgetestet
werden. Dazu wird das Simulationstool
zunächst mit Daten
über Wellen, Lager, Getriebe,
Schmierstoffe, Zwischenringe
und Federn gefüttert. Dafür
steht eine Eingabemaske zur
Verfügung, mit Direktanbindung
an das Wälzlager-Portfolio des
Herstellers. Dem entstandenen
Modell fügt der User nun
Betriebsbedingungen wie
Drehzahlen, Temperaturen,
Lasten und Schmierung sowie
Passungen von Welle und
Gehäuse hinzu. Dabei können
die Last- und Drehzahlbedingungen
auch als kombinierter
Lastzyklus eingegeben werden.
IHR ERFOLG IST
UNSER ANTRIEB
Innovation entsteht dort, woesRaum für neue
Ideen gibt. Bei uns finden Sie ihn. Denn genau
das zeichnet die HANNING ELEKTRO-WERKE seit
über 70 Jahren aus. ObMotor, Pumpe, Lüfter oder
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Lösungen für Ihre Anwendungen.
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DER KONSTRUKTEUR 11/2018 69

KONSTRUKTIONSELEMENTE
NUR DREI KLICKS
ENTFERNT
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Interaktive Programme können die Arbeit eines
Konstrukteurs erleichtern. Am Beispiel eines
Konfigurators für schwere Industriesteckverbinder
wird deutlich, wie leistungsfähig
die digitalen Helfer bereits sind.
Programme und Anwendungen werden als Instrument zur
Unterstützung der Konstruktion immer wichtiger. Denn sie
helfen Entwicklerinnen und Entwicklern, einer zentralen
Herausforderung zu begegnen: Immer kürzer werden die
Zyklen, innerhalb derer es neue zuverlässige und effiziente Maschinen
zu entwerfen gilt. Und nicht jede Abteilung verfügt über ausreichende
Kapazitäten, um sich mit Details wie Schnittstellen, Steckverbindern
und deren Kombinationsmöglichkeiten zu befassen.
Harting hat deshalb einen Konfigurator für Industriesteckverbinder
entwickelt, der es ermöglicht, schnell alle nötigen Informationen
und entscheidungsrelevanten Daten bei der Hand zu haben.
Autor: Timo Poggemöller, Technical Application Manager,
Harting Electric GmbH & Co. KG, Espelkamp
DER SCHNELLE WEG ZUM STECKVERBINDER
DER KONFIGURATOR KOMMUNI-
ZIERT MIT DEM ANWENDER
Der Han-Konfigurator orientiert sich an der Praxis. Er ist so gestaltet,
dass Anwender schnell die nötigen Schnittstellen für ihre Entwicklung
zusammenstellen können. Drei Eingaben – Anzahl der
Kontakte, benötigte Spannung und Stromstärke – reichen, um zu einer
ersten Lösung zu gelangen. Diese kann direkt in den Warenkorb
gelegt oder noch weiter verfeinert werden.
Zudem werden dem User den Anforderungen entsprechende Alternativen
vorgeschlagen. Der Konfigurator macht den Steckverbinder
leicht beherrschbar – den immer komplexeren Anforderungen
und einer generell hohen Produkt-Diversifizierung zum Trotz.
Der Auswahlprozess bleibt trotz der aktiven Unterstützung
durch das Programm für den Anwender transparent. Die jeweils
aktuelle Konfiguration ist parallel als 3D-Modell in einem separaten
Fenster zu sehen. Der Konfigurator ist interaktiv, d. h. er kommuniziert
mit dem Anwender. Die Kommunikation läuft zum einen
über die 3D-Modellierung, zum anderen über jeweils offenstehende
oder geschlossene Auswahlmöglichkeiten. Komponenten,
die zu einer bereits getroffenen Auswahl nicht passen, zeigt
der Konfigurator nicht an.
Anwender, die bereits über Artikelnummern oder Namen der
gesuchten Produkte verfügen, haben die Möglichkeit, ihre Schnitt-
70 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

www.DerKonstrukteur.de
„DER KONFIGURATOR
HILFT, DIE BESTE
LÖSUNG ZU GENE-
RIEREN“
Timo Poggemöller,
Technical Application
Manager, Harting
Der Konstrukteur muss nicht lange
nach Komponenten und deren
Spezifikationen suchen. Per
Mausklick gelangt er zu Schnittstellen-Lösungen,
die dem neuesten
Stand in der Steckverbinder-Entwicklung
entsprechen. Zudem
profitiert er aus der hohen Sicherheit
durch die Visualisierung des
Konfigurators, denn jedes Einzelteil
wird im künftigen Anwendungszusammenhang
angezeigt. Zudem
geht einmal erworbenes Wissen
nicht verloren und ist leicht integrierbar
in die Bearbeitungs- und
Dokumentations-Systeme der
Entwicklung. Nach der Konfiguration
stehen die technischen Daten der
Schnittstelle zum Download bereit.
Die jeweils aktuelle Konfiguration des Steckverbinders wird
als 3D-Modell in einem separaten Fenster dargestellt
stelle im Konfigurator eigenständig aufzubauen – und für die weitere Bearbeitung
handhabbar zu machen. Sie nutzen den Expertenmodus: Beginnend mit
der Wahl des Gehäuses (oben/unten) oder Einsatzes (Stift/Buchse) ergeben sich
unterschiedliche Zugänge zur passenden Konfiguration.
Bilder: Harting
www.harting.com

KONSTRUKTIONSELEMENTE
EINE RUNDE
SACHE
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Den richtigen Steckverbinder für den jeweiligen
Einsatzzweck zu finden, ist keine leichte Aufgabe.
Neben konstruktiven Überlegungen steht dabei
auch das Handling im Fokus. Ein kompakter und
leistungsfähiger Kabel-Steckerverbund bietet in
beiden Bereichen Vorteile.
Der M15 Power von LQ Mechatronik-Systeme besteht aus
dem Rundsteckverbinder X-TEC 15 und dem Energiekabel
W-TEC 15. Er kombiniert laut Anbieter enorme Leistungsfähigkeit
mit einer hohen Stromdichte und eignet sich unter
anderem für Aggregate und Motoren im 400-V-Bereich. Mit seinem
kompakten Steckbilddurchmesser von lediglich 15 mm eröffnen
sich zahlreiche Einsatzmöglichkeiten für Maschinen-, Aggregat-
und Gerätehersteller sowie in der Fördertechnik. Im Gegensatz
zu 7/8-Zoll-Steckern und -Kabeln sind X-TEC 15 und W-TEC 15
kleiner und leistungsfähiger. Statt lediglich 9 A beträgt die Stromstärke
im Dauerbetrieb 16 A auf den Leistungskontakten. 10 A werden
auf den Hilfskontakten erreicht. Diese außergewöhnlich große
Stromstärke bei derart kleinen Abmessungen ist nach Angaben des
Herstellers auf dem Markt bisher einmalig.
VIELFÄLTIGE MÖGLICHKEITEN
Erhältlich ist der M15 Power mit einem Kunststoff- oder Metallgehäuse,
als Einschraubvariante mit vorkonfektionierten Litzen oder
mit Anbaudose. Ein Schnellverriegler erleichtert das Handling auf
der Baustelle. Die Kunststoffumspritzung bietet Sicherheit gegen
Manipulation. Der M15 Power ist schleppkettenfähig und ist nach
Schutzart IP67 staub- und spritzwassergeschützt. Die Konfektionsvarianten
sind vielfältig und beinhalten unter anderem gerade und
gewinkelte Buchsen oder Verlängerungen, in geschirmter und ungeschirmter
Ausführung. Sie erfüllen die UL-Anforderungen in und
am Schaltschrank.
72 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

FÜR KLEINE ÖFFNUNGEN
DAS ANSCHLIESSEN DER STECKVERBIN-
DER REDUZIERT SICH AUF DEN REIN
MECHANISCHEN VORGANG
Der Durchmesser des M15-Power-Rundsteckverbinders beträgt lediglich 20 mm,
dieser passt damit auch durch kleine Öffnungen und Ausbrüche in den Kabelkanälen.
Damit schließen sich vorkonfektionierte Kabel und relativ kleine Ausbrüche
nicht mehr von vornherein aus. Das vereinfacht die Verteilung der elektrischen
Leitungen. Zudem sind die Kabelschächte durch die kleinen Öffnungen
weitgehend vor Schmutz aus der Umgebung geschützt. Die elektrische Verteilung
zwischen den Stammleitungen und den Stichleitungen, die zu den Motoren führen,
erfolgt mithilfe von T-Verteilern aus der M15-Power-Baureihe. Sie sind mit
dem gleichen Polbild ausgestattet, sodass auch hier der Anschluss und die elektrische
Verteilung gegeben ist – ebenso sicher, schnell und einfach.
EINFACHES HANDLING
Die Steckverbinder zum Anschluss von Motoren, die Förderbänder beispielsweise in
Logistikzentren antreiben, sollten einfach, schnell und sicher montierbar sein. Der
M15 Power wurde speziell für Einsätze entwickelt, bei denen es auf schnelles und
sicheres Handling ankommt. Vor Ort müssen die Kabel lediglich auf das Einschraubgewinde
am Motor aufgesetzt und mit dem Schnellverriegler arretiert werden, um
den elektrischen Kontakt herzustellen – sicher, fehlerfrei und in Sekundenschnelle.
Für die Montage werden keine Elektrofachkräfte mehr benötigt, da Tätigkeiten wie
Abisolieren oder Anklemmen entfallen. Durch die Umspritzung bieten die Rundsteckverbinder
maximale Sicherheit, auch gegen Manipulation.
Bilder: LQ Mechatronik-Systeme GmbH
www.lq-group.com
Mit dem Rundsteckverbinder M15 Power (ganz rechts im Bild) sind
Elektromontagearbeiten schnell und einfach durchzuführen
DER KONSTRUKTEUR 11/2018 73
Rotor Clip.indd 1 17.09.2018 14:39:38

KONSTRUKTIONSELEMENTE
STARK GEGEN
STRAHLUNG!
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Die Maschine streikt, der Roboter bleibt stehen –
nicht immer ist daran ein technischer Defekt
schuld. Auch Probleme mit der
elektromagnetischen Verträglichkeit können die
Ursache sein. Wenn Konstrukteure bei Kabeln
und Verbindungstechnik bestimmte Dinge
beachten, können sie ihr System stark gegen
störende elektromagnetische Strahlung machen!
Die Gefahr von Störungen durch elektromagnetische Felder
in der Industrie wächst. Das ist eine zwangsläufige
Folge der zunehmenden Elektrifizierung und Digitalisierung,
die mit Industrie 4.0 in die Fabriken einzieht. Damit
rückt das Thema Elektromagnetische Verträglichkeit, kurz
EMV, vermehrt in den Blickpunkt. Elektromagnetisch verträglich
ist ein Gesamtsystem, wenn es sich von elektromagnetischen Feldern
anderer Systeme nicht in seiner Funktion stören lässt und
diese auch nicht stört. Das ist der Idealzustand, in der Praxis gibt
es genug Einfallstore, durch die Störstrahlung in ein System hinein
oder aus ihm hinaus gelangen kann. Häufig sind das schlecht
geschirmte Verbindungen, insbesondere in der Kabelverschraubung
oder im Stecker, aber auch ungeeignete Komponenten oder
eine nicht fachgerechte Verlegung.
NICHT OHNE SCHIRMUNG
Erste und wichtigste Barriere gegen elektromagnetische Felder bei
Kabeln ist die Abschirmung, meist ein Geflecht aus hochleitfähigen
Drähtchen, die das Innere wie ein Faraday’scher Käfig abschirmen.
Leider wird mitunter auf die Schirmung verzichtet, nur um ein paar
Euro zu sparen. Das kann sich rächen, etwa dort, wo Leitungen mit
hohen Strömen und Datenleitungen dicht nebeneinanderliegen.
Abschirmung ist aber nicht gleich Abschirmung. Erst ab einem Bedeckungsgrad
von rund 80 % bildet das Geflecht eine effektive Barriere
gegen elektromagnetische Felder. Bei bewegten Leitungen, etwa
in Schleppketten mit millionenfachen Wechselbiegezyklen oder
in der Robotik, wo die Schirmung zusätzlich zur Biegung auch noch
Torsion aushalten muss, muss die Schirmung so ausgelegt werden,
dass dieser Bedeckungsgrad auch im gebogenen Zustand gegeben
ist. Das lässt sich über den Flechtwinkel steuern. Für bewegte Anwendungen
wird der Draht in einem stumpferen Winkel um die
Adern geflochten, sodass er auf einer kürzeren Strecke eine volle
360 °-Windung um die Adern macht. Der Bedeckungsgrad ist dann
74 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

© Andrey Armyagov/Fotolia.com
01 Statt einer Feder
wie üblicherweise in
Kabelverschraubungen
(oben) fixieren bei der
Skintop MS-M Brush
(unten) tausende von
ringförmig angeordneten
Bürstenhärchen
den Schirm
C
M
Y
CM
MY
CY
CMY
K
Das Rex-System
Ihre All-in-one
Lösung
Bestehend aus drei Komponenten
– Einspeisung,
– Überstromschutz und
– Stromverteilung
revolutioniert das REX12-System
Ihre DC 24 V-Ebene.
von vornherein höher, die Elastizität besser, allerdings
wird mehr Kupfer benötigt.
Auch dem Aufbau der Adern im Inneren des
Kabels sollte man Aufmerksamkeit schenken,
denn er beeinflusst das EMV-Verhalten ebenfalls.
Einzelne Adern im Kabel lassen sich mit
alukaschierter Folie um die Isolierung zusätzlich
POSITIV FÜR DIE ABSCHIRMUNG SIND GROSSE
METALLISCHE FLÄCHEN UND DURCHGÄNGIGE ELEK-
TRISCHE VERBINDUNGEN MIT GUTER LEITFÄHIGKEIT
abschirmen. Positiv wirkt sich aus, wenn man
den Schutzleiter auf drei Leiter aufteilt und diese
erdsymmetrisch um das Aderbündel verteilt.
DIE IDEALE VERBINDUNG
Gutes EMV-Verhalten endet nicht beim Kabel,
auch der Steckverbinder und die Kabelverschraubung
sind ein wichtiges, aber leider häufig
das schwächste Glied beim Schutz vor Stö-
rungen. Die ideale Verbindung von Kabel, Kabelverschraubung
und Steckverbinder aus
EMV-Sicht besitzt einen elektrischen Widerstand
nahe Null zwischen Kabelschirm und
Erdpotenzial. Dafür ist eine möglichst große
Kontaktfläche nötig. Mit einem zur Wurst verdrillten
Schirmgeflecht, angelötet an einer
Steckerfahne, ist das nicht gegeben. Vielmehr
sollte der Kabelschirm am Übergang von der
Kabelverschraubung zum Stecker rundherum
und ohne Lücken aufliegen. Nur dann kann das
Steckergehäuse als Faraday’scher Käfig wirken
und Störsignale von außen sicher fernhalten.
Vergessen wird mitunter, dass diese optimale
Schirmkontaktierung an beiden Enden des Kabels
stattfinden und mit dem Erdpotenzial verbunden
sein muss.
Ihr Nutzen:
● Erhöht die Maschinenverfügbarkeit
● Bringt Flexibilität
● Spart Zeit, Kosten und Platz
● Mit IO-Link und
Modbus-RTU Anbindung
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KONSTRUKTIONSELEMENTE
02 Der große
variable Klemmbereich
der Skintop
MS-M Brush macht die
Montage, Demontage
und Zuordnung
einfacher und
schneller
„NICHT KOMPONEN-
TEN, SONDERN
SYSTEME EMV-SICHER
MACHEN“
Martina Klein,
Stv. Chefredakteurin
Zusätzlich zu ihrer Hauptaufgabe,
dem problemlosen Verbinden und
Trennen von Leitungen, müssen
Steckverbinder zunehmend eine
Schutzfunktion übernehmen. Denn
mit der Installationsdichte von
elektrischen und elektronischen
Systemen nimmt die Gefahr einer
gegenseitigen Beeinflussung durch
elektromagnetische Strahlung zu.
Dabei reicht eine kleine Schwachstelle
als Eintrittspforte für störende
Strahlung aus. Es gilt also, nicht nur
die Einzelkomponenten, sondern
das Gesamtsystem abzudichten.
Besonders heikel sind hierbei
natürlich die Schnittstellen, z. B. die
Übergänge vom Kabel auf den
Steckverbinder.
www.DerKonstrukteur.de
Positiv für die Abschirmung sind große metallische Flächen und durchgängige
elektrische Verbindungen mit guter Leitfähigkeit. Diese Voraussetzungen erfüllt
der Rechteckstecker Epic Ultra von Lapp. Er hat ein vernickeltes Metallgehäuse,
die Dichtung liegt innen, sodass sich die beiden metallischen Gehäuseteile
großflächig berühren. Dazu passt die Kabelverschraubung Skintop MS-M
Brush, denn für ein gut abgeschirmtes Gesamtsystem muss auch der Übergang
vom Steckverbinder zum Kabel dichthalten. Üblicherweise wird der Schirm
mit einer Feder fixiert, bei der Skintop MS-M Brush übernehmen dies tausende,
ringförmig angeordnete Bürstenhärchen. Der große variable Klemmbereich
macht die Montage, Demontage und Zuordnung einfacher und schneller.
In einem einzigen Arbeitsgang wird das Kabel zentriert, fixiert, zugentlastet
und hermetisch abgedichtet. Ströme, die durch Störsignale von außen induziert
werden, fließen über die hoch leitfähige und 360 ° umlaufende Bürstenschirmung
ab, was besonders für die Übertragung empfindlicher Signale wichtig
ist. Das ist auch dann noch der Fall, wenn man Stecker und Kabel dreht und
biegt, denn die Kontaktfläche zwischen dem Abschirmgeflecht der Leitung und
dem Bürsteneinsatz der Skintop MS-M Brush bleibt unverändert erhalten. Das
ist vor allem nützlich bei Anwendungen mit Bewegung und Torsion, etwa vorne
an einem Roboterarm, wo auf engstem Raum mehrere Power- und Datenleitungen
verlaufen.
EMV-SÜNDEN
Die Experten von Lapp haben einen guten Blick für EMV-Sünden. Wenn sie
einen Schaltschrank öffnen, sehen sie meist sofort, wo es Probleme geben
kann. Zum Beispiel wenn Erdungsbänder an den Türen fehlen. Oder wenn es
im Schaltschrank eng zugeht und die empfohlenen Biegeradien der Kabel
unterschritten werden. Dann sind die Kabel direkt hinter dem Kabelabgang
geknickt und das Abschirmgeflecht liegt nicht großflächig auf oder rutscht
heraus. Liegen direkt daneben Powerleitungen mit hohen Strömen, können
die starken elektromagnetischen Impulse in die schlecht abgeschirmte Leitung
einstreuen und zu Störungen in der gesamten Anlage führen. Das sind
dann die Fälle, wo plötzlich ein Roboter ohne erkennbaren Grund stehenbleibt
und man fieberhaft nach dem Fehler sucht.
Bilder: Lapp
www.lappkabel.de
Lösungen für
Abdichtungen
WillTech Aps
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KONSTRUKTIONSELEMENTE
UNIVERSELLE MEHRFACHKUPPLUNG
FÜR DIE ROBOTERVERSORGUNG
Die Multiline E von
Eisele bietet eine
praktische Möglichkeit
für die Medienversorgung
von
Robotern und
Maschinenbaugruppen.
Druckluft,
Vakuum, Gase,
Kühlwasser, Flüssigkeiten,
Elektrik und
Elektronik: Über das
modulare Baukastensystem mit Adaptiveinsätzen können genau
die Anschlüsse in einer Mehrfachkupplung kombiniert werden,
die für eine bestimmte Anwendung erforderlich sind. Die
elektrisch leitenden Adaptiveinsätze hat Eisele in Kooperation mit
der Murrelektronik GmbH entwickelt. Je nach Bedarf werden
M12-Rundsteckverbinder oder andere Anschlussformen für
Bussysteme, Steuerungstechnik und Elektroversorgung eingesetzt.
Zusätzlich können Schlauchverbindungen integriert
werden. Neben Mischkonzepten verschiedener Steuerleitungen
sind auch Komplettlösungen für Elektrik und Elektronik möglich.
Die Multiline E kann grundsätzlich mit dem kompletten M12-Stecker-Programm
von Murrelektronik kombiniert werden und
sämtliche in der Automobilindustrie gängigen I/O-Signale sowie
bis zu 24 V DC übertragen. Die tropffrei abdichtenden Adaptiveinsätze
garantieren das leckagefreie Kuppeln und Entkuppeln von
Flüssigkeiten unter Druck und ermöglichen die Kombination mit
dem neuen M12-Powerstecker für die Leistungselektronik in einer
Kupplung. Der M12-Powerstecker ist für die Stromversorgung bei
Spannungen bis zu 630 V geeignet.
MODULARER STECKVERBINDER
FÜR ENERGIEKETTEN
Eine flexible Versorgung für schnelle, linear bewegte Komponenten
von Maschinen und Anlagen ermöglicht die Han-Modular
Flexbox von Harting. Mit der Schnittstelle aus Hochleistungskunststoff
im modularen Gehäuse lassen sich längere, bewegte
Kabelstrecken für Maschinen und Maschinen-Module einfach
installieren und warten. Die Schnittstelle ermöglicht es, Energieketten
in flexibel handhabbare Segmente zu unterteilen. Das
modulare Gehäusekonzept bietet eine einzige Steck- und
Trennstelle statt vieler Einzelverbindungen. Mit Verbindungselementen
lassen sich die Gehäuse in unterschiedlichen Konstellationen
aneinanderfügen. Die Dichtungen an den Kabeldurchführungen
stehen für Kabeldurchmesser von 4 bis 24 mm zur Verfügung.
Die integrierte Zugentlastung hält Kräften von über 150 N stand.
Fast das gesamte Han-Modular-Portfolio mit über 100 Modulen
für die
Übertragung
von Strömen,
Signalen,
Daten,
Druckluft und
Lichtwellen
kann in der
Flexbox
genutzt
werden.
www.harting.com
www.eisele.eu
TESTMODULE ZUR STEIGERUNG DER
PRODUKTIVITÄT
Pickering Interfaces bietet
Test- und Simulationsmodule
an, die die Test-Effektivität
und Produktivität verbessern.
Mit dem PXI RTD Simulator
40-263 können Pt100-, Pt500-,
Pt100-Widerstandstemperaturfühler
nachgebildet
werden. Die 1- oder 2-Slot-PXI-
Varianten erlauben auch eine
Simulation von Sensorfehlern.
Die PXI- und PCI-Widerstandsmodule
sind in 50 Standardkonfigurationen mit verschiedenen
Widerstandskanälen und -bereichen erhältlich. Beim modularen
6-Slot USB/LXI Chassis sind Schaltapplikationen mit geringem
Platzbedarf möglich. Es können bis zu sechs 3-HE-Pickering-PXI-
Module aus über 1 000 Matrizen, Multiplexern, Relaiskarten,
HF-Schaltern, programmierbaren Widerstandskarten und
Fehlersimulationseinheiten gewählt werden. Der USB-2.0-Hub ist
ein 1-Slot-PXIe-Modul, das einen 8-Port-USB-2.0-Hub mit einzeln
schaltbaren USB-Daten-/Versorgungsspannungsleitungen
kombiniert für eine steuerbare Verbindung zwischen PXIe-Chassis
und USB-Geräten.
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KONSTRUKTIONSELEMENTE
HYBRID
DURCH UND DURCH
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Einkabellösungen erschließen in der elektrischen
Antriebstechnik vielfältige Vorteile. Es ist nur
konsequent, dass ein Kabel auch mit einem
einzigen Steckverbinder bzw. Anschluss jeweils
am Motor und am Antrieb versehen ist. Hybrid-
Steckverbinder sparen Platz und senken den
Installationsaufwand. Motorseitig haben sich
bereits Rundsteckverbinder durchgesetzt. Auf
der anderen Seite hapert es noch. Ein Anbieter
hat jetzt für Einkabelschnittstellen an Antrieben
im Schaltschrank spezielle Hybrid-Steckverbinder
entwickelt.
Noch vor rund fünf Jahren waren ein Motor mit Encoder
und der zugehörige Antrieb – hier als Oberbegriff für Antriebssteuerung,
Drive, Servo-Regler, Servo-Drive, Frequenzumrichter
usw. verwendet – meist mit zwei Kabeln
verbunden. So ließen sich Daten und Energie zuverlässig trennen.
Dies war jedoch mit einem erhöhten Platz- und Materialbedarf sowie
einigem Mehraufwand bei der Fertigung und Installation verbunden.
Die wirtschaftlichere Alternative sind Einkabelinstallationen.
Diese Entwicklung wurde auch durch die auf dem RS485-
Übertragungsstandard basierenden Protokolle Hiperface DSL und
SCS Open Link vorangetrieben. Die Kabelhersteller entwickelten
passende hybride Schirm-in-Schirm-Motorkabel mit einem äußeren
und mehreren innen liegenden Schirmen.
Es ist konsequent, dass ein Kabel auch mit einem einzigen
Steckverbinder bzw. Anschluss jeweils am Motor und am Antrieb
versehen ist. Auf der Motorseite haben sich M23-Rundsteckverbinder
bewährt. Anders jedoch auf der Antriebsseite. Bisher wird
das Kabel hier oft noch auf zwei Steckverbinder gesplittet. Die
sinnvolle Lösung sind auch hier Hybrid-Steckverbinder. Deren
Entwicklung und Installation erfordern Sorgfalt und Know-how.
78 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

Neugierig auf die
Weltneuheit?
Wie bei jeder geschirmten Verbindung
sind die Schnittstellen, wie Schirmauflagen,
Anschlussklemmen und Übergänge
zwischen Steckverbinder und Gehäuse
die neuralgischen Punkte. Außerdem ist
der Abstand zwischen Energie- und Datenleitungen
im Hybrid-Stecker viel
kleiner als bei getrennter Führung. Mit
der Auswahl des richtigen Steckverbinders
und der Integration in den Geräteaufbau
eines Antriebs lässt sich jedoch
eine zuverlässige und robuste Verbindung
sicherstellen.
EMV-GERECHTES DESIGN
Am Motor werden meist Steckverbinder
mit Metallgehäuse verwendet, was in Bezug
auf die EMV-Schirmung optimal ist.
Bei den im Schaltschrank verbauten Antrieben
(IP20-Umgebung) sollten hingegen
einige weitere wichtige Punkte beachtet
werden. Hier werden schon aus
Kostengründen Klemmen ohne Gehäuse
verwendet, die eher Reihenklemmen als
klassischen Steckverbindern ähneln.
Deshalb muss die Schirmung besonders
sorgfältig ausgeführt werden. Eine durchgängige
und unbeschädigte Schirmung
der Kabel und die zuverlässige Kontaktierung
an Steckverbindern sind entscheidend,
um negative Einflüsse der Motorleistungskontakte
und Störquellen aus
der Umgebung auf die Encoder-Leitung
zu vermeiden. Dies ist deshalb so wichtig,
weil sich EMV-Fehler nur schwer lokalisieren
lassen. Speziell bei Hybrid-Verbindungen
sind die einzelnen Schirme nicht
nur beidseitig aufgelegt, sondern auch
untereinander auf einem gemeinsamen
Potenzial. Damit ist es selbst bei gezogenen
Steckverbindern schwierig, den
Übergangswiderstand einer Verbindung
zu messen. Aber selbst wenn dieser niederohmig
ist, lässt dies keine abschließende
Beurteilung der Abschirmwirkung
zu. Ein entscheidender Faktor ist somit
die konstruktive Ausführung des Schirmanschlusses
durch den Hersteller. Die
schlechteste Abschirmung erzielen sogenannte
„Pigtails“. Hierbei wird der Schirm
verdrillt und das so entstandene Bündel
punktförmig per Klemme oder Lötfahne
befestigt. Eine gute, niederohmige
Schirmauflage kontaktiert den Schirm
DER HYBRID-STECKVERBINDER BIETET
DEN ENTWICKLERN DER ANTRIEBE ALLE
OPTIONEN BEIM GERÄTE-DESIGN
möglichst großflächig über den gesamten
Umfang und führt ihn bis unmittelbar vor
die Anschlussklemmen. Idealerweise
bleibt die ungeschirmte Strecke unter
30 mm. Bei Schirm-in-Schirm-Leitungen
muss für jeden Schirm eine separate Auflage
vorhanden sein. Außerdem sollten
die Schirme für Energie und Daten möglichst
lange getrennt geführt werden.
Nürnberg 27.-29.11.2018
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Servo-Antriebe unterschiedlicher
Anforderungsprofile. Das variable
Lagerkonzept ist optimiert für präzise
Positionierungsaufgaben oder
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Betriebsarten. Der patentierte
hermetische Druckausgleich ist in
das Gehäuse integriert und bietet
Sicherheit für kritische Prozesse.
Hermetischer Druckausgleich
01 Der Hybrid-Steckverbinder
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ZAE-AntriebsSysteme GmbH & Co KG
Schützenstraße 105 · 22761 Hamburg
Tel. +49 (0)40 853 93 03
www.zae.de

KONSTRUKTIONSELEMENTE
02 Beispiel eines typischen Kabelaufbaus
für Einkabelschnittstellen
Und schließlich verbessert eine symmetrische Anordnung der
verschiedenen Leitungen und der Kontakte des Steckverbinders
die EMV-Eigenschaften. Der Grund hierfür ist, dass elektromagnetische
Felder in benachbarten Leitern am besten kompensiert
werden. Deshalb sollte insbesondere die Datenleitung so
lange wie möglich als verdrillte (twisted) Leitung ausgeführt
sein. Außerdem sollten Energie- und Datenkabel möglichst
weit voneinander entfernt sein, dies erreicht man, indem
man alle „neutralen“ Elemente wie PE-Kontakt und Verrieglungsflansch
mittig positioniert.
Im Gegensatz zur Anordnung der Anschlüsse können bei
der Schirmung sowohl der Hersteller als auch der Anwender
die Qualität einer Verbindung beeinflussen. Eine gut konstruierte
Schirmauflage erleichtert die Installation und hilft, Fehler
zu vermeiden. Der Anschluss des Kabelschirms an das Schirmblech
erfolgt in der Regel mittels handelsüblicher Schlauchschellen
oder Edelstahlkabelbinder. Weidmüller hat beide Varianten gemäß
dem Messverfahren KS 04 B aus VG 95 373-41 „Elektromagnetische
Verträglichkeit von Geräten – Messverfahren für geschirmte Kabel
und schirmende Kabelschutzschläuche“ mit guten Ergebnissen getestet.
Für eine bestmögliche Schirmung muss natürlich auch ein zuverlässiger
Kontakt zum Gehäuse bestehen. Hierbei zeigt sich ein am Steckverbinder
angebundenes Schirmblech mit steckbarer Federkontaktierung zum Gerät
als besonders vorteilhaft. Die federnde Ausführung sorgt für eine dauerhafte
Schirmanbindung auch bei Temperaturschwankungen und Vibrationen.
Das Abschirmblech sollte möglichst großflächig das Metallgehäuse oder
einen leitfähigen Metallkühlkörper kontaktieren. Auch eine direkte Kontaktierung
der Leiterplatte und Ableitung des Schirms über Leiterbahnen ist
möglich.
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
„WER A SAGT,
MUSS AUCH
B SAGEN“
Martina Klein,
Stv. Chefredakteurin
Wenn die Einkabellösung am Ende
wieder aufgesplittet und auf zwei
Stecker verteilt wird, ist das doch
ein wenig paradox. Ein Hybrid-
Steckverbinder, der entsprechend
geschirmt ist und dem Konstrukteur
beim Gerätedesign neue Freiheiten
eröffnet, ist hier eine sinnvolle
Ergänzung. Passend zur Einkabellösung
die Einsteckverbinderlösung
– so wird die Hybridtechnik zur
durchgängigen Lösung!
www.DerKonstrukteur.de
PROBLEMLOSER ANSCHLUSS
Weidmüller hat einen Hybrid-Steckverbinder entwickelt, der alle oben beschriebenen
Kriterien und Anforderungen erfüllt. Das Schirmblech bietet
Befestigungsmöglichkeiten für den äußeren und die inneren Schirme. Diese
sind so angeordnet, dass das Schirmgeflecht bis kurz vor die Leiteranschlüsse
geführt werden kann. Die Schirmauflage sorgt mit speziellem EMV-Feder-Kontaktband
für eine großflächige, dauerhafte und vibrationssichere
Schirmanbindung zum Gehäuse, zum Aluminium-Druckguss-Kühlkörper
oder entsprechenden Pads auf der Leiterplatte. Dies lässt den Entwicklern
des Antriebs maximale Freiheiten. Egal, ob sie sich für ein Metallgehäuse
oder für Kunststoff entscheiden, der Steckverbinder findet immer sicheren
Kontakt. Durch seine federnden Eigenschaften muss die Kontaktauflage am
Gerät keine besonderen Eigenschaften aufweisen. Das Schirmblech gleicht
Vibrationen oder Temperaturschwankungen selbstständig aus.
Auch sonst sorgt der Steckverbinder für einen problemlosen Anschluss.
Weidmüller hat die herkömmlichen Außenflansche durch einen Mittelflansch
ersetzt, sodass der Abstand zwischen den einzelnen Leitungen trotz
kompakter Bauform maximal bleibt. Die selbstverrastende Einhand-Verriegelung
reduziert die Installations- und Wartungszeit durch einen einzigen
Steckvorgang. Sie ist leicht und ohne Fehlbedienungsrisiko zu betätigen und
automatisch sicher verriegelt. Die Schirmblechgeometrie verringert durch
eine 30°-Leitungsführung den Platzbedarf zwischen den Reihen um bis zu
100 mm. Der Steckverbinder entspricht der Schutzklasse IP20 und ist damit
fingersicher.
Der Omnimate-Hybrid-Steckverbinder bietet den Entwicklern der Antriebe
laut Weidmüller alle Optionen beim Geräte-Design, gestaltet die Konfektionierung
von Hybrid-Kabeln so einfach wie nur möglich und kann vom
Anwender fehlersicher und leicht bedient werden.
Bilder: Weidmüller
www.weidmueller.com
80 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

KONSTRUKTIONSELEMENTE
ROBOTIC-SCHLAUCHPAKET IN ZWISCHENGRÖSSE
www.murrplastik.de
Murrplastik hat ein Schlauchpaketsystem mit Nennweite 80 herausgebracht, das die
große Lücke von 24 mm zwischen den Innendurchmessern NW 70 und NW 95
schließt. Anwendungen findet man bei Automobilzulieferern, beim Aluminiumschweißen,
bei Klebeapplikationen oder Wechselsystemen und Palettieranlagen. Die
Schutzschläuche eignen sich bei erhöhten Anforderungen an die Energiezuführung
z. B. für Stromleitungen mit größeren Leitungsquerschnitten und einer verbesserten
Wasserkühlung. Abgestimmt auf die neue Schutzschlauchgröße und NW 95 sind das
universelle Rückführsystem R-Tec Liner 80/95 und das Robotic Halterungs-System
RHS 80/95 des Herstellers. Der R-Tec Liner führt die Energiepakete an Industrierobotern
von Achse 1 bis 6. Mit dem im Alu-Gehäuse integrierten Federrückführsystem
werden Energiepakete auf kleinstem Raum geführt. Das RHS 80/95 ist auch bei
hoher dynamischer Belastung sehr stabil und dauerhaltbar und lässt sich zudem
flexibel konfigurieren.
STROMVERSORGUNG
AUS UMGEBUNGSWÄRME
Industrielle Dämpfungstechnik:
Wenn Sie mehr als
Standard erwarten!
Wegbereiter für das Energy
Harvesting: Der thermoelektrische
Generator Oteg des Karlsruher
Start-ups Otego wandelt
selbst kleine Temperaturunterschiede
in elektrische Energie um.
Nicht größer als ein Zuckerwürfel,
ist er einfach in Elektronikprodukte
zu integrieren und ermöglicht
die Stromversorgung aus
Umgebungswärme. Das Unternehmen
fokussiert sich auf zwei
Marktsegmente: Drahtlose
Sensoren zur Zustandsüberwachung
von Maschinen und
Anlagen und Sensoren und
Aktoren für die Gebäudeautomation.
Der Generator stellt dabei
eine Lösung für die autarke
Versorgung von Kleinstverbrauchern
dar. Aufgrund der verwendeten
Polymermaterialien ist er
mechanisch flexibel und unempfindlich
gegenüber Stößen und
Vibrationen. Die hohe Ausgangsspannung
im einstelligen
Volt-Bereich erlaubt die Verwendung
von Standard-Elektronikkomponenten.
Für ihn werden
nur schwermetallfreie Materialien
verwendet. Der Start der
Pilotproduktion ist für das dritte
Quartal 2018 vorgesehen.
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KONSTRUKTIONSELEMENTE
EC-TECHNIK TRIFFT
HOHLPROFILSCHAUFEL
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Effizienz in vielerlei Hinsicht ist gerade in
der Luft-, Klima- und Kältetechnik gefordert.
Das gilt insbesondere für Ventilatoren. Wie
hier konstruktiv Optimierungspotential
erschlossen werden kann, zeigt das Beispiel
der Mitteldruck-Radialventilatoren.
Autoren: Jens Müller und Michael Strehle, ebm-papst Mulfingen
Der Motoren- und Ventilatorenspezialist EBM-Papst entwickelt
mit großem Aufwand an seinen Produkten, um weitere
Potenziale zu ershließen. So erhält auch die im Markt etablierte
Radialventilator-Baureihe RadiPac in den Baugrößen
630 bis 1 000 weiter Zuwachs. Eine Vielzahl strömungstechnischer
Verbesserungen führt dazu, dass alle Ventilatoren dieser
Baureihe mit einem breiten Wirkungsgradoptimum arbeiten und darüber
hinaus auch noch weitere praxisgerechte Eigenschaften bieten.
Mit einer Antriebsleistung von 500 W bis 12 kW und den Baugrößen
250 bis 1000 werden jetzt Luftleistungen bis 40 000 m³/h realisiert.
DER BLICK AUF DAS GANZE
Bereits heute liegen die Wirkungsgrade der Motoren deutlich über
den Werten, die die Effizienzklasse IE4 fordert. Ein hoher Motorwirkungsgrad
ist aber noch kein Garant für einen ebenso hohen Wirkungsgrad
des Gesamtsystems. Denn bei einem Ventilator müssen
außer dem treibenden Motor auch Laufrad, Gehäuse und sogar die
Einbausituation in energetische Betrachtungen miteinbezogen
werden, wenn wirklich alle Energie-Einsparpotenziale ausgereizt
werden sollen.
Die Mulfinger Ventilatoren-Spezialisten haben deshalb die komplette
Strömungsmaschine der RadiPac-Ventilatoren optimiert.
Hauptaugenmerk galt dabei dem Lufteinlass, der Motorposition im
82 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

KONSTRUKTIONSELEMENTE
01 Bei den Laufrädern sorgen ab Baugröße 310 neue
Aluminium-Hohlprofil-Schaufeln für mehr Effizienz. Die
Profilumströmung (rechts) zeigt die Druckverteilung an, wobei
Blau für niedrigen und Rot für hohen Druck steht
Laufrad, dem Schaufelprofil und dem Luftkanal der Laufräder. Die
Einströmdüse wurde auf das Laufrad mit seinem aerodynamisch
optimierten Schaufelkanal ausgelegt. Auch die Motorposition im
Laufrad wurde überarbeitet, um einen guten Kompromiss zwischen
Kompaktheit der kompletten Ventilatoreinheit und strömungstechnisch
günstigster Platzierung des Motors im Laufrad zu
erreichen.
Bei den Laufrädern sorgen die Aluminium-Hohlprofilschaufeln
für mehr Effizienz. Das Gewicht des RadiPac-Airfoil-Laufrads
konnte bei gleichzeitig höherer Stabilität verringert werden.
Druckverluste am Eintritt wurden weiter minimiert und auch das
Abströmverhalten konnte durch die Abströmkante und den integrierten
Umlaufdiffusor optimiert werden. Dadurch sinken im
Klimagerät die Umlenk- und Druckverluste im eingebauten Zustand.
DIE QUADRATUR DES WÜRFELS
An praxisgerechte Transport- und Montagemöglichkeiten wurde
ebenfalls gedacht: Ab der Baugröße 630 ist der mechanische Aufbau
in einer Würfelkonstruktion ausgeführt. Diese ermöglicht dem
Anwender eindeutige Vorteile bei Montage, Sicherheit beim Transport
und vermeidet Verpackungsmüll. Außerdem ist ein flexibler
Einbau mit horizontaler oder vertikaler Motorwelle möglich.
Die Konstruktion erlaubt es, den Ventilator durch die Verwendung
von Gummischwingelementen vom Umfeld abzukoppeln
und so einen noch geräuschärmeren Betrieb zu gewährleisten.
Weiterhin ist optional ein Führungsprofilset für die einfache Montage
von Radialmodulen mit Tragkonstruktion und Federelementen
verfügbar. Durch das spezielle Design der Würfelstreben sind
keine Strömungsverluste zu befürchten. Je nach Einbausituation
stehen die Radialventilatoren aber auch mit den bewährten
Tragspinnen zur Verfügung.
IN JEDEM BETRIEBSPUNKT MÖGLICHST EFFIZIENT
Insgesamt hat sich durch all diese Maßnahmen bei den RadiPac-
Ventilatoren die Effizienz um über 13 % gegenüber den Vorgängermodellen
gesteigert. Darüber hinaus führt ein breites Wirkungsgradoptimum
mit einem statischen Gesamtwirkungsgrad von bis zu
68 % dazu, dass die Ventilatoren in praktisch jedem Betriebspunkt
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KONSTRUKTIONSELEMENTE
02
02 Mithilfe des optimierten Ventilators sinken
im Klimagerät die Umlenkverluste und es gibt
weniger Druckabfall im eingebauten Zustand
03 Das breite Wirkungsgradoptimum mit einem
statischen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 68 %
führt dazu, dass die Ventilatoren in praktisch
jedem Betriebspunkt mit möglichst geringer
Leistungsaufnahme arbeite
03
mit möglichst geringer Leistungsaufnahme arbeiten.
In puncto Lautstärke gibt es so auch keine unliebsamen
Überraschungen.
Der geplante Betriebspunkt der Anlage kann
sich z. B. durch Änderungen am Kanalnetz nachträglich
verschieben. Ein weiterer Grund für die
Anpassung der ursprünglichen Betriebspunkte
können auch sich allmählich zusetzende Filter
der RLT-Anlage sein. Grundlage für das breite Wirkungsgradoptimum
des RadiPac ist das optimale
Zusammenspiel aller Ventilatorkomponenten.
Von hoher Effizienz über einfaches Handling bis
hin zum geringen Platzbedarf können die Mitteldruck-Radialventilatoren
damit in vielen Anwendungen
der Luft- und Klimatechnik punkten.
www.DerKonstrukteur.de
„WIR HABEN DIE EFFIZIENZ
DER VENTILATOREN UM
ÜBER 13 %
GESTEIGERT“
Michael Strehle, Entwicklung
Strömungstechnik bei
EBM-Papst
LEISTUNGSFAKTORKORREKTUR INTEGRIERT
Generell gilt: Sind mehrere EC-Ventilatoren parallel im Einsatz, schützt z. B.
ein aktives PFC (Active Power Factor Correction) vor störenden Oberwellen.
Diese integrierte Leistungsfaktorkorrektur wandelt den pulsförmigen Aufnahmestrom
der EC-Motoren in einen sinusförmigen Strom um. Im zweiten
Schritt wird die Lage der Stromkurve so verschoben, dass sie gleichphasig zur
Spannung ist. Somit werden die Oberschwingungsanteile in der Stromversorgung
stark reduziert. Die einschlägigen Anforderungen EN61000-3-2 lassen
sich dann ohne konstruktiven Aufwand erfüllen. Ebenso wird der Spitzenwert
des Eingangsstroms minimiert und es kann in vielen Anwendungsfällen
ein kleinerer Leitungsquerschnitt für die Versorgungsleitungen der Ventilatoren
gewählt werden.
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Bei Anwendungen in der Luft-,
Klima- und Kältetechnik stellen
Planer und Betreiber oft fest, dass
der im Gerät verbaute Ventilator
nicht so leise und energieeffizient
arbeitet wie erwartet. Die Ursache
dafür ist meist die Einbausituation,
die Leistungsaufnahme, Luftleistung
und Geräuschentwicklung negativ
beeinflussen kann. Beim Ventilator
sind Laufrad, Motor, Ansteuerelektronik
und Gehäuse im Hinblick auf
Energieeffizienz und Geräuschemission
optimiert, auch die reale Einbausituation
in RLT-Geräten sollte nicht
außer Acht gelassen werden.
INBETRIEBNAHME LEICHT GEMACHT
Die Praxis hat bereits vielfach bewiesen, dass in der Ventilatorentechnik moderne
EC-Antriebe den in Raumluft- und Klimageräten immer noch häufig
eingesetzten konventionellen AC-Antrieben in puncto Energieeffizienz deutlich
überlegen sind. Verordnungen wie die EnEV (Energieeinsparverordnung)
und die ErP-Richtlinie (Energy related Products-Directive), die in
Deutschland auch unter der Bezeichnung Ökodesign-Richtlinie bekannt ist,
haben zusätzlich zur Popularität der EC-Technik beigetragen.
Die Inbetriebnahme der RadiPac mit GreenTech-EC-Technologie ist einfach,
da kostenintensive Abstimmungen ebenso wenig notwendig sind wie
zusätzliche Erdungs- und Schirmungsmaßnahmen, denn Ansteuerelektronik
und EC-Motoren sind perfekt auf einander abgestimmt. Mit der EC-Motortypischen
stufenlosen Drehzahlregelung lässt sich die Leistung der Ventilatoren
außerdem exakt an die individuellen Bedürfnisse anpassen. Die Kommunikation
ist dabei wahlweise über den 0–10-V-Eingang oder Modbus-RTU
möglich.
Bilder: ebm-papst
www.ebmpapst.com
84 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

KONSTRUKTIONSELEMENTE
ENERGIEFÜHRUNGSSYSTEM FÜR EIN SOLAR-TELESKOP
Mithilfe des DKIST Solar-Teleskops auf der Insel Maui (Hawaii) wollen Forscher in naher
Zukunft die Veränderungen der Sonne erforschen. Das mit dem Bau der bewegten Kuppel des
Teleskops beauftragte Unternehmen entschied sich für Energieführungen von Tsubaki
Kabelschlepp. Bemerkenswert sind bei dieser Anwendung nicht nur die Dimensionen und die
Drehbewegungen, die die Energieführungssysteme unterstützen müssen. Aufgrund des
Standorts des Teleskops auf einem 3 000 m hohen Vulkan muss zudem eine maximale
Betriebssicherheit bei minimalem Wartungsaufwand gewährleistet sein. Um eine sichere
Energieversorgung der zahlreichen einzelnen Verbraucher sicherzustellen, sind bei dem
riesigen Teleskop insgesamt zwei separate Energieführungssysteme im Einsatz. Zwei Stahlketten
decken die vertikale Achse („Azimuth“) mit einem Drehwinkel von 420° ab. Ein weiteres
Energieführungssystem mit mehreren Einzelketten versorgt die drehbaren Sonnen-Abschottungen
im Dachbereich entlang der horizontalen Achse. Der Drehwinkel liegt hier bei ca. 105°.
www.kabelschlepp.de
WIRTSCHAFTLICHE
DATENLEITUNG
Eine wirtschaftliche Datenleitung
für weniger beanspruchte
Maschinen ist die CF8821 von
Igus. Mit ihr können Anwender
laut dem Hersteller bis zu 30 %
der Kosten gegenüber anderen
Datenleitungen sparen. Die
Leitungen eignen sich z. B. für
Verstelleinrichtungen, Gebereinheiten,
Holz- oder Steinbearbeitungsmaschinen.
Die
Leitungen für kleine Querschnitte
sind für den Einsatz in
E-Ketten bei einem Biegeradius
von 12,5 x d konzipiert. Eine
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Schirmung schützt sie vor
Störsignalen. Ihr hochflexibler
PVC-Außenmantel ist silikonfrei
und flammwidrig. Der Hersteller
verspricht für diese Leitung
eine Funktionsdauer von bis zu
5 Mio. Zyklen. Wie alle seine
Leitungen wurde auch dieses
Modell im hauseigenen Labor
gestestet und hat 36 Monate
Garantie. Mit der UL-Zulassung
ist die Leitung überdies auch
für den nordamerikanischen
Markt zugelassen.
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DER KONSTRUKTEUR 11/2018 85

KONSTRUKTIONSELEMENTE
AUF EIN
MILLIONSTEL
GENAU
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Eine tragbare Insulinpumpe muss auf einen
Millionstel Liter genau dosieren können. Einen
präzise arbeitenden Elektromotor konnten die
Konstrukteure schnell finden. Das notwendige
Dichtungssystem war selbst für die hinzugezogenen
Dichtungsspezialisten eine echte
Herausforderung.
Typ-1-Diabetiker sind auf ständige Insulinzufuhr angewiesen.
Tragbare Insulinpumpen ermöglichen ihnen ein
aktives und mobiles Leben. Die Mylife Ypso Pump des
Schweizer Medizintechnik-Spezialist Ypsomed ist mit
einem Gewicht von nur 83 g und einer Dicke von nur 16 mm eine
besonders kompakte Lösung. Freudenberg Sealing Technologies
hilft in Zusammenarbeit mit dem ebenfalls zur Freudenberg-
Gruppe gehörenden Schmierstoffhersteller Klüber Lubrication
dabei, die einwandfreie Funktion der Pumpe sicherzustellen.
Schlüssel ist das „Lube & Seal“-Konzept der beiden Freudenberg-
Unternehmen. Es zielt auf das perfekte Zusammenspiel von Dichtung
und Schmierstoff ab.
Tragbare Insulinpumpen transportieren beständig das lebensnotwendige
Insulin in den Körper. Die Dosierung muss dabei auf
einen Mikroliter genau erfolgen, damit der Stoffwechsel des Patienten
im Gleichgewicht bleibt. Dafür sorgt bei der neuen Pumpe ein
extrem präzise arbeitender Antrieb, der einen Stempel in die austauschbare
Insulinkarpule schiebt. Der vom Stempel zurückgelegte
Weg bestimmt die Fördermenge.
86 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

Bernhardiner, vor Matterhorn
ZIELKONFLIKTE LÖSEN
DIE REIBUNG ERZEUGT EIN
DREHMOMENT VON NUR VIER
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Gleitspindeltriebe
gerollte Präzision
beliebige Steigungen
geräuscharm
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100% Swiss made
Gesteuert wird die Pumpe über den separat bestimmten Blutzuckerspiegel.
Der Soll-Ist-Abgleich erfolgt anhand verschiedener
Parameter, die in der Pumpe selbst ermittelt werden,
vor allem über eine Kraftmessung im Antrieb. Um eine zuverlässige
Messung – und damit eine exakte Steuerung der Pumpe
und Dosierung des Insulins – zu ermöglichen, ist es extrem
wichtig, dass bei allen Komponenten des Antriebs so wenig
Reibung wie möglich entsteht. Eine große Herausforderung
bedeutet das vor allem für die Vorschubdichtung: Diese auf
der Antriebswelle (Gewindehülse) für den Stempel sitzende
Stangendichtung dichtet das Innenleben des Antriebs zum
Karpulenraum hin ab und schützt so vor dem Eindringen von
Schmutzpartikeln oder Wasser.
Der Zielkonflikt zwischen minimaler Reibung und hoher
Dichtigkeit wurde durch die Kombination einer innovativen
Dichtung mit einem Hochleistungsschmierstoff gelöst. Die Stangendichtung
besitzt zudem eine besonders glatte und damit reibungsarme
Oberfläche. Ein von Freudenberg Sealing Technologies
ent wickeltes nanotechnologisches Verfahren verringert neben
der Rauigkeit auch die Neigung des Elastomers, bei Stillstand
des Geräts an der Gewindehülse stärker anzuhaften. Die
mit diesem Verfahren behandelte Dichtung ermöglicht einen sehr
gleichmäßigen Drehmomentverlauf.
Ihr mit vier Tausendstel Newtonmeter ohnehin schon sehr
ge ringes Reibmoment konnte durch die Applikation eines PFPE-
Schmierstoffs noch einmal halbiert werden.
ANERKENNUNG VOM KUNDEN
In nur einem Jahr enger Zusammenarbeit führte das „Lube &
Seal“-Konzept zum Erfolg. René Mathys, bei Ypsomed für die
Entwicklung von Infusionssystemen verantwortlich, bilanziert:
„Ohne die Kombination einer innovativen Dichtungslösung mit
dem richtigen Schmierstoff wären wir nicht ans Ziel gekommen.“
Die Lebensdauer jeder Insulinpumpe ist aus Sicherheitsgründen
auf vier Jahre beschränkt, das entspricht rund 35 000
Betriebs stunden. Zum Vergleich: Die Betriebszeit eines PKW beträgt
nur rund 2 000 Stunden. Auf diesen harten Einsatz ist die
Stangendichtung von Freudenberg Sealing Technologies bestens
vorbereitet. Denn minimale Reibung bedeutet auch minimalen
Verschleiß – wichtig für ein Gerät, dem Patienten ihr Leben anvertrauen.
Eichenberger Gewinde AG
5736 Burg · Schweiz
T: +41 62765 10 10
www.gewinde.ch
Bild: Ypsomed AG
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Ein Unternehmen der Festo Gruppe

KONSTRUKTIONSELEMENTE
ZWEI METALLE
SCHALTEN AB
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Motoren, Pumpen und Trafos sind in der Praxis
schnell mal überlastet: Für eine Elektrokettensäge
ist das Holz zu nass, für eine Fasspumpe das
Fördermedium zu zähflüssig und für einen
Lichttransformator die Anzahl der
angeschlossenen Lampen zu hoch. In all diesen
Fällen gilt: Wird nicht rechtzeitig abgeschaltet,
kommt es unweigerlich zu Überhitzungsschäden.
Thermische Bimetall-Schutzschalter bieten hier
zuverlässig Abhilfe. Sie erkennen – im Gegensatz
zu Schmelzsicherungen – selbst geringe
Dauerüberlastungen und schalten diese
konsequent ab.
Autor: Thomas Schmid, Geschäftsfeldmanager,
E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH, Altdorf
Überströme können in allen Geräten, Maschinen und Anlagen
auftreten. Ohne Schutzvorrichtungen würden sie
Elektromotoren, Magnetventile, Leitungen und Leiterplatten
unzulässig stark erhitzen und sie dadurch beschädigen
oder gar zerstören. Im schlimmsten Fall könnten sie sogar
Brände auslösen. Abhilfe schafft hier nur ein professioneller Überstromschutz.
In der Praxis werden Überströme in Überlast- und Kurzschlussströme
unterteilt. Ein Überlaststrom entsteht in einem fehlerfreien
Stromkreis durch Überlastung bzw. Überbeanspruchung eines
oder mehrerer Verbraucher. Dabei überschreitet er den zulässigen
Gesamtstrom. Ein Überlaststrom darf in aller Regel einige Sekunden
anstehen. Fließt er jedoch dauerhaft, muss er abgeschaltet
werden. Ein Beispiel ist ein schwergängiger oder blockierter Antriebsmotor.
Dagegen handelt es sich bei einem Kurzschluss um einen Fehler,
der in der Elektrik entstanden ist. Er tritt auf, wenn sich z. B. ein Kabel
löst und es dadurch zu einer widerstandslosen Verbindung zwischen
Phasen- und Neutralleiter kommt. Kurzschlüsse können
schlagartig entstehen und führen eine extrem hohe Energie mit
sich. Diese wird explosionsartig freigesetzt. Dort wo Kurzschlüsse
auftreten, ist ihr Zerstörungspotenzial enorm. In der Praxis gilt es
daher, Geräte-, Maschinen und Anlagen sowohl bei Überlast- als
auch bei Kurzschlussströmen zuverlässig zu schützen.
88 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

ÜBERLAST- UND KURZSCHLUSS-
AUSLÖSER
VORTEILE THERMISCHER
BIMETALL-SCHUTZSCHALTER
DANK SEINER NIEDRIGEN ÜBERLASTGRENZE
SCHALTET EIN BIMETALL-SCHUTZSCHALTER SELBST
GERINGE ÜBERLASTSTRÖME STETS SICHER AB
Thermische Bimetall-Schutzschalter sind ideal
geeignet für den Schutz bei Überlastströmen.
Der Auslösezeitpunkt hängt hier von Höhe und
Dauer des Überstroms sowie der Umgebungstemperatur
ab. Die zunehmende Stromstärke
erwärmt das Bimetall so weit, bis der definierte
Auslösepunkt erreicht ist. Dagegen sind magnetische
Schutzschalter extrem schnell. Sie unterbrechen
den fehlerhaften Stromkreis nahezu ohne
zeitliche Verzögerung. So lassen sich plötzlich
auftretende Kurzschlussströme sicher und vor
allem blitzschnell abschalten. Thermischmagnetische
Schutzschalter – wie beispielsweise
in der Hauselektrik eingesetzt – kombinieren einen
thermischen und einen magnetischen Auslöser
in Serie. Bei Überlastströmen spricht der
verzögerte thermische Bimetall-Auslöser und
bei Kurzschlüssen der unverzögerte Schnellauslöser
(Magnetspule) an.
01
Das Bimetall eines thermischen Schutzschalters
besteht typischerweise aus zwei form- und
stoffschlüssig verbundenen Metallen mit unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Ihre Funktionsweise: Mit steigender Belastung
des Verbrauchers erhöht sich der Stromfluss
durch das Bimetall. Der erhöhte Stromfluss
wiederum bewirkt eine Erwärmung des
Bimetalls. Das Metall mit dem größeren Wärmeausdehnungs-Koeffizienten
dehnt sich nun
stärker als das andere. Das Bimetall krümmt
sich. Bei einer unzulässig hohen Belastung löst
es schließlich die Schaltmechanik gegen den
Druck einer Feder aus.
So ist sichergestellt, dass nur länger andauernde
Überlastströme eine Auslösung bewirken. Unschädliche
und kurzzeitige Überlastungen führen
dagegen nicht zu einer Auslösung. Dadurch sind
Bimetall-Schutzschalter auch weitestgehend unempfindlich
gegenüber Einschalt-Stromspitzen
von Motoren, Trafos und Magnetventilen. Bimetall-Schutzschalter
lösen außerdem bei höheren
Umgebungstemperaturen früher aus. Dies ist ein
wichtiger Vorteil für alle elektrischen Verbraucher
deren Belastbarkeit stark von der Umgebungstemperatur
abhängig ist.
Kabelverschraubung
teilbar
zertifiziert
robust
KVT-ER sind konsequent teilbare
Kabelverschraubungen zur
Einführung von Leitungen mit und
ohne Stecker.
Kontaktsystem
2
Justierschraube
zur Vorspannung
des Bimetalls
Kontaktsystem
1
Streifenbimetall
Schaltzeit in Sekunden
02
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
UL TYPE
in Bearbeitung
IP67
zertifiziert
UL TYPE
in Bearbeitung
01 Aufbau des thermischen
Bimetall-Schutzschalters
02 Typische Auslösekennlinie eines
thermischen Bimetall-Schutzschalters
mit eingezeichneter Überlastgrenze,
hier: 1,4-facher Nennstrom (= 140 %
des Nennstroms)
Vielfache des Nennstroms
0,05 - 6 A 7 - 16 A
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KONSTRUKTIONSELEMENTE
„NACH DEM
AUSLÖSEN DIE
URSACHE
ERGRÜNDEN“
Martina Klein,
Stv. Chefredakteurin
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OPTIMALER ÜBERLASTUNGSSCHUTZ
Ein wichtiges technisches Merkmal thermischer Schutzschalter ist ihre sogenannte
Überlastgrenze. Diese ist in der Geräteschutzschalternorm IEC EN 60934 definiert. Sie
liegt bei Bimetall-Schutzschaltern von E-T-A typischerweise bei 140 % ihres
Nennstroms. Bezogen auf einen Schutzschalter mit Nennstrom 10 A bedeutet dies: Ein
dauerhafter Stromfluss von bis zu 10 A führt zu keiner Auslösung. Ein Überlaststrom
zwischen 10,1 und 13,9 A kann zu einer Auslösung führen, muss aber nicht. Ab einem
Überlaststrom von 14 A und höher (140 % des Nennstroms) löst der Schutzschalter jedoch
sicher und zuverlässig entsprechend seiner Kennlinie aus. Dank seiner niedrigen
Überlastgrenze schaltet ein Bimetall-Schutzschalter somit selbst geringe Überlastströme
stets sicher ab. Dadurch kann der Schutzschalter z. B. optimal auf die Grenztemperaturkennlinie
eines Antriebsmotors abgestimmt werden. Die Motorleistung lässt sich
so bestmöglich ausnutzen. Dies vermeidet unnötige und für den Anwender nervige
Frühauslösungen und schaltet schädliche Überströme stets kompromisslos ab.
Dass sich Schutzschalter im Gegensatz
zu Schmelzsicherungen einfach
wieder einschalten lassen, ist
natürlich ein Vorteil. Allerdings
impliziert es auch eine gewisse
Verantwortung. Denn löst der
Schutzschalter nach einer Wiedereinschaltung
sofort wieder aus, ist dies
ein eindeutiges Zeichen, dass es sich
nicht nur um einen vorübergehenden
Überlaststrom handelte.
In diesem Fall ist die Ursache für das
Auslösen zu ergründen bzw. ergründen
zu lassen, um Schäden frühzeitig
erkennen und beheben zu können.
NACHTEILE VON SCHMELZSICHERUNGEN
Die Geräteschutzsicherungsnorm DIN EN 60127-2 (VDE 0820-2): 2015-07 (Teil 2: Feinsicherungseinsätze)
gibt für alle 5 x 20 mm Sicherungseinsätze vor, dass sie erst ab
210 % des Nennstroms innerhalb einer definierten Schmelzzeit den Stromkreis unterbrechen
müssen. Um bei unserem Beispiel zu bleiben: Eine 10-A-Feinsicherung muss
laut Norm einen Überlaststrom von 20 A noch nicht abschalten. Erst ein Überstrom
von 21 A würde den Schmelzleiter sicher abschmelzen und den Stromkreis trennen.
Eine Anpassung der Sicherungseinsätze an die Grenztemperaturkennlinien thermischer
Verbraucher ist dadurch nur bedingt möglich. Für den Kurzschlussschutz sind
Schmelzsicherungen dagegen – auch dank ihres hohen Schaltvermögens – bestens geeignet.
Allerdings bleibt stets ein Nachteil gegenüber Schutzschaltern. Denn nach einem
„Durchbrennen“ muss die Schmelzsicherung durch eine neue ausgetauscht werden.
Schutzschalter dagegen lassen sich einfach, sicher und schnell wieder einschalten.
Bilder: Aufmacher: zentilia/Fotolia.de und E-T-A, 01 und 02: E-T-A
www.e-t-a.de
IMPRESSUM
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
erscheint 2018 im 49. Jahrgang, ISSN 0344-4570
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90 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

RÜCKWÄRTIGE MONTAGE ERLEICHTERT SCHALTSCHRANKBAU
Harting bietet seine Steckverbinder
Han-Eco aus Hochleistungskunststoff
nun auch in der Standardgröße
Han B an. Mit ihnen lassen sich
Schnittstellen für raue Umgebungen
konfigurieren. Sie sind steckkompatibel
mit Han B in der Metallvariante,
vorhandene Prüfeinrichtungen in der
Fertigung bleiben für beide Varianten
verwendbar. Von der Metallvariante
unterscheidet sich das neue
Modell vor allem durch die Möglichkeit
der rückwärtigen Montage. Während beim Standard Han B die Kabel erst durch
den Montageausschnitt geführt werden, um die Einsätze außerhalb des Schaltschranks
zu verarbeiten, lassen sich bei Han-Eco B die vorkonfektionierten Einsätze direkt aus
dem Innenraum einrasten. Das erleichtert den Zusammenbau vorgefertigter Einheiten,
denn Schaltschrank und Kabelbäume können separat vorkonfektioniert werden. Die
Steckverbinder sind leicht und korrosionsbeständig. Sie sind zudem brandbeständig
nach UL94 V0 und eignen sich damit für den Bahneinsatz.
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MOTOR
SCAN
ÜBERWACHUNG VON
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TEILBARER KABELDURCHLASS MIT BÜRSTENLEISTEN
Mit der KEL-BES-S 32 bietet Icotek eine
weitere Größe seiner Kabeldurchlässe
mit Bürstendichtung an. Der Kabeldurchlass
ist für runde Ausbrüche mit
einem Durchmesser von 32 mm
geeignet. Er wird direkt in den Ausbruch
eingerastet bzw. mit einer
Gegenmutter verschraubt. Die Teilbarkeit
des Systems ermöglicht eine
nachträgliche Montage. Hier wird der
Rahmen um die Leitungen herum
installiert. Ein Abklemmen der Leitungen
ist nicht erforderlich. Die Bürstendichtungen eignen sich zur Abschirmung gegen
Staub und Zugluft, bieten Kantenschutz und schließen Ausbrüche optisch ansprechend
ab. Die Serie findet ihren Einsatzort bei der Leitungseinführung in Schalt- und Netzwerkschränken,
Schaltkästen und Maschinen. Neben den metrischen Ausbruchgrößen
M32 und M50 sind auch eckige Ausführungen erhältlich.
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RUNDSTECKER MIT EINEM DREH SCHNELL VERSCHLOSSEN
Einstecken, Gehäuse eine Vierteldrehung
nach rechts, fertig: Ein
Rundstecker mit Schnellverschluss
für die Verkabelung von Servoantrieben
ist der Epic Power LS1 von
Lapp. Der Steckverbinder mit
Schnellanschluss ist eine handliche
und robuste Arretierung, die
kompatibel mit dem Marktstandard
ist und den Anschluss vereinfacht.
Beide Steckerhälften sind sicher verriegelt,
auch bei Vibration. Die EMV-Ausführung lässt elektromagnetische Impulse
infolge hoher Ströme nicht nach außen dringen. Rundstecker zur Leistungsübertragung
kommen an Robotern und im Maschinenbau zum Einsatz, aber auch z. B. in Windenergieanlagen.
Den Rundstecker mit Schnellanschluss gibt es in allen gängigen Polbildern.
Er ist ab Dezember weltweit ab Lager lieferbar.
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als einfacher Retrofit -wichtige Betriebsdaten
per Fernüberwachung abgerufen und analysiert
werden. Potentielle Defekte sind dadurch bereits
frühzeitig erkennbar und unnötige Ausfallzeiten
werden vermieden.
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KONSTRUKTIONSELEMENTE
FLEXIBLER SCHUTZ FÜR KABEL
Das Gliederrohr-Kabelschutzsystem
von Reiku für Robotik und
Automation ist in den Nennweiten
48 und 76 erhältlich. Bei
Nennweite 48 können die
Glieder auch teilbar ausgeführt
sein, um die Zugänglichkeit zu
verbessern. Für beide Abmessungen
gibt es Zubehörteile wie
End- und Übergangsstücke
sowie Befestigungselemente,
die den Einsatz sicherer, flexibler
und komfortabler machen. Die Gliederrohre aus reibungsarmem,
schlagfestem sowie öl- und fettbeständigem Polyamid zeigen eine
hohe Schutzwirkung gegenüber mechanischer Belastung und
rauen Umgebungen. Sie sind raupenförmig aus einzelnen,
miteinander verclipsten Gelenkelementen aufgebaut. Frei
gegeneinander verdrehbar, schließen sie den Aufbau von Torsionsmomenten
im Kabelschutz aus. Zudem sind die Biegeradien auf
ein nennweitenabhängiges Mindestmaß begrenzt. Ein Abknicken
der Leitungen wird so vermieden. Der Rohr-Innendurchmesser
steht uneingeschränkt zur Aufnahme von Kabelsträngen oder
Schlauchleitungen zur Verfügung.
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GERÄTESTECKDOSEN FÜR INTELLIGENTE PDUS
Die 16-A-Gerätesteckdosen der Serie 4710-5 von Schurter
verfügen über passgenaue, integrierte Führungen für Lichtleiter.
Bis zu vier optionale Lichtleiter lassen sich über LEDs auf der
Leiterplatte einsetzen. Durch sie erhält der Techniker exakt die
Informationen, die er braucht. Die Ansteuerung der LEDs ist frei
konfigurierbar. Mit den IDC-Anschlüssen lassen sich mehrere
Dosen in einem Schritt verdrahten. Für eine individuelle Speisung
und Statusindikation ist der Phasenkontakt als Leiterplattenanschluss
ausgeführt. Auf Wunsch können diese auch als Steckoder
Lötanschluss konfiguriert werden. Die Steckdosen sind in
zwei Versionen erhältlich, die je nach Design der Verteilliste und
der Anordnung der Dosen
vertikal (along) oder
horizontal (cross) hintereinander
platziert werden
können. Entsprechend
dieser Ausrichtung ist dann
auch die Orientierung der
Anschlüsse. Um zu vermeiden,
dass ein falsches Kabel
ausgezogen wird, haben die
Dosen das V-Lock-Auszugsicherungssystem.
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PRÄZISE WINKELMESSUNG UNTER SCHWIERIGEN BEDINGUNGEN
Ein energieeffizienter TMR-Free-Pitch-Sensor, der eine Absolutwinkelmessung über 360° am
Motorwellenende ermöglicht, ist der TA903 von Sensitec. Patentierte Chip-Layouts ermöglichen
eine genaue und flexible Winkelmessung unter schwierigen Einsatzbedingungen. Mit
niedriger Leistungsaufnahme eignet er sich für Anwendungen, die mit Batterie oder Energy
Harvesting betrieben werden. Auch im Ex-Bereich kann er eingesetzt werden. Der Sensor
bietet eine hohe Signalamplitude, geringen Offset und ein stabiles Verhalten über einen
Temperaturbereich von - 40 bis + 125 °C. Er kann über einen Feldbereich von 30 bis 80 mT
genutzt werden und liefert als FreePitch-Sensor in Applikationen am Wellenende Signale mit
einer absoluten Winkelgenauigkeit von 0,6 °. Einsatzgebiete sind z. B. die Winkelmessung bei der Motorkommutierung, in Motor-Feedback-Systemen
oder in Drehgebern. Als Nacktchip ist er ab sofort verfügbar, Varianten im SMD-Package sind in Vorbereitung.
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92 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

TEILBARE KABELVERSCHRAUBUNG IN
HOHEN SCHUTZKLASSEN
Icotek bietet mit der Baureihe KVT-ER eine teilbare
Kabelverschraubung an, die extrem robust ist und
zur Einführung von Leitungen mit und ohne Stecker
dient. Sie setzt auf Ausbrüche in den metrischen
Standardgrößen M32, M50 und M63 auf und erfüllt
zertifiziert die Schutzarten IP65, IP66, IP67 und IP68.
Die hohen Schutzklassen werden durch hohen
Pressdruck, als auch durch eine integrierte Dichtung
ermöglicht. Die Zugentlastung erfolgt gemäß DIN
EN 62444. Zertifizierungen nach Nema Type 12,
Nema Type 4X und c UR us sind aktuell in Vorbereitung.
Bedingt durch die konsequente Teilbarkeit sind auch anschließende Nachrüstungen oder
Servicearbeiten möglich. Die hierfür erforderliche Gegenmutter ist bereits im Lieferumfang
enthalten. Zertifikate und kostenlose Muster sind direkt bei Icotek erhältlich.
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VOM STECKVERBINDER ZUM KOMPLETTSYSTEM
LQ Mechatronik-Systeme bietet ein
breites Steckverbinder-, Kabel- und
Dienstleistungsspektrum an. Dazu
gehört z. B. der Industriesteckverbinder
M15 Power, eine kompakte
Steckverbindung für hohe Leistung.
Diese kostengünstige Alternative
zum großdimensionierten Rechteckstecker
macht mechanische Anbauten
unnötig. Der stabile T-Verteiler
sorgt dafür, dass die Energie, z. B. an
Fördersystemen, gleichmäßig von
einem Hauptanschluss auf mehrere
Getriebemotoren verteilt wird. Das
Steckverbinderprogramm X-TEC und
die W-TEC Energiekabel gibt es nun in mehr Leistungsklassen. Im Bereich Dienstleistung für den
Maschinen- und Anlagenbau bietet das Unternehmen die Montage modularer Schaltschränke
sowie einfacher und komplexer Energieführungssysteme an.
www.lq-group.com
STECKVERBINDER FÜR DIE INDUSTRIE 4.0
Die Steckverbinder der Harting-PushPull-V4-Serie deckt die Bandbreite der Übertragung von
Daten über Signale bis hin zu Leistung ab und erfüllen die Anforderungen von Industrie-
4.0-Umgebungen. Industrielle Prozesse, die auf dem PushPull-System basieren, lassen sich – etwa
im Fall von Umrüstungen oder Umbauarbeiten – schnell auftrennen und wieder verbinden.
Die zweite Generation der Steckverbinder hat zudem Gehäuse aus einem neuen Material, das
vor aggressiven Chemikalien schützt, z. B. Schneidöle, die für Dreh- oder Fräsmaschinen
verwendet werden. Mit dem Plug-in Connection Lock haben die Verbinder auch eine zusätzliche
Verdrehsicherung, die das Verriegelungselement nach dem Einsetzen sichert. Dazu haben sie
statt bisher drei nur noch eine Kabelklemme und können für größere Kabeldurchmesser von 4,5
bis 10 mm eingesetzt
werden. Dies
hilft bei Leckstellen
oder einer unzureichenden
Zugentlastung.
Die Steckverbinder
sind bei RS
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Lager verfügbar.
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SPECIAL
MASCHINENSICHERHEIT
SPECIAL

MASCHINENSICHERHEIT
NAH, NÄHER,
AM NÄCHSTEN
01 Dieser
hochdynamische
6-Achs-Knickarmroboter
eignet sich
für den Einsatz in
Anwendungen mit
sicher kooperierenden
Robotern
Dass Industrieroboter ihren Käfig verlassen
haben und mit Menschen zusammenarbeiten,
ist nicht neu. Ein Knackpunkt dabei
ist die Sicherheit bei gleichzeitig maximaler
Produktivität. Es stellt sich die Frage: Wie
kann der Roboter möglichst effektiv
arbeiten, ohne den Menschen zu gefährden?
Hier kommt es sehr stark darauf an, wie nah
die beiden sich kommen.
Autor: Autor: Jan-Philipp Liersch, Senior Produkt Manager
für Roboter, Mitsubishi Electric Europe B.V.
Jede neue Roboterapplikation muss die Gesamtproduktivität
steigern, damit die für den Kauf, die Installation
und den Betrieb getätigten Investitionen auch
gerechtfertigt sind. Eine höhere Anzahl an Robotern
am Arbeitsplatz stellt jedoch auch eine weitere Herausforderung
dar – denn wie kann man die zunehmende
Mensch-Roboter-Interaktionen noch verwalten, gleichzeitig
die Produktivität maximieren und die Sicherheit gewährleisten?
Dieser Herausforderung hat sich Mitsubishi Electric gestellt
und vier Stufen für Robotersicherheit und -interaktionen
definiert. Jede Stufe berücksichtigt dabei eine zunehmende
Nähe des Menschen zum Roboter. Beginnend
mit der festen Abgrenzung des Roboters über einen klar
definierten Bereich, in dem Menschen nur ein begrenzter
Zugang zum sich langsam bewegenden Roboter gewährt
wird – bis hin zu einer kompletten Zusammenarbeit, bei
der sich Mensch und Roboter denselben Arbeitsplatz teilen.
Die vier Stufen dienen als Richtlinie für eine einfache
Auswahl der optimalen Lösung, je nachdem wie nah und
wie frequentiert der Bediener mit dem neuen Roboter zusammenarbeitet.
Indem die Robotergeschwindigkeit und
die damit verbundene Produktivität mit der optimalen Sicherheitslösung
abgestimmt wird, ermöglichen die vier
Stufen einen effizienten Produktionsablauf.
STUFE 1: GELEGENTLICHER ZUGANG
Die erste Stufe, die Standardsicherheit, umfasst normalerweise
geschlossene Applikationen mit Sicherheitsberei-
DER KONSTRUKTEUR 11/2018 95

MASCHINENSICHERHEIT
„MRK IST NICHT
GLEICH MRK“
Martina Klein,
Stv. Chefredakteurin
Es gibt verschiedene Arten der
Kooperation bzw. Kollaboration.
Aber schon die Abgrenzung dieser
beiden Begriffe ist in der Robotik
nicht klar definiert. Die EN ISO
10218 schafft eine Einteilung in der
Zusammenarbeit zwischen Mensch
und Roboter, indem sie vier Schutzprinzipien
festlegt. Die hier vorgestellten
Stufen der Robotersicherheit
von Mitsubishi Electric weisen
Parallelen zu ihnen auf. Um maximale
Produktivität und Sicherheit in
der jeweiligen MRK-Applikation zu
erreichen, ist es essenziell, Unterschiede
zu machen. Den Ansatz von
Mitsubishi Electric, die Einteilung
nach der Nähe bzw. der Intensität
der Zusammenarbeit mit dem
Roboter vorzunehmen, finde ich
sinnvoll. Aber eine einheitliche
Definition bzw. Klassifizierung in der
Branche würde, denke ich, für mehr
Klarheit sorgen.
www.DerKonstrukteur.de
chen für einen gelegentlichen Zugang von Menschen. In dieser Kategorie arbeitet
der Roboter mit hoher Geschwindigkeit, während die Sicherheitsabsperrung geschlossen
ist. Hierbei handelt es sich um eine verriegelte Tür oder einen abgetrennten
Bereich. Wenn die Sicherheitsabsperrung geöffnet wird, bleibt der Roboter
innerhalb kürzester Zeit kontrolliert stehen. Zusätzlich zu dem „Automatik-
Betrieb“ ist ein „manueller Betrieb“ für eine sichere Programmierung, Einrichtung
und Wartung einstellbar, bei der der Roboter durch geschultes Personal verändert
und auch bei geöffneten Schutztüren getestet werden kann.
STUFE 2: REGELMÄSSIGER ZUGANG
JEDE STUFE DER ROBOTERSICHERHEIT
ERMÖGLICHT EINEN KONTINUIERLICHEN
ARBEITSABLAUF, BEI DEM DAS POTENZIAL DES
ROBOTERS MAXIMAL AUSGESCHÖPFT WIRD
Die zweite Stufe, die Melfa-SafePlus-Option von Mitsubishi Electric, ermöglicht,
die Standard-Sicherheitsfunktionen zu erweitern. Funktionen wie sichere limitierte
Geschwindigkeit (SLS), sichere limitierte Position (SLP) und sicherer Drehmomentbereich
(STR) stellen die Basis der zweiten Sicherheitsstufe dar. Durch den
Einsatz hochwertiger Sicherheitssensoren wie beispielsweise von Datalogic, benötigt
diese Applikation keine physische Barriere und ist für einen regelmäßigen Zugang
von Menschen in die Roboterzelle optimiert. Dies wird unter anderem zur
Überprüfung von Montageprozessen, in Verpackungsanwendungen und für Beund
Entladungs-Vorgänge genutzt. Das einstellbare Zonensystem begrenzt wahlweise
die Position, das Drehmoment und die Geschwindigkeit des Roboters, je näher
der Mensch der Anwendung kommt, um die Zelle mit dieser Konfiguration
möglichst klein und kompakt zu bauen. Der Roboter wechselt schnell von Hochgeschwindigkeit
zu einer langsamen Geschwindigkeit und umgekehrt, sodass Roboter
und Mensch schnell und effizient, ohne Stillstände arbeiten können.
STUFE 3: MENSCH NAH AM ROBOTER
Die dritte Stufe, Melfa SafeSkin, stellt die Möglichkeit dar, das Stoppen des Roboters
rein auf die Berührung zu begrenzen. Diese Variante der Sicherheitsoption wird für
SPECIAL
02 Die vier Stufen
der Melfa-Sicherheitslösung
von
Mitsubishi Electric
dienen als Richtlinie
für eine einfache
Auswahl der
optimalen Lösung, je
nachdem wie nah der
Bediener mit dem
neuen Roboter
zusammenarbeitet
96 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

Tätigkeiten verwendet, in denen der Mensch nah am Roboter den Arbeitsprozess beeinflusst
oder überwacht. Genau diese Anforderung erfüllt der neue Melfa-SafeSkin-Roboter,
dessen Hauptflächen von einer pneumatischen Schutzhaut umhüllt sind, die auf
Berührung reagiert. Beim geringsten Kontakt wird sofort die Roboterbewegung angehalten
und sicher gestoppt. Basierend auf einem voll leistungsfähigen Industrieroboter
verfügt er mit den Sicherheitsfunktionen weiterhin über höchste Geschwindigkeit und
Präzision. Diese Lösung eignet sich ideal für Montagetätigkeiten, bei denen Arbeiten auf
engem Raum mit dem Menschen zeitweise nötig ist und dennoch die Taktgeschwindigkeit
aufrechterhalten werden muss.
STUFE 4: STÄNDIGE ZUSAMMENARBEIT
Die letzte Kategorie der Sicherheitslevel von Melfa-Robotern deckt Bereiche ab, bei
denen Mensch und Roboter Vollzeit zusammenarbeiten. Dazu wird eine andere Art
von Roboter benötigt, weshalb hier Mitsubishi Electric den kollaborativen Roboter
MelCoR entwickelt. Die Arbeit mit einem solchen Cobot kann gerade bei komplexen
Montagetätigkeiten sehr produktiv sein, bei denen menschliche Fähigkeiten oder herkömmliche
Einspannvorrichtungen an ihre Grenzen stoßen. Hier kann ein kollaborativer
Roboter ein Arbeitsstück oder ein Bauteil effektiver handhaben, während der
Mitarbeiter beide Hände für eine andere Tätigkeit frei hat.
Aus Sicherheitsgründen werden sowohl die Geschwindigkeit als auch das Drehmoment
automatisch begrenzt. Der Roboter kann manuell angehalten werden oder
auch über eine abnehmbare Touchscreen-Bedieneinheit angewiesen werden,
welchen Schritt er als nächstes ausführen soll. Ein „Direct Control“-Modus ermöglicht
es dem Bediener zudem, den Roboter von Hand mit geregelter Kraft von
einer Position zur nächsten zu bewegen und in seine Tätigkeiten somit einfach einzulernen.
Global
Excellence in
Decentralization
PRODUKTIVE PARTNERSCHAFTEN
Jede Stufe der Robotersicherheit und -interaktion ermöglicht einen kontinuierlichen
Arbeitsablauf, bei dem das Potenzial des Roboters hinsichtlich Geschwindigkeit, Präzision
und Wiederholgenauigkeit maximal ausgeschöpft wird. Gleichzeitig wird dem
Menschen ungefährlicher Zugang und sichere Interaktion mit dem Roboter gewährleistet,
um eine optimale Gesamtproduktivität zu erreichen.
Bilder: Mitsubishi Electric Europe
de3a.mitsubishielectric.com/fa
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03 Das einstellbare Zonensystem der Melfa-SafePlus-Lösung begrenzt
wahlweise die Position, das Drehmoment und die Geschwindigkeit des
Roboters, je näher der Mensch der Anwendung kommt, sodass Roboter und
Mensch schnell und effizient, ohne Stillstände arbeiten können
www.murrelektronik.de

KLARTEXT
SICHERE
KOMPONENTEN
FÜR DIE
SMART FACTORY
WOLFGANG VEIT
Head of Segment Machinery/OEM, ABB STOTZ-KONTAKT GmbH, Heidelberg
Eine zuverlässige Energieversorgung, Sicherheit und Schutz für Mensch und
Maschine sowie vernetzte Komponenten sind die Basis für intelligente
Maschinen und Systeme. Der Nutzen der Digitalisierung, eine neue Bandbreite
an Optimierungsmöglichkeiten, entfaltet sich insbesondere durch die
ganzheitliche Betrachtung der Teilsysteme und deren Vernetzung. Die steigende
Komplexität im Umfeld von Industrie 4.0 bedingt auch höhere Anforderungen an
die funktionale Sicherheit. Durch ein mehrschichtiges Sicherheitskonzept lassen
sich die Vorteile der Digitalisierung ohne Einschränkung der Sicherheit nutzen.
Dabei gilt es, bei erhöhter Produktivität, Lösungen für übergreifende
Schutzbereiche mit geringem Manipulationsanreiz, gezielter Bereitstellung von
Zustandsinformationen sowie der Anbindung an die unterschiedlichsten
Bussysteme mit den aktuell gültigen Normen und Richtlinien zu realisieren.
Intelligente Fabriken,
vernetzte Systeme, enge
Zusammenarbeit zwischen
Mensch und Maschine – die
Digitalisierung bringt neue
Risiken und schafft
insgesamt eine neue
Situation in der
produzierenden Industrie.
Wie sehen sichere
Komponenten für die Smart
Factory aus und wie kann
der Konstrukteur mit ihnen
zu einer sicheren
Gesamtlösung kommen?
EIN MEHRSCHICH-
TIGES SICHER-
HEITSKONZEPT
IST GEFRAGT
BEI FUNKNETZ-
WERKEN ZÄHLT
DIE RESISTENZ
GEGENÜBER
CYBER ATTACKEN
SPECIAL
ANDREAS SCHENK
Produktmanager Wireless, steute Technologies GmbH & Co. KG, Löhne
Die Frage der Sicherheit – im Sinne von Security – wird bei jedem neuen
Funknetzwerk-Projekt gestellt und diskutiert. Die Anwender möchten wissen, ob
Hacker über die Funksensorik in ihre IT-Netzwerke eindringen können. Dieses
Risiko können wir ausschließen, weil das Funknetzwerk nur Informationen z. B.
über den Füllgrad von Behältern oder die Belegung von Regalfächern sendet.
Produktbezogene Daten verbleiben im MES oder ERP des Anwenders. Zudem
arbeitet unser Funksystem im SRD-MHz-Band, physikalisch getrennt von
möglichen Cyberattacken. Darüber hinaus werden neuere Generationen der
sWave.NET-Funktechnologie ein nach AES 256 verschlüsseltes Funkprotokoll für
die Funkschnittstelle verwenden. All diese Maßnahmen und die Tatsache, dass
die Teilnehmer im sWave.NET-Netzwerk äußerst energiearme und extrem kurze
Nutzdatenprotokolle senden und empfangen, sorgen für hohe Resistenz
gegenüber Angriffen von außen.

KLARTEXT
FRANK KRONMÜLLER
Prokurist/Executive Vice President, R+W Antriebselemente GmbH, Klingenberg
Bei der Planung einer Anlage ist das Teil Kupplung nur eine von vielen Komponenten. Trotzdem
oder gerade deswegen muss die zur Applikation passende Kupplung als Verbindungselement in
der Anlage alle Anforderungen erfüllen – das gilt auch für Fertigungsanlagen oder
Logistiksysteme einer sogenannte Smart Factory. Die Digitalisierung und damit
zusammenhängende Automation verändert die Industrie – der steigende Automatisierungsgrad
mit zum Teil mannlosen Schichten setzt exakt arbeitende Komponenten und funktionierende
Sicherheitsmaßnahmen voraus. Die Kupplung kann hier im Zeitalter der Industrie 4.0
entscheidende Aufgaben übernehmen, die Produktivität steigern und für die nötige Sicherheit
sorgen. Sicherheitskupplungen z. B. bieten eine zuverlässige Drehmomentbegrenzung, welche die
Maschine vor Schäden schützt. Darüber hinaus reduzieren sie Stillstandzeiten. Beim
winkelsynchronen und durchrastenden Funktionssystem rastet die Kupplung nach Beseitigung
der Überlast automatisch wieder ein. Sicherheitseinrichtungen gewinnen an Bedeutung.
DIE KUPPLUNG KANN
ENTSCHEIDENDE AUF-
GABEN ÜBERNEHMEN
ES KOMMT AUF
GANZHEITLICHE
LÖSUNGEN AN
NEJDET ÖZTÜRK
Ingenieur für Maschinensicherheit, German Technical Center SMC, Egelsbach
In der Produktion arbeiten Menschen seit jeher eng mit Maschinen, ob
pneumatisch, hydraulisch, mechanisch oder elektronisch angetrieben,
zusammen. Das gilt auch in Smart Factorys. Bei Maschinensicherheit kommt es
deshalb auf ganzheitliche Lösungen an. Dazu gehören konstruktive Maßnahmen,
etwa die Vermeidung von Scher- und Quetschstellen, und technische
Schutzeinrichtungen wie Sicherheitsschaltungen sowie die Benutzerschulung
und -information. Ein Beispiel: Bei pneumatischen Spannern besteht für
Anwender durch eingesperrte Druckluft Quetschgefahr, wenn die Anlage nicht
schnell in die sichere Grundstellung geht und dort bleibt. Im German Technical
Center von SMC haben wir deshalb für Konstrukteure verschiedene Lösungen
entwickelt, die die ISO-Norm 13849 erfüllen – entweder mit „Sicher
Abgeschaltetes Moment“ oder mit „Sicheres Anhalten und Absperren“. Für eine
sichere Produktion – auch in Zukunft.
DER KONSTRUKTEUR 11/2018 99

MASCHINENSICHERHEIT
SICHERHEIT
WEITERGEDACHT
01
SPECIAL
Sicherheits-Lichtvorhänge für den Unfallschutz
an Maschinen sind vom Funktionsprinzip her
eine heute bei vielen Anbietern verfügbare
Technologie. Doch die Anwender möchten mehr
als „nur“ Sicherheit. Gefragt sind intelligente
Zusatzfunktionen, die hinsichtlich Prozesstransparenz,
Flexibilität, Bedienungs- und Wartungsfreundlichkeit
oder integrierter Automatisierungsfunktionen
Mehrwerte generieren.
Sicherheit weitergedacht – dieser Grundgedanke durchzieht
die gesamte Konzeption des neuen Sicherheits-Lichtvorhangs
deTec4 von Sick. Die Basisinformationen sind kurz genannt
– unter anderem Schutzfeldhöhen von 300 bis
2 100 mm, die sicherheitstechnische Auslegung gemäß Performance
Level e nach EN ISO 13849, SIL3 nach IEC 61508 und Typ 4
nach IEC EN 61496-1, reduzierte Auflösung, Strahlcodierung, 2-Signal-Muting,
die Schutzklassen IP65 und IP67 oder hohe Temperaturbeständigkeit
von -30 bis +55 °C. Viel interessanter sind die modularen
Funktionsumfänge und innovativen Merkmale des deTec4,
die aktuell kein anderes Sicherheits-Lichtgitter in dieser Kombination
aufweisen kann.
INTELLIGENTER HINTERTRETSCHUTZ
Die Auswahl der Zusatzfunktionen erfolgt mit Hilfe von Systemsteckern
mit integrierten DIP-Schaltern, die eine schnelle Parametrierung
ohne Software ermöglichen – und so durch die Vereinfachung
Autor: Christian Hulm, Product Manager Light Beam Systems im Global
Business Center Industrial Safety Systems, SICK AG, Waldkirch
und Zeiteinsparung einen entsprechenden Mehrwert bei der Auswahl
und Inbetriebnahme des deTec4 bieten. Eine dieser Funktionen
– erstmals in dieser Form in einem Sicherheits-Lichtvorhang
umgesetzt – ist der intelligente Hintertretschutz. Hierbei überwacht
ein vertikal installierter deTec4 als Master-Sensor den Zugang in
den Gefahrenbereich, während ein horizontal montierter deTec4
als kaskadierter Slave-Sensor im Gefahrenbereich eine Person erkennt
und so einen Start der Maschine von außen verhindert. Die
Intelligenz des Hintertretschutzes liegt in der Fähigkeit des horizontalen
deTec4, Späne, Fasern, Schweißfunken oder Tropfen, die
DER SICHERHEITS-LICHTVORHANG
BIETET INTELLIGENTEN HINTERTRET-
SCHUTZ, DYNAMISCHE VARIABLE
SCHUTZFELDBREITEN UND NEUE
DIAGNOSEMÖGLICHKEITEN
beim Bearbeitungsprozess entstehen und in den Lichtvorhang fallen
können, zu ignorieren – und die Maschine nicht abzuschalten,
sondern einen bestimmungsgemäßen Betrieb zu ermöglichen. Erst
wenn in das Schutzfeld des Master-deTec4 eingegriffen wird, schaltet
auch der horizontal montierte Lichtvorhang für den Hintertretschutz
in den Überwachungsmodus. Gerade unter rauen Umfeldbedingungen
wird mit Hilfe des deTec4 die Verfügbarkeit und Produktivität
der Maschine entscheidend verbessert, weil ungewollte
Abschaltungen zuverlässig vermieden werden.
DYNAMISCHE VARIABLE SCHUTZFELDBREITEN
Das klassische Einsatzgebiet von Sicherheits-Lichtvorhängen sind
ortsfeste Maschinenszenarien – mit Sender und Empfänger in einem
dauerhaft gleichen Abstand. Mit dem deTec4 lassen sich jedoch
nicht nur solche statischen Anwendungen lösen, sondern mit
der Funktion „Variable Schutzfeldbreiten“ auch dynamische, mobile
Applikationen, in denen der Abstand zwischen Sender und Emp-
100 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

Axiale Kräfte
fest im Griff
02 03 04
05 06 07
fänger prozessbedingt variiert. Hierfür kann im
Systemstecker des deTec4 zwischen drei verfügbaren,
variablen Reichweiten gewählt werden.
Anzutreffen sind solche Einsatzbeispiele etwa in
der Intralogistik, wenn der Empfänger des
deTec4 auf einem Querverfahrwagen in der Vorzone
eines Hochregallagers mitfährt oder in der
Produktion, wenn ein schienengeführter Schlitten
mehrere parallele Arbeitsplätze mit Material
versorgt. Ein weiteres Einsatzgebiet ist in der
Reifenindustrie anzutreffen. Hier werden beispielsweise
die gefahrbringenden Bewegungen
der Transporteinheiten zwischen den Aufbaumaschinen
durch horizontal bewegte Sicherheits-Lichtvorhänge
abgesichert.
NFC UND IO-LINK ALS STANDARD
ON BOARD
Unabhängig davon, welchen Funktionsumfang
der Anwender über den Systemstecker letztlich
wählt – IO-Link und NFC sind als Kommunikationskanäle
bis auf die Core-Variante in jeder
Ausführung des deTec4 on board. Damit soll dieser
Sicherheits-Lichtvorhang hinsichtlich der
Remote- und Vor-Ort-Diagnosemöglichkeiten
einen neuen Standard setzen. Wie durchdacht
das Konzept ist, zeigt sich bereits bei der Integration
und Inbetriebnahme. So kann der Monteur
über NFC vor Beginn der Arbeiten die Konfigurationsdaten
des deTec4 im stromlosen Zustand
auslesen und verifizieren – und nicht erst im eingebauten
und verdrahteten Zustand. Mögliche
Verwechselungen werden früh erkannt und unnötige
Doppelarbeit bei der Montage vermieden.
Zudem ist es dank NFC möglich, bei der Inbetriebnahme
die Signalqualität jedes einzelnen
Strahls auf dem Smart Phone zu visualisieren.
01 Die Sensorkommunikation per IO-Link sorgt
für kontinuierliche Remote-Diagnosedaten sowie
eine umfassende Datenanalyse und Visualisierung
im Sopas Engineering Tool
02 Im Diagnose-Modus überträgt das deTec4 per
NFC Informationen wie die Daten und Einstellungen
des Lichtgitters und Diagnosemeldungen
auf das Smartphone
03 Das 2-Signal-Muting des detec4 überwacht die
Einfahrt einer Palette in einen Bereich mit einer
gefahrbringenden Maschinenbewegung und
schaltet diese ab, wenn eine Person detektiert wird
04 Die Intelligenz des Hintertretschutzes liegt in
der Fähigkeit des horizontalen deTec4, Späne,
Fasern, Schweißfunken oder Tropfen zu ignorieren
05 Die Kommunikation über IO-Link eröffnet die
Option, die Daten des deTec4 für zusätzliche
Mess- und Automatisierungsfunktionen zu nutzen
06 Die reduzierte Auflösung des detec4 erlaubt
eine sichere Maschinenbedienung auch bei aktivem
Schutzfeld
07 Mit der Funktion „Variable Schutzfeldbreiten“
des detec4 lassen sich auch dynamische, mobile
Applikationen umsetzen, in denen der Abstand
zwischen Sender und Empfänger prozessbedingt
variiert
PRAXISGERECHTE VISUALISIERUNG
Beim Ausrichten unterstützen den Monteur verschiedene,
in der Farbe wechselnde LEDs, die
den Betriebszustand des Lichtvorhangs und des
Schutzfelds anzeigen, sowie die im Sender integrierte
Laser-Ausrichthilfe. Auch die OSSD-
Schaltausgänge werden per LED visualisiert. Er-
Ihre
Sicherheit
im Fokus
Klemmköpfe
Absturzsicherungen
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MASCHINENSICHERHEIT
gänzt wird das Anzeigekonzept durch acht weitere Mehrfarb-LEDs,
die auch eine erste Diagnose vor Ort ermöglichen. Je nach Farbe
zeigen sie die aktuelle Konfiguration, die Signalstärke, Ausrichtung
und Synchronisation von Sender und Empfänger sowie Warnungen
oder einen Ausfall als Blinkcode an.
KONFIGURATIONSUNTERSTÜTZUNG UND
VOR-ORT-DIAGNOSE
Genauso bequem, aber wesentlich umfangreicher, sind die Diagnosemöglichkeiten
über NFC und die Smartphone-App Sick Safety Assistant.
Die NFC-Antenne im deTec4 ist passiv – sie sendet erst dann
Daten, wenn das mobile Endgerät dicht an den Lichtvorhang gehalten
wird und das NFC-Modul im Lichtvorhang mit Energie versorgt.
Das Verfahren hat im Gegensatz zu WLAN oder Bluetooth eine Reihe
von Vorteilen: es sendet nicht permanent, es erlaubt keinen Fernzugriff
und es funktioniert ohne Spannungsversorgung des deTec4. Es
wird gezielt nur ein Lichtvorhang zur Datenübertragung
aktiviert und Daten werden auch nur an diesen
übertragen – was eine eindeutige Zuordnung
bei mehreren deTec4 in räumlicher Nähe
gewährleistet. Bei der Inbetriebnahme
zeigt der DIP-Schalter-Assistent der
App für jede gewünschte Funktionalität
das Bild der korrekten Einstellung
der DIP-Schalter im Systemstecker
an. Im Diagnose-
Modus überträgt das deTec4
per NFC Informationen wie die
Daten und Einstellungen des
Lichtgitters, die Signalstärke aller
Einzelstrahlen, die Versorgungsspannung
und OSSD sowie
Diagnosemeldungen auf
das Smartphone – das diese
dann auf Wunsch per Email beispielsweise
in eine Servicezentrale
weiterleiten kann. Vor Ort kann der
Bediener die Fehler- und Abschalthistorie
aufrufen, einen Soll-Ist-Vergleich
der DIP-Schalterstellungen vornehmen
oder die Konfiguration des Sicherheits-Lichtvorhangs
über deren Checksumme auf mögliche Veränderungen
oder Manipulationen prüfen – vollkommen ohne Betriebsanleitung.
All dies ermöglicht eine schnelle Diagnose im Detail, eine verzögerungsfreie
Fehlerbehebung und führt dank minimaler Stillstandzeiten
zu einer verbesserten Verfügbarkeit und Produktivität der Maschine.
REMOTE-DIAGNOSEMÖGLICHKEITEN
Der deTec4 begründet in vielerlei Hinsicht eine
neue Generation von Sicherheits-Lichtvorhängen. Während
der intelligente Hintertretschutz die Verfügbarkeit
von Maschinen insbesondere im rauen Umfeld verbessert,
eröffnen die dynamischen variablen Schutzfelder eine Reihe
neuer Applikationsfelder. Das abgestufte Diagnosekonzept hilft
entscheidend, die Stillstandzeiten von Maschinen zu minimieren.
Gleichzeitig liefert es alle relevanten Daten für eine vorbeugende
Instandhaltung. Die einfache, softwarelose Konfiguration, optional
mithilfe des DIP-Schalter-Assistenten in der App oder Sopas ET,
spart Zeit und Geld bei der Inbetriebnahme – während die
Nutzung von Messfunktionen und die Umsetzung weiterer
automatisierungstechnischer Zusatzfunktionen für eine
hohe Wirtschaftlichkeit und schnelle Amortisation der
Sicherheitstechnik sorgt. Diese Mehrwerte
machen deTec4 laut Anbieter zu einer
zukunftssicheren Investition.
Während NFC und die Smartphone-App durch eine Momentaufnahme
die aktuelle Diagnose und schnelle Fehlerbehebung vor Ort ermöglichen,
sorgt die Sensorkommunikation per IO-Link für kontinuierliche
Remote-Diagnosedaten sowie eine umfassende Datenanalyse
und Visualisierung im Sopas Engineering Tool (ET). Auch auf diese
Weise wird im Fehlerfalle eine gezielte Klärung von Ursachen
sowie eine schnelle Wiederherstellung der Sensorfunktion und der
Betriebsbereitschaft der Maschine unterstützt. Im laufenden Betrieb
können zudem alle angeschlossenen deTec4 regelmäßig
hinsichtlich ihres Betriebszustands und ihrer Konfiguration
abgefragt und geprüft werden –
Condition Monitoring und Predictive
Maintenance ganz im Sinne von Industrie
4.0. Darüber hinaus bietet der
Sopas-ET-Datenrekorder anhand
der analysierten Daten dem Betreiber
Möglichkeiten der Prozessoptimierung
an. Schließlich eröffnet
die Kommunikation über
IO-Link die Option, die Daten
des de-Tec4 für zusätzliche
Mess- und Automatisierungsfunktionen
zu nutzen – beispielsweise
die Höhenmessung
von Objekten, die sich durch das
Schutzfeld bewegen. Zusätzliche
Sensorik kann entfallen – das Sicherheits-Lichtgitter
unterstützt so
ein kosteneffizientes Anlagendesign.
Bilder: Sick
www.sick.com/de

MASCHINENSICHERHEIT
SICHERHEIT AUCH BEI KURZEN TAKTZEITEN
Schutz für Mensch und
Maschine bietet das
Entlüftungsventil AS3-SV
von Aventics. Es kann in
die Wartungseinheiten
AS integriert oder als
Stand-alone genutzt
werden. Durch seinen
redundanten Aufbau
und die zweikanalige
Signalverarbeitung mit
Selbstüberwachung
können mit dem Ventil
sicherheitsrelevante
Steuerungen der
Kategorie 4 sowie
Performance Level e
erreicht werden. Das
Ventil übernimmt die Sicherheitsfunktionen redundantes Entlüften
und Schutz vor unerwartetem Belüften. Es schaltet die
Druckluftversorgung nur ein, wenn alle Bedingungen zum
sicheren Anlauf der Maschine erfüllt sind. Der Schutz vor
unerwartetem Belüften verhindert einen ungewollten Anlauf
der Zylinder. Im Fehlerfall entlüftet das Ventil die Arbeitsleitungen
und stellt so einen energielosen, sicheren Zustand her. Das
Ventil eignet sich z. B. für den Einsatz an Türschaltern, Lichtschranken,
als sicherer Ausgang einer Steuerung oder als
Sicherheitsbaustein für Not-Aus-Anwendungen.
www.aventics.com
SCHLANKE TÜRABSICHERUNG
MIT HOHEN SCHUTZARTEN
Wo ein schlankes Schaltergehäuse
gebraucht wird,
z. B. an Eckpfosten von
Schutzzäunen, kann die
Schutztürabsicherung
MGBS von Euchner
eingesetzt werden. Sie ist
eine Kombination aus
einem transpondercodierten
Sicherheitsschalter CTP,
montiert auf einer
Riegelplatte, und einem
MGB-Griffmodul. Die
Befestigungsbohrungen im
Griffmodul und der
Riegelplatte sind verdeckt
und bieten auf diese Weise einen ausgezeichneten Manipulationsschutz.
Auch ein Sperreinsatz ist im Griffmodul enthalten. Damit
wird ein Starten der Anlage, z. B. während der Wartung oder
Reinigung, verhindert. Das System ist optional mit einem Not-
Halt-Gerät und mit Bedien- und Anzeigeelementen ausgestattet.
Mit der Transpondertechnik erreicht es Kategorie 4/PL e nach EN
ISO 13849-1 ohne zusätzlichen Fehlerausschluss und erfüllt die
Anforderungen der EN ISO 14119. Mit den Schutzarten IP65, IP67
und IP69K und einer Zuhaltekraft von 3 900 N eignet sie sich für
anspruchsvolle Umgebungen.
www.euchner.de
INSERENTENVERZEICHNIS HEFT 11/2018
ABB Stotz-Kontakt, Heidelberg61
ACE Stoßdämpfer, Langenfeld81
Altra Industrial Motion,
USA-Braintree50
COG C. Otto Gehrckens GmbH & Co.
KG, Pinneberg51
Columbus McKinnon, Kissing67
Covestro, Leverkusen25
E-T-A, Altdorf75
Eckelmann, Wiesbaden77
Eichenberger Gewinde AG,
CH-Burg87
Elatech, I-Val Brembilla23
Euchner, Leinfelden-Echterdingen 117
Faulhaber, SchönaichHalfcover
Findling, Karlsruhe21
Gefran, Seligenstadt32
Getriebebau NORD, Bargteheide 7
GMN Paul Müller, Nürnberg63
Habasit, Eppertshausen36
Hänchen, Ostfildern53
Hanning, Oerlinghausen69
Harmonic Drive, Limburg39
Harting, Minden35
Haydon Kerk Pittman 103
Hatz, Ruhstorf 115
Heidenhain, Traunreut4. US
Hema, Seligenstadt 109
Hiwin, Offenburg27
Icotek, Eschach89
Igus, Köln92
IMS Gear, Donaueschingen85
Indu-Sol, Schmölln55, 57, 59
KISSsoft, CH-Bubikon51
Koco Motion, Dauchingen22
Koyo Deutschland, Hamburg 9
Kübler, Villingen-Schwenningen 106
Lapp, Stuttgart 111
Limbach, Solingen32
Maxon Motor, München2. US
Micro-Epsilon, Ortenburg 3
Murrelektronik, Oppenweiler97
Nabtesco, Düsseldorf41
Neugart, Kippenheim65
Orbit Antriebstechnik, Wolfenbüttel31
Pepperl+Fuchs, Mannheim 102
Pilz, Ostfildern 5
R+W, Klingenberg49
Renold, GB-Manchester19
Ringspann, Bad Homburg29
Rotor Clip, USA-Somerset73
Rulmeca, Aschersleben93
Scanwill Fluid Power,
DK-Albertslund76
Schmidt-Kupplung, Wolfenbüttel47
Sensor-Technik Wiedemann,
Kaufbeuren13, 15
Sick AG, Waldkirch37
Sieb & Meyer, Lüneburg 105
Sitema, Karlsruhe 101
SMC Deutschland, Egelsbach33
Steute, Löhne 107
Sumitomo, Markt Indersdorf43
Tecnotion, München48
TKD Kabel, Nettetal71
Turck, Mülheim83
Turkish Machinery Deutschland,
Braunschweig52
VMA, Großostheim 113
WEG Germany, Kerpen91
Wittenstein alpha, Igersheim45
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MASCHINENSICHERHEIT
BESTENS
IN
POSITION GEBRACHT
PS116 PS215 PS216 PS226 PS315 PS316
SPECIAL
Über 1 000 verschiedene Varianten bietet die
neue Positionsschalter-Serie eines Spezialisten
für die funktionale Maschinensicherheit. Nach
einem Baukastenprinzip angelegt, lassen sich
Positionsschalter vielfältig kombinieren,
austauschen und universell einsetzen. Bei
Bedarf lassen sie sich sogar auch an das sichere
Kommunikationsprotokoll AS-Interface Safety
at Work anschließen.
Positionsschalter gehören zu den Klassikern unter den Schaltgeräten.
Sie werden branchenübergreifend in allen industriellen
Umgebungen eingesetzt, wo bewegliche Teile an Maschinen
und Anlagen positioniert, gesteuert oder überwacht
werden müssen. Als Positionsschalter mit Sicherheitsfunktion ist es
ihre Aufgabe, die Stellung von seitlich verschiebbaren oder drehba-
ALLE DENKBAREN ANWENDUNGEN
WERDEN VON EINER EINZIGEN,
MODULAREN BAUREIHE ABGEDECKT
ren Schutzeinrichtungen zu überwachen. Die sogenannten Bauart-
1-Schalter nach ISO 14119 sind seit vielen Jahren im Maschinenbau
so weit verbreitet, dass es zwei Normbaugrößen gibt, deren Abmessungen
in den Normen EN 50041 und EN 50047 festgelegt sind.
Eine Weiterentwicklung dieser Standardkomponenten ist eine Herausforderung,
denn der Nutzen muss für die Anwender klar ersichtlich
sein, damit die Schalter im Markt Erfolg haben. Bei der Produktserie
PS von Schmersal ist dies gelungen: Die neue Generation von
Positionsschaltern ist jetzt als modular angelegte Baureihe mit
durchgängig einsetzbaren Komponenten verfügbar: Der Anwender
kann sie als Komplettschalter mit Betätigungselement bestellen oder
alternativ nur den Basisschalter ohne Betätiger. Nach dem Baukastenprinzip
kann der Basisschalter je nach Anwendungsfall mit dem
notwendigen Betätigungselement kombiniert werden, welches aus
mehreren möglichen Versionen ausgewählt werden kann. Insgesamt
104 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

MASCHINENSICHERHEIT
01 Alle Kunststoffvarianten
sind mit einem klappbaren
und unverlierbaren
Rastdeckel ausgestattet
besteht die neue Produktserie aus 16 verschiedenen Betätigern sowie
fünf Grundgeräten. Zusammen mit den 13 verschiedenen Kontaktausführungen
lassen sich über 1 000 verschiede Schaltervarianten
bestellen. Das Spektrum reicht von Druckbolzen über Rollen- und
Winkelhebel bis zu Rollenschwenk- und Schwenkhebeln.
EINFACHER AUSTAUSCH VON BETÄTIGERN
Zudem sind alle Elemente untereinander austauschbar und kombinierbar
– sogar Wettbewerbsprodukte können einfach durch die neue
Schalterserie ersetzt werden. „Gerade große Fertigungsbetriebe sehen
hier Vorteile, insbesondere für die Instandhaltung. Denn die Elemente
können schneller ausgewechselt werden, weil man mit diesem
Baukastensystem immer einen passenden Betätiger findet. So kann
der Anwender flexibler reagieren, was nicht zuletzt zu einer höheren
Maschinenverfügbarkeit beiträgt“, erklärt Stefan Dinkelbach, Product
Manager Automation Technology bei Schmersal. „Außerdem redu-
ziert sich die Variantenvielfalt durch den modularen Aufbau der Produktserie.
Damit verringert sich der Aufwand für die Lagerhaltung.“
IN NUR VIER SCHRITTEN ZUM NEUEN
BETÄTGIGUNGSELEMENT
Alle Betätigungselemente sind in 45°-Schritten drehbar und können
durch ein einfach zu handhabendes Befestigungskonzept schnell
ausgetauscht bzw. umgesetzt werden. Damit ist eine Anpassung an
die vorgegebene Anfahrrichtung jederzeit möglich. Der Austausch
von Betätigungselementen ist denkbar simpel und kann in nur vier
Schritten vollzogen werden: Verriegelungsblech mit einem Schlitzschraubendreher
lösen, vorhandenes Betätigungselement entfernen,
neues Betätigungselement positionieren, Verriegelungsblech
wieder fixieren. Weil das Gehäuse symmetrisch aufgebaut ist, kann
der Konstrukteur für die Rechts- und Linksausführung denselben
Schalter verwenden. Eine reduzierte Montagezeit durch bereits konfektionierte
Schalter in Leitungs- und Steckerausführung ist ein weiterer
Vorteil der verfügbaren Anschlussvarianten.
UNKOMPLIZIERT IN NAHEZU JEDER
KONSTRUKTIONSUMGEBUNG
Die Positionsschalter zeichnen sich durch eine kompakte Bauform
aus, sodass sie auch in beengten Einbauräumen montiert werden
und dort die Position bzw. das Vorhandensein von beweglichen Anlagenteilen,
Werkstücken oder Fördergütern überwachen können.
Die Schalter sind in vier Anschlussvarianten lieferbar: mit Anschlussleitung
M20 oder M16- Kabelverschraubung sowie mit M12-
Einbaustecker, jeweils wahlweise unten oder seitlich angeordnet.
Diese Flexibilität schafft die Voraussetzung für eine unkomplizierte
Installation in nahezu jeder Konstruktionsumgebung.
KONTAKTFREUDIG UND FLEXIBEL
Bei den Positionsschaltern handelt es sich um eine moderne Generation,
die für den Einsatz an Digitaleingängen einer SPS ausgelegt
sind. Auch bei der Kontaktierung hat der Anwender die Wahl. Bis zu
drei Kontakte können in einem Schalter untergebracht werden, ein
sicheres Abschalten mit zusätzlichem Meldekontakt kann dadurch
realisiert werden. Verschiedene Kontaktvarianten in Sprung- und
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DER KONSTRUKTEUR 11/2018 105

MASCHINENSICHERHEIT
03 Die Positionsschalter mit
längenverstellbarem
Metallhebel lassen sich
in 15°-Schritten einstellen
02 Positionsschalter mit
Winkelhebel und einer
Zwangsöffnungskraft von >40 N
Schleichschaltung ermöglichen vielfältige Schalt- und Überwachungsfunktionen.
Ausführungen mit Sprungschaltung sind optional
mit einer Rastfunktion verfügbar, bei der das Betätigungselement
manuell in die Ausgangslage zurückgesetzt werden muss, sodass
eine Speicherung des Schaltzustands möglich ist. Die
Schleichschaltung ist optional mit Kontakt-Überdeckung oder Kontakt-Staffelung
wählbar.
Alle Schaltelemente sind mit einer Kontaktöffnungsweite von
2 × 2 mm nach EN 81-1 ausgeführt. Sie entsprechen damit den Sicherheitsregeln
für die Konstruktion und den Einbau von Komponenten
in Aufzügen. So ist sichergestellt, dass alle denkbaren Anwendungen
von einer einzigen, modularen Baureihe abgedeckt
werden können: von der Positionserfassung an Maschinen und Anlagen
über sicherheitsgerichtete Aufgaben an Schutztüren bis zur
Überwachung von Kabinenposition und Kabinentüren in Aufzügen.
„Zur Flexibilität trägt außerdem bei, dass die Pin-Belegung nicht
festgelegt ist, sodass individuelle Belegungen realisierbar sind“, sagt
Stefan Dinkelbach. Die Schutzarten IP66 bzw. IP67 schaffen die Voraussetzung
für den Einsatz der Positionsschalter unter ungünstigen
Umgebungsbedingungen. Auch bei den Umgebungstemperaturen
ist die Spannbreite groß: Bei Temperaturen zwischen -30 und
+80 °C lassen sich die neuen Schalter problemlos einsetzen.
FÜR SICHERHEITSANWENDUNGEN
BIS PERFORMANCE LEVEL d GEEIGNET
Die Positionsschalter der PS-Baureihe verfügen über zwangsöffnende
Öffnerkontakte gemäß IEC 60947-5-1. Sie können somit als
Bauart-1-Schalter gemäß ISO 14119 in sicherheitsgerichteten Anwendungen
– z. B. für die Stellungsabfrage von Schutztüren – eingesetzt
werden. In Verbindung mit einer geeigneten Sicherheitsauswertung
kann ein einzelner Positionsschalter bis zum Performance
Level (PL) d gemäß EN ISO 13849 eingesetzt werden.
Die Auswahlmöglichkeiten des Anwenders gehen sogar noch weiter:
Mithilfe eines sicheren Eingangsmoduls können Positionsschalter-Varianten
mit zwei Öffnern einfach im Plug-and-Play-Verfahren
über eine Standard-M12-Verbindungsleitung an das sichere Kommunikationsprotokoll
AS-Interface Safety at Work angeschlossen
werden. Auch der weit verbreitete Sicherheitsbus AS-i Safety zeichnet
sich durch ein hohes Maß an Flexibilität aus. Dazu trägt die Tatsache
bei, dass AS-Interface mit allen gängigen Bussystemen kommunizieren
kann. Darüber hinaus kann ein AS-i-Safety-System auch
nach der Installation jederzeit verändert oder erweitert werden.
Bilder: K.A. Schmersal
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SCHÜTZE MIT INTEGRIERTEM
ÜBERSPANNUNGSSCHUTZ
Die Schütze der Baureihe AFS von ABB können Teil der Sicherheitskette
in Maschinen oder in Anwendungen der Prozessindustrie
sein, z. B. beim Motorschutz. Sie sind aufgrund des fest
angebauten, frontseitigen Hilfskontaktblocks mit zwei Schließer-
und zwei Öffnerkontakten in gelber Safety-Farbe gut zu
erkennen. Die Hilfskontakte haben einen geringen Schaltpegel
und sind zwangsgeführt. Bei den Öffnerkontakten handelt es
sich um für Sicherheitsmeldungen erforderliche Mirrorkontakte.
Zusätzlich sind die Schütze gegen manuelles Betätigen
geschützt. Integrierte Entstörglieder machen eine ergänzende
Spulenbeschaltung überflüssig. Die Schütze lassen sich einfach
integrieren. Alle Daten sind über Sicherheits-Design-Tools wie
Sistema oder FSDT verfügbar. Mit kurzen Ausschaltzeiten bis
30 ms reagieren sie sehr schnell, wenn ein gefährlicher Fehler
erkannt wird. Die Geräte haben einen integrierten Überspannungsschutz,
externe Löschglieder sind somit nicht erforderlich
www.abb.de/stotz-kontakt
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MENSCH-ROBOTER-KOLLABORATION
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eine Greifer-Lösung
entwickelt,
die durch ihr
Produktdesign
für eine sichere
Mensch-Roboter-
Kollaboration
sorgt. Der
Cobot-Greifer ist
für Einsatzgebiete
in der Intralogistik
wie End-of-Line-Packaging oder Pick-and-Place-Anwendungen
gedacht. Mit flexiblem Schaum als Greiffläche kann er
u. a. Kartonagen, Boxen und Bauteile mit Strukturen, Aussparungen
sowie dreidimensionale Außenformen von bis zu 8 kg
sicher halten. Zudem lässt er sich leicht in Automatisierungsumgebungen
integrieren. Dank der Vergrößerung der Kontaktoberfläche
und der Verringerung der Stoßkräfte erfüllt der kollaborative
Roboter die Vorgabe ISO TS 15066 – eine Norm zur
Zusammenarbeit zwischen Mensch und kollaborativem
Industrieroboter. Additive Fertigungsverfahren erlauben eine
gewichtsoptimierte und dynamische Geometrie des Greifers.
Das ermöglicht die Anbindung an die Kleinroboter mit geringen
Traglasten. Der Greifer ist modular aufgebaut, sodass er mit
energiesparenden Ejektormodulen oder intelligenten Vakuum-
Schaltern zur Prozessüberwachung ergänzt werden kann.
www.schmalz.com

MASCHINENSICHERHEIT
SCHMAL, SMART,
SICHER
SPECIAL
Sicherheitsrelais haben sich durch hohe
Zuverlässigkeit und eine einfache Handhabung
bei Anwendern über Jahre bewährt. Bislang war
ihre Funktion jedoch auf das Abschalten
gefahrbringender Bewegungen beschränkt.
Sicherheitsrelais mit integriertem IO-Link-
Device bieten jetzt in Kombination mit einem
RFID-kodierten Sicherheitsschalter erweiterte
Funktionen – und sie sind besonders kompakt.
Autor: Dipl.-Ing. (FH) Carsten Gregorius, Produktmarketing Safety,
Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont
Bislang wurden erweiterte Komfortfunktionen von Sicherheitsrelais
lediglich von höherwertigen Systemen – zum
Beispiel konfigurierbaren Schaltgeräten oder Sicherheitssteuerungen
– angeboten. Jetzt stellt Phoenix Contact ein Sicherheitsrelais
mit integriertem IO-Link-Device vor, das sich unter
anderem durch eine kompakte Baubreite von nur 17,5 mm auszeichnet.
Vor dem Hintergrund der seriellen Verschaltungsmöglichkeit
der Sicherheitsschalter PSRswitch wertet das neue Sicherheitsrelais
vom Typ PSR-MC42 jedes einzelne Türsignal über ein
proprietäres Übertragungsprotokoll aus und bereitet die Daten für
die IO-Link-Kommunikation auf. Auf diese Weise lassen sich die
Detailinformationen, wie „Türposition“, „Warten auf Reset“, „Warnbereich“
oder „Peripheriefehler“, jedes Türschalters beurteilen. Mit
dem Schaltersystem PSRswitch können maximal 30 Schalter bis
zum höchsten Sicherheits-Level PL e seriell verschaltet werden.
Darüber hinaus stellt die Lösung Geräteinformationen des Sicherheitsrelais
über IO-Link bereit. Umgekehrt kann der Antrieb vom
IO-Link-Master über das Sicherheitsrelais nicht-sicherheitsgerichtet
gesteuert respektive freigegeben werden.
Die Vorteile des Kommunikationssystems IO-Link liegen auf der
Hand: Da es sich um einen offenen Standard handelt, lassen sich
die Geräte in nahezu sämtliche Feldbus- und Automatisierungssys-
108 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

MASCHINENSICHERHEIT
01 Das Herzstück der
PSRmini-Serie bildet das
Elementarrelais NSR
UMSETZUNG DER ANFORDERUN-
GEN DER EN 50205
Elementarrelais mit zwangsgeführten Kontakten
werden verwendet, um für eine maximale
Sicherheit der Menschen und Maschinen zu sorgen.
Öffner und Schließerkontakt eines Elementarrelais
sind durch eine mechanische Vorrichtung miteinander
verbunden. Auf diese Weise wird dafür
gesorgt, dass Schließer und Öffner keinesfalls
gleichzeitig geschlossen sein können. In Kombination
mit einer geeigneten Auswertung lässt sich
ein Öffnungsversagen so zuverlässig erkennen und
über einen zweiten unabhängigen Abschaltpfad
steuerungstechnisch sicher verriegeln. Die Norm
EN 50205 legt die sicherheitsrelevanten Grundanforderungen
für Elementarrelais mit Zwangsführung
fest. Daraus lässt sich ableiten, dass für
das System „Öffner – Schließerkontakt“ keine
gemeinsamen Kontaktglieder – also Umschaltfedern
– genutzt werden dürfen.
teme einbinden. Das ermöglicht eine höhere Datenverfügbarkeit
bei gleichzeitig geringerem Verdrahtungsaufwand.
Durch die Kombination von Echtzeitprozessdaten und
historischen Daten minimiert sich zudem der Aufwand
bei der Inbetriebnahme und Fehlersuche. Das Sicherheitsrelais
PSR-MC42 umfasst zwei unabhängige Sensorkreise,
von denen der eine typischerweise für die Schutztürkaskade
und der andere zum Beispiel für die Not-Halt-
Abschaltung verwendet werden kann. Mit den ausgangsseitig
zur Verfügung stehenden Freigabepfaden auf Basis
der eigens von Phoenix Contact entwickelten Relaistechnologie
lassen sich Lasten bis zu 6 A sicher abschalten.
MINIATURISIERUNG DURCH SELBST
ENTWICKELTES ELEMENTARRELAIS
In der Vergangenheit waren die in den Sicherheitsrelais
verbauten zwangsgeführten Elementarrelais der limitierende
Faktor, denn deren Baugröße und Leistungsvolumen
erlaubte praktisch keine weitere Miniaturisierung der
Reduziert Baumaße wirkungsvoll:
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unsere Standard-Modelle, denn er kommt bei gleichem
Auszug mit wesentlich weniger Falten aus. Der um bis zu
25 Prozent vergrößerte Hub sorgt außerdem bei gleichem
Schutz für eine bessere Performance der Maschine.
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DER KONSTRUKTEUR 11/2018 109

MASCHINENSICHERHEIT
SPECIAL
02 Die neuen Hybrid-Motorstarter
Contactron Pro lassen sich um das
Safety-Modul PSR-MC38 ergänzen
„WIR HELFEN BEI DER
EINHALTUNG DER
GESETZLICHEN
ANFORDERUNGEN“
Dipl.-Ing. (FH)
Carsten Gregorius,
Produktmarketing Safety,
Phoenix Contact
Das Fachwissen unserer TÜV-zertifizierten
Mitarbeiter bringt den
Anwendern Rechtssicherheit für
ihre Maschinen und Anlagen.
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Tools und Lösungen unterstützen
bei der flexiblen und wirtschaftlichen
Kombination von Safety- und
Security-Technik, um in einem
internationalen Umfeld wettbewerbsfähig
zu bleiben. Ergänzt um
ein umfassendes Dienstleistungsangebot
erhalten Anlagenerrichter
und -betreiber somit über den
gesamten Sicherheitslebenszyklus
ein optimal auf ihre Anforderungen
abgestimmtes Leistungsspektrum.
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Sicherheitsrelais. Um die physikalischen Abhängigkeiten
zu durchbrechen, haben die Entwickler
von Phoenix Contact ein deutlich kleineres
Elementarrelais mit hoher Schalt- und
geringer Betriebsleistung, also mit einer größeren
Effizienz konzipiert. Das eigene Elementarrelais
zeichnet sich dadurch aus, dass
es trotz der geringen Baubreite von lediglich
6 mm die gleichen Leistungsdaten – somit das gleiche
Schaltvermögen – wie die klassisch am Markt angebotenen
Elementarrelais mit Zwangsführung aufweist, deren
Abmessungen erheblich größer sind.
Auf Grundlage der neuen Relaistechnologie lassen
sich jetzt bislang nicht realisierbare Sicherheitslösungen
umsetzen, die im Vergleich zu klassischen Sicherheitslösungen eine
Platzersparnis von bis zu 70 % eröffnen. „Dies war der wesentliche
Grund, weshalb wir uns für das neue Sicherheitsrelais PSRmini entschieden
haben“, erklärt Alfred Rachner, Geschäftsführer der TAR Automation
GmbH, der in Kooperation mit dem Automatisierungsexperten Lenord +
Bauer Stellantriebe speziell für die Verpackungsindustrie entwickelt. Das
auch bei schmal bauenden Sicherheitsrelais keine Abstriche beim Diagnosekomfort
vorgenommen werden, war ein weiteres Kriterium, weswegen
sich Rachner für die kompakten PSRmini-Relais ausgesprochen
hat. „Es hat richtig Spaß gemacht, mit dem PSRmini die Inbetriebnahme
des Prototypenaufbaus durchzuführen“, ergänzt Rachner. „Eine derart
gute Diagnose erweist sich leider nicht immer als selbstverständlich.“
KOMBINIERTE STILLSTANDS- UND
ÜBERDREHZAHL-ÜBERWACHUNG
Die Produktfamilie der Hybrid-Motorstarter von Phoenix Contact ist
ebenfalls um eine neue Baureihe erweitert worden. Contactron Pro vereint
die Vorteile der Hybrid-Technologie der bisherigen Contactron-Module
mit der funktionalen Sicherheit bis PL e sowie hoher Modularität.
Als wichtige Neuerung lassen sich die Contactron Pro-Motorstarter
durch Hilfs- und Rückmeldekontakte abrunden. Das neue Safety-Modul
PSR-MC38, das über den Tragschienen-Busverbinder TBUS mit den Motorstartern
gekoppelt wird, sorgt für das sicherheitsgerichtete Abschalten.
Mit dem PSR-MC38 können sowohl elektromechanische Signalgeber
als auch OSSD-Signale (Output Signal Switching Device) bis maximal
PL e respektive SIL 3 ausgewertet werden.
Das Safety-Portfolio wird durch ein zusätzliches Modul aus der PSR-
Familie ergänzt. Der kombinierte Drehzahl- und Stillstandwächter PSR-
MM30 überwacht die Applikation nicht nur auf Stillstand. Ferner kontrolliert
er bis zu drei unterschiedliche Betriebsarten auf Überdrehzahl.
Aufgrund des zuverlässigen Messverfahrens stellt das Modul eine hohe
Anlagenverfügbarkeit sicher. Die integrierte Schutztürüberwachung ermöglicht
die Kompatibilität des PSR-MM30 zum Schaltersystem
PSRswitch. Mit der zugehörigen PSRmotion-Software lässt sich der
Drehzahl- und Stillstandwächter einfach in Betrieb nehmen, parametrieren
und überwachen. Außerdem können die Bewegungsabläufe der
Maschine im Live-Messbetrieb visualisiert werden. Auf diese Weise kann
der Anwender Applikationen in Verbindung mit Schutztürzuhaltungen
oder Geschwindigkeitsüberwachungen bei Rüst- und Wartungsvorgängen
bis zum höchsten Sicherheits-Level PL e realisieren.
Bilder: Phoenix Contact
www.phoenixcontact.de
110 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

MASCHINENSICHERHEIT
GEGENDRUCKUNABHÄNGIGE BERSTSCHEIBE
Herkömmliche Berstscheiben reagieren auf die Druckdifferenz
zwischen Ein- und Auslassseite. Ein schwankender Gegendruck
beeinflusst den Ansprechdruck also maßgeblich und kann so ein
Sicherheitsrisiko in kritischen Anwendungen verursachen. Die neue
Umkehr-Berstscheibe Ski von Bormann & Neupert by BS&B schützt
laut Anbieter zum ersten Mal vollkommen unabhängig vom Gegendruck
vor unerwünschtem Überdruck. Die neu entwickelte Druckentlastung
sei damit eine hochpräzise, wirtschaftliche Alternative zum
bisherigen Vorgehen, zwei Berstscheiben in Reihe zu installieren. Ihre
Gestaltung halbiere den Montageaufwand und erfordere nur noch
einen Halter.
Die Entwicklungsingenieure von BS&B haben in der Ski zwei Einzelberstscheiben
zu einem kompakten Bauteil vereint. Das auslasseitige
Element schützt dabei das dem Prozessmedium zugewandte
Element vor dem schwankenden Gegendruck. Ein mit atmosphärischem
Druck belegter Zwischenraum entkoppelt die beiden Elemente.
Dank dieser Konstruktion kann der Ansprechdruck der Ski
kompromisslos an den spezifischen Anwendungsanforderungen
ausgerichtet werden. Der Effekt eines zu hohen Prozessdrucks durch
einen erhöhten Gegendruck ist dadurch sicher ausgeschlossen. Die
Ski bietet damit laut Anbieter ein entscheidendes Sicherheitsplus
und ist zugleich so einfach zu handhaben wie eine konventionelle
Berstscheibe.
Die Ski-Umkehr-Berstscheiben sind neben schwankenden Gegendrücken
auch beständig gegenüber zyklischen Prozessdrücken bis zu 90 %
des Ansprechdrucks. Die Gestaltung gewährleistet neben höchster
Auslösegenauigkeit auch eine dauerhafte technische Leckagefreiheit.
Beim Ansprechen geben Sie den maximalen Durchflussquerschnitt
ebenso schnell frei wie herkömmliche Berstscheiben.
www.bormann-neupertbsb.de
SICHERHEITS-LASERSCANNER –
EINFACH INTEGRIERBAR
Leuze Electronic hat mit dem
RSL 400 Profisafe mit Profinet-
Schnittstelle eine neue
Variante des Sicherheits-Laserscanners
vorgestellt, die
einfach in industrielle Netzwerke
integriert werden kann.
Dies ermöglicht neben der
sicheren Kommunikation eine
einfache Diagnose und
Konfiguration über zentrale
Zugangspunkte. Der Profinet-Switch ist in die abnehmbare
Anschlusseinheit integriert. Dies erlaubt den Tausch des
Scanners ohne Netzwerkunterbrechung und erhöht damit die
Anlagenverfügbarkeit. Die Anschlusseinheit verfügt über eine
standardisierte Anschlusstechnik mit M12-Steckverbinder.
Durch die seitliche Kabelzuführung benötigt der RSL 400 nur
eine geringe Einbauhöhe. Alternativ sind AIDA-konforme
Anschluss-Varianten mit Push-Pull-Steckverbindern für
Kupfer- und Glasfaserleitung verfügbar. Der integrierte
2-Port-Switch unterstützt Profinet Conformance Class C und
Isochronous Real Time Kommunikation (IRT). Dadurch eignet
sich der RSL 400 nebem dem Einsatz in Stern-Topologien
besonders für den Einsatz in Linien- und Ringtopologien.
Zudem erlaubt er einen parallelen Zugriff von Standard- und
Sicherheits-SPS, wodurch die Datenlast über die Sicherheits-
SPS minimiert werden kann.
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MASCHINENSICHERHEIT
03
GUT
GERÜSTET
GERÜST
01
04
05
02
SPECIAL
Autor: Michiel Kuijer,
Vertriebsspezialist, Turck
B.V., Zwolle/Niederlande
112 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

MASCHINENSICHERHEIT
Für einen Hersteller von Leitern und Gerüsten
konstruierte und baute das niederländische
Ingenieurbüro Qing eine neue Maschine – Ein
Automatisierungsspezialist sollte zunächst nur
die Sensoren liefern. Aber es kam anders...
Qing ist ein skurriles Ingenieurbüro.“ – Wer sich so im Internet
präsentiert, muss schon etwas anders sein als andere.
Die Qing-Berater, -Projektleiter und -Ingenieure
versprechen innovative und nachhaltige Lösungen in den
Bereichen Industrieautomation, Sondermaschinenbau und Energie,
vor allem für die Lebensmittel- und Verpackungsindustrie. Und
sie glauben daran, dass Arbeit Spaß machen sollte und sich das in
den Beziehungen zu den Kunden widerspiegelt. „Wir sind mittlerweile
um die 80 Qings“, sagt Marc Salemink und lacht. Der Projektleiter
freut sich über die wachsende Zahl der Mitarbeiter, die heute
am Hauptsitz in Arnheim und an weiteren Standorten in Utrecht,
Wageningen und Borne arbeiten.
In den letzten 20 Wochen arbeitete Salemink mit seinem Team an
einer Maschine für einen niederländischen Hersteller von Leitern
und Gerüsten. Die Maschine produziert Querverstrebungen, die
Gerüste stabilisieren. Dazu werden hohle Aluminiumstangen beidseitig
mit hakenförmigen Endkappen versehen, die später in die anderen
Gerüststangen greifen. Der Leiterhersteller setzte bereits
Turck-Sensoren ein und wollte dies auch in der neuen Maschine
tun, weil er die Zahl der vorzuhaltenden Ersatzteile so möglichst
klein halten kann. So kam der erste Kontakt für die Zusammenarbeit
in dem Projekt zu Stande.
Qings Vorgängerfirma hatte vor zehn Jahren bereits eine ähnliche
Maschine gebaut. Diese war noch Punkt-zu-Punkt verdrahtet und
hatte kaum sicherheitstechnische Einrichtungen. „Heute ist die
Technik einen großen Schritt weiter und deshalb sollte auch die
neue Maschine dem neuesten Stand entsprechen“, berichtet Salemink.
Die mechanische Konstruktion der ersten Maschine konnte
zu großen Teilen weiterverwendet werden. An manchen Punkten
musste sie allerdings überarbeitet werden, weil die Qualität der
Querverstrebungen bei der ersten Maschine nicht zu 100 % optimal
war.
01Der Sicherheitslichtvorhang bewegt sich entsprechend
der Länge der produzierten Querverstrebungen entlang der
Maschine mit
02 Mit den I/O-Modulen TBEN-S werden alle Signale über
Profinet zur Steuerung geführt
03 Der Infrarotsensor Q20EQ7 erkennt die Nahtstelle
zwischen zwei Rohren
04 Der induktive Sensor Bi4-M12-AP6X schaltet,
wenn ein Aluminiumrohr aufliegt
05 Banners Safety-Controller SC26-2 steuert die
Sicherheitsfunktionen der Maschine
LÖSUNGSKOMPETENZ
Bei Qing in Arnheim beweist Turck mit einem umfassenden
Automationssystem echte Lösungskompetenz. Durch die
frühe Einbindung der Turck-Spezialisten in das Entwicklungsprojekt
konnte der Anbieter den Kunden schon beim
Entwurf des passenden Automationskonzepts beraten.
Nachdem man sich für ein Ethernet-basiertes Konzept
entschieden hatte, lieferte der Automatisierungsspezialist
die entsprechenden Sensor-, Feldbus- und Anschlusstechnik-Komponenten
sowie Sicherheitslichtvorhänge und eine
Safety-Steuerung von Banner.
Bedingt durch den Wunsch seines Kunden kam Qing bereits im Planungsstadium
der Maschine auf Turck zu. „Anfangs sprachen wir
lediglich über Turck-Sensoren für unsere bisher eingesetzten Geräte.
Aber schnell gerieten wir in die Diskussion, welches Automatisierungskonzept
wir für die Maschine wählen. Turck hat mit uns
drei Szenarien ausgearbeitet und verglichen: eine Punkt-zu-Punkt-
Verdrahtung der Maschine, eine Ethernet-basierte Option und eine
IO-Link-basierte Variante“, erklärt Salemink den Beratungsprozess.
„Wir haben uns für die Ethernet-basierte Verdrahtung entschieden,
da dies für unsere Maschinenplanung die optimale Kombination
aus Modernität, Preis und Leistung darstellte.“
REDUZIERTE VERDRAHTUNG
DER SAFETY-CONTROLLER STEUERT
SIEBEN SICHERHEITSTÜRSCHALTER,
EINEN LICHTVORHANG UND EINEN
NOTAUSTASTER
Heute werden alle klassischen Sensoren und Aktoren mit Turcks ultrakompakten
Tben-S-I/O-Modulen direkt im Feld angebunden.
Für die Sensorik und Aktorik müssen nur zwei Leitungen zum
Schaltschrank geführt werden, eine für Signale und eine für die Versorgung.
Die alte Maschine hatte eine durchgehende Punkt-zu-
Punkt-Verdrahtung. Qing setzte vorher Passiv-Verteiler ein, diese
mussten aber am Schaltschrank einzeln verdrahtet werden. Das hat
damals viel Zeit beansprucht und würde in der neuen Maschine
aufgrund der gestiegenen Zahl von Sensoren noch länger dauern.
„Zwar sind die aktiven I/O-Module teurer als passive, da sie aber
einfach am Profinet-Anschluss der Siemens-Steuerung angeschlossen
werden können, spart man sich die Kosten für Eingangskarten an
der SPS. Die Integration im TiA-Portal, der Programmierumgebung
der Steuerungen war denkbar einfach. Die Geräte sind dort im Katalog
hinterlegt und müssen nur ausgewählt werden. Auch die weitere
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DER KONSTRUKTEUR 11/2018 113

MASCHINENSICHERHEIT
SPECIAL
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Bei der Entwicklung von Prototypen
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Anforderungen der Kunden richtig
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Parametrierung der Module ist ohne Programmieraufwand
möglich“, so Salemink.
DAS MASCHINENKONZEPT
Die Maschine produziert die Querverbinder
in drei Produktionsschritten, die parallel
ausgeführt werden. Im ersten Schritt
werden die Rohre entgratet, um eine einheitliche
Qualität und Ausrichtung der
Rohrenden zu garantieren, bevor im zweiten
Schritt eine Seriennummer eingeprägt
wird. Im dritten Schritt schiebt die Maschine
von links und rechts Aluminium-Klammern
ein und presst diese mit 80 bar ins
Aluminium ein. In einer Minute produziert
die Maschine fünf Rohre, alle 12 s rollt eine
fertige Querstrebe aus der Maschine. Die
Maschine kann Rohre von knapp unter einem
Meter bis zu 4 m Länge verarbeiten.
In Schritt eins erkennen optische Sensoren,
wo zwischen zwei Rohren die Nahtstelle
ist, um nur eines der beiden Rohre
zur nächsten Station zu führen. Dazu setzt
Qing die Infrarot-Sensoren Q20EQ7 von
Turcks Optosensorik-Partner Banner Engineering
ein. Diese erkennen über ihr
Schaltfenster, wo die Lücke zwischen zwei
Rohren liegt und schalten entsprechend.
KOMPLETTE SYSTEMLÖSUNG
Durch die frühe Einbindung in das Projekt
konnte Turck eine komplette Systemlösung
anbieten. „Wir hatten eine Art
Schneeballeffekt“, erklärt Salemink. „Wir
fingen mit den Sensoren an. Aber als wir
im Gespräch waren, kamen weitere Produkte
hinzu: die Signalampel, die Kabel,
die I/O-Module und dann noch der Safety-Controller.“
Der Einsatz des Safety-Controllers
SC26-2 von Turcks Optoelektronik-Partner
Banner Engineering war neu für Qing.
Bisher konnte der Maschinenbauer viele
Safety-Anforderungen mit Relais lösen.
Doch dafür waren die Anforderungen der
neuen Maschine zu komplex. Insgesamt
sind sieben Sicherheitstürschalter installiert
sowie ein Lichtvorhang und ein
Notaustaster von Banner Engineering.
Wenn ein fertiges Produkt aus der Maschine
kommt, muss der Lichtvorhang
vorübergehend inaktiv sein und daher gemutet
werden. Diese und andere Bedingungen
können in Safety-Controllern
konfiguriert werden.
INTELLIGENTE
SAFETY-CONTROLLER
„Das war der erste Safety-Controller, den
ich programmiert habe“, berichtet Enrico
van de Vliert, zuständig für Safety- und
SPS-Programmierung im Projekt. „Wenn
Sie eine normale SPS programmiert haben,
dann ist eine Safety-SPS kein Problem.“
Diese sind einfacher aufgebaut
und verwenden auch Funktionsbausteine,
um die Safety-Eingänge mit den Safety-Ausgängen
zu verbinden. In den Funktionsbausteinen
können boole‘sche Operatoren
ausgewählt werden, um bestimmte
Bedingungen genauer zu definieren.
Zudem haben die Module eine gewisse
Intelligenz, um die Logik der Safety-Applikation
zu prüfen. „Das schützt allerdings
nicht davor, unsichere Einstellungen
zu programmieren“, merkt van de
Vliert an. Am Ende muss ein Safety-Spezialist
die Einstellungen setzen und prüfen.
„Die Software ist zwar ziemlich einfach,
aber Sie müssen trotzdem ein schlüssiges
Safety-Konzept entwickeln. Sie verkürzt
aber die erforderliche Zeit, um dieses
Konzept in einem Controller abzubilden.“
WENIGER AUSSCHUSS
Die Maschine arbeitet zwar nicht nennenswert
schneller als ihr Vorgänger,
aber zuverlässiger und fehlerfrei. In Zukunft
wird der Hersteller weniger Ausschuss
bei der Herstellung der Gerüst-
Querverstrebungen produzieren. Das
liegt auch an den Optimierungen, die
Qing aufgrund der Erfahrungen mit der
ersten Generation der Maschine sammeln
konnte. In der ersten Generation
wurden die Rohre hydraulisch positioniert,
um dann über zwei Gleitschienen
aus der Maschine zu gleiten. Dabei kam
es mitunter zu kleinen Beschädigungen
der Rohre, weil die Hydraulik nicht so exakt
anfahren und sanft verzögern kann
wie ein Elektromotor. Heute löst Qing
diese Herausforderung mit einem elektrischen
Linearantrieb, der präziser angesteuert
werden kann.
VORTEIL GESAMTKONZEPT
Die Breite des Turck-Portfolios ist am Automationsmarkt
selten zu finden. „Wir
schätzen es, wenn wir einen One-Stop-
Shop haben“, sagt Projektleiter Salemink.
„Wenn wir unsere Anforderungen mit einem
Hersteller abdecken können statt mit
zweien oder dreien, dann machen wir das
gerne.“ Die Beratung durch Turck hat
Qing überzeugt und da Salemink und seine
Kollegen zufrieden sind, sieht der Projektmanager
in der Zukunft Potenzial für
weitere gemeinsame Projekte. „Wenn der
Kunde nicht etwas anderes vorgibt, werden
wir gern mit Turck weiterarbeiten.“
Bilder: Turck
www.turck.com
114 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

MASCHINENSICHERHEIT
ANTRIEBSREGLER JETZT MIT ZUSÄTZLICHER
SICHERHEIT
Ein flexibler Stand-Alone-Antriebsregler, der sich für komplexe
Aufgaben in der Automatisierungstechnik und im Maschinenbau
eignet, ist der SD6 von Stöber. Mit seinem 32-Bit-Dual-Core-Prozessor
reagiert er sehr schnell auf Sollwertänderungen und
Lastsprünge. Neu für ihn ist das Sicherheitsmodul SE6. Damit
stehen dem Antriebsregler neben der Sicherheitsfunktion Safe
Torque Off auch weitere antriebsbasierte Sicherheitsfunktionen
zur Verfügung, z. B. umfangreiche Stopp- und Überwachungsfunktionen.
Dazu kommen eine sehr schnelle Worst-Case-Reaktionszeit
und flexible, herstellerneutrale
Schnittstellen. Mit dem
integrierten Bremsenmanagement
von bis zu zwei Bremsen erfüllt der
Regler die Anforderungen der
Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung
an schwerkraftbelastete
Vertikalachsen. Zum Einsatz kommt
der Einzelachsregler mit einem
Ausgangsnennstrom bis 85 A
vorwiegend in antriebsbasierenden
Applikationen mit dezentraler
Bewegungssteuerung.
www.stoeber.de
SCHUTZTÜRANTRIEB: GETRIEBE OFT NICHT
MEHR NÖTIG
Der KFM 24/48 von
Siei-Areg ist ein
kostenoptimierter
Maschinenschutztürantrieb
in Niederspannungsausführung
mit
integriertem Profinet-
Feldbus. Er verfügt über
die Sicherheitsfunktionen
PLc und SIL1 sowie
über einen Servomotor, der ein Getriebe oft überflüssig macht.
Hinsichtlich Funktion, Montage und Inbetriebnahme gleicht er
den beiden anderen Schutztürantrieben des Herstellers, den
KFM05a und KFM Safety. Der neue Antrieb ist aber trotz integrierter
Elektronik noch kompakter. Steckverbinder erleichtern den
Austausch des Antriebs. Da für die Versorgung Kleinspannungen
von 24 bzw. 48 V (Gleich- oder Wechselspannung bis 60 Hz)
ausreichen, ist er flexibel einsetzbar. Sein Wirkungsgrad liegt bei
über 90 %. Er entwickelt im Betrieb nur wenig Wärme und zeigt
einen reduzierten Leistungsbedarf. Bei den Türantrieben KFM05a
und KFM Safety steht überdies nun eine Profinetschnittstelle als
optionale Erweiterung zur Verfügung.
www.sieiareg.de
SENSOREN MACHEN ROBOTER SICHER UND FIT FÜR DIE ZUKUNFT
Der Robotikhersteller Hiwin verwendet in seinem neuen 6-Achs-Roboter für Pick-and-place-Anwendungen Motor-Feedback-Systeme
von Sick. Das spart Platz und macht den 5-kg-Roboter auch fit für zukünftige kollaborative Anwendungen. Verantwortlich für die
platzsparende und kompakte Bauweise des eingesetzten Motor-Feedback-Systems ist die Einkabeltechnologie von Sick. Der EKM36
verfügt über eine integrierte Hiperface-DSL-Schnittstelle und bietet damit alle bekannten Vorteile: vom geringen Verkabelungsaufwand
über die dauerhafte Erstellung von Histogrammen bis hin zum permanenten Condition Monitoring. Und das alles über die zwei
Adern der digitalen Schnittstelle. Dabei greift der EKM36 mechanisch auf die bewährte 36-mm-Bauform zurück. Die Hiperface-DSL-
Technologie ermöglicht in diesem kompakten Bauraum eine absolute Positionsbestimmung und eine Auflösung von bis zu 20 bit je
Umdrehung sowie maximal 4 096 Umdrehungen.
www.sick.de
DER APPLICATIONIZER
Unwiderstehlich für Kompaktmaschinen
EU
STAGE
ENGINEERED FOR
Die H-Serie ist mit so vielen Vorzügen ausgestattet, dass keineKompaktmaschine
daran vorbeifahren kann. Die Drei- und Vierzylinder-Motoren
überzeugen durch hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und die
kompakteBauform. „Rightsizing“ heißtdas Zauberwort, wodurch eine
Vielzahl vonMaschinen im Leistungsbereich von18,4bis 64 Kilowatt
ideal auf Touren gebracht wird.
www.hatz-diesel.com
CREATING POWER SOLUTIONS.

MASCHINENSICHERHEIT
EINER SORGT FÜR
SICHERE POSITIONIERUNG
Sicherheitsrelevante Absolutpositionierung
wird in vielen Branchen
und Anwendungen benötigt. Häufig muss
sie der EU-Richtlinie 2006/42/EG für die
Sicherheit bei der Zusammenarbeit von
Mensch und Maschine entsprechen. Ein
2D-Absolut-Positioniersystem erreicht
jetzt mit nur einem Sensor SIL 3 und
PL e zur sicheren Absolut-
Positionierung – seine spezielle Optik,
die Firmware und ein mehrfarbiges
DataMatrix-Codeband sorgen dabei
für mehrfache Redundanz.
SPECIAL
Die Technologie des neuen 2D-Absolut-Positioniersystems
SafePXV von Pepperl+Fuchs fußt auf dem PCV-System,
das vor 2011 auf den Markt kam. Es hat sich zum Beispiel
in der Autoindustrie als hochgradig zuverlässiger Lieferant
von Positionsdaten bewährt. Das Gerät kann aus einem einzigen
Code des hier noch einfarbigen DataMatrix-Bands die X-Position
auf 0,1 mm genau berechnen. Das nachfolgende PXV-System – vorerst
ohne die sichere Version – erhielt ein auf 120 x 80 mm vergrößertes
Lesefenster und einen erweiterten Tiefenschärfebereich. Damit
werden immer mehrere Codes gleichzeitig erfasst, obwohl dem
PXV ein einziger Code zur Positionsbestimmung genügen würde.
Der PXV benötigt dafür nur eine 2D-Kamera, was das System deutlich
von anderen verfügbaren unterscheidet. Zwei-Kamera-Systeme
erhalten an Weichen abweichende Positionssignale und brauchen
deshalb zusätzliche Mechanismen zur Absicherung der Positionsdaten.
Mit der einzelnen Kamera des PXV ist eine solche Irritation
ausgeschlossen.
Der Hersteller entschied sich, einen 2D-Code zur Orientierung
zu verwenden, da diese gegenüber 1D-Verfahren deutlich überlegen
sind. Mit 2D stehen neben Daten der X- auch solche für die Y-
und Z-Achse zur Verfügung. Der 2D-Code kann eine wesentlich
größere Datenmenge enthalten und erlaubt daher die Herstellung
wesentlich längerer Bänder. Das selbstklebende DataMatrix-Band
des PXV-Systems besitzt laut Anbieter mit bis zu 100 000 m die größte
auf dem Markt verfügbare Länge.
Im Vergleich zum Vorgängermodell wurden die Codes für den
PXV auf das Vierfache, also 15 x 15 mm vergrößert, bei unverändert
hoher Auflösung. Das grobkörnige Design dieser großen Codes ist
Autor: Armin Hornberger, Pepperl+Fuchs, Mannheim
ein immanenter Schutz gegen die unvermeidliche Verschmutzung
im Betriebsalltag. Die weiterhin redundante Erfassung mehrerer
Codes gewährleistet die Positionsbestimmung auch bei völliger
Zerstörung einzelner Codes: Selbst wenn das Codeband bis zu einer
Strecke von 75 mm unterbrochen ist, wird die Positionserfassung
nicht beeinträchtigt. Dehnungsfugen haben damit keinen Einfluss
auf die Funktion.
MIT FARBE ZUM SICHEREN SYSTEM
Für das sichere System SafePXV wurde diese bereits sehr belastbare
Orientierungsgrundlage noch einmal überarbeitet. Das DataMatrix-Band
wurde mehrfarbig gestaltet und erhielt damit eine weitere
Redundanz-Dimension. Jeder Code ist jetzt aus roten und blauen
Elementen zusammengesetzt. Wo diese sich überlagern, ist der
Code schwarz. Der 2D-Lesekopf besitzt in der Safe-Variante nun
zwei LED-Ringe, ebenfalls in Rot und Blau. Sie blitzen nach dem
Zufallsprinzip getrennt voneinander und leuchten jeweils einen der
farbigen DataMatrix-Codes für die Kamera aus. Unter dem blauen
Licht werden nur die roten und schwarzen Felder erfasst, unter
dem roten sind es die blauen und schwarzen Felder. Die Firmware
erledigt den Abgleich der optischen Signale mit einem sicheren Algorithmus
direkt im Sensor. Die somit abgesicherte Information gelangt
durch die Profinet/Profisafe-Schnittstelle zur sicheren Steuerung.
Die Positionsdaten können dort unmittelbar und ohne zusätzlichen
Funktionsbaustein weiterverarbeitet werden.
Da der Sensor bereits die fertigen sicheren Daten an die SSPS liefert,
müssen sie dort nicht mehr plausibilisiert werden, wie dies etwa
bei der Nutzung von zwei Sensoren im Master/Slave-Betrieb nötig
wäre. Daher kann man mit dem SafePXV auch weitere Verdrahtung,
Montageaufwand und Gerätekosten einsparen. Dank der Zer-
116 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

MASCHINENSICHERHEIT
tifizierung des Systems entstehen auch keine Zusatzkosten für
Prüfgutachten. Die Datensicherheit ist mit dieser erhöhten Redundanz
der 2D-DataMatrix-Codes ebenfalls weiter erhöht. Außerdem
gibt das SafePXV-System neben der sicheren X-Position weitere Betriebsdaten
aus: Positionsdaten auf der Y- und Z-Achse sowie
Warn- und Fehlermeldungssignale.
KONTROLLFUNKTION UND EVENT-TRIGGER
Mit dem Abgleich der Farben werden eventuelle Fehlfunktionen sofort
erkannt, denn jeder Code unterliegt einer direkten und unabhängigen
Plausibilitätsprüfung. So bleibt etwa die Detektion oder
Herausgabe eines falschen Positionsdatums ohne negative Folgen.
FÜR DAS SICHERE SYSTEM WURDE
DAS DATAMATRIX-BAND MEHRFARBIG
GESTALTET UND ERHIELT DAMIT EINE
WEITERE REDUNDANZ-DIMENSION
Da die Kameraauswertung nicht weiß, mit welcher Beleuchtungsfarbe
gerade aufgenommen wird, vergleicht sie lediglich die Signale
mit dem Erwartungswert. Sie sichert die Übereinstimmung zwischen
der mathematisch zufälligen Blitzfolge und der erfassten Position.
Die beiden LED-Ringe werden direkt durch den Sicherheitsteil
angesteuert. Somit kann dieser stetig überprüfen, ob die Software
in der Kamera noch korrekt funktioniert.
Die SSPS kann die Daten aus dem PXV für eine verfeinerte Maschinensteuerung
nutzen und zum Beispiel Geschwindigkeit, Beschleunigung
oder andere Parameter errechnen. Unter anderem
lassen sich sichere Beschleunigung, sichere Geschwindigkeit oder
sicherer Stopp ermitteln. Auch die Generierung von Steuersignalen
durch Event-Marker ist möglich. Der SafePXV kann definierte
Events im Prozessverlauf direkt auslösen, ohne dass ein zusätzlicher
Trigger-Sensor dafür benötigt würde. Sein Anschluss erfolgt
direkt mittels Profinet/Profisafe-Protokoll. Die Schnittstelle ist bereits
im Sensorgehäuse integriert. Die Betriebsdaten können außerdem
für eine kontinuierliche Zustandsanalyse ausgewertet
werden.
HANDHABUNG UND KOMPATIBILITÄT
Die Inbetriebnahme ist schnell und einfach. Die Kamera lässt sich
mit einem PC oder mittels Codekarten vor dem Lesefenster einstellen
und parametrieren, bei Feldbus-Installation geschieht dies direkt
durch die Steuerung. Das gleiche gilt auch für die Neuparametrierung
im Fall einer Streckenmodifikation oder dem Wechsel zu
einem anderen Medium. Für die Busanschaltung ist keine zusätzliche
Box erforderlich. Die Ein- und Ausgänge für die Schaltung sind
bereits implementiert.
Die PXV-Serie ist mechanisch äußerst robust. Da der Lesekopf
keine beweglichen Teile besitzt, arbeitet er verschleißfrei und sichert
praktisch durchgängige Verfügbarkeit bei sehr geringem Wartungsaufwand.
Die Safety-Variante des PXV-Systems und der einfache
Gerätetyp sind vollständig kompatibel.
Bild: Pepperl+Fuchs
www.pepperl-fuchs.de
NEU
In ständigem Dialog –
Kommunikation auf
Industrie 4.0-Niveau
INDUSTRIE
u ESM-CB: Auswertegerät, Sicherheitsrelais
und IO-Link Device in einem
u CES-C07: Reihenschaltbarer Sensor
u Prozessrelevante Daten in Echtzeit
via IO-Link
u Informationen zur
präventiven Wartung
SPS IPC DRIVES Nürnberg
27.-29.11.2018 · Halle 7/Stand 280
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70771 Leinfelden-Echterdingen
SICHERHEITSTECHNIK FÜR MENSCH UND MASCHINE WWW.EUCHNER.DE

SUMMER OF ENGINEERING
ZU GAST
BEI SENSOR-TECHNIK WIEDEMANN (STW)
ZUKUNFTSMOBIL
SUMMER OF ENGINEERING
Stark, robust und – leise ... das ist SymonE. Sie steht
unter Strom, und in ihr steckt noch viel mehr. Als
System-Demonstrator der Firma STW zeigt SymonE
nicht nur, was bei mobilen Maschinen im Bereich
Elektrifizierung, Automatisierung und Digitalisierung
heute schon möglich ist. Sie soll Firmen darüber
hinaus gut gerüstet in die Zukunft transportieren.
Viel mehr als ein Surren ist nicht zu hören,
wenn SymonE um die Ecke biegt. Jedenfalls
bringt man das Geräusch nicht mit der
außergewöhnlichen mobilen Maschine
zusammen, die sich da nähert. SymonE – der
Name steht für System- Demonstrator, das große
E am Ende für „elektrisch“. In SymonE vereint die
Firma STW all ihre Kompetenzen, von der Elektrifizierung
über die Automatisierung bis hin zur
Digitalisierung.
Autorin: Dipl.-Ing. (FH) Martina Klein, Stv. Chefredakteurin
DER KONSTRUKTEUR und DER BETRIEBSLEITER
118 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

KOMPONENTENVIELFALT
Hans Wiedemann, Marketingleiter bei STW, erzählt: „Die Idee zu
solch einem Demonstrationsfahrzeug hatten wir schon länger.
Konkret wurde es Anfang letzten Jahres. Da haben wir uns
entschlossen, das Projekt anzugehen. Zielzeitpunkt war die
Agritechnica 2017.“
Die Basis für SymonE bildet ein konventionelles Serien-Nutzfahrzeug,
das aber bereits durch seine futuristische Optik – speziell
durch die rundum-verglaste Fahrerkabine – auffällt. Martin Wagner,
Leiter des Projekts SymonE, berichtet: „Wir haben das Fahrzeug
vollelektrifiziert. Den serienmäßigen Dieselantrieb haben wir
durch Elektroantriebe ersetzt.“ Eine permanenterregte Synchronmaschine
vom Typ PowerMela-C80 mit 80 kW Leistung fungiert als
Traktionsantrieb. Eine baugleiche zweite Synchronmaschine treibt
die Arbeitshydraulik an. Die Antriebe mit integriertem Wechselrichter
wurden speziell für den Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen
als Haupt- und Nebenantriebe konzipiert und sind flüssigkeitsgekühlt.
Die Maschinen sind für den Vierquadrantenbetrieb ausgelegt
und können über CAN mit Sollwerten für Drehmoment-, Spannungsund
Drehzahlregelung betrieben werden.
Auch beim Energiespeicher hat STW mitgewirkt: „Die 650-V-
Batterie haben wir zusammen mit der Firma Kreisel entwickelt. Sie
hat eine Kapazität von 100 kWh“, berichtet Martin Wagner. Die Elektronik,
die im Batteriemanagementsystem verbaut ist, kommt von
STW. Neben diesen Herzstücken der Elektrifizierung sind zahlreiche
weitere STW-Komponenten in SymonE verbaut:
n Die Power Distribution Unit (PDU) verteilt die Ströme über das
Fahrzeug.
n Die Modular Power System Box mPSB ist ein All-in-one-Modul, in
dem verschiedene Funktionen wie Brems Chopper, ISO-Guard
und Inverter/Konverter, integriert sind.
n Der DC/DC-Wandler PowerMela Converter übernimmt die Aufgaben,
für die in herkömmlichen Fahrzeugen die Lichtmaschine
zuständig ist.
n Mit der Motorbridge ESX MBC werden Verbraucher wie z. B. der
Lüfter geschaltet.
n Das Bordnetzsteuergerät mBCX PB übernimmt das Schalten und
Absichern elektrischer Lasten in der Fahrzeugkarosserie.
n Über die frei programmierbare Mobilsteuerung vom Typ ESX-
3XM wird der Fahrantrieb angesteuert.
n Der Drucksensor M01 dient dazu, den Hydraulikdruck zu überwachen.
n Über das VSX Sicherheitsdisplay lassen sich Daten sowohl vom
Fahrzeug als auch von Anbaugeräten erfassen, auswerten und
anschaulich darstellen.
n Mit der Telemetrie Box TC3G lassen sich alle gewünschten Fahrzeug-
und Anbaugerätedaten sammeln, auswerten und an Cloud-
Dienste zur weiteren Aufbereitung/Nutzung weiterleiten.
An der Vorder- und Rückseite verfügt SymomE über die neuen AEF-
Hochspannungsanschlüsse ("Power-Buchsen"), die von der Firma
Harting – einem Partner von STW – entwickelt wurden, um Anbaugeräte
mit Strom zu versorgen. Optional kann ein Range Extender
von Engiro, einem weiteren Partner, ins Fahrzeug integriert werden.
SymonE zeigt ideal, wie das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten
funktioniert. Andreas Weber, Produkt- und Projektmanagement
Steuerungssysteme bei STW, fasst das so zusammen:
„Ein Drucksensor, ein Kamerasystem ... – um alles miteinander zu
koordinieren, braucht es übergelagerte Steuerungstechnik. Will ich
01
03 04
05
02
01 Mithilfe dieses 80-kW-Elektromotors wird der Hydraulikdruck
erzeugt, eine baugleiche zweite Maschine fungiert als Traktionsantrieb
02 Die kompakte 650-V-/100-kWh-Batterie wurde in
Zusammen arbeit mit der Firma Kreisel Electric entwickelt,
darunter sitzt ein DC/DC-Wandler
03 Bei dem Datenmanagement- und Telemetrie-Modul TC3G
liegt der Schwerpunkt auf dem Sammeln, Auswerten und
Übermitteln von Daten über die Cloud
04 Die ESX-3XM ist eine robuste und leistungsfähige Sicherheitssteuerung,
über sie wird bei SymonE der Fahrantrieb
angesteuert
05 Auf dem Sicherheitsdisplay können Fahrzeugdaten, wie der
Ladezustand der Batterie, abgerufen und ausgewertet werden
DER KONSTRUKTEUR 11/2018 119

die Daten anzeigen, dann brauche ich einen Bildschirm, auf dem
ich mir den Zustand des Fahrzeugs anschauen kann. Ich erhalte
Auskunft z. B. über den Ladezustand meiner Batterie, die Menge
des Saatguts, das sich noch in meinem Anbaugerät befindet etc.“
Eins greift ins andere. Automatisierung, Elektrifizierung und Digitalisierung
lassen sich dabei kaum noch voneinander trennen. Hans
Wiedemann nennt ein einfaches Beispiel: „Wenn ich ein Fahrzeug
ELEKTRIFIZIERUNG, AUTOMATISIERUNG,
DIGITALISIERUNG – SYMONE BILDET ALLE
KOMPETENZBEREICHE VON STW AB
elektrifiziere, muss ich es auch laden können – und dazu muss ich
kommunizieren.“ Ein großer Vorteil ist es dabei, wenn alles aus einer
Hand stammt. Denn dann können die Komponenten optimal aufeinander
abgestimmt und die Synergieeffekte maximiert werden.
So kann man aus jedem Bereich das Maximum herausholen.
STW ist schon lange kein reiner Komponentenanbieter mehr –
das macht SymonE deutlich. Karl-Heinz Lochner, Senior Manager
im Geschäftsbereich Leistungselektrifizierung und E-Mobilität bei
STW, sagt: „Wir verkaufen heute nicht mehr Produkte, sondern
Lösungen. Und ich glaube, dass das anders auch gar nicht mehr
möglich ist in unserem Markt mit den Stückzahlen, die sich dahinter
verbergen – Stichwort: kundenspezifische Entwicklung.“ Hans
Wiedemann ergänzt: „Wir helfen unseren Kunden dabei, unsere
Produkte in Serienfahrzeuge hinein zu entwickeln. Wir gehen immer
mehr in dieses Projektgeschäft hinein, bieten Dienstleistungen an.“
STW hat sich für diese Herausforderung präpariert, sein Produktportfolio
baukastenartig aufgestellt und System-Know-how auf­
gebaut. So war es auch kein Problem, das Projekt SymonE innerhalb
kurzer Zeit zu realisieren. Martin Wagner: „Das Zusammenspiel
der Komponenten zu optimieren, das kannten wir ja schon
von Kundenprojekten. Daher ist uns das relativ leicht gefallen. Die
größte Herausforderung war – so banal es klingt – die Verkabelung,
weil wir dieses Serienfahrzeug nicht im Detail kannten und nicht
wussten, wo wir entsprechende Kabelkanäle nutzen können. Aber
trotz allem hat auch das sehr gut funktioniert.“
Dabei entwickelt sich der Baukasten von STW natürlich ständig
weiter. So könnte die Steuerung von SymonE heute bereits anders
gelöst werden. Martin Wagner erklärt: „Zum Zeitpunkt der Konzepterstellung
von SymonE war die Familie des Bornetzsteuergeräts
mBCX noch nicht fertig entwickelt, zwischenzeitlich könnte die
mBCX, von der es ja auch eine Variante mit integrierter Steuerung
gibt, die Funktion der in SymonE verbauten Mobilsteuerung ESX-
3XM mitübernehmen.“
FUNKTIONSVIELFALT
SymonE vereint in sich nicht nur alle Kompetenzbereiche von STW,
sondern auch verschiedene Funktionen. Für Hans Wiedemann ist
SymonE ein optimales Marketing-Werkzeug: „Gerade dadurch,
dass in ihr alle Geschäftsbereiche zusammenlaufen, ist sie ein tolles
Modell, um Kunden auf Messen zu zeigen, was STW alles kann.
Man hat einen ganzheitlichen Blick auf das Fahrzeug und daran
sind unsere Kompetenzen wunderbar darstellbar.“
Aber SymonE ist auch eine Entwicklungsplattform. Martin Wagner:
„Unser Job ist es ja auch, Technologien, die in anderen Branchen
entstehen – wie Automotive-Industrie, Consumer-Bereich oder
Fertigungsindustrie – verfügbar zu machen für die Welt der mobilen
Arbeitsmaschinen. Diese Technologien adaptieren und testen zu
SUMMER OF ENGINEERING
WAS STECKT
HINTER SUMMER OF
ENGINEERING?
Im Sommer 2018 gingen unsere
Redakteure bereits im dritten Jahr
auf multimediale Deutschland-
Tour. Diesmal drehte sich alles um
„Innovation Excellence“, also
Unternehmen, die von uns wegen
ihrer besonderen Fähigkeiten
ausgewählt wurden. Eine Station
dieser Roadshow führte uns zu
STW in Kaufbeuren. Sie möchten
mehr über unsere Tour erfahren?
Spannendes finden Sie auf
unserem Blog:
www.summer-of-engineering.de
120 DER KONSTRUKTEUR 11/2018
06 „Wenn ich mit SymonE auf der Straße unterwegs bin,
schauen uns die Leute mit Begeisterung nach“, sagt der
STW-Innovations- und Produktmanager Martin Wagner

können, dabei hilft uns die SymonE. Zum Beispiel beschäftigen wir
uns inzwischen auch mit autonomem Fahren und allem was dazu
gehört. Gerade hier ist es wichtig, dass wir einen Versuchsträger
haben, um uns im Feld dieser neuen Technologie auszuprobieren.“
Und schließlich ist SymonE nicht nur für STW, sondern auch für
andere Firmen ein Testfeld. Kai Niestroj, Innovationsmanager bei
STW: „Wir stellen Kunden SymonE zur Verfügung, damit sie
Anbaugeräte im Bereich der Elektromobilität unabhängig von der
Technologie des jeweiligen Landmaschinenherstellers testen können.“
SymonE ermöglicht Firmen insgesamt, sich in den Bereichen Elektromobilität
und Digitalisierung im Umfeld mobiler Maschinen
auszuprobieren, den eigenen Bedarf und die Möglichkeiten der
Umsetzung abzuklopfen.
SymonE zeigt also nicht nur, was STW heute schon kann, sondern
sie ist ein Vehikel, mit dem STW sich selbst und seine Kunden erfolgreich
in die Zukunft transportieren will. Demzufolge ist SymonE
kein fertiges Endprodukt, sondern sie lebt, sie wird sich immer
weiterentwickeln.
ANWENDUNGSVIELFALT
SYMONE IST EIN VEHIKEL, MIT DEM STW
SICH UND SEINE KUNDEN ERFOLGREICH
IN DIE ZUKUNFT TRANSPORTIEREN WILL
Was aber sind die Anwendungen, in denen ein Fahrzeug wie SymonE
zum Einsatz kommen kann? „Der erste Bereich wird mit Sicherheit
der Kommunalfahrzeugbereich sein“, sagt Martin Wagner. „Großstädte
wie Paris haben schon angekündigt, per Gesetz zu verordnen,
dass nur noch elektrisch betriebene Fahrzeuge in der Innenstadt
zugelassen sind. Hier sind jetzt natürlich die Kommunen und vor
allem die Hersteller, die Fahrzeuge für diesen Bereich fertigen und
liefern, gezwungen, sehr schnell Lösungen zu bieten.“ Ein zweiter
Punkt, der für den kommunalen Bereich spricht, ist die nötige Infrastruktur,
um die Energie bereitzustellen. Hans Wiedemann fügt hinzu:
„Das Fahrzeug weiß: wie lange kann ich noch kehren, wie lange
kann ich noch Schnee schaufeln, wie lange kann ich noch Müll
wegtragen. Aber es muss dann auch wissen: Wann werde ich geladen?
Und es muss kommunizieren können. Hier kommt das Thema Digitalisierung
ganz stark rein.“ Darüber hinaus könnte mithilfe der
Digitalisierung auch eine Nachweiserbringung realisiert werden, in
der dokumentiert wird, wann welche Arbeiten wo erledigt wurden.
Ein neuralgischer Punkt bei der Elektromobilität ist natürlich
nach wie vor die geringe Reichweite im Vergleich zu Verbrennungsmaschinen.
Martin Wagner: „Demzufolge kommen zum Beispiel
in der Landwirtschaft eher Tätigkeiten in Frage, die sich im Hofbereich
bewegen. Wir haben im Rahmen einer Kooperation bereits
ein Fahrzeug mitentwickelt, das genau hier Aufgaben übernimmt.“
Das können zum Beispiel Fahrten auf dem Futtergang sein – hier
sind Abgase natürlich absolut unerwünscht.
Ein weiteres prädestiniertes Anwendungsfeld sind Fahrzeuge, die
auf keinen Fall stillstehen dürfen, da sonst ein hoher wirtschaftlicher
Schaden droht, z. B. eine Asphaltmaschine hinter der 10 Lkws mit
frischem Asphalt warten. Hier gewährleistet die Digitalisierung
eine lückenlose Überwachung und mithilfe der Predictive Maintenance
quasi eine Nicht-Ausfall-Garantie.
07 Stv. Chefredakteurin Martina Klein im Gespräch mit
Marketingleiter Hans Wiedemann (links) und Innovationsund
Produktmanager Martin Wagner (rechts) von STW
SymonE ist unheimlich vielseitig und sie wäre grundsätzlich für
verschiedenste Anwendungen einsetzbar. Aber eins ist SymonE
nicht: Ein Prototyp. Sie wird nicht in Serie gehen. Und das wäre laut
Andreas Weber auch gar nicht sinnvoll: „Lösungen zur Elektrifizierung,
Automatisierung und Digitalisierung mobiler Maschinen
müssen immer auf den konkreten Einsatz adaptiert werden. Es
kommt darauf an, welche Arbeitsfunktionen man hat, wo das Fahrzeug
eingesetzt wird, wie lange es eingesetzt wird. SymonE ist aus
dem Baukasten heraus entstanden für ihren Einsatzzweck als
Demonstrator. Wenn ich jetzt eine Maschine für spezielle Anwendungen
elektrifizieren möchte, dann kann ich diese aus demselben
Baukasten heraus bedienen, aber auf die jeweiligen Anwendungen
hin zugeschnitten.“
Bei allen Einschränkungen und Abwägungen, die mit der Elektromobilität
einhergehen, sagt Karl-Heinz Lochner ganz klar: „Die
Elektrifizierung mobiler Arbeitsmaschinen macht immer Sinn!
Aber nur, wenn ich das System ganzheitlich betrachte. Eine einzelne
elektrifizierte Straßenwalze wird mir nicht viel bringen, aber wenn
ich mir die Prozesse anschaue, Automatisierung und Digitalisierung
mit einbringe und die Vernetzung der ganzen Baustelle, dann
kann ich große Vorteile erschließen.“ Und das will STW gemeinsam
mit seinen Kunden realisieren.
Von der Komponente zum System zum Prozess, Stichwort:
Fahrzeugverbund und Schwarmintelligenz – auch im Bereich der
mobilen Arbeitsmaschinen wird alles immer komplexer. Da ist es
durchaus sinnvoll, sich für Kooperationen zu öffnen. Denn das
kann kein Unternehmen mehr alleine stemmen. Die Firma STW
zeigt mit SymonE eindrucksvoll ihr ganzes Portfolio, ihre Lösungskompetenz,
aber auch ihre Offenheit und vor allem ihre Innovationsstärke.
Auf in die Zukunft der mobilen Arbeitsmaschinen!
www.stw-mobile-machines.com
VIDEO
www.summer-of-engineering.de/stw_2018
SymonE in Aktion erleben
Sie in unserer exklusiven
Video-Reportage. Schauen
Sie rein!
DER KONSTRUKTEUR 11/2018 121

VORSCHAU
IM NÄCHSTEN HEFT: 12/2018
ERSCHEINUNGSTERMIN: 10. 12. 2018 • ANZEIGENSCHLUSS: 23. 11. 2018
01
02 03
01 Nadellager oder Polymer-Gleitlager? Wir stellen beide Typen
einander gegenüber.
Bild: igus
04
DER DIREKTE WEG
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02 Herausforderung Getriebelager für die Windkraft: Neue Lagerkonzepte
leisten einen Beitrag zur höheren Leistungsdichte von Offshore-
Windenergieanlagen mit über 6 MW Leistung.
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03 Wenn es auf jedes Gramm ankommt: Kunststoff erlaubt gewichtsreduzierte
Lösungen, die sich gleichzeitig in der Serienproduktion durch
besondere Wirtschaftlichkeit auszeichnen.
Bild: Pöppelmann
04 CAD, CAM, PDM: Ein Spezialist für Gehäusesysteme hat mithilfe
eines Partners für die Implamantierung eine durchgehende Prozesskette,
von der Kundendatenübernahme bis zur Fräsmaschine realisiert – mit
Erfolg!
Bild: DPS Software
(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)
122 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

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