antriebstechnik 8/2020

19174
08 AUGUST 2020
Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.
TITELSTORY
MESSTECHNIK
Metallteile präzise
positionieren und bearbeiten
antriebstechnik.de

Components for Your Equipment.
Antriebssysteme und Energiespeicher
Die Liduro Frequenzumrichtersysteme und Leistungsmodule von Liebherr sind für härteste
Umgebungs- und Anwendungsbedingungen ausgelegt und bieten eine maximale
Leistungsdichte, Effizienz und Verwendungssicherheit in industriellen Anwendungen.
Das integrierbare Energiespeichersystem ist für hochdynamische Anwendungen
mit hohen Spitzenlasten konzipiert. Energiekosten können über die Speicherung und
effiziente Nutzung von Rekuperationsenergie um 20 – 40 % gesenkt werden.
Liebherr-Components AG
Postfach 222
5415 Nussbaumen AG, Schweiz
Tel.: +41 56 296 43 00
E-Mail: info.cos@liebherr.com
components.liebherr.com

EDITORIAL
300 MILLIARDEN EURO
AUFTRAGSPOTENZIAL
TOX ®
ElectricDrive
moves
Liebe Leserinnen, liebe Leser,
über die durch das Corona-Virus ausgelöste Krise wurde viel
geredet. Jetzt ist die Zeit gekommen, den Blick nach vorne zu
richten und nach Chancen für die Antriebsbranche zu suchen.
Die liegen gerade in der anderen globalen Krise, dem
Klimawandel. Von den großen Anstrengungen für einen
verringerten CO 2
-Ausstoß wird der Maschinenbau immens
profitieren. Auf 300 Milliarden Euro Auftragsvolumen pro Jahr
schätzt eine Studie unter Beteiligung des VDMA das Potenzial
bis 2050 ein. Der Grund: Für eine klimaneutrale Produktion
braucht es neue, innovative Maschinen für alle Industrien.
Der Maschinenbau verursacht zwar nur 0,2 Gigatonnen der
insgesamt 35 Gigatonnen CO 2
-Emissionen aus der Industrie.
Er beeinflusst über seine Technologien aber die Emissionen
fast aller Industrien. Allein in der Fertigung entstehen
16,7 Gigatonnen CO 2
. Innovative Maschinen und Fertigungstechnologien
würden zu einer Reduktion von bis zu 86 Prozent
dieser Treibhausgase führen, so die Studie.
In diese Richtung gedacht, können Grüne Technologien relativ
schnell zu schwarzen Zahlen führen. Und nebenbei leistet
unsere Branche noch einen Beitrag zur Rettung der Welt!
Wenn Sie und Ihr Unternehmen auch in diese Richtung denken,
berichten Sie uns davon.
Ihr Miles Meier
m.meier@vfmz.de
Die treibende Kraft
der Industrie.
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18
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SPECIAL
Kammerer
Gewindetechnik GmbH,
Hornberg
TITELBILD
AMO Automatisierung
Messtechnik Optik GmbH,
St. Peter am Hart, Österreich
EDITORIAL
03 300 Milliarden Euro Auftragspotenzial
ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK
SENSORIK UND MESSTECHNIK
08 TITEL Metallteile präzise positionieren und bearbeiten
UMRICHTERTECHNIK
12 3 000 Meter unter dem Meeresspiegel
ELEKTROMOTOREN
14 Stärker, schneller & präziser
16 Top Performance durch Wasserkühlung
18 Interview mit Uwe Lorenz, Geschäftsführer Dunkermotoren:
„Eine moderne Antriebslösung braucht
dezentrale Intelligenz und Sensorik“
SPECIAL: ANTRIEBE
FÜR WERKZEUGMASCHINEN
22 INNENTITEL Mit digitaler Vernetzung effektiv
fertigen
26 Die Zukunft der Werkzeugmaschinen: Statements von
Prof. Hans-Christian Möhring und Prof. Berend Denkena
28 Neuer Umrichter „rettet“ Prüfstand-Performance
MECHANISCHE ANTRIEBSTECHNIK
LINEARTECHNIK
32 Schienensystem für Hightech-Kameras
KUPPLUNGEN UND BREMSEN
36 Hydraulikventile für jeden Einsatz
KOMPONENTEN UND SOFTWARE
MEIN TIPP
Unterwasser-Produktionsanlagen stellen hinsichtlich
Betriebssicherheit und Langlebigkeit enorme
Anforderungen. Auf welche Weise ein neues
Konzept für Tiefsee-Aktuatoren diese erfüllt und
zugleich den Energieverbrauch in der Spitze um bis
zu 75 % senkt, lesen Sie ab S. 12.
Vanessa Weingärtner, Redakteurin,
v.weingaertner@vfmz.de
40 Roboterwartungen optimal im Voraus planen
42 Kreative Ansätze für die Automatisierung
44 Condition Monitoring für
Predictive-Maintenance-Konzepte
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
46 Topologisches Schleifen bei
Stirnradverzahnungen – Teil 4
SERVICE
06 Menschen, Unternehmen, Märkte
51 Impressum
4 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

SOFTSTARTER
BAUER GEAR MOTOR
BERUFT NEUEN
GESCHÄFTSFÜHRER
NEUER F&E-PARTNER FÜR DIE FRAUNHOFER-ALLIANZ VISION
Das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik
(IPK) ist im März 2020 der Fraunhofer-Allianz Vision
beigetreten. Damit erhöht sich die Zahl der Mitglieder der
Forschungskooperative auf 16. Als neues Mitglied bringt das
Fraunhofer IPK Expertise in puncto maschinelles Sehen sowie
Technologien für KI-basierte Mehrwertdienste, optische Oberflächenprüfung
und bildbasierte Digitalisierung in das Bündnis ein.
Dort konzentrieren sich Fachabteilungen aus Fraunhofer-Instituten
und -Einrichtungen auf Themen der Bildverarbeitung sowie der
berührungslosen Mess- und Prüftechnik. Mit Fokus auf die
angewandte Forschung verfolgt die Fraunhofer-Allianz Vision das Ziel, neue Entwicklungen unter
industriellen Bedingungen zur Einsatzreife zu bringen. Im Rahmen der Projektabwicklung setzten
die Partner auf Wissenstransfer und nutzen Synergien unterschiedlich gelagerter Kompetenzen.
www.vision.fraunhofer.de
Bauer Gear Motor hat Nader
Halmuschi zum neuen
Geschäftsführer ernannt. Er
ist designierter Nachfolger
von Karl-Peter Simon, der
bekannt gegeben hat, in den
Ruhestand treten zu wollen.
Die Nominierung erfolgt in
einer wirtschaftlich angespannten
Zeit. Bauer Gear
Motor, Teil der Altra Industrial
Motion Corporation, hat
daher den Wechsel akribisch
vorbereitet. „Die jüngsten
Ereignisse werden die
Herausforderungen dieser
Position sicher noch erhöhen“,
so Nader Halmuschi.
„Aber dank der guten
Planung rund um meine
Ernennung werde ich Zeit
haben, an der Seite von
Karl-Peter Simon zu
arbeiten, bevor er in den
wohlverdienten Ruhestand
geht.“ Er berichtet an Mark
Klossner, President der Altra
Gearing Division, der sagt:
„Nader Halmuschi hat
sowohl die technische
Kompetenz als auch die
Erfahrung, die wir brauchen,
um das Wachstum von
Bauer Gear Motor fortzusetzen.
Seine Ernennung
wird gewährleisten, dass auf
den Erfolgen seines Vorgängers
aufgebaut wird
und Bauer gestärkt in die
Zukunft geht.“
www.bauergears.com
SEW-EURODRIVE–Driving the world
Flexible Getriebelösungen
für harte
Anforderungen
Ihr Ziel: Geringe und planbare Lebenszyklus kosten
Ihrer Anlage.
Unser Ziel: Mit Ihnen Ihr Ziel verwirk lichen –
und dafür bieten wir Ihnen sowohl standardisierte
Antriebe als auch Sondergetriebe in Los größe 1.
Die Flexibilität und hohe Zuverlässigkeit unserer
Antriebslösungen helfen Ihnen, auch unter extremen
Bedingungen wettbewerbsfähig zu bleiben.
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Planetengetriebe Baureihe P
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antriebstechnik
WISSEN
SCHAFFT
IDEEN
Newsletter
Der E-Mail-Service
für Anwender
aus dem gesamten Umfeld
mechanischer und
elektrischer Antriebstechnik.
Aktuelle Nachrichten
rund um mechanische,
thermische und elektrische
Antriebstechnik,
sowie deren Steuerungen
und Regelungen.
HANS-ERICH MAUL VERSTORBEN
Hans-Erich Maul starb unerwartet am 15. Juli
diesen Jahres. Die Mitarbeiter der Maul
Konstruktionen GmbH trauern um Ihren
Geschäftsführer. Hans-Erich Maul hat durch sein
enormes Fachwissen und seine Kreativität
ständig innovative Lösungen für Anwendungen
der Getriebetechnik gefunden und gekonnt die
Firma weiterentwickelt und geführt. Das
Unternehmen bedankt sich bei allen Geschäftspartnern
und Kunden für Ihre Unterstützung in
dieser schwierigen Zeit. Hans-Erich Maul wurde
71 Jahre alt.
INDUSTRIAL AUTOMATION ÜBERHOLT MEDIZINTECHNIK
Die Maxon-Gruppe hat 2019 trotz
konjunktureller Abkühlung seinen
Umsatz um 7,9 % auf 567,8 Mio. CHF
(532,3 Mio. EUR) gesteigert. Erstmals war
die Medizintechnik nicht die stärkste
Sparte. Die Sparte Industrial Automation
and Robotics entwickelte sich in dem
Unternehmen stärker als die Medizintechnik.
In der Business Unit Mobility
Solutions kam ein Großauftrag zur
Harnstoffeinspritzung bei Lastwagen
zum Tragen. Auch Logistiklösungen nahmen zu. In das Jahresergebnis mit ein floss
auch der Umsatz des englischen Unternehmens Parvalux, das die Gruppe Ende
2018 übernommen hatte. An Investitionen in neue Anlagen und Gebäude wies die
Gruppe 42 Mio. CHF aus. In die Forschung und Entwicklung wurden 38,1 Mio. CHF
investiert. Zu den Neuentwicklungen des Jahres gehörte die Industriemotorenreihe
IDX. Für das laufende Jahr erwartet die Gruppe coronabedingt einen Umsatzrückgang
von rund 10 %, vor allem, weil Aufträge aus der Automobil- und Flugzeugindustrie
wegbrechen.
www.maxonmotor.com
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WECHSEL BEI B&R – PETER GUCHER ÜBERGIBT AN
LUCA GALLUZZI
Luca Galluzzi ist am 1. August 2020 in die
Geschäftsleitung von B&R aufgerückt. Als
Chief Sales Officer (CSO) folgt der 52-Jährige
auf Peter Gucher, der nach 34 Jahren bei B&R
in den Ruhestand geht. In der neuen Position
wird Luca Galluzzi die Vertriebstätigkeiten
weltweit steuern und parallel weiterhin
Südeuropa verantwortlich betreuen. „Luca
Galluzzi hat in der Region Südeuropa
hervorragende Arbeit geleistet und unser
Geschäft dort konsequent ausgebaut. Ich
freue mich sehr, dass er sein Wissen und
seine Erfahrung nun als Mitglied der
Geschäftsleitung des Gesamtunternehmens einbringen wird“, sagt B&R-Geschäftsführer
Hans Wimmer. Der scheidende Geschäftsführer Peter Gucher hat während
seiner Karriere bei B&R ein internationales Vertriebsnetz mit 27 Tochtergesellschaften
aufgebaut. „Diese globale Präsenz und die damit verbundene Nähe zu den
Kunden ist das Ergebnis von Peter Guchers hohem Einsatz“, so Wimmer weiter. „Wir
sind ihm für die geleistete Arbeit zu großem Dank verpflichtet.“
www.br-automation.com

SOFTSTARTER
FLENDER INVESTIERT AN DER WESTKÜSTE AUSTRALIENS
Flender kündigt eine Produktionsstätte in Westaustralien an, die im September
2020 fertiggestellt werden soll. Mit dem neuen Werk adressiert das Unter -
neh men speziell den Windenergie- und Bergbausektor. Die 3 500 m 2 Fläche
umfassende Manufaktur entsteht im Tonkin Highway Industrial Estate in
Bayswater. Dort wird auch ein 1,5-Megawatt-Prüfstand eingerichtet, auf dem
Antriebssysteme bis zu einer Spannung von 6,6 Kilovolt getestet werden
können. „Westaustralien war in den letzten Jahren ein sehr guter Markt für uns.
Daher ist es für uns nur logisch in diesem Schlüsselmarkt zu investieren und
dort zu sein, wo sich unsere Kunden befinden“, unterstreicht Kareem Emara,
CEO und Geschäftsführer von Flender Australien. Über den neuen Standort will
Flender das für die nächsten Jahrzehnte prognostizierte Wachstum im Bereich
Windturbinen mit eingebautem Getriebe bedienen. Er vereint Vertrieb,
Projektabwicklung, Engineering und Schulungsaktivitäten unter einem Dach.
www.flender.com
KTR SYSTEMS WEITER
AUF EXPANSIONSKURS
Japanese quality – trusted worldwide since 1921
Mit Gründung einer Dependance
in Dänemark ist das globale
Netzwerk von KTR Systems auf
24 Tochtergesellschaften
angewachsen. Das 2-köpfige
Team der KTR Systems Dänemark
ApS mit Sitz in Silkeborg hat am
1. Juni 2020 die Arbeit aufgenommen.
General Manager Lars
Haarup ist seit über 25 Jahren
auf dem nationalen Antriebsmarkt
tätig. Unterstützt wird der
Kupplungs- und Bremsenexperte
durch Mette Illeborg Riis, die für
die Bereiche Administration und
Vertriebsassistenz zuständig ist
und 18 Jahre Erfahrung in der
Antriebstechnik beisteuert. „Mit
der neuen Landesgesellschaft
wollen wir unsere maßgeschneiderten
Lösungen weiter im
dänischen Markt etablieren und
eine noch intensivere Kundenbetreuung
vor Ort gewährleisten“,
sagt KTR-Geschäftsführerin
Nicola Warning. „Mit Lars
Haarup und Mette Illeborg Riis
haben wir zwei Experten
gewonnen, die KTR in unserem
Nachbarland erfolgreich
repräsentieren werden“.
www.ktr.com
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Get to know our bearings at www.koyo.eu
Automotive components Bearings Machine Tools / Mechatronics

SENSORIK UND MESSTECHNIK
TITEL
8 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

TITEL
SENSORIK UND MESSTECHNIK
MESSGERÄTE
METALLTEILE PRÄZISE
POSITIONIEREN UND
BEARBEITEN
Engelbert Hager ist Kaufmännischer Leiter bei der
AMO Automatisierung Messtechnik Optik GmbH in
St. Peter am Hart, Österreich
Präzision ist eine der wichtigsten
Anforderungen an Maschinen und Anlagen
in der metallverarbeitenden Industrie.
Mit Amosin hat die AMO Automatisierung
Messtechnik Optik GmbH aus Österreich ein
patentiertes Messsystem entwickelt, das eine
hochgenaue Positionierung und Bearbeitung
von Metallteilen ermöglichen soll.
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/08 9

SENSORIK UND MESSTECHNIK
TITEL
Die für die metallbe- und verarbeitende Industrie hergestellten Maschinen
und Anlagen finden in vielzähligen Branchen Anwendung, z. B. in
der Automobilindustrie, der Elektronikbranche, der Medizintechnik sowie
in Maschinenfabriken. Egal, ob große Bauteile in Serie oder kleinste
Einzelstücke hergestellt werden – immer geht es um Präzision unter Aspekten der
Wirtschaftlichkeit und der Produktsicherheit. In diesem Kontext zeichnet sich
das Messsystem Amosin zum einen durch seine kompakte Bauweise und zum
anderen durch seine Robustheit und Verschleißfreiheit aus.
01
MESSSYSTEM VIELSEITIG EINSETZBAR
Anwendungsbeispiele finden sich in Werkzeug- und Blechbearbeitungsmaschinen,
Direktantrieben sowie in der Medizintechnik. Auch in der Robotik und in
der Automobilindustrie kommen Amosin-Messgeräte von AMO zum Einsatz. So
geht es in der Automobilfertigung u. a. darum, beim Zuschnitt von Teilen möglichst
wenig Verschnitt zu erzeugen und zugleich so exakt zu arbeiten, dass das
Gewicht der Bauteile so gering wie möglich ausfällt – ein wichtiger Aspekt für den
späteren Kraftstoffverbrauch der Fahrzeuge.
Auch in der Herstellung von Stanzbiegemaschinen werden hohe Anforderungen
an Zykluszeiten und höchste Positionier- sowie Wiederholgenauigkeit gestellt.
Die Amosin-Messgeräte sind resistent gegen Erschütterungen und robust
gegenüber Ölen und Fetten. Je nach Komplexität der zu fertigenden Bauteile
können hier bis zu 20 oder mehr Messgeräte in einer Maschine verbaut sein.
BERÜHRUNGSLOSE ABTASTUNG PER INDUKTION
Amosin besteht aus einer planaren Spulenstruktur im Messkopf und einer Maßverkörperung
(Maßband). Die Spulenstruktur wird auf einem Substrat in Mikro-
Multilayer-Technik gefertigt. Dabei sind die einzelnen Hauptelemente mit Primärund
Sekundärspulen in Messrichtung gestreckt. Die Maßverkörperung basiert
auf einem Edelstahlband mit einer hochgenauen, fotolithografisch geätzten periodischen
Teilung. Die relative Bewegung in Messrichtung zwischen Sensorstruktur
im Abtastkopf und der Maßverkörperung ändert periodisch die Gegeninduktivität
der einzelnen Spulen und erzeugt zwei sinusförmige 90°-phasenverschobene
Signale (sin u. cos). Da die Abtastung mithilfe von Induktion und somit
berührungslos geschieht, ist Verschleiß am Gerät ausgeschlossen.
Die gesamte Auswerteelektronik und die Sensorik des Gebers sind ins Gehäu se
integriert, sodass für den Einbau von Amosin wenig Platz benötigt wird. Eine
Verkapselung schützt Elektronik und Sensoren gegen Staub, Schmutz und
Spritzwasser, entsprechend der Schutzklasse IP67. Diese Stabilität gegenüber
Umwelteinflüssen und die hohe Signalgüte führen dazu, dass nach der Signalkonditionierung
in der Auswertelektronik Abweichungen von nur 0,1 % der
Ideal -Sinusform (Oberwellenanteil) bleiben.
GERINGE POSITIONSABWEICHUNG UND HOHE LAUFRUHE
Die bis dahin bereits geringe Positionsabweichung hat AMO mit dem Messsystem
Amosin weiter reduziert; auf unter 0,3 μm innerhalb einer Signalperiode.
Auch die Laufruhe bei Direktantrieben hat sich durch die weiter optimierte
Signalqualität der Längen- und Winkelmessgeräte verbessert. Ein reduziertes
Signalrauschen aufgrund optimierter, automatischer Signalkompensation (Amplitude,
Offset und Phase) sorgt für eine höhere Regeldynamik der Messgeräte. Zudem
sind mit der neuen Generation höhere Auflösungen von bis zu 0,05 µm bis
zur maximalen Drehzahl von bis zu 26 000 U/min realisierbar. Alle Messgeräte
DIE IDEE
„Messgeräte für die Industrie und die
Medizintechnik müssen sehr genau
sein und rauen Bedingungen
standhalten. Wir haben deshalb das
Amosin-Messprinzip entwickelt, bei
dem wir Präzision mit Robustheit
kombinieren. Das Ergebnis sind
hochgenaue, robuste Messgeräte.
Messgeräte von AMO sind zudem
sehr kompakt, da sich die gesamte
Auswerteelektronik und die Sensorik
des Gebers im Gehäuse befinden.“
01 Absolute Längen- und Winkelmessgeräte finden in vielzähligen
industriellen Anwendungen ihren Einsatz, z. B. in der
Stanzbiegetechnik
02 In der Stanzbiegetechnik gewinnt das Zuschneiden und Stanzen
durch den Einsatz induktiv geführter Längenmessgeräte an Präzision
Engelbert Hager,
Kaufmännischer Leiter, AMO GmbH
10 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

TITEL
SENSORIK UND MESSTECHNIK
02
von AMO verfügen zudem über die gängigen absoluten Schnittstellen,
z. B. EnDat 2.2, Fanuc und Mitsubishi sowie die inkrementellen
Schnittstellen (1 Vpp bis zu 10 μm, TTL bis zu
0,05 μm).
AMO fertigt absolute Längenmessgeräte in verschiedenen
Ausführungen für Messlängen bis zu 32 m. Die Genauigkeitsklasse
entspricht ± 20 μm/m bzw. ± 50 μm/m. Die Maßverkörperung ist
als Maßband zum Aufkleben sowie als Edelstahlprofil verfügbar.
Beide Ausführungen bestehen aus Edelstahlkomponenten, die
Edelstahlprofil-Variante kann mehrfach verwendet werden.
Fotos: 02: JT Jeeraphun/stock.adobe.com; sonst.: AMO GmbH
www.amo-gmbh.com
Das Kaiser-Wilhelm-Denkmal in
Porta Westfalica, unserer Heimat.

UMRICHTERTECHNIK
ENERGIEEFFIZIENTE TIEFSEE-AKTUATOREN
3 000 METER UNTER
DEM MEERESSPIEGEL
Das Beste aus Elektromechanik und Hydraulik in einer
kompakten Einheit für den Tiefsee-Einsatz:
Bosch Rexroth hat gemeinsam mit führenden
Ausrüstern und Anwendern ein neues Konzept für
Tiefsee-Aktuatoren, Subsea Valve Actuators (SVA)
entwickelt, das SIL3 Sicherheit bietet, bis zu 75 Prozent
weniger Energie verbraucht und auf einen Betrieb
von 25 Jahren ausgelegt ist.
Dr. Alexandre Orth ist Leiter Branche Marine & Subsea
Technologien bei der Bosch Rexroth AG
Außendruck 300 bar, Salzwasser-Um gebung, 24 Stunden
Betrieb an 365 Tagen, Einsatz für 25 Jahre, möglichst ohne
Wartung: Die Anforderungen an Unterwasser-Produktionsanlagen
sind hoch. Für Unterwasser-Anlagen, die
Öl und Gas fördern, ist Betriebssicherheit äußert wichtig, weil Störungen
hohe Kosten verursachen. Außerdem hat der Schutz der
Meere vor Verschmutzung durch ein unkontrolliertes Entweichen
von Öl oberste Priorität.
In Unterwasserfabriken ist pro Bohrloch eine Anlage im Einsatz,
die aufgrund ihrer Analogie zu Bäumen „Subsea Tree“ genannt
wird. Jeder „Subsea Tree“ steuert über mehrere Prozessventile die
Öl- und Gasförderung des jeweiligen Bohrlochs. Die Prozessventile
werden von den SVA angetrieben, die wiederum ihre elektrischen
Steuersignale von den dezentralen Actuator Control Modules
(ACM) erhalten. Bei Bedarf müssen sie das jeweilige Prozessventil in
jedem Betriebszustand, auch bei Stromausfall, sicher verschließen.
AUTARKE ACHSEN MIT EIGENEM FLUIDKREISLAUF
Mit dem neu entwickelten SVA bietet Rexroth eine energieeffiziente
und sichere Alternative zu den bislang eingesetzten rein hydraulischen
oder rein elektromechanischen Aktuatoren. SVA sind autarke
Baugruppen mit einem eigenen Fluidkreislauf. Ein drehzahlvariabler
Motor treibt eine robuste hydraulische Pumpe an, die einen
Förderstrom für die Zylinderbewegungen erzeugt. Ein Sicherheitsventil
mit mechanischer Feder sorgt dafür, dass der Zylinder auch
bei Stromausfall ohne externe Energiezufuhr sicher in die Fail-Safe-
Stellung wechselt. Darüber hinaus kann der Zylinder, der das Bohrventil
öffnet und schließt, von außen durch einen Unterwasserroboter
über eine Spindel betätigt werden. Alle Bauteile des
Antriebsstrangs sind doppelt redundant verbaut. Insgesamt bietet
der SVA durch die Redundanz, die Federrückstellung und die Eingriffsmöglichkeiten
von außen eine vierfache Sicherheit.
Die Vorteile werden deutlich, wenn man die Lösung mit dem
aktuellen Stand der Technik vergleicht. Die weitaus überwiegende
Zahl der weltweit eingesetzten Unterwasser-Aktuatoren basiert auf
klassischer Hydraulik. Sie hat ihre Robustheit und langfristige Standsicherheit
in den vergangenen 50 Jahren unter Beweis gestellt. Anderer-
seits wollen die Betreiber den dazu notwendigen Aufwand gerne reduzieren.
Sie benötigen große, zentrale Hydraulik aggregate über Wasser.
Diese versorgen die Aktuatoren über teilweise kilometer lange Leitungen,
Nabelschnüre, mit dem Fluid. Bei 3 000 m Arbeitstiefe kommen
mehrere hundert Liter Fluid allein in den Leitungen zusammen.
Als erste Alternative versuchten Ausrüster rein elektromechanische
Lösungen zu etablieren. Sie müssen nur noch über Kabel mit
Strom versorgt und über eine Datenleitung an die ACM angebunden
werden. Allerdings haben sie sicherheitstechnische Nachteile, weil
sie keine mechanischen Eingriffsmöglichkeiten für die Verstellung
von außen („manuell override“) bieten. Darüber hinaus benötigen
sie, bedingt durch die im Vergleich zur Hydraulik geringere Kraftdichte,
größere Gehäuse sowie elektrische Batterien. Ein Nachteil:
Bauartbedingt tritt ein hohe Reibung und somit mechanischer Verschleiß
an der Kraftübertragung auf und die erforderliche 25-jährige
wartungsfreie Betriebsdauer ist nicht in jedem Fall sichergestellt.
BIS ZU 75 % WENIGER ENERGIEVERBRAUCH
Die neuen SVA kombinieren die Vorteile beider Ansätze und eliminieren
die Nachteile. Durch den dezentralen Fluidkreislauf fallen
die kilometerlangen „Nabelschnüre“ für das Fluid weg. Die SVA
benötigen lediglich eine Spannungsversorgung und eine Datenleitung
wie die rein elektromechanischen Aktuatoren.
Die Drehzahl des Motors wird bedarfsgerecht, wie bei einem
stufen losen Getriebe, geregelt. Hydraulische Pumpen erzeugen den
Förderstrom für das verschleißarme hydraulische Getriebe. Als
Regelungsprinzip setzt Rexroth hier auf eine Verdrängersteuerung,
die den Förderstrom nahezu verlustfrei aus der Drehzahl heraus
regelt. Das vereinfacht die Konstruktion, weil keine Proportionalventile
notwendig sind und es steigert die Energieeffi zienz: Im Vergleich
zu den rein elektromechanischen Aktuatoren verbrauchen
die SVA in der Spitze bis zu 75 % weniger Strom. Dadurch können
die Motoren bei gleicher Verstellkraft des Aktuators kleiner ausgelegt
werden, was wiederum Bauraum und Kosten spart.
Die eingebaute Sensorik erfasst im Rahmen eines Condition
Monitoring konti nuierlich die Betriebszustände innerhalb des Aktuators
und meldet diese an die übergeordnete Leitsteuerung. Dort
12 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

UMRICHTERTECHNIK
01 Konzeptbild einer
Unterwasserfabrik
02
02 Die Subsea Valve
Actuators (SVA) sind
zuverlässig, bieten SIL3
Sicherheit und
verbrauchen bis zu 75 %
weniger Energie als
elektro-mechanische
Aktuatoren
01
können Trends ausgewertet, Abweichungen vom Normalzustand
frühzeitig erkannt und behoben werden.
AUTARKE ACHSEN AUS INDUSTRIE ALS VORBILD
Innerhalb der SVA herrschen bei jeder Tiefe zwei bar Überdruck auf
Grund eines redundanten Druckkompensationssystems. Bei 3 000 m
Tiefe also 302 bar. Das verhindert ein Eindringen von Salzwasser und
eine Überdimensionierung des Gehäuses durch die druckneutrale
Auslegungssystematik. Rexroth setzt ausschließlich Unterwasserkabel,
auch innerhalb der Achse, ein. Alle elektrischen Komponenten
sind zusätzlich gekapselt. Bei der Entwicklung der SVA griffen
die Tiefsee-Spezialisten von Rexroth auf das Prinzip der autarken
Achsen von Rexroth für Industrieanwendungen zurück. Sie kommen
bereits in verschiedenen industriellen Anwendungen zum Einsatz.
Bosch Rexroth stellt die Einzelkomponenten in Großserie her.
Wo notwendig hat Bosch Rexroth an den Komponenten Modifikationen
für den Tiefsee-Einsatz vorgenommen. Auch hier kann der
Hersteller auf bereits vorhandene Konzepte zurückgreifen, die zum
Teil sogar für Tiefen bis 6 000 m Wassertiefe qualifiziert sind. Darüber
hinaus erfüllen das System und die Kernkomponenten die
besonderen Vorschriften verschiedener Klassifizierungsgesellschaften
für den Marine- und Tiefsee-Einsatz.
Bei der Entwicklung der SVA arbeitete das Unternehmen eng
mit führenden Ausrüstern und Anwendern zusammen. Gemeinsam
nutzen sie modernste Simulations umgebungen für den
„Proof of Concept“ und den Bau von Prototypen für den Feldversuch.
Damit sorgt fortschrittliche Antriebstechnik, die das Beste
aus Elektromechanik und Hydraulik kombiniert, in den nächsten
Jahrzehnten für eine sichere und zuverlässige Fördertechnik auf
dem Meeresboden.
Fotos: 01: DNV GL; 02: Bosch Rexroth AG
www.boschrexroth.com
Das Multitalent
SD2S - High-Speed-Frequenzumrichter oder
hochdynamischer Servoverstärker
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ELEKTROMOTOREN
MOTORSPINDELN
STÄRKER, SCHNELLER
& PRÄZISER
Das Unternehmen Sycotec stellt zwei neue Serien ihrer Hochfrequenz-
Motorspindeln vor. Die Baureihe 4036 ergänzt das bestehende Portfolio
während die neu entwickelte Reihe 5045 alte Baureihen ersetzen soll.
Hier erfahren Sie die wichtigsten Details.
Hochfrequenz-Motorspindeln sorgen mit ihren hohen
Umdrehungszahlen für eine schnelle, gleichmäßige und
exakte Bearbeitung von Werkstücken. Sie stellen genug
Leistung und Drehmoment bereit, um anspruchsvolle Aufgaben
präzise und zuverlässig zu meistern.
BAUREIHE 4036 DC-T
Die neuesten HF-Spindeln 4036 DC-T von Sycotec sollen sich vor
allem durch hohe Leistungsfähigkeit bei geringer Länge und Eigengewicht
auszeichnen. Mit ihrer hohen Dynamik und Belastbarkeit ist
die Reihe zwischen den HF-Motorspindeln 4033 und 4041 positioniert.
Die Vorteile der 4036: Ein mit nur 1,0–1,3 kg sehr niedriges Gewicht,
kombiniert mit einem sehr leistungsstarken Synchronmotor
(S1: 800 W / 16,8 Ncm), sehr hoher Belastbarkeit durch eine Vierfach-
Lagerung und Drehzahlen bis 60 000 min -1 .
Durch das geringe Rotorgewicht und daraus resultierendem geringen
Trägheitsmoment ermöglicht die Spindeltype 4036 DC-T ein
hocheffizientes und dynamisches Arbeiten.
Simon Steinle ist Produktmanager bei der Sycotec GmbH & Co. KG in Leutkirch
DIE WICHTIGSTEN PRODUKTMERKMALE
DER NEUEN MODELLE IM ÜBERBLICK:
Motorspindel 4036 DC-T:
n Gehäusegröße Ø 36 mm
n nur 1,0–1,3 kg Gewicht
n sehr hohe Leistungsdichte (S1: 800 W)
n Schutzkleinspannungsmotor 3∼49 V
n Manuelles Spannsystem ER11 (8 mm Schaft)
n Automatisches Spannsystem C3 (4 mm Schaft)
n Drehzahlen bis 60 000 min -1
Motorspindel-Baureihe 5045:
n Gehäusegröße Ø 45 mm
n Asynchronmotor bis 1 280 W
n Synchronmotor bis 3 700 W
n Manuell Spannsystem ER11 (bis 8 mm)
n Automatisches Spannsystem C5 (bis 6 mm)
n Drehzahlen bis 60 000 rpm
n ESD Schutz (optional)
n Drehzahl- und Positionssensor (optional)
14 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

Um die Einsatzmöglichkeiten dieser kompakten Antriebslösung zu erweitern, ist die
Baureihe 4036 DC-T sowohl mit einem manuellen ER-11 Spannsystem (bis Schaftdurchmesser
Ø 8 mm) als auch mit dem pneumatisch betriebenem Sycotec
Direktschaftspann system C3 (bis Schaftdurchmesser Ø 4 mm) verfügbar.
Gegenüber der ähnlich leistungsstarken, aber deutlich größeren Sycotec HF-Motorspindel
4041 ist die Spindel 4036 DC-T überall dort eine attraktive Alternative, wo im Maschinenraum
weniger Platz zur Verfügung steht. Der kompakte Hochleistungsantrieb
eignet sich für eine Vielzahl industrieller Anwendungen in der Metall- und Kunststoffbearbeitung
– wie etwa Bohren, Fräsen, Schleifen und Entgraten.
BAUREIHE 5045
Mit der Baureihe 5045 hat Sycotec eine neue Generation leistungsstarker Hochfrequenzspindeln
für industrielle Anwendungen entwickelt. Die neue HF-Spindel ersetzt
die Baureihen 4040 sowie 4041 und soll diese in allen technischen Details übertreffen.
Sie ist laut Hersteller effizienter, schneller, vielseitiger. Zugleich soll sie einen
höheren Schutzgrad bieten. Dabei verfügt die Spindel über innovative Produktmerkmale
wie automatische Kegelreinigung, elektrostatisch neutrale Welle (ESD-Schutz)
oder hochauflösende Drehzahl und Positionssensoren.
Durch die neu entwickelten Motorelemente besticht auch die Reihe 5045 durch ihre
hohe Leistungsfähigkeit. Der verfügbare Asynchronmotor leistet bis zu 1 280 W, der effiziente
Synchronmotor bis zu 3 700 W. Zudem erlaubt das durchdachte Baukastensystem
der Reihe 5045 eine individuelle Variantenkonfiguration auf die jeweilige Anwendung.
Hier kann bspw. zwischen manuellem ER11 Spannsystem oder automatischem C5
Direktspannsystem (bis Schaftdurchmesser Ø 6 mm), einem Asynchron- oder Synchronmotor
sowie optionalen Features wie ESD-Schutz oder Drehzahlsensor gewählt werden.
Fotos: Sycotec GmbH & Co. KG
www.sycotec.eu
01
01 4036 DC-T:
Ein mit nur 1,3 kg sehr
niedriges Gewicht,
kombiniert mit einer
sehr hohen Belastbarkeit
durch eine
Vierfach-Lagerung
02
02 5045 AC-ER11 und
5045 DC-ER11:
Die neu entwickelte
Baureihe soll effizienter,
schneller und
vielseitiger sein
03 4036 DC-T-ER11-F:
Wenn im Maschinenraum
weniger Platz
zur Verfügung steht,
dann ist sie eine
attraktive Alternative
03

ELEKTROMOTOREN
WASSERGEKÜHLTE ELEKTROMOTOREN
TOP PERFORMANCE
DURCH WASSERKÜHLUNG
ABM Greiffenberger hat sein Angebot an effizienter Antriebstechnik
erweitert und führt neue wassergekühlte Motoren im Portfolio.
Diese eröffnen Anwendern ein breites Einsatzgebiet und überzeugen unter
anderem durch ihre hohe Energieeffizienz und Leistungsdichte auch beim
Einsatz in schwieriger Umgebung.
ABM Greiffenberger aus Marktredwitz hat wassergekühlte
Motoren in Baugrößen von 80 bis 160 mm entwickelt. Ihre
kompakte Konstruktion bietet Anwendern zahlreiche Vorteile.
So benötigen die Motoren wenig Platz und sind
dennoch leistungsstark – eine Eigenschaft, die etwa bei Einsätzen in
der Intralogistik immer mehr gefragt ist. Weil Flüssigkeit deutlich
mehr Wärme pro Zeiteinheit abführen kann als Luft, überzeugen
die Motoren auch unter Dauerlast durch eine optimale Kühlleistung.
Dies gilt ebenfalls für den Einsatz in beengten Bauräumen,
etwa wenn der Motor fest in Maschinen eingebaut ist. Darüber
hinaus besitzen die Antriebe eine hohe thermische Stabilität.
Der Antriebsspezialist bietet die wassergekühlte Version mit
einer Leistung bis zu 100 kW an. Sie steht als energieeffizienter
Asynchronmotor und permanenterregter Synchronmotor zur Verfügung.
Die Motoren sind per Umrichter regelbar und lassen sich
ohne großen Aufwand an alle Stirnrad-, Flach- und Winkelgetriebe
von ABM anbauen. Die Komponenten arbeiten auch in schwieriger
Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Schliermann ist Leiter Entwicklung Mobile Antriebstechnik
bei der ABM Greiffenberger Antriebstechnik GmbH in Marktredwitz
Umgebung zuverlässig, der Hersteller bietet sie mit der hohen
Schutzart bis IP6K9K an. Die Kühlung in axialer oder radialer Richtung
erfolgt entweder mit Wasser, mit einem Wasser-Glykol­
Gemisch oder mit Öl. Der Druckverlust im Kühlsystem ist dabei
stets sehr gering.
Die wassergekühlten Motoren eignen sich besonders für den
Einsatz in der Druckmaschinen- und der Textilindustrie. Hier herrschen
relativ hohe Temperaturen in der Produktion, und eine effiziente
Kühlung ist besonders wichtig. In der mobilen Antriebstechnik
punkten sie in Baumaschinen wie Bagger oder Radlader als Aggregat-
und Fahrantrieb. Weitere Anwendungsgebiete sind Elektrofahrzeuge,
Flurförderzeuge und Wasserfahrzeuge. ABM hat sich bei der
Konstruktion der Komponenten seines umfangreichen, modular
aufgebauten Baukastensystems bedient. Anwenderspezifische Anforderungen
wie die Anbindung an spezielle Schnittstellen sind auf
einfache Weise realisierbar.
KOMPLEXE PROTOTYPEN KURZFRISTIG
REALISIEREN
Mit der Entwicklung der wassergekühlten Motoren greift ABM
Greiffenberger Branchenanforderungen auf. Geschäftsführer
16 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

ELEKTROMOTOREN
Auch bei relativ hohen Temperaturen in
der Produktion überzeugt der Antrieb
durch seine effiziente Wasserkühlung
DIE IDEE
Robert Lackermeier betont: „Der enge Kontakt zu den Kunden und eine intensive
Marktbeobachtung sind für uns wichtige Eckpfeiler, um den größtmöglichen Nutzen
für den Anwender zu bieten.“ Der System lieferant mit hoher Fertigungstiefe liefert
alle Antriebskomponenten aus dem eigenen Haus. Kunden aus vielen Bereichen
profitieren zudem von der Beratungs- und Branchenkompetenz und finden in ABM
Greiffenberger einen Partner für individuelle Systemlösungen. Selbst komplexe Prototypen
können kurzfristig realisiert werden.
Eine wichtige Rolle spielt die Entwicklungs- und Fertigungskompetenz. Mit der
modernen Aluminium-Druckgießerei hat sich ABM Greiffenberger eine führende
Position in der Produktion von Getriebegehäusen erarbeitet. Benötigte Teile entstehen
auf automatisierten und flexiblen Maschinen und Zellen. Robotergesteuerte
Anlagen und Wickellinien sorgen für eine gleichbleibende Serienqualität. Leistungsprüfstände
und ein Labor zur Werkstoffanalyse stellen darüber hinaus das hohe
Niveau von Design und Engineering sicher.
Fotos: ABM Greiffenberger Antriebstechnik GmbH
www.abm-antriebe.de
„ABM hat eine Vielzahl von Motorlösungen
für die mobile Antriebstechnik
und für den allgemeinen
Maschinenbau im Programm, wobei
Kompaktheit, Effizienz, Zuverlässigkeit
und Wirtschaftlichkeit immer die
Technik bestimmen. Durch einfache
Anpassungen und ein modulares
Konzept können unterschiedlichste
Kundenanforderungen schnell
realisiert und höchste Schutzartklassen
auch für niedrige Anschlussspannungen
erreicht werden.“
Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Schliermann,
Leiter Entwicklung Mobile Antriebstechnik,
ABM Greiffenberger
Antriebstechnik GmbH
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/08 17

ELEKTROMOTOREN
INTERVIEW
EINE MODERNE ANTRIEBSLÖSUNG
BRAUCHT DEZENTRALE
INTELLIGENZ UND SENSORIK
18 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

Dunkermotoren sieht sich trotz Corona-Krise gut aufgestellt für die
kommenden Herausforderungen. Das Unternehmen setzt dabei stark
auf das Industrial Internet of Things und will seine Antriebslösungen
zunehmend mit dezentraler Intelligenz ausstatten. Im Gespräch mit
antriebstechnik erzählt der Geschäftsführer Uwe Lorenz, wie ein
gesunder Mix zukunftsträchtiger Branchen aussehen kann.
Die Corona-Pandemie hat viele Wirtschaftszweige
betroffen. Wie erlebt Ihr Unternehmen
diese Zeit?
Im ersten Quartal des Jahres waren Auftragseingang
und Umsatz auf gewohnt
hohem Niveau, dann kam es durch Corona zu
einer kritischen Versorgungslage bei vielen
Zulieferkomponenten. Etwas zeitversetzt war
auch ein deutlicher Einbruch bei der Nachfrage
in einigen Zielmärkten festzustellen. In
der Konsequenz war Kurzarbeit notwendig,
wenn auch in geringem Umfang. Aktuell registrieren
wir wieder eine etwas anziehende
Nachfrage und sind zuversichtlich, gestärkt aus
der Krise zu kommen.
Hat sich das Geschehen im Gesundheitswesen
auf Ihren Geschäftsbereich Medizin- und
Labortechnik ausgewirkt?
Wir liefern Motoren für viele Geräte in der
Medizintechnik, unter anderem für
Beatmungsgeräte und Nähmaschinen zur
Fertigung von Schutzanzügen. In dem Geschäftsbereich
gab es zu Beginn der Pandemie
verstärkt Abrufe und Anfragen, allerdings hat
sich das bereits nach wenigen Wochen wieder
auf dem normalen Niveau eingependelt.
In der Unternehmensphilosophie von Dunkermotoren
stehen Kundenorientierung und
innovatives Denken und Handeln ganz oben
an. Wie bringen Sie diese beiden Aspekte in
puncto Produktentwicklung zusammen?
Das stimmt, Dunkermotoren hat in den letzten
Jahren innovative Produkte und Funktionalitäten
auf den Markt gebracht, die unseren Kunden
einen echten Mehrwert bieten. Basis für
einen großen Teil der Innovationen ist die
„Motor Control Platform“, welche derzeit in
alle Servomotorbaureihen integriert wird. Dies
reicht von der einfachen und günstigen „dMove“
4Q-Regelelektronik bis hin zum „dPro“ Motioncontroller
mit hochauflösendem Geber, Vektorregelung,
Ethernet-Schnittstellen und
Safety-Funktionalität.
Was steht für die Antriebslösungen von
Dunkermotoren hinter den Begriffen,
Künstliche Intelligenz und Schwarmintelligenz
als Basis für die Industrie 4.0?
Schwarmintelligenz steht stark im Kontext IIoT
(Industrial Internet of Things) und dezentraler
Systeme. Hier sind wir mit unseren intelligenten
Antrieben sehr aktiv. Es geht vor allem
darum, dass jeder Antrieb oder jedes Antriebsnetzwerk
selbst die Applikation im Bauch trägt.
Nötigen Echtzeitentscheidungen zur Reaktion
auf die Umwelt werden vom Antrieb selbst
getroffen und mit anderen Antrieben abgestimmt.
Eine separate SPS wird in diesen Anwendungen
nicht mehr benötigt. Künstliche
Intelligenz kommt dann ins Spiel, wenn Antriebe
ihre Zustandsdaten wie zum Beispiel
Temperatur- oder Stromverläufe in die Cloud
übertragen und dort Muster abgeleitet werden.
So wird erkennbar, wann sich Defekte oder
Anomalien anbahnen. Diese Informationen
Technologie
für das, worauf
es wirklich
ankommt.
Ein geschliffener
Miniatur-Kugelgewindetrieb
bildet das Herzstück
eines Computertomographen.
Eine wichtige
Baugruppe – entwickelt
von Steinmeyer.
01 Der bürstenlose Servo-Motor
BG 95 dPro mit Profinet-Schnittstelle
wird in Bereichen der industriellen
Automatisierung eingesetzt
Kompetenz dank
100 Jahren Erfahrung.
www.steinmeyer.com

ELEKTROMOTOREN
02
Betrachtet man die Entwicklungen in den verschiedenen
Anwenderbranchen für Produkte und Systeme der Antriebstechnik,
was denken Sie, welche Branchen in den nächsten
Jahren zu den wichtigen gehören werden?
Bei Dunkermotoren setzen wir unter anderem auf die Zielmärkte
Intralogistik, Maschinen- und Anlagenbau, Medizintechnik,
Agrartechnik, Bahntechnik und Gebäudeautomatisierung.
Damit haben wir einen gesunden Mix zukunftsträchtiger
Branchen und eine geringe Abhängigkeit von einzelnen
Anwendungen.
Welche mittel- und längerfristige Unternehmensentwicklung
hat Dunkermotoren im Fokus?
Die Servomotoren von Dunkermotoren einfach und sicher
an das Internet anzubinden und darauf aufbauend mehrwertbringende
Funktionalitäten zu realisieren ist ein wichtiges
Ziel. Seit 2019 arbeitet bei uns ein Team ausschließlich
an diesem Vorhaben.
Um dies gemeinsam mit starken Partnern lösen zu können,
ist Dunkermotoren auch den Verbänden „Open Industry 4.0
Alliance“ und „MindSphere World“ beigetreten.
Weiterhin steht das Zusammenwachsen mit unserer
Schwester firma MAE aus Italien im Fokus. Mit dann insgesamt
1 800 Mit arbeitern werden wir unseren Kunden in Zukunft
auch Schritt motoren und Gebläse anbieten können.
Herr Lorenz, wir danken Ihnen für das Gespräch.
Fotos: Dunkermotoren GmbH
www.dunkermotoren.de
DIE IDEE
03
02 Servomotoren mit dem IIoT zu verbinden und dadurch
bessere Lösungen zu finden ist ein wichtiges Ziel für
Dunkermotoren
03 Ein intelligenter Elektromotor von Dunkermotoren treibt
diesen Prototyp eines Marsrover von Studenten der Frankfurter
University of Applied Sciences an
können dann über buchbare Services an den Antrieb selbst
oder an Managementsysteme zurückgespielt werden, um
nötige Reaktionen einzuleiten.
„Eine moderne Antriebslösung muss
über dezentrale Intelligenz und
Sensorik sowie eine Kommunikationsschnittstelle
verfügen. Das ist die
Grundlage für viele Innovationen.
Antriebe müssen aber auch in den
klassischen Disziplinen wie beispielsweise
Energieeffizienz, Leistungsdichte,
Performance und Wirtschaftlichkeit
gute Werte erzielen.“
Welche Anforderungen muss, auf den Punkt gebracht, eine
moderne Antriebslösung erfüllen?
Sie muss über dezentrale Intelligenz und Sensorik sowie eine
Kommunikationsschnittstelle verfügen. Das ist die Grundlage
für viele Möglichkeiten und Features, unter anderem die
bereits erwähnten. Daneben zählen auch weiterhin „klassische“
Werte wie beispielsweise Energieeffizienz, Leistungsdichte,
Performance und Wirtschaftlichkeit.
Uwe Lorenz, Geschäftsführer
Dunkermotoren GmbH
20 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
MEDIENKONVERTER FÜR DIE
STROMVERSORGUNG VIA ETHERNET
Die KTI Distribution GmbH hat
ihr Angebot an industriellen
Kupfer-Glasfaser-Konvertern
um drei Modelle aufgestockt,
darunter eine gegen elektromagnetische
Einflüsse geschützte
Variante. Der PoE-fähige (Power
of Ethernet) KGC-261-DP
unterstützt das unternehmenseigene
High PoE++ mit bis zu
128 W. Treffen Lichtwellenleiter
und Ethernet-Verbindung
aufeinander, wandelt das Gerät
die Signale um. Parallel lassen sich über Twisted-Pair-Kupfer-
Kabel angeschlossene Vorrichtungen mit Strom versorgen, die
aufgrund ihres erhöhten Leistungsbedarfs für eine Speisung
durch PoE zuvor nicht in Frage kamen. KGC-261-DP-AT und
KGC-261-DP-BT unterstützen die vom Institute of Electrical
and Electronics Engineers (IEEE) genormten PoE-Standards
IEEE 802.3af/at (15,4/32 Watt) bzw. IEEE 802.3af/at/bt
(15,4/32/90 Watt) pro Port. Sämtliche Modelle sind in einer
G- und einer I-Variante erhältlich. Die I-Ausführung ist nach
IEC 61850-3 und IEEE 1613 zertifiziert und resistent gegen
elektromagnetische Störungen.
www.kti.de
INDUSTRIEGETRIEBE MIT HEAVY-DUTY-
AFFINER KRAFTUMSETZUNG
Die durch Einsatz
großer Wälzlager
erzielte hohe Radialund
Axial-Belastbarkeit
sowie Abtriebsdrehmomente
bis
250 kNm prädestinieren
die Maxxdrive-
Industriegetriebe von
Nord Drivesystems für
Schwerlast-Anwendungen.
Die Baureihe umfasst Stirnrad- und Kegelstirnradgetriebe,
die eine Übersetzung zwischen 5,54:1 und 400:1
abdecken, mit Vorgetriebe bis 30 000:1. Das verwindungssteife,
einteilige Block-Gehäuse toleriert auch Lastspitzen sowie
Schläge und wirkt sich positiv auf die Lagerlebensdauer aus.
Ein geräuscharmer Lauf wird über die Achsgenauigkeit erreicht.
Sofern geringe Übersetzungen in Verbindung mit starker
thermischer Leistung gefragt sind, empfiehlt der Hersteller
2-stufige Kegelstirnradgetriebe des Typs Maxxdrive XT. Diese
sind mit einem verrippten Block-Gehäuse und einem Axiallüfter
ausgestattet. Eine vergrößerte Oberfläche und Luftführungshauben
verbessern die Luftkühlströmung, sodass in der
Regel keine weiteren Kühloptionen gezogen werden müssen.
www.nord.com
Seit mehr als 25 Jahren sind wir der Spezialist für Laseranwendungen zur Herstellung von individuellen
und anspruchsvollen Fein- und Mikropräzisionskomponenten. Als innovativer Entwicklungspartner
und zuverlässiger Fertigungsdienstleister für die Laserfeinbearbeitung von Sonderwerkstoffen
sind wir für Kunden aus den Bereichen Leistungselektronik, Sensorik & Systeme,
E-Mobilität & Energietechnik sowie Feinmechanik & Gerätebau tätig.
So fertigen wir nach Kundenzeichnung beispielsweise anspruchsvolle Elektrobleche mit Blechdicken
von 0,1 bis 0,5 mm und scharfen Konturen speziell für Miniaturisierung und Mikromotoren.
Darüber hinaus produzieren wir Kernpakete für Rotoren und Statoren mittels Klebetechnik
(Backlack) und Laserfeinschweißen.
Vielfalt in Material und Anwendung.
Wir sind der richtige Partner für Sie:
langjährige Erfahrung in der Laserfeinbearbeitung seit 1993
modernste Lasertechnologie
über 600 verschiedene Sondermaterialien am Lager –
große Bandbreite an Edelstahl- und Buntmetallfolien sowie Elektrobleche
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Stefano Antuofermo
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Herstellung - Prototypen von 1 bis zur automatisierten Serienproduktion von 1 Million Stück
Erstellung von kundenspezifischen Mess- und Prüfberichten sowie Prozessfähigkeitsanalysen
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SPECIAL
ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN
Christiane Tupac-Yupanqui, TPR International in Olching,
im Auftrag von Kammerer Gewinde technik GmbH in Hornberg
22 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN
KUGELGEWINDETRIEBE
MIT DIGITALER
VERNETZUNG
EFFEKTIV FERTIGEN
In Werkzeugmaschinen eingesetzte
Kugelgewindetriebe haben häufig sehr
spezielle Eigenschaften und werden nur
in kleinen Mengen hergestellt.
Die Herstellungskosten steigen dadurch.
Dem wirkt man bei Kammerer Gewindetechnik
jetzt mit einem digitalen Assistenzsystem in der
Produktion entgegen.
Kugelgewindetriebe sind geeignete Antriebe für dynamische
und gleichzeitig präzise Positionieraufgaben. Häufig werden
sie in Werkzeugmaschinen wie z. B. Drehmaschinen,
Pressen, Spritzgießmaschinen und anderen eingesetzt. Für
jede Anwendung wird dabei ein eigener, spezieller Kugelgewindetrieb
benötigt. So hat Kammerer für den Einsatz in Werkzeugmaschinen
bspw. Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter entwickelt,
die eine einfachere Kühlung des Kugelgewindetriebs erlaubt.
Bedingt durch den hohen Spezialisierungsgrad werden oft nur
kleine Stückzahlen produziert. Um die Produktionskosten im Griff
zu behalten, setzt der Schwarzwälder Gewindetechnikspezialist
Kammerer Gewindetechnik GmbH jetzt ein digitales Assistenzsystem
ein. Die Software mit der Bezeichnung „Value Facturing“ der
MR Maschinenfabrik Reinhausen GmbH vernetzt die Produktionsdaten
und optimiert Fertigungs- und Montageprozesse. Ziel ist
Zeitersparnis bei Programmierung und Rüstung der Maschinen,
Kosteneinsparungen bei Bestand und Verbrauch an Werkzeugen
sowie gesteigerter Produktivität. Mit dem Geschäftsbereich Value­
Facturing stellt die MR Maschinenfabrik Rein hausen eigenen Kunden
und anderen produ zierenden Unternehmen ihre Kompetenz
in der intelligenten Vernetzung von Fertigungs- und Montageprozessen
zur Verfügung. Das Unternehmen gilt als Weltmarktführer in
der Regelung von Leistungstransformatoren.
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/08 23

SPECIAL: ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN
01
02
01 Das digitale Assistenzsystem
ValueFacturing vernetzt alle am Produktionsprozess
beteiligten Anlagen und Akteure
02 Der Kugelgewindetrieb mit gekühlter
angetriebener Mutter, zur Veranschau lichung
hier mit Öffnung im Kühlgehäuse: in der Spirale
zirkuliert das Kühlmedium, das die aus
Lagerreibung und Kugelkontaktbereich
entstehende Wärme ableitet
MASCHINENAUSLASTUNG VOLL IM BLICK
Bisher wurden bei Kammerer die Dreh-Fräs zentren, also CNC-gesteuerten
Drehmaschinen, für die einzelnen Fertigungsschritte der
Kugel gewindetriebe von den Mitarbeitern jeweils selbst programmiert.
Bei Aufträgen mit kleinen Stückzahlen und Neuteilen nahm
Neuprogrammierung, Vermessung und Neubestückung der Maschinen
mit den jeweiligen Werkzeugen viel Zeit in Anspruch. Dadurch
standen die Maschinen öfter still. „Als Lösungsmöglichkeit
stand die Einführung eines CAM-Systems, einer Werkzeugdatenbank
und eines Voreinstellgeräts an“, sagt Martin Huber, bei Kammerer
verantwortlich für Lean Management und Auftragssteuerung. „Bei
der Vernetzung der unterschiedlichen Systeme werden entsprechende
Schnittstellen benötigt. Aus unserer Erfahrung wussten wir,
dass bei einer Vielzahl an Schnittstellen immer wieder Probleme
auftauchen, etwa bei Softwareupdates, die das ganze System ins
Stocken bringen können.“
Mit ValueFacturing werden alle am Produktionsprozess beteiligten
Anlagen und Akteure vernetzt. Die Software wird als Webserver
in die Fertigung integriert und an alle vorhandenen Systeme direkt
angebunden. Die Steuerungen aller am Produk tionsprozess beteiligten
Systeme können direkt online kommunizieren. Um mit der
neuen Software erste Erfahrungen zu ge winnen, erfolgte der Start
bei Kammerer in einem kleinen Bereich mit sechs Maschinen.
DETAILLIERTE PROZESSANALYSE
Vor Inbetriebnahme des digitalen Assistenzsystems erstellte MR bei
Kammerer eine detaillierte Prozessanalyse, um die verschiedenen
Systeme (CAM, PPS, ERP etc.), Maschinen, Werkzeuge und Fertigungsprozesse
zu analysieren. „Von dem ersten Kontakt über die Entscheidungsfindung
bis zur Umstellung der ersten Maschine vergingen
über drei Jahre, was bei solchen Projekten nicht ungewöhnlich
ist“, sagt Huber. „Nachdem wir von MR ein Angebot eingeholt hatten,
analysierten die Experten aus Reinhausen erst einmal unsere Fertigung.
Gemeinsam wählten wir das CAM-System und die Werkzeugdatenbank
aus. Von MR kam dabei viel Beratungsleistung. Losgelegt
haben wir dann im Herbst 2019 mit ersten NC-Programmen zum Test
und der Befüllung der Werkzeugdatenbank.“ Die erste Maschine hat
Kammerer im März 2020 umgestellt. Aktuell läuft noch die Testphase,
um Erfahrung für die nächsten Schritte zu sammeln. Nach der Sommerpause
soll entschieden werden, bei welcher weiteren Maschine auf
ValueFacturing umgestellt wird. „Die Kollegen von MR kommen dann
noch einmal zu uns, um drei weitere Maschinen an ValueFacturing
DIE ANGETRIEBENE GEKÜHLTE MUTTER
Für den Einsatz in Werkzeugmaschinen hat Kammerer Kugelgewindetriebe
mit gekühlter Mutter entwickelt, die eine
einfachere Kühlung des Kugelgewindetriebs erlaubt. Dies
verbessert Genauigkeit und Lebensdauer der Kugelgewindetriebe
und ermöglicht höhere Geschwindigkeiten und Präzision
der Werkzeugmaschinen. Zusätzlich bewirkt das bei der
Fertigung verwendete Hartschälverfahren laut Hersteller eine
nachweislich verringerte Geräuschbildung im Einsatz. In
Verbindung mit einer großen Steigung lassen sich Geschwindigkeiten
von über 120 m/min erreichen, unter idealen
Voraussetzungen sind Drehzahlen bis 4 000 U/min und
Beschleunigungen der Spindeln von bis zu 30 m/s 2 möglich.
24 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

anzubinden. Dazu gehört die Prüfung, ob das Voreinstell ­
programm korrekt auf dem Zoller-Voreinstellgerät läuft. Auch die
Datenübertragung des NC-Programms und der Werkzeug daten
an die Maschine werden wir prüfen“, erklärt Huber weiter.
DEUTLICH REDUZIERTER WERKZEUGBESTAND
Die Feuertaufe hat das neue CAM-System in Verbindung mit
Value Facturing bereits bestanden: „Aktuell realisieren wir für
einen Kunden ein interessantes Projekt, welches erstaunlich
problemlos zu fertigen ist. Das wäre ohne das CAM-System so
nicht möglich gewesen“, sagt Huber. Er freut sich über die Vorteile
der digitalen Vernetzung: „Die NC-Programme werden nun
extern an einem Programmierplatz und nicht mehr von jedem
Werker selbst erstellt, was zu erheblicher Zeitersparnis führt.
Dies garantiert auch eine standardisierte Programmierweise sowie
optimierte Verfahrwege und Schnittdaten. Der Werkzeugbestand
an der jeweiligen Maschine kann deutlich reduziert
werden. Die Werkzeuge werden an einem zentralen Ort aufbewahrt,
was insgesamt zu einer Bestands- und Verbrauchsverringerung
führen soll. Die Schnittstellen-Problematik zwischen
den einzelnen Systemen gehört der Vergangenheit an. Value­
Facturing vernetzt nun vier Systeme: das CAM-System TopSolid
zur Programmierung der Dreh- und Fräsmaschinen, die Werkzeugdatenbank
Wintool zur Verwaltung der Werkzeuge, das
Voreinstellgerät von Zoller zur Vermessung der Werkzeuge, und
die Maschinen, an denen unsere Kugelgewindetriebe und andere
Bauteile gefertigt werden. Letztlich können wir unseren
Kunden nun eine größere Vielfalt an Teilen anbieten, die wir
schneller und kostengünstiger produzieren können.“
Fotos: Kammerer Gewindetechnik GmbH, MR Maschinenfabrik Reinhausen
www.kammerer-gewinde.de
DIE IDEE
Unsere ganze Kompetenz
in einer Systemlösung.
„Um Kugelgewindetriebe auch in
kleinen Stückzahlen kostengünstig
fertigen zu können, setzt Kammerer
ein digitales Assistenzsystem ein. Die
Software vernetzt die unterschiedlichen
Systeme wie CAM System,
Voreinstellgerät, Werkzeugdatenbank
und Werkzeugmaschine. Damit
wird das Problem mit den vielen
einzelnen und problembehafteten
Schnittstellen zwischen den Systemen
umgangen. Ziele sind Zeitersparnis
bei der Programmierung und Rüstung
der Maschinen, Kosteneinsparungen
bei Bestand und Verbrauch an
Werkzeugen sowie gesteigerte
Produktivität.“
alpha Linear Systems:
Dynamisch. Präzise. Individuell.
Haben Sie an den linearen Antrieb ganz individuelle
Anforderungen in Bezug auf Laufruhe, Positioniergenauigkeit
und Vorschubkraft? Dann haben wir
für Sie die optimal abgestimmte Lösung. Es ist
nicht allein die Kopplung von Getriebe, Ritzel und
Zahnstange, sondern unser Know-how in der
überzeugenden, individuellen Systemlösung.
Wir beraten Sie gerne:
Tel. +49 7931 493-0
WITTENSTEIN alpha – intelligente Antriebssysteme
www.wittenstein-alpha.de
Martin Huber, Lean Management und
Auftragssteuerung,
Kammerer Gewindetechnik GmbH

SPECIAL: ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN
BLICK AUS DER FORSCHUNG
DIE ZUKUNFT DER
WERKZEUGMASCHINEN
Nicht nur Unternehmen treiben die Entwicklung von Werkzeugmaschinen voran,
auch an Universitäten forscht man darüber. Professor Dr.-Ing. Hans-Christian Möhring,
Direktor des Instituts für Werkzeugmaschinen in Stuttgart und
Professor Dr.-Ing. Berend Denkena, Direktor des Instituts für Fertigungstechnik und
Werkzeugmaschinen in Hannover, haben mit antriebstechnik über Trends bei
Werkzeugmaschinen gesprochen.
26 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN
Welche Entwicklungsthemen sehen Sie aktuell im Fokus, wenn es
um Antriebstechnik in Werkzeugmaschinen geht?
Denkena: Werkzeugmaschinen der Zukunft werden noch höher
automatisiert sein als heute und sie müssen Werkstücke mit noch
weniger Energie herstellen können. Ein Beitrag der Antriebstechnik
kann unter anderem sein, hochgenau und in Echtzeit Informationen
über die anliegenden Kräfte und Momente bzw. Leistungen
zur Verfügung zu stellen.
Möhring: Im Zeitalter der Energie- und Ressourcenschonung
wird neben der Verbesserung der Funktionalität der Antriebstechnik
mit Sicherheit auch die Verbesserung der Energieeffizienz der
Antriebe im Fokus der Entwicklungen und Anwendungen stehen.
Erreicht wird dies durch die Verringerung der Verlustleistung der
Antriebe, durch eine Reduzierung ihrer zu bewegenden Massen,
oder aber auch durch die Substitution üblicher Antriebsarten
durch umweltfreundlichere Antriebsarten.
Gibt es konkrete Forschungsgebiete, die in Zukunft Einfluss auf
die Konstruktion von Werkzeugmaschinen haben könnten?
Denkena: Im Bereich der rotierenden Antriebe, also für Arbeitsspindeln
von Werkzeugmaschinen, brauchen wir hohe Drehmomente
bei geringen Drehzahlen für Schruppbearbeitungen
und hohe Drehzahlen, gerne mit geringeren Momenten, für die
Schlichtbearbeitung. An dieser Stelle liegt heute ein schwer lösbarer
Zielkonflikt in der Auslegung der Antriebe.
Im Bereich der Linearachsen arbeiten wir an planaren Synchronantrieben,
also Motoren, die zwei Vorschubachsen in einem
Motor verbinden. Hierdurch ließen sich Kreuzschlitten deutlich
vereinfachen und die Regelungseigenschaften verbessern.
01
02
Wie bereitet sich die WZM-Welt auf das Zeitalter der E-Mobilität
vor und welchen Einfluss wird das auf die Antriebstechnik von
Werkzeugmaschinen haben?
Denkena: Die Wandlung hin zum Elektroantrieb im Auto stellt
eine deutliche Bedrohung auch für leistungsfähige Unternehmen
im Fertigungsbereich dar. Denn die neuen Antriebe bestehen aus
deutlich weniger Komponenten.
Möhring: Die Summe der Zerspanprozesse wird kleiner, aber
diese wird mit Sicherheit „anders und anspruchsvoller“ werden.
Diesem Anspruch muss dann auch die in Werkzeugmaschinen
zum Einsatz kommende Antriebstechnik gerecht werden und
zwar in Form von dynamischeren, genaueren, kleineren, leichteren
und auch energieeffizienteren Antrieben.
Gibt es ein sinnvolles Maß zwischen Hydraulik und elektrischer
Antriebstechnik in Werkzeugmaschinen?
Denkena: Wir Werkzeugmaschinenentwickler würden die Hydraulik
gerne aus den Werkzeugmaschinen verbannen. Aber
bisher konnten sich elektrische Systeme auch aus Kostengründen
gegen hy draulische Elemente, beziehungsweise
Spanner, nicht durchsetzen.
Möhring: Man darf nicht vergessen, dass, wenn es um die Übertragung
großer Kräfte geht, hydraulische Antriebe immer noch
unübertroffen sind. Insbesondere hinsichtlich der Kraftdichte
weist die Hydraulik Vorteile auf. Moderne Druckversorgungssysteme
gewährleisten zudem einen energieeffizienten Betrieb.
01 Professor Dr.-Ing. Hans-Christian Möhring, Direktor des
Instituts für Werkzeugmaschinen in Stuttgart
02 Professor Dr.-Ing. Berend Denkena, Geschäftsführender
Leiter des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen
in Hannover
Welche Merkmale müssen Werkzeugmaschinen und ihre
Antriebe in Arbeitswelten aufweisen, in denen Maschinen und
Menschen aufeinandertreffen?
Möhring: Eine Werkzeugmaschine beziehungsweise auch ihre
Antriebe müssen eine hohe Sicherheit hinsichtlich entstehender
materieller sowie immaterieller Emissionen, Kapselung des Arbeitsraums,
aber auch durch zum Beispiel „Elektrosmog“ gegenüber
dem Bedienpersonal aufweisen. Diese Faktoren werden
zukünftig die Marktfähigkeit einer Werkzeugmaschine beeinflussen.
Einen weiteren wichtigen Faktor stellt zukünftig die Mensch-
Maschine-Schnittstelle dar. Lösungen zur Vermeidung von Fehlbedienungen
und intuitiverer Kommunikation sind mehr gefragt.
Dem Bediener sind Antriebs- und Maschineninformationen vorab,
zum Beispiel über virtuelle Maschinen, anzuzeigen.
Fotos: IFW Hannover, IfW Stuttgart
www.ifw.uni-hannover.de
www.ifw.uni-stuttgart.de
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/08 27

SPECIAL: ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN
MOTOREN MIT HOCHGESCHWINDIGKEIT
NEUER UMRICHTER „RETTET“
PRÜFSTAND-PERFORMANCE
Weil ein Frequenzumrichter nicht
die erforderliche Drehfeldfrequenz
bereitstellt, kann der Betreiber
eines Prüfstandes nicht das
versprochene Leistungsvermögen
seiner Spindelmotoren abrufen.
Eine angepasste Umrichtertechnik
für Hochgeschwindigkeitsanwendungen
musste her.
Aufgrund der notwendigen hohen
Drehfeldfrequenz und des geringen
Rotorvolumens benötigen Hochgeschwindigkeitsmotoren
den zum Betrieb
geeigneten Frequenzumrichter. Wenn das
nicht gewährleistet ist, treten unweigerlich
Probleme auf. „Bei einem unserer asiatischen
Kunden war das leider der Fall“, so Dr. Bernd
Möller, Leiter Engineering Spindeltechnik bei
GMN. „Wir hatten seit 2011 bereits drei Prototypen
von Hochgeschwindigkeitsmotoren geliefert,
bei denen die volle Performance der
Spindel aber nicht erreicht werden konnte.“ Der
Kunde hatte sich zwischenzeitlich mit der verminderten
Leistung begnügt, trat im Jahr 2019
aber doch an GMN und Sieb & Meyer heran. Der
Auftrag lautete, einen besser geeigneten Frequenzumrichter
zu finden, um das volle Leistungsvermögen
auszuschöpfen.
Markus Finselberger ist Key Account Manager
Antriebselektronik bei der Sieb & Meyer AG in Lüneburg
GEMEINSAME LÖSUNGSSUCHE
BEGINNT
Zwischen Sieb & Meyer und GMN besteht schon
lange eine gute und erfolgreiche Partnerschaft.
Der gemeinsame Nenner der Unternehmen ist
die Spezialisierung auf Hochgeschwindigkeitsanwendungen.
GMN produziert neben Maschinenspindeln
auch Hochpräzisionskugellager,
28 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN
Freiläufe und berührungslose Dichtungen. Sieb & Meyer entwickelt
und fertigt u. a. Frequenzumrichter. „Unsere Geräte werden schon
seit vielen Jahren in Kombination mit GMN-Spindeln eingesetzt“,
erläutert Rolf Gerhardt, Leiter Vertrieb Antriebselektronik bei
Sieb & Meyer. „Besonders sinnvoll ist das bei Spindeln für das Innenschleifen,
denn hier müssen hohe Drehzahlen erreicht werden.“
Neben vielen Standardanwendungen haben die Unternehmen bereits
eine Reihe von Sonderprojekten zusammen umgesetzt. Frässpindeln
für die Hochleistungs-Alu miniumbearbeitung mit einer
Dauerleistung von 120 kW bei 30 000 min -1 , die im Bereich Aerospace
zum Einsatz kommen, waren dabei. Aber auch ein Wasserstoffpumpenantrieb
mit 120 kW bei 21 000 min -1 sowie ein Prüfstandsmotor
mit max. 40 000 min -1 bei einer Leistung von 63 kW S1
stehen auf der Liste der gemeinsam realisierten Lösungen.
Im vorliegenden Fall liefert GMN seinem Kunden einen individuell
konzipierten Prüfstandsantrieb. Der Hochgeschwindigkeitsmotor
basiert zwar auf einer Katalog-Innenschleifspindel, wurde
jedoch speziell an die Anforderungen angepasst. Bei der Spindel
handelt es sich um den Typ HV-P 120 – ein Allroundprodukt für
Schleif-, Fräs- und Bohranwendungen mit hohen Steifigkeits- und
Leistungsanforderungen. In dieser Sonderausführung ermöglicht
ein integrierter Synchronmotor die erforderliche hohe Drehzahl
und Leistung von 35 kW S1 mit 60 000 min -1 ; aufgrund des vierpoligen
Motors ergibt sich eine maximale Drehfeldfrequenz von 2 kHz.
Jedoch gibt es auf dem Markt keinen Standard-Frequenzumrichter,
der diese Kennzahlen unterstützen kann. Der Kunde entschied sich
dennoch, es zu versuchen. Das gewünschte Resultat blieb aus: Die
angegebenen Leistungsdaten der Schleifspindel konnten nicht ausgeschöpft
werden.
DIE WAHL DES RICHTIGEN FREQUENZUMRICHTERS
„Der verwendete Frequenzumrichter konnte die hohen Frequenzen
nicht erzielen und erzeugte zu viele Verluste“, so Dr. Möller.
„Das ist so, als würde man einen Dieselmotor in ein Formel-1-Auto
01 Die Hochgeschwindigkeitsspindel wurde speziell an den Prüfstand
angepasst; als Allroundprodukt eignet es sich aber auch für Schleif-,
Fräs- und Bohranwendungen
einbauen – es kann einfach nicht gut gehen.“ Sieb & Meyer prüfte
im ersten Schritt, welcher Frequenzumrichter aus dem breit aufgestellten
SD2x-Sortiment am besten für diese spezielle Anwendung
geeignet ist. Die Wahl fiel schließlich auf den SD2M. Dieses Gerät
basiert auf der Multi-Level-Technologie und adressiert vor allem
Hochgeschwindigkeitsapplikationen mit hohen Leistungen. Besonders
in Anwendungen wie Werkzeugmaschinen oder Prüfständen
kann die Lösung ihre Vorteile ausspielen: „Unserer Auffassung
nach ist der SD2M das einzige Gerät auf dem Markt, das für solche
Motoren die erforderliche Leistungsfähigkeit bietet“, betont
Dr. Möller. „Abgesehen vielleicht von komplizierten Lösungen mit
zusätzlichen LC-Filtern, die in diesem Leistungsbereich aber doppelt
so teuer und sehr viel unhandlicher sind.“
Gemeinsame Tests bewiesen: Der SD2M rief bei der Prüfstands-
Anwendung ein überzeugendes Leistungsniveau ab. „Wir haben
die Performance des Motors in Kombination mit unserem Frequenzumrichter
eingehend geprüft“, so Rolf Gerhardt. „Es konnten die
vollen Leistungsdaten erreicht werden.“ Die innovative Drei-Level-
Technologie des Frequenzumrichters SD2M sowie Schaltfrequenzen
iC-PZ Series
Hochauflösende optisch-reflexive Absolut-Encoder
• Variable Scheibendurchmesser und Linearmaßstäbe durch FlexCode®
• 22-Bit-Auflösung mit Ø 26-mm-Codescheiben
• On-chip Kalibrierung bietet höchste Präzision
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automatica München, 08. – 11.12. 2020

SPECIAL: ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN
02 Mit einem Standard-
Frequenzumrichter ist die
Drehfeldfrequenz von
2 kHz für den Spindeleinsatz
des Prüfstandes
nicht zu erreichen gewesen
bis 16 kHz stellen eine sehr gute Stromqualität sicher. So entstehen im
Motor möglichst geringe Verluste und der Gesamtwirkungsgrad steigt. Dadurch
wird eine übermäßige Rotor-Erwärmung verhindert und die Lagerbelastung
sowie die Isolationsbeanspruchung reduziert. Teure LC-Filter
können dank des Frequenzumrichters entfallen. Nicht zuletzt verfügt das
Gerät über eine sehr kompakte Baugröße, benötigt somit wenig Platz und
senkt insgesamt die Systemkosten erheblich. „Unser Kunde ist sehr zufrieden
mit der Lösung“, so Dr. Möller. „Somit können wir ein weiteres erfolgreiches
gemeinsames Projekt verbuchen.“
MIT SPEZIALISTEN DAS RICHTIGE GERÄT FINDEN
Frequenzumrichter für Werkzeugmaschinen sind eine Spezialität von
Sieb & Meyer. „Wir haben es in diesem Bereich mit ganz besonderen Anforderungen
zu tun“, so Rolf Gerhardt. „So muss beim Innenrundschleifen
zum Beispiel ein sensorloser Betrieb von Asynchron- und Synchronspindeln
bis 250 000 min -1 ermöglicht werden. Dabei darf sich der Motor
jedoch nur geringfügig erwärmen, um die sensiblen Materialien nicht zu
gefährden und eine hohe Qualität der Bearbeitung zu gewährleisten.“
Eine weitere wichtige Rolle spielt die Flexibilität der Maschine: z. B. ein
einfacher und schneller Wechsel zwischen unterschiedlichen Schleifspindeln.
Dafür benötigt man den Zugriff auf verschiedene speicherbare
Motorparametersätze. Oftmals werden zudem Funktionen wie eine hochdynamische
Wirklasterkennung gefordert. Kundenspezifische Frequenzumrichter
in diesem Bereich entstehen bei Sieb & Meyer auf Basis des
SD2S. Das System kann bis zu 64 Parametersätze speichern. Die Anwahl
der Parametersätze kann dabei über die digitalen Eingänge codiert werden
oder alternativ über verschiedene Feldbussysteme wie u. a. Profinet
oder EtherCAT erfolgen.
Darüber hinaus erlauben die integrierten Technologiefunktionen für
die Anfunkerkennung (Werkzeug berührt Werkstück) einen effizienten
Maschinenbetrieb. Möglich sind auch Lösungen auf Basis des Mehrachs-
Systems SD2 für Multiachsanwendungen. Hier stehen zudem die sensorlosen
Sicherheitsfunktionen SFM (Safe Frequency Monitor – sicherer Stillstandsmonitor)
und SLOF (Safe Limited Output Frequency – sicher begrenztes
Drehfeld) zu Verfügung. Universelle Motorgeber-Auswertungen
und vielfältige Anbindungsmöglichkeiten zur übergeordneten Steuerung
erlauben die einfache Adaptierung an wechselnde Systemanforderungen.
Fotos: Aufmacher: Sieb & Meyer GmbH; sonst.: GMN Paul Müller Industrie GmbH & Co. KG
www.sieb-meyer.de
DIE IDEE
„Hochgeschwindigkeitsspindeln sind
die Schlüsselkomponenten in einer
Werkzeugmaschine benötigen eine
hohe Drehfeldfrequenz. Frequenzumrichter
von Sieb & Meyer können
die notwendigen Drehfeldfrequenzen
bereitstellen sowie durch spezielle
Regelungs- und Ansteuertechnologien
eine geringe Erwärmung der Motoren
gewährleisten. Der letzte Punkt
beeinflusst dabei signifikant die
Bearbeitungsgenauigkeit und die
Standzeit der Hochgeschwindigkeitsspindeln
– im Besonderen die
Lebensdauer der Lager.“
Markus Finselberger, Key Account
Manager Antriebselektronik,
Sieb & Meyer AG
30 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
DREI-LEVEL-UMRICHTER STEIGERT
WIRKUNGSGRAD
Für Anwendungen in Turbo-Gebläsen
und Turbo-Kompressoren
hat Sieb & Meyer das Leistungsspektrum
der Drei-Level-Umrichter-Baureihe
SD2M erweitert. Nun
stehen sieben Ausführungen des
Frequenzumrichters von 75 HP bis
400 HP bzw. 165 A bis 630 A
Nennstrom zur Verfügung. Die
Modelle mit einer 3-phasigen
Netzspannungsversorgung
eignen sich für Anwendungen mit
kontinuierlicher Last. Neben
wassergekühlten Varianten sind
auch luftgekühlte Geräte erhältlich.
Für alle Geräte ist eine NRTL/
CSA-Zertifizierung beantragt. Bei
den neuen Ausführungen besteht
die Möglichkeit, aktive Magnet lager über Klemmanschlüsse mit der
notwendigen DC-Spannung zu versorgen und diese auch in Störfällen
zum Abbremsen aufrecht zu erhalten. Die Drei-Level-Technologie und
Schaltfrequenzen bis 16 kHz gewährleisten eine hohe Stromqualität,
sodass im Motor möglichst geringe Verluste entstehen und der
Gesamtwirkungsgrad steigt.
www.sieb-meyer.de
KUGELGEWINDETRIEBE MIT HOHEN
TRAGZAHLEN
Kugelgewindetriebe
mit
besonders hoher
axialer Tragfähigkeit
bietet
Rodriguez mit der
Baureihe HLB an.
Sie sind für
anspruchsvolle
Einsatzgebiete
konzipiert, z. B. in Kunststoffspritz- und Stanzmaschinen,
elektromechanischen Pressen oder Elektrohubzylindern. Sie
sind aufgebaut wie herkömmliche Kugelgewindetriebe,
unterscheiden sich jedoch durch ihre weiterentwickelte
Mutterntechnologie, die eine Tragfähigkeit von bis zu
4 800 kN statisch gewährleistet. Darüber hinaus zeichnen sie
sich durch einen kompakten Aufbau der Kugelgewindemutter,
eine geringe Geräuschentwicklung und einen hohen Wirkungsgrad
aus. Die exakten Abmessungen der Gewindetriebe sind
flexibel an die jeweiligen Anwendungen anpassbar. Die
Kugelgewindetriebe sind in metrischen und zölligen Abmessungen
der gängigen Industrienormen für die unterschiedlichsten
Industriebereiche erhältlich. Passende Kugelgewindemuttern
stehen in verschiedenen Bauformen zur Verfügung.
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LINEAR STATT ROTATIV BEWEGEN
Mit Kugel- und Planetenrollengewindetrieben in Standard- und invertierter Ausführung
unterstützt das Unternehmen Moog Automatisierungsaufgaben. Im Zuge dessen ist oftmals
rotative in lineare Bewegung umzusetzen oder es muss eine Alternative zu klassischen
hydraulischen Antriebslösungen gefunden werden. Hier setzt der Stellantrieb MGI633 mit
integriertem, invertiertem Planetenrollengewindetrieb an. Kennzeichnend ist ein robuster,
präziser Gewindemechanismus, der einen hohen Lastfaktor ermöglichen soll. Aufgrund des
abgedichteten Designs lassen sich die invertierten Planetenrollengewindetriebe auch in
rauen und risikobehafteten, kontaminierungsgefährdeten Umgebungen einsetzen.
www.moog.com
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...Intelligence in motion

LINEARTECHNIK
STADIONTECHNIK
SCHIENENSYSTEM FÜR
HIGHTECH-KAMERAS
Das russische Unternehmen Movikom entwickelt und
realisiert innovative Robotersysteme sowie
mechatronische Lösungen für Spezialkameras.
Mithilfe spurbasierter Lineartechnik hat das
Unternehmen ein Kamerasystem entlang eines
Fußballfeldes in einem Minsker Stadion installiert.
Klaus-J. Hermes
ist Marketingleiter
der Rollon GmbH
in Düsseldorf
32 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

LINEARTECHNIK
Bei Sportveranstaltungen, Konzerten, TV-Shows und sonstigen
Großevents sind sie längst gang und gäbe: Ausgefeilte
Kamerasysteme, die jede Aktion, jede Emotion und jedes
noch so kleine Detail in flüssigen und brillanten Aufnahmen
einfangen. Das nötige Hightech-Equipment liefern Firmen wie
Movikom. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Moskau hat sich auf
die Entwicklung und Herstellung von Roboter- und Mechatronikausrüstungen
für Spezialkameras spezialisiert und bietet Lösungen für
Live-Übertragungen, Außenaufnahmen sowie Studioproduktionen.
Mit Robycam haben die Russen eines der weltweit innovativsten
Seilkamerasysteme im Portfolio. Die fortschrittliche 3D-Bewegungssteuerung
und die integrierte Augmented-Reality-Unterstützung
machen das modulare System rund um den Globus zur gefragten
Technik für TV- und Live-Übertragungen. Darüber hinaus
gehören leistungsfähige Remote-Heads (Standard sowie mit Gyro-
Stabilisierung), Teleskopsäulen, Motion-Control-Systeme sowie
Elektronikkomponenten zum Aufbau von Produktionsinfrastrukturen
zur Produktpalette. Alle Movikom-Produkte sind so konzipiert,
dass sie unkompliziert in bestehende und neue Produktionssysteme
sowie in die Infrastrukturen der Veranstaltungsstätten integriert
werden können.
EINZELSCHIENE GESUCHT
Für die Installation seines spurbasierten Kamerasystems Robyrail
in einem Stadion der weißrussischen Hauptstadt Minsk war Movikom
auf der Suche nach einer langen und stabilen Einzelschiene,
die auch bei hohen Geschwindigkeiten gleichmäßige Kamerabewegungen
gewährleistet und so ein stabiles Bild sicherstellt – immerhin
bewegt sich der Kamerawagen während des Filmens mit bis zu
10 m/s. Das System sollte entlang der gesamten Länge des Fußballfeldes
aufgebaut werden und die Montage musste schnell und einfach
möglich sein. Auch war eine unauffällige Lösung gewünscht,
die ohne große Eingriffe in die vorhandene Infrastruktur realisierbar
war. Zu den Anforderungen zählten darüber hinaus ein leiser
Betrieb, um den Ton während der Aufnahmen nicht zu stören,
maximale Leistungsfähigkeit bei Wind und Wetter sowie eine hohe
Zuverlässigkeit und Wartungsfreiheit.
Nur wenige Anbieter am Markt konnten diesen hohen Ansprüchen
gerecht werden. Fündig wurde man schließlich bei Rollon.
Der Spezialist für lineare Bewegungssysteme bietet ein nahezu
lückenloses Sortiment an Linearführungen, Teleskopauszügen und
Linearachsen. Neben modularen Standardkomponenten umfasst
das Leistungsspektrum auch maßgeschneiderte Speziallösungen,
die exakt auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt sind.
WACKELFREIE KAMERAAUFNAHMEN
01 Die Speedy-Rail-
Linearsysteme sind
robust, dynamisch,
belastbar, wartungsfrei
und extrem leise
Die Wahl der Lineartechnikexperten für das passende Schienensystem
im Minsker Stadion fiel auf die Linearführung Speedy Rail
aus der Linear-Line-Reihe. Für den Einsatz im Minsker Stadion
wählten die Lineartechnikexperten ein passendes Schienensystem:
die Linearführung Speedy Rail aus der Linear Line. Die hoch belastbare
Apparatur muss weder gewartet noch geschmiert werden und
gewährleistet auch unter strapaziösen Umgebungsbedingungen
einen zuverlässigen und besonders ruhigen Betrieb – ideale Eigenschaften
für das Robyrail-System von Movikom.
Die modularen Speedy Rail-Führungen bestehen aus einer
selbsttragenden und selbstausrichtenden Schiene sowie einem
Laufwagen auf Rollenbasis. Dank ihrer speziellen Struktur mit
hohlen Querschnitten und der Aluminiumlegierung mit gehärteter,
eloxierter Oberfläche können sie hohe Biege- und Torsionskräfte
aufnehmen. Das sorgt für optimale Stabilität, hohe Belastbarkeit
und Zuverlässigkeit. Die Stabilität ist ein extrem wichtiger Faktor:
Schließlich muss der verwendete gyro-stabilisierte Kamerakopf
Robyhead R3 im Robyrail-System während der schnellen Kamerafahrten
so ruhig wie möglich bleiben – unerwünschte Ruckler und
Verwacklungen sind ein absolutes No-Go. Für qualitativ hochwertige
Aufnahmen ist eine gute Kamerastabilisierung daher ein Muss –
dank ihrer besonderen Qualitäten leistet die Rollon-Schiene hierzu
einen wesentlichen Beitrag.
Kraftvoll und flexibel:
PCLAMP
KLEMMSYSTEME
HEMA Maschinen- und Apparateschutz GmbH
Am Klinggraben 2 | 63500 Seligenstadt
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geringe Systemkosten im
Vergleich zur Hydraulik
Die montagefreundliche PClamp ist eine modulare Systemlösung für
Stangen- und Pneumatikzylinderklemmung. Durch Anordnung von bis zu
vier Klemmeinheiten zwischen Grund- und Deckplatte können die Klemmkräfte
erhöht werden. PClamp ist geeignet zum Klemmen von Stangen- und
Pneumatikzylindern mit Durchmessern von 12 bis 40 mm. Das Funktionsprinzip
ist Fail-Safe, denn PClamp klemmt bei Druckluftausfall sofort.
Sicherheit – bei Ausfall der
Pneumatik erfolgt Klemmung
Werte hydraulischer
Klemmungen werden
erreicht und übertroffen
Abgestimmt
auf Normzylinder.
Sonderlösungen
auf Anfrage.
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LINEARTECHNIK
03
02
02 Dank ihrer besonderen Eigenschaften gewährleisten die Speedy Rail-Linearführungen
auch bei widrigen Witterungsbedingungen einen reibungslosen Betrieb
03 Die spezielle Struktur des Schienensystems bietet optimale Stabilität,
damit während der Kamerafahrten keine unerwünschten Ruckler auftreten
DIE IDEE
TROTZT ALLEN WIDRIGKEITEN
Die robusten Linearsysteme erreichen Geschwindigkeiten von bis zu 15 m/s bei
Beschleunigungen von bis zu 10 m/s 2 . Bis zu 7 500 mm Länge können in einem Stück
hergestellt werden. Auf jeder Seite weisen die Profile eine Schwalbenschwanznut auf.
So lassen sich die einzelnen Schienenabschnitte einfach miteinander verbinden und
Systeme von unbegrenzter Länge realisieren. Bohr- oder Schweißarbeiten sind dafür
nicht notwendig.
Die Schienen werden einem patentierten Behandlungsverfahren unterzogen. Dieses
erzeugt eine glatte und harte Oberfläche, die mit gehärtetem Stahl vergleichbar ist.
Die Läufer mit staubgeschützten kunststoffüberzogenen Stahlrollen sind resistent
gegen Verunreinigungen und Schadstoffe. Ihr Wartungsaufwand ist gering. Zudem
gewährleistet das spezielle Kunststoffmaterial eine einzigartige Laufruhe. Alle Rollenträger
sind mit konzentrischen und exzentrischen Stiften für eine schnelle Einstellung
des Kontakts zwischen Rollen und Schiene ausgestattet. Egal ob Regen, Sturm, Schnee
oder Hitze – die Speedy Rail ist für einen Temperaturbereich von – 30 bis + 80 °C ausgelegt
und läuft auch bei widrigen Witterungsbedingungen reibungslos. Dabei geht
den Linearkomponenten so schnell nicht die Puste aus: Mit einer Lebensdauer bis zu
80 000 km sind sie wahre Langstreckenläufer.
REIBUNGSLOSE ZUSAMMENARBEIT
Stabiler und ruhiger Lauf auch bei hohen Geschwindigkeiten, höchste Zuverlässigkeit
und Langlebigkeit sowie eine einfache Montage und Wartungsfreiheit – die Speedy Rail
hat Movikom auf ganzer Linie überzeugt. Die russischen Hightech-Experten schätzten
außerdem die sehr langen Hübe der Linearführung sowie die hohe Servicequalität der
Rollon-Spezialisten. Diese führten zusätzliche Berechnungen durch, konsultierten das
italienische Büro, gaben schnelle Antworten auf alle Fragen, brachten Produktmuster
mit und waren stets hilfsbereit. Das Ergebnis spricht für sich: Let the show begin!
Fotos: 01: Rollon GmbH; Aufmacher, 02 und 03: Movikom
www.rollon.de
„Movikom kam mit einem ganzen
Paket an Anforderungen auf uns zu:
langer Hub, hohe Stabilität, enorme
Geschwindigkeiten, maximale
Leistungsfähigkeit bei Wind und
Wetter sowie einfache Montage. Da
haben wir sofort an unsere Speedy
Rail gedacht. Die Linearschienen sind
robust, dynamisch, belastbar,
wartungsfrei und extrem leise. Sie
gewährleisten auch bei den widrigsten
Witterungsbedingungen einen
reibungslosen Betrieb und ermöglichen
so flüssige Kamerafahrten und
damit wackelfreie Aufnahmen.“
Klaus-J. Hermes, Marketingleitung,
Rollon GmbH
34 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
IN NANOMETERSCHRITTEN ARBEITENDE
MINIATURANTRIEBE
PiezoMotor führt
auf Nanometer-
Positioniergenauigkeit
ausgelegte
Miniaturmotoren
im Programm. Sie
sind vakuumkompatibel
und sollen
zudem unter
Magnetfeldeinfluss
störungsfrei
betrieben werden können. Die Funktionsweise der von dem
schwedischen Hersteller angebotenen Baugruppen beruht auf
Piezoelektrizität. Demnach bewirkt die Anordnung der bimorphen
Biegewandler, dass bei Anlegen von Spannung eine nur
geringe Biegung und Ausdehnung stattfindet. So bewegen sie,
kombiniert zu abwechselnd angesteuerten Paaren, eine Antriebsstange
in Nanometerschritten. Dieses Prinzip sowie die kleine
Baugröße prädestinieren die Motoren für Einsätze in der Medizintechnik,
etwa bei Diagnostik, Magnetresonanztomographie
(MRT) und Pumpen. Ein Linearmotor sorgt z. B. in einer Dosierpumpe
für Nanoliter-Genauigkeit. Unmagnetisch ausgeführte
Modelle unterstützen MRT-Operationsroboter und aufgrund ihrer
Vakuumverträglichkeit eignen sich die Motoren auch für Aufgaben
unter Strahlungseinwirkung.
www.piezomotor.se
STARKE VERBINDUNGEN –
ATEX-ZERTIFIZIERT
Die robusten und
vielfältig kombinierbaren
Kupplungen
von KBK sind jetzt
auch in explosionsgefährdeten
Bereichen einsetzbar.
Dazu zählen Mühlen
und Bereiche der
Lebensmittel-,
Chemie- oder
Druck-Industrie. Der Hersteller hat sämtliche seiner Metallbalg-,
Elastomer-, Gelenk- und Überlastkupplungen sowie
seine starren Kupplungen, Spannsätze und Schrumpfscheiben
nach der Atex-Richtlinie zertifizieren lassen. Damit der
Anwender die wichtigen Parameter jederzeit im Blick hat,
lasert KBK die Seriennummer und weitere Spezifikationen
direkt auf die Kupplung. Der Kunde erhält zudem eine
Anleitung für die Atex-konforme Montage. Dazu bietet das
Unternehmen auch besondere Serviceleistungen an: Fällt bei
einem Kunden z. B. eine Maschine aufgrund einer defekten
Kupplung aus, kann KBK innerhalb von zwei Stunden beinahe
alle Elastomerkupplungen und Metallbalgkupplungen aus
dem Standardprogramm mit kundenspezifischen Bohrungen
versehen und per Direktkurier versenden.
www.kbk-antriebstechnik.de
REKORDAUSLASTUNG IN DER GROSSLAGERFERTIGUNG
NKE Austria hat im 1. Quartal 2020 eine Rekordauslastung im Werk in Steyr verzeichnet.
Mehr als 1 000 Großlager waren in den ersten drei Monaten des Jahres in Produktion. Das sei
die höchste Auslastung, die das Unternehmen jemals erreicht hat, teilte der Wälzlagerspezialist
mit. Durch eine flexible Fertigungsstrategie könne man Großlager mit Durchmessern von
200 bis 800 mm bereits in Losgrößen von 10 bis 500 Stück produzieren. Dies betrifft die
Lagertypen Rillenkugellager, Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager und Pendelrollenlager. Die
Lager finden Einsatz z. B. in Industrie- und Windkraftgetrieben, Generatoren oder Schienenfahrzeugen.
NKE produziert Standard- und Sonderlager für alle Industrieanwendungen.
Technik, Produktentwicklung, Fertigung und Finalbearbeitung der Komponenten, Montage,
Qualitätssicherung, Logistik, Verkauf und Marketing sind am Standort Steyr konzentriert.
Auch für Spezialanforderungen werden Lösungen gefertigt.
www.nke.at

KUPPLUNGEN UND BREMSEN
HYDRAULIKVENTILE
HYDRAULIKVENTILE FÜR
JEDEN EINSATZ
Sicherheit, Stabilität und Zuverlässigkeit sind Anforderungen,
die ein Bremssystem unter allen Umständen erfüllen muss.
Bei Hitze, Kälte oder in explosionsgefährdeten Bereichen
müssen alle Einzelteile der Bremsen funktionieren.
Eine Anwendung, die dabei besonders hervorsticht,
sind hydraulische Bremssysteme. Hier können die
Voraussetzungen und Anforderungen verschiedener
Anwender sehr variabel ausfallen. Besonders das präzise
Regeln kleinster Drücke, kurze Reaktionszeit, gute
Reproduzierbarkeit und Linearität unter schnellem
Druckaufbau sind hier die entscheidenden Faktoren.
Stefan Kincses ist International Sales Manager bei der Wandfluh AG in Frutigen, Schweiz
Beim Unternehmen Wandfluh aus Frutigen
in der Schweiz tragen langjährige Erfahrung,
hoher Qualitätsanspruch und Flexibilität
zur erfolgreichen Entwicklung der
neusten Generation von Druckreduzierventilen
bei. Die neuesten Modelle von Wandfluh sind
direktgesteuerte Ventile in Schraubpatronen-Bauart.
Diese sind in zwei verschiedenen Größen und
Senkungen erhältlich. Die kleineren Modelle der
Reihe MDPPM16 und MGPPM16 sind für einen
maximalen Durchfluss von 6 l/min konstruiert
worden. Der Patronenkörper ist mit einem
M16 × 1,5-Gewinde versehen. Durch diese kleinen
Dimensionen werden Ansprüche vieler Anwender
in Bezug auf eine kompakte, platzsparende
Bauweise erfüllt.
Hydraulische Bremsen für Niederflurfahrzeuge
wie Straßenbahnen oder Regionalzüge, in denen
nur wenig Einbauraum zur Verfügung steht, sind
typische Anwendungs beispiele. Der maximale
Eingangsdruck dieser Kompakt-Patronen liegt bei
36 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

01
02
01 Proportionales
Druckreduzierventil mit
explosionsgeschützter
Magnetspule und
integrierter
Verstärkerelektronik
02 Proportionales
Druckreduzierventil
MDPPM16
350 bar, wobei standardmäßig drei Druckstufen, 25, 40 und 100 bar, für den reduzierten
Druck zur Verfügung stehen. Mit den größeren Modellen der Reihe
MPPPU10 kann ein maximaler Durchfluss von 20 l/min erreicht werden. Der
Patronenkörper hat eine 7/8"-14 UNF-Senkung. Der maximale Eingangsdruck
liegt ebenfalls bei 350 bar, und für den reduzierten Druck gibt es auch hier verschiedene
Standard-Druckstufen. Aufgrund der konstruktiven Ausführung mit
einem Druckübersetzungs-Pilotstift können auch vom Standard abweichende
Druckstufen realisiert werden.
Je nach örtlichen Witterungsverhältnissen stehen verschiedene Korrosionsschutzstufen
zur Auswahl. Patronenkörper hergestellt aus säurebeständigem
Edelstahl AISI 316L (WNr. 1.4435) sind bspw. für den Einsatz unter extremen Bedingungen
geeignet. Bremsvorrichtungen für Seilwinden auf Hochseeschiffen
oder Aufzüge auf Offshore-Plattformen sind zwei Anwendungsbeispiele, bei
denen dieser besonders hohe Korrosionsschutz zum Tragen kommt. Ein anderes
Konzept mit ähnlich hohem Schutzgrad ist eine Zink-/ Nickelschicht, welche auf
einem speziellen Beschichtungsverfahren basiert. Mit dieser wird ein Schutzgrad
von mindestens 1 000 Stunden Salzsprühtest nach EN ISO 9227 erreicht. Dieser
Oberflächenschutz verfügt ebenfalls über eine gute Beständigkeit gegen salzhaltiges
Meerwasser oder sonstige extreme Einflüsse.
UMGANG MIT EXTREMEN TEMPERATUREN
Ventile kommen weltweit zum Einsatz, sodass die Funktionalität auch in extremen
Umgebungstemperaturen sichergestellt werden muss. Die Lösung dafür
bieten spezielle Materialien für Konstruktionsteile und spezielle Dichtungen.
Diverse Faktoren wie die Beachtung und die Berechnung von Ausdehnungskoeffizienten,
die Viskosität des verwendeten Hydrauliköls oder optimale Gleiteigenschaften
unterschiedlicher Materialien spielen dabei eine wichtige Rolle. Hinzu
kommt die Anforderung, die Leckage-Werte so gering wie möglich zu halten,
denn bei vielen Herstellern von Bremssystemen zählt Energieeffizienz zu den
mittragenden Komponenten. In der Praxis gilt: Je länger in einer hydraulischen

KUPPLUNGEN UND BREMSEN
03 Proportionales Druckventil mit integriertem
PD2-Digitalverstärker (auf Magnet montiert)
Bremsanlage der Speicher als Energiequelle genutzt werden kann,
desto besser und energieeffizienter ist das System. Eine wichtige
Voraussetzung dafür ist die bereits erwähnte Leckage, die durch
ideal angepasste Toleranzen im Innenleben der Ventile so gering wie
möglich gehalten werden kann. Dabei ist es wichtig, für Anwendungen
in besonders kalten Regionen eine geeignete Kompromisslösung
zu finden. Eine störungsfreie Funktion in extremer Kälte ist
nicht die eigentliche Herausforderung. Nimmt man jedoch den Anspruch
auf eine geringe Leckage mit hinzu, muss ein optimales
Kolbenspiel gefunden werden. Bei diesen Ventilen ist das Kolbenspiel
so definiert worden, dass eine reibungslose Funktion und eine
geringe Leckage gleichzeitig umgesetzt werden können.
BREMSEN IN EXPLOSIONSGEFÄHRDETEN
BEREICHEN
Eine weitere Herausforderung ist der Einsatz von Bremsanlagen in
explosionsgefährdeten Bereichen. In der chemischen und petrochemischen
Industrie, bei der Erdöl- und Erdgasförderung, im
Bergbau und in vielen anderen Industriezweigen entweichen bei
Herstellung, Verarbeitung und Lagerung brennbarer Stoffe Gase,
Dämpfe oder Nebel. Bei vielen Prozessen, vor allem in der Nahrungsmittelindustrie,
entstehen auch brennbare Stäube. Kommt es
zu einer Vermischung dieser Stoffe mit dem Sauerstoff aus der Luft,
entsteht eine brennbare Atmosphäre. Gefährlich wird es dann,
wenn sich eine potenzielle Zündquelle in der Nähe befindet, die
zum Auslöser einer Explosion werden kann. Eine Funkenbildung
durch einen Kurzschluss bei einem Elektromagnet ist nur ein Beispiel.
Wie zahlreiche Wandfluh-Ventile können auch die Druckreduzierpatronen
mit einer explosionsgeschützten Magnetspule
ausgestattet und proportional betrieben werden.
Das Modell „MKY“ wird als 9-, 15- oder 21-Watt-Version mit verschiedenen
Versorgungsspannungen produziert. Um dem Korrosionsschutz
auf Ventilebene entsprechen zu können, wird die Magnetspule
je nach Bedarf mit einer Zink-/Nickel- oder mit einer Edelstahlschicht
aus AISI 316L überzogen. Der Einsatz ist für Umgebungstemperaturen
bis – 60 °C möglich.
Das Modell MDPPM16 ist auch mit inverser Funktionsweise für
sicherheitsrelevante Anwendungen verfügbar. Dabei ist das Ventil
so konstruiert, dass der maximale Systemdruck aufrechterhalten
wird, falls es zu einem Ausfall der elektrischen Ventilsteuerung
durch den Magneten kommt. Der maximale Systemdruck kann per
Hand mittels einer Einstellschraube justiert werden.
VERSTÄRKER- UND REGLERELEKTRONIK
Als Spezialist für Hydraulikventile, mit Fokus auf anspruchsvolle
Anwendungen und Proportionalhydraulik, verfügt Wandfluh auch
über ein eigenes Elektronikprogramm. Im Laufe der kontinuierlichen
Produktentwicklungen haben sich elektronische Verstärkerund
Reglermodule für verschiedene Branchen herauskristallisiert
und konnten den Anwendungsbereichen optimal angepasst werden.
Für die Mobilhydraulik und somit auch für Bremsanwendungen
stehen zwei Konzepte zur Auswahl. Der Digitalverstärker PD2 für
offene Kreisläufe zeichnet sich durch seine kompakte Bauweise
aus. Er kann wahlweise direkt auf dem Proportionalmagneten des
Ventils oder im Kabelverlauf installiert werden.
Die Parametrierung erfolgt entweder direkt am Gerät oder mit
der von Wandfluh dafür speziell entwickelten Parametrier- und
Diagnosesoftware „PASO“. Kunden haben somit die Möglichkeit,
Einstellungen selbstständig und ohne großen Zeitaufwand vorzunehmen.
Das komplexere MD2-Modul ist ebenfalls mit Verstärkerfunktion
für offene Kreisläufe erhältlich und zusätzlich als Regler
für geschlossene Kreisläufe. Mit „PASO“ kann es bis zu acht Proportionalmagnete
steuern. Als Schnittstelle dient CANopen.
Fotos: Wandfluh AG
www.wandfluh.com
DIE IDEE
„Auch ein Bremssystem funktioniert
nur so gut wie sein schwächstes
Glied, deshalb sind Sicherheit,
Stabilität und Zuverlässigkeit unserer
Hydraulik-Ventile äußerst wichtige
Faktoren. Aus diesem Grund optimieren
wir kontinuierlich die Eigenschaften
unserer Produkte und passen
diese den örtlichen Gegebenheiten
an. Unsere Hydraulik-Ventile funktionieren
bei extremer Kälte und Hitze
zuverlässig. Platzsparendes und
explosionssicheres Design erweitert
die Anzahl der Einsatzgebiete
zusätzlich.“
Stefan Kincses,
International Sales Manager,
Wandfluh AG
38 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

PRÄZISE VERPACKEN MIT
ZYKLOIDGETRIEBEN
Zykloidgetriebe für Verpackungsmaschinen, Abfüllanlagen,
Picking-Systeme oder Handling- und Palettierroboter bietet
Nabtesco mit den Serien RF-P und RN-H an. Mit ihrem
zweistufigen Untersetzungsprinzip sind sie konzipiert für
immer dynamischer, schneller und präziser werdende
Prozesse. Die integrierten Schrägkugellager nehmen axiale
und radiale Lasten sowie Biegemomente auf und tragen
zur Widerstandsfähigkeit gegen Stoß- und Überbelastung
bei. Die Vollwellengetriebe der RF-P-Serie wurden für
dynamische Anwendungen auf kleinstem Raum konzipiert.
Sie ermöglichen schnelle Taktzeiten sowie hohe Abtriebsgeschwindigkeiten
von 200 min -1 . Die Servogetriebe der
RH-N-Serie verfügen über ein integriertes Antriebsritzel
und einen Motorflansch für alle gängigen Motortypen. Die
reduzierte Reibung im Getriebe ermöglicht hohe Drehgeschwindigkeiten
bei geringem Spiel. Die Getriebeköpfe
haben ein hygienisches Design mit glatten Oberflächen
und optimierten Dichtungen.
www.nabtesco.de
ANGETRIEBENE MUTTER STATT
ROTIERENDER SPINDEL
Das Unternehmen
August Steinmeyer
stellt Kugelgewindetriebe
mit angetriebener
Mutter und
Drehdurchführung
vor. Angeboten wird
diese Sonderlösung
als Alternative zur
Standardkonfiguration
mit rotierender Spindel. „Vor allem bei langen Wellen
werden rotierende Muttern eingesetzt, um Schwingungen
bei hohen Drehzahlen zu vermeiden“, sagt Entwicklungsleiter
Wolfgang Klöblen. So sollen in Verbindung mit einer
stationären Spindelwelle gesteigerte Verfahrgeschwindigkeiten
und verkürzte Taktzeiten realisiert werden können.
Auch die axiale und Torsionssteifigkeit werde erhöht. Für
eine vereinfachte Schmiermittelzufuhr sorgt die Drehdurchführung.
Über diese wird der Schmierstoff entgegen
der Fliehkraft in die Mutter eingebracht und gleichmäßig
verteilt. Erhältlich sind die Einzelmuttern mit 4- sowie mit
2-Punktkontakt bzw. in ETA+-Ausführung mit Nenndurchmessern
von 63 bis 80 mm. Die Montage des Axiallagers
kann direkt auf der Mutter erfolgen.
www.steinmeyer.com
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KUNDENSPEZIFISCHE
ANTRIEBE ALS
Asynchron und synchron
Antriebe
Direktantriebe (Torque)
Reluktanzantriebe
Axialfl uss Antriebe
Brandenburger Strasse 10
D-88299 Leutkirch im Allgäu
phone +49 7561 98248-0
info@ate-system.de
www.ate-system.de
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KOMPONENTEN UND SOFTWARE
PREDICTIVE MAINTENANCE
ROBOTERWARTUNGEN OPTIMAL
IM VORAUS PLANEN
Durch die Analyse von in Echtzeit erfassten
Betriebsparameterwerten wird Wartungsbedarf ermittelt, bevor
er anfällt. So können Maßnahmen optimal im Voraus geplant
und auf ein Minimum reduziert werden. Mitsubishi Electric nutzt
hierfür seine konzerneigene KI-Technologie Maisart, die sich per
Zusatzkarte am Roboter implementieren lässt.
Michael Finke ist Produktmanager Robotik bei Mitsubishi Electric Europe B.V.
Industrial Automation in Ratingen
40 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
Für die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) übernimmt
Maisart (Mitsubishi Electric‘s AI creates the State-of-the-
ART in technology), die zentrale KI-Plattform von Mitsubishi
Electric, die Vorverarbeitung des Datenstroms der Sensorik.
Diese KI ist auf der Melfa Smart plus-Zusatzkarte implementiert,
welche den Controller CR800 für die Melfa-Roboter der FR-Serie um
Rechenleistung und weitere Funktionen erweitert.
Die KI ermittelt u. a. anhand von Motorkennwerten, Strom- und
Kraftaufnahme und Schwingungen, ob sich am Servomotor, einem
angeschlossenen Getriebe oder einem Lager Wartungen anbahnen.
Hierbei kann es sich um einen Schaden oder um Verschleiß von
Schmierfett, Verzahnungen oder Lagern handeln. Entsprechende Wartungsempfehlungen
werden im Klartext ausgegeben und ermöglichen
eine effiziente Wartungsplanung.
PREDICTIVE MAINTENANCE VS. PREVENTIVE
MAINTENANCE
„Bei den Begriffen Predictive bzw. Preventive Maintenance mangelt es
vielfach an Trennschärfe“, sagt Michael Finke, Product Manager für
Roboter bei Mitsubishi Electric. „Predictive Maintenance, also die vorausschauende
Wartung, stützt sich auf die Live-Auswertung von im Feld
erfassten und in Echtzeit ausgewerteten Symptomen. Sie bietet entsprechende
Diagnosen und Prognosen zum Health-Status einzelner
Komponenten des Roboters unter Einsatz von KI-Technologie. Unter
Preventive Maintenance, sprich vorbeugender Wartung, verstehen wir
eine ebenfalls intelligente, rechnergestützte Funktionalität, der das
jeweilige Roboterprogramm zugrunde liegt.“
Bei vorbeugender Wartung finden die Analysen im Vorfeld in der für alle
Roboter von Mitsubishi Electric einheitlichen Programmier- und Simulationsumgebung
RT ToolBox3 statt. Das geht ohne Roboter in der Simulation
oder online direkt mit dem Roboter. Ist die Roboterprogrammierung abgeschlossen,
werden Verschleiß- und Belastungssimulationen durchgeführt
und entsprechende Fristen für die Wartungen berechnet.
Im Zusammenspiel ermöglichen beide Wartungskonzepte der Smartplus-Funktionslösung
– Predictive und Preventive Maintenance – eine
Minimierung der Stillstandszeiten, u. a. durch Batchverarbeitung der
Wartungsdaten für mehrere Roboter für ganze Produktionslinien.
Fotos: Mitsubishi Electric Europe B.V.
de3a.mitsubishielectric.com
Die konzerneigene künstliche Intelligenz wird
genutzt, um u. a. den Wartungsbedarf an
Robotern in Echtzeit zu ermitteln und ent ­
sprechende Maßnahmen im Voraus zu planen
DIE IDEE
„KI und moderne Analytik werden
unsere Produktion nachhaltig prägen
und verändern. Sie helfen, unter
anderem vorauszuschauen und vorherzusagen.
Und bei der Anpassung an
sich schnell verändernden Prozessen.
Wie wichtig das ist, sieht man zum
Beispiel an der aktuellen Situation.
Maisart ist bereits jetzt in einer
Vielzahl unserer Produkte integriert,
denn es liefert uns die Eintrittskarte in
diese neuen Technologien.“
Michael Finke, Produkt Manager
Robotik, Mitsubishi Electric Europe B.V.
Industrial Automation
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/08 41

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
HANDLING- UND MONTAGESYSTEME
KREATIVE ANSÄTZE FÜR DIE
AUTOMATISIERUNG
Standardisierte Komponenten
sollen automatisierte Prozesse
zunehmend leichter und
individuell konstruierbar machen.
Zwei Systembeispiele zeigen, wie
sich Handling- und Transportlösungen
auch für kleinere und
mittlere Produktionslinien
gestalten lassen.
Das Unternehmen Norelem Normelemente
KG, mit Stammsitz im badenwürttembergischen
Markgröningen, ist
Hersteller und Lieferant von Norm- und
standardisierten Bauteilen für den Anlagen- und
Maschinenbau. Das Produktportfolio umfasst
u. a. Teile aus dem Bereich der Antriebs- und
Handlingsysteme, z. B. pneumatische Handlingsmodule,
Kleinförderbänder sowie Linear achsen
mit Zahnriemenantrieb. Diese Bauteile sind modular
aufgebaut und ermöglichen so besonders
flexible Anwendungen.
Mit diesem Sortiment will Norelem Unternehmen
bei der Umsetzung von Automatisierungslösungen
unterstützen. Wie diese aussehen
können, demonstrierte man zuletzt anhand von
Exponaten, die im Oktober 2019 auf der Motek,
Internationale Fachmesse für Produktions- und
Montageautomatisierung in Stuttgart, zu sehen
waren. Anhand der vorgestellten Varianten wurden
zwei Einsatzmöglichkeiten für Handlingsund
Transportlösungen präsentiert: „Norelem
movement“ und „Norelem drive“.
AUTOMATISIERTE
BAUTEILFÖRDERUNG
Die zwei praxisrelevanten Anwendungsbeispiele
zeigen, wie sich die Förderung von Bauteilen realisieren
lässt. Die Lösung „movement“ veranschaulichte
mit Normteilen das Handling eines
zylindrischen Körpers. Dabei kamen zwei Inno-
Emily Kipp ist Leiterin für Marketing bei der
Norelem Normelemente KG in Markgröningen
42 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
01 02
01 Die Bauteilförderung „movement“ ist für das Handling
zylindrischer Körper gedacht und lässt sich in unterschiedliche
Konstruktionen einbinden
02 Das „drive“-Exponat veranschaulichte, wie sich eine
Automatisierungsanlage für die Bauteilzuführung mit
Normbauteilen realisieren lässt
03
03 Mit der getakteten Umsetzung von Würfeln simulierte das
„drive“-System eine effiziente Möglichkeit der Bauteilzuführung
vationen zum Einsatz: Mithilfe der Linearachse und dem individuell anpassbaren Kleinförderband
wurde eine einfache, kompakte Einheit zur Bauteilförderung konstruiert, die
sich in unterschiedliche Konstruktionen integrieren lässt. Für den technischen Rundlauf
aus pneumatischen Linearmodulen, Hubeinheiten und Drehmodulen wurden, bis auf
wenige Fertigungsteile, mehrheitlich Komponenten von Norelem verbaut.
Ein interessantes Beispiel aus dem Bereich der Antriebstechnik bot das zweiteilige Exponat
„drive“. Den Anfang machten verschiedene Komponenten aus dem Bereich der
Antriebstechnik: Hier waren Stirnzahnräder über eine Kreuzgelenkwelle mit Kegelrädern
verbunden. Ein 90°-Versatz durch die Kegelräder ermöglichte wiederum den Antrieb verschiedener
Kettenräder. Für das Modell kamen u. a. Rollenketten und Spannsätze zum
Einsatz. Im weiteren Verlauf des Live-Betriebs wechselte die „drive“-Einheit auf pneumatische
Handling-Module und angetriebene Kugelgewindetriebe. Mit der getakteten Umsetzung
von Würfeln simulierte das System eine effiziente Möglichkeit der Bauteilzuführung.
Auch dieses Exponat bestand zu weiten Teilen aus Norelem-Komponenten.
NACHWUCHS AN DER KONSTRUKTION BETEILIGT
Die Förderung von qualifiziertem Nachwuchs ist seit jeher ein wichtiges Anliegen des Normteile-Herstellers.
Auf der Norelem Academy, die sich als Ideengeber für Nachwuchskonstrukteure
versteht, vermittelt das Unternehmen angehenden Ingenieuren sein umfangreiches
Fachwissen als Hersteller und Brancheninsider. Junge Talente erhalten hier die Gelegenheit,
erste Berufs- und Projekterfahrung zu sammeln. Auch die innovativen Messeexponate
entstanden in Zusammenarbeit mit Nachwuchskonstrukteuren: Studenten des Karlsruher
Instituts für Technologie KIT – Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft – konzipierten
die kreativen Ideen für die Modelle aus Norelem-Bauteilen. Für die finale Konstruktion
assistierten schließlich Spezialisten für Automatisierungstechnik.
Seit dem Auftritt auf der Motek 2019 ist bei Norelem viel passiert. So befasst sich die Forschung
und Entwicklung des Normteile-Spezialisten damit, einen Teil seiner Produkte mit
Sensoren auszustatten. Das soll eine digitale Vernetzung und Überwachung der Abläufe
ermöglichen und durch permanente Datenübermittlung im laufenden Prozess mühsame
und zeitaufwändige Prüfvorgänge ersetzen.
Fotos: Norelem Normelemente KG
www.norelem.de
DIE IDEE
„Standardisierte Komponenten, wie
wir sie entwickeln, ermöglichen den
Anwendern, eine Vielzahl von
Konstruktionen mit unterschiedlichsten
Anforderungen schnell und
flexibel umzusetzen. Unsere Bauteile
lassen sich in das CAD-System der
Konstrukteure einfügen und ermöglichen
Unternehmen, auf einfache
Weise neue Automatisierungslösungen
in bestehende Prozesse zu
integrieren.“
Martin Ahner, Maschinenbau-Ingenieur
und Fachtrainer, Norelem Academy
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/08 43

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
PREDICTIVE MAINTENANCE
CONDITION MONITORING FÜR
PREDICTIVE-MAINTENANCE-KONZEPTE
Auf Basis permanenter Antriebs- und
Zustandsdaten können auch Konzepte für
Predictive Maintenance gestaltet werden.
Grundlage hierfür bildet die schnelle, effiziente
und umfassende Auswertung analoger sowie
digitaler Daten – wie Messwerte, Signale und
Betriebsparameter – durch die intelligente PLC in
der Antriebselektronik.
Jörg Niermann ist Bereichsleiter Marketing
bei der Getriebebau Nord GmbH & Co. KG in Bargteheide
Das Ziel von Predictive Maintenance ist,
die Maschinen und Anlagen proaktiv zu
warten und Veränderungen zu erkennen,
Ausfallzeiten zu reduzieren und die Gesamtanlageneffektivität
zu erhöhen. Eine zustandsorientierte
Instandhaltung ersetzt dabei die traditionelle
zeitbasierte Instandhaltung. Durch frühzeitiges
Erkennen und Vermeiden von unzulässigen
Betriebszuständen werden nicht geplante Stillstandzeiten
oder Maschinenausfälle vermieden.
Predictive Maintenance ermöglicht planbare Maschinen-
oder Anlagenstillstände auf Basis realer
Antriebs- und Prozessdaten. Für den Betreiber
von Anlagen und Maschinen mit Antriebssystemen
von Nord Drivesystems ergeben sich dadurch
eine Reduzierung von Service- und Materialkosten
und eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit. Weitere
Vorteile sind die Erhöhung der Lebensdauer von
44 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

Die Basis für Condition Monitoring und
Predictive Maintenance bildet die
schnelle, effiziente und umfassende
Auswertung analoger und digitaler
Daten (Messwerte, Signale und
Betriebsparameter) durch die intelligente
PLC in der Antriebselektronik
Bauteilen und Maschinen sowie eine planbare und kostenoptimierte
Instandsetzung.
INTELLIGENTE ALGORITHMEN
Nord Drivesystems verfolgt einen antriebsbasierten Ansatz, bei dem
Informationen aus dem Condition Monitoring mithilfe intelligenter
Algorithmen und virtueller Sensorik in Predictive Maintenance überführt
werden. Dazu gehört z. B. die sensorlose Ermittlung des optimalen
Ölwechselzeitpunkts auf Basis der Öltemperatur. Genutzt wird dabei die
Tatsache, dass die Ölalterung bei Getrieben insbesondere von der
Öltemperatur abhängig ist. Diese Informationen in Kombination mit
bekannten Getriebeparametern und spezifischen, betriebsbedingten
Parametern ermöglichen eine genauere Angabe des Ölwechselzeitpunkts.
Ein physischer Temperatursensor ist dafür nicht erforderlich. Die
Vorverarbeitung der Antriebsdaten durch intelligente Algorithmen erfolgt
in der integrierten PLC des Nord-Frequenzumrichters, der als Auswerteeinheit
genutzt wird. Die ermittelten Daten können dem Kunden über
alle gängigen Schnittstellen zur Verfügung gestellt werden.
IDEALE PLC-SOFTWAREARCHITEKTUR
Die Ausstattung des Antriebes ist dabei optional erweiterbar und lässt
sich jederzeit an die jeweilige Automatisierungsaufgabe anpassen. Der
Kunde kann wählen, welche Aufgaben (Antriebsüberwachung, Antriebssteuerung,
Prozesssteuerung) er direkt in den Antrieb verlagern möchte.
Diese Skalierbarkeit gibt ihm die Möglichkeit, etwa in einem kleineren
Produktionsbereich erste Erfahrungen zu sammeln, bevor er seine komplette
Anlage umstellt. Zur Verfügung stehen drei Ausbaustufen. In der
kleinen Ausprägung übernimmt die Antriebs-PLC lediglich die Überwachung
des Antriebs. Die Antriebsparameter werden in der PLC vorverarbeitet
und an die übergeordnete Anlagensteuerung weitergeleitet, die
dann die Antriebs- und Prozesssteuerung verantwortet. In der mittleren
Ausprägung bindet die PLC zusätzlich die Antriebssteuerung ein und
führt so auch antriebsnahe Funktionen aus. In der größten Ausbaustufe
ersetzt die Umrichter-PLC die übergeordnete Anlagensteuerung komplett.
Neben der Kommunikation an eine Steuerung kann auf Wunsch
auch eine lokale Datenverwaltung ohne Internetanbindung die Daten
übernehmen.
Fotos: Getriebebau Nord GmbH & Co. KG
www.nord.com
DIE IDEE
„Die Digitalisierung bietet ganz neue
Möglichkeiten, um für Getriebemotoren
aller Größen eine vorausschauende
Wartung zu realisieren, die wirtschaftlich
und im Aufwand überschaubar ist.
Wir wollten auch für kleinere Getriebemotoren,
die in Intralogistik-Installationen
in großer Zahl verbaut sind,
wirtschaftliche Konzepte für netzbasiertes
Condition Monitoring und Predictive
Maintenance entwickeln und anbieten. “
Jörg Niermann,
Bereichsleiter Marketing,
Getriebebau Nord GmbH & Co. KG
VIDEO
Eine englischsprachige Zusammenfassung
des Condition-Monitoring-Konzeptes
sehen Sie in diesem 1-Minuten-Clip:
www.antriebstechnik.de/nord_cm
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/08 45

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
TEIL 4
TOPOLOGISCHES SCHLEIFEN BEI
STIRNRADVERZAHNUNGEN
Topologisches Schleifen leistet einen wesentlichen Beitrag, wenn es
um das optimierte Einsatzverhalten von Getrieben und die Nutzung
der Potenziale im Antriebsstrang geht. Im vierten Teil der
Artikelreihe wird eine Windkraft-Verzahnung analysiert.
1 EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG
Das Einsatzverhalten von Stirnradverzahnungen kann neben der
Gestaltung der Makrogeometrie durch die Aufbringung von Flankenmodifikationen
oder die Entstehung von Flankenabweichungen
maßgeblich beeinflusst werden [SCHA08]. Konventionell erfolgt
die Hartfeinbearbeitung von Stirnrädern überwiegend durch
Schleifprozesse wie das diskontinuierliche Profil- oder das kontinuierliche
Wälzschleifen [SCHL04]. Entgegen der Auslegung entstehen
bei der Herstellung von Balligkeiten bei schrägverzahnten
Stirnrädern bedingt durch die Kinematik der Werkzeugmaschinen
und die Kontaktverhältnisse von Werkzeug und Werkstück verfahrensspezifische
Abweichungen der Zahnflanke [ESCH96]. Diese als
fertigungsbedingte Abweichung aufgefasste Verschränkung bietet
Potenzial zur Optimierung der Laufeigenschaften [HOUS08]. Durch
die Anwendung von neuen Herstellverfahren können diese Verschränkungen
bei der Verzahnungsfertigung kompensiert oder
aber gezielt eingestellt werden.
Das FVA-Vorhaben 692 II „Topologisches Schleifen“ wurde initiiert,
um das Potenzial von topologischen Modifikationen am Beispiel
der Verschränkung zu untersuchen. Demnach sind verschiedene
Verzahnungsfälle aus der industriellen Praxis mit
unterschiedlichen Verschränkungsausprägungen gefertigt und
untersucht worden.
In diesem Bericht werden die Untersuchungen – die an einer
Windkraft-Verzahnung durchgeführt wurden – vorgestellt. Aufgrund
von Bauraumrestriktionen der Messzellen am Werkzeugmaschinen-
labor (WZL) in Aachen sind die Untersuchungen bei der Firma Flender
durchgeführt und der Einfluss der Verschränkung anhand von Endof-Line-Untersuchungen
bewertet worden. In der Auslegung der gezielten
Verschränkung zur Reduzierung der Geräuschabstrahlung
sind die Einflüsse des Gesamtgetriebes berücksichtigt worden. Aufgrund
der Praxisrelevanz wurden nur profilgeschliffene Varianten
betrachtet. Hierzu ist ein applikationsnahes Modell unter Berücksichtigung
der Wellen- und Lagersteifigkeiten herangezogen worden.
Im Folgenden wird die Untersuchungsmethodik vorgestellt,
das Vorgehen bei der Auslegung beschrieben und die Versuchsergebnisse
mit denen der FE-basierten Zahnkontaktanalyse ‚FE-
Stirnradkette‘ (Stirak) verglichen und validiert [CAO02].
2 ANALYSE DES GERÄUSCHVERHALTENS EINER
WINDKRAFT-VERZAHNUNG
Die Windkraft-Verzahnung war bzgl. des Moduls die größte Verzahnung,
die in dem genannten Forschungsprojekt für die Untersuchungen
herangezogen wurde. Aufgrund von fehlenden Informationen
bzgl. der Wellenverlagerungen ist im vorangegangenen
Vorhaben FVA 692 I für die Drehfehleruntersuchung ein idealsteifes
System angenommen worden. Das Anregungsverhalten ist für die
Nenn auslegungen in Abhängigkeit der gewählten Fertigungsverfahren
in Bild 01 abgebildet.
Bereits bei der Betrachtung dieses reduzierten Systems fällt auf,
dass die Verzahnungsanregung durch eine Veränderung der Verschränkungen
beeinflusst werden kann. Da im vorangegangenen
46 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Forschungsprojekt Vereinfachungen zur Analyse des
Potenzials von topologischen Korrekturen getroffen
wurden, waren diese im Vorfeld der realen Untersuchung
zu überprüfen und das Modell anzupassen.
Demnach war eine neue Auslegung der Zahnflankenkorrektur
unter diesen Gesichtspunkten notwendig,
um die Verlagerung anwendungsgerecht im Prozess
der Mikrogeometrieauslegung berücksichtigen zu
können, was im Folgenden näher erläutert wird.
2.1 BERÜCKSICHTIGUNG DER VERLAGERUNG
IM ZAHNKONTAKT
Für die anwendungsgerechte Auslegung der Zahnflankenkorrekturen
ist die Kenntnis über die Auswirkungen
der Betriebszustände und der Belastungen auf
das Welle-Lager-System und somit auf den Zahnkontakt
notwendig. Die belastungsabhängige Verlagerung
wird maßgeblich von der Nachgiebigkeit der Lager
sowie der Steifigkeit der Welle beeinflusst. Handelt es
sich um ein mehrstufiges Getriebe, steigt infolge
mehrerer Kraftangriffspunkte die Komplexität des
Gesamtsystems.
Die Betrachtung der Verformung des Systems ist in
der ‚FVA Workbench‘ mit den enthaltenen Softwarepaketen
möglich. Die notwendigen Modelle der
relevanten Getriebestufen inklusive der eingebauten
Lager sind von der Firma Flender zur Verfügung gestellt
worden. Zu beachten ist, dass das Verlagerungsverhalten
der Lager infolge von Nachgiebigkeiten je
nach Lagertyp verschiedene Charakteristiken (linear /
quadratisch) aufweisen kann. Für das betrachtete
Getriebe sind für diskrete Drehmomente die vom Hersteller
genannten Steifigkeitswerte in der Modellierung
vorgegeben worden, vgl. Bild 02.
Die sich aus dem Gesamtaufbau ergebende Wellenverlagerung
als Superposition aus der Nachgiebigkeit
der Lager und der Wellenverformung konnte entlang
der Verzahnung als Ergebnisgröße für weitere Berechnungen
herangezogen werden. Demnach wurden
die Verlagerungen der beiden relevanten Wellen ermittelt
und in einen linearen und einen quadratischen
Anteil aufgeteilt. Diese Anteile wurden anschließend
als drehmomentabhängige Flankenlinienwinkelabweichungen
in Form von Neigung und Schränkung
sowie einer Breitenballigkeit in die Eingriffsebene
umgerechnet.
Für die Berechnung der Abweichungen wurde der
Ansatz nach Wittke verfolgt [WITT94]. Hierbei beschreibt
die Achsneigung die Abweichung der Parallelität
von einer Radachse zur anderen Radachse in
der gemeinsamen Ebene beider Achsen. Die Achsschränkung
ist die Abweichung der Parallelität einer
Radachse zur anderen Radachse in der zur gemeinsamen
Ebene senkrecht stehenden Ebene. Die für die
Achsneigung und Achsschränkung berechneten
Winkelabweichungen ϕ 1
und ϕ 2
können bei der Analyse
des Zahnkontakts berücksichtigt werden. Dabei
wirkt sich die Achsschränkung bei gleichem Betrag
stärker auf den Zahnkontakt aus als die Achsneigung
[NIEM03]. In Bild 03 ist die Umrechnung der Winkelabweichung
in die Eingriffsebene der Verzahnung
dargestellt. Diese Vorgehensweise ist auf die Breitenballigkeit
übertragen worden. Die Berücksichtigung
01 Funktionale Auswirkungen Windkraft-Verzahnung – Simulierter Drehfehler
Verzahnungsdaten
m n = 10,0 mm
z 1,2 = 90/22
α n = 20,0°
β = –/+ 15,0°
b = 245,0/255,0 mm
a = 580,0 mm
Schleifverfahren
Wälzschleifen / Profilschleifen
Simulationssoftware
FE-Stirnradkette 4.2
Legende
Serie ohne Verschränkung
Wälzschleifen mit nat. VS
Profilschleifen mit nat. VS
Top. Optimiert mit gezielter VS
Fokus: Drehfehler
Drehfehler 1.fz (p) [µm]
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
Vernachlässigung der Wellenverlagerung bei Bestimmung
der optimierten Variante aufgrund v fehlender Informationen
Geräuschanregung ohne Wellenverlagerung
Nennmoment
0 25000 50000 75000 100000 125000 150000 175000
Drehmoment Antrieb [Nm]
Neuauslegung der Variante unter Berücksichtigung der
Wellensteifigkeit und Verlagerung
02 Vorgehensweise zur Berücksichtigung der Wellenverlagerung
03 Berechnung der Flankenlinien-Winkelabweichung infolge von Verlagerungen
[NIEM03, WITT94]
Vorgehensweise
Umrechnung der Verformung
in eine Achslagenabweichung
Projektion der Verformung in
die Eingriffsebene
Achsneigung
f Hβ, Neigung = tan(φ 1 ) · b · sin(α wt )
Achsschränkung
f Hβ, Schränkung = tan(φ 2 ) · b · cos(α wt )
Flankenlinien-Winkelabweichung
f Hβ, max = f Hβ, Neigung + f Hβ, Schränkung
Quelle: [NIEM03], [WITT94]
Umrechnung der Verformung – Achsneigung
tan(φ 1 )
α wt
φ 1
Umrechnung der Verformung – Achsschränkung
α wt
φ 2
b
tan(φ 2 )·b
b
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/08 47

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Verzahnungsdaten
m n = 10,0 mm
z 1,2 = 90/22
α n = 20,0°
β = –/+ 15,0°
b = 245,0/255,0 mm
a = 580,0 mm
Variante
Serie ohne Verschränkung
bei Nominallast
Simulationssoftware
FE-Stirnradkette 4.2
FVA-Workbench
Legende
Abweichung [µm]
Wälzweg [mm]
04 Vergleich der Ease-offs ‚Stirak‘ mit Polynom vs. ‚FVA-Workbench‘
Zahnbreite [mm]
Verzahnungsdaten
m n = 10,0 mm
z 1,2 = 90/22
α n = 20,0°
β = –/+ 15,0°
b = 245,0/255,0 mm
a = 580,0 mm
∆ max = 177,8 µm
∆ max = 179,1 µm
FVA-Workbench
05 Funktionale Auswirkungen Windkraft-Verzahnung – Übersicht Drehfehler
Schleifverfahren
Wälzschleifen / Profilschleifen
Simulationssoftware
FE-Stirnradkette 4.2
Legende
Serie ohne Verschränkung
Top. Optimiert mit gezielter VS
Fokus: Drehfehler
Nennauslegung
Worst Case
Geräuschanregung mit Wellenverlagerung
Drehfehler 1.fz (p) [µm]
2.5
2
1.5
1
0.5
Worst Case
0
0 25000 50000 75000 100000 125000 150000 175000
Drehmoment Antrieb [Nm]
Nennauslegung
C vα1 = 0 µm
C vα1 = 40 µm
Nennmoment
06 Fertigungsauswertung der Windkraft-Verzahnung – Abweichungen zur
Sollvorgabe – Serie ohne Verschränkung
des Torsionseinflusses erfolgte auf Basis der analytisch
berechneten Verdrehung der Verzahnung – analog
durch die Aufteilung in eine Winkel- und einer
Balligkeitsabweichung.
Für die ermittelten Abweichungen wurde eine Regression
durchgeführt, die den drehmomentabhängigen
Verlauf im relevanten Drehmomentabschnitt in
Form von Polynomen abbildet. Um den Nachweis zu
liefern, dass der aus der ‚FVA-Workbench‘ abgeleitete
Ansatz mit dem polynomialen Ansatz in ‚Stirak‘ vergleichbar
ist, sind die Ease-Offs für beide Ansätze in
Bild 04 dargestellt.
Der Vergleich zeigt, dass die Ease-Offs mit einer zu
vernachlässigenden Abweichung eine sehr gute Übereinstimmung
aufweisen. Das Polynom ist anschließend
in ‚Stirak‘ in einer Variantenrechnung berücksichtigt
worden, wodurch die Verlagerung des Welle-
Lager-Systems in der Eingriffsebene berücksichtigt
werden konnte.
Dieses Modell ist für die Optimierungsrechnung genutzt
worden, um auf diese Weise das Verlagerungsverhalten
applikationsnah zu berücksichtigen. Bei der
Auslegung wurde die Verschränkung als Optimierungsparameter
variiert.
Unter der Vorgabe einer Zielgröße ist eine Verschränkung
abgeleitet worden, die das Anregungsminimum
in Richtung des Nennmomentes verschiebt,
vgl. Bild 05. Dem Drehfehlerverlauf kann
neben der Verschiebung des Minimums eine Erhöhung
des Drehfehlers im Niedriglastbereich entnommen
werden. Aus diesen beiden gegenläufigen
Eigenschaften ist eine Verschränkung von c vα
= 40 µm
ausgelegt worden.
2.2 VERZAHNUNGSFERTIGUNG UND
QUALITÄTSPRÜFUNG
Die von der Firma Flender bearbeiteten Verzahnungen
sind nach der Fertigung bzgl. der vorgegebenen Modifikationen
vor Ort ausgewertet worden. Die Fertigungsauswertung
der Serienverzahnung ohne Verschränkung
ist in Bild 06 gezeigt.
Die Verzahnungsmessung erfolgte auf einem Verzahnungsmesszentrum
der Firma Klingelnberg. Aufgrund
des Aufwands der Versuche war für die
Untersuchungen je Variante ein Radsatz vorgesehen.
Hierbei beziehen sich die in den Diagrammen eingetragenen
Größen auf die Abweichung zur Sollvorgabe.
Zusammenfassend zeigt die Auswertung, dass
die Vorgaben in der Fertigung weitestgehend erreicht
wurden. Die Beträge der Verschränkungen sind im
Fall des Referenzradsatzes entgegengesetzt gerichtet,
sodass im Eingriff eine Verschränkung von ca.
c vα,Eingriff
= 10 µm resultiert.
Die Auswertungen zur optimierten Variante mit
gezielter Verschränkung ist im Anhang des Abschlussberichtes
des Vorhabens wiederzufinden
[FVA19]. Für diese Variante galt eine Verschränkungsvorgabe
am Rad von c vα
= 40,0 µm, die mit einer
maximalen Abweichung von Δ cvα
= 4,0 µm sehr gut
erreicht wurde. Neben der Verschränkung sind die
verbleibenden Modifikationen zeichnungskonform
gefertigt worden.
48 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
3 VORGEHENSWEISE ZUR UNTERSU-
CHUNG DES ANREGUNGSVERHALTENS
IM END-OF-LINE
Die End-of-Line-Untersuchungen von Windgetrieben
dienen der Funktionsprüfung und Qualitätssicherung
am Ende des Fertigungs- und Montageprozesses. Das
elektrisch verspannte Prüfkonzept kommt hierbei am
häufigsten zum Einsatz. Der Prüfstand besteht aus
zwei Motoren, was die Möglichkeit bietet, mittels einer
Back-to-Back-Anordnung zwei verschiedene Getriebe
auch mit unterschiedlichen Baugrößen zur selben Zeit
zu prüfen, vgl. Bild 07.
Beide Getriebe werden einander gegenüber positioniert
und an den jeweiligen Low Speed Stage (LSS)
mechanisch gekoppelt. Die Drehzahl der LSS des angetriebenen
Getriebes entspricht somit der LSS des
anzutreibenden Getriebes. Die Drehmomentstütze
leitet das Moment über die Anbindungsstelle und
schließt damit den Kraftfluss.
Das Drehmoment und die Drehzahl werden in dem
zu untersuchenden Prüfgetriebe über Planetenstufen
und zwei Stirnradstufen gewandelt. Die erste Stirnradstufe
wird durch die Intermediate Stage (IMS) abgebildet.
Dem Leistungsfluss folgend beschreibt die High Speed
Stage (HSS) die letzte Getriebestufe, sodass hierüber die
Anbindung beider Getriebe an die Elektromotoren erfolgt.
In diesem Fall übernimmt eine Maschine die Aufgabe
des Motors und die andere die des Generators. Durch
diese Back-to-Back-Prüfung wird der Energieverbrauch
auf die Verlustleistung reduziert.
Der Fokus der Untersuchungen lag auf der IMS, die
unter dynamischen Bedingungen analysiert wurde.
Die Drehzahlhochläufe wurden im Drehzahlbereich
des Antriebes von n An
= 900 – 1 525 min -1 ausgewertet.
Entsprechend der End-of-Line-Vorgaben sind vier
Leistungsniveaus untersucht worden. Betrachtet
wurde der Körperschall an einem Messpunkt, der
möglichst nah an der Lagerstelle der IMS positioniert
wurde, vgl. Bild 07.
Für jedes Leistungsniveau sind die ersten drei Zahneingriffsordnungen
der gemessenen Hochläufe analysiert
worden. Hierbei wurde die Amplitude des Körperschalls
der Zahneingriffsordnungen der Drehzahl
gegenübergestellt. Für einen zusammengefassten Vergleich
der untersuchten Varianten sind diese Verläufe
gemittelt und anschließend verglichen worden.
DANKSAGUNG
Die Autoren danken dem Forschungsverein für
Antriebstechnik e. V. für die Bereitstellung der
finanziellen Mittel zur Durchführung des den
vorgestellten Ergebnissen zugrunde liegenden
Forschungsprojekts.
Die Autoren danken darüber hinaus der
Flender GmbH für die Bereitstellung und der
Fertig bearbeitung der Verzahnungen sowie für
die Prüfstandskapazitäten im End-of-Line.
07 Prüfgetriebe und Methode zur Auswertung der End-of-Line-Messung
Verzahnungsdaten
m n = 10,0 mm
z 1,2 = 90/22
α n = 20,0°
β = –/+ 15,0°
b = 245,0/255,0 mm
a = 580,0 mm
Schleifverfahren
Profilschleifen
EoL-Untersuchung
Sondermesspunkt
radiale Richtung
Legende
Serie ohne Verschränkung
Top. Optimiert mit gezielter VS
Fokus: Drehfehler
Verzahnungsdaten
m n = 10,0 mm
z 1,2 = 90/22
α n = 20,0°
β = –/+ 15,0°
b = 245,0/255,0 mm
a = 580,0 mm
Schleifverfahren
Profilschleifen
EoL-Untersuchung
Sondermesspunkt
radiale Richtung
08 Drehzahlhochläufe: Serie ohne Verschränkung und Top. Optimiert
mit gezielter VS – 1. Zahneingriffsfrequenz
Legende
Serie ohne Verschränkung
Top. Optimiert mit gezielter VS
Fokus: Drehfehler
1. Leistungsniveau
Körperschall [mm/s]
900 1025 1150 1275 1400 1525
Drehzahl [min -1 ]
2. Leistungsniveau
900 1025 1150 1275 1400 1525
Drehzahl [min -1 ]
3. Leistungsniveau 4. Leistungsniveau
Körperschall [mm/s]
Körperschall [mm/s]
900 1025 1150 1275 1400 1525
Drehzahl [min -1 ]
282 kW
600 kW
1547 kW
1656 kW
IMS 1. f z
Körperschall [mm/s]
Körperschall [mm/s]
282 kW
600 kW
1547 kW
1656 kW
IMS 2. f z
900 1025 1150 1275 1400 1525
Drehzahl [min -1 ]
09 Mittelung der Drehzahlhochläufe:
Serie ohne Verschränkung und Top. Optimiert mit gezielter VS
Mittelung der Drehzahlhochläufe
282 kW
600 kW
1547 kW
1656 kW
IMS 3. f z
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/08 49

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
4 PRÜFSTANDSUNTERSUCHUNG UND
VALIDIERUNG IM END-OF-LINE
Die Untersuchungen der Windkraftverzahnung erfolgten aufgrund
der Bauraum- und Leistungsrestriktionen des Prüfstandes am WZL
ausschließlich im End-of-Line bei der Firma Flender. Infolge der
aufwändigen Fertigung und Prüfung sind ausgewählte Verzahnungsvarianten
untersucht worden. Als Referenz wurden die
Varianten aus dem Serienprozess ohne Verschränkung entnommen.
Für die Bewertung des Potenzials ist demgegenüber eine optimierte
Variante mit einer gezielten Verschränkung nach Kapitel 2.1
ausgelegt und gefertigt worden. Die Untersuchung der einzelnen
Radsatzvarianten erfolgte in demselben Getriebe.
Analog zu der in Bild 07 beschriebenen Vorgehensweise ist in
Bild 08 die 1. Zahneingriffsordnung des Körperschalls der Drehzahlhochläufe
ausgewertet worden. Der Vergleich beider Varianten
zeigt für alle Lastniveaus, dass der Geräuschpegel durch eine gezielte
Verschränkung über den gesamten Drehzahlbereich verringert
werden kann.
Die höchste Anregung tritt bei maximaler Drehzahl auf und kann
bei den betrachteten Lastniveaus durch die Optimierung um mehr
als 50 % gemindert werden. Auch im Fall der 2. und 3. Zahneingriffsordnung
ist eine Verringerung des Anregungsverhaltens über weite
Drehzahlbereiche zu verzeichnen. Die analogen Auswertungen hierzu
sind im Abschlussbericht des Vorhabens wiederzufinden [FVA19].
Für eine zusammengefasste Darstellung der betrachteten Zahneingriffsordnungen
ist die jeweilige Anregung über der gemessenen
Drehzahl gemittelt worden und in Bild 09 dargestellt. Der Fokus lag
in der Auslegung auf der 1. Zahneingriffsordnung, die den Messergebnissen
zufolge die höchste Anregung aufweist, vgl. Bild 09.
Hierbei kann im Mittel der Körperschall um ca. 30 – 50 % reduziert
werden. Im Fall der gemittelten 2. und 3. Zahneingriffsordnung ist
ebenfalls eine Verbesserung des Geräuschverhaltens ersichtlich.
5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
Das Ziel des Forschungsvorhabens FVA 692 II „Topologisches
Schleifen“ war die experimentelle Untersuchung funktionaler
Potenziale von topologischen Flankenkorrekturen der Fertigungsverfahren
am Beispiel von Verschränkungen. Die Untersuchungen
erfolgten u. a. an der in diesem Bericht vorgestellten Getriebestufe
einer Windkraftanlage. Für eine applikationsgerechte Auslegung
einer gezielten Verschränkung zur Optimierung des Anregungsverhaltens
ist die Verlagerung des Gesamtsystems berücksichtigt
worden. Diese Verlagerung ist in die Eingriffsebene umgerechnet
und mitsamt der Serientoleranzen in einer Variantenrechnung einbezogen
worden.
Durch eine toleranzfeldbasierte Optimierung der Topografie
konnte ganzheitlich das Potenzial der neuen Fertigungsmethoden
ausgeschöpft und gleichzeitig eine Verbesserung der Kennwerte für
die Geräuschanregung erreicht werden. Im Projekt sind Optimierungen
für den Verzahnungsfall durchgeführt und anhand von
Prüfstandsuntersuchungen nachgewiesen worden. Hierbei wurde
die Verschränkung als Variationsparameter freigegeben.
Die Untersuchungsergebnisse bestätigen zum einen die Wirksamkeiten
der Auslegungsmethode, das Anregungsverhalten unter
Berücksichtigung der Verlagerung im Zahnkontakt zu senken. Zum
anderen kann das Potenzial der Verschränkung auch für diesen
Verzahnungsfall nachgewiesen und die in diesem Vorhaben definierte
Auslegung validiert werden.
Über diesen Anwendungsfall hinaus sind Tragfähigkeitsuntersuchungen
an einer Prüfverzahnung unter Variation der Verschränkung
durchgeführt worden. Die Forschungsergebnisse lesen Sie im nächsten
und letzten Teil dieser 5-teiligen Artikelserie in Ihrer antriebstechnik.
Fotos: WZL der RWTH Aachen
Literaturverzeichnis:
[CAO02] Cao, J.: Anforderungs- und fertigungsgerechte Auslegung von Stirnradverzahnungen
durch Zahnkontaktanalyse mithilfe der FEM. Diss. RWTH Aachen, 2002
[ESCH96] Escher, C.: Simulation und Optimierung der Erzeugung von Zahnflankenmodifikationen
an Zylinderrädern. Diss. RWTH Aachen, 1996
[FVA19] Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (Hrsg.): FVA 692 II – Topologisches
Schleifen. Untersuchung der Potenziale des topologischen Schleifens im
Hinblick auf das Einsatzverhalten von Stirnradverzahnungen. Abschlussbericht.
Frankfurt am Main, 2019
[HOUS08] Houser, D. R.; Harianto, J.: Microgeometry and Bias in Helical Gear
Noise Excitations. In: Gear Solutions. 76. Jg., 2008, Nr. 2, S. 21-39
[NIEM03] Niemann, G.; Winter, H.: Maschinenelemente. Band 2: Getriebe
allgemein, Zahnradgetriebe – Grundlagen, Stirnradgetriebe. Springer Verlag,
Berlin, 2003
[SCHA08] Schäfer, J.: Erweiterung des Linienkontaktmodells für die Finite-
Elemente-basierte Zahnkontaktanalyse von Stirnradverzahnungen. Diss.
RWTH Aachen, 2008
[SCHL04] Schlattmeier, H.: Diskontinuierliches Zahnflankenprofilschleifen mit
Korund. Diss. RWTH Aachen, 2004
[WITT94] Wittke, W.: Beanspruchungsgerechte und geräuschoptimierte
Stirnradgetriebe – Toleranzvorgaben und Flankenkorrekturen. Diss. RWTH
Aachen, 1994
www.fva-service.de
DIE AUTOREN
Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher, Inhaber
des Lehrstuhls für Werkzeugmaschinen
und Mitglied des Direktoriums des
Werkzeugmaschinenlabors (WZL),
RWTH Aachen
Jens Brimmers M.Sc. M.Sc.,
Oberingenieur der Getriebeabteilung
am Werkzeugmaschinenlabor (WZL),
RWTH Aachen
Mubarik Ahmad M.Sc.,
Wissenschaftlicher Mitarbeiter am
Werkzeugmaschinenlabor (WZL),
RWTH Aachen
50 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

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Linear- und Staurollenförderer, Dreheinheiten und -tische oder
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IMPRESSUM
erscheint 2020 im 59. Jahrgang, ISSN 0722-8546
Redaktion
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