antriebstechnik 11/2020

19174
11 NOVEMBER 2020
Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.
GETRIEBEMOTOREN
Hoher Wirkungsgrad über
großen Drehmomentbereich
antriebstechnik.de

Motoren für den Mars-Helikopter?
Machen wir gerne.
Florbela Costa, Projektleiterin Aerospace
Wenn die erste Drohne über die Marsoberfläche fliegt, werden wir strotzen vor Stolz.
Ganz besonders Florbela. Als Projektleiterin ist sie für die DC-Motoren verantwortlich,
die den Helikopter steuern. Sie fungiert als Bindeglied zwischen unseren Kunden und
den verschiedenen Abteilungen bei maxon und sorgt dafür, dass unsere Antriebe die
hohen Anforderungen von Space Missionen erfüllen. Deshalb analysieren und testen
wir alle Teile bis ins Detail. Präzision und Neugierde treiben uns zu Spitzenleistungen an.
Erfahren Sie mehr: mars.maxonworld.com
Approved supplier
of mechanism actuators for
space exploration missions
Precision Drive Systems

EDITORIAL
DER MARKT MUSS
MITSPIELEN
Liebe Leserinnen und Leser,
im Februar meldete der VDW einen leichten Auftrags- und
Produktionsrückgang für 2020. Zu diesem Zeitpunkt rechneten
deutsche Maschinen- und Anlagenbauer nach konjunkturstarken
Jahren mit einer überschaubaren Abkühlung der
Weltwirtschaft. Stattdessen liegen Auftragszahlen und
Produktion jetzt im zweistelligen Minusbereich.
Allerdings muss die ökonomische Situation differenziert
betrachtet werden. Vor Unternehmen, die im Bereich Automobilbau
tätig sind, werden sich möglicherweise Schluchten
auftun. Wiederum zeigen sich Sektoren, wie die internationale
Windindustrie, die Nahrungsmittel- und Verpackungsindustrie
oder die Bahn- und Medizintechnik bislang krisenresistent. So
jedenfalls lauten derzeitige Analysen des VDMA, inklusiver
zarter Wachstumsprognose für 2021.
Die renommierte Wirtschaftsnachrichtenagentur Bloomberg
jedenfalls erklärte Deutschland noch Anfang des Jahres zum
innovativsten Land der Welt. Ausgezeichnet wurde die hiesige
Volkswirtschaft für ihre besondere Innovationskraft in Sachen
Patentanmeldungen, Hochtechnologie-Cluster und natürlich
den hochentwickelten Maschinenbau. Also durchaus Signale,
die vorsichtigen Optimismus für die Zeit während und erst
recht nach Corona erlauben.
Mehr Präzision.
Messung großer Längen
wireSENSOR
• Robuste Seilzugsensoren für Weg, Länge
und Position von 50 mm bis 50 m
• Ideal für kundenspezifische OEM-Serien
• Für Innen- und Außeneinsatz
• Verschiedene Ausgänge: Encoder,
Potentiometer, Strom, Spannung
• Einfach Montage und Bedienung
Aber der Markt muss mitspielen.
Hydraulikpositionierung
Flexibler Einsatz
Ihr Redakteur
Ivo Greuloch
i.greuloch@vfmz.de
NEU
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Miniatur-Seilzugsensoren
Kontaktieren Sie unsere
Applikationsingenieure:
Tel. +49 8542 1680
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EDITORIAL
03 Der Markt muss mitspielen
SOFTSTARTER
06 Standpunkt: Familienunternehmen am Weltmarkt
07 Menschen, Unternehmen, Märkte
ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK
ELEKTROMOTOREN
12 TITEL Balance von Effizienz und Kosten
56 Das geht unter die Haut
60 Standard-Schrittmotoren effizienter nutzen
DREHGEBER
64 Sichere Antriebe durch Zweifach-Abtastung
STEUERN UND AUTOMATISIEREN
68 Netzwerke öffnen für die Digitalisierung in der
Produktion
SPECIAL: SPS CONNECT 2020
24 INNENTITEL Komplett ausgerollt
28 Virtuell, aktuell, konnektiv
30 Smarte Antriebssysteme intelligent integrieren
34 Kompakt, erweiterbar und präzise für die
Verkehrssicherheit
MECHANISCHE ANTRIEBSTECHNIK
GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
16 Schnelle Ermittlung von Kosten und Konzepten
20 Universelles Austauschformat für Getriebedaten
KUPPLUNGEN UND BREMSEN
38 Leistungswiderstände im Dienst der Umwelt
WÄLZ- UND GLEITLAGER
40 Er hebt ab …!
LINEARTECHNIK
44 Eine saubere Sache
48 Läuft wie geschnitten
52 Spezieller Prüfstand schafft neue Fakten
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
70 Tragfähigere Welle-Nabe-Verbindungen
durch H-Profile – Teil 1
SERVICE
75 Impressum
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TITELBILD
Nord Drivesystems,
Bargteheide
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SPECIAL
Dunkermotoren
GmbH, Bonndorf
4 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

Dual Encoder KCI 120 Dplus
Roboter hochgenau bewegen
Der neue Dual Encoder KCI 120 Dplus von HEIDENHAIN verbindet Motorfeedback und Positionsmessung in einem
kompakten Drehgeber. Damit können beide Funktionen an allen Achsen eines Roboters genutzt werden. Ungenauigkeiten
wie das Umkehrspiel des Getriebes oder Rückwirkungen aus der Applikation werden kompensiert. So macht
der HEIDENHAIN KCI 120 Dplus aus einem klassischen Gelenkarmroboter ein hochgenaues Fertigungssystem und
einen sicheren Cobot.
DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 83292 Traunreut, Deutschland Tel. +49 8669 31-0 www.heidenhain.de
Winkelmessgeräte Längenmessgeräte Bahnsteuerungen Positionsanzeigen Messtaster Drehgeber

STANDPUNKT
ALS FAMILIEN­
UNTERNEHMEN AM
WELTMARKT
Das Familienunternehmen Kübler Group,
Hersteller von Positions- und Bewegungssensorik,
sowie Schleifringen und Zählern, sieht sich im
60. Jubiläumsjahr gut für die Zukunft gerüstet.
Gerade das Thema Industrie 4.0 bietet Kübler viele
neue Potentiale. Die beiden Gesellschafter und
Geschäftsführer der Kübler Group, Gebhard und
Lother Kübler, erklären, wie sich ein
Familienunternehmen auf dem Weltmarkt
behaupten kann.
DIGITALISIERUNG IN
VERBINDUNG MIT DEM
MENSCHEN DAHINTER –
DAS IST UNSER CREDO
Lothar W. Kübler und Gebhard F. Kübler,
Gesellschafter & Geschäftsführer der
Kübler Group
Ein wichtiger Trumpf von Familienunternehmen
ist die Kundennähe.
Gerade findet, national sowie international,
eine Veränderung in der
Kundenkommunikation statt. Neue Formen
des digitalen Marketings, des Vertriebs
und des Supports in der Applikation gewinnen
an Bedeutung. Wir tragen dem Rechnung
mit Events wie den Slip Ring Days,
den Elevator Days oder der virtuellen SPS
Messe 2020, die Kübler zusätzlich zum Angebot
der Messegesellschaft macht. Diese
Veranstaltungen bieten virtuelle Rundgänge,
direkten Beratungskontakt sowie Live
Beratung mit 3D Blick und „augmented reality“.
Das ermöglicht uns, global mit Kunden
in Kontakt zu treten. Kunden können weltweit
per online Chat direkt mit den Applikationsingenieuren
sprechen oder sich in unserer
Akademie weiterbilden. Solche Angebote
sind wichtig, um Kunden anzusprechen
und im Endeffekt auch an unser Unternehmen
zu binden.
Die Kundennähe verlangt aber auch eine
hochqualifizierte Belegschaft. Wir bei Kübler
haben daher trotz Corona in diesem Jahr
auch in den Vertriebsbereich und den Branchenvertrieb
personell investiert. Digitalisierung
in Verbindung mit den Menschen
dahinter – das ist unser Credo und das ist
unabdingbar, will man auf dem Weltmarkt
als KMU bestehen.
Ein zweiter essentieller Punkt ist das
zukunftsorientierte Produktportfolio. Wir
erreichen das mit unserem „Industrie 4.0
ready“ Portfolio und dem digitalen Service,
mit dem wir Kunden in der Umsetzung von
Industrie 4.0 Anwendungen unterstützen.
Wir achten beispielsweise darauf, ob für die
eingesetzten Produkte jeweils Administrationsschalen
(AASX-Dateien) verfügbar sind
oder es gar maschinell lesbare Webseiten
für eine Cloud zu Cloud-Kommunikation
(WoT – Web of Things) gibt, damit der Anlagenbetreiber
(Fabrikbesitzer) das Asset-
Management leichter umsetzen kann oder
der Maschinen-Hersteller schneller und effektiver
diese Produkte in seine Maschine
integrieren kann. Vorteile ergeben sich daraus
auch für den Service-Partner (Wartung,
Instandhaltung), der fehlerfrei das richtige
Produkt installieren kann oder im Reparaturfall
ersetzen kann. Dazu gibt es immer
aktuelle Produktinformationen wie Betriebsanleitungen
zum downloaden.
Als KMU sollte man auch vor den Geschäftsmodellen
der Großen nicht zurückschrecken.
„Pay-per-Use“-Konzepte etwa
sind Kunden- und zukunftsorientiert zugleich.
Wir realisieren das beispielsweise
mit unseren smarten Schleifringen.
Traditionelle Werte wie Flexibilität und
Zuverlässigkeit sind für das Familienunternehmen
Kübler essenziell. Wir verbinden
beides in unserem neuen 24one-Lieferversprechen
für Drehgeber nach Wunsch.
In diesem Lieferversprechen fertigt und
liefert Kübler einen Wunschgeber innerhalb
von 24 Stunden weltweit. Wenn Kunden
das Gefühl haben, sich auf einen Partner
verlassen zu können, dann ist das mehr
wert als der niedrigste Preis. Und genau
hier haben wir als unabhängiges Familienunternehmen
einen Vorsprung gegenüber
manchem „Nicht Familienunternehmen“,
Konzern oder sonstigen Marktbegleiter.
www.kuebler.com
6 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

KARL HAEUSGEN NEUER
VDMA-PRÄSIDENT
Der Münchner Familienunternehmer
Karl Haeusgen ist von
der Mitgliederversammlung des
VDMA in Wiesbaden zum neuen
VDMA-Präsidenten für die
kommenden vier Jahre gewählt
worden. Er tritt damit die
turnusgemäße Nachfolge von
Carl Martin Welcker (Alfred H.
Schütte GmbH & Co. KG) an, der
das Amt seit 2016 ausübte und
nicht wiedergewählt werden
konnte. Haeusgen ist Vorsitzender
des Aufsichtsrats und
Miteigentümer der Hawe
Hydraulik SE mit Sitz in Aschheim im Landkreis München.
Zu Vizepräsidenten wurden Henrik Schunk und Bertram
Kawlatz gewählt.
Karl Haeusgen arbeitete als Assistent des Vorstands im
Bereich Materialwirtschaft bei der MahoAG, Pfronten
sowie bei der Barmag Far East Ltd., Hong Kong, einem
Tochterunternehmen des damaligen deutschen Textilmaschinenherstellers
Barmag AG. Anschließend war Haeusgen
bei Hawe in verschiedenen Positionen für die Ressorts
Vertrieb, Marketing, Unternehmensentwicklung, Qualität
und Organisation zuständig. Von 1996 bis 2019 war er
Mitglied der Geschäftsführung bzw. Sprecher des Vorstands
der Hawe Hydraulik SE. Karl Haeusgen ist der Enkel
von Karl Heilmeier, einem der beiden Hawe-Firmengründer.
Haeusgen ist seit vielen Jahren im VDMA engagiert, er
ist Mitglied im Engeren Vorstand und im Hauptvorstand
des VDMA, von 2008 bis 2014 war Haeusgen Vorstandsvorsitzender
des VDMA Bayern. Seit 2013 ist er Vize-Präsident
des VDMA.
In das Amt des Vizepräsidenten wurde abermals der
Familienunternehmer Henrik Schunk gewählt (Jahrgang
1972). Er ist seit Juni 2018 VDMA-Vizepräsident und war
bereits zuvor stark im Verband engagiert: von 2009 bis
2012 als Mitglied des Vorstands von VDMA Robotik +
Automation und seit 2013 als Mitglied des VDMA-Hauptvorstands.
Schunk ist seit 2002 geschäftsführender
Gesellschafter und seit 2010 CEO des Automatisierungs-
Spezialisten Schunk GmbH & Co. KG mit Sitz in Lauffen am
Neckar. Neu als Vizepräsident gewählt wurde Bertram
Kawlath (Jahrgang 1970), geschäftsführender Gesellschafter
der Schubert & Salzer Firmengruppe. Kawlath ist
Mitglied des Hauptvorstands des VDMA sowie Mitglied
des Vorstands und Vizevorsitzender des VDMA in Bayern.
Zudem ist er Kuratoriumsmitglied der VDMA-Impuls-Stiftung.
Die Schubert & Salzer Firmengruppe mit Hauptsitz
in Ingolstadt produziert in Deutschland, Kerngeschäftsfelder
sind die Entwicklung und der Vertrieb von Lösungen
der Mess- und Regeltechnik für strömende und gasförmige
Medien, die Produktion von Stahlfeinguß für Kunden
im Maschinen- und Fahrzeugbau sowie die Entwicklung
und der Vertrieb von ERP-Systemen für den Mittelstand
Bild: VDMA
www.vdma.de
DIE ADAPTIVE MASCHINE
Ihr Wettbewerbsvorteil
In einer Welt der kleinen Losgrößen, kurzen Lebenszyklen und
des Online-Handels bleiben Sie mit der adaptiven Maschine
profitabel – der ersten Maschine, die sich dem Produkt anpasst.
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bereits heute – mit einer perfekt abgestimmten Gesamtlösung
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und digitalen Zwillingen.
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SOFTSTARTER
DIGITALE MESSE ZUR
WERKZEUGMASCHINE
ARBEITSMARKT FÜR INGENIEURE
UNTER DRUCK
Maschinenhersteller und Maschinenanwender
können sich ab sofort über die neusten Lösungen und
Produkte auf der virtuellen Heidenhain Messe 2020
informieren. Die virtuelle Messe bietet Herstellern von
Werkzeugmaschinen Lösungen zur Steigerung der
Genauigkeit, Prozesssicherheit und Produktivität ihrer
Maschinen. Dazu gehören neue Generationen von
Messgeräten mit Mehrwert und intelligente Antriebskonzepte.
Anwender-Highlights sind unter anderem
Software-Lösungen für die digitale Werkstatt und
neue Steuerungsfunktionen, die die Bearbeitung noch
genauer, dynamischer und effizienter fokussieren. Das
virtuelle Messekonzept kombiniert digitale Inhalte
mit handfesten Angeboten. Ein virtueller Messerundgang,
mehr als 20 Videos und zahlreiche Downloads
für detaillierte Unterlagen bilden das Online-Informationsangebot,
das rund um die Uhr im Internet unter
live.heidenhain.com zur Verfügung steht.
www.heidenhain.de
Die Zahl der offenen Ingenieursstellen ist seit März stark
gesunken und die Zahl der Arbeitslosen ist sprunghaft angestiegen:
Verglichen zum Vorjahresquartal stieg die Zahl der arbeitslos
Gemeldeten um 44,9 %. Das zeigen die Zahlen für das
3. Quartal 2020 aus dem aktuellen Ingenieurmonitor, den der
VDI mit dem Institut der deutschen Wirtschaft herausgibt.
Ursache ist in erster Linie die Corona-Krise. Allein im dritten
Quartal 2020 sank die Anzahl der offenen Stellen um 26,2 %. In
absoluten Zahlen waren monatsdurchschnittlich im dritten
Quartal 92 380 offene Stellen zu besetzen, wovon 61 170 auf die
acht klassischen Ingenieurberufskategorien und 31 200 auf
Informatikerberufe entfielen. Eine Beschäftigung in einem
Ingenieurberuf suchten im dritten Quartal 2020 monatsdurchschnittlich
46 088 Personen. „Da die Ingenieurarbeitgeber
weiterhin versuchen, ihr Stammpersonal zu halten, viele von
ihnen jedoch vorübergehend auf Neueinstellungen verzichten,
betrifft dieses Problem insbesondere jüngere Ingenieurinnen
und Ingenieure“, sagt VDI-Direktor Ralph Appel. Ralf Klemme,
Vorsitzender des VDI-Fachbeirats Beruf und Arbeitsmarkt und
Director Human Resources Management der Lenze SE, betont,
dass Fachkräftesicherung weiterhin ein wichtiges Thema sei. Der
demografische Wandel geht nach Corona weiter.
www.vdi.de
MARKT FÜR SERVICE-ROBOTER BOOMT
Der Verkaufswert von professionellen Servicerobotern ist
bereits im Zeitraum 2018-2019 weltweit um 32 % auf
11,2 Milliarden US-Dollar gestiegen. Im laufenden Jahr
bekommt der Markt weitere Impulse durch die COVID-
19-Pandemie. Die schlägt sich beispielsweise in einer großen
Nachfrage nach Desinfektionsrobotern, Logistikrobotern in
Fabriken und Lagerhäusern oder nach Robotern für die
Zustellung von Waren nieder. Das berichtet die Interna tional
Federation of Robotics (IFR) in ihrer Veröffentlichung des
Jahrbuchs World Robotics 2020. Das ertragsstärkste
Segment bei den professionellen Service-Robotern sind
demnach Medizinroboter mit einem Marktanteil von 47 %
im Jahr 2019. Dazu tragen vor allem Robotersysteme bei, die
in der Chirurgie eingesetzt werden und die höchsten
Einzelpreise erzielen. Der Umsatz bei den Medizinrobotern insgesamt erreichte einen neuen Rekordwert von 5,3 Milliarden
US-Dollar – ein Plus von 28 %. Bis 2022 rechnet die IFR weiterhin mit einem großen Marktpotenzial: Der Marktwert von verkauften
oder geleasten Logistikrobotern stieg um 110 % auf 1,9 Milliarden US-Dollar. Der Trend zu einem fortgesetzt starken
Umsatzwachstum von 40 % oder mehr pro Jahr erscheint dem IFR damit möglich. „Wir gehen davon aus, dass der Verkauf von
professionellen sowie auch persönlichen Service-Robotern weiter stark zunehmen wird“, sagt Milton Guerry, Präsident der IFR.
www.ifr.org
8 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

SOFTSTARTER
NEUER SALES DIRECTOR BEI
MITSUBISHI ELECTRIC
Ralf Gronemann ist mit der
Position des Sales Director bei
Mitsubishi Electric betraut
worden. Der 53-jährige leitet den
Verkauf für Deutschland, Österreich
und die Schweiz (DACH).
Gronemann verfügt aufgrund
verschiedener Managementfunktionen
bei internationalen
Automatisierungsunternehmen über weitreichende
Erfahrungen im Vertrieb komplexer technischer
Produkte. Er verantwortet sämtliche Vertriebsaktivitäten
des Geschäftsbereiches Industrial Automation in
der DACH-Region. Seine Schwerpunkte sieht er im
Ausbau strategischer Partnerschaften, den Ausbau des
Roboter- und Antriebssektors sowie in der Unterstützung
der digitalen Transformation unserer Kunden und
des Unternehmens. Stefan Knauf, Division Manager der
Factory Automation European Business Group von
Mitsubishi Electric, erklärt: „Ralf Gronemann verfügt
über viele Jahre Erfahrung in der Automatisierungsbranche.
Damit bringt er die besten Voraussetzungen
mit, die Umsätze in dieser dynamischen Zeit in dieser
wichtigen Wirtschaftsregion zu steigern.”
www.mitsubishielectric.com
NEUE CORONA-MASSNAHMEN
„RICHTIG UND NOTWENDIG“
Der VDMA (Verband deutscher Maschinenund
Anlagenbauer) hält neuen Maßnahmen
der Bundesregierung zur Corona-Eindämmung
für „richtig und notwendig“. Dies teilte
der Verband via Website mit. Weite Teile der
Industrie könne man so am Laufen halten,
was zur Sicherung der Beschäftigung
beitrage. Zu den Corona-Beschlüssen, die
Regierung und Ministerpräsidenten nun
vereinbart haben, äußerte sich VDMA
Präsident Karl Haeusgen folgendermaßen: „Die jetzt beschlossenen
Maßnahmen sind richtig und notwendig, um die Ansteckungswelle
zu brechen. Schlimmeres zu verhindern, ist die richtige Zielsetzung.
Der Blick in unsere Nachbarländer Belgien und Tschechien zeigt das
Bedrohungspotenzial.“ Trotz Teil-Lockdown könnten weite Teile der
Industrie ihren Betrieb weiterführen. Das trage zur Sicherung der
dort Beschäftigten bei, so Haeusgen. „Bund und Länder haben hier
deutlich aus dem Frühjahr gelernt und dies zur Botschaft gemacht.“
Als weiteres Ziel nannte der VDMA-Präsident die Aufrechterhaltung
der grenzüberschreitenden Lieferketten in Europa. Europa müsse
insgesamt sicherstellen, dass die Lieferketten grenzüberschreitend
erhalten bleiben. Der deutschen Regierung riet Haeusgen dazu,
mittels ihrer EU-Ratspräsidentschaft „deutlichere Akzente zu setzen“.
Einschnitte würden hingegen zu einer Verschärfung der Krise führen.
www.vdma.org

SOFTSTARTER
NUTZERORGANISATION „INDUSTRIAL
DIGITAL TWIN ASSOCIATION“ GEGRÜNDET
VDMA und ZVEI haben gemeinsam mit Bitkom und
20 Firmen aus Maschinenbau und Elektroindustrie die
„Industrial Digital Twin Association“ (IDTA) als Nutzerorganisation
für Industrie 4.0 gegründet. Ziel des Vereins ist es,
die parallel verlaufenden Entwicklungsstränge zum
industriellen Digitalen Zwilling zusammenzubringen und
als Open-Source-Lösung gemeinsam mit den Mitgliedsunternehmen
zu entwickeln. Anwender profitieren dabei von
den frühen Einblicken in die Digitalisierung der Industrieprodukte.
Dies reduziert Aufwand, Integrationszeit und
-kosten in der eigenen Wertschöpfung. Die neue Nutzerorganisation
IDTA betreibt aktives Technologiemanagement.
Sie koordiniert und stärkt Interessen sowie Investi tionen
der teilnehmenden Akteure. Zum Vorsitzenden gewählt
wurde Dr. Matthias Bölke von Schneider Electric. Stellvertretender
Vorsitzender ist Dr. Horst Heinol-Heikkinen,
Eigentümer von Asentics. Der Digitale Zwilling dient im
Industrie-4.0-Einsatz als Schnittstelle der physischen
Industrieprodukte in die digitale Welt. Dadurch kann die
durchgängige Datenverfügbarkeit entlang des gesamten
Lebenszyklus – von der Produktplanung und Entwicklung
über Produktion und Inbetriebnahme bis zur Nutzung und
Recycling – abgebildet werden. Neben dem VDMA und
ZVEI gehören zu den Gründungsmitgliedern ABB, Asentics,
Bitkom, Bosch, Bosch Rexroth, Danfoss, Endress+Hauser,
Festo, Homag, KUKA, Lenze, Pepperl+Fuchs, Phoenix
Contact, SAP, Schneider Electric, Schunk, Siemens, Trumpf,
Turck, Volkswagen und Wittenstein.
www.zvei.org
IGUS ENERGIEKETTE E4Q GEWINNT
DESIGN AWARD
Die Energieketten-Serie
E4Q
wurde von Igus
entwickelt, um
die bestmögliche
Lösung für
freitragende
und lange
Verfahrwege
zu erreichen.
Naturalistisch
inspirierte Formen sorgen dabei für ein besonders geringes
Gewicht. Ein werkzeugloses Öffnungskonzept senkt die
Montagezeit um 40 Prozent. Für dieses Design erhielt die
E4Q den German Design Award. „Um Material und damit
das Gewicht der Energiekette zu optimieren, haben sich
unsere Entwickler von der Natur inspirieren lassen“, erklärt
Michael Blaß, Leiter Unternehmensbereich E-Kettensysteme
bei Igus. „Das abgerundete Design erinnert an einen
Bachkiesel und findet sich außen an den Kettengliedern
sowie an den Anschlägen. Das senkt das Gewicht um
10 Prozent im Vergleich zur vorherigen Serie E4.1 und damit
Antriebsenergie.“ Trotz der Materialaussparungen besitzt
die Neuentwicklung eine 20 Prozent höhere Festigkeit und
Stabilität. Die Kettenglieder dieser Energiekettengeneration
besitzen weiterhin ein komplett neues Öffnungsstegkonzept
mit Verschlusslaschen. Diese sorgen dafür, dass die
Serie sekundenschnell ohne Werkzeug geöffnet und
geschlossen werden kann. Die Befüllung geht dadurch
besonders einfach, die Montagezeit sinkt um 40 Prozent.
Die Vorteile der E4Q hat die international besetzte Jury des
German Design Awards prämiert. In der Kategorie Excellent
Product Design wurde die E4Q wie auch der neuartige
Module Connect Adapter ausgezeichnet, mit dem sich
Energieketten mitsamt Kabeln und Leitungen durch ein
Klicksystem an die Maschine anschließen lassen. Der
German Design Award ist der internationale Preis des Rats
für Formgebung
www.igus.de
NEUER VORSTAND FÜR VDMA ROBOTIK + AUTOMATION
Ralf Winkelmann, Geschäftsführer der Fanuc Deutschland GmbH und Vice
President Fanuc Europe Corporation, ist neues Mitglied im Vorstand des
VDMA-Fachverbandes Robotik + Automation. Mit der Berufung folgt Ralf
Winkelmann auf Helmut Schmid, Universal Robots, der aus satzungsgemäßen
Gründen aus dem R+A-Vorstand ausgeschieden ist und sich für die
erfolgreiche und kollegiale Zusammenarbeit bedankt. „Den Ausbau neuer
Technologien in Bereichen wie IoT, Künstliche Intelligenz und OPC UA sehe
ich als essenziell notwendigen Bestandteil für die Erhaltung der Innovationsfähigkeit
der deutschen und europäischen Industrie. Dabei ist es mir
ein besonderes Anliegen, dass auch kleine und mittelständische Unternehmen
einen Zugang zu diesen Technologien haben. Ich freue mich
darauf, im Vorstand von VDMA Robotik + Automation einen Beitrag zu
leisten, um die hocheffiziente Produktion in Deutschland und Europa
voranzubringen“, sagte Ralf Winkelmann zu seiner neuen Aufgabe.
www.vdma.org
10 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

SOFTSTARTER
VERNETZEN SIE SICH MIT
www.antriebstechnik.de
digital.antriebstechnik.de
www.antriebstechnik.de/facebook
www.antriebstechnik.de/twitter
www.antriebstechnik.de/linkedin
www.antriebstechnik.de/xing
NEGATIVE WIRTSCHAFTSZAHLEN AUS
SENSORIK UND MESSTECHNIK
Der AMA Verband für
Sensorik und Messtechnik
e.V. (AMA) vermeldet
schlechte Wirtschaftszahlen.
Die Sensorik und
Messtechnik verzeichnete
bereits im ersten
Quartal leichte Umsatzeinbußen,
im zweiten
Quartal gingen die
Umsätze um weitere acht Prozent zurück. Die Auftragseingänge der
Branche entwickelten sich ebenfalls negativ und reduzierten sich um
13 Prozent. Der Anteil der AMA Mitgliedsunternehmen, die Kurzarbeit
angemeldet haben, stieg im 2. Quartal auf 55 Prozent. Das ergab
eine Befragung der rund 450 Mitglieder des Verbandes. Die Absatzmärkte
der Sensorik- und Messtechnikunternehmen entwickeln sich
dabei unterschiedlich. Positiv zeigten sich lediglich die Absätze in der
Gebäude und Heizungs-, Lüftung- und Klimabranche. Die Medizintechnik
verzeichnete insgesamt leichte Rückgänge. Die stärksten
Absatzrückgänge mussten die Lieferanten hinnehmen, die in die
stark sensorgetriebenen Branchen Automobil, Mobilität, Maschinenbau
und Elektrotechnik liefern. Dort trüben sich auch die Erwartungen
für das laufende Quartal deutlich. Zuversichtlich zeigen sich
hingegen die Zulieferer in die Halbleiter- und Medizintechnik und in
die eigene Branche der Sensorik und Messtechnik.
www.ama-sensorik.de.
Das Münster in Mönchengladbach, der Heimat unseres
Tochterunternehmens Walter Rothermundt GmbH & Co. KG.
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f.steffen@breco.de
www.breco.de

ELEKTROMOTOREN
TITEL
Jörg Niermann, Bereichsleiter Marketing,
Nord Drivesystems Gruppe, Bargteheide
12 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

TITEL
ELEKTROMOTOREN
ENERGIESPARMOTOREN
BALANCE VON
EFFIZIENZ UND KOSTEN
Die neue IE5+ Motorengeneration von Nord
Drivesystems wurde mit besonderem Schwerpunkt
auf den Einsatz in der Intralogistikbranche
konzipiert. Die besonders energieeffizienten
Synchronmotoren bieten einen konstant hohen
Wirkungsgrad über den gesamten Verstellbereich,
sind robust und kompakt und erweitern die
Möglichkeiten des LogiDrive-Konzeptes hinsichtlich
Betriebskostensenkung und Variantenreduzierung.
Das Resultat: optimierte Performance und
reduzierte Gesamtbetriebskosten.
Als einer der weltweit führenden Komplettanbieter elektrischer,
mechanischer und elektronischer Antriebstechnik kennt Nord
Drivesystems die Bedürfnisse der Branche genau und entwickelt
und produziert skalierbare Antriebslösungen für alle Teilbereiche
der Intralogistik. Große Intralogistikprojekte für Flughäfen oder Paketzentren
müssen verschiedene konkurrierende Ansprüche unter einen
Hut bringen. Nord Drivesystems setzt dabei für die Antriebstechnik
auf einen umfassenden TCO-Ansatz (Total Cost of Ownership), der sowohl
Systemintegratoren als auch Betreibern gerecht wird. Die Lebenszykluskosten
von Antriebslösungen umfassen sämtliche anfallenden
Kosten: von der Anschaffung über die Inbetriebnahme, Nutzung und
Wartung bis hin zur Entsorgung. Die beiden größten Hebel zur TCO-Senkung
bieten dabei der Energieverbrauch sowie die Anzahl der eingesetzten
Antriebsvarianten. Zwischen den Ansätzen der Energieeffizienzoptimierung
und der Variantenreduzierung besteht jedoch ein Zielkonflikt.
Diese beiden Spannungsfelder optimal in Einklang zu bringen, gehört zu
den besonderen Stärken von Nord Drivesystems.
ENERGIEEFFIZIENZ UND VARIANTEN REDUZIERUNG:
EIN WIDERSPRUCH?
Konzipiert man eine Anlage mit Antrieben, die jeweils auf den energieeffizientesten
Arbeitspunkt ausgelegt sind, so laufen die Motoren unabhängig
von ihrer Effizienzklasse vergleichsweise energieeffizient. Im Ge-
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/11 13

ELEKTROMOTOREN
TITEL
genzug müssen hierfür aber über den gesamten Lebenszyklus der
Anlage viele verschiedene Antriebs varianten verwaltet und gewartet
werden. Eine Variantenreduzierung hat genau das Gegenteil zum
Ziel – nämlich die erforderlichen Drehmomente und Drehzahlen in
einer Anlage mit so wenig verschiedenen Antriebsvarianten wie
wirtschaftlich sinnvoll abzudecken. Eine Variante ist dabei eine
Kombination aus Getriebe, Motor und Frequenzumrichter, die in
unterschiedlichen Baugrößen und Übersetzungen vorkommen. Varianten
können reduziert werden, indem für einen bestimmten Lastund
Drehzahlbereich nur noch eine Getriebemotor- und Frequenzumrichter-Baugröße
eingesetzt wird. Für kleinere Leistungsanforderungen
oder andere Drehzahlbereiche kann diese Antriebseinheit
dann, gesteuert durch den Frequenzumrichter, alle
erforderlichen Betriebspunkte abdecken. Um diese Lösung wirtschaftlich
zu betreiben, sind Motoren mit einem hohen, über den
gesamten Arbeitsbereich möglichst konstanten Wirkungsgrad erforderlich.
Eine Lösung: der neue IE5+ Motor von Nord Drivesystems.
Der energieeffiziente Permanentmagnet-Synchronmotor reduziert
die Verluste im Vergleich mit der aktuellen IE4-Baureihe noch
einmal erheblich und erzielt einen Wirkungsgrad, der deutlich
oberhalb der Effizienzklasse IE5 liegt. Diesen hohen Wirkungsgrad
erreicht der kompakte Motor über einen breiten Drehmomentbereich
und bietet damit auch in Teillast- und Teildrehzahlbereichen
eine sehr gute Energieverbrauchsperformance. Darüber hinaus
zeichnet sich die neue Motorserie laut Hersteller durch eine hohe
Laufruhe, eine hohe Ausfallsicherheit sowie eine lange Lebensdauer
aus. Die Antriebslösung für den Logistikbereich wird durch
einen Nord-Frequenzumrichter entweder antriebsnah oder motorintegriert
komplettiert.
WENIGER VARIANTEN, BESSERE PERFORMANCE,
GERINGERE KOSTEN
Durch die hohe Effizienz bei konstantem Drehmoment über einen
weiten Drehzahlbereich ist mit den neuen IE5+ Motoren eine
gezielte Variantenreduzierung möglich. In Kombination mit der guten
Überlastfähigkeit der Synchronmotoren kann statt verschiedener
Antriebsgrößen nur eine reduzierte Anzahl eingesetzt werden. Diese
wenigen Antriebe werden dabei je nach Anforderung durch den
Umrichter angepasst. Das Ziel ist, ein Optimum zwischen hohem
Wirkungsgrad und möglichst geringer Anzahl an Varianten zu finden.
Die Applikationsingenieure von Nord eruieren die optimale Anzahl
an Antriebsvarianten daher für jedes Projekt akribisch und schneiden
alle Lösungen passgenau auf die jeweilige Kundenanwendung sowie
das individuelle Lastkollektiv zu.
Insbesondere für große Intralogistikinstallationen mit hunderten
von Antriebseinheiten ergeben sich durch eine Reduzierung der
eingesetzten Antriebsvarianten nennenswerte Vorteile wie eine Minimierung
der administrativen Aufwände sowie die Verschlankung
der Inbetriebnahme-, Logistik-, Lager- und Serviceprozesse. In
Kombination mit dem hohen Wirkungsgrad lassen sich die Gesamtbetriebskosten
(TCO) so erheblich senken.
DYNAMISCHE LEICHTGEWICHTE
Durch die optimierte Leistungsdichte lässt sich mit dem neuen
IE5+ Motor gegenüber herkömmlichen Asynchronmotoren eine
Platzersparnis von bis zu 40 % erzielen. Das bedeutet: Auf gleichem
Bauraum kann ein leistungsstärkerer Motor mit höherer Energie-
01 Der IE5+ Motor bietet eine hohe Leistungsdichte
über ein breites Drehzahlband
02 Muscheldiagramme zeigen den Unterschied
deutlich: IE5+ (links) erreicht seinen hohen
Wirkungsgrad über einen breiten Drehmomentbereich,
IE3 muss möglichst genau an seinem
Arbeitspunkt betrieben werden um hohe Effektivität
zu erreichen
DIE IDEE
„Unsere neuen IE5+ Synchronmotoren
erreichen eine deutlich höhere Energieeffizienz
als bisherige IE4-Motoren.
Damit ergänzen sie unser erfolgreiches
LogiDrive-Konzept mit Antriebssystemen
für die Intralogistik und bringen
weitere Verbesserungen bei einem der
wichtigsten Zukunftsthemen, der
Energieeffizienz. Durch das innovative
Design konnten wir unser Baukastenprinzip
auch im Motorinneren fortsetzen:
Ein Motor kann mit den gleichen
kompakten Außenmaßen drei Leistungsstufen
abdecken.“
01
Jörg Niermann, Bereichsleiter
Marketing, Nord Drivesystems Gruppe,
Bargteheide
14 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

TITEL
ELEKTROMOTOREN
02
effizienz eingebaut werden. Aufgrund der höheren Leistungsdichte
ist ein IE5+ Synchronmotor, der ein Drehmoment von bis zu 4,8 Nm
liefert, beispielsweise genauso groß wie ein bisheriger IE1-Motor
mit 1,24 Nm. Dank des modularen skalierbaren Motordesigns sind
außerdem drei Leistungsklassen in einem Gehäuse möglich, indem
je nach Bedarf ein, zwei, oder drei Rotorpakete in ein einheitliches
Gehäuse eingesetzt werden. Auch auf der Waage macht der neue
Leistungsträger eine gute Figur. Durch effizienten Materialeinsatz
sowie kompakten Bauraum erzielt der IE5+ Synchronmotor einen
Gewichtsvorteil von über 50 % im Vergleich zu IE3-Asynchronmotoren
im gleichen Leistungsbereich.
Weiteres Plus für Förderanlagen in Intralogistikanlagen oder in
der Post-and-Parcel-Branche: Beim Anfahren und Beschleunigen
des Motors ergibt sich durch sein geringeres Massenträgheitsmoment
eine hohe Dynamik. Die Massenträgheit im Motor konnte im
Vergleich zu den bisherigen IE4-Permanentmagnet-Synchronmotoren
um 50 % und im Vergleich zu Standard-IE3-Asynchronmotoren
um 80 % reduziert werden. Dadurch werden kürzere Rampenzeiten
bzw. dynamischere Anwendungen möglich, was sich positiv
auf die Durchlaufzeiten auswirkt.
MEHR PERFORMANCE FÜR LOGIDRIVE-KONZEPT
Die standardisierten Getriebemotorvarianten der LogiDrive-
Systeme von Nord sind speziell auf die Intralogistik-, Paketlogistik
und Flughafentechnik zugeschnitten und eignen sich besonders
zur Variantenreduzierung. Die Antriebseinheiten mit Motoreffizienzklasse
IE4 und Systemeffizienzklasse IES2 erreichen speziell
im Teillast- und Teildrehzahlbereich exzellente Wirkungsgrade.
Mit dem energieeffizienten IE5+ Permanentmagnet-Synchronmotor
der neuesten Generation, der noch einmal deutlich geringere
Verluste als die aktuelle IE4-Baureihe aufweist, wird die Energieeffizienz
jetzt noch besser. Er erreicht seinen hohen Wirkungsgrad,
der teilweise deutlich oberhalb der Effizienzklasse IE5 liegt, über
einen breiten Drehmomentbereich und ist damit besonders für
Intralogistikanwendungen und den wirtschaftlichen Betrieb im
Teillastbereich geeignet.
Bilder: Nord Drivesystems
www.nord.com
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GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
GETRIEBEBEWERTUNG
SCHNELLE ERMITTLUNG VON
KOSTEN UND KONZEPTEN
Bei der Entscheidung, ob ein
Fremdgetriebe eingekauft oder ein
eigenes Getriebe konstruiert und
hergestellt werden soll, sind viele
Kriterien zu betrachten. Neben
technischen Aspekten wie Bauraum,
Lebensdauer und weiteren sind auch die
Kosten bedeutsam. Deshalb ist für die
richtige und rasche Entscheidung eine
Software mit Lösungen im Bereich der
Getriebevariantenberechnung inklusive
Kostenschätzungen sehr wertvoll.
Dipl. Ing. Jürg Langhart, Kisssoft AG, Bubikon, Schweiz
Ein eigenes Getriebe muss sich im Vergleich mit einem Zukaufgetriebe
auch hinsichtlich der Kosten messen können. Bereits in der Auslegungsphase
sollte eine Aussage in Bezug darauf, welches Getriebekonzept
zu welchem Preis realisiert werden kann, ermöglicht werden.
In der Konzeptfindung ist die Anzahl der Getriebestufen noch offen, daher
lassen sich mit einer automatisierten Getriebevariantenberechnung sehr effizient
zahlreiche Konzepte berechnen und die damit verbundenen Kosten ermitteln.
Für die spezifisch hergestellten Komponenten wie Wellen, Verzahnungen
und Gehäuse kann eine Bewertung aufgrund von Preisvorgaben pro
Kilogramm vorgenommen werden.
Bei der Evaluation von Zukaufgetrieben stellt sich häufig das Problem, dass
die Getriebelebensdauer mit den effektiven Betriebslasten nicht oder nur eingeschränkt
bestimmt werden kann. Damit ist keine spezifische Bewertung für
das gewünschte Getriebe möglich. Eine Kaufberatung beim Kunden anhand
von einfachen Getriebekatalogen wird den heutigen Ansprüchen nicht mehr
gerecht. Für die flexible Beratung außerhalb der Firma sind beispielsweise
Bewertungstools mit einer Berechnungssoftware und Ablage der Getriebemodelle
auf einem zentralen Server möglich. Ein Beispiel hierfür ist die Applikation
„KisssysWeb“.
ÜBERSETZUNGEN BERECHNEN
Bei der Auslegung eines Getriebes ist der erste Schritt die Wahl bzw. Festlegung
der Übersetzungen und damit verbunden die Anzahl der Verzahnungsstufen.
Bei der Übersetzungsaufteilung sind verschiedene Strategien denkbar und üblich:
zum einen eine geometrische Abstufung zwischen den einzelnen Stufen
oder zum anderen ein konstanter Unterschied zwischen den Über setzungen.
Die Übersetzungsaufteilung wird zusätzlich mit Vorgaben für die minimale
und maximale Übersetzung begrenzt. Das ist der Bereich, innerhalb dessen alle
Übersetzungen der automatisierten Auslegung sein müssen. Mit den gerechneten
Übersetzungen wird eine Liste von Kombinationen erstellt, welche somit
eine Auswahl an großen Übersetzungen mit geringer Anzahl Stufen bis hin zu
kleinen Übersetzungen mit mehrstufige Getriebeübersetzungen enthält. Nach
der Festlegung der Übersetzungsvarianten und der Anzahl der Stufen, sollen
16 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

| AT12-14G |
Schneller und einfacher
zur besseren Maschine:
mit XTS
Der XTS-Vorsprung
Der Anwendervorteil
umlaufende Bewegung
flexibles Baukastensystem
individuell bewegliche
Mover
minimierter Footprint
softwarebasierte Formatwechsel
verbesserte Verfügbarkeit
erhöhter Ausstoß
verkürzte Time-to-Market
DIE IDEE
„Die Frage, ob ein Unternehmen für eine
Anwendung ein Getriebe selbst konstruiert
oder einkauft, kann mit Softwareunterstützung
beantwortet werden. Eine
Getriebesoftware, zum Beispiel von
Kisssoft, kann sowohl die relevanten
Parameter bei Eigenentwicklungen als
auch die Anpassung an die spezifische
Anwendung bei Zukaufgetrieben
berücksichtigen. Kisssoft bietet zusätzlich
eine Applikation für Vertriebler an,
die potenzielle Kunden dadurch effektiv
beraten können.“
Dipl. Ing. Jürg Langhart, Vertrieb bei
Kisssoft AG, Bubikon, Schweiz
connect
The digital automation hub
Connect with the Beckhoff experts:
www.beckhoff.de/sps
www.beckhoff.de/xts
Weltweit müssen Produkthersteller zunehmend individualisierte
Produkte anbieten – mit Maschinen, die zugleich den Footprint
reduzieren und die Produktivität verbessern. Dies ermöglicht das
eXtended Transport System XTS in Kombination mit der PC- und
EtherCAT-basierten Steuerungstechnik. Seine hohe Konstruktionsfreiheit
erlaubt neue Maschinenkonzepte für Transport, Handling
und Montage. In der Hygienic-Version aus Edelstahl ist das XTS
ideal für den Einsatz in der Pharma- und Lebensmittelbranche.
freie Einbaulage
kompakte Bauform
frei wählbare Geometrie
wenige mechanische Teile und Systemkomponenten

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
Die Getriebeberechnung wird mit der Auslegungssoftware Kisssys
durchgeführt. Die Auslegung der Zahnräder erfolgt mit der Grobauslegung
von Kisssoft. Dabei wird die letzte Stufe bezüglich der
Übersetzung an die vorherigen tatsächlich erreichten Übersetzungen
angepasst, was zu einer präziseren Gesamtübersetzung führt.
Die Sicherheiten gegen Zahnfußbruch und Herztsche Pressung
werden gemäß ISO 6336 gerechnet, die Wellensicherheiten nach
DIN 743. Um die erforderliche Lagerlebensdauer zu erreichen, werden
aus der Lagerdatenbank bei Bedarf nächstgrössere Lager ausgewählt
und die Wellendurchmesser dementsprechend erhöht.
Die Gehäuseabmessungen werden anhand der Verzahnungen
und Wellen ermittelt und die Wandstärke wird proportional zu den
Verzahnungen angepasst. Die Getriebevarianten werden nun nach
verschiedenen Kriterien bewertet. Zuerst werden die erreichten
Festigkeiten und Lager Lebensdauern geprüft. Anschließend werden
die Getriebegesamtkosten und deren einzelnen Komponenten,
von den Zahnrädern über die Wellen bis zu den Lagern, betrachtet.
BEWERTUNG VON STANDARDGETRIEBEN
Im Gegensatz zu Eigenentwicklungen von Getrieben, bei welchen
die technischen Eigenschaften detailliert verfügbar sind, beinhalten
bei Zukaufgetrieben die Katalogdaten nur sehr reduzierte technische
Angaben. Diese basieren normalerweise auf Nennlasten und
ermöglichen keine Abschätzung zum Einfluss von Lastkollektiven.
Außerdem sind auch Kreuzeinflüsse nicht abschätzbar – wie sich
beispielsweise höhere Radiallasten bei einem gleichzeitig geringeren
Drehmoment auf die Lagerlebensdauer auswirken. Auch enthalten
Katalogdaten keine individuellen Auswertungen der einzelnen
Komponenten wie beispielsweise Festigkeiten, thermische Belastungen,
Schädigung und weitere. In der Praxis muss somit das
Zukaufgetriebe vom Vertrieb mit den tatsächlichen Betriebslasten
des Kunden neu gerechnet sowie spezifisch ausgewertet werden.
Dazu wird jedoch ein geeignetes Berechnungswerkzeug benötigt.
Getriebebewertung ist ohne Verbrauch von Lizenzen
über Webapplikation möglich. Davon profitieren vor
allem Vertriebler
auch die Maschinenelemente im Antriebsstrang, die Verzahnungen,
Lager und Wellen, in verschiedenen Varianten gerechnet werden,
um ein möglichst kostengünstiges Getriebe finden zu können. Für
die Abschätzung der Kosten werden aus einer Nachkalkulation eines
bestehenden Getriebes die folgenden Kosten ermittelt: Die Zahnräder,
die Ritzel (bestehend aus Verzahnung und Welle), die Wellen
und das Gehäuse. Auch die Lager fließen in die Berechnung ein.
GETRIEBEVARIANTEN BERECHNEN
BERECHNUNGSTOOL FÜR DEN VERTRIEB
Grundsätzlich soll ein Berechnungswerkzeug für den Vertrieb dieselben
Berechnungen durchführen können wie die Berechnung der
Konstruktionsabteilung. Trotzdem unterscheiden sich die Ansprüche
dieser verschiedenen Abteilungen in wesentlichen Punkten.
Das reicht von der Bedienung bis hin zur Datensicherheit. Weiter
soll auch das Know-How der Getriebeauslegung, wie beispielsweise
die Details zu Zahngeometrie oder Korrekturen, geschützt und
weder vom Kunden noch von der Vertriebsperson einsehbar sein.
Die Firma Kisssoft hat deshalb die Webapplikation „KisssysWeb“
entwickelt, welche diesen Anforderungen Genüge leistet.
Die eingesetzte Infrastruktur umfasst eine Firewall zwischen lokalem
Netzwerk und Server, was zu einer hohen Sicherheit führt.
Die Server können wahlweise eine Aufteilung in Datenserver und
Web-Applikationsserver umfassen, welche auch an verschiedenen
Standorten vorhanden sein können. Auf dem Server sind zudem eine
oder mehrere eigene Berechnungslizenzen der Getriebesoftware
enthalten. Somit greift der Vertrieb nicht auf die Getriebesoftware
der Berechnungsabteilung zu und blockiert diese auch nicht. Der
Vertrieb kann über einen Webbrowser auf die Server zugreifen.
DIE WEBAPPLIKATION
Für das Einwählen in die Webapplikation können verschiedene
User Logins erstellt werden, welche verschiedene Berechtigungen
(Administrator, Anwender, etc.) beinhalten können. Zudem können
die Eingabemasken an die spezifischen Berechnungen angepasst
werden. So können beispielsweise spezifische Normen für
Lastkollektive dem Einsatzgebiet des Getriebes entsprechend hinterlegt
werden. Von großer Wichtigkeit sind auch maßgeschneiderte
Ausgabedateien und spezifische Reports.
Für den vollständigen Vergleich von Eigenkonstruktionen zu Zukaufgetrieben
sollen technische sowie kommerzielle Kriterien verglichen
werden können. Für die Eigenentwicklungen bedeutet das,
dass die Kosten bereits während der Konstruktion ermittelt werden
und für die Auswahl des optimalen Getriebes zur Verfügung stehen
müssen. Andererseits müssen die Zukaufgetriebe auf der technischen
Seite nach sehr viel mehr Kriterien als nur den Katalogdaten
bewertet werden können. Das Berechnungswerkzeug KisssysWeb
ermöglicht es, diese Bewertungen mit einer flexiblen und sicheren
Oberfläche durchzuführen.
Fotos: Kisssoft
www.kisssoft.com
18 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
ANTRIEBSSYSTEME MIT VARIIERENDEN AUSSTATTUNGSOPTIONEN
Zuverlässige Antriebe sind essenziell für die Wertschöpfung der Lebensmittel- und
Getränkeindustrie. Hier punkten Komplettlösungen, bestehend aus Getriebemotor,
Frequenzumrichter und Software, von Nord Drivesystems. Nord liefert unter anderem
Pumpenantriebe mit Funktionen für hohe Anlaufdrehmomente oder Sanftanlauf.
Frequenzumrichter unterstützen Automatisierungskonzepte und mobile Pumpen auf
Steuerungsebene. In Kombination mit der Oberflächenveredelung nsd tupH,
Glattmotoren und zweistufigen Kegelradgetrieben entstehen Antriebe, die sich durch
einen hohen Wirkungsgrad, glatte, reinigungsfreundliche Oberflächen und Korrosionsbeständigkeit
auszeichnen. Für Verfahrensschritte wie Rühren, Mischen oder
Kneten fertigt Nord Getriebemotoren mit Abtriebswellenlagern für hohe Lasten. Hier
eigenen sich Maxxdrive-Industriegetriebe mit Abtriebsdrehmomenten von 15 bis
282 kNm. Sie können mit dem neuen Safomi-Adapter, einem Flansch mit integriertem
Ölausgleichsbehälter, ausgestattet werden.
www.nord.com
KONNEKTIVITÄT FÜR
DIE DIGITALE FABRIK
Bosch Rexroth präsentiert die
nächste Stufe seiner Automatisierungsplattform
ctrlX
Automation. Mit ctrlX I/O
stehen weitere Schnittstellen
zur Feld- und Leitebene zu
Verfügung. Das I/O-Portfolio
dient der horizontalen und
vertikalen Integration und
stellt eine funktionale
Erweiterung der Steuerungsplattform
ctrlX CORE dar.
Konnektivität ist auch durch
die Ausrichtung auf neue
Technologien wie 5G, TSN und
KI gewährleistet. ctrlX I/O
ermöglicht die Umsetzung
flexibler Maschinen-Topologien
bei nahtloser Einbindung
der Sensor-/Aktorebene.
Zudem lassen sich übergeordnete
Leitsysteme, MES- und
Cloud-Applikationen einbinden.
Auch für ctrlX CORE
eröffnen sich neue Optionen,
darunter Speichererweiterungen,
USB- und Ethernet-
Schnittstellen.
www.boschrexroth.com
DIE KUPPLUNG.
FÜR DIE WELT DER
INDUSTRIE
LAMELLENKUPPLUNGEN
350 350 - 100.000 100.000 Nm
Nm
einfach- einfach- und und doppelkardanische
doppelkardanische
Ausführungen
Ausführungen
RW-KUPPLUNGEN.DE

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
DIE IDEE
SOFTWARE FÜR GETRIEBEENTWICKLUNG
UNIVERSELLES
AUSTAUSCHFORMAT
FÜR GETRIEBEDATEN
„Wer in der Getriebeentwicklung
zusammenarbeitet, stellt schnell fest:
die eingesetzte Software ist vielfältig,
der Datenaustausch zwischen den
verschiedenen Tools gestaltet sich oft
schwierig. Die Initiative Rexs
entspringt der Idee, einen Standard
für die Kommunikation zwischen
verschiedenen Programmen und
gleichzeitig einen Datencontainer für
den Digital Twin zu schaffen.“
Das Projekt „Rexs – Reusable Engineering Exchange Standard“
bringt Industrie und Forschung zusammen, um ein
herstellerunabhängiges und standardisiertes Austauschformat
für Getriebedaten zu etablieren. Die Schnittstelle wird bereits
von vielzähligen OEMs, wie unter anderem von Schaeffler
(Bearinx) und SEW-Eurodrive, von kommerziellen CAE-Tools,
wie der FVA-Workbench, und vielen weiteren unterstützt.
Dr. Moritz Keuthen,
Leiter Modellierung und Simulation
bei der FVA GmbH
20 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
Für die Auslegung und Analyse eines Getriebes und seiner Komponenten steht eine
Vielzahl verschiedener CAE-Werkzeuge mit individuellen Eigenschaften zur Verfügung.
Um die Vorteile der einzelnen Tools miteinander zu kombinieren, werden
in der Praxis häufig mehrere unterschiedliche Softwaresysteme für die Getriebeentwicklung
verwendet. Das Fehlen eines branchenweiten Standards für den Datenaustausch
zwischen diesen Programmen führt zu kosten- und wartungsintensiven Sonderlösungen
sowie Doppelarbeiten. Die frei zugängliche, standardisierte, Open Source
Schnittstelle Rexs für den Austausch von Getriebedaten, soll die parallele Nutzung vieler
Schnittstellen überflüssig machen und kann die Komplexität des Datenaustauschs
im Designprozess somit reduzieren.
GEMEINSAME ENTWICKLUNG
Rexs ist eine Initiative der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA), die die
Nomenklatur in der Antriebstechnik auf einen einheitlichen Stand bringt und damit

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
01 Die frei zugängliche,
standardisierte, Open Source
Schnittstelle für den Austausch
von Getriebedaten, macht die
parallele Nutzung vieler
Schnittstellen überflüssig
die Produktentwicklung unterstützt. Durch eine gemeinsame
Definition der Schnittstelle können neue und innovative
Geschäftsfelder erschlossen werden.
Die Entwicklungen der Schnittstelle werden durch die FVA-
Community, bestehend aus Industrie, Softwareunternehmen
und Forschungsinstituten, getrieben und durch ein Change
Control Board (Rexs CCB) freigegeben. Durch die definierten
Freigabeprozesse wird die kreative Freiheit kontrolliert gelenkt
und Neuerungen in Form von Features und Updates in jährlichen
Releases veröffentlicht.
Im Januar 2018 wurde das Rexs CCB als FVA-Ausschuss
gegründet und mit der Pflege und Weiterentwicklung der
Rexs-Schnittstelle betraut. Mitglieder sind: Schaeffler, SEW-
Eurodrive, FVA Software & Service, Daimler, Voith, ZF, Flender
und ZG-Hypoid. Hinzu kommen Vertreter bekannter
Forschungsinstitute, die das CCB, je nach Themenstellung,
beraten.
Fotos: Aufmacher Gorodenkoff/stock.adobe.com, sonstige FVA GmbH
www.fva-service.de
02 Im Oktober 2020 wurde die neue
Version REXS 1.3 veröffentlicht.
Sie bietet eine Vielzahl von
Verbesserungen für die verschiedenen
Maschinenelemente eines Getriebes.
Erfahren Sie mehr unter www.rexs.info
ENTWICKLUNGSZIELE UND
ANFORDERUNGEN
Um einen Branchenstandard zu etablieren, wurde Rexs nach
Designprinzipien entwickelt:
n Kostenlos und offen: Open Source, detaillierte Dokumentation,
die für jeden kostenlos zur Verfügung steht
n Umfassend und eindeutig: Modellierung des kompletten
Getriebes inkl. aller verfügbaren Daten (Eingaben sowie
Ergebnisse). Alle Komponenten des Modells sind so
explizit wie möglich modelliert. Damit kann der aktuelle
Modellzustand als Schnappschuss festgehalten und
transportiert werden
n Gut dokumentiert: Alle verwendeten Konzepte, Konventionen
und Parameter müssen gut dokumentiert sein, um
Unklarheiten und Missverständnisse zu vermeiden. Dies
bildet das Fundament der Schnittstelle
n Standardisiert: Verwendung von spezifischen, unmissverständlichen
Definitionen sowie allgemeinen Regeln und
Konventionen. Vermeidung von Sonderfällen und
Ausnahmen. Basierend auf XML-Format
n Einfach und generisch: Der Aufbau des
Schnittstellen-Formats sowie des zugrundeliegenden
Getriebemodells sollte so einfach
und generisch wie möglich sein, von
wenigen Metaelementen abhängen und
Erweiterungen des Modells ohne Einführung
neuer Strukturen ermöglichen
n Bilateral erweiterbar: Es ist möglich,
Rexs mit gemeinsam vereinbarten
Daten zu erweitern. Auf diese Weise
können besondere Anforderungen an
den Datenaustausch zwischen zwei
Softwareumgebungen berücksichtigt
werden
22 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
LEISTUNGS- UND PLATZVORTEIL DANK WASSERKÜHLUNG
Baumüller stockt das Angebot an Servomotoren, die sich mit Wasserkühlung
betreiben lassen, weiter auf. Über diese Option soll im Vergleich zur ungekühlten
Variante eine um bis zu 50 % gesteigerte Nennleistung erzielt
werden können. Infolge lassen sich die Motoren um bis zu zwei Baugrößen
kleiner dimensionieren. Da die Wärme direkt am Motor abgeführt wird,
können sie in der Maschine nah beieinander verbaut werden, ohne dass es
zu Überhitzungen kommt. Interessant ist dies, wo temperatursensible
Produkte zu bearbeiten sind, etwa in der Lebensmittelindustrie. Wassergekühlte
Motoren eigenen sich zudem für Einsätze bei hohen Umgebungstemperaturen.
Lüfter sind nicht erforderlich. Die Motoren sind in den Baugrößen
45 bis 132 verfügbar, Hauptantriebe von 100 bis 280 und Torquemotoren
von 135 bis 560.
www.baumueller.com
PROGRAMMIERBARER
ABSOLUTWERTDREH-
GEBER MIT IO-LINK
Der Absolutwertdrehgeber von
Pepperl+Fuchs bietet neben
Investitionssicherheit den
technischen Einstieg in
Condition Monitoring und
Predictive Maintenance. Der
ENA**TL–IO-Link hat die
technische Eignung bei allen
gängigen und kostensensitiven
Anwendungen, ohne dass
Anwender auf eine zukunftsorientierte
Plattform verzichten
müssen. Der Drehgeber
bietet eine Positionsauflösung
von bis zu 31 Bit bei einer
Übertragungsgeschwindigkeit
von 230 kBits/s und lässt sich
deshalb auch in sehr schnell
laufenden Maschinen einsetzen.
Anwender können durch
Softwareeinstellung sowohl
eine sehr gute Applikationsanpassung
erreichen als auch
eine kundenspezifische Lösung
schon ab Werk bei geringen
Stückzahlen realisieren.
www.pepperl-fuchs.com
eco® – Getriebe
mit Wow-Effekt
Zykloidgetriebe der nächsten Generation: Die Neco ® -Serie
setzt Maßstäbe in puncto Design, Leistungsfähigkeit und
Anwenderfreundlichkeit
Mit der Neco ® -Serie schlägt Nabtesco ein neues Kapitel auf. Die kompakten Servogetriebe
begeistern mit einem modularen Getriebekonzept, ganzheitlichem Korrosionsschutz, modernem
Design sowie maximaler Flexibilität bei der Motoranbindung. Auch bei der Handhabung geht
der Zykloidgetriebespezialist neue Wege. Noch nie waren Suche, Konfiguration, Montage und
Anwendung so einfach. Eine wirtschaftliche Lösung für höchste Ansprüche.
www.nabtesco.de
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/11 23

SPECIAL
SPS CONNECT 2020
24 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

SPS CONNECT 2020
SMARTE MOTOREN
KOMPLETT
AUSGEROLLT
Auf der SPS Connect wird Dunkermotoren
mehrere Neuprodukte basierend auf der Motor
Control Platform präsentieren. Die Platform
verfügt über zahlreiche Möglichkeiten vom frei
programierbaren Motion Controller bis zum
IIoT-fähigen Ethernet-Motor und ist dabei sogar
rückwärtskompatibel.
Dunkermotoren hat seine Motoren nicht nur nach Leistung
sortiert. Um den Spagat zwischen Kosten und Funktionalität
zu meistern, hat Dunkermotoren zwei grundsätzlich
unterschiedliche Basis-Ausprägungen geschaffen: dMove –
auf Wirtschaftlichkeit getrimmt können dMove Antriebe die Drehzahl
regeln, mit Hall-Sensoren positionieren und den digitalen
Ein- und Ausgängen können Funktionen zugeordnet werden. Selbst
CANopen-Kommunikation mit Profil CiA 402 ist möglich.
dPro – Kunden, die SPS Funktionen ganz oder teilweise auf den
Motor auslagern wollen und die ganze Bandbreite an Features benötigen,
finden ihre Lösung bei dPro Antrieben. Ein hochauflösender
Geber ist immer integriert. Auch Interpolation, Kommunikation
über Industrial Ethernet, Safe Torque Off, ruckoptimierte Rampen,
Absolutwertgeber und High-End-Motion-Funktionen sind mit
dPro-Antrieben möglich.
PROFINET, ETHERCAT, ETHERNET/IP
Der Triumphzug von Industrial Ethernet wird sich ungebremst
fortsetzen. Davon ist man bei Dunkermotoren überzeugt und liefert
Lösungen, die sich mit wenig Aufwand implementieren lassen.
Tobias Pfendler, Head of Marketing and Product Strategy
Dunkermotoren GmbH, Bonndorf
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/11 25

SPS CONNECT 2020
01
Die Profinet-Schnittstelle ist für Bldc-Motoren in der Ausführung
dPro inklusive Profidrive mit den Applikationsklassen 1 bis 4 ausgeführt.
Damit ist beispielsweise der Synchronlauf mehrerer Achsen
möglich. Profidrive selbst ist ein Antriebsprofil, das die Inbetriebnahme
im Vergleich zu früheren Technologien deutlich vereinfacht.
Mühsames Abstimmen einzelner Parameter und Programmieren
von Sequenzen sind passé. Dunkermotoren ist übrigens nach eigenen
Angaben der erste Hersteller, der die Applikationsklasse 4 komplett
im Motorgehäuse integriert anbietet.
Auch bei den komplett überarbeiteten dPro EtherCAT-Varianten
liefert Dunkermotoren mit Distributed Clocks standardmäßig die
damit verbundene Möglichkeit der Echtzeitsynchronisation.
DIAGNOSE- UND INBETRIEBNAHME-TOOL
FÜR PC
Mit der kostenlosen Dunkermotoren PC-Software „Drive Assistant 5“
können sowohl dMove und dPro Motoren mit Busschnittstelle wie
auch Stand-alone-Motoren komfortabel eingerichtet werden. Im
Stand-alone-Betrieb werden diese einmalig parametriert und reagieren
danach selbstständig auf digitale und analoge Eingangssignale
und geben über digitale Ausgänge Informationen aus. Mit der
Quickstart Plus-Funktion können digitalen Eingängen frei Funktionen
zugeordnet werden. So kann der einen Kombination von digitalen
Eingängen eine Festdrehzahl zugeordnet werden, der nächsten
Kombination eine Position, einer weiteren Kombination ein Maximalstrom,
der damit das Drehmoment des Motors begrenzt. Das
Tool dient darüber hinaus auch für Tuning, Firmwareupdates und
zur Fehleranalyse.
MODULARE STEUERUNGSKONZEPTE
Schon lange vor Industrie 4.0 hat Dunkermotoren gemeinsam mit
innovativen Kunden eine Vorreiterrolle bei smarten integrierten
Bldc-Motoren und der damit möglichen Dezentralisierung eingenommen.
Diesen Weg ist man mit der smarten Motor Control
Platform konsequent weitergegangen. Von einzelnen selbstständig
agierenden Motoren bis hin zu komplett dezentral organisierten
Softwarearchitekturen ist dadurch vieles möglich. Maschinen und
Anlagen können einfach in einzelne Module unterteilt werden und
für den Endkunden komplett nach seinen Bedürfnissen zusammengestellt
werden.
Dabei können Ablaufprogramme komfortabel in C programmiert
und auf die entsprechenden Motoren geladen werden. Über die
Programmierumgebung kann auf die gesamte Funktionalität und
alle Parameter des Motors zugegriffen werden. Dies ermöglicht es
dem Programmierer, sich voll und ganz auf seine Applikation zu
fokussieren. Für einen schnellen und einfachen Einstieg in die Programmierung
ist bereits ein vorgefertigtes Template enthalten, welches
viele nützliche Strukturen wie beispielsweise die Interaktion mit
externen Tools oder anderen Motoren zur Verfügung stellt.
Die integrierten Motoren und externen Regler mit dPro-Funktionalität
sind ab Ende 2020 auch mit Safe Torque Off (STO – Sicher
abgeschaltetes Drehmoment) Funktionalität verfügbar. Die Zertifizierung
durch den TÜV Nord erfolgt voraussichtlich im Januar
2021. Durch die integrierte Lösung sparen sich Maschinenbauer
häufig ein Sicherheitsrelais und den damit verbundenen Verkabelungsaufwand.
Außerdem lassen sich aufbauend auf der integrierten
STO-Funktionalität und dem integrierten Motorfeedback einfach
weitere Sicherheitsfunktionen wie z. B. SS1 (Safe Stop 1) oder SLS
(Safely limited speed) realisieren.
IIOT MIT MEHRWERT
Dunkermotoren nutzt seine langjährige Erfahrung bei smarten Antrieben
und Kundenapplikationen, um passende IIoT-Lösungen
anzubieten. Dabei ermöglicht Dunkermotoren seinen Kunden, mithilfe
von Applikationen ihre eigenen Digitalisierungsprojekte um-
26 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

SPS CONNECT 2020
02 01 Die Software „Drive Assistant 5“ dient
für Tuning, Firmwareupdates,
zur Fehleranalyse und verfügt über ein
eingebundenes Oszilloskop
02 Die Bldc-Motoren in der Ausführg dPro
verfügen nun durhgängig über alle
Baugrößen über die Möglichkeit der
IIoT-Anbindung
DIE IDEE
zusetzen – ohne sich Gedanken über die Anbindung und die Analyse
von Motoren machen zu müssen. Im Fokus stehen dabei Docker-Softwarelösungen,
die auf den gängigen Edge-Gateways laufen. Die Software
übernimmt dabei die Funktion, die unterschiedlichen Motoren an
die Cloud anzubinden oder auch Daten für Applikationen von Kunden
bereitzustellen. Gleichzeitig entsteht derzeit eine Geräte-Cloud, die als
ortsunabhängige Remote-Plattform fungiert. Damit werden beispielweise
Analytics-Funktionen wie die Vorhersage von Ausfallwahrscheinlichkeiten
ermöglich, oder auch Remote-Firmware-Downloads.
Das IIoT entfaltet sein vollständiges Potential nur, wenn in Ökosystemen
gedacht wird, in denen alle Komponenten vom Motor oder Sensor
bis ins ERP-System kompatibel sind. So entsteht beim Endkunden, dem
Anlagenbetreiber, der versprochene Mehrwert. Dunkermotoren ist
Mitglied in der Open Industry 4.0 Alliance und der MindSphere World,
um entsprechende Ansätze aktiv mitzugestalten und innovationsführend
anzubieten.
EINFACHE UMSTELLUNG FÜR BESTANDSKUNDEN
Schon seit über 20 Jahren entwickelt und produziert Dunkermotoren
integrierte DC Servomotoren auf Basis bürstenloser Gleichstrommotoren.
In dieser Zeit wurde eine Vielzahl von Funktionen erstellt, weiterentwickelt
und optimiert. All diese vorhandenen Funktionen, die inzwischen
„Features“ heißen, wurden unter die Lupe genommen und nahezu vollständig
in der neuen Motor Control Plattform umgesetzt. So müssen
Kunden bei der Umstellung älterer Baureihen auf dMove oder dPro auf
nichts verzichten. Auch mechanisch wird die Umstellung und Rückwärtskompatibilität
mithilfe fliegender Adapterkupplungen vereinfacht.
Das ermöglicht Service und Austausch von Komponenten bei im Feld
befindlichen Maschinen.
Quelle: Dunkermotoren
www.Dunkermotoren.de
„Dunkermotoren hat das Ausrollen
der Smart Motor Control Platform –
einer neuen Generation integrierter
Regel- und Steuerelektroniken – nahezu
komplett und über alle Motorbaugrößen
umgesetzt. Vorteil der
Plattform ist der modulare Aufbau.
Alle neuen Features sind somit für
alle Motorbaureihen verfügbar. Die
gilt auch für neuen Möglichkeiten der
IIoT-Anbindung. Hier nutzt Dunkermotoren
seine langjährige Erfahrung
bei smarten Antrieben und Kundenapplikationen,
um basierend darauf
passende IIoT-Lösungen anzubieten.
Der Antriebstechnikhersteller
ermöglicht seinen Kunden mithilfe
von Applikationen, ihre eigenen
Digitalisierungsprojekte umzusetzen
– ohne sich Gedanken über die
Anbindung und die Analyse von
Motoren machen zu müssen.“
Tobias Pfendler, Head of
Marketing & Product Strategy,
Dunkermotoren GmbH
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/11 27

SPS CONNECT 2020
SPS CONNECT
VIRTUELL, AKTUELL, KONNEKTIV
Die SPS findet auch 2020 Ende November statt.
Zwar entgegen der frühsommerlichen
Hoffnungen ungewohnt virtuell als SPS Connect,
aber wieder mit Ausstellern die ihre aktuellen
und zum Teil zukunftsweisenden Produkte
präsentieren. Das Rahmenprogramm bietet
spannende Vorträge von namhaften Referenten.
Für die richtigen zwischenmenschlichen
Kontakte soll eine KI sorgen.
Das vorläufige Programm der SPS Connect, die vom
24. – 26.11.2020 stattfindet, wurde auf der Webseite des
Veranstalters Mesago Messe Frankfurt veröffentlicht. Neben
hochaktuellen Branchenthemen erwarten die Teilnehmer
auch namhafte Referenten aus Wirtschaft und Wissenschaft.
Mit Siemens als offiziellem Partner konnte die digitale Ausgabe
der SPS - Smart Production Solutions eine Branchengröße
für sich gewinnen.
Die 30. SPS im Jahr 2019 war ein großer Erfolg. Über 60 000 Besucher
aus 90 Ländern waren beeindruckende Zahlen. Aber auch
2020 will die SPS erfolgreich sein. In einem von Veränderungen geprägten
Jahr bietet die SPS der Automatisierungsbranche wieder eine
Plattform für Ideenaustausch, Wissenstransfer und die Weiterentwicklung
von Technologien. Bei der Programmerstellung wurde
– ebenso wie im Rahmen der Präsenzveranstaltung – Wert auf
Relevanz und Aktualität der Themen gelegt. Neben Vorträgen zur
smarten und digitalen Automatisierung stehen an jedem der drei
Messetage zwei unterschiedliche Themenschwerpunkte auf der
Agenda, die durch Keynotes, Fachvorträge, Talkrunden und Ausstellerbeiträge
näher beleuchtet werden.
VON CYBER-SECURITY BIS DIGITAL TWIN
Dabei reicht das Themenspektrum von Cyber Security und IT in der
Fertigung über Robotik/Functional Safety/Motion/DC-Infrastruk-
tur und Künstlicher Intelligenz bis hin zu intelligenten Bedienkonzepten,
Sensorik, Industrie 4.0, Digitaler Zwilling und Industrielle
Kommunikation. Abgerundet wird das Angebot durch aktuelle Themen
wie die Auswirkungen der Corona Pandemie auf die Industrie,
zum Beispiel in einem Vortrag von Dr. Gunther Kegel, ZVEI-Präsident,
mit dem Titel “Corona – Katalysator für die Digitalisierung?”.
Für die Fachbeiträge haben sich u. a. Gerd Hoppe, tätig im Corporate
Management bei Beckhoff Automation GmbH & Co. KG mit
dem Thema Cloud und Dr. Marco Link, der Geschäftsführer der
Adamos GmbH, der über die Wertschöpfung aus Maschinendaten
mit Spannung spricht, angekündigt. Vorträge über die Relevanz von
5G kommen von Frank Hakemeyer, Director Marketing & Development
Communication Interfaces bei Phoenix Contact und Dr. Andreas
Müller, Chairman bei 5G-ACIA. Darüber hinaus präsentieren
Experten neueste Technologien und Ansätze zum Beispiel aus den
Bereichen TSN und OPC UA sowie Single Pair Ethernet.
KI UNTERSTÜTZT NETWORKING
Mit einer KI-gestützten Matchmaking-Funktion bietet die SPS Connect
aber auch interessante Networking-Möglichkeiten. Aussteller
und Teilnehmer werden dabei auf Basis ihrer Angaben im Bereich
Suche/Biete, ihrer Profildaten sowie ihres individuellen Nutzerverhaltens
zusammengebracht.
Das Unternehmen Siemens, ohnehin bereits langjähriger und
größter SPS-Aussteller und Mitglied des Ausstellerbeirats und die
Mesago Messe Frankfurt, hat sein Engagement verstärkt und eine
Partnerschaft mit dem Messeveranstalter für die diesjährige SPS
Connect abgeschlossen.
„Als Plattform für intensive Fachgespräche und den Austausch
mit Kunden und Partnern, spielt die SPS für Siemens eine zentrale
Rolle. Dadurch konnten langjährige Kundenbeziehungen aufgebaut
und Partnerschaften vertieft werden.“ so Marcus Bliesze, Marketingleiter
Factory Automation, bei Siemens Digital Industries.
Das zeigt, dass Messen auch für große Unternehmen, die Geld
für alternative Projekte ausgeben könnten, weiterhin von Bedeutung
sind und wohl auch sein werden.
Foto: Mesago/Malte Kirchner
www.sps.mesago.com
28 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

MIT REDUNDANZ ZUR AUSFALLSICHEREN
POSITIONSMESSUNG
Die mehrfach redundanten, magnetostriktiven
Positionsmesssysteme BTL7 von Balluff sind ab
sofort auch mit zwei digitalen, synchron-seriellen
Schnittstellen SSI sowie Start/Stopp
erhältlich. Die frei konfigurierbaren Sensoren im
IP67-Aluminium-Gehäuse arbeiten berührungslos
und sind im Vergleich zu Varianten mit
analoger Schnittstelle weniger störanfällig.
Funktionssicherheit ist auch dann gewährleistet,
wenn Positionsinformationen direkt im Druckbereich
von Hydraulikzylindern bei Drücken bis
600 bar erfasst werden müssen. Die Sensoren
stehen in vier mechanische Bauformen mit Messbereichen zwischen 25 und
7 620 mm zur Verfügung. Aufgrund der hohen Auflösung und Wiederholgenauigkeit
von ≤ 0,5 µm bei einer Messwertfrequenz bis 1 000 Hz eignen sich die Systeme auch
für dynamische Anwendungen in kritischen Umgebungen. Sie können zudem
bereits installierte, nichtredundante Lösungen ersetzen. Der Standardgewindeflansch
oder ein 6-Schrauben-Steckgewinde sorgen für einen problemlosen Einbau.
www.balluff.com
440 000 Nm
SENSOR-HUB MIT INTEGRIERTEM
BESCHLEUNIGUNGSSENSOR
Mit dem sHub präsentiert Sick eine smarte
Ergänzung für das Motor-Feedback-System EDS/
EDM35. Der Sensor-Hub mit integriertem Beschleunigungssensor
ermöglicht eine umfassende
Zustandsüberwachung von elektrischen Antrieben
bis in jede einzelne Servoachse einer Maschine. Zusätzlich
zur Position und Geschwindigkeit des
Antriebs überträgt der sHub per Hiperface DSL
Messinformationen über die Vibrationen am
Antrieb sowie die Temperatur der Motorwicklung
des Servomotors an den Regler. Mit dem sHub können
Anwender Störungen am Antrieb in Echtzeit erkennen und so rechtzeitig vor
einem Maschinenausfall beheben.
www.sick.de
MASSGESCHNEIDERTE BREMSE FÜR FLURFÖRDERZEUGE
Die Intorq Gmbh & Co.KG, ein Unternehmen
des niederländischen Konzerns
Kendrion N.V., bringt eine neue Federkraftbremse
speziell für elektrische Flurförderzeuge
auf den Markt. Der Typ BFK552 wird
als kundenspezifische Lösungen auf die
Anforderungen der jeweiligen Anwendung
zugeschnitten. Elektrische Gegengewichtstapler arbeiten mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten und Lasten – dementsprechend sind maßgeschneiderte
Bremsen in diesem Einsatzbereich Pflicht. Die BFK552 ist kompakt, flach und
benötigt wenig Bauraum. Das entspricht den Gegebenheiten in den Flurförderzeugen.
Die platzsparende Konstruktion basiert unter anderem auf einer neuartigen
Spulenform: Sie stellt trotz enger räumlicher Verhältnisse einen optimalen Magnetfluss
sicher. Geliefert wird die BFK552 als einbaufertige Einheit. Die Kompakt-Version
umfasst alle Komponenten. Im ersten Schritt wird die BKF552 in der Baugröße 12
mit einem Nenn-Bremsmoment von 60 Nm erhältlich sein. Perspektivisch sind zwei
weitere Baugrößen in Planung. Die Bremse entspricht der Schutzart IP66 und bietet
somit einen optimalen Schutz gegen Staubeintritt und starkes Strahlwasser.
www.intorq.com

SPS CONNECT 2020
GETRIEBE IN IIOT
SMARTE
ANTRIEBSSYSTEME
INTELLIGENT
INTEGRIEREN
Ausfallrisiken antizipieren, Wartungsbedarf erkennen, Verfügbarkeit
vorhersagen, Ausschuss vermeiden, bevor er entsteht – intelligente Getriebe
sind in Verbindung mit digitalen, smarten Services in der Lage, dies und vieles
mehr zu leisten. Der Maschinenbau hat das Mehrwert-Potenzial erkannt und
steht vor der Herausforderung, smarte Produkte und Services
kommunikations- und informationstechnisch in die digitale Infrastruktur
seiner Maschinen und Anlagen zu integrieren.
Michael Herkert, Produktmanagement Wittenstein alpha GmbH,
Bernd Vojanec, Digitalization Center der Wittenstein SE, Igersheim
30 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

Smarte Getriebe sind in der Lage, das Betriebsverhalten von Antriebsachsen
zu erkennen. Sie bieten die notwendige Intelligenz und Konnektivität, um in
digital vernetzte Umgebungen einer smarten Maschine oder Fabrik integriert
werden zu können. Gleichzeitig bilden intelligente, „sprechende“ Getriebe
die technologische Grundlage für ständig neue, digitale smarte Services.
Diese analysieren die Getriebedaten und stellen sie als Informationen für bessere
Prozesse bereit – wodurch sie Maschinen und Anlagen, Prozesse und Produkte verbessern
und optimieren können. So ist es beispielsweise durch die Analyse von Vibrationsdaten
möglich, das „Weglaufen“ eines Sollprozesses frühzeitig zu erkennen.
Der hierauf aufbauende, bei Wittenstein in der Entwicklung befindliche, digitale
Smart Service „Anomalie-Erkennung“ wird anhand der Daten in der Lage sein, Fehler
vor dem Entstehen zu bemerken. „Predictive Quality“ und „Predictive Availability“
sind nicht mehr nur Vision, sondern können nutzbare Realität werden. Laut
Wittenstein alpha glauben Experten, dass drei von vier Maschinenbauern mit
smarten Komponenten und Services im Markt ihre Marktposition verbessern wollen.
Gleichzeitig erwarten sie signifikante Umsatzsteigerungen durch smarte Funktionen.
Im praktischen Alltag stellt sich jedoch vielerorts die Frage der praktischen
und zukunftssicheren Integration solcher Industrie-4.0-Produkte und -Services.
HERSTELLERÜBERGREIFENDER ORDNUNGSRAHMEN
Die fortschreitende Digitalisierung im Maschinenbau erfordert es, dass sich die Hersteller
aktuell verstärkt mit neuen Themenfeldern zu beschäftigen haben. Das im Zusammenschluss
verschiedener Fachverbände geschaffene Referenzarchitekturmodell
Industrie 4.0 (RAMI 4.0) stellt einen Ordnungsrahmen für die interdisziplinäre
und herstellerübergreifende Integration von Industrie-4.0-Komponenten und digitalen
Services in das Industrial Internet of Things (IIoT) und eine Industrie 4.0 dar. RA-
MI 4.0 schafft die Basis für eine weltweit eindeutige Kennzeichnung von I4.0-Komponenten.
Jede von ihnen ist dadurch auch virtuell ein globales Unikat – ein unverwechselbarer
digitaler Zwilling des jeweiligen smarten Produkts. Der Zentralverband
Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) ist bei RAMI 4.0 im Boot und hat einen
Leitfaden zu Industrie-4.0-Produkten für Maschinen- und Anlagenbauern veröffentlicht.
Dennoch bleibt die Integration smarter Produkte und Services in Produktionssysteme
eine vielschichtige Herausforderung – denn sie sollen zugleich sowohl an der
vernetzten Kommunikationsinfrastruktur der Feldebene als auch in der Informationswelt
von Steuerungs- und Unternehmensebenen „andocken“.
antriebstechnik
WISSEN
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mechanischer und
elektrischer Antriebstechnik.
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Abbildung der Kommunikations infrastruktur für smarte Produkte (Sensor, Aktuator) und
die mögliche Verortung smarter Services (Glühbirnen-Icon), die sowohl im Feld, on Edge
(SPS / IPC) oder in der Cloud lauffähig sind
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SPS CONNECT 2020
ALTERNATIVE „DOCKING STATIONS“
JE NACH BEDARF
Smarte Produkte wie die Getriebe mit Cynapse-Funktionalität von
Wittenstein alpha sind moderne Feldkomponenten innerhalb von
Maschinen, Anlagen und Produktionssystemen. Physikalisch kann
ihre Einbindung über speicherprogrammierbare Steuerungen
(SPS), über Industrie-PCs (IPC) oder über spezielle IoT-Gateways
für das Edge Computing erfolgen. Abhängig von der Komplexität
ihrer logischen Funktionen können smarte Geräte und deren digitale
Services auch in der Cloud-Ebene ausgeführt werden – eingebettet
als digitaler Zwilling in ein IIoT-Ökosystem.
Mit der Anbindung und Vernetzung der smarten Komponenten
stellt sich zugleich die Frage der vertikalen Kommunikation in die
Informationswelt. Es geht um den transparenten Austausch von
Daten vom kleinsten Feldgerät bis in die Cloud – um spätestens
dort aus den Daten aussagekräftige und handlungsrelevante Informationen
zu machen. OPC UA (Open Platform Communications
Unified Architecture) hat sich hierfür als der Standard für einen
plattformunabhängigen und interoperablen sowie funktions- und
zukunftssicheren Informationsaustausch herausgebildet. OPC UA
ermöglicht es dem Maschinenbauer unter anderem, IO-Link oder
eine vorhandene Feldbusstruktur in standardisierter Weise in übergeordnete
Systeme zu integrieren.
SMARTE GERÄTE UND SERVICES INDIVIDUELL
INTEGRIEREN
Für die Integration smarter Getriebe und Services in Maschinen
und Anlagen existieren somit sowohl maßgebliche Ordnungsrahmen
als auch standardisierte Technologien. Auf diesem Fundament
können Maschinenbauer nun individuell aufsetzen.
Bei der Integration über eine SPS kann das smarte Cynapse-Getriebe
dank integrierter IO-Link-Interface über einen IO-Link-Master, der
seinerseits per Feldbus mit der Steuerung kommuniziert, eingebunden
werden. Eine Verarbeitung der Daten findet dabei ausschließlich auf
dem Getriebe selbst und in der SPS statt. Im Automatisierungssystem
können über Bausteine oder direkt im Code die zyklisch übertragenen
Sensordaten ausgewertet werden. Zusätzlich ist es möglich, durch
azyklische Abfragen auch gezielt auf Parameter und die Historie des
smarten Getriebes zuzugreifen. Gleichzeitig erlaubt der OPC UA
Server der SPS als zentraler Baustein eine Integration der smarten
Komponenten in übergeordnete IIoT-Systeme.
Die bevorzugte Variante der Integration besteht über den IO-
Link-Master selbst. Diese Module sind immer häufiger zumindest
optional mit OPC UA als IIoT-Schnittstelle verfügbar. Damit lassen
sich smarte Getriebe unabhängig von der SPS integrieren. Die Daten
können direkt auf dem Gateway ausgewertet werden – es ist aber
auch möglich, sie ohne Umweg durch ein übergeordnetes
System auszulesen und in einer Cloud-Applikation zu nutzen.
Ebenso können auch die smarten Services entweder auf dem
Gateway ausgeführt oder in eine IIoT-Plattform, beispielsweise
das Condition Monitoring Dashboard „Cynapse Monitor“, integriert
werden. Die Möglichkeit, smarte Services Dritter mit wenig Aufwand
integrieren und aktualisieren zu können, spricht ebenfalls
für das Gateway-Konzept mit einem OPC UA-fähigen IO-Link-
Master.
Die zukünftige Ausbaustufe der Vernetzung dürfte die Einbindung
und Abbildung eines smarten Antriebes als digitaler Zwilling
in einem IIoT-Ökosystem darstellen. Durch den hohen Vernetzungsgrad
kann ein smarter digitaler Service Daten aus der realen
Komponente, der Steuerung und dem virtuellen Getriebeabbild
des Getriebes beziehen. Dies ermöglicht die effiziente Nutzung
bereits vorhandener Daten und erspart eine doppelte Erfassung
von Daten mit redundanter Sensorik. Technische Spezifikationen
der Komponente können bereitgestellt werden, um so eine Inbetriebnahme
zu unterstützen oder um im Betrieb Steuerungsdaten
abzugleichen. Der hohe Vernetzungsgrad ermöglicht es zudem,
ganz neue Services zu schaffen – Stichwort „digitale Maschinen-
Lebenslaufakte“.
WHITEPAPER ZUM INTEGRATIONSKONZEPT
ONLINE VERFÜGBAR
Neben der traditionellen Steuerung von technischen Prozessen zur
Herstellung von Gütern und Produkten liefern smarte Produkte
und Services zusätzliche Nutzenangebote. Die technische Integration
erfordert ein auf das Maschinenkonzept und den Anwendungsfall
abgestimmtes und erweiterbares Integrationskonzept. Mit dem im
Internet verfügbaren Whitepaper „Smarte Antriebssysteme und
digitale Services im Industrial Internet of Things“ geht Wittenstein
dezidiert auf verschiedene Integrationskonzepte im Maschinenund
Anlagenbau ein. Für Unternehmen, die durch den Einsatz von
smarten Produkten und Services die eigenen Produktionssysteme
digitalisieren möchten, schafft es ein übergreifendes und zugleich
tiefergehendes Verständnis rund um die Integration von smarten
Produkten und Services.
Bilder: Wittenstein
www.alpha.wittenstein.de
DIE IDEE
„Smarte Getriebe müssen auch smart
integriert werden. Dann können
Smart Services wie Anomalie
Erkennung, Predictive Availability
oder Predictive Quality den Anwendern
einen großen Nutzen bescheren.
Physikalisch kann die Einbindung
über speicherprogrammierbare
Steuerungen (SPS), über Industrie-
PCs (IPC) oder über spezielle IoT-Gateways
für das Edge Computing
erfolgen. Am Ende wird die Integration
aber sehr spezifisch für die einzelnen
Geräte sein. Wittenstein hat mit
seinem Leitfaden zum Thema eine
ausführliche Informationsquelle für
Anwender geschaffen.
“
Bernd Vojanec, Digitalization Center
der Wittenstein SE
32 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

SPS CONNECT 2020
NEUER FREQUENZUMRICHTER FÜR 2021
Auf dem Weg zur neuen
SD4x-Serie von Frequenzumrichtern
für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen
hat Sieb &
Meyer die Softwarebasis
und Regelungsplattform
zur Serienreife gebracht.
Dabei haben sich einige
weitere Neuerungen
ergeben: So können
Anwender eine zusätzliche
Antriebsfunktion
nutzen, zudem wurde
das Tool Motor Analyzer
weiterentwickelt. Sieb &
Meyer will Anfang 2021
die bereits vorgestellte SD4S-Variante ins Feld zu bringen.
Diese Ausführung ist für kleine Hochgeschwindigkeitsspindeln
bzw. -motoren im Leistungsbereich von wenigen
hundert Watt konzipiert und schließt damit eine Lücke im
Produktportfolio der Frequenzumrichter. Darüber hinaus hat
Sieb & Meyer den aus dem Drivemaster 2 bereits bekannten
„Motor Analyzer“ im Drivemaster 4 weiterentwickelt. Das
Tool ermöglicht aussagekräftige Simulationen des Betriebs
von Frequenzumrichtern. So lässt sich nun eine FFT-Analyse
des simulierten Ausgangsstroms durchführen. Die Zahlen
zum Gesamtoberschwingungsgehalt THD (Total Harmonic
Distortion) des Motorstroms (TDHi) und der Motorspannung
(THDu) ermöglichen dem Anwender, die Motorerwärmung
genauer abschätzen zu können.
www.sieb-meyer.de
DATENLEITUNGEN FÜR DIE SMARTE FABRIK
In der smarten
Fabrik müssen
Aktoren und
Sensoren an jeder
systemrelevanten
Stelle Daten in
Echtzeit liefern. Für
die Ethernet-Technologie
hat Lapp
jetzt mehrere
Datenübertragungssysteme
im Portfolio. Die übertragungsstarke 4- bzw.
8-paarige Leitung Etherline LAN 1000 Cat.7A eignet sich zur
strukturierten Gebäudeverkabelung innerhalb von LAN-Netzwerken
und allen Ethernet-Anwendungen bis 10 GBase-T. Die
robuste, ölbeständige Etherline Tray Cat.7 PLTC wurde für die
USA entwickelt. Sie ist die erste ihrer Art mit PLTC-Einstufung
nach UL und kann somit offen auf Kabelpritschen verlegt
werden. Die Etherline PN Cat.6A FC eignet sich zur festen
Verlegung im Profinet-Netzwerk (Typ A). Die Etherline PN
Cat.6A FLEX FC wurde für den flexiblen Einsatz im Profinet-
Netzwerk (Typ C) entwickelt und hat besondere EMV-Eigenschaften.
Hart im Nehmen ist die Etherline PN Cat.6A FD FC
für den hochflexiblen Schleppketteneinsatz im Profinet-Netzwerk
(Typ C).
www.lappkabel.de
NEUARTIGER
SCHRÄGVERZAHNUNGS-GETRIEBEMOTOR
Bonfiglioli kündigt die
Einführung des neuen
Stirnrad-Reihengetriebemotors
unter der neu geborenen
Evox-Plattform an. Dank
eines verbesserten Modularitätskonzepts
stellt Evox
einen Fortschritt für die
Produktpalette von Bonfiglioli
dar. Sie soll Lösungen für
ein breites Spektrum von Anwendungen bieten. Die ersten
Produkte der Evox-Getriebemotorenplattform sind der neue
Stirnrad-Reihengetriebemotor CP kombiniert mit den neuen
asynchronen IE3/Nema Premium-Elektromotoren mit
hohem Wirkungsgrad. Die Evox-Plattform besitzt die
ATEX-Einstufung (Explosionsschutz). Das Forschungs- und
Entwicklungsteam von Bonfiglioli entwarf die gesamte
Evox-Plattform, um eine Zustandsüberwachung und
vorausschauende Wartung zu ermöglichen, sowohl sensorgesteuert
als auch sensorlos. Während der Entwicklung des
Getriebemotors Evox CP wurde ein vollständiges mathematisches
Modell entwickelt, das das thermische Verhalten der
Getriebemotoren mit den elektrischen Variablen in Beziehung
setzt. Dies soll eine effektive sensorlose Zustandsüberwachung
und vorbeugende Wartung ermöglichen.
www.bonfiglioli.com
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/11 33

SPS CONNECT 2020
MEHRACHS-SERVOREGLER
KOMPAKT, ERWEITERBAR UND PRÄZISE
FÜR DIE VERKEHRSSICHERHEIT
DIE IDEE
Fahrerassistenzsysteme erhöhen die Sicherheit im
Straßenverkehr und bilden bedeutende Bausteine auf
dem Weg zum autonomen Fahren. Solche Systeme
werden in Hardware-in-the-Loop-Prüfständen simuliert.
Diese Prüfstände erfordern ein latenzarmes, präzises und
dynamisches Antriebssystem, um realitätsnahe Funktionsund
Belastungstests durchführen zu können.
Radar dient der Sicherheit im Straßenverkehr nicht nur in Form von Radarfallen.
Auch die für das autonome Fahren wegweisenden Fahrerassistenzsysteme
wie ACC-Abstandsregeltempomate (active cruise control)
und AEB-Notbremssysteme (autonomous emer gency breaking)
sind radargestützt.
Solche Systeme werden lange vor dem Einbau in Fahrzeuge auf den Overthe-Air-Radarprüfständen
für Hardware-in-the-Loop (HiL) Anwendungen von
dSpace getestet. Mit an Bord der HiL-Prüfstände: Mehrachs-Antriebssysteme
ServoOne CM von Keba Germany, die es mit ihrer hohen regelungstechnischen
Dynamik und Präzision ermöglichen, unterschiedlichste Fahr- und Umgebungssituationen
praxisnah zu simulieren.
Michael Deseniss, Vertriebsingenieur Industrie Automation bei Keba
Industrial Automation GmbH (vormals LTI Motion GmbH) in Lahnau
„Die hohe Dynamik und Präzision bei
der Simulation und Prüfung von
Radarsensoren für Fahrassistenzsysteme
machen die mechatronischen
HiL-Prüfstände von dSpace zu einem
wichtigen Entwicklungswerkzeug.
Das Mehrachssystem ServoOne CM
von Keba ermöglicht es, radarbasierte
Fahrzeugfunktionen in synchronisierten
HiL-Umgebungen in Echtzeit
und realitätsnah zu testen – und so
die Sicherheit konventioneller und
autonomer Fahrzeuge in den
vielfältigsten Verkehrsszenarien
ständig zu verbessern.“
Michael Deseniss,
Vertriebsingenieur Industrie
Automation bei Keba Industrial
Automation GmbH
34 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

SPS CONNECT 2020
SKALIERBARES KOMPLETT-ANTRIEBSSYSTEM
Mit dem skalierbaren Antriebssystem SystemOne CM bietet Keba
ein leistungsfähiges Komplettsystem für eine Vielzahl von Anwendungen
an. In den HiL bei dSpace werden im Rahmen realitätsnaher
Funktions- und Belastungstests physikalische Größen auf Elektromotoren,
Getriebe, Lenkungssysteme oder Radarsysteme detailgetreu
nachgebildet. „Gerade in Radarprüfständen, die eine Overthe-Air-Simulation
des Radarsensor-Front-Ends ermöglichen, ist
eine hochdynamische Bewegung und exakte Positionierung der
Antennen besonders wichtig“, erklärt Matthias Deter, Group Manager
Engineering bei dSpace. „Nur so lassen sich unterschiedlichste
Fahr- und Umfeldsituationen in Sekundenbruchteilen nachbilden.“
DSPACE TESTET MECHATRONISCHE SYSTEME
Seit über 30 Jahren entwickelt und vertreibt die dSpace GmbH integrierte
Hard- und Software-Werkzeuge für die Entwicklung und den
Test von Steuergeräten. Damit ist das Unternehmen heute ein weltweit
führender Anbieter von Lösungen für die Entwicklung und den
Test mechatronischer Regelungssysteme.
Zum Kundenstamm gehören nahezu alle namhaften Automobilhersteller
und -zulieferer. Darüber hinaus werden Systeme von
dSpace auch in der Luft- und Raumfahrt sowie in anderen Industriebereichen
eingesetzt. Mit mehr als 1 800 Mitarbeitern weltweit
ist dSpace am Sitz in Paderborn, an weiteren Standorten in
Deutschland und Europa sowie in den USA und Ostasien vertreten.
Mit Keba aus Lahnau arbeitet das Unternehmen bereits seit mehr
als zehn Jahren zusammen.
SENSOREN IN DREHBAREN RINGSEGMENTEN
Die Entwicklung und der Bau von mechanischen Prüfständen für
Fahrzeugkomponenten und Verkehrssituationen erfolgt auf der Basis
echtzeitfähiger Simulationsmodelle (Automotive Simulation
Models). „Mit den verschiedenen Simulationsmodellen für den
HiL-Betrieb virtualisieren wir für den Test von Komponenten deren
echte Welt, das heißt, deren statische und dynamische Einsatzumgebung“,
erklärt Matthias Deter. „Reale Fahrtests lassen sich durch
solche Labortests von Radarsensoren mit echten Radarwellen overthe-air
vermeiden. Das entwicklungsbegleitende Testen von Teillösungen
verkürzt die Entwicklungszeit erheblich.“ In den Radarprüfständen
erzeugt ein integriertes, fahrzeugindividuelles Frontend
Radarwellen, die von Sensoren erfasst werden. Die Sensoren sind in
mehreren Lagern übereinander in motorisch drehbare Ringsegmente
integriert. „Die empfangenen Signale können in ihrer Laufzeit
und Dämpfung modifiziert werden. Zudem lässt sich durch
Drehen der Ringe der Einstrahlwinkel verändern, so dass feste wie
auch mobile Hindernisse jeglicher Größe in allen Entfernungen und
Richtungen zum Fahrzeug simuliert werden können“, fasst Matthias
Deter die Prüfszenarien zusammen. Dies verdeutlicht, wie wichtig
eine hochdynamische und präzise Ansteuerung und Regelung der
Antriebe für die Drehsegmente ist. Diese ist die Grundlage für eine
realitätsnahe und latenzarme Umweltsimulation. Um die Radarprüfstände
darüber hinaus platzsparend, erweiterbar und für Langzeittests
über mehrere Wochen robust auslegen zu können, bedarf
es einer entsprechend konzipierten Antriebsregelung.
SERVOONE CM FÜR ECHTE ECHOS
Das kompakte Mehrachssystem ServoOne CM ermöglicht die
Modifikation der Signale zur Simulation unterschiedlicher
Hindernisse und Verkehrsteilnehmer und trägt so zu einer
Virtualisierung der „echten“ Welt bei
Die Radarprüfstände von dSpace sind kompakt und mobil ausgelegt,
um sie für die Simulation neuer Fahrzeug-Frontends oder neuer
radarbasierter Assistenzfunktionen nutzen zu können. „ServoOne
CM bietet uns hier den Vorteil einer sehr platzsparenden Bauweise“,
sagt Matthias Deter. „Die 5-Achs-Regelung benötigt wenig
Bauraum und bringt auch durch ihr geringes Gewicht klare Vorteile,
was für die Mobilität der Prüfstände ideal ist.“ Unterstützt wird
das platzökonomische Design des ServoOne CM durch eine
durchdachte und einfache Verbindungs- und Anschlusstechnik.
„Dadurch ist die Mehrachsregelung der Prüfstände auch leicht erweiterbar“,
so Matthias Deter.
Im Betrieb zeichnen sich die Servoregler der Baureihe ServoOne
durch schnelle Zykluszeiten aus, die zugleich eine sehr dynamische
und präzise Antriebsregelung der Drehsegmente im Radarprüfstand
ermöglichen. Hierfür steht beim ServoOne CM pro Mehrachsmodul
jedem integrierten Achsregler jeweils ein eigenes leistungsfähiges
Antriebs-ASIC mit integriertem 32 bit-Mikrocontroller
zur Verfügung. Dadurch bietet der ServoOne CM als Mehrachssystem
– vergleichbar mit einem Einzelachsregler – bei jeder Achse die
gleiche ungeteilte Rechenleistung. Die motor- und abtriebsseitige
Wegmessung mit Absolut-Encodern schließt Ungenauigkeiten in
der rotativen Bewegung der Drehelemente aus. Zugleich werden
mögliche Geberfehler oder Phasenverzögerungen reglerintern
kompensiert. Unterstützt durch eine integrierte Rauschunterdrückungsfunktion
erreicht der ServoOne CM eine hohe Regelungsgüte
und Präzision.
ENERGIEEFFIZIENTE REGELUNGSTECHNIK
Das Mehrachssystem der Baureihe ServoOne CM von Keba sammelt
auch durch eine energieeffiziente Konzeption Pluspunkte. Es ist optional
mit einer aktiven sinusförmigen Netzrückspeisung zur Rekuperation
ausgestattet. Dadurch besteht die Möglichkeit einer Blindleistungskompensation,
welche sich positiv auf die Netzstabilität
auswirkt. Diese Technologie ermöglicht es auch, teure Lastspitzen
aus dem Netz zu reduzieren. Die benötigte Energie wird dann nicht
aus dem Netz, sondern aus dem gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis
entnommen, der durch zusätzliche Zwischenkreiskapazitäten
erweitert werden kann. Dies gewährleistet einen sehr
energieeffizienten Betrieb des Mehrachssystems. Ein weiterer Vorteil
ist der Zwischenkreis, der auf eine konstante Spannung geregelt
wird. Damit steht für die Antriebe immer die gleiche Versorgungsspannung
zur Verfügung. So ist die maximale Leistung, die die Prüfstandsantriebe
erreichen können, weltweit identisch.
Fotos: Keba/dSpace
www.keba.com
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/11 35

SPS CONNECT 2020
SENSORREIHE MIT ANALOGAUSGANG
Die Tempsonics Sensormodelle mit Analogausgang der
R-Serie V für industrielle Hochleistungsanwendungen
funktionieren auch in rauen Umgebungen. Aufgrund
neuer Komponenten unterstützen alle Modelle der Reihe
einen erweiterten Betriebstemperaturbereich von - 40 °
bis + 85 °C. Darüber hinaus wurde die Schockfestigkeit
auf 150 g und die Vibrationsfestigkeit auf bis zu 30 g
erhöht. Es gibt einen Analogausgang und eine 16-Bit-
Auflösung für Positions- und optionale Geschwindigkeitsmessungen.
Die Sensoren sind als Stab- und
Profilausführung verfügbar. Die integrierten alternativen
Kabeloptionen entsprechen einer Schutzart von IP68 und
sind robust gegenüber Schock und Vibration. Die
Kabeloptionen umfassen mehrere Materialoptionen für
unterschiedliche Anwendungen, darunter eine Standard
PVC Ummantelung, eine ölbeständige Standard-Polyurethan
Ummantelung (PUR), eine PUR-Ummantelung mit
Hochleistungs-EMI-Abschirmung oder eine Teflon-Ummantelung.
Der Tempolink Sensorassistent ist ein
optionales Zubehör für alle Sensoren der R-Serie V. Mit
dieser Funktion können detaillierte Informationen über
den Zustand der Anwendung, z. B. Sensorstatus, Innentemperatur,
Gesamtbetriebsstunden, etc. weitergeleitet
und ausgewertet werden.
www.mtssensors.com
VOLLINTEGRIERTES MAGNETORESISTIVES
WEGMESS-SYSTEM
Sensorhersteller
Sensitec hat ein
neues Inkrementalencoder-Konzept
für Linearund
Tubular-Motoren
entwickelt.
Das Besondere
am Sensormodul
EMI7913 ist das
Multi-Fixpitch-
Konzept: Statt eines einzelnen Sensorelements wird ein
Array aus mehreren AMR-Sensoren in einem vorab über
Simulation hergeleiteten Abstand auf einer Leiterplatte
positioniert. Zum Einsatz kommt ein speziell auf die
Anwendung optimierter Längensensor mit Fix-Pitch-Design,
bei dem die MR-Streifen des Sensors geometrisch
auf eine bestimmte Pollänge des magnetischen Maßstabs
abgestimmt sind. Das Sensormodul wird im
beweglichen Primärteil des Motors integriert, nah an
den Drehstromwicklungen. So werden die Motormagnete
zum magnetischen Maßstab. Das System punktet
zudem durch eine hohe Einbautoleranz, die Anordnung
der Sensoren gewährleistet eine gute und stabile
Signalqualität.
www.sensitec.com
DRUCKTRANSMITTER MIT IO-LINK
Drucktransmitter aus
Turcks Produktfamilie
PT1000/2000 sind
nun auch mit
IO-Link-Schnittstelle
und zwei programmierbaren
Schaltausgängen
erhältlich.
Damit bieten die
Sensoren zusätzlich zu ihrer hohen Widerstandsfähigkeit
gegenüber Vibrationen, Schocks und Druck- bzw. Temperaturwechsel
alle Vorteile der digitalen Kommunikation – darunter
erweiterte Diagnosefunktionen und eine flexible Parametrierung.
Via IO-Link können Anwender z. B. elektrische Kurzschlüsse,
Über- und Unterdrücke sowie ein Überschreiten der
maximalen Betriebstemperatur erkennen. Weitere Daten für
effizientes Condition Monitoring liefern ein Betriebsstundenzähler,
ein Maximal- und Minimaldruckspeicher und ein
Überdruckzähler. Der Betrieb der Drucktransmitter ist
wahlweise mit zwei Schaltausgängen oder mit IO-Link-Kommunikation
sowie einem zusätzlichen Schaltausgang
möglich. Die Schaltausgänge sind jeweils als PNP oder NPN
parametrierbar. Dabei lassen sich Lage und Verhalten der
Schaltpunkte innerhalb des Messbereichs frei wählen. Turck
bietet die kompakten Drucksensoren in Schutzart IP67 und
IP69K in zwei verschiedenen Ausführungen an.
www.turck.de
ELEKTRISCHE ALTERNATIVE ZU PNEUMATIK
UND HYDRAULIK
Moog legt auf
der SPS 2020
seinen Schwerpunkt
auf
elektromechanische
Bewegungssteuerungen.
Der
Steuerungshersteller
präsentiert
dazu Lösungen, die in Zusammenarbeit mit Kunden
entwickelt wurden. Das DE2020 Energie-Rekuperations-
Modul speichert während des Normalbetriebes des Moduls
überschüssige Energie, um sie gezielt im Moment der
Spitzenlast ins System zu speisen. Das IP65-geschützte
S-Style-Modell der Smartmotor-Reihe basiert auf den
gleichen Bauteilen wie die Standardmotoren ohne IP-
Schutz. Dadurch reduzieren sich Herstellungskosten und
Verkaufspreis. Neu ist die Konstruktion eines abgeschrägten
Deckels, der weitere Einbau-Möglichkeiten eröffnet.
Zudem wird die MG-Aktuator-Serie mit hohen Vorschubkräften
ausgestellt. Sie eignet sich für zukunftssichere
Fertigungsprozesse durch flexible Positioniermöglichkeit
und definierbare Kraftregelung. Kundenspezifische
Optionen bei dieser Serie sind z. B. Sonderhübe bis 800 mm
oder Mittenaufnahmen.
www.moog-memmingen.com
36 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

NETZWERKMODULE FÜR DIE MONTAGE-
UND FÖRDERTECHNIK
Balluff hat spezielle
Ethernet/IP-Netzwerk-
Module für die Montageund
Fördertechnik im
Programm. Die IO-Link-
Master (BNI00EF/
BNI00EH) ermöglichen
nicht nur die schnelle
Integration unterschiedlicher
IO-Link-Geräte in
vorhandene Netzwerke,
sondern verfügen auch
über mehrere Ports mit
4A-Ausgangsstrom für den Anschluss von Antriebstechnik wie
etwa 24V-DC-Motoren oder Elektrostoppern. Die Komponenten
sind als Ausführungen mit acht IO-Link-Ports (16x I/O)
oder vier IO-Link-Ports (8x I/O) erhältlich. Die Abmessungen
betragen 68 x 37,9 x 220 oder 37 x 32,6 x 224 mm. Mit ihrem
robustes Zink-Druckguss-Gehäuse in der Schutzart IP67 sind
sie für eine dezentrale Systemarchitektur außerhalb des
Schaltschranks ausgelegt. Dort agieren sie als Datenverdichter
und helfen, die Anzahl der Netzwerkknoten auf ein
Minimum zu reduzieren.
www.balluff.com
SERVOMOTOREN FÜR HOHE
EXTERNE LASTEN
STARTER-SET FÜR MOTOR CONTROL PLATTFORM
KIMO.indd 1 18.04.2017 14:40:18
Das neuentwickelte Starter Set der
neuen Motor Control Plattform von
Dunkermotoren bietet Entwicklern
schnelle und günstige Testmuster,
um Erfahrungen mit einer Antriebseinheit
zu sammeln. Dem Anwender
stehen verschiedene Leistungspakete
von 20 bis 270 W zur Verfügung.
Das Antriebspaket umfasst einen
4Q-Servoregler (BGE 5510 dPro) mit
einem bürstenlosen Gleichstrommotor
der Baureihe BG sowie ein
angebautes Gebersystem. Wahlweise
erhält der Nutzer ein passendes Planetengetriebe in ein- oder
zweistufiger Ausführung. Darüber hinaus liegen dem Set
passende Anschlusskabel sowie ein Programmieradapter bei.
Dank der vom Werk konfigurierten Regelelektronik und der
Software Tool Drive Assistant 5 lässt sich die Einheit einfach und
schnell in Betrieb nehmen.
www.dunkermotoren.de
SEW-Eurodrive ergänzt seinen Automatisierungsbaukasten
MOVI-C um Servomotoren für hohe externe Lasten. Die
Baureihe CM3C.. umfasst jetzt die Baugrößen 63, 71, 80 und
100. Die Motoren haben Stillstandsmomente von 2,7 bis
40 Nm und Spitzenmomente von acht bis 120 Nm. Diese
kompakte Servomotoren-Baureihe mit erhöhter Massenträgheit
wird in Maschinen und Applikationen eingesetzt,
bei denen aus regelungstechnischen Gründen ein geringes
Verhältnis von Last- und Motorträgheit gewünscht ist. Dazu
sind zahlreiche Optionen verfügbar, z. B. Bremsen sowie
umfangreiche Anschlusstechnik zur Anpassung an die
jeweiligen Verhältnisse der Kundenapplikation. Die Baureihe
gibt es optional auch mit der Einkabeltechnik MOVI-
LINK DDI. Damit ist eine weitgehende digitale Integration
möglich. Der Anschluss der Motoren an die Umrichter von
SEW löst eine Auto-Inbetriebnahme aus. Die Gebersignale
werden digital übertragen; auch die Ansteuerung der
Bremsen erfolgt digital.
www.sew-eurodrive.de
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/11 37

KUPPLUNGEN UND BREMSEN
BREMSEN FÜR „TAXIBOT“
LEISTUNGSWIDERSTÄNDE
IM DIENST DER UMWELT
Flughäfen sorgen für eine große Umweltbelastung durch Lärm und Kerosinverbrauch.
Speziell auf den Rollfeldern der Flughäfen verbrauchen Flugzeuge unverhältnismäßig
viel Treibstoff. Ein spezielles Fahrzeug wird nun diese bodennahen Emissionen
verringern helfen. Darin verbaut sind eigens entwickelte Bremswiderstände.
Von Gino speziell für die Anwendung als Bremswiderstände
in Flugzeugschleppern entwickelte Leistungswiderstandsgeräte
helfen den Kerosinverbrauch, die Abgase
und den Lärm auf den Flughäfen deutlich zu reduzieren.
Dahinter steckt die Tatsache, dass aktuell weltweit alle Flugzeuge
die Strecken vom Gate zum Anfang der Startbahn bzw. vom Ende
der Landebahn zum Gate zurücklegen, indem sie dabei von den
Düsentriebwerken der Maschinen angetrieben werden.
DÜSEN MIT SCHLECHTEM WIRKUNGSGRAD
Das ist der Fall, weil nach internationalem Luftfahrtrecht auch während
dieser sogenannten Taxivorgänge der Pilot im Cockpit die Verantwortung
für die Steuerung der Maschinen haben muss. Ein einfaches
Ziehen der Flugzeuge, bei dem die Lenkung des Flugzeugs
durch den Fahrer des Flugzeugschleppers erfolgt, ist nicht zulässig.
Die bisher bekannten Flugzeugschlepper dürfen ein mit Passagieren
besetztes Flugzeug nur wenige Meter rückwärts vom Gate wegschieben.
Nach dem sogenannten Push-Back-Vorgang übernehmen
dann der Pilot und die Düsentriebwerke.
Der Wirkungsgrad beim Fahren mit den Triebwerken ist enorm
schlecht, da diese eigentlich für den wesentlich höheren Schub
beim Starten und Fliegen ausgelegt sind. Es wird unverhältnis-
mäßig viel Treibstoff verbraucht, wodurch sehr hohe Abgasemissionen
und viel unnötiger Lärm auf dem Vorfeld entstehen.
PILOT STEUERT ROLLFELDFAHRZEUG
Der neuartige Flugzeugschlepper Taxibot ist in der Lage das Bugrad
der Flugzeuge aufzunehmen und kann mit der Lenkung des Flugzeugs
so verbunden werden, dass während der Transferfahrten im
wahrsten Sinne des Wortes der Pilot den Steuerknüppel in der Hand
hat. Der Pilot steuert dann allerdings nicht direkt das Bugrad und die
Triebwerke, sondern den Flugzeugschlepper Taxibot. Nur während
der Leerfahrten wird der Schlepper von seinem Fahrer gelenkt. Der
Taxibot wurde von Israel Aerospace Industries in Zusammenarbeit
mit mehreren Unternehmen projektiert, darunter der britische Entwicklungsdienstleister
Ricardo. Der Taxibot ist mit einem dieselelektrischen
Antrieb, den man z. B. auch von Lokomotiven her kennt,
ausgerüstet. Dieses Antriebskonzept hat einen erheblich besseren
Wirkungsgrad als das Fahren mit den Triebwerken. Das spart enorme
Mengen an Treibstoff ein und reduziert Abgase und Lärm. Ein
Dipl.-Ing. Bernd Stahlhoven, Leitung Technik
und Prokurist bei der Gino AG in Bonn
38 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

KUPPLUNGEN UND BREMSEN
DIE IDEE
Leistungswiderstände in
Stahlgitterausführung sorgen
für umweltschonenden
Flugzeugtransport
Dieselmotor treibt dabei einen Generator an, der den Strom für die elektrischen Antriebsmotoren
liefert mit denen jedes einzelne Rad ausgerüstet ist. Da ein Elektromotor mit
maximalem Moment anfahren kann, kann auf eine Kupplung mit Reibbelägen und ein
mehrgängiges Schaltgetriebe verzichtet werden.
BREMSEN PER ELEKTRISCHEM BREMSWIDERSTAND
Beim Abbremsen der Gespanne aus Flugzeugschlepper und Düsenmaschine werden die
Antriebsmotoren generatorisch betrieben. Um die selbstverständlich aus Sicherheitsgründen
zusätzlich vorhandenen mechanischen Bremsen zu entlasten und die große Masse
sicher und möglichst verschleißarm zum Stehen zu bringen, sind die Fahrzeuge mit elektrischen
Bremswiderständen in Stahlgitterausführung ausgerüstet. Sie wurden speziell für
diese Anwendung entwickelt und stellen das notwendige Energiespeichervermögen in sehr
kompakter Bauform bereit. An die Bremswiderstandsgeräte werden besonders hohe
Anforderungen in Bezug auf die Isolation, die Schock- und Vibrationsfestigkeit sowie die
Korrosionsbeständigkeit gestellt. Sie wurden in den sehr knappen Bauraum in den Längsträgern
der Fahrzeuge eingepasst, so dass sie durch natürliche Konvektion ausreichend
gekühlt werden können und gleichzeitig bei jeder Witterung für die auftretende Spannung
sicher isoliert sind. Selbstverständlich sind sie auch mit Sensoren zur Überwachung der
Temperaturen ausgerüstet.
Auch wenn der Luftverkehr derzeit durch Covid-19 stark reduziert ist, werden die speziellen
Taxibot Bremswiderstandsgeräte der Gino AG in Zukunft einen wertvollen Beitrag
zum Umweltschutz auf den Flughäfen dieser Welt leisten können.
Fotos: Gino & Ricardo
www.gino.de
„Die Umweltbilanz von Flughäfen
wird durch den Verzicht auf Düsenantrieb
der Flugzeuge auf Rollfeldern
stark verbessert. Allerdings stehen
dem rechtliche Hürden entgegen.
Der Taxibot, der kein Roboter im
eigentlichen Sinne ist, ermöglicht
dem Piloten, die Kontrolle über sein
Flugzeug zu behalten und auf
Düsenantrieb am Boden zu verzichten.
Das Abbremsen von Fahrzeug
und Flugzeug geschieht über
generatorischen Betrieb der Antriebsmotoren.
Hier hat Gino spezielle
Bremswiderstände in Stahlgitterausführung
ausgerüstet, die den hohen
Anforderungen auf einem Flughafen
gerecht werden.“
Dipl.-Ing. Bernd Stahlhoven, Leitung
Technik, Prokurist, Gino AG
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WÄLZ- UND GLEITLAGER
ANWENDUNGSBERATUNG BEI LAGERAUSWAHL
ER HEBT AB …!
Die jungen Forscher der Akademischen
Fliegergruppe (Akaflieg) am Karlsruher
Institut für Technologie e.V. (KIT)
arbeiten seit 2014 an der Prototypen-
Entwicklung des neuen Segelflugzeugs
AK-X. Der Karlsruher Wälzlagerspezialist
Findling unterstützt das Vorhaben mit
geeigneten Produkten und Experten-
Wissen. Die Anwendungsberater von
Findling konnten vor allem bei der
technischen Dimensionierung der
Lagerungen helfen.
Klaus Findling, Geschäftsführer, Findling Wälzlager, Karlsruhe
„Ich war von der Idee begeistert! Wir können junge Talente unterstützen, die
an meiner Ausbildungs- und Heimatuniversität studieren. Ich habe dort eine
erstklassige Ausbildung genossen und kann nun etwas zurückgeben“, erzählt
Klaus Findling, Geschäftsführer der Findling Wälzlager GmbH und als Wirtschaftsingenieur
Absolvent des KIT. „Wenn das Flugzeug das erste Mal abheben
wird, hoffe ich dabei sein zu können.“ Die Akaflieg ist eine Gruppe von
Karlsruher Studierenden, die Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Bereich
der Luft- und Raumfahrt leistet. Ihr aktuelles Projekt ist ein schwanzloses
Segelflugzeug namens AK-X – ein sogenannter „Nurflügel“. Ziel ist es unter
anderem, einen besonders robusten Prototyp zu konstruieren, der auch
einmal unsanfte Landungen übersteht.
VOM SONDERPROJEKT ZUR PARTNERSCHAFT
Eine wichtige Rolle spielen dabei die richtigen Werkstoffe: So kommen im Fall
der Tragfläche des Flugzeuges besonders haltbare Faserverbundwerkstoffe
zum Einsatz. Dabei werden die Fasern – die sogenannten Rovings – eigens auf
einer speziellen Ziehmaschine in Epoxidharz getränkt. „Für diese selbst gebaute
Maschine benötigten wir Rillenkugellager und fragten diesbezüglich bei
Findling Wälzlager an“, schildert Dominic Pöppe, Mitglied der Akademischen
Fliegergruppe am Karlsruher Institut für Technologie e. V. „Bei der Realisierung
unserer Vorhaben sind wir auf Sponsoren angewiesen. Deswegen sind
wir sehr dankbar für die Unterstützung, die Findling Wälz lager uns sofort zusicherte.“
Die Rillenkugellager von Findling lagern die Rollen der Maschine und
tragen so zu einer optimalen Qualität des Werkstoffes bei.
Wälzlager werden bei der Akaflieg jedoch nicht nur für die Maschinen zur
Produktion der Teile benötigt: De facto gehören sie zu den Komponenten, die
bei der Konstruktion eines Leichtbauflugzeuges besonders häufig benötigt
werden. Umso besser, dass die Akaflieg in Findling Wälzlager einen verlässlichen
regionalen Partner gefunden hat. „Das Sonderprojekt rund um die Zieh-
40 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

WÄLZ- UND GLEITLAGER
01 ABEG unterteilt die Wälz- und Gleitlager in vier Leistungsklassen. Die Berechnungen
ergaben, dass für den Einsatz im Segelflugzeug Lagerungen der Leitungsklasse Supra
am besten geeignet sind
0001421380_000001.pdf - 07.01.2015
maschine öffnete den Weg für eine weitere Zusammenarbeit“,
freut sich Dominic Pöppe. „Die Unterstützung aus der Industrie
ist für uns sehr wichtig. Dabei geht es nicht immer nur um das
Produkt-Sponsoring, sondern auch um Know-how in fachfremden
Bereichen.“
UMFASSENDE ANWENDUNGSBERATUNG
INKL. SIMULATION
Hilfe benötigten die Forscher vor allem bei der richtigen technischen
Dimensionierung der Wälzlager, Gleitlager und Gelenklager,
die in den in den Tragflächen des Segelflugzeugs AK-X
zum Einsatz kommen. „Die Steuerung von Segelflugzeugen ist
nach wie vor rein mechanisch“, so Dominic Pöppe. „Dafür kommen
in der AK-X pro Flügel 17 Alu- und Kohlefaserstangen sowie
9 Umlenkhebel zum Einsatz. Um diese zu verbinden und eine
korrekte Funktion zu gewährleisten, sind zuverlässige Lager unerlässlich.“
Pro Flügel sind es insgesamt 68 Wälzlager unterschiedlicher
Typen, die jeweils eine wichtige Funktion übernehmen
und gewährleisten, dass sich die für den Flug benötigten
Steuerflächen ansteuern lassen.
Damit die Wälzlager ihre verantwortungsvolle Aufgabe zuverlässig
erfüllen können, müssen sie anwendungsspezifisch korrekt
ausgelegt werden. Diese Aufgabe übernahmen die Anwendungstechniker
von Findling Wälzlager: In enger Abstimmung mit dem
Team von Akaflieg definierten sie zunächst die Anforderungen
und empfahlen anschließend passende Produkte für jede einzelne
Lagerstelle. „Generell haben wir es hier mit einem Einsatztemperaturbereich
von -40 °C bis +90 °C zu tun“, erläutert Dipl.-Ing. Maher
Chaouch, Anwendungstechniker bei Findling Wälzlager. „Die
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Ringe
Zylindrisch oder profiliert.
Außendurchmesser von 150 - 2000 mm,
Gewicht von 3 kg - 1500 kg.
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Werkzeugstähle, Rostfrei-Qualitäten, Nickelbasisund
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WÄLZ- UND GLEITLAGER
02 Bei den Gelenklagern und Kugelbuchsen, die in den Tragflächen
des Segelflugzeugs AK-X zum Einsatz kommen, ist die richtige
technische Dimensionierung besonders wichtig
entsprechenden Materialeigenschaften sorgen dafür, dass sich Wälzlager
bei dem erforderlichen Einsatztemperaturbereich betreiben
lassen. Für die Zulassung des Flugzeugs mussten wir jedoch nachweisen
und dokumentieren, dass die Lagerungen auch alle anderen Anforderungen
erfüllen.“ Gefordert wurden eine Lebensdauer von mindestens
6 000 Betriebsstunden, ein statischer Sicherheitsfaktor sowie
eine Belastungsfähigkeit, die in diesem Fall der Lenkkraft des Piloten
entspricht. Nicht zuletzt mussten alle Wälzlager über eine geeignete
Schmierung verfügen, die der Betriebstemperatur angepasst ist.
EFFIZIENZ STEIGERN,
ÜBERDIMENSIONIERUNG VERMEIDEN
„Die Mitarbeiter von Findling haben eine sehr hohe Expertise und
langjährige Erfahrung in der Auslegung von verschiedensten Lagertypen“,
betont Dominic Pöppe. „Davon haben wir bei der Entwicklung
der Steuerung unseres Flugzeuges sehr profitiert.“ Bei einer
professionellen Anwendungsberatung von Findling Wälzlager werden
mittels Computersimulationen und den hauseigenen ABEG-
Berechnungsprogrammen die Anforderungen der jeweiligen Applikation
genau analysiert. Dabei kam den Anwendungstechnikern die
Erfahrung zugute, die bei der jahrelangen Belieferung eines regionalen
kommerziellen Segelflugbauers gesammelt werden konnte.
Die Anwendungsberatung ist ein Baustein im breit aufgestellten
Service-Netzwerk von Findling. „Wir bieten unseren Kunden nicht
nur erstklassige Produkte, sondern auch einen umfassenden Service
rund um die Wälzlagerbeschaffung – alles aus einer Hand“, erläutert
Klaus Findling, Geschäftsführer von Findling Wälzlager. „Das fängt
bei der Wahl des wirtschaftlich und technischen optimalen Wälzlagers
an. Zu den stark nachgefragten Dienstleistungen gehören aber
auch das innovative Weiterbildungsprogramm rund um die Wälzlagertechnik,
die Beratung und Begleitung bei globalen Beschaffungsprojekten
und die Schadensanalyse.“ Mit allen Wälzlager-Services
verfolgt Findling immer ein Gesamtziel: Dem Kunden Effizienzvorteile
zu verschaffen und somit seine Gesamtbetriebskosten zu senken.
EINFACHE AUSWAHL DES RICHTIGEN LAGERS
„Besonders beeindruckt waren wir von der auf der ABEG- Methode
basierenden Beratung“, erläutert Dominic Pöppe. „Die Berechnungen
von Findling ergaben, dass für unsere Anwendungen Lagerungen
der Leistungsklasse Supra am besten geeignet sind.“ ABEG unterteilt
die Wälz- und Gleitlager in die vier Leistungsklassen EasyRoll, Eco,
Supra und Premium und bietet somit eine transparente Entscheidungsgrundlage.
Um bestmögliche Qualität garantieren zu können,
überwacht Findling seine Lieferwerke und entwickelt diese ständig
weiter. Ergebnis ist die Liefermöglichkeit des gesamten Sortimentes
in vier verschiedenen Leistungsklassen: von einfacher Basistechnolo-
gie bis zu High-End-Lösungen. Dank der passenden Auswahl- und
Berechnungssoftware ABEG-Quickfinder gelingt eine schnelle und
zielsichere Auswahl von Wälz- oder Gleitlagern, die sich auch
finanziell lohnt: Durch die Vermeidung von technischen Überdimensionierungen
sind schnell Einsparungen von 20 % und mehr möglich.
Die jungen Forscher von Akaflieg konnten die AK-X im Rahmen
der 90-Jahr-Feier des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im
November 2018 erstmals der Öffentlichkeit präsentieren. Derzeit
wird am rechten Flügel und den Winglets gearbeitet und der Cockpitinnenausbau
vorangetrieben. „Wir müssen auch noch Nachweisarbeit
leisten und abschließende Tests durchführen“, so Dominic Pöppe.
„Der Jungfernflug ist für 2021 geplant.“ Derzeit erfolgen bereits
die ersten Planungsschritte für das Nachfolgemodell, bei dem die
Akademische Fliegergruppe plant, erneut mit Findling Wälzlager zusammenarbeiten
– die Kombination von Know-how vom Experten
mit hochqualita tiven Wälzlagern haben auf ganzer Linie überzeugt.
Fotos: Findling
www.Findling.com
DIE IDEE
„Das Projekt Nurflügler verwendet
Wälzlager sowohl in der Produktion
von Teilen als auch im Flugobjekt
selbst. Dessen Steuerung funktioniert
über Seilzüge und so sind 68
Wälzlager im Flugzeug verbaut. Diese
müssen bestimmten Anforderungen
u. a. bezüglich Temperatur, Statik und
Lebensdauer erfüllen. Hier konnten
die Findling-Experten den Studenten
durch Einsatz der hauseigenen
ABEG-Berechnungsprogrammen eine
wichtige Hilfestellung leisten. Dank
der passenden Auswahl- und
Berechnungssoftware ABEG-Quickfinder
gelingt eine schnelle und
zielsichere Auswahl von Wälz- oder
Gleitlagern, die sich auch finanziell
lohnt: Durch die Vermeidung von
technischen Überdimensionierungen
sind schnell Einsparungen von 20 %
und mehr möglich.“
Klaus Findling, Geschäftsführer
Findling Wälzlager GmbH
42 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
HORIZONTAL EINSETZBARER SCHWIMMERSCHALTER
Der Jumo R40 LSH aus der Nesos-Serie dient der Grenzstands- sowie Füllstandsmessung
mittels Schwimmkörper und Reedkontakt, bzw. Reedkette. Der
Schwimmerschalter lässt sich aufgrund seiner horizontalen Ausführung an
Seitenwänden von Tanks und Behältern montieren. Er misst dann zuverlässig den
jeweiligen Grenzstand (MIN / MAX – Niveau). Die Messung erfolgt unabhängig
von vielen Messstoffeigenschaften, Druckverhältnissen und Behältergeometrien.
Für eine redundante Füllstandsmessung bietet er bis zu zwei Schaltkontakte, für
die keine Hilfsenergie (Spannungsversorgung) benötigt wird. Der Schwimmerschalter
ist individuell an viele Anwendungen in der chemischen Industrie, der
Petrochemie sowie dem Maschinen- und Behälterbau anpassbar. Die dazu
verfügbare Gleitrohrlänge misst bis zu einem Meter. Sie ist bei Temperaturen von
-52 bis +240 °C sowie Prozessdrücke von bis zu 88 bar einsetzbar. Der Nesos R40 LSH ist in den Schutzarten IP65 bis IP68 und optional
mit einer ATEX- und IECEx-Zulassung für den Einsatz in Zone 0 verfügbar. Eine Ausführung mit einem Temperaturfühler/-schalter ist
ebenfalls im Produktprogramm. So wird keine zusätzliche Tank- oder Behälteröffnung für eine Temperaturmessung benötigt.
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FLINKER TRANSFER
VOM FELD AUFS
DASHBOARD
Die IMB Beratung für Industrieautomation
GmbH erweitert
als Implementierungspartner
das io-key Ecosystem
von Autosen. Die Österreicher
integrieren das IoT-Gateway
und das Manufacturing
Benchmark Cockpit MIM.365
in ihre Io-OEE Lösung. Sie
ermöglicht eine automatisierte
Konnektivität zu den
Maschinen im Feld, unabhängig
von deren Lage und den
Gegebenheiten vor Ort.
Realisiert wird dies via Io-key.
Über das IO-Link-Protokoll
erkennt er die an den Maschinen
installierten Sensoren und
überträgt die Daten in die
MIM.365-Produktionsdatenbank.
Dabei werden die neuen
Kommunikationsstandards
NB-IoT und LTE Cat-M1
genutzt. An Orten, wo diese
Netze noch nicht vollständig
ausgebaut sind, greift der
Io-key auf 2G zurück. In der
MIM.365-Applikation wird der
Sensor über Stammdaten so
verwaltet, dass eine automatische
Zuordnung zur Maschine
möglich ist. Der gesamte
Prozess soll weniger als eine
Minute dauern. Alternativ ist
die Übertragung von Informationen
aus der SPS über den
io-key möglich.
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Schlank, stark, zuverlässig.
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LINEARTECHNIK
LINEARGLEITLAGER IN DER
GETRÄNKEINDUSTRIE
EINE
SAUBERE
SACHE
44 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

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41 × 83 mm
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In der Getränke- und Lebensmitteltechnik müssen
Konstrukteure aus Hygienegründen Produkte einsetzen,
die ohne aktive Schmierung auskommen. Weiterhin sollten
Komponenten chemikalien- und korrosionsbeständig sein,
möglichst wartungsfrei und geringe Feuchtigkeitsaufnahme
aufweisen. Ein Hersteller von Kontrollgeräten hat gemeinsam
mit Igus Lösungen für die Anforderungen gefunden.
Die Firma Indspect GmbH aus
Neuwied am Rhein hat ihren
Schwerpunkt in der Getränkeindustrie
und liefert hier Kontrollgeräte
für industrielle Prüfprozesse
nach kundenspezifischen Anforderungen.
Dabei liegt nach Aussage von Michael
Pfeiffer, Konstruktionsleiter bei Indspect,
der Fokus auf der Bedienerfreundlichkeit
der Messsysteme: „Wir sind davon überzeugt,
dass die Bedienung selbst komplexer
Messverfahren jedem Anwender auch
nach einer nur kurzen Einweisung möglich
sein muss.“ Daher sei eine grafische
intuitiv bedienbare Benutzeroberfläche
zusammen mit kontextbezogener Hilfe
die Grundlage eines jeden Gerätetyps.
Pfeiffer: „Für jeden Anwendungsfall erarbeiten
wir eine individuelle Lösung und
bieten Beratung, Betreuung und Personalschulungen.“
Das Ziel der Messtechnikexperten
bei Indspect ist es, eine optimale
Qualitätskontrolle sicherzustellen.
Grundlage dafür sind ein hoher Produktionsstandard,
der Einsatz hochwertiger
Produkte und optimierte Arbeitsabläufe,
die die jeweiligen Gegebenheiten vor Ort
berücksichtigen.
Die Geräte von Indspect bestehen aus
einem Kamerasystem mit entsprechender
Sensorik und haben sich seit der Gründung
des Unternehmens vor fast 20 Jahren
bestens auf dem Markt bewährt. Konstruktionsleiter
Pfeiffer betont dabei vor allem
die Sortenvielfalt: „Wir überprüfen Etiketten,
Verschlüsse und deren Farbtöne, die
Füllhöhe, Flaschenformen, Fehler im Glas
und andere technische Fertigungsabläufe.
Dabei werden unterschiedlichste Flüssigkeiten
abgefüllt. Wir beliefern zwar hauptsächlich
die Getränkeindustrie, aber auch
bei der Herstellung von Shampoo kommen
unsere Systeme zum Einsatz.“
ZUVERLÄSSIG KONSTRUIEREN
MIT KUNSTSTOFFEN
Die unterschiedlichen Verstellungen an
den Anlagen erfordern von Indspect
hochwertige Prüfsysteme, bei denen nur
Konstruktionsteile höchster Qualität verbaut
werden. Im Falle der Linearsysteme
ist das Kölner Unternehmen Igus langjähriger
Partner. Deren Linearmodule
Drylin SHT bieten Korrosions- und
Chemikalien beständigkeit sowie Wartungsfreiheit.
Sie sind einfach zu reinigen
und weisen geringe Feuchtigkeitsaufnahme
auf. Darüber hinaus sind die
Module leicht und benötigen keine zusätzliche
Schmierung. Die Spindel-
Linear einheiten empfehlen sich für
aggressive Umgebungen. Eine Edelstahlversion
mit korrosionsbeständigen Komponenten
aus Stahl erfüllt auch höchste
Ansprüche der Lebensmittelindustrie.
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Modulares System:
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| Getriebe
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01 Im Linearmodul befinden sich
Linearlager aus Tribopolymeren; sie sind
schmiermittelfrei und eignen sich daher für
den Einsatz in der Lebensmittelindustrie
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LINEARTECHNIK
schnell und einfach im Außenradius zu befüllen. Ein Druckknopfprinzip
hält die Glieder sicher zusammen. Eine kleine
Teilung sorgt für einen leisen, ruhigen Lauf. Konstruktionsleiter
Michael Pfeiffer abschließend: „Ich habe bisher noch nie von
Reklamationen gehört. Die Anlage kommt nur zu uns, wenn
etwas umgebaut oder ein Teil ergänzt wird. Wartungsarbeiten
sind dank der Schmiermittelfreiheit der Linearsysteme ohnehin
nicht notwendig.“ Somit wurden die Erwartungen an Igus von
Anfang an erfüllt. Dies gilt auch, wenn ganze Einheiten – etwa
Lineartische – auf dem Bestellschein stehen. Die Qualität spricht
für sich, und umfangreiche Montagearbeiten entfallen.
Fotos: Igus GmbH
www.igus.de
DIE IDEE
02 Die unterschiedlichen Verstellungen an den Anlagen fordern
hochwertige Bauteile
Michael Pfeiffer blickt auf die Zusammenarbeit zurück: „Wir
kannten die Produkte von Igus schon von früheren Kooperationen.
Wir können damit alle Hygieneanforderungen erfüllen und
den Alterungsprozess geringhalten. Dies ermöglicht unseren
Kunden jahrelangen Einsatz unserer Produkte. Mir sind keinerlei
Ausfälle bekannt.“ Von besonderem Vorteil erweist sich dabei
der enge Austausch zwischen den beiden Unternehmen. „Im
Katalog findet man in der Regel schon das, was man braucht,
und die Lieferzeit ist gut. Aber für Spezialfälle geht nichts über
das persönliche Gespräch mit den Igus-Experten“, so Pfeiffer.
LANGJÄHRIGE ZUSAMMENARBEIT
Bei den Verstellungen in den Geräten von Indspect werden
Kamera und Beleuchtung mitverfahren. Fast von Anfang an
wurde hier Drylin SHT eingesetzt. Eine entsprechende Energieführungskette
von Igus kam etwas später hinzu. Sie sichert bei
größeren Anlagen, bei denen viele Kameras arbeiten, die Leitungen
und damit den Betrieb. Die Energiekette der Serie E14 ist
„In der Getränke- und Lebensmitteltechnik
müssen Konstrukteure aus Gründen
der Hygiene Produkte einsetzen, die
ohne aktive Schmierung auskommen.
Weiterhin sollten Komponenten
chemikalien- und korrosionsbeständig
sein. Die Linearmodule von Igus
erfüllen diese Anforderungen dank der
schmier mittelfreien Linearlager aus
Tribo polymeren und des Einsatzes von
Edelstahl. In Zusammenarbeit mit
einem Hersteller von Inspektionsgeräten
für die Getränkeindustrie
konnten verschiedene Ergänzungen
und Verbesserungen umgesetzt
werden. Wichtig ist uns dabei das
Verständnis für den Kunden und seine
Marktanforderung.“
Lars Braun, Leiter Branchenmanagement
Verpackungsindustrie,
Igus GmbH
46 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

–ANZEIGE–
QUERSCHNITTSTECHNOLOGIEN
NUTZEN SIE MOTOREN, PUMPEN & CO. EFFIZIENT – WIR ZEIGEN IHNEN WIE!
Energie ist ein zentraler Kostenfaktor für alle Unternehmen.
Energieeffiziente Querschnittstechnologien können diese
Kosten nachhaltig senken, bieten echte Chancen für Industrie,
Handel und Gewerbe – und werden staatlich gefördert.
Unabhängig von der Unternehmensgröße oder Branche sind
Motoren, Pumpen, Wärme- und Kälteerzeuger in vielen
Unternehmen im Dauereinsatz. In die Jahre gekommen oder
falsch dimensioniert, verbrauchen sie mehr Energie als nötig.
Neue, hocheffiziente Technologien können sich lohnen:
Der Staat unterstützt eine Umrüstung oder Neuanschaffung
mit Fördermitteln.
Das größte Potenzial für Energieeinsparungen liegt im Bereich
der Brennstoffnutzung. Unternehmen, die Prozesse und
Systeme optimieren, können hier erhebliche Einsparungen
realisieren. Zum Beispiel, indem sie Wärmeverluste reduzieren,
Anlagen besser isolieren oder Abwärme nutzen.
Auch Stromanwendungen bieten Möglichkeiten: Rund
25 Terawattstunden Strom könnten mit dem flächendeckenden
Einsatz energieeffizienter Technologien jährlich in der
Bundesrepublik eingespart werden, etwa durch den Einsatz
hocheffizienter Motoren oder die energetische Optimierung
von Druckluft-, Pumpen- und Lüftungssystemen.
Investieren mit Förderung
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
fördert im Rahmen der Bundesförderung für Energieeffizienz
in der Wirtschaft einzelne oder auch mehrere Investitionen
zum Ersatz oder zur Neuanschaffung hocheffizienter Anlagen
und Aggregate für die industrielle und gewerbliche Anwendung.
Relevante Querschnittstechnologien sind dabei elektrische
Motoren und Antriebe, Pumpen für die industrielle und gewerbliche
Anwendung, Ventilatoren, Druckluftanlagen, Anlagen
zur Abwärmenutzung und Wärmerückgewinnung sowie die
Dämmung von industriellen Anlagen und Anlagenteilen.
Effizienz in der Praxis: drei Beispiele, die erfolgreich auf
energieeffiziente Querschnittstechnologien setzen.
Das Bäckereiunternehmen
– Implementierung von Messtechnik und einer Energiemanagementsoftware
in der Produktion und in Filialen
– Umrüstung der Stromzähler auf Smartmeter
– Umrüstung auf LED-Beleuchtung
Energieeinsparung: 263.000 kWh/Jahr
CO 2
-Einsparung:
231 Tonnen/Jahr
Investition mit Förderung: 52.000 €
Der Werkzeughersteller
– Beheizung durch Abwärme des Druckluftkompressors
– Einsatz einer Absorptionskältemaschine, eines Wärmeund
Kältespeichers sowie eines Freiluftkühlsystems
– Nutzung eines Flächenerdkollektors
Energieeinsparung: 374.000 kWh/Jahr
CO 2
-Einsparung:
107 Tonnen/Jahr
Investition mit Förderung: 258.000 €
Förderung: 92.260 €
Das Einzelhandelsunternehmen
– Umrüstung auf LED-Beleuchtung
– Abwärmenutzung zur Kühlung
– Zusätzlicher Betrieb einer Photovoltaik-Anlage
Energieeinsparung: 12.100 kWh/Jahr
CO 2
-Einsparung:
7 Tonnen/Jahr
Investition mit Förderung: 52.000 €
Mehr zu den Fördermöglichkeiten erfahren Sie auf
machts-effizient.de/querschnittstechnologien

LINEARTECHNIK
AUTOMATISIERUNG
LÄUFT WIE
GESCHNITTEN
Der Maschinenbauer König erfüllt mit seiner
neuen Schneidemaschine die hohen
Leistungsanforderungen der industriellen
Produktion von Maultaschen. Eine intelligente
Bewegungssteuerung erledigt das Schneiden
und Trennen der Teigschläuche mit hoher
Taktzahl synchron zum Transportband.
Gunthart Mau ist Referent für Fachpresse
bei SEW-Eurodrive in Bruchsal
Die Firma König ist ein weltweit agierender Hersteller von
Kleingebäckanlagen. Seit ihrer Gründung als Ein-Mann-
Betrieb vor über 50 Jahren hat sie das Ziel, die Backwarenproduktion
zu vereinfachen und die Qualität des Gebäcks
unter Beibehaltung seines handwerklichen Charakters zu erhöhen.
Dabei sind der Produktvielfalt keine Grenzen gesetzt. Die Lebensmittelproduzenten
geben die gewünschten Produkte vor und König
findet für seine Kunden die technische Lösung, passend zur jeweiligen
Größe und Anforderung des Betriebes.
SCHNEIDEN IST EINE KOMPLEXE ANWENDUNG
Eine besondere Herausforderung für den Entwicklungs- und Produktionsstandort
der Firma im mittelfränkischen Dinkelsbühl war
die Entwicklung einer Schneidemaschine für Maultaschen, kleine
Hüllen oder Taschen aus Nudelteig, die vegetarisch, mit Fisch oder
Brät gefüllt werden. Der zubereitete Teig für die Maultaschen
kommt aus einem Extruder. In einem Walzwerk wird dieser zu einem
Teigband gewalzt, das typischerweise 600 oder 800 mm breit
ist. Anschließend wird das Teigband mit Scheibenmesser in Stränge
geschnitten. Auf diese wird dann die Füllung mittig aufgetragen.
Bei Produktionsstart werden die gefüllten Stränge manuell
in die Falteinrichtung eingefädelt. Danach läuft alles automatisch.
Das Abschneiden und Verschließen der einzelnen Maultaschen
ist Aufgabe der neuen Schneidemaschine der Firma König.
Im Anschluss folgt die Übergabe der Maultaschen an den automatisierten
Kocher.
KEIN AUSTRITT DER FÜLLUNG
In der Schneidemaschine der Firma König ist ein neu entwickeltes
Werkzeug eingebaut. Dieses führt das Schneiden und Verschließen
der Teigtaschen in einem Arbeitsgang aus. Die Messer sind aus
Edelstahl gefertigt und werden je nach Einsatz beschichtet, um ein
Anhaften des zu schneidenden Produktes zu verhindern. Bei Bedarf
können diese Messer auch mit Wellenschnitt ausgeführt werden.
Der Teig ist hierbei weniger kritisch, sondern eher die Füllung.
Gerade bei den hohen Taktzahlen gäbe es schnell Probleme.
„Durch die besondere Werkzeuggeometrie wird verhindert, dass
beim Verschließen der Teigtaschen die Füllung austritt und es dadurch
zu Anlagenstillständen kommen könnte. Die Maschine
schneidet so genau, dass Füllmenge und die Schnittlänge exakt aufeinander
abgestimmt werden können“, erläutert Josef Hefner,
Geschäftsführer der Firma König.
MESSER UND BAND SYNCHRONISIEREN
„Abschneiden kann jeder“, bemerkt Hefner: „Es genügt jedoch
nicht, eine einfache Hubbewegung auszuführen. Während das
Messer in den Maultaschenteig eintaucht, darf kein Vorschub erfolgen.“
Die Herausforderung bestehe darin, den mit laufenden
Schlitten auf die gleiche Geschwindigkeit, wie das Transportband
zu synchronisieren. „Diese Bewegung wird durch einen Servolinearmotor
SL2 von SEW-Eurodrive ausgeführt“, ergänzt Stefan Stahl,
Außendienstmitarbeiter Service im Technischen Büro Nürnberg.
Er betreut den Kunden in Dinkelsbühl.
Die erste Generation des Maultaschenschneiders wurde als reine
Sondermaschine gebaut. Hier kam der Applikationsumrichter
Movidrive mit der integrierten Positionier- und Ablaufsteuerung
IPOS zum Einsatz. Die Bewegungskoordination der einzelnen Antriebe
war mittels elektronischer Kurvenscheibe achsnah in den
Umrichtern realisiert. Als Master fungierte dabei ein SEW-Asynchronmotor
mit externem Drehgeber, der das Förderband für den
Teigtransport antreibt.
Hefner: „Wir haben gute Erfahrungen mit der ersten Generation
unserer Maschine gemacht. Vor allem die intensive Betreuung
durch Herrn Stahl war ausschlaggebend, auch die zweite Maschinenbaureihe
mit Technik von SEW- Eurodrive auszustatten.“
48 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

LINEARTECHNIK
BEWEGUNGSKOORDINATION DURCH
MOTION-CONTROLLER
Für die Realisierung der zweiten Maschinenbaureihe schlugen die
SEW-Antriebsspezialisten eine zentral gesteuerte Bewegungskoordination
mit einem modularen Hardwareaufbau vor. Basis für das
Maschinenmodul „Synchron Schneiden“ ist ein Mehrachs-Servo-
System, bestehend aus der Motion-Control-Steuerung Movi-PLC
Power und einem Achsverbund aus drei Servoreglern Moviaxis, die
über Ethercat im Millisekunden-Raster zeitsynchron angesteuert
werden. Für die Übertragung der produktspezifischen Vorgaben
wie Schnittlänge, -höhe und -geschwindigkeit agiert der SEW-Motion-Controller
selber als Feldbusteilnehmer im Kommunikationsnetzwerk
der Maschinensteuerung.
Antriebsseitig beinhaltet das Maschinenmodul einen Servomotor
für den Vorschub des Teigbands. Den Kurbelantrieb, der die
Hubbewegung des Schneidmessers ausführt, treibt ein Servomotor
an. Zudem führt der Linearantrieb SL2 das Schneidmesser synchron
zum Transportband.
„Um die hohen Beschleunigungswerte zum Erreichen der geforderten
Taktzahlen zu realisieren, lag im Hinblick auf die Konstruktion
die besondere Herausforderung in der Gewichtsreduzierung der
bewegten Teile der Schneidemaschine“, so Hefner. „Dennoch hätte
man sie womöglich schon kopiert, wenn wir nicht gemeinsam mit
SEW-Eurodrive die Intelligenz zur Bewegungssteuerung integriert
hätten.“
BEWEGUNGSPROFIL OPTIMAL AUF
ANWENDUNG ANGEPASST
Die Standardlösung für Synchronbetrieb ist die Funktion „Fliegende
Säge“. „Die Dynamik entsprach jedoch noch nicht unseren An-
Digital erleben:
24.-26.11.2020
SMARTE SENSORIK
LAGERLOSE DREHGEBER
KOMPAKTE UND
VERSCHLEIßFREIE LÖSUNG
Lagerlose Drehgeber geeignet für den Einsatz in
Asynchronmotoren bis hin zu Großmotoren
und Generatoren. Hohe Regelgüte dank digitaler
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LINEARTECHNIK
01
03
02
01 Der synchronisierte Kurbelantrieb für die Schneidbrücke verrichtet
bis zu sieben Takte in der Sekunde
02 Die Spannvorrichtung (links) steuert den synchronisierten
Bandverlauf über die Hubzylinder. Vorkonfektionierte Kabel erleichtern
Aufbau und Betrieb der Maschine
03 Im Schaltschrank lässt sich die Bewegungssteuerung der Transportbänder
an die nachgelagerten Maschinen flexibel anpassen
DIE IDEE
forderungen“, erläutert Hefner und ergänzt: „Die Anforderung des
Endkunden waren sechs Takte – in der Sekunde!“
Die geforderte Dynamik mit den maschinenbautechnischen Randbedingungen
und Grenzwerten für den maximal zulässigen Verfahrweg,
die Beschleunigung und Geschwindigkeit in Einklang zu
bringen war eine komplexe, mathematische Herausforderung.
VIRTUELLER MASTER GIBT „TAKT“ AN
Viel Expertise auf dem Gebiet der Bewegungssteurung haben die
regional ansässigen SEW-Applikationsingenieure, hier vertreten
durch Matthias Christenn aus der Vertriebsregion Süd. Er programmierte
die Bewegungskoordination zur Synchronisierung des
Schneidmessers bei sehr kurzen Zykluszeiten. Im Unterschied zur
ersten Maschinenbaureihe, wo noch das Transportband als Master
für den Schneidprozess fungierte, gibt nun eine auf dem Motion-
Controller parametrierte virtuelle Masterachse „den Takt“ an.
Bei der realisierten Bewegungslösung verrichtet der Kurbelantrieb
sogar sieben Takte in der Sekunde. Für die erfolgreiche Lösung
dieser Bewegungsaufgabe sparte Hefner nicht mit Lob für den engagierten
SEW-Mitarbeiter: „Was SEW-Eurodrive auszeichnet, ist
nicht nur die Qualität der Komponenten, sondern die Unterstützung
durch kompetente Anwendungstechniker.“
Fotos: Aufmacher, 01-03: SEW-Eurodrive; Aufmacher (Maultaschen):
Bernd Schmidt/shutterstock.com
www.sew-eurodrive.de/movi-c
„In Abhängigkeit der produktspezifischen
Vorgaben werden
die Bewe gungsprofile – in Form
beschleunigungsoptimierter
Kur venscheiben – zentral im
Motion-Controller berechnet.
So können jederzeit die Randbedingungen
und Grenzwerte der
Maschine eingehalten werden. Das
schont nicht nur die Mechanik, sondern
sichert auch die Verfügbarkeit.“
Matthias Christenn,
Applikations ingenieur, SEW-Eurodrive
50 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
INSTALLIEREN UND KONFIGURIEREN PER PLUG-AND-PLAY
Das Unternehmen Linak hat Canopen als Option für das Gros seiner
elektrischen Aktuatoren hinzugefügt. Damit erweitert der dänische
Hersteller seine Palette an Linearantrieben um weitere Steuerungsmöglichkeiten.
Nach vorangegangenen Tests werden diese Antriebe bereits in
Off-Highway-Fahrzeugen, Industriemaschinen sowie bei mobilen Robotern
eingesetzt. „Canopen ist eine zusätzliche Option für unsere Antriebe“, sagt
Søren Buck, Business Development Manager bei Linak. „Es basiert auf dem
CiA 301-Standard. Dadurch erreichen unsere Linearantriebe ein noch
höheres Maß an Flexibilität – insbesondere für Software-Ingenieure, die
somit verschiedene Fahrzeugkomponenten mit einer einzigen Plattform
steuern und überwachen können“. Die Canopen-Stellantriebe geben
darüber hinaus Auskunft über die Kolbenposition, liefern Servicedaten und sind mit Diagnosefunktionen ausgestattet. Erhältlich sind
die Antriebe LA36 und LA37 auch in 48-V-DC-Ausführung.
www.linak.de
AXIAL-SCHRÄGKUGEL-
LAGER FÜR GRÖSSTES
OPTISCHES TELESKOP
Wir liefern
Qualität.
In der chilenischen Atacama-
Wüste entsteht das größte
optische Teleskop der Welt.
HQW Precision steuert für dieses
Projekt ZKLN-Lager bei. Das
Extremely Large Telescope (ELT)
soll 2025 in Betrieb genommen
werden. Es verfügt über einen
segmentierten Primärspiegel
mit einem Durchmesser von
rund 40 m, der sich aus 800
kleineren hexagonalen Spiegeln
mit je etwa 1,4 m Durchmesser
zusammensetzt. Der ELT soll
eine etwa 256 Mal größere
Lichtsammelfläche bieten als
das Weltraumteleskop Hubble
und Bilder liefern, die 16 Mal
schärfer sind. Dies wird über die
Positionierung der Spiegel
erreicht. „Die spezielle Innengeometrie
der ZKLN-Lager
gewährleistet eine sehr hohe
axiale Steifigkeit, und eine
geteilte Innenringkonfiguration
beseitigt das Spiel innerhalb des
Lagers“, sagt Eugen Bärwald,
Vertriebs- und Anwendungsingenieur
bei HQW. „Dadurch
wird die hohe Genauigkeit
gewährleistet, die für diese
Anwendung entscheidend ist.“
www.hqw.gmbh
Wir haben etwas
gegen Antriebslosigkeit!
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in die Riemen: der Technische Handel und die
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LINEARTECHNIK
KUGELGEWINDETRIEBE
SPEZIELLER PRÜFSTAND
SCHAFFT NEUE FAKTEN
Laufeigenschaft, Positioniergenauigkeit
und Lebensdauer entscheiden über die
Qualität von Kugelgewindetrieben,
entziehen sich aber präzisen
Messpraktiken. Mit einem speziellen
Prüfverfahren gelang es dem
Unternehmen August Steimeyer diese
Merkmale genauer zu bestimmen.
Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Klöblen ist Entwicklungsleiter
bei der August Steinmeyer GmbH & Co. KG, Albstadt
Kugelgewindetriebe sind das zentrale Element in Linearantrieben für den
allgemeinen Maschinen- und Apparatebau. Ihre Qualität ist entscheidend
für die Positioniergenauigkeit und Zuverlässigkeit der Antriebe.
Die kleinsten Kugelgewindetriebe sind Miniatur-Kugelgewindetriebe
mit Spindeldurchmessern von lediglich 3 bis 16 mm. Sie kommen z. B. in der
Halbleitertechnik in Achsen, die zur Inspektion von Wafern genutzt werden,
oder in der Medizintechnik in Beatmungsgeräten und Dosiereinheiten sowie in
der Messtechnik zur Positionierung von Sensoren in Vorschubachsen zum Einsatz.
Doch auch in Roboter- und Handlingsystemen oder in der Luft- und
Raumfahrt sind sie ein entscheidendes Antriebselement.
SCHNELL, PRÄZISE ODER POSITIONIERGENAU?
Je nach Einsatzgebiet müssen Kugelgewindetriebe dabei unterschiedlichen Anforderungen
gerecht werden. So stehen bei der Handhabungstechnik hohe Geschwindigkeiten
und Beschleunigungen und damit hohe Spindelsteigungen im
Vordergrund. Die Positioniergenauigkeit ist bei dieser Art der Anwendung in
der Regel von untergeordneter Bedeutung. Anders bei Einsätzen im Bereich
Messtechnik: hier ist Präzision alles.
In der Medizintechnik hängen im Zweifelsfall Leben von der einwandfreien
Funktionsfähigkeit der Miniatur-Kugelgewindetriebe ab. Daher spielen hier
neben hohen Genauigkeiten und einer großen Laufruhe vor allem 100-prozentige
Verlässlichkeit und Sicherheit eine entscheidende Rolle.
Anwendungen im Reinraum oder in der Luft- und Raumfahrt benötigen zudem
spezielle Materialien. So müssen Spindeln und Muttern aus rostfreien
und abriebarmen Stählen gefertigt sein. Auch Schmierstoffe sowie Abstreifer
52 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

LINEARTECHNIK
01 Die Miniatur-Kugelgewinde -
triebe sind in den Varianten der vier
unterschiedlichen Mutterbauformen
verfügbar: Anschluss gewindemutter,
federvorgespannte Anschlussgewindemutter,
Flanschmutter mit Abstreifern
und Zylindermutter
sind speziell auf die jeweilige Anwendung abzustimmen. Nur so
kann die Funktion des Kugel gewindetriebes sicher, zuverlässig und
dauerhaft sichergestellt werden.
GEWINDE – GEROLLT ODER GESCHLIFFEN
Die Spindeln der Kugelgewindetriebe verfügen wahlweise über
gerollte oder geschliffene Gewinde. Die gerollten Ausführungen
entsprechen den Genauigkeitsklassen T5 bis T10. Sie eignen sich
damit für Standardansprüche. Bei besonders hohen Präzisionsanforderungen
(Genauigkeitsklassen P1 bis P5) kommen geschliffene
Gewinde zur Anwendung. Zudem wirkt sich auch die Spindelsteigung
auf die Genauigkeit aus: je kleiner die Steigung, desto besser
die theoretisch erreichbare Auflösung und damit die Präzision. Üblicherweise
betragen die Steigungen von Miniatur-Kugelgewindetrieben
1 bis 2 mm.
MINIATUR-KUGELGEWINDETRIEBE FÜR DEN
HIGH-END-BEREICH
Abhängig von Einbausituation und Anschlusskonstruktion werden
die Spindeln der Kugelgewindetriebe mit unterschiedlichen Muttern
kombiniert. Die August Steinmeyer GmbH & Co. KG mit Sitz in
Albstadt ist Spezialist für die Entwicklung und Fertigung der präzisen
und langlebigen Antriebselemente. Das Unternehmen fertigt
vor allem Miniatur-Kugelgewindetriebe für den High-end-Bereich.
Unter anderem hat Steinmeyer sechs verschiedene Mutter-Varianten
im Programm, die auf den drei grundsätzlichen Bauformen
Anschlussgewindemutter, Flanschmutter mit Abstreifern und Zylindermutter
basieren.
Die Zylindermuttern mit 4-Punkt-Kontakt und Einzelgangumlenkung
ohne Abstreifer benötigen den geringsten Bauraum. Die Anschlussgewindemutter
ist baugleich mit der Zylindermutter, verfügt
aber zusätzlich über ein Gewinde und ist dadurch besonders einfach
zu montieren.
Die gängigste Muttern-Form ist die Flanschmutter mit 4-Punkt-
Kontakt und Abstreifern. Sie entspricht der DIN/ISO und zeichnet
sich durch ihre Austauschbarkeit aus. Steinmeyer hat sie in drei Varianten
im Portfolio: mit Einzelgangumlenkung und Standardabstreifern
sowie mit Stirndeckelumlenkung wahlweise ein- oder
zweigängig.
Sämtliche Muttern können vorgespannt oder mit Axialspiel
montiert werden. Sie lassen sich wahlweise mit den beiden
Spindeltypen aus dem Steinmeyer-Programm oder mit kundenspezifischen
Spindelformen kombinieren. Zudem sind spezielle
Miniatur-Kugelgewindetrieb-Ausführungen, z. B. für Reinrau-
manwendungen oder für die Vakuumtechnik auf Wunsch ebenfalls
realisierbar.
POSITIONIERLÖSUNGEN MIT PFPE-SCHMIER-
STOFF UND OBERFLÄCHENBESCHICHTUNG
Die winzigen Kugelgewindetriebe aus Albstadt finden auch in den Positionierlösungen
des Schwesterunternehmens Steinmeyer Mechatronik
GmbH (STM), Dresden, Verwendung. So z. B. in Einheiten zum
Verstellen von Linsen, die teilweise auch im Reinraum eingesetzt wer-
___________________________________________________________
DRIVEN BY A PASSION FOR SPEED
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___________________________________________________________________________

LINEARTECHNIK
02 Ein eigens entwickelter Prüfstand ermöglicht neue präzise
Angaben zu Laufeigenschaft und Lebensdauer der
Miniatur-Kugelgewindetriebe
den. Zwei geschliffene Miniatur-Kugelgewindetriebe bilden die Antriebe
dieser Verschiebeachsen zur Verstellung zweier Optiken. Bewegt
werden sie mit einem Gleichstrommotor mit Rotationsencoder.
Die beiden Achsen befinden sich auf einem gemeinsamen Führungssystem
und positionieren zwei Linsen relativ zueinander oder
auch gemeinsam miteinander. Da die im Reinraum genutzte Einheit
Streustrahlung aus dem Belichtungsprozess ausgesetzt ist,
muss die Schmierung diesen Bedingungen langfristig standhalten
und auch die Reinraumanforderungen erfüllen. Ein auf PFPE basierender
Schmierstoff und eine spezielle Oberflächenbeschichtung
werden diesen Anforderungen gerecht.
NEUES VERFAHREN FÜR GLATTERE
SPINDEL-OBERFLÄCHE
Das Besondere an den von STM eingesetzten Miniatur-Kugelgewindetrieben:
die Spindeloberfläche wurde mithilfe der von
Steinmeyer Albstadt entwickelten Optislite-Technologie deutlich
optimiert. Das Verfahren beseitigt mikroskopisch kleine Unregelmäßigkeiten
auf der Laufbahnoberfläche des Spindelgewindes und
reduziert auf diese Weise die Oberflächenrauheit Rz der Spindel im
Vergleich zu Standardspindeln um 60 Prozent. Gleichzeitig nimmt
der Materialtraganteil Rmr (c) um 70 Prozent zu.
Die plateauartige Oberfläche der Optislite-Kugelgewindetriebe
ergibt einen sauberen, glatten Lauf bei gleichzeitig verbesserten
Schmiereigenschaften. Das Ergebnis sind merklich verbesserte
Laufeigenschaften, ein reduzierter Geräuschpegel bei hohen Drehzahlen
und eine höhere Gleichmäßigkeit des Leerlaufdrehmoments
über die gesamte Spindellänge. Das erlaubt die energieeffiziente
Auslegung der Antriebe.
EIGENER PRÜFSTAND SCHAFFT NEUE FAKTEN
„Wichtige Beurteilungskriterien für die Qualität eines Kugelgewindetriebes
– egal ob es sich um Schwerlast- oder Miniatur-Ausführungen
handelt – sind Laufeigenschaften, Positioniergenauigkeit
und Lebensdauer sowie Geräuschentwicklung, Vibrationen, Einlaufverhalten
und Energieeffizienz“, erklärt Wolfgang Klöblen, Entwicklungsleiter
bei August Steinmeyer. Diese Qualitätskriterien
hängen ganz wesentlich von folgenden Faktoren ab:
n geometrische Genauigkeiten (Rund- und Planlauf)
n Qualität der Laufbahnen (Genauigkeit/Rauigkeit/Welligkeit)
n Ausführungsqualität der Umlenkungen
n Art der Vorspannungsaufbringung
n präziser und sauberer Einbau bzw. Montage
n Schmierung/Schmiermittel/Keramikkugeln/Beschichtungen usw.
n Materialauswahl
Vieles lässt sich konkret bestimmen, doch Laufeigenschaften,
Zuverlässigkeit und Lebensdauer sind nicht direkt messbar. Steinmeyer
entwickelte daher eigens einen Prüfstand für die Qualitätsbestimmung
von Miniatur-Kugelgewindetrieben. Bei der Messung
der fertig montierten Baugruppe aus Spindel und Mutter wird die
Mutter über eine Aufnahme in einem Schlitten verdrehgesichert
und die Spindel über eine Spannzange angetrieben.
„Die genaue Position des Schlittens wird gemessen. Durch den
Bezug auf Position und Winkellage lässt sich die Steigung bestimmen.
Die Messung kann im Vor- und Rückhub erfolgen und beide
Kurven überlagert dargestellt werden“, erläutert Klöblen. Hysterese
und Umkehrspiel lassen dann auf die Vorspannung, Laufeigenschaften
und damit auch auf das Erreichen einer guten Lebensdauer
schließen – sie stellen also Qualitätskriterien dar.
Ein hochwertiger Miniatur- Kugelgewindetrieb weist bei einer
Umdrehung einen maximalen Fehler von ca. 0,5 µm – dies entspricht
in etwa der Wellenlänge von sichtbarem Licht. Diese Messung
ist jedoch kein Standardverfahren. August Steinmeyer nutzt den
Prüfstand bislang ausschließlich im Kundenauftrag vor allem aus der
optischen Industrie sowie bei der (Weiter-) Entwicklung neuer Miniatur-Kugelgewindetrieb-Modelle.
Fotos: Aufmacher: Steinmeyer Mechatronik 01+ 02: August Steinmeyer
www.steinmeyer.com
DIE IDEE
„Unsere Miniaturkugelgewindetriebe
mit Spindeldurchmessern von 3 bis
16 mm werden so konstruiert, dass
sie verschiedenen Anforderungen in
der jeweiligen Anwendung gerecht
werden: Von extremen Geschwindigkeiten
bzw. Beschleunigungen, was
eine hohe Spindelsteigung erfordert,
bis hin zu einer exakten Positioniergenauigkeit.
Als sichere, zuverlässige
Antriebkomponente kommen sie z. B.
in der Halbleiter-, Medizin und
Messtechnik zum Einsatz, aber auch
in Robotik- und Handlingsystemen
oder in der Luft- und Raumfahrt.“
Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Klöblen,
Entwicklungsleiter,
August Steinmeyer GmbH & Co. KG
54 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
PLATZWUNDER UNTER DEN
SCHLITTENFÜHRUNGEN
Dem Trend zu immer
kleineren Positioniersystemen
und
Lineareinheiten
begegnet Ero-Führungen
mit der
motorischen
Miniatur-Schlittenführung
MML. Sie
hat eine Bauhöhe
von nur 15 mm und ist modular aufgebaut. Somit ergeben
sich drei Ausführungen. Gelagert sind alle auf einer Kugelumlaufführung.
Die Unterschiede stecken in den
Antrieben: Die erste Version wird über einen Schrittmotor
und eine Gewindespindel angetrieben. Dadurch ergibt sich
eine Wiederholgenauigkeit von weniger als 0,01 mm. Bei der
zweiten Version liegt die Priorität auf schnellen und
genauen Bewegungen. Hier wird der Antrieb von einem
Linearmotor übernommen. Die dritte Version wird durch
eine Exzenterausführung komplettiert. Sie bringt Vorteile
bei schnellsten Positionieraufgaben und ist geeignet für
oszillierende Bewegungen. Die kleinste Ausführung hat eine
Breite von 30 mm bei einer Gesamtlänge von 150 mm und
Nutzhüben von 25 bis 50 mm. Zudem ist die Schlittenführung
mit 220 g auch ein Leichtgewicht.
www.ero-fuehrungen.de
HOCHPRÄZISE MODULARE FÜHRUNGEN
Schlittenführungen
von Norelem
ermöglichen die
Positionierung und
Bewegung in
horizontaler und
vertikaler Richtung.
Sie lassen sich an
verschiedene
Bedürfnisse
flexibel anpassen.
Sie haben zudem
ein integriertes
Einstellsystem: Ein
modulares Gitter mit integrierten Befestigungslöchern macht eine
erneute Bearbeitung durch den Kunden überflüssig. Die Schwalbenschwanz-Schlittenführungen
sind günstig und dabei hochbelastbar.
Diese Modelle weisen durch große Auflageflächen eine sehr hohe
Tragfähigkeit bis 1 500 N auf. Als Werkstoffe kommen Grauguss und
Aluminium zum Einsatz. Rollengelagerte Präzisions-Schlittenführungen
aus Grauguss sind leichtgängig und hochpräzise. Sie sind mit
gehärteten und geschliffenen Kreuzrollen-Führungsschienen
ausgestattet. Beide Modelle können zu Kreuztischen montiert
werden. In Verbindung mit passenden Zentrierringen können
mehrere Schlittenführungen und Verbindungselemente passgenau
auf dem Schlitten montiert werden.
www.norelem.de
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ELEKTROMOTOREN
MINIATUR-DC-MOTOREN
DAS GEHT UNTER DIE HAUT
Das Herzstück einer Tätowiermaschine –
der Motor – muss hohen Anforderungen
gerecht werden und ist der vielleicht
wichtigste Aspekt bei deren Konzeption.
Das Unternehmen Portescap verfügt über
eisenlose Miniatur-DC-Motoren in den
Baugrößen 16 und 22 mm, die sich durch
ein hohes Maß an Flexibilität, Komfort
sowie Leistung auszeichnen und für
Tätowiermaschinen geeignet sind.
Vishal Sapale ist Assistant Manager bei Portescap in Mumbai, Indien
Zu Beginn des 21. Jahrhunderts hat die Tätowierindustrie weltweit
eine Renaissance erlebt. Talentierte Tattoo-Künstler und immer
raffiniertere Technik haben die Möglichkeiten der Körperkunst
neu definiert, und was einst als Symbolsprache in Gegenkulturen
galt, ist heute als Ausdruck der Persönlichkeit im Mainstream akzeptiert.
DIE DREI GRUNDTECHNIKEN DES TÄTOWIERENS
Tätowierungen werden mit Maschinen hergestellt, deren bewegliche
Nadeln wiederholt mit hoher Geschwindigkeit in die Haut eindringen und
bei jedem Stich eine unlösliche Tinte in die mittlere Hautschicht (Dermis)
einbringen. Aus den drei Grundtechniken für Linien, Schattierung und
farbliches Auffüllen wird das endgültige Tattoo aufgebaut.
Linien werden mit einer einzigen Nadel in die Haut tätowiert. Dabei ist
kein großer Hub notwendig, um die korrekte Eindringtiefe der Nadel in die
Haut zu erreichen. Für das Schattieren, das i. d. R. auf die Konturierung
folgt, wird mit einem Block von Nadeln tätowiert, die gleichzeitig in die
Haut eindringen. Hier muss der Hub der Maschine größer sein als für die
mit nur einer Nadel gestochenen Linien. Für die letzte Grundtechnik, das
Einfärben, wird eine noch größere Anzahl Nadeln gleichzeitig verwendet.
Hierfür muss der Hub noch einmal größer sein.
Aufgrund der unterschiedlichen Kraft und Hubhöhe für Linien, Schattierungen
und Einfärben arbeiten die meisten Tattoo-Künstler mit drei verschiedenen
Maschinen. So entfällt eine komplizierte Einstellung des Hubs,
und der Gesamtprozess wird beschleunigt. Allerdings ist diese Ausstattung
56 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

ELEKTROMOTOREN
kostenintensiv, weil drei Maschinen angeschafft, gewartet und nach
jeder Tätowierung gereinigt werden müssen. Moderne Maschinen
haben zusätzliche Funktionen zur Einstellung von Hub, Geschwindigkeit
und Druck. So kann eine Maschine alle drei Hubtypen abdecken
und ist darüber hinaus für jeden Hauttyp geeignet.
TÄTOWIERMASCHINEN: COIL VS. ROTARY
Die Geschichte des Tätowierens reicht viele tausend Jahre zurück,
doch der erste Prototyp einer elektrischen Tätowiermaschine, wie
wir sie heute kennen, wurde 1891 von dem US-amerikanischen
Tätowierer Samuel O‘Reilly patentiert – basierend auf dem Entwurf
von Thomas Edison für einen elektrischen Gravierstift. Im Laufe der
Jahre hat eine enorme Weiterentwicklung stattgefunden, und heute
gibt es zwei Grundprinzipien, die nach ihrem Aufbau und ihrem
Mechanismus benannt sind.
Coil-Tattoo-Maschinen arbeiten mit einem elektromagnetischen
Schaltkreis, um die Nadel(n) vor und zurück zu bewegen.
Für gewöhnlich besitzen diese Maschinen eine oder mehrere
Gleichstromspulen und über einen Stabanker verbundene Federn.
Diese Anordnung bewegt die Nadelgruppen. Daneben gibt es Rotary-
Tattoo-Maschinen. Bei diesen Geräten wandelt ein Exzenter am
Ende der von einem Elektromotor angetriebenen Welle die Drehbewegung
in eine lineare Bewegung für die Nadel um.
Bei alternativen, triggerbetätigten Rotary-Maschinen ist die
Exzenter-Motor-Baugruppe im rechten Winkel zur Nadel-Anker-
Mechanik angeordnet. Die neueste Entwicklung bei den Rotary-
Maschinen ist jedoch die Stiftform, bei der Antrieb und Nadelbaugruppe
in einer Linie in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht
sind. Dieses ergonomische Design liegt gut in der Hand und ermöglicht
präziseres und ermüdungsfreies Arbeiten.
Der Motor der neuen Maschinen muss nicht nur kompakt, leicht
und tragbar sein, sondern auch die erforderliche Drehzahl und
Energiedichte für die drei Grundtechniken Linien, Schattierungen
und Einfärben liefern und dabei die durch den Mechanismus erzeugten
Wechselbelastungen aufnehmen. Zunehmend ist bei Tätowiermaschinen
auch eine Motorisierung gefragt, die einen Batteriebetrieb
ermöglicht.
HOHE MOTORLEISTUNG ERFORDERLICH
Wichtige Konstruktionsparameter für Tätowiermaschinen sind
variable Drehzahl und variables Drehmoment. Unzureichende
Drehzahl und zu geringes Drehmoment verursachen Vibrationen,
die eine gleichmäßige Verteilung der Tätowierfarbe in der Haut
behindern. Dies liegt daran, dass die Dermis nicht genug Zeit hat,
das Pigment aufzunehmen, wenn die Nadelspitze ihre Endposition
erreicht. Wenn der Motor nicht genügend Leistung hat, muss der
Tätowierer mehr Druck mit der Maschine ausüben und sie schräg
halten. So dringt die Nadel tiefer ein, was den Vorgang allerdings
schmerzhafter macht und die Haut stärker verletzt. Für den Künstler
bedeutet dies eine schnellere Ermüdung – ein wichtiger Aspekt, da
jede Sitzung mehrere Stunden dauern kann.
Die Motorregulierung ist derjenige Parameter des Motors, der die
Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie definiert. Je geringer die Drosselung,
desto leistungsstärker ist der Motor. Mit zunehmendem Drehmoment
(Last) geht die Drehzahl zurück. Bei einer besseren Motorregulierung
ist der Drehzahlabfall bei Lastanstieg geringer. Da es
weniger lastabhängige Drehzahlschwankungen gibt, ist die Maschine
beim Tätowieren stabiler, d. h. sie vibriert weniger und ist leiser. Für
die modernen, batteriebetriebenen Geräte spielt außerdem der
Wirkungsgrad des Motors eine Rolle. Ein hoher Wirkungsgrad minimiert
die Leistungsverluste und den Stromverbrauch, was die Standzeit
der Batterie erhöht.
Damit die Tätowiermaschine ergonomisch gestaltet werden kann
und gut zu führen ist, muss der Motor kompakt sein. Außerdem
01 Zum Portfolio des Unternehmens gehören eisenlose
Miniatur-DC-Motoren in den Baugrößen 16 und 22 mm,
die für Tätowiermaschinen geeignet sind
muss er leicht sein, um das Gesamtgewicht der Tätowiermaschine
möglichst niedrig zu halten. Nur so lässt es sich über einen längeren
Zeitraum ermüdungsfrei arbeiten.
AXIALE UND RADIALE KRÄFTE BEACHTEN
Die neuen Rotary-Maschinen haben vielfach einen erweiterten
Funktionsumfang und können z. B. sowohl Linien und Schattierungen
als auch Farbflächen tätowieren. Hieraus ergeben sich höhere
Anforderungen an den Motor. Die Einstellung der Hublänge (durch
eine Exzenterjustierung) sowie der Drehzahl und der Kraft wirken
sich auf die variable Lastamplitude und die variablen Frequenzen
am Motor aus.
KUNDENSPEZIFISCHE
ANTRIEBE FÜR
Maschinenbau
Luftfahrt
Automotive
Erneuerbare Energien
…
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ELEKTROMOTOREN
02 Aus den drei
Grundtechniken für
Linien, Schattierung
und farbliches
Auffüllen wird das
endgültige Tattoo
aufgebaut
Bei der Auswahl eines geeigneten Motors muss der Entwickler darüber hinaus
die verschiedenen axialen und radialen Kräfte berücksichtigen, die der Mechanismus
der Tätowiermaschine erzeugt. Die Last beträgt typischerweise 3 bis 9 N
und wirkt, je Bauweise des Mechanismus, entweder radial oder axial auf das
Hauptlager ein. Außerdem wirkt eine konstante axiale Vorspannung von 1 bis 3 N
auf das Lager ein.
Angesichts dieser Kräfte und der Tatsache, dass die Motordrehzahl zwischen
4 000 und 10 000 min -1 liegt, ist die vorherrschende Ausfallursache von Motoren ein
Lagerschaden infolge eines unzureichend konstruierten Mechanismus oder der
Wahl des falschen Lagers für die gegebenen Axial- oder Radiallasten. Erste Anzeichen
für einen Lagerschaden bei Tätowiermaschinen sind entweder eine Zunahme
der Vibrationen oder ein verschleißbedingter, höherer Geräuschpegel des Motors.
Geeignete Motoren für Tätowiermaschinen müssen daher nicht nur die hohen
Leistungsanforderungen erfüllen, sondern auch die richtige Lagerung zur Aufnahme
der Wechselbelastung der Motorwelle mitbringen.
FÜR JEDES TATTOO DEN PASSENDEN MOTOR
Die Motoren von Portescap verfügen neben einem geringen Trägheitsmoment und
hohem Beschleunigungsvermögen über eine verbesserte Motorregulierung. Außerdem
weisen sie einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Leistungsdichte sowie ein
gutes Preis-Leistungs-Verhältnis auf, und das bei einem kompakten, leichten
Gehäuse. Weil bei Tätowiermaschinen die Verbindung zwischen Welle und Lager
aufgrund der zyklischen axialen und radialen Belastung kritisch ist, hat der Hersteller
außerdem eine optimierte Lagervorspannung und eine starre Verbindung zwischen
Welle und Lager entwickelt, die diesen Wechselbelastungen besser standhält. Dies
schafft die Voraussetzung dafür, dass die Motoren leise und zuverlässig arbeiten.
Welcher der richtige Motor ist, richtet sich nach dem zur Verfügung stehenden
Platz (Durchmesser und Länge) oder der Motorleistung. Portescap-Modelle die für
Tätowieranwendungen eingesetzt werden können und eine variable Drehzahl
sowie ein variables Drehmoment verlangen, sind die Modelle 22S78, 16N78 und
17N78. Der 22S78 hat die bessere Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie, während der
16N78 bei geringerer Leistung den kleineren Durchmesser aufweist. Das Motormodell
17N78 bietet eine mittlere Leistung bei mittlerer Länge und mittlerem
Durchmesser.
Die Motoren werden bei hohen Frequenzen von 66 bis 166 Hz (4 000 bis
10 000 min -1 ) betrieben und eignen sich ggf. für noch höhere Frequenzen. Vor Kurzem
hat das Unternehmen seine neuen DCT-Motoren mit einer noch höheren Drehzahlund
Drehmomentleistung auf den Markt gebracht. Außerdem können verschiedene
Aspekte des Motorpakets anwenderspezifisch an besondere Anforderungen angepasst
werden. Dies betrifft u. a. die Welle, die Anschlüsse und nicht zuletzt die
ästhetischen Aspekte des Tattoos.
Fotos: Aufmacher: davit85/stock.adobe.com, sonstige Portescap
www.portescap.com
DIE IDEE
„Ein Motor für Tätowiermaschinen
muss heutzutage nicht nur kompakt
und leicht sein, sondern auch die
erforderliche Drehzahl und Energiedichte
für die drei Grundtechniken
des Tätowierens liefern. Zudem muss
er in der Lage sein, die durch den
Mechanismus erzeugten Wechselbelastungen
aufzunehmen. Vermehrt
ist bei Tätowiermaschinen auch eine
Motorisierung gefragt, die einen
Batteriebetrieb ermöglicht. Diese
hohen Anforderungen erfüllt
Portescap mit seinen Miniatur-DC-
Motoren.“
Vishal Sapale, Assistant Manager
– Design Engineering, R&D, Portescap
58 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

MODBUS RTU AN DREHGEBERN UND NEIGUNGSSENSOREN
Posital hat sein Schnittstellenprogramm für
die IXARC-Drehgeber- und TILTIX-Neigungssensoren-Baureihen
um das Modbus RTU-Interface
erweitert. Dieses wurde zuletzt besonders
bei großen Solarinstallationen beliebter.
Außerdem kommt es auch in Verpackungslinien
und mobilen Maschinen zum Einsatz.
Modbus RTU wird meist in kleinen bis mittelgroßen
Steuerungssystemen bzw. Netzwerken
mit bis zu 32 Knoten verwendet. Es wird von
vielen SPS-Herstellern unterstützt. Es kann
auch in einem Umfeld mit elektromagnetischen Störungen über große Entfernungen
– 1000 m und mehr – zuverlässig kommunizieren.
Beim IXARC-Absolutgeber mit der Schnittstelle können Nutzer exakt vorgeben, was
sie in Bezug auf Gehäusematerial und Schutzart, Wellentyp und -durchmesser,
Montageflansch und Steckertyp benötigen. Geht es um Multiturn-Einsätze, bei
denen komplexe Drehbewegungen hochpräzise erfasst und dokumentiert werden
müssen, greift bei den IXARC-Geräten die integrierte Wiegand-Technik. Per Energy-
Harvesting liefert sie genug Spannung, um den Rotationszähler und die dazugehörige
Elektronik ständig zu aktivieren. Die TILTIX-Neigungssensoren sind überall dort
nützlich, wo es – oft aus Sicherheitsgründen – um die präzise Erfassung des
Neigungswinkels ganzer Anlagen oder einzelner Komponenten geht.
www.posital.de
PRÄDESTINIERT FÜR 5-ACHS-BEARBEITUNGSMASCHINEN
Kammerer stellt Kugelgewindetriebe für den Einsatz
in auf hohe Geschwindigkeit ausgelegten Kunststoff-Bearbeitungsmaschinen
vor. Dort sorgen sie
für eine spielfreie und dynamische Umsetzung von
Dreh- in Längsbewegungen. Das angepasste
Laufbahnprofil der Doppelmutter mit einer Größe
von 50 × 50 mm verhindert Schwingungen aus dem
Antrieb. Um entstehender Wärme entgegenzuwirken,
die die Präzision der Maschinenachse beeinträchtigen kann, setzt der Hersteller
regelbare, gekühlte Spindel- und Mutternsysteme ein. Die federverspannte Reckung
der Kugelgewindetriebe und die Kühlbohrung in Spindel und Mutter tragen dazu
bei, die Verlagerung der Achsen zu minimieren. Kugelgewindespindeln werden
geschliffen oder im Hartschälverfahren gefertigt. Die Finalisierung der Mutter
erfolgt durch Innengewindeschleifen oder Hartdrehen. Erhältlich sind die Kugelgewindetriebe
in Baugrößen von 4 bis 160 mm Durchmesser mit unterschiedlichen
Steigungen, von Losgröße 1 bis zur Großserie.
www.kammerer-gewinde.com
ZAHNRIEMEN FÜR DIE GLASINDUSTRIE
Der Transport von Glas ist immer eine technische
Herausforderung. Die hierbei verwendeten Transportbänder
müssen nicht nur sehr griffig sein, sondern
auch über schonende Oberflächen verfügen. So wie
die HabaSYNC Zahnriemen von Habasit.
Diese ermöglichen einen sicheren Transport auch über
Steigungen hinweg sowie die präzise Positionierung der Güter im Produktionsprozess.
Eine wichtige Rolle spielt dabei die Beschichtung. Zum Einsatz kommen
spezielle Supergrip-Beschichtungen wie beispielsweise NAG mit dem Werkstoff
Polyvinylchlorid, der über eine sehr griffige und adhäsive Oberflächenstruktur
verfügt. Die gleichmäßige Struktur der Riemen erlaubt auch Transporte in Reinräumen,
die bei der Herstellung von Solarpanels wichtig sind, um Verschmutzungen zu
vermeiden. Ermöglicht wird dies durch sehr hochwertige Materialien, welche für die
Beschichtung eingesetzt werden. Auch nach großer Belastung und längeren
Zeiträumen fransen diese nicht aus.
www.habasit.de
Electric motors
from 0,04 kW
up to 6000 kW

ELEKTROMOTOREN
STEPPER SERVOS
STANDARD-SCHRITTMOTOREN
EFFIZIENTER NUTZEN
Auf dem Gebiet der Schrittmotoren macht
eine neue Antriebstechnik mit der
Bezeichnung Stepper Servo von sich reden.
Sie lässt viele altbekannte Verfahren in
einem neuen Licht erscheinen und gewinnt
damit Maschinenkonstrukteure zurück,
die Schrittmotoren unter der Rubrik
„Low Cost but Low Performance“ abgelegt
und vergessen haben.
Chuck Lewin ist Gründer und CEO von Performance Motion Devices
Was die Technik so leistungsfähig macht, ist, dass
sie einen generischen, also nicht anwenderspezifischen
Schrittmotor einsetzen kann, und
trotzdem mehr Performance aus ihm herausholt.
Erreicht wird dies durch Hinzufügen eines Encoders
und den Betrieb des Motors als kommutierten zweiphasigen
bürstenlosen Gleichstrommotor. Die Tatsache, dass dazu ein
Encoder benötigt wird, bedeutet, dass echte Low-Cost Applikationen
keine guten Kandidaten für den Stepper Servo sind.
Doch in Applikationen, die andernfalls einen bürstenlosen
DC-Motor verwenden würden, entwickeln sich Stepper Servos
mehr und mehr zu einer kostengünstigen Alternative.
Der Stepper Servo soll dazu in der Lage sein, bürstenlose
Motoren in Eigenschaften wie Beschleunigung und Drehmoment
zu übertreffen. Das macht ihn zu einem Kandidaten
für Applikationen mit schnellen punktweisen (point-topoint)
Bewegungsprofilen, in Textilmaschinen, in der Spulenwicklung,
in elektronischen High-Speed Kameras, und
vielem mehr.
60 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

Schrittmotoren sind vor allem deswegen populär, weil sie
einfach einsetzbar sind. Sie erfordern keinen Encoder, um
ihre Position zu halten und benötigen, anders als Bürstenoder
bürstenlose Gleichstrommotoren, bei ihrer Positionierung
keinen Servo-Regelkreis. Vorteile der Schrittmotoren
sind außerdem niedrige Kosten, hohes Drehmoment
und die bürstenlose Bauweise. Nachteile bestehen allerdings
in den Vibrationen, der Geräuschentwicklung und
dem begrenzten Drehzahlbereich.
TECHNIK DES STEPPER-SERVOS
Stepper-Servos werden manchmal auch als Closed-Loop
Stepper bezeichnet (ein mehrdeutiger Ausdruck, da er
auch zur Beschreibung der traditionellen Schrittmotorsteuerung
verwendet wird, die einen Encoder verwendet,
um die endgültige Position zu verifizieren und dabei die
Regelschleife „schließt“).
Der Betrieb des Stepper Servos unterscheidet sich in dreifacher
Weise von der regulären Schrittmotor-Operation. Der
erste Unterschied besteht darin, dass er einen zusätzlichen
Encoder zum Schrittmotor benötigt, und zwar einen mit recht
hoher Auflösung. Für Standard 1,8 ° Schrittmotoren sollte
man einen Encoder mit nicht weniger als 2 000 Positionen pro
mechanischer Umdrehung vorsehen. Für 7,2 ° Schrittmotoren
sind 500 das absolute Minimum.
Der zweite Unterschied bezieht sich darauf, dass der
Betrieb des Stepper Servos den Motor als bürstenlosen DC-
Motor betrachtet und den Phasenwinkel auf der Basis der
tatsächlichen Encoder-Position statt der Soll-Position kommutiert.
Wenn man das Kräftediagramm entsprechend abändert,
kann man erkennen, wie das kommutierte Phasenverhalten
darauf hinweist, dass der Schrittmotor am steilsten
Anstieg des Kräfte-Tals betrieben wird, und nicht am Punkt
des Äquilibriums.
Der dritte Unterschied ist, dass der höchste Punkt und
der Phasenwinkel der Wellenform nicht konstant sind,
sondern kontinuierlich in Abhängigkeit vom Ausgangssignal
einer PID-Schleife variieren, die als Servo für die Sollposition
fungiert. Auch das entspricht dem Betrieb eines
bürstenlosen DC-Motors.
BESONDERHEITEN DES STEPPER SERVOS
Beim Betrieb als Servomotor bestimmt der Encoder die jeweilige
Lage des Schrittmotors, wodurch das Problem verlorener
Schritte nicht länger besteht. Außerdem läuft der Motor beim
Betrieb als Stepper Servo effizienter, wodurch im Motor weniger
Wärme entsteht. Kommutierte Motoren geben gerade das richtige
Drehmoment ab, um das gewünschte Bewegungsprofil zu
erreichen. Wohingegen traditionell gesteuerte Schrittmotoren
mit einem großen konstanten Strom betrieben werden, der
in der Lage sein muss, die Worst-Case Bedingung des Bewegungsprofils
zu verarbeiten.
Genauigkeit hat hier zwei Dimensionen. Die Erste: Da der
Encoder explizit die Position des Motors misst, werden die
Unwägbarkeiten bei der Bestimmung der tatsächlichen Ruheposition
des Rotors eines traditionellen Schrittmotors eliminiert.
Die zweite Dimension besteht darin, dass die Positioniergenauigkeit
nicht mehr mit dem Winkel pro Schrittzahl
(z. B. 1,8 °/Schritt) des Motors und der Auflösung der Mikrostep-Schaltung
verknüpft ist. Beim Stepper Servo wird die
theoretisch mögliche Positionsauflösung nur durch die Auflösung
des Encoders bestimmt. Deshalb kann derselbe Motor
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RESISTORS
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ELEKTROMOTOREN
Das kommutierte Phasenverhalten
weist darauf hin,
dass der Schrittmotor am
steilsten Anstieg des
Kräfte-Tals betrieben wird,
und nicht am Punkt des
Äquilibriums
2 000 bis 1 000 000 auflösbare Positionen pro Umdrehung erreichen, abhängig
vom eingesetzten Encoder.
Ein weiteres Merkmal ist die verbesserte Laufruhe der Drehbewegung.
Da ein traditioneller Schrittmotor-Controller die Rotorposition nicht
explizit misst und steuert, tendiert der Winkel des Motors zu einem
gewissen Schwingungsverhalten, als würde er von externen Kräften
beeinflusst. Derselbe Motor kann, wenn er im Stepper Servo Modus
betrieben wird, ein genaueres Drehzahl-Tracking erzielen. Mit der
Stepper Servo Technik erzeugt der Motor ein geringeres Geräusch als
ein Vollschritt- oder Halbschritt-Antrieb, und sogar weniger als ein
Mikrostepper. Während er nicht ganz so leise läuft wie ein typischer
bürstenloser DC-Motor, beseitigt der Stepper Servo in hohem Maße
das Problem der Geräuschentwicklung klassischer Schrittmotoren.
EINSETZBAR IN NEUE UND BESTEHENDE
KONSTRUKTIONEN
Der Stepper Servo kann bei Bedarf problemlos in neue Maschinenkonstruktionen
eingegliedert werden. Für existierende Designs, die bereits
eine traditionelle inkrementelle Lage-Sollwert- (pulse-and-direction)
Schaltung mit Verstärker einsetzen, sind die Optionen weniger günstig.
Auf dem Markt sind jetzt auch neue ICs verfügbar, die das Upgrade
einer existierenden Schrittmotorsteuerung auf Stepper Servo Betrieb
unterstützen können. Diese Produkte arbeiten mit Pulse-and-Direction
Eingangssignalen und Encoder, und sie liefern Verstärker-Ausgangssignale,
die zu einer vollständig gesteuerten H-Brückensteuerung kompatibel
sind. Viele dieser Motion Control ICs eignen sich sogar für die
FOC-Stromsteuerung.
Mit ICs wie den oben genannten kann man eine „Blackbox“-Funktion
als Plug-in zur Umwandlung eines traditionellen Schrittmotorantriebs
in einen Stepper Servo einfügen. Das macht das Upgrade eines existierenden
Systems einfach, ohne dass man auch die Software zur Profilerzeugung
umschreiben muss. Diese ICs werden außerdem meist mit
Entwicklungs-Kits und Exerciser Software geliefert. Das erleichtert den
Vergleich des alten Systems mit dem neuen Stepper Servo System.
Fotos: Performance Motion Devices
www.pmdcorp.com
DIE IDEE
„Der Stepper Servo erlaubt es, einen
Standard-Schrittmotor einzusetzen,
aber mehr Leistung aus ihm herauszuholen.
Das macht ihn zu einem
Kandidaten für Applikationen mit
schnellen punktweisen (point-topoint)
Bewegungsprofilen, zum
Beispiel in Textilmaschinen, in der
Spulenwicklung und in elektronischen
High-Speed Kameras.
Außerdem können Ansteuerungen
kostengünstig durch einen Schrittmotor
betrieben werden, die
normalerweise einen bürstenlosen
DC-Motor verlangen.“
Chuck Lewin, Gründer und CEO,
Performance Motion Devices, Inc.
62 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

SMARTE SERVO-ACHSE FÜR MOTION
CONTROL
Ein Motion-Control-Konzept,
das Komplexität
reduziert und Funktionen
für das IIoT bereitstellt,
schafft Vorteile für
OEMs und Anwender. Bis
zu 20 Prozent schnellere
Taktzeiten verspricht
Lenzes smarte Servo-
Achse. Die hat Lenze als
Kraftpaket mit hoher
Skalierbarkeit konzipiert. Die Kombination aus Umrichter
i950, Planetengetriebe g700 und Synchronmotor m850 deckt
hochpräzise Positionieraufgaben ebenso ab wie dynamische
Handling- und Montage-Applikationen, Robotik- oder
Förderlösungen. Zugleich präsentiert sich der i950 als
umfassende Datenquelle für das Industrial Internet of Things
(IIoT) und darauf basierender Servicemodelle. Der smarte
Inverter macht den Einsatz zusätzlicher Sensoren überflüssig.
Die optimierte Kinematik des Umrichters berücksichtigt
sowohl die Antriebsachse selbst als auch die dahinterliegende
Regelungsstrecke. In der Folge wird der Soll-Wert in
kürzerer Zeit wiederhergestellt, die Abweichung vom
Normalbetrieb der Servo-Achse ist nur minimal. Das ermöglicht
eine hohe Präzision bei der Positionierung, wie sie z. B. in
Druckereien benötigt wird. Zugleich kann eine höhere
Geschwindigkeit gefahren werden. Über die gesamte
Maschine betrachtet, summiert sich dieser Vorteil auf eine
um bis zu 20 Prozent höhere Taktrate, so Lenze.
www.lenze.com
FLACHER AUSSENLÄUFER MIT HOHER DREHZAHL
Mit dem DF20 hat Nanotec einen flachen Außenläufermotor mit nur 20 mm Durchmesser
im Programm. Er wird mit zwei verschiedenen Wicklungen für 12 und 24 V
angeboten und ist mit digitalen Hall-Sensoren für eine einfache Ansteuerung
ausgestattet. Der Motor bietet eine Nennleistung von 5 W und eine Nenndrehzahl
von 5 200 min -1 . Durch die offene Bauweise ohne Rotorgehäuse wird die Wärme
optimal abgeführt, auch bei hohen Drehzahlen. Dank seiner kompakten Form und
Flachbandleitung eignet sich der bürstenlose DC-Motor für Anwendungen mit
begrenzten Platzverhältnissen, wie z. B. Robotergreifer, medizinische Pumpen oder die
Prothetik. Für Testzwecke ist eine Adapterplatine als Zubehör erhältlich. Das Modell
ergänzt Nanotecs Produktfamilie der Außenläufer, die Motoren mit 32 und 45 mm
Durchmesser umfasst.
www.nanotec.de
DIE KLEINEN MIT DER
GROSSEN KRAFT
Bürstenlose Mikromotoren
• Lieferbar in Durchmessern von 12 bis 40 mm
• Leicht, kompakt und geräuscharm mit geringer Massenträgheit
• Leistung bis 400 W auf engstem Raum verfügbar
• Kombinierbar mit Encoder und Hochpräzisionsgetrieben
• Kein Rastmoment, geringe Drehmomentwelligkeit, hohe Dynamik
www.servotecnica.de
KOSTENEFFIZIENTE
LÖSUNG
LANGE
LEBENSDAUER
HOHE
DREHMOMENTDICHTE
HOHER
WIRKUNGSGRAD

DREHGEBER
SICHERE DREHGEBER
SICHERE ANTRIEBE DURCH
ZWEIFACH-ABTASTUNG
Für neue Geber-Generationen sind
nicht nur höhere Auflösungen und
kleinere Bauformen gefragt – sie
sollten auch Safety-Applikationen
per digitaler Kommunikation
direkt bedienen können.
Inzwischen gibt es Ein-Chip-
Lösungen für optische Encoder mit
redundantem Safety-Channel.
Dipl.-Ing. Magnus Meier, Encoder- und
Power-Management-Applikationen bei iC-Haus
Intelligente Antriebstechnik ist einer der Treiber von Industrie 4.0. Sichere Drehgeber
gelten hierbei als eine der Schlüsseltechnologien. Daher steigt der Bedarf
an digitalen Safety-Drehgebern, um intelligente Safety-Lösungen zu realisieren.
Dank zertifizierten Drehgebern bis SIL 3 bzw. PLe in Kombination mit sicheren
Frequenzumrichtern oder Safety-PLCs kann die Antriebstechnik hochdynamisch
und angepasst auf Gefährdungspotentiale reagieren, wo konventionelle
Sicherheitsmaßnahmen (z. B. Schutzeinhausungen, Lichtgitter oder der Einsatz
von Endschaltern zur Begrenzung von Bewegungen) zu unflexibel sind.
ANTRIEBSTECHNIK UND SAFETY
Hierfür müssen die Bewegungsfunktionen der Maschine integraler Bestandteil
des Safety-Konzepts werden. Primäres Ziel von Sicherheitstechnik ist die Vermeidung
von Gefahren für Mensch und Maschine. Sie kann aber darüber hinaus
auch wesentlich dazu beitragen, dass Fertigungskapazitäten optimal ausgelastet
werden können. Bestes Beispiel dafür sind Einricht- und Entstörarbeiten im
Gefahrenbereich einer laufenden Maschine.
Stillstandszeiten können durch intelligente antriebsseitige Safety-Funktionen
auf ein Minimum reduziert werden. Eine Maschine, die hingegen nur stillstehen-
64 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

DREHGEBER
01 Mit dem Evaluation Kit RZ3M
zur iC-RZ Series können
Entwickler direkt ihre Applikation
aufbauen und testen
de, energielose Antriebe als sicheren Zustand kennt, stößt
angesichts der Herausforderungen smarter Produktionsumgebungen,
in denen Menschen mit Maschinen oder Robotern
kollaborieren, schnell an ihre Grenzen. Für kollaborative
Systeme werden also mannigfaltige Schutzeinrichtungen
benötigt, bei denen sichere Antriebe eine zentrale Rolle spielen.
Ohne diverse antriebsseitige Safety-Funktionen wie z. B.
„Sicher begrenzte Geschwindigkeit“ (SLS) oder „Sicher begrenztes
Drehmoment“ (SLT) könnten sich Menschen überhaupt
nicht während des Betriebs im Gefahrenbereich der
Maschine aufhalten.
Essenziell für solche Safety-Funktionen ist jedoch, dass
Safety-Applikation und Automatisierung wirklich nahtlos ineinandergreifen.
Hochintegrierte Safety-Lösungen sind darauf
angewiesen, dass auch Safety-Informationen durchgängig
digital bereitgestellt werden, und zwar möglichst am Ort
der Bewegung selbst, sprich vom Drehgeber oder einem
Kompaktantrieb.
Dies erfordert neuartige Encoder-Chips, die redundante
Positionsdatenvergleiche erlauben und als „Compliant Item“
mit SIL 3- oder PLe-Zertifizierung möglichst einfach implementiert
werden können. Dank eines innovativen Chip-Designs
ist dies jetzt iC-Haus gelungen.
OPTISCHER TWIN-SCAN ENCODER
Der iC-RZ-Chip ist ein sicherer, optischer Twin-Encoder
mit redundantem Safety-Channel. Durch das innovative
Zwillingsdesign erfüllt das One-Chip-System die hohen
Anforderungen an die Redundanz von funktionalen Safety-
Konzepten bis SIL 3 bzw. PLe.
Der Chip basiert auf der Phased-Array-Technology von iC-
Haus. Die Photodioden sind für blaues Licht optimiert und
es wird keine Blende mehr benötigt, da die entsprechende
Geometrie direkt auf dem IC realisiert ist. Der Chip steuert
selbstverständlich auch die im System benötigte LED, was
für eine konstant hohe Signalqualität sorgt. Die Verwendung
von kurzwelligem, blauem Licht hat den Vorteil, dass höhere
Auflösungen und schärfere Abbildungen bei der Abtastung
erzielt werden und die Justage-Toleranzen größer sind, was
die Fertigung von Drehgebern deutlich vereinfacht.
DOPPELTE ABTASTUNG
Das Messprinzip beruht auf einer doppelten Abtastung (per
Auflicht oder Durchlicht) über einen Control-Channel und
einen Safety-Channel, die vollständig unabhängig voneinander
sind. Durch die synchrone Abtastung an zwei verschiedenen
Stellen der Codescheibe wird die Redundanz
erhöht. Der Pseudo-Random-Code (aus zwei komplementären
Spuren) codiert dabei auf einer Wortlänge von 10 Bit
die absolute Position. Darüber hinaus wird die Inkremental-
Spur mit 1024 CPR (Cycles per Revolution) gelesen. Per On-
Chip-Interpolation werden diese Sin/Cos-Signale mit 5 Bit
aufgelöst, sodass der Chip insgesamt eine Auflösung von
15 Bit verarbeitet.
Die Auflösung der beiden Kanäle ist auf 15 Bit für den
Positionsdatenvergleich limitiert. Unter Laborbedingungen
Für alle, die
Performance auf ein
neues Level heben
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DREHGEBER
02 iC-RZ: Optischer Twin-Scan-Encoder-IC
im optoQFN-Gehäuse
sind Positionsdatenvergleiche bis zu 15 Bit möglich; in der praktischen
Anwendung haben sich 9 bis 13 Bit als hinreichend genau
erwiesen. Zusätzlich können von dem Encoder-Chip auch Multiturn-Informationen
eingelesen werden, die wiederum extern verglichen
werden können. Somit stehen auch redundante Multiturn-
Informationen zur Verfügung.
REDUNDANZ EINGEBAUT
Um echte Redundanz zwischen Control- und Safety-Channel zu erzeugen,
sind Control- und Safety-Channel auf dem Chip durch eine
Grabenisolation (shallow trench isolation) getrennt und werden
unabhängig mit Spannung versorgt. Dadurch kann auf dem Chip
eine echte Redundanz zwischen beiden Kanälen sichergestellt werden.
Der iC-RZ besteht im Prinzip also aus zwei voll funktionsfähigen
Teil-Chips in einem Gehäuse, die ideal zueinander justiert sind.
Unabhängig von Safety-Anwendungen lässt sich der Encoder-
Chip darüber hinaus auch als 1-kanalige Pseudo-Random-Code-
Abtastung zur absoluten Positionsbestimmung einsetzen, z. B. in
Kombination mit einem externen Interpolator zur Erhöhung der
Auflösung.
EINFACHE SYSTEM-ZERTIFIZIERUNG
iC-Haus bereitet den neuen Chip, der direkt in Gebersysteme bis
SIL 3 bzw. PLe implementiert werden kann, als „Compliant Item“ vor.
Hersteller von Gebern können auf ein umfassendes, anwenderorientiertes
„Implementation Handbook“ zurückgreifen, das in
enger Kooperation mit dem TÜV und Geber-Herstellern erarbeitet
wurde. Dies betrifft insbesondere die Maßnahmen gegen sog.
„Common Cause Failures“ (CCF). Ein typisches Beispiel sind Probleme
mit der Spannungsversorgung, die bei redundanten Blöcken
auf dem Chip identische Fehler bedingen könnten. Deshalb werden
beim iC-RZ beide Kanäle separat mit Spannung versorgt. Safety-Geber
mit dem neuen iC-RZ können bis SIL 3 oder PLe zertifiziert
werden. Die Verwendung der zertifizierten Single-Chip-
Lösung verkürzt nicht nur die Entwicklungszeit von Safety-Gebern,
sie vereinfacht auch die Zertifizierungsprozedur. Statt mit zwei Bausteinen,
können mit nur einem Chip die hohen Anforderungen an
die Redundanz erfüllt werden.
EVALUATION KIT
Herkömmliche Safety-Drehgeber arbeiten mit zwei separaten Encodern
oder verfügen über eine diversitäre optische und magnetische
Abtastung. Gegenüber solchen Lösungen kann mit dem iC-RZ
dank On-Chip-Redundanz der Aufwand für die Justage auf ein
Minimum reduziert werden. Außerdem ermöglicht der Chip noch
kompaktere Bauformen.
Mit dem praktischen Evaluation Kit zum iC-RZ können Entwickler
von Safety-Drehgebern direkt ihre Applikation aufbauen und
testen. Das Kit enthält neben dem Scanner-Modul auch ein passendes
LED-Modul, eine Codescheibe und ein BiSS-Adapter-Kabel.
Fotos: iC-Haus
www.ichaus.de
DIE IDEE
„Wie können wir als Hersteller von
Encoder-Chips für Drehgeber dazu
beitragen, dass Safety-Drehgeber
künftig noch einfacher und kompakter
gebaut werden können? Unsere
Lösung ist eine echte On-Chip-Redundanz
für die Funktionale Sicherheit
bis SIL 3 oder PLe und die TÜV-Zertifizierung
unserer iC-RZ Series als
Compliant Item. Damit machen wir
den Weg frei für die nächste Generation
von Safety-Drehgebern.“
Dr. Heiner Flocke,
Geschäftsführer von iC-Haus
66 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

RIEMENSPANNUNG AN SCHWIERIGEN
STELLEN
Hilger u. Kern Industrietechnik
hat das Riemenspannungsmessgerät
Trummeter
jetzt mit einer Schwanenhalssonde
ergänzt. Sie ist in zwei
Längen, 125 und 270 mm,
verfügbar. Der große Vorteil
der Schwanenhalssonde: Das
Messgerät kann bei schwer
zugänglichen Einbausituationen
immer noch einhändig
bedient werden, um die
Riemenspannung zu messen.
Zudem passt die Sonde mit
einem Durchmesser von 15 mm auch in kleinste Öffnungen.
Die Schwanenhalssonde wird einfach an das Trummeter
gesteckt. Dank der Ein-Hand-Bedienung kann der Antriebsriemen
direkt durch Anschlagen in Eigenschwingung
versetzt werden. Das Trummeter ermittelt die Eigenfrequenz
des Zahnriemens und rechnet den Wert wahlweise in Hertz
(Frequenz), Newton (Zugkraft) oder Pound-force um.
Zur Beurteilung des Messergebnisses wird dieser Wert mit
dem Soll-Wert der Riemenspannung verglichen. Somit
werden auch an schwer erreichbaren Stellen zuverlässige
und dokumentierbare Messergebnisse zur rechnerischen
Kontrolle der Trumkraft sowie der zulässigen Radialkraft von
Wälzlagern erzielt. Das Trummeter stellt zudem eine
Messwertprotokollierung nach DIN EN ISO 9001 ff. sicher.
www.hilger-kern-group.com
CNC-DREHEN UND CNC-SCHLEIFEN
VIELSEITIG VERWENDBAR UND FÜR HOHE
DREHZAHLEN GEEIGNET
Über das Laufbahnprofil können Rillenkugellager neben Radialauch
Axialbelastungen in beide Richtungen aufnehmen. Ein niedriges
Reibmoment mit präziser Lastführung prädestiniert sie zudem
für hohe Drehzahlen. Das Sortiment der Hecht Kugellager GmbH &
Co. KG umfasst ein- und zweireihige Ausführungen in offener oder
abgedichteter Bauart sowie in verschiedenen Abmessungen. Bei
erhöhten Anforderungen an die Tragfähigkeit und starker axialer
Belastungen durch Verkippung, etwa bei kurzen Wellen, empfiehlt
das Unternehmen den Einsatz zweireihiger Lager. Das Wälzlager-
Angebot enthält auch Fabrikate nach DIN/ISO 16949-Standard.
www.hecht-hkw.de
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Unsere Kernkompetenz liegt in der Fertigung und Bearbeitung von komplexen
Hochpräzisionsteilen. Dank der modernsten CNC-Maschinen sind wir in der Lage,
mit höchster Genauigkeit Dreh-, Fräs- und Schleifarbeiten an den meisten Metallen
wie Eisen, Aluminium oder Messing sowie an Kunststoffen für die spanabhebende
Bearbeitung durchzuführen. Möglich sind Stangenprofile von Ø 5mm bis Ø 130mm.
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Nabtesco hat unter
der Bezeichnung
“Neco” komplett
geschlossene
Getriebeeinheiten
entwickelt. Die
Zykloidgetriebe,
basierend auf der
RH-N-Reihe, sind
durchgängig korrosionsbeständig
ausgeführt. Bei einem Hystereseverlust von
0,5 arcmin werden hohe Präzisionswerte erreicht. Für eine
verbesserte Überlastfähigkeit sowie Torsionssteifigkeit
sorgen doppelt gelagerte Exzenterwellen sowie die gelagerte
Antriebswelle. Das geringe Gewicht mindert zudem die
Massenträgheit, verbessert die Lastbedingungen und
reduziert den Energiebedarf. Die Motorwellenadaption
erfolgt über einen Radialklemmring in Low-Inertia-Ausführung.
Dieser soll die Trägheit auf der Motorwelle um bis zu
39 % senken. Angeboten werden die modular konzipierten
Servogetriebe zunächst in drei Baugrößen: Neco-25, -42 und
-125. Über einen Konfigurator können Kunden ihr Wunschgetriebe
selbst zusammenstellen. Zudem hat Nabtesco auf
der Website einen Quickfinder installiert, der die Produktsuche
vereinfacht.
www.nabtesco.de
HFI ANTRIEBE
Leistungsstark, kommunikativ und sicher
– für einen vielseitigen Einsatz
• Integrierter Synchron- Servoantrieb
• variable Feldbusanbindung
CANopen®, EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IP
• optional mit funktionaler Sicherheit
Safe Torque Off (STO)
Performance Level e Kat. 3, SIL 3
Produktseite
HFI Antriebe
www.engelantriebe.de

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
OT-NETZWERKE
NETZWERKE ÖFFNEN FÜR DIE
DIGITALISIERUNG IN DER PRODUKTION
Praktisch alle Unternehmen wissen, dass die Digitalisierung ihrer
Produktionsanlagen unumgänglich ist, um sich auch zukünftig am Markt
behaupten zu können. Damit man sich bei diesem Vorhaben nicht selbst im
Weg steht, müssen bestehende Strukturen überdacht und Wege zu den
Datenquellen geöffnet werden. Das Unternehmen Indu-Sol ist hierfür
konzeptioneller Ansprechpartner, der den ganzheitlichen Ansatz für die
Planung von OT-Netzwerken realisiert.
Karl-Heinz Richter,
Geschäftsführer, Indu-Sol GmbH
in Schmölln
Anlagenbetreiber und Maschinenbauer müssen umdenken.
Denn es ist unumgänglich die zukünftige Netzwerkstruktur
in ihrer Gesamtheit von Anfang an so auszulegen,
dass diese für einen direkten Datenzugriff zum Zwecke
der Prozessdigitalisierung ohne Bedenken betrieben werden kann.
Die Basis für eine erfolgreiche ganzheitliche Digitalisierung ist die
Nutzung von Quelldaten direkt aus dem Produktionsprozess, die
sich nur mit einer offenen, konvergenten Netzwerkstruktur umsetzen
lässt. Schnelle Lösungen mit Datengewinnung über Gateways
oder über das Prozessabbild der SPS beschränken das Datenvolumen
und machen den „Data Scientist“ nicht glücklich. Die Digitalisierung
und damit die umfängliche Bereitstellung von Produktionsdaten
ist nur über eine zukunftsweisende Netzwerkplanung mit
ganzheitlichem Ansatz möglich.
KLARHEIT UND ÜBERSICHT VERSCHAFFEN
Die Zukunft startet immer in der Gegenwart. Genau das trifft auch
für das „Data Engineering“ zu, welches ein entscheidender Teilbereich
von Data-Science-Projekten darstellt. Hierbei geht es vorrangig
um das Sammeln, Aufbereiten und Validieren von Daten, wobei am
Anfang immer eine Bestandsaufnahme stehen sollte. Gerade bei Altanlagen
(Brownfield) ist es wichtig, sich Klarheit und Übersicht über
die Datenquellen und deren Erschließung zu verschaffen: Welche
Daten stehen zur Verfügung, welche Daten werden benötigt? Wie
sehen Worst-Case- und Best-Case-Szenario aus? Welcher Verbraucher
stellt welche Daten in welchem Format zur Verfügung? Wie
zuverlässig sind die Daten aus der SPS bzw. dem der SPS umgelagerten
Netzwerk? Ist mit Kapazitätsbegrenzungen zu rechnen? Weitere
Punkte sind die Netzwerk- und Performanceanalyse. Dabei gilt es
immer den Aufwand und den Nutzen in Betracht zu ziehen und gegeneinander
abzuwägen, damit die Digitalisierung bezahlbar bleibt.
Das bestehende Netzwerk ist also auf die Erfordernisse durch den
immer größer werdenden Datenhunger in Bezug auf die Topologie,
Performance der Infrastruktur und Security-Anforderungen zu überprüfen,
um den Datenfluss sicherstellen zu können. Zum Großteil
werden Maschinen- und Anlagennetzwerke homogen ausgelegt, d. h.
ein Controller für eine Profinet Anwendung-Applikation wird mit dem
Hintergrund der Sicherheit und Zuverlässigkeit zur „Trusted Zone“
erklärt. Die neuen Anforderungen bedingen jedoch eine konvergente
Netzwerkauslegung und somit eine weitaus globalere Trusted Zone.
Die Steuerungen sind nach allen Regeln der „Kunst“ programmiert,
jede einzelne arbeitet zuverlässig und natürlich sind auch
Schnittstellen für die Kommunikation im Automatisierungsverbund
vorgesehen. Als Grundlage für eine sinnvolle und erfolgreiche
Digitalisierung reicht das aber nicht aus. In einer digitalisierten Produktion
soll es ein gemeinsames Netzwerk geben; jede einzelne
Maschine ist dann ein Teil dieses (heterogenen) Verbunds, in dem
mehrere Applikationen reibungslos neben- und miteinander laufen
sollen. Die Konsequenz daraus: Der Maschinenbauer muss umdenken;
braucht jedoch klare Vorgaben vom künftigen Netzwerk-
Betreiber. Nur so wird vermieden, dass der Programmier- und Engineeringaufwand
für die Maschinen gravierend steigt.
GROSSTEIL DER PROZESSDATEN WIRD
NICHT GENUTZT
Die Digitalisierung hat einen großen „Datenhunger“, der sich nur
mit den Daten der Maschinen stillen lässt. Momentan kommen alle
Daten aus der Maschinensteuerung, die über das Prozessabbild der
SPS oder durch zusätzliche Applikationen zur Verfügung gestellt
werden. Aber erhält der Anwender wirklich alle Daten, die er benötigt,
oder werden ihm möglicherweise welche vorenthalten?
Ein Beispiel aus der Energieeffizienz. Heute ist es bereits möglich
Energieverbräuche aus den einzelnen Verbrauchern direkt an der
SPS vorbei abzugreifen. Dies geschieht noch etwas umständlich,
weil kein einheitlicher Standard existiert, aber mit einer einheitlichen
Sprache wie OPC UA werden hierfür die Türen geöffnet. Stattdessen
werden Maschinen- und Anlagennetze abgeschirmt und ein
Energiezähler an der Einspeisung vom Schaltschrank eingesetzt.
Die Analysemöglichkeit von Spitzen der einzelnen Verbraucher,
Potentiale zur Prozessoptimierung und damit Einsparungspotentiale
gehen verloren.
Diese Abschottung führt letztlich dazu, dass von 100 % möglichen
Prozessdaten nur ca. 40 % derzeit genutzt werden. Das ist ein Hemmschuh,
sogar eine Gefahr für den umfänglichen Digitalisierungsgedanken.
Darüber hinaus wird der direkte Zugriff auf „intelligente“
Sensoren und Aktoren verwehrt oder parallele Netzwerke aufgebaut.
ERSTELLUNG EINES GANZHEITLICHEN
NETZWERKKONZEPTS
Die nächsten Aspekte bei der Planung sind Netzwerk-Sicherheit
und -Kapazität. Trotz großer Durchgängigkeit muss sichergestellt
sein, dass nur Befugte ihren „Datenhunger“ stillen. Auch hier helfen
klare Strukturen, um die notwendigen Sicherheitsanforderungen
68 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
DIE IDEE
zu erfüllen. Es ist klar sichtbar, dass zwischen IT und OT-Ebene eine Lücke entstanden
ist. Sie gilt es zu schließen: Mit einem ganzheitlichen Netzwerkkonzept, die eine zusätzliche
Ebene, die IIT-Ebene (Industrielle Informationstechnologie) vorsieht.
Über diese IIT-Ebene werden die bis dato als Hindernis einer durchgängigen Kommunikation
genannten Probleme gelöst: Bandbreite, Echtzeitgarantie, Zuverlässigkeit und
Security-Anforderungen. Diese Ebene verfügt künftig über eine hoch performante Infrastruktur
mit einem intelligenten Netzwerkmanagement, welches unterschiedlichen
Applikationen einen stabilen und zuverlässigen Betrieb ermöglicht. Virtuelle Trennungen
über VLAN-Verbindungen sichern den direkten Zugriff und diagnosefähige managed
Switche, die quasi als „Netzwerk-Polizisten“ arbeiten, dienen sowohl zur Netzwerk- als
auch Applikationsüberwachung.
Hilfe für die ganzheitliche Planung und Auslegung bieten heute spezielle Tools. Viel
wichtiger vor der Planung ist das konzeptionelle Herangehen unter einem ganzheitlichen
Ansatz. Dazu zählen Ziel und Art der Kommunikation, Strukturen, Zugriffsberechtigung
(Security) aber vor allem auch das Thema der Verantwortlichkeiten. Indu-Sol bietet neben
dem Softwareangebot Pronetplan und der Diagnose-Switch Familie Promesh eine Partnerschaft
für Consulting, Planung und Monitoring in OT Netzwerken. Außerdem bewertet
und analysiert das Unternehmen die Ist-Zustände und erstellt ein Konzept im Sinne
eines Basic Engineerings zum Netzwerk. Somit werden wichtige Voraussetzungen für
das „Data Mining“ geschaffen. Die Digitalisierung droht zu scheitern, wenn nicht die
Voraussetzungen geschaffen werden die Datengewinnung optimal auszuschöpfen.
Fotos: Aufmacher areebarbar/adobe.stock.com
www.indu-sol.com
„Die Notwendigkeit von Industrie 4.0
und Digitalisierung ist allen Unternehmen
in der industriellen Automatisierung
bewusst, doch in unseren
Kundengesprächen bemerken wir
regelmäßig, dass das Know-how und
die Weitsicht für eine ganzheitliche
Herangehensweise bei der Planung
und Umsetzung fehlen.“
Karl-Heinz Richter, Geschäftsführer,
Indu-Sol GmbH

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
PEER REVIEWED
TRAGFÄHIGERE WELLE-NABE-
VERBINDUNGEN DURCH H-PROFILE – TEIL 1
Welle
Welle-Nabe-Verbindung
Genormte formschlüssige Welle-Nabe-
Verbindungen geraten in vielen Anwendungen
zunehmend an die Grenzen ihrer Tragfähigkeit.
Als Alternative bietet sich das H-Profil an. Neben
seiner höheren Tragfähigkeit ist es geometrisch
variabel und profitabel in der Herstellbarkeit.
In einem DFG-Forschungsprojekt hat die
Westsächsische Hochschule Zwickau gemeinsam
mit der TU Chemnitz die Tragfähigkeit von
H-Profil-Wellen untersucht.
Im ersten von zwei Teilen stellt das Team die
Ergebnisse zur mathematischen Beschreibung
der Profilkontur, der Herstellbarkeit sowie den
Profilformeinflüssen anhand von Formzahlen vor.
EINLEITUNG
Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen (WNV) werden in vielen
technischen Anwendungen zur Übertragung von Drehmomenten
verwendet. Aufgrund umfassender Anwendungserfahrungen
und bewährter Auslegungsvorschriften werden bei einem
Großteil der Anwendungen Keil- bzw. Zahnwellenprofile nach
DIN 5480 [1] eingesetzt. Diese Profile besitzen diskontinuierliche
Konturen und haben aufgrund ihrer steilen Zahnflanken einen
vorteilhaften großen Formschlussgrad, der zu günstigen Spannungszuständen
der Nabe führt. Andererseits verursachen kleine
Radien im Zahnfußbereich der Welle bei Evolventen-Verzahnungen
scharfe Kerben, welche in Kombination mit der lastseitigen
Nabenkante zu einer Spannungserhöhung infolge der Kerbüberlagerung
führen. Eine häufige Folge sind Zahnfußbrüche, welche
das Versagen der Verbindung nach sich ziehen.
Das genormte Polygonprofil P3G nach DIN 32711 [2] besitzt aufgrund
seiner kontinuierlichen Profilkontur eine reduzierte Kerbwirkung
und somit günstige Spannungszustände. Es verfügt deshalb
über eine höhere Gestaltfestigkeit gegenüber den Keil- und
Zahnwellenprofilen und ist daher zur Übertragung großer und
stoßartig wirkender Drehmomente besser geeignet. Die bislang unzureichende
Normung und die begrenzte Mitnehmer anzahl stehen
einer breiten praktischen Anwendung derzeit aber entgegen.
70 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

PEER REVIEWED
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Das H-Profil, dessen Profilkontur eine Hypotrochoide zugrunde
liegt, bietet die vorteilhaften mechanischen Eigenschaften des
P3G-Profils, ohne dabei in der Anzahl der tragenden Flanken begrenzt
zu sein. Zudem können konvexe wie auch konkave Flanken
realisiert werden, wodurch eine bessere Ausnutzung des Profilumfangs
bei der Übertragung der Drehmomente ermöglicht wird.
Der erhöhte Formschluss führt gleichzeitig zur Reduktion des
Spiels in der Verbindung und wirkt sich damit ebenfalls vorteilhaft
auf die dynamische Tragfähigkeit aus. Durch die gezielte Auslegung
der Profilgeometrie ist es zudem möglich, Reibkorrosionseffekte
zu reduzieren. Des Weiteren sind die Verbindungen selbstzentrierend.
Einen Überblick über die geometrischen Variationsmöglichkeiten
der H-Profile mit unterschiedlichen Mitnehmeranzahlen und
konvexen, flachen und konkaven Flanken gibt Bild 01.
Im Rahmen eines DFG-Forschungsprojektes an der Westsächsischen
Hochschule Zwickau in Zusammenarbeit mit der Technischen
Universität Chemnitz [3] wurden umfangreiche numerische
Untersuchungen und Bauteilversuche an H-Profilverbindungen
durchgeführt. In diesem Beitrag werden zunächst die Erkenntnisse
zum Tragverhalten von H-Profil-Wellen vorgestellt. Neben der mathematischen
Beschreibung der Profilkontur und der Herstellbarkeit
der Profile mittels Unrund-Drehverfahren, stehen dabei die
Profilformeinflüsse im Vordergrund. Diese werden anhand von
Form- und Kerbwirkungszahlen für H-Profil-Wellen mit unterschiedlicher
Mitnehmeranzahl und konkaven sowie konvexen
Flanken ermittelt. Ferner werden die experimentell ermittelten Beanspruchungen
mit Simulationsergebnissen verglichen. Die Erkenntnisse
zur Tragfähigkeit der H-Profil-Wellen bilden die Basis
für weiterführende Untersuchungen an H-Profil-Welle-Nabe-Verbindungen
im Rahmen des DFG-Forschungsprojektes. Die dabei
gewonnenen Erkenntnisse werden in einer weiteren Veröffentlichung
vorgestellt.
GEOMETRIEBESCHREIBUNG
HYPO TROCHOIDISCHER PROFILKONTUREN
Bei der Profilkontur des H-Profils handelt es sich um eine Hypotrochoide
als Sonderform der Zykloide mit einer Exzentrizität. Diese
entsteht, in dem der Rollkreis K R
spielfrei auf der Innenseite des
Grundkreises K B
abrollt. Dabei wird die Bahnkurve durch den Erzeugungspunkt
M beschrieben (s. Bild 02). Der Abstand des Erzeugungspunktes
vom Mittelpunkt des Rollkreises C wird als Exzentrizität
e bezeichnet. Für eine geschlossene Profilkontur ist ein ganzzahliges
Verhältnis der Durchmesser von Grundkreis K B
und Rollkreis
K R
erforderlich. Neben den einfachen Trochoiden existieren
auch komplexe Zykloiden mit mehreren Exzentrizitäten [4].
In kartesischen Koordinaten lässt sich das H-Profil durch die folgenden
parametrischen Gleichungen beschreiben:
01 H-Profilkonturen mit unterschiedlichen Mitnehmeranzahlen n
02 Erzeugung der hypotrochoidischen Profilkontur exemplarisch
für ein H-Profil mit fünf Mitnehmern
03 Freiwinkel des Werkzeuges α 0
und Anlagewinkel γ
beispielhaft für ein konkaves H5-Profil;
oszillierendes Unrund-Drehverfahren
Hierbei ist r der Nennradius, n die Mitnehmeranzahl und e die Exzentrizität
des Profils (s. auch Bild 02). Der Parameterwinkel wird
mit t bezeichnet.
Der Bauraum des Profils wird anhand der Zusammenhänge zwischen
dem Nennradius r und der Exzentrizität e mit dem Hüllkreisdurchmesser
d a
und dem Pferchkreisdurchmesser d i
wie folgt beschrieben:
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/11 71

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
PEER REVIEWED
04 Anlagewinkel γ in Umfangsrichtung auf der Tragflanke eines
H5-Profils bei unterschiedlichen bezogenen Exzentrizitäten ε; berechneter
maximaler Anlagewinkel nach Gl. (5) mit roten Kreisen markiert
limitiert. Für den Auslegungsprozess ist es entscheidend, dass die
gewählte Profilkontur innerhalb des herstellbaren Bereichs liegt.
Bei unrunden Profilkonturen ist der Freiwinkel α 0
bzw. Anlagewinkel
γ der Werkzeugschneide abhängig vom Eingriffspunkt P und variiert
in Abhängigkeit vom Parameterwinkel t. Der kleinste Freiwinkel
α 0
wird bei maximalem Anlagewinkel γ max
erreicht und muss
während des Fertigungsprozesses immer größer als α 0,zul
sein.
05 Profilgeometrie der ausgewählten Vergleichsprofile zur
Gegenüberstellung der Torsionsspannungen τ t
der Welle
α 0,zul
ist vom Drehprozess und vom Werkstoff abhängig und kann
nur experimentell ermittelt werden. Der minimal einzuhaltende
Freiwinkel α 0
entspricht demzufolge dem maximalen Anlagewinkel
γ max
. Die Größe des Anlagewinkels ist selbst maßgeblich von der
Mitnehmeranzahl und der Exzentrizität abhängig. Bild 03 stellt den
Zusammenhang beispielhaft für das oszillierende Unrund-Drehverfahren
an einer H-Profil-Welle mit fünf Mitnehmern (H5) dar.
Das Werkzeug führt dabei einen Hub von der zweifachen Exzentrizität
(2 . e) aus. Innenkonturen sind mit beiden Verfahren ebenfalls
realisierbar.
Für die fertigungstechnische Umsetzbarkeit ist der maximale
Anlagewinkel γ max
entscheidend, welcher kleiner als der maximal
zulässige Anlagewinkel γ max, zul
der Werkzeugschneide sein muss.
Dieser ist abhängig vom Unrund-Drehverfahren und liegt bei
γ max,zul
≈25…34°. Da zur Berechnung des Anlagewinkels numerische
Verfahren erforderlich sind, wurde zur Überprüfung der Herstellbarkeit
mittels der Unrund-Drehverfahren eine Näherungsgleichung
zur Berechnung des maximalen Anlagewinkels γ max
ermittelt:
Für die Auslegung einer H-Profil-Verbindung innerhalb eines definierten
Bauraums ist die bezogene Exzentrizität ε von besonderer
Bedeutung:
H-Profile mit gleicher bezogener Exzentrizität ε und Mitnehmeranzahl
n sind geometrisch ähnlich und besitzen dementsprechend
ähnliche mechanische Eigenschaften.
HERSTELLBARKEIT MITTELS
UNRUND-DREHVERFAHREN
Ein wichtiger Vorteil der H-Profile ist ihre gute Herstellbarkeit. Zeitgemäße
Fertigungsverfahren, wie die Unrund-Drehverfahren [5]
[6], ermöglichen eine präzise und wirtschaftliche Herstellung der
H-Profile. Hervorzuheben sind das Zwei-Spindel-Unrund-Drehverfahren
[7] und das oszillierende Unrund-Drehverfahren [8], für die
bereits weitreichende Anwendungserfahrungen vorliegen. Die
hochdynamischen Drehverfahren sind jedoch aufgrund der Werkzeuggeometrie
hinsichtlich der maximal fertigbaren Exzentrizität
Gleichung (5) wurde so formuliert, dass die berechneten Werte immer
größer sind als die numerisch ermittelten Werte. Die maximale
Abweichung beträgt hierbei +3%. Damit wird sichergestellt, dass
die fertigungstechnische Umsetzbarkeit in jedem Fall gegeben ist.
Einschränkungen bezüglich des Bauraums, der Mitnehmeranzahl
und der maximalen Exzentrizität der Profilkontur treten innerhalb
typischer Anwendungsbereiche nur geringfügig auf und sind je
nach Anwendungsfall und Verfahren zu prüfen. Der Anlagewinkel γ
kann auch als Indikator für den Formschlussgrad der Profilkontur
aufgefasst werden.
Bild 04 stellt für H5-Profile mit unterschiedlichen Exzentrizitäten
die Anlagewinkelverläufe über einer Mitnehmerflanke exemplarisch
dar. Der für die Herstellbarkeit kritische Bereich ist orange gekennzeichnet.
Profile, welche innerhalb des grün markierten Bereichs
liegen, sind mittels Unrund-Drehverfahren sehr gut herstellbar.
Die roten Markierungen symbolisieren den jeweiligen, mittels
Gl. (5) berechneten maximalen Anlagewinkel.
ERMITTLUNG DER FORMZAHLEN
Ausgangspunkt der Betrachtungen sind die maximalen Torsionsspannungen
der freien Welle bei reiner Torsionsbelastung, die
grundsätzlich im Fußbereich des Mitnehmers auftreten. Diese wurden
für die in Bild 05 gezeigten H-Profile mit drei und sieben Mitnehmern
(i.F. H3 und H7) und zum Vergleich für das genormte Polygonprofil
P3G-40 nach DIN 32711 [2] sowie das Evolventenzahnprofil
DIN 5480 – 45x5x7 [1] ermittelt. Betrachtet man die reine Torsionsbeanspruchung
in den Hauptkoordinaten, ergibt sich die
Beziehung (6) für die Schubspannung auf der lastfreien Mantelfläche
der Welle. Bild 06 zeigt die nach Gleichung (6) aus den numerisch
ermittelten Hauptspannungen auf der Mantelfläche der freien
72 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

PEER REVIEWED
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Welle berechneten Torsionsspannungen der ausgewählten Profile
über einen Wellenmitnehmer in Umfangsrichtung.
06 Numerisch ermittelte Torsionsspannungen τ t
der Welle
der Vergleichsprofile
Die Torsionsspannungen des Evolventenzahnprofils sind erwartungsgemäß
am größten. Charakteristisch sind die ausgeprägten
Spannungsspitzen bei u ≈ 0,4 und 0,6, die durch den kleinen Kerbradius
im Zahnfußbereich hervorgerufen werden. Das H-Profil mit
drei Mitnehmern ähnelt geometrisch stark dem Polygonprofil P3G-
40, woraus die sehr ähnlichen Verläufe und Maximalwerte der Torsionsspannungen
beider Profile resultieren. Das ausgewählte
H-Profil mit sieben Mitnehmern besitzt konkave Flanken und damit
einen relativ hohen Formschlussgrad. Trotzdem sind die Torsionsspannungen
gegenüber dem H3-Profil und dem P3G-Polygonprofil
nur leicht erhöht und im Vergleich zum Evolventenzahnprofil
erheblich kleiner. Aus dem Vergleich der Torsionsspannungen werden
bereits die mechanischen Vorteile der H-Profile deutlich, die
im Wesentlichen auf die stetig differenzierbare Profilkontur ohne
scharfe Kerben zurückzuführen sind.
Die Formzahl bei reiner Torsionsbelastung ist definitionsgemäß
der Quotient der (hier numerisch ermittelten) maximalen Torsionsspannung
τ t max
und der Torsionsnennspannung τ t nenn
:
07 Formzahlen α t
der H-Profile mit n = 3, 4, 5, 7, 9 in Abhängigkeit der
bezogenen Exzentrizität ε bei konstantem Flächeninhalt des
Stirnschnitts der Welle, Methode a)
Die Formzahl α t
ist somit ein Maß für die formbedingte Spannungsüberhöhung
im Kerbgrund. Zur Ermittlung der Nennspannung
τ t nenn
werden zwei verschiedene Ansätze verfolgt, wobei einerseits
die Bauteilmasse und andererseits das Tragverhalten der Wellen im
Vordergrund steht.
METHODEN ZUR ERMITTLUNG DER
NENNSPANNUNG τ T NENN
:
A) GLEICHER FLÄCHENINHALT A
Die zur Berechnung der Formzahl erforderliche Nennspannung
τ t nenn
wird rechnerisch auf Basis einer zylindrischen Welle mit im
Vergleich zum jeweiligen H-Profil identischem Flächeninhalt des
Stirnschnitts ermittelt. Dieser Ansatz ist insbesondere dann geeignet,
wenn die Masse der Bauteile bzw. Leichtbauaspekte im Rahmen
der Auslegung im Vordergrund stehen. Die Profilparameter
der H-Profile (r und e) wurden hierbei so gewählt, dass der Flächeninhalt
dem einer zylindrischen Welle mit einem Durchmesser von
40 mm entspricht. Somit liegt bei der Formzahlberechnung der untersuchten
H-Profil-Wellen dieselbe Nennspannung zu Grunde.
Diese Vorgehensweise wurde in mehreren Forschungsvorhaben an
der Professur Maschinenelemente der Westsächsischen Hochschule
Zwickau genutzt und stellt die Vergleichbarkeit der Ergebnisse
mit [9] und [10] sicher. Bild 07 zeigt die Formzahlen α t
der untersuchten
H-Profile mit 3, 4, 5, 7 und 9 Mitnehmern in Abhängigkeit
der bezogenen Exzentrizität ε nach Methode a).
Für ein H-Profil mit drei Mitnehmern und einer bezogenen Exzentrizität
von ε = 0,07 beträgt beispielsweise die Formzahl α t
= 1,14
(Bild 07). Wie bereits erwähnt, ähnelt dieses Profil geometrisch
dem genormten P3G-40 Polygonprofil. In einem weiteren Forschungsvorhaben
[9] an der Professur Maschinenelemente wurden
bei methodisch identischer Vorgehensweise für Evolventenzahnprofile
nach DIN 5480 mit 6, 8 und 12 Mitnehmern Torsionsformzahlen
von α t
= 2,2…2,5 ermittelt. Demgegenüber weisen die untersuchten
H-Profile insgesamt deutlich kleinere Formzahlen und da-
08 Formzahlen α t
der H-Profile mit n = 3, 4, 5, 7, 9 in
Abhängigkeit der bezogenen Exzentrizität ε bei konstantem
Torsionsträgheitsmoment I t
, Methode b)
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/11 73

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
PEER REVIEWED
Formelzeichen
Kurzzeichen Einheit Erläuterung
DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft
DIN - Deutsches Institut für Normung
DMS - Dehnungsmessstreifen
FEM - Finite-Element-Methode
FKM - Forschungskuratorium Maschinenbau
WNV - Welle-Nabe-Verbindung
A mm² Flächeninhalt der Wellen-Stirnschnitte
C - Mittelpunkt des Rollkreises
E N/mm 2 Elastizitätsmodul des Werkstoffes
G' - bezogenes Spannungsgefälle
I t
mm 4 Torsionsträgheitsmoment
K B
- Grundkreis
K R
- Rollkreis
M - Erzeugungspunkt
M t
Nm Torsionsmoment bzw. Drehmoment
P - Eingriffspunkt
R m
N/mm 2 Zugfestigkeit des Werkstoffes
a G
- Konstante (n. FKM-Richtlinie)
b G
- Konstante (n. FKM-Richtlinie)
d mm Nenndurchmesser
d a
mm Hüllkreisdurchmesser
d i
mm Pferchkreisdurchmesser
d nenn
mm Nenndurchmesser eines Zylinders gleichen
Flächeninhaltes
e mm Profilexzentrizität/ Exzentrizität
f w,τ
- Schubwechselfestigkeitsfaktor bei Torsionsbelastung
l mm Länge des Wellenabschnittes
n - Mitnehmeranzahl
n t
- Stützzahl bei Torsionsbelastung
r mm Nennradius
t rad Parameterwinkel
u - normierte tangentiale Position
x(t)
y(t)
mm
mm
X-Koordinate des Erzeugungspunktes
Y-Koordinate des Erzeugungspunktes
α t
- Formzahl bei Torsionsbelastung
α 0
° Freiwinkel der Werkzeugschneide
β t
- Kerbwirkungszahl bei Torsionsbelastung
γ ° Anlagewinkel der Werkzeugschneide
γ max
° maximaler Anlagewinkel
γ max,zul
° maximal zulässiger Anlagewinkel
ε - bezogene Exzentrizität
ζ - relatives Übermaß
ν - Querkontraktionszahl
σ I
N/mm 2 Erste Hauptspannung
σ III
N/mm 2 Dritte Hauptspannung
σ S
(d) N/mm 2 Streckgrenze des Werkstoffes
τ t
N/mm 2 Torsionsspannung
τ t nenn
N/mm 2 Torsionsnennspannung
τ t max
N/mm 2 maximale Torsionsspannung
ϕ t
° Verdrehwinkel der Welle
ω rad/s Winkelgeschwindigkeit
GEWIDMET HERRN PROF. DR.-ING.
ERHARD LEIDICH
ZUM 70. GEBURTSTAG
Prof. Dr.-Ing. Erhard Leidich ist ehemaliger
Direktor des Instituts für Konstruktions- und
Antriebstechnik an der Fakultät für Maschinenbau
der Technischen Universität Chemnitz.
Er ist Initiator vieler Entwicklungen im
Bereich der Welle-Nabe-Verbindungen und
hat diesem Gebiet durch seine wissenschaftliche
Arbeit zahlreiche wertvolle Impulse
gegeben.
Als langjähriger Vorsitzender des DIN-Ausschusses
Wellen und Welle-Nabe-Verbindungen
hat Prof. Dr.-Ing. Erhard Leidich zudem
maßgeblich die schnelle Überführung von
Forschungsergebnissen in die Praxis ermöglicht
und gefördert.
Prof. Leidich wurde vor Kurzem 70 Jahre alt.
mit mechanische Vorteile auf. Mit steigender Mitnehmeranzahl
nimmt die bezogene Exzentrizität ε der H-Profile für eine bestimmte
Formzahl ab. Die ermittelten maximalen Formzahlen der Vergleichsprofile
werden wegen fertigungsseitiger Restriktionen (fertigbare
Exzentrizität) mit zunehmender Mitnehmeranzahl ebenfalls
kleiner.
B) GLEICHES TORSIONSTRÄGHEITSMOMENT I t
Ergänzend zur Ermittlung der Formzahlen auf Basis der Nennspannung
einer zylindrischen Welle mit 40 mm Wellendurchmesser
wurde in weiterführenden Betrachtungen die Nennspannungsermittlung
auf Basis von zylindrischen Wellen mit identischem Torsionsträgheitsmoment
I t
im Vergleich zu den jeweiligen H-Profilen
durchgeführt. Diese Herangehensweise ist im Hinblick auf die
Tragfähigkeit der H-Profil-Wellen von Bedeutung, da die Verformungen
(Verdrehwinkel ϕ t
) der zylindrischen Wellen zur Nennspannungsermittlung
und der H-Profil-Wellen gleich sind. Der
Durchmesser zur Ermittlung der Nennspannung wurde aus dem
numerisch ermittelten Verdrehwinkel der H-Profil-Wellen nach
Gleichung (8) berechnet.
In Bild 08 werden die Formzahlen für die Nennspannungsermittlung
auf Basis des gleichen Torsionsträgheitsmomentes dargestellt.
Bei dieser Betrachtungsweise ergeben sich kleinere Formzahlen
als im vorherigen Fall. Die Kurvenverläufe flachen zudem bei zunehmender
bezogener Exzentrizität ab. Das H-Profil mit drei Mitnehmern
und der bezogenen Exzentrizität ε = 0,07 besitzt bei diesem
Verfahren eine Formzahl α t
= 1,12 (Bild 08). Beide Betrachtungsweisen
belegen sehr gut die mechanischen Vorteile der
74 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

PEER REVIEWED
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
H-Profile. Innerhalb des DFG-Forschungsprojektes werden noch
weitere Ansätze zur Formzahlermittlung untersucht, deren Ergebnisse
demnächst veröffentlicht werden.
Literaturverzeichnis
[1] DIN 5480: Passverzahnungen mit Evolventenflanken und Bezugsdurchmesser
– Teil 1: Grundlagen. Beuth Verlag, Berlin 2006.
[2] DIN 32711: Polygonprofil P3G – Teil 1: Allgemeines und Geometrie. Beuth
Verlag, Berlin 2009.
[3] Ziaei, M.; Leidich, E.: Entwicklung eines analytischen Berechnungskonzeptes
für formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen mit hypotrochoidischen Konturen.
Zwischenbericht, DFG-ZI 1161/2-1 und LE969/21-1. Westsächsische Hochschule
Zwickau und Technische Universität Chemnitz, 2016.
[4] Ziaei, M.; Selzer, M.: Zykloiden höherer Stufe – Eine Alternative für formschlüssige
Welle-Nabe-Verbindungen. Vereinigte Fachverlage GmbH, Fachzeitschrift
„antriebstechnik“, Heft 10. Mainz, 2016.
[5] Maximov, J.T.: A new method of manufacture of hypocycloidal polygon shaft
joints. Journal of Material Processing Technology 166, 2005.
[6] Gödecke, G.: Gedrehte kegelige Polygon-Welle-Nabe-Verbindungen unter
Torsionsbelastung. Dissertation, RWTH Aachen, 2000.
[7] IproTec GmbH, int. Patent, Method and device for producing work pieces with
a non-circular internal and/or external shape. Application No. AU 199732628 B2,
Patent No. 716189, 21.06.1996.
[8] Stenzel, H; Kulpa, C.: Unrunddrehen und Fügen zweiteiliger Getriebezahnräder
mit polygonaler Welle-Nabe-Verbindung. VDI-Berichte Nr. 2287 – Welle-Nabe-Verbindungen.
VDI Verlag, Düsseldorf 2016.
[9] Ziaei, M.; Selzer, M.: Rechnerische Optimierung der Kerbwirkungszahl von
Unrundprofilen unter reiner Torsionsbelastung und Vergleich mit dem genormten
Zahnwellenprofil nach DIN 5480. VDI Berichte Nr. 2238 – Welle-Nabe-Verbindungen.
Düsseldorf, VDI-Verlag, 2014.
[10] Ziaei, M.; Schreiter, R.; Knorr, P.; Leidich, E.; Reiß, F.: Hypotrochoidische
Konturen – Eine Alternative für formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen. VDI
Berichte Nr. 2287 – Welle-Nabe-Verbindungen. VDI Verlag, Düsseldorf 2016.
DIE AUTOREN
M. Sc. René Schreiter,
Doktorand an der Professur Maschinenelemente
der Fakultät für
Automobil- und Maschinenbau der
Westsächsischen Hochschule Zwickau
Prof. Dr.-Ing. habil. Masoud Ziaei,
Inhaber der Professur Maschinenelemente
der Fakultät für Automobilund
Maschinenbau der Westsächsischen
Hochschule Zwickau
Dipl.-Ing. (FH) Marcus Herrmann,
war wissenschaftlicher Mitarbeiter an
der Professur Maschinenelemente der
Fakultät für Automobil- und Maschinenbau
der Westsächsischen
Hochschule Zwickau
Dipl.-Ing. Sebastian Vetter,
wissenschaftlicher Mitarbeiter am
Institut für Konstruktions- und
Antriebstechnik an der Fakultät für
Maschinenbau der Technischen
Universität Chemnitz
IMPRESSUM
erscheint 2020 im 59. Jahrgang, ISSN 0722-8546
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