antriebstechnik 1-2/2021

19174 

01-02 FEBRUAR 2021 

Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. 

ELEKTROZYLINDER 

Hohe Verfahrgeschwindigkeit und Kraft 

antriebstechnik.de

WISSEN SCHAFFT IDEEN 

19174 

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Vereinigte Fachverlage GmbH . Vertrieb . Postfach 10 04 65 . 55135 Mainz 

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„Marktübersicht antriebstechnik“ ist eine Publikation der Vereinigten Fachverlage GmbH, Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz, 

HRB 2270, Amtsgericht Mainz, Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen, Matthias Niewiem, Umsatzsteuer-ID: 149063659, Gerichtsstand: Mainz

EDITORIAL 

WIDERSPRÜCHLICHE SIGNALE 

Liebe Leserinnen, liebe Leser, 

vor wenigen Wochen noch waren die Aussichten 

für das Jahr 2021 sehr positiv. Impfstoffe gegen 

das Corona-Virus wurden zugelassen. Der VDMA 

meldete im November fünf Prozent mehr 

Auftragseingänge als im November 2019. 

Unternehmen kündigten uns bemerkenswerte 

Neuheiten für das nächste Jahr an. Die Auftragsbücher 

der Industrie wuchsen im siebten Monat in 

Folge, wie eine Befragung der Agentur Reuters im 

Januar 2021 ergab. Und Messeveranstalter 

strahlten eine große Zuversicht aus, Messen bald 

wieder mit persönlichem Kontakt auszurichten. 

Inzwischen haben sich einige der Erwartungen 

zerschlagen. Pandemie-Maßnahmen wurden 

wieder strenger und trotz Impfungen ist ein Ende 

noch nicht in Sicht. Die Hannover Messe gab kurz 

vor Weihnachten bekannt, nur als digitales Event 

über die Bühne zu gehen. Die Fachmesse Interpack 

fällt gleich komplett aus. In solchen Zeiten 

gewinnen Fachzeitschriften an Bedeutung. 

Wir informieren Sie in unserem Special ab Seite 32 

ausführlich über Antriebstechnik in Verpackungsmaschinen. 

Und was Messen angeht, haben wir 

auf Seite 8 Branchenstimmen gesammelt. Ich bin 

trotz allem gespannt auf 2021 und freue mich 

darauf, Ihnen bald wieder persönlich zu begegnen. 

Ihr 

Miles Meier 

m.meier@vfmz.de 

THE GEAR COMPANY 

BENCHMARK * 

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EDITORIAL 

03 Widersprüchliche Signale 

SOFTSTARTER 

06 Standpunkt: Gefälschte Wälzlager – Das Risiko bleibt 

07 Menschen, Unternehmen, Märkte 

08 Konkret Nachgefragt: Messen 2021 

14 

24 

ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK 

LINEARTECHNIK 

10 TITEL Falzen mit Elektrozylindern 

ELEKTROMOTOREN 

14 Mit dem Rollstuhl auf die Rennstrecke 

18 Passende Motoren für die kunststoffverarbeitende 

Industrie 

DIREKTANTRIEBE 

22 Mikroantriebe mit großem Innovationspotenzial 

DREHGEBER 

24 Für unterschiedliche Anwendungen passgenau 

konfiguriert 

34 

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TITELBILD 

SEW-Eurodrive GmbH & Co KG, 

Bruchsal 

4 antriebstechnik 2021/01-02 www.antriebstechnik.de

MECHANISCHE ANTRIEBSTECHNIK 

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN 

28 Flugzeugbauteile auf Herz und Nieren geprüft 

SPECIAL: ANTRIEBSTECHNIK IN 

VERPACKUNGSMASCHINEN 

32 Wenn der Antrieb zum Sensor wird 

34 Gute Führung ohne Schmierung 

36 Alles im Takt 

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG 

38 Auf dem Weg zur autonomen 

Werkzeugmaschine – mechatronische 

Dämpfungssysteme als Befähiger 

SERVICE 

43 Impressum 

MEIN TIPP 

Modifizierte Drehgeber 

kommen in den unterschiedlichsten 

Umgebungen 

zum Einsatz. In 

Gezeitenkraftwerken 

erfassen sie den Winkel 

der Unterwasser-Rotorblätter. 

Für Schiffspropeller 

ermitteln sie Position 

und Rotationsgeschwindigkeit. 

Welche Eigenschaften 

Drehgeber dafür 

mitbringen müssen, lesen 

Sie auf Seite 24. 

Ivo Greuloch, Redakteur, 

i.greuloch@vfmz.de 

DIE KUPPLUNG. 

FÜR DIE WELT DER 

PRÄZISION 

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SERVOLAMELLEN- 

KUPPLUNGEN 

25 - 100 Nm 

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Ausgleich von hohen Versätzen 

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STANDPUNKT 

GEFÄLSCHTE WÄLZLAGER: 

DAS RISIKO BLEIBT 

Die Verbreitung von Wälzlager-Plagiaten ist ein zunehmendes 

Ärgernis für seriöse Hersteller und Anwender gleichermaßen, 

beklagt Dr. Ulrich Nass, CEO des Wälzlagerherstellers NSK Europe. 

Nicht nur kleine Standard-Wälzlager, sondern auch große 

Wälzlager aus dem Hochleistungsbereich seien inzwischen 

betroffen. Doch es gibt Möglichkeiten sich zu schützen, sagt Nass. 

Das Szenario, mit dem die Techniker 

in unserem European 

Technology Center regelmäßig 

konfrontiert werden, folgt einem 

bekannten Muster: Ein Maschinenbauer 

oder ein Anwender von Maschinen hat ein 

vermeintliches NSK-Wälzlager verbaut, 

das innerhalb kürzester Zeit ausfällt. 

Manchmal stellt der Anwender selbst fest, 

dass es sich um ein Plagiat handelt – zum 

Beispiel wenn das häufiger verwendete 

Lager nur sieben statt acht Kugeln hat, 

wenn die Verpackung anders gestaltet ist 

oder wenn die Kennzeichnung fehlt. 

Manchmal aber sind die Anwender nach 

der Begutachtung des Lagers durch NSK 

überrascht, dass sie unwissentlich eine 

Fälschung erworben haben. 

NSK engagiert sich weltweit gegen solche 

Wälzlagerplagiate – zum Beispiel durch 

gerichtliche Verfolgung der Fälscherwerkstätten, 

die sich hauptsächlich in China 

befinden, und durch Aufklärung der 

Anwender hierzulande. 

Das Problem ist in den vergangenen Jahren 

nicht kleiner geworden – im Gegenteil. Es 

betrifft zunehmend nicht nur kleinere 

Standardwälzlager, sondern auch Hochleistungslager 

und größere Wälzlager für 

spezielle Einsatzfälle. Die Fälscher 

verhalten sich also genau wie „normale“ 

Marktteilnehmer und erschließen sich 

neue Anwendungsfelder. Aus Sicht des 

Anwenders ist hier das Schadenspotenzial 

nochmals größer, weil der Aufwand für den 

Lageraustausch deutlich höher ist. 

Lohnenswert ist der Einsatz von Plagiaten 

übrigens nie, denn sie erreichen nicht 

annähernd die Leistungsdaten und die 

Lebensdauer von Markenlagern. Sie werden 

aus minderwertigen Werkstoffen auf meist 

veralteten Maschinen hergestellt. Ziel der 

Fälscher ist es nur, einen optischen Zwilling 

zu erzeugen; die vom Anwender erwarteten 

Funktionen der Originallager spielen kaum 

eine Rolle. Nach unseren Erfahrungen kann 

der Unterschied in der Gebrauchsdauer bis 

zum Faktor 20 betragen. 

Aus Sicht von NSK sind die Plagiate ein 

Ärgernis, weil sie unseren guten Ruf als 

Hersteller hochwertiger und langlebiger 

Wälzlager schädigen. Den Anwendern 

entsteht Schaden, weil die minderwertigen 

Lager Maschinenstillstände verursachen 

und daraufhin schnell ausgetauscht und 

durch Markenprodukte ersetzt werden müssen. 

Je nach Anwendung birgt der Einsatz 

der gefälschten Lager auch erhebliche 

Sicherheitsrisiken. Es profitiert also letztlich 

niemand – außer den Fälschern. 

Im Umkehrschluss heißt das aber: 

Hersteller und Anwender sind gleichermaßen 

daran interessiert, dass Markenwälzlager 

eingesetzt werden. Wie können 

sich die Anwender diesem Ziel nähern? 

Hier gibt es einige ganz einfache Maßnahmen. 

Zum Beispiel gehört dazu der Kauf 

bei vertrauenswürdigen Quellen, am 

besten bei den zertifizierten Distributoren 

der bekannten Markenhersteller. 

Auch die Prüfung der Verpackung und der 

Lager selbst sollte zur Gewohnheit werden: 

Gibt es Auffälligkeiten? Ist die Kennzeichnung 

vorhanden? Diese Prüfung kann 

DIE FÄLSCHER 

VERHALTEN SICH 

GENAU WIE 

‚NORMALE‘ MARKT- 

TEILNEHMER UND 

ERSCHLIESSEN 

SICH NEUE 

ANWENDUNGS- 

FELDER 

Dr. Ulrich Nass ist CEO bei 

NSK Europe Ltd. 

auch sinnvoll sein, wenn externe Servicebetriebe 

Wälzlager austauschen. Hilfreich 

ist auch die „Verify“-App von NSK. Durch 

Scannen des 2D-Barcodes auf der Verpackung 

lässt sich feststellen, ob das Lager 

echt ist. Die World Bearings Association 

(WBA) hat eine ganz ähnliche, aber 

herstellerneutrale und ebenfalls kostenlose 

App entwickelt. 

Diese Tools sollten Wälzlager-Anwender 

nutzen. Und sie sollten wachsam sein, 

denn trotz aller Bemühungen kommen 

auch in Deutschland immer noch gefälschte 

Wälzlager auf den Markt. Das Risiko 

bleibt also, aber es kann minimiert werden. 

www.nskeurope.de 


SOFTSTARTER 

VERÄNDERUNGEN IN DER GESCHÄFTSFÜHRUNG BEI EBM-PAPST 

Stefan Brandl (l.), 52, Vorsitzender der Geschäftsführung der 

ebm-papst Gruppe, hat sich entschlossen, das Unternehmen zum 

30. Juni 2021 zu verlassen, um eine neue berufliche Herausforderung 

als Vice Chairman der Dräxlmaier Group anzunehmen. 

Ab 1. Juli 2021 wird Thomas Wagner (m.), seit 2002 Geschäftsführer 

Produktion und stv. Vorsitzender der Geschäftsführung der 

ebm-papst Gruppe, den Vorsitz der Geschäftsführung übernehmen. 

Thomas Nürnberger (r), seit 2016 CEO von ebm-papst China, wird 

ab 1. April 2021 in der Gruppengeschäftsführung das Vertriebsressort 

verantworten. 

Stefan Brandl hat bei ebm-papst in über 30 Jahren in verantwortlichen 

Positionen, zuletzt als CEO, gearbeitet. Unter seiner Führung wurde durch die Umsetzung der „one“-Strategie aus drei dezentral 

geführten Einheiten ein starker Unternehmensverbund mit klarem Fokus auf die Wachstumsmärkte China und Nord-Amerika. 

Bild: ebm-papst/Phillip Reinhard 

www.ebmpapst.com 

EIN JAHR INTORQ BEI 

KENDRION: EINE 

POSITIVE BILANZ 

Japanese quality – trusted worldwide since 1921 

Ein Jahr nach der Übernahme des 

Bremsenspezialisten Intorq durch 

die niederländische Kendrion- 

Gruppe fällt die Bilanz positiv aus. 

Aus den beiden Unternehmen sei 

trotz Corona-Einschränkungen 

ein gutes Team geworden. Die 

Marke Intorq gehört nun zur neu 

geschaffenen Geschäftseinheit 

Industrial Brakes bei Kendrion. 

Bisher war die Einheit Industrial 

Drive Systems auf Permanentmagnetbremsen 

spezialisiert. Durch 

den Zusammenschluss ist nun ein 

Komplettanbieter für elektromagnetische 

Bremsen, Federkraftbremsen 

und Kupplungen 

entstanden. Zwar hätten die 

pandemiebedingten Kontaktbeschränkungen 

das Kennenlernen 

erschwert. Es hätten sich aber 

neue Wege der Kommunikation 

aufgetan, die schlussendlich zu 

einer verbesserten Effizienz in der 

Zusammenarbeit geführt hätten, 

berichtet Andreas Laschet (Bild), 

Director Industrial Brakes. 

„Obwohl wir Corona-bedingt 

Umsatzeinbrüche zu verzeichnen 

haben, werden wir doch in 

anderen Aspekten gestärkt aus 

dieser Krise hervorgehen.“ 

www.intorq.com 

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1921 

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SOFTSTARTER 

DIE SITUATION DER 

MESSEN AUS 

BRANCHENSICHT 

KONKRET 

NACHGEFRAGT 

DR. ANDREAS GRUCHOW 

Vice-President, European Chapter Chair des 

internationalen Messeverbands UFI und Mitglied des 

Vorstands der Deutschen Messe AG 

Das Messejahr 2020 war von 

großer Unsicherheit geprägt. 

Welche Messe stattfinden würde 

und in welchem Format war 

lange unklar. Tatsächlich wurden 

viele Messen rein digital 

durchgeführt. Es gab hybride 

Formen und Unternehmen 

schufen sich auch eigene, 

unabhängige Präsentationsplattformen. 

Viele freuten sich 

schon auf 2021 – aber nun ist 

auch die Hannover Messe schon 

als rein digitaler Event 

angekündigt. Wir haben bei 

Messeakteuren nachgefragt. 

Nach einem international sehr erfolgreichen Messejahr 2019 hat die 

Corona-Pandemie die Messebranche hart getroffen. Zwar wurden schnell 

tragfähige Hygienekonzepte erarbeitet, die auf elektronische Registrierung 

und Tracking sowie erhöhtem Hygienestandard und einer definierten 

Personendichte basieren. Aber Austeller und Besucher kamen nicht mehr zu 

normalen Messen, zum Teil wegen Reisebeschränkungen, aber auch aus 

wirtschaftlichen Gründen. Deshalb mussten digitale Events geschaffen 

werden. Die UFI hat ihre Mitgleider befragt. Das Ergebnis zeigt, dass 

physische Messen sehr wichtig sind. Dennoch gab es positive Effekte 

digitaler Messen, so hat sich etwa die Reichweite erhöht. Corona hat auch 

bei Messeunternehmen Digitalisierungsprozesse beschleunigt. Digitale 

Elemente werden Messen in Zukunft verstärkt begleiten. Messen werden 

auf Pandemielagen reagieren, indem sie digitale und physische 

Messeelemente wie mit einem Schieberegler gewichten werden. 

FRANK BLASE 

Geschäftsführer und Unternehmer 

bei der Igus GmbH 

SVEN KARPSTEIN 

Geschäftsführer 

bei KBK Antriebstechnik 

Aus meiner Sicht war das Messejahr 2020 sehr 

unbefriedigend. Wir nutzen Messen für den Kontakt mit 

Kunden, Lieferanten und die Beobachtung des Wettbewerbs. 

Das digitale Format hat da nicht viel mehr zu bieten als eine 

intensive Recherche im Internet. Überraschende 

Entdeckungen und Begegnungen bleiben im digitalen Umfeld 

aus. Wir haben den Kontakt zu unseren Kunden anders, aber 

trotz allem erfolgreich gepflegt. Virtuelle Messen haben mich 

daher nicht überzeugt. Ich hoffe, dass sich das Messeleben im 

Jahr 2021 schnell wieder normalisiert. 

Normalerweise wäre Igus 2020 auf 222 Messen und Kongressen 

weltweit vertreten gewesen, es waren dann nur 26. Wir haben 

schnell gehandelt und eine Lagerhalle bei uns in Köln zu einer 

echten Messe umgebaut und sie virtuell zum Kunden gebracht. 

Besucher können sie entweder selbst online begehen oder einen 

Termin mit einem technischen Verkaufsberater vereinbaren, der 

per Videochat und live vor Ort über die Messe führt. Diese 

Möglichkeit des Messebesuchs kommt gut bei unseren Kunden 

an und wir werden das Konzept fortführen. Andererseits ist der 

persönliche Austausch vor Ort und das Erleben der Produkte 

wichtig. Wie jedes Jahr haben wir dazu unseren mobilen 

Road-Show-Messestand eingesetzt. Jedoch fehlen uns die 

klassischen Messen mit den vielen persönlichen Gesprächen, die 

sich eben auch häufig aus der Spontaneität heraus ergeben. Eine 

Messe ist auch immer ein Forum, auf dem wir innerhalb kurzer 

Zeit Trends beobachten und auf „zufällige“ Ideen stoßen. Meiner 

Einschätzung nach wird es 2021 wenn möglich hybride Formate 

geben. Ich gehe davon aus, dass nur wenige Messen stattfinden, 

die Stände kleiner werden und sich neue Formate entwickeln. 


SOFTSTARTER 

SENSORIK- UND MESSTECHNIK-BRANCHE STABILISIERT SICH 

Nachdem die Sensorik und Messtechnik bis Mitte 2020 deutliche 

Verluste verzeichnete, lässt das 3. Quartal auf langsame Erholung 

hoffen. Die Auftragseingänge legten um 4 % zu, das stimmt die 

Branche optimistisch. Die Umsätze stiegen in dem Zeitraum um 

1 %, wie aus einer Umfrage des Branchenverbands AMA unter 

seinen 450 Mitgliedern hervorgeht. Erwartet hatten die Unternehmen 

zuvor ein Minus von 3 %. Bei den großen Unternehmen 

entwickelten sich die Umsätze der Zulieferer überproportional 

gut. Die Umsätze der Zulieferer in den Maschinenbau stagnierten, 

die der Automobilzulieferer stabilisieren sich langsam. Der 

Anteil der Unternehmen, die im 3. Quartal Kurzarbeit einführten 

oder beibehielten, lag bei 58 %. Hier zeigten sich die Zulieferer in 

die Automobilindustrie, die zu 80 % in Kurzarbeit sind, als besonders betroffen. Bei einem Viertel der Befragten wurden pandemiebedingt 

die Lieferketten unterbrochen, und 42 % davon fanden keinen adäquaten Ersatz. 

www.ama-sensorik.de 

BOSCH REXROTH: DR. STEFFEN HAACK IN VORSTAND BERUFEN 

Bosch Rexroth ordnet seinen Vorstand neu. Dr. Steffen Haack (54) hat ab 1. Januar den Bereich 

Entwicklung übernommen. Seine Aufgaben umfassen die Entwicklungsaktivitäten des Unternehmens 

sowie die Verantwortung für die drei Produktbereiche der industriellen Hydraulik. Seine Aufgabe als 

Leiter der Business Unit Industriehydraulik behält Haack bei. Haack stieg nach seiner Promotion auf 

dem Gebiet der Fluidtechnik 1996 bei Bosch ein. Seit 2017 führt Haack den Produktbereich Industrial 

Hydraulik. Die Verantwortung für die Fabrikautomation wird im Vorstand Dr. Marc Wucherer (51) 

zugeordnet – also die drei Produktbereiche Automation and Electrification Solutions, Assembly 

Technology und Linear Motion Technology. 

www.boschrexroth.com 

Der Eiffelturm in Paris (Frankreich), der Heimat 

unseres Tochterunternehmens Binder magnetic. 

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LINEARTECHNIK 

TITEL 


TITEL 

LINEARTECHNIK 

AUTOMATISIERTE BÖRDELMASCHINE 

FALZEN MIT 

ELEKTROZYLINDERN 

Um Fügeprozesse zu verbessern, 

hat die Firma Ruegenberg eine 

Doppelfalztechnologie mit Servotechnik 

entwickelt. Die automatisierte 

Bördelmaschine führt Positionier- und 

Schließbewegungen mit Elektrozylindern 

von SEW-Eurodrive aus. Die Falzungen 

weisen dadurch eine bessere Haltbarkeit 

auf und haben keine gefährlichen 

Schnittkanten mehr. 

Gunthart Mau ist Referent Fachpresse 

bei der SEW-Eurodrive GmbH & Co KG in Bruchsal 


LINEARTECHNIK 

TITEL 

Bad Sobernheim liegt im Landkreis Bad Kreuznach in Rheinland-Pfalz. 

Die Stadt mit 7 000 Einwohnern ist Verwaltungssitz, 

staatlich anerkanntes Heilbad und gehört zum Weinbaugebiet 

Nahe. In dieser Region spielt traditionell die 

Landwirtschaft eine wichtige Rolle. Doch längst haben auch neue 

Ideen und Zukunftsvisionen in Bad Sobernheim Platz gefunden, 

z. B. bei der Roland Ruegenberg GmbH, einem Unternehmen mit 

Kernkompetenz in Bördel- und Falztechnologien. 

Durch die Entwicklung und den Bau zahlreicher Falzanlagen sammelte 

Ruegenberg viel Know-how auf diesem Gebiet. Ihre Anlagen 

verbinden zwei Blechelemente ohne zu schweißen schnell und zuverlässig. 

Dadurch kann der Anwender Zeit und Geld sparen. Neben dem 

Verarbeiten von Metallen bietet das Unternehmen auch Lösungen für 

einen ebenen Bord sowie für einen besonders kleinen und enganliegenden 

Falz. Die Bearbeitungszeiten liegen unter 30 s pro Teil in 

vollautomatisierten Anlagen, die den Bearbeitungsprozess ausführen. 

SYNCHRONLAUF UND HOHE VERFAHR 

GESCHWINDIGKEITEN GEFORDERT 

Ende 2018 erhielt Ruegenberg den Auftrag eines Automobilzulieferers 

für mehrere automatische Falzanlagen. Besondere Herausforderungen 

hierbei waren die Produktvielfalt, die Rüstzeit, enge 

Platzvorgaben und ein anspruchsvoller Terminplan. Anstelle von 

Hydraulik kam innovative Servoantriebs- und Steuerungstechnik 

zur Anwendung. Hohe Verfahrgeschwindigkeiten und Dynamik 

sowie hohe Anforderungen an Kraft, Performance und synchron im 

Verbund fahrend – bei unterschiedlichen Kräften – waren einige der 

Herausforderungen. Darüber hinaus sollten die einzelnen Motoren 

leicht und individuell konfigurierbar sein. Aufgrund der Zusammenarbeit 

bei vorangegangenen Aufträgen entschied sich Ruegenberg 

bei der Antriebstechnik für SEW-Eurodrive. 

ELEKTROZYLINDER STATT HYDRAULIKZYLINDER 

Zunächst mussten verschiedene Tests durchgeführt werden. „Dazu 

verwendeten wir ein hydraulisch angetriebenes Probewerkzeug“, 

erläutert Matthias Scheffler, CAD-Konstrukteur bei Ruegenberg. 

„Allerdings ist ein Hydraulikzylinder langsam und nicht punktgenau 

zu steuern.“ Matthias Kürzer, Ruegenbergs Abteilungsleiter 

Elektrik, führt aus: „Bei der Vorserie hatten wir bereits einen Vierer- 

Achsverbund mit Elektrozylindern für die Arbeitshübe und Zwischenpositionen 

eingesetzt. Der Zweier-Achsverbund für die 

Schließbewegung wurde aber zunächst mit Hydraulikzylindern 

realisiert.“ Nach den Tests entschloss sich das Entwicklungsteam 

um die beiden Fachleute den Hydraulikhub ebenfalls mit Elektrozylindern 

auszuführen. 

An der Beladestation werden durch einen Werker Hitzeschilde und 

Bauteil zusammengesetzt. Dieser Prozess wird von einer Kamera 

überwacht. Die Bauteile wiegen bis zu 20 kg. Mittels eines Drehtellers 

wird das Bauteil in die Maschine geschwenkt. Ein Roboter 

übernimmt das weitere Bauteilhandling. Über die Codierung der 

Werkzeuge ist sichergestellt, dass er stets das richtige Werkzeug 

bedient. Nach dem Bördel- bzw. Crimpvorgang bringt der Roboter 

das Bauteil zur Laserstation. In diesem Prozessschritt werden ein 

DataMatrix-Code (DMC) sowie Klarschrift aufgelasert. Im Anschluss 

an die Lasermarkierung wird ein Etikett gedruckt und automatisch 

aufgeklebt. 

NEUES VERFAHREN SCHLIESST FALZKANTEN 

AUCH IN RADIEN UND KURVEN 

Die bisherige Falztechnologie basierte auf einem einfachen Falz im 

Verbund mit einer Punktschweißung. Die Festigkeit dieser Verbindung 

liegt allerdings unter der des neuentwickelten Crimpverfahrens. 

Scheffler erläutert: „Die größten Herausforderungen beim 

Doppelfalzen sind Faltenlagen in den Hitzeschild-Blechen. Dazu 

kommt die Unsicherheit bei den dabei zu erwartenden Prozesskräften. 

Die genaue Dosierbarkeit der Einzelkräfte ist daher äußerst 

wichtig, damit zum einen jeder Einzelvorgang gesamtumfänglich 

korrekt ausgeführt wird und zum anderen die schmalen Stempel 

und Matrizen des Werkzeugs nicht beschädigt werden. Daher haben 

wir den Crimp zunächst mit einer Handvorrichtung erzeugt und 

dabei den erforderlichen Kraftaufwand gemessen.“ 

Die Besonderheit dieses Verfahrens zeigt sich darin, dass auch in 

Radien und Kurven die Falzkante geschlossen ist. Dies ermöglicht, 

das Bauteil mit einem rundum geschlossenen Falz ohne Unterbrechung 

zu versehen. Durch das zweifache Falzen und anschließendes 

Aufstellen der Falzkante wird eine höhere Festigkeit erzielt. 

Die innenliegende Isolierung ist vor eindringenden Flüssigkeiten 

wie Wasser oder Öl geschützt. Auch die thermischen Eigenschaften 

werden verbessert. Der Doppelfalz ist weniger anfällig gegenüber 

Vibrationen als eine punktgeschweißte Verbindung und weist 

somit eine längere Lebensdauer auf. Durch den Crimpprozess 

entstehen keine offenen oder scharfen Kanten. Daher stellt dieser 

Falz kein Sicherheitsrisiko für die Werker in der Endmontage dar. 

Denn scharfkantige Blechverbördelungen können sogar Schutzhandschuhe 

durchschneiden. 

ELEKTROZYLINDER FÜHREN POSITIONIER- UND 

SCHLIESSBEWEGUNGEN AUS 

Jede Bördelmaschine ist mit sechs Elektrozylindern von SEW- 

Eurodrive ausgestattet. Vier Zylinder der Baureihe CMSB71 im achs- 

01

TITEL 

LINEARTECHNIK 

seriellen Aufbau bilden eine Gruppe und realisieren Arbeitsbewegungen 

und Zwischenpositionen der Werkzeugplatten. Die zweite 

Gruppe, ebenfalls achsseriell aufgebaut, besteht aus zwei Elektrozylindern 

vom Typ CMSMB71. Diese beiden Zylinder, ebenfalls 

durch Servomotoren angetrieben, sind für die Schließbewegung 

des Werkzeugs verantwortlich und erzeugen die Vorspannung. Jeder 

der Antriebe kann Druckkräfte bis 24 kN aufbauen. Eine Verriegelung 

der Werkzeughälften verhindert, dass die Zylindergruppen 

gegeneinander arbeiten. „Wir lösen alles mit vertikalen Arbeitsbewegungen, 

auf engstem Raum. Die schlanke Bauweise der Servoachsen 

von SEW-Eurodrive half uns dabei, die strengen Platzvorgaben 

des Kunden zu erfüllen“, erläutert Scheffler. 

Abteilungsleiter Kürzer ergänzt: „Eine Anforderung an die Anlage 

war, dass auf ihr unterschiedliche Bauteile gefertigt werden, die drei 

verschiedene Werkzeuge erfordern.“ Wenn in Zukunft neue Bauteile 

hinzukommen, heißt das: Man designt ein neues Werkzeug, ohne 

die modular aufgebaute Anlage verändern zu müssen. „Wir spielen 

dann lediglich ein neues Rezept mit den Verfahrwegen und Kraftgrenzen 

der Motoren auf“, so Kürzer. 

POSITIONS- UND DREHMOMENTREGELUNG 

Die Bewegungssteuerung der Falzanlage erfolgt durch einen Movi-C 

Controller power von SEW-Eurodrive. Auf diesem Controller läuft 

das Softwaremodul Movikit MultiAxisController, um die beiden 

Zylindergruppen anzusteuern. Jan Messerschmitt, Applikationsingenieur 

bei SEW-Eurodrive, war an der technischen Lösung beteiligt. 

Er erläutert: „Der MultiAxisController ermöglicht, sowohl 

die Position in der Vierergruppe exakt zu halten als auch das Drehmoment 

zu regeln, wie es für den Prozess erforderlich ist – ohne 

dass die Position verletzt wird. Das Wichtigste ist, dass die Platten 

nicht verkanten und Funktionssteine nicht kollidieren. Immerhin 

liegt die Toleranz bei Bruchteilen von einem Millimeter.“ 

Für den Nutzer ergibt sich durch den MultiAxis-Controller ein 

hoher Bedienkomfort. Der Anwender hat eine einzige Schnittstelle 

und das Movikit übernimmt die Regelung/Ausgleichfunktionen für 

die gesamte Gruppe. Die übergeordnete Steuerung der gesamten 

Anlage wird über Ethernet/IP angebunden. Sie wurde nach einer 

Vorgabe des Endkunden bereitgestellt. 

PROJEKT ERFORDERTE ENGE ZUSAMMENARBEIT 

Den Auftrag zum Bau der Falzanlage erhielt Ruegenberg im Herbst 

2018. Kurz darauf erfolgte der Projektstart mit der Planung und 

Konstruktion. Ab Mai 2019 fand die Bau- und Erprobungsphase 

statt. Der Laser wurde in Betrieb genommen und erste Versuche 

mit den Testwerkzeugen durchgeführt. Schließlich konnte im 

Frühsommer 2019 der erste Prototyp fertiggestellt werden. Konstrukteur 

Scheffler: „Es gelang uns gemeinsam eine Technologie zu 

entwickeln, die es vorher noch nicht gab. Bei so einem heißen Projekt 

muss die Zusammenarbeit klappen! Es begann alles mit einer 

Idee und einem handtellergroßen, aus mehreren Teilen bestehenden 

‚Würfel‘ .“ 

SEW-Kundenbetreuer Frank Schnell resümiert: „Dieses Projekt 

war eine Herausforderung.“ Als großer Vorteil für die Firma Ruegenberg 

erwies sich, dass man mit den Ansprechpartnern bei SEW- 

Eurodrive fortlaufend in Kontakt stand. Auf diese Weise vereinfachte 

sich die Projektkoordination spürbar. „Die Kommunikation muss 

funktionieren“, betont Scheffler. „Reaktionen und Rückrufe erfolgten 

stets zeitnah; das ist nicht überall so. Es erleichtert die Zusammenarbeit 

ungemein. Auch der Support vor Ort war lückenlos und 

zielführend“, stellt er fest. Mittlerweile trat die Falzanlage ihren Weg 

zum Kunden in Asien an, weitere sind gegenwärtig in Planung 

bzw. im Bau. 

Fotos: Aufmacher, 02: SEW Eurodrive GmbH & Co KG; 

01: Roland Ruegenberg GmbH 

www.sew-eurodrive.de 

www.r-find-r.de 

DIE IDEE 

„Das Falzen stellt eine große technische 

Herausforderung dar. Zum einen 

herrscht oft Ungewissheit über die 

wirkenden Falzkräfte. Andererseits 

stand die Forderung des Kunden nach 

kompakten Baumaßen der gesamten 

Anlage im Fokus. In umfangreichen 

Vorversuchen stellten wir fest, dass 

sich ein Bördelprozess am besten 

eignet: Durch mehrmaliges Einfalten 

und eine spezifische Form weist der 

Falz eine überragende Stabilität auf. 

Es gelang uns gemeinsam mit viel 

Engagement, eine Technologie zu 

entwickeln, die es vorher noch nicht 

gab. Das ist Hightech!“ 

02 

01 Die Bewegungssteuerung der 

Falzanlage ermöglicht sowohl die 

Position in der Vierergruppe exakt 

zu halten als auch das Drehmoment 

zu regeln, wie es für den Prozess 

erforderlich ist 

02 Durch das zweifache Falzen 

und anschließendes Aufstellen 

der Falzkante wird eine höhere 

Festigkeit erzielt. Zudem ist 

die Blechverbördelung weniger 

anfällig für Vibration und weist 

keine scharfen Kanten auf 

Matthias Scheffler, CAD-Konstrukteur, 

Roland Ruegenberg GmbH, 

Bad Sobernheim 



ELEKTRISCHE KLEINANTRIEBE 

MIT DEM 

ROLLSTUHL 

AUF DIE 

RENNSTRECKE 

Der Cybathlon ist ein einzigartiger Wettkampf, bei dem sich Menschen mit 

Behinderungen mittels moderner technischer Assistenzsysteme beim Absolvieren 

alltagsrelevanter Aufgaben messen. In den hochtechnisierten Hightech-Rollstühlen und 

der darin verbauten Robotik übernehmen elektrische Kleinantriebe eine ganze Reihe 

wichtiger Funktionen. 

Unfall, Krankheit, Krieg oder Alltagsgebrechen, eine Behinderung 

kann jeden treffen. Deshalb haben Menschen 

schon seit langem nach Lösungen gesucht, um den Betroffenen 

das Leben zu erleichtern. Als Vorreiter gelten die Chinesen, 

die bereits um 1300 v. Chr. eine Art Sessel mit Rollen genutzt 

haben sollen. Seither haben sich Rollstühle enorm weiterentwickelt 

und sind heute Hightech-Geräte, die ständig verbessert werden. Der 

Cybathlon, den die ETH Zürich ins Leben gerufen hat und seit 2016 

wie die Olympischen Spiele alle vier Jahre stattfindet, soll zu dieser 

Weiterentwicklung beitragen. Auch zwischen den Veranstaltungen 

gibt es immer wieder Rennen, meist im Rahmen von Fachmessen. 

DIE CYBATHLON RENNSTRECKE 

In der Kategorie Wheelchair Race absolvieren Piloten mit einer 

schweren Gehbehinderung in einem motorisierten Rollstuhl eine 

definierte Hindernisstrecke. Die einzelnen Stationen enthalten beträchtliche 

Herausforderungen, z. B. Treppen, Rampen, Slalomstre- 

cken oder ganz allgemein unebenes Terrain. Mit bislang zwei Goldtrophäen 

ist dies die Paradedisziplin des Teams HSR Enhanced der 

Hochschule für Technik Rapperswil in der Schweiz. 

Der Antriebshersteller Faulhaber ist dabei mit an Bord – mit 

Hochleistungsmotoren im Rollstuhl sowie als Sponsor des HSR- 

Teams. „Als 2016 der erste Cybathlon in Zürich ausgerichtet wurde, 

haben wir ziemlich spät davon erfahren“, erinnert sich Prof. Dr. 

Christian Bermes vom Institut für Laborautomation und Mechatronik 

der Hochschule für Technik Rapperswil (HSR). „Es blieben uns 

gerade mal zehn Monate, um aus dem Nichts einen wettbewerbsfähigen 

Rollstuhl zu entwickeln. Aber die Aufgabe war reizvoll, die 

technische Herausforderung ausgesprochen interessant.“ 

STETIG HÖHERE ANFORDERUNGEN 

Das Hochschulteam, das sich dann schnell zusammenfand, holte 

sich gleich in 2016 beim ersten Anlauf die Goldmedaille beim 

Cybathlon. Ein Erfolg, den das Team drei Jahre später bei den 



01 Cybathlon-Pilot Florian Hauser 

in seinem Wettkampf-Rollstuhl, 

der von einem Ingenieursteam der 

Hochschuhe Rapperswil ständig 

weiterentwickelt wird 

Cybathlon Wheelchair Series im japanischen Kawasaki bestätigte. 

Aber ausruhen auf ihren Lorbeeren kommt nicht in Frage – und das 

nicht nur wegen der starken Konkurrenz. Wie im Motorsport reagiert 

die Regelsetzung auf den technischen Fortschritt, und die 

Messlatte wird ständig höher gelegt. 

„In Zürich waren nur drei Treppenstufen zu bewältigen“, erinnert 

sich Bermes. „In Kawasaki waren es schon sechs. Die Tür durfte 

dort nicht mehr vom Fahrer selbst, sondern nur von einem Roboterarm 

geöffnet und nach der Durchfahrt wieder geschlossen werden.“ 

Die einzelnen Aufgaben enthalten also beträchtliche technische 

Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt. Für das Treppensteigen 

z. B. haben die verschiedenen Teilnehmerteams ganz 

unterschiedliche Ansätze entwickelt. Einige von ihnen setzen bspw. 

auf Raupen, die auch die Fortbewegung auf flachem Untergrund 

bewältigen. HSR Enhanced verwendet dagegen ein hybrides Antriebskonzept 

mit Raupen für die Treppe und einzeln lenkbaren Rädern, 

die den Rollstuhl auf ebenem Gelände sehr wendig machen. 

EINSETZBAR ALS RAD- ODER RAUPENFAHRZEUG 

Für die Treppe gibt es das absenkbare Zusatzmodul „Herkules“ unter 

dem Fahrgestell, das den Rollstuhl für die Treppe von einem 

Rad- in ein Raupenfahrzeug verwandelt. Damit der Pilot auch in 

der Schräglage sicher sitzt, wird der Fahrersitz und damit der 

Schwerpunkt verschoben. Die Verlagerung hat zudem Einfluss auf 

die Traktion und das Fahrverhalten, kommt dem Fahrer aber auch 

in Alltagssituationen entgegen: Ist der Sitz vorn, sind seine Füße unten, 

und er kann bequem an einen Tisch heranfahren. In der hinteren 

Position – der Standard für die Fahrt auf ebenem Untergrund – 

liegen die Beine oben, was die Kombination aus Pilot und Rollstuhl 

kürzer und kompakter macht. 

Motoren von Faulhaber kommen im Treppenmodul, bei der Sitzverstellung 

und bei der Einzelradlenkung zum Einsatz. Für die Absenkung 

des „Herkules“ werden zwei leistungsstarke grafitkommutierte 

Motoren der Baureihe CR verwendet, die das Gesamtgewicht 

von rund 180 kg von den Rädern auf die Raupen heben. Der gleiche 

Motortyp verschiebt mit Getriebe und Spindel versehen auch den 

Sitz. Die DC-Motoren mit Grafitkommutierung sind mit Durchmessern 

von 38 mm kompakt und leicht. Durch die Konstruktion als 

Glockenankermotor mit der patentierten, freitragenden Rotorspule 

mit Schrägwicklung, die um einen ruhenden Magneten rotiert, 

kann fast der gesamte Motordurchmesser für die elektrische Spulenwicklung 

genutzt werden. Dadurch sollen die Motoren im Verhältnis 

zu ihrer Größe und ihrem Gewicht höhere Leistungen und 

Drehmomente als konventionelle Ausführungen erreichen. 

Für die Lenkbewegung der Räder sorgen vier bürstenlose Motoren 

der BXT-Serie mit passendem Getriebe. Sie liefern mithilfe ihrer 

innovativen Wicklungstechnik und Auslegung ein hohes Drehmoment 

von 10,2 mNm und das bei 14 mm Höhe und 22 mm Durchmesser. 

Mit einer Drehzahl von bis zu 10 000 min -1 können sie die 



02 

02 Für die Absenkung des 

Treppenmoduls werden zwei 

grafitkommutierte Motoren der 

Baureihe CR verwendet, die das 

Gesamtgewicht von rund 180 kg 

von den Rädern auf die Raupen 

heben 

03 

03 Vier bürstenlose Motoren der 

BXT-Serie mit passendem Getriebe 

sorgen für die Lenkbewegung der 

Räder und liefern mithilfe ihrer 

innovativen Wicklungstechnik und 

Auslegung ein hohes Drehmoment 

Lenkbewegung praktisch verzögerungsfrei umsetzen. Die standardmäßig 

integrierten digitalen Hallsensoren sorgen zudem für 

eine präzise Drehzahlregelung. 

KOMPAKTE ANTRIEBE MIT HOHEM 

WIRKUNGSGRAD 

„Wir versuchen die Ausmaße der Module grundsätzlich zu minimieren“, 

so Bermes. „Das gleiche gilt natürlich für das Gewicht – jedes 

Gramm weniger macht das Fahrzeug beweglicher und besser zu 

handhaben. Außerdem wollen wir keine Akkuleistung verschwenden, 

weshalb wir Antriebe mit hohem Wirkungsgrad brauchen.“ 

Die Arbeit am Cybathlon-Boliden ist ein ingenieurwissenschaftliches 

Projekt und passt ausgezeichnet zum Rapperswiler Institut 

für Laborautomation und Mechatronik, das sich mit angewandter 

Forschung beschäftigt. Das Zusammenspiel von Elektronik und 

Mechanik, von Soft- und Hardware ist dort ein wesentlicher 

Schwerpunkt. Man arbeitet dabei eng mit Unternehmen sowie dem 

schweizerischen Forschungs- und Entwicklungsverbund Innosuisse 

zusammen. Der Wettbewerb ist quasi der Praxis-Härtetest für die 

entwickelten Technologien. „Insgesamt sind über alle Kategorien 

rund hundert Teams aus der ganzen Welt beteiligt. Da kommt eine 

enorme Entwicklungsleistung zusammen, von der Menschen mit 

Behinderung profitieren“, betont Professor Bermes. „Das komplexe 

Zusammenspiel der Module lässt sich aber auch auf andere Bereiche 

übertragen, zum Beispiel auf die Automation und Robotik.“ 

MIT SPORTSGEIST UND EHRGEIZ ZUM ERFOLG 

Bei der Vorbereitung auf das jeweils nächste Rennen kommt zum 

technischen Anspruch noch ein entscheidender Faktor hinzu: 

Sportsgeist! Teamleiter Bermes selbst bezeichnet sich als sportbegeistert 

und Florian Hauser, der seit einem Motorradunfall querschnittsgelähmte 

Pilot des Cybathlon-Rollstuhls, ist ein ehrgeiziger 

Sportler, der beim Training und im Rennen alles gibt. Derselbe 

Geist herrscht im Team aus Bachelor- und Master-Studierenden 

und Ingenieuren. Bermes erklärt: „Es ist wie in der Formel 1: Wir 

versuchen die technischen Möglichkeiten komplett auszureizen. 

Zugleich muss das Material robust und zuverlässig sein, damit es 

den schwierigen Parcours sicher bewältigt und das Rennen durchhält. 

Während der Fahrt ist es dann aber ausschließlich der Pilot, 

der die Leistung auf die Strecke bringt. Mit Florian haben wir dafür 

den perfekten Piloten im Cockpit.“ 

Bei einem anspruchsvollen Technologiewettstreit wie dem 

Cybathlon wachsen alle Beteiligten an ihren Aufgaben und versuchen 

immer wieder Grenzen zu überwinden. Das gilt für die 

Schweizer Entwickler an der HSR genauso wie für die deutschen Ingenieure 

bei Faulhaber in Schönaich. Dort nutzt man die Synergieeffekte 

aus den gesammelten Erfahrungen z. B. für Optimierungen 

und die Entwicklung neuer Produkte in den Applikationsbereichen 

Human Augmentation und Prothetik. Von diesem Technologietransfer 

profitieren zuerst Applikationsingenieure und später Menschen 

mit Behinderungen weltweit. Ob myoelektrische Handprothesen, 

Arm- und Beinprothetik bis hin zu Exoskeletten und Workbots. 

Die Liste der Anwendungsbereiche, für die der Antriebsspezialist 

passende Antriebslösungen im Portfolio hat ist lang. 

Fotos: Aufmacher HSR, 01 Manuel Gutjahr, sonstige Faulhaber 

www.faulhaber.com 

DIE IDEE 

„Bei einem anspruchsvollen Technologiewettstreit 

wie dem Cybathlon 

wachsen alle Beteiligten an ihren 

Aufgaben. Das gilt für die Schweizer 

Entwickler an der Hochschule 

Rapperswil genauso wie für die 

deutschen Ingenieure bei Faulhaber 

in Schönaich. Hier nutzen wir die 

Synergieeffekte aus den gesammelten 

Erfahrungen und Lösungen im 

technischen Grenzbereich für 

Optimierungen und die Entwicklung 

neuer Produkte in den Applikationsbereichen 

Human Augmentation und 

Prothetik.“ 

Dipl.-Ing. (BA) Andreas Seegen, Leiter 

Marketing, Faulhaber, Schönaich 


MARKTPLATZ 

DEZENTRALER BETRIEB FÜR VIELE 

APPLIKATIONEN 

Synchron-Servoantriebe 

mit leistungsstarken 

Motorsystemen 

und integrierter 

Regelelektronik 

bietet Engel in der 

Reihe HFI an. Die 

kompakten 

Antriebe eignen sich 

für dezentrale 

Anwendungen in 

ein- und mehrachsigen Systemen an 24 oder 48 VDC. Die 

hochauflösende Winkelerfassung macht sie zu dynamischen 

Servo-Systemen mit einer konstanten, gleichmäßigen Drehmomententwicklung 

und guten Regeleigenschaften. Die Ansteuerung 

und Sollwertvorgabe des Grundgerätes erfolgt über 

analoge/digitale Signale oder über das CANopen Interface. Mit 

einem Feldbusmodul lassen sich die Geräte in Ethernet-basierte 

Feldbusse einbinden. Dabei unterstützen sie die Betriebsarten 

Profile Position, Profile Velocity und Profile Torque Mode. Die 

Positionierung erfolgt auf absolute und relative Zielvorgaben. In 

Singleturn-Ausführung wird auf Endschalter, mechanischen 

Endanschlag oder auf die aktuelle Position referenziert. Die 

Antriebe sind auch mit funktionaler Sicherheit erhältlich. 

www.engelantriebe.de 

ROBUSTE UND LEICHT ZU REINIGENDE 

MOTOREN 

Für die Nahrungsmittelherstellung 

bietet Groschopp 

die Induktionsmotoren 

der IGK- und 

IGL-Serie, die 

EGK-Servomotoren 

sowie Schneckengetriebe 

nun auch 

komplett in Edelstahl oder sila-coatiert an. Diese lassen sich 

flexibel wie aus dem Baukasten kombinieren und halten der 

Reinigung mit dem Hochdruckreiniger oder mit aggressiven 

Reinigungsmitteln stand. Die Beschichtung Sila-Coat bietet 

im Vergleich zum Hartcoatieren den Vorteil, dass durch die 

Versiegelung der Oberfläche mit einem Elektrophorese- 

Tauchlack die Korrosions- und die Alkalibeständigkeit der 

Komponenten gesteigert wird. Zudem entsteht so eine 

glatte Oberfläche, an der klebrige Lebensmittel wie z. B. 

Teigreste nicht haften bleiben. Das reduziert den Einsatz 

von Reinigungsmitteln. Für besonders raue Umgebungen 

wie z. B. in Fleischereibetrieben gibt es die Motoren und 

Getriebe in der Edelstahlvariante. Es sind auch Kombinationen, 

z. B. aus einem Sila-Coat-Motor mit einem Edelstahlgetriebe, 

möglich. 

www.groschopp.de 

Seit mehr als 25 Jahren sind wir der Spezialist für Laseranwendungen zur Herstellung von individuellen 

und anspruchsvollen Fein- und Mikropräzisionskomponenten. Als innovativer Entwicklungspartner 

und zuverlässiger Fertigungsdienstleister für die Laserfeinbearbeitung von Sonderwerkstoffen 

sind wir für Kunden aus den Bereichen Leistungselektronik, Sensorik & Systeme, 

E-Mobilität & Energietechnik sowie Feinmechanik & Gerätebau tätig. 

So fertigen wir nach Kundenzeichnung beispielsweise anspruchsvolle Elektrobleche mit Blechdicken 

von 0,1 bis 0,5 mm und scharfen Konturen speziell für Miniaturisierung und Mikromotoren. 

Darüber hinaus produzieren wir Kernpakete für Rotoren und Statoren mittels Klebetechnik 

(Backlack) und Laserfeinschweißen. 

Vielfalt in Material und Anwendung. 

Wir sind der richtige Partner für Sie: 

langjährige Erfahrung in der Laserfeinbearbeitung seit 1993 

modernste Lasertechnologie 

über 600 verschiedene Sondermaterialien am Lager – 

große Bandbreite an Edelstahl- und Buntmetallfolien sowie Elektrobleche 

Sprechen Sie uns an! 

Stefano Antuofermo 

Tel.: +49 36601 9327-55 

Mail: stan@lcpgmbh.de 

technische Beratung und gemeinsame Technologieentwicklung 

Herstellung - Prototypen von 1 bis zur automatisierten Serienproduktion von 1 Million Stück 

Erstellung von kundenspezifischen Mess- und Prüfberichten sowie Prozessfähigkeitsanalysen 

extrem kurze und zuverlässige Lieferzeiten 

LCP Laser-Cut-Processing GmbH | Heinrich-Hertz-Str. 17 | 07629 Hermsdorf | Germany | www.lcpgmbh.de


ANTRIEBSKONZEPTE IM WANDEL 

PASSENDE MOTOREN FÜR DIE 

KUNSTSTOFFVERARBEITENDE INDUSTRIE 

Gleichstrommotoren haben sich als Antriebe für Dosieranlagen bewährt. 

In der Kunststoffproduktion kommen sie in zahlreichen Ausführungen zur 

Anwendung. Niederspannungsservomotoren bieten hingegen eine höhere 

Einsatzflexibilität und stellen eine Alternative für die Zukunft dar. 

André Coolen-Pearse ist Marketing- und Vertriebsleiter 

bei der Groschopp AG Drives & More in Viersen 



Für das Dosieren von rieselfähigen Kunststoffgranulaten und 

Pulvern in unterschiedlichen Formen und Körnungen 

braucht die kunststoffverarbeitende Industrie technische Lösungen, 

deren Herstellung ein breites verfahrenstechnisches 

Know-how erfordert. Genau darauf hat sich die Firma Woywod aus 

Gräfelfing bei München spezialisiert. Das Unternehmen wurde 

Ende der 70er Jahre als Einmannbetrieb gegründet und zeichnet 

sich durch jahrzehntelange Erfahrung in der Kunststoffverarbeitung 

aus. Die ersten Produkte des damaligen Ingenieurbüros für 

Extrusionstechnik wurden noch in der Garage des Gründers entwickelt. 

1980 erwarb Woywod dann die Rechte an dem Misch- und 

Dosiersystem Plasticolor. 

ETABLIERTE ANTRIEBSTECHNIK MIT 

GLEICHSTROMMOTOREN 

Zu den Kunden von Woywod gehören neben Herstellern von Kabeln, 

Leitungen und Lichtwellenleitern auch Produzenten von 

technischen Profilen, Monofilamenten, Folien, Platten und Baustoffen 

sowie Fertigungsbetriebe von Spritzgussprodukten. Noch 

heute bilden die Plasticolor-Dosiergeräte von damals die Basis für 

das aktuelle Produktportfolio des Herstellers. Angetrieben werden 

die kontinuierlich modifizierten und weiterentwickelten Geräte 

seitdem von permanenterregten Gleichstrommotoren. Neuerdings 

fertigt Woywod auch Dosiersysteme mit Niederspannungsservomotoren. 

Alle Antriebe bezieht das Unternehmen seit fast vier Jahrzehnten 

von den Antriebsspezialisten der Groschopp AG. 

Die permanenterregten Gleichstrommotoren der Serie PM1 85-40 

mit einem Leistungsbereich von 125 Watt werden bei Woywod in 

Kombination mit einem KT3-Tachogenerator und zwei Stirnradgetrieben 

der Serie SG 80 von Groschopp betrieben. Die Motoren 

bieten eine gute Regelbarkeit mit einem Regelbereich von etwa 

1:30. Bei einer Übersetzung von i=25,1 erreichen sie abtriebsseitig 

etwa 160 min -1 oder bei i=7,8 etwa 512 min -1 . 

Die Stirnradgetriebe zeichnen sich durch einen guten Wirkungsgrad 

sowie ihre kompakte und robuste Bauform aus. Der Motor sitzt 

am Ende des Dosiergerätes und ist über eine Kupplung mit der Dosierschnecke 

verbunden, die das Material in der gewünschten 

Menge in den Verarbeitungsprozess austrägt. Die Einsatzgebiete 

der Groschopp-Motoren reichen von der Zudosierung von Additiven 

bis hin zur kompletten Dosierung und Vormischung auf Kunststoffverarbeitungsmaschinen. 

In der Praxis sieht das dann wie folgt aus: Die Zudosieranlagen 

sind für Verarbeitungsmaschinen mit möglichst konstantem Ausstoß 

konzipiert. Das Hauptmaterial fließt wie beim Einzelgerät frei 

in die Schnecke des Extruders oder der Spritzgussmaschine. Alle 

Additivkomponenten werden zum Hauptmaterialstrom hinzudosiert. 

Die Drehzahlen der Dosierschnecken werden mit der Drehzahl 

der Verarbeitungsmaschine synchronisiert. In der Produktionsmaschine 

werden die Materialien dann sehr gleichmäßig vermischt. 



01 Permanenterregte Gleichstrommotoren 

für Dosiergeräte sind je nach 

Anwendungsbedarf in unterschiedlichen 

Motor-Getriebe-Kombinationen 

verfügbar 

01 02 

02 Durch ihren integrierten Regler 

benötigen Niederspannungsservomotoren 

wenig Bauraum und bieten 

dank programmierbarer Software neue 

elektronische sowie konstruktive 

Möglichkeiten 

ZAHLREICHE MOTOR-GETRIEBE-VARIANTEN 

Um ein breites Produktspektrum vom einzelnen Dosiergerät bis hin 

zur volumetrischen oder gravimetrischen Mischanlage abzudecken, 

lassen sich die einzelnen Komponenten des modularen Plasticolor-Systems 

nach Bedarf kombinieren. Gefertigt werden sie 

ausschließlich im Woywod-Werk in Werneuchen, Seefeld. Die 

Montage erfolgt durch ausgebildete Fachkräfte. So ist das Unternehmen 

in der Lage, auf individuelle Anfragen schnell und flexibel 

zu reagieren. Kleinstserien bis hin zur Serienproduktion mit großen 

Stückzahlen stellen für Woywod kein Problem dar. 

Mit verschiedenen Motor-Getriebe-Kombinationen möchte 

Woywod den Anforderungen einer großen Bandbreite an Anwendungen 

gerecht werden. Somit kann auch der permanenterregte 

Gleichstrommotor PM6 93-50 (200 Watt) mit einem KT5-Tachogenerator 

und zwei Stirnradgetrieben der Serie SG150 in den Dosierund 

Mischsystemen verbaut werden. Er ist von der Bauform her etwas 

größer als der PM1 85-40 und wird in den Geräten und Anlagen 

zur Kunststoffverarbeitung mit einem Übersetzungsverhältnis von 

i=6 bzw. i=12 betrieben. 

NIEDERSPANNUNGSSERVOMOTOREN SPAREN 

BAUTEILE UND SIND PROGRAMMIERBAR 

Als Alternative zu den permanenterregten Gleichstrommotoren hat 

Woywod gemeinsam mit Groschopp ein Antriebssystem mit Niederspannungsservomotor 

(24 V/80 W) entwickelt. Der EGK65- 

30NA mit integriertem Regler und einem Planetengetriebe MPL65 

ist eine Weiterentwicklung der Black-Panther-Servomotoren von 

Groschopp. Dieses Antriebssystem zeichnet sich durch eine hohe 

Leistungsdichte, Positioniergenauigkeit und Energieeffizienz aus. 

Durch die Integration des Reglers benötigt der Motor nur wenig 

Bauraum. Durch seine frei programmierbare Software sowie flexiblen, 

elektronischen und konstruktiven Möglichkeiten ist der Antrieb 

für zahlreiche Anwendungen konfigurierbar. Das reicht vom 

einfachen Dosiergerät bis hin zur volumetrischen oder gravimetrischen 

Mischanlage. 

„Je flexibler in der jeweiligen Anwendung dosiert werden muss, 

desto mehr empfehlen wir es, den Servomotor einzusetzen“, erläutert 

René Günther, Vertriebsleiter bei Woywod. Gravimetrische 

Mischanlagen verfahren z. B. nach dem „loss-in-weight-Prinzip“. 

Jedes Plasticolor-Element ist mit einer Trichterwaage ausgestattet 

und arbeitet abhängig vom Materialverbrauch der Verarbeitungsmaschine. 

Die Weitbereichsmotoren von Groschopp mit ihrem 

hohen Regelbereich folgen dabei dem Durchsatzwert der 

Mischanlage. Somit stellen sie die exakte Einhaltung der eingestellten 

Rezeptanteile sicher. 

„Unser Ziel ist es, eine optimal abgestimmte Lösung, bestehend 

aus Dosiertechnik, Motoren und Regeltechnik anzubieten,“ so Günther, 

„daher planen wir langfristig, die neuen Niederspannungsservomotoren 

als Einheitsmotor für unsere Produkte zu etablieren.“ 

Da aber noch viele Anwender die PM-Varianten einsetzen, werde 

dieser Prozess noch etwas Zeit brauchen. 

Fotos: Aufmacher: Woywod Kunststoffmaschinen; 01-02: Groschopp 

www.woywod.de 

www.groschopp.de 

DIE IDEE 

„In der Kunststoffindustrie muss oft 

flexibel dosiert werden, wie es z. B. 

gravimetrische Mischanlagen, die 

nach dem loss-in-weight-Prinzip 

arbeiten, vermögen. Niederstrommotoren 

mit integriertem Regler und 

Planetengetriebe sind für jede 

Anwendung konfigurierbar und 

folgen mit ihrem hohen Regelbereich 

dem Durchsatzwert der Maschine. 

Somit können Rezeptanteile exakt 

eingehalten werden. Die Anschaffung 

einer zweiten Dosierschnecke 

entfällt.“ 

André Coolen-Pearse, Marketing- und 

Vertriebsleiter, Groschopp AG 

Drives & More 


MARKTPLATZ 

SMART, VERNETZT UND FUNKTIONAL SICHER 

Dunkermotoren hat 

erstmalig die Profinet- 

Funktionalität samt dem 

Profil PROFIdrive mit 

Applikationsklassen 1 

und 4 serienmäßig in 

Motoren integriert. Den 

Anfang machte der 

BG 95 dPro PN. Bereits 

verfügbar ist auch die 

externe Steuerungselektronik BGE 5510 dPro PN, deren 

Anwendung bei begrenzter Motorlänge von Vorteil ist. 

Angeboten wird zudem die BLDC-Baureihe dPro mit EtherCAT 

Schnittstelle, die mit integriertem Servoregler (BG 66 dPro EC 

bis BG 95 dPro EC) oder als externe Version (BGE 5510 dPro EC) 

bezogen werden kann. Kennzeichnend sind in beiden Fällen 

sogenannte „Distributed Clocks“, die eine Synchronisation im 

Millisekunden-Bereich ermöglichen. Ferner sollen künftig 

auch dPro-Motoren zwischen 20…3900 W mit funktionaler 

Sicherheit (STO – Safe Torque Off) verfügbar sein. Elektronische 

Schaltkreise ersetzen mechanische Relais und sorgen für 

eine drehmomentfreie Schaltung. Da mit dem Auslösen von 

STO die Logikspannung erhalten bleibt, entfällt ein Referenzieren 

nach Wiederanlauf. 

www.dunkermotoren.de 

KEIN RASTMOMENT MIT NUTENFREIEN 

SLOTLESS-MOTOREN 

Servotecnica führt neben 

Slotted-Motoren auch 

Antriebe mit eisenlosen 

Statoren (slotless) im 

Programm. In Servo-unterstützten 

Systemen 

sorgen sie für einen 

gleichmäßigen Betrieb 

mit guter kt-Linearität. Bei 

bürstenlosen Motoren mit 

Permanentmagneten kann es passieren, dass das Rastmoment 

eine Drehmoment- und Drehzahlwelligkeit erzeugt. Folge ist ein 

unerwünschtes, nicht lineares Verhalten in der Steuerung des 

Motors. Die Slotless-Motoren von Servotecnica hingegen sind mit 

freitragenden Wicklungen versehen und darauf ausgelegt, ein 

voraussehbares Ausgangsdrehmoment mit minimierten, 

nichtlinearen Effekten sicherzustellen. Bei korrekter Anordnung 

interagieren die Spulen mit dem Permanentmagneten, um Kraft 

oder ein Drehmoment zu erzeugen. Das Rastmoment wird dabei 

eliminiert, da keine Diskontinuität mehr entstehen kann. Weil das 

gesamte Drehmoment vom Phasenstrom bestimmt wird, ist die 

Slotless-Technologie insbesondere für Präzisionssysteme mit 

direktem Antrieb geeignet. 

www.servotecnica.de 

AUF HOHE DREHMOMENTDICHTE GETRIMMT 

B&R führt die Servomotoren 8LW und 8LS neu im Programm. Durch das 

Konstruktionsprinzip und die Servoverstärker ACOPOS wird gegenüber 

vergleichbaren Modellen ein um bis zu 75 % höheres Nenndrehmoment 

erreicht. 

Ein neuartiges Wicklungsdesign reduziert zudem Gleichlaufschwankungen. 

Parallel wurden die Wärmeabführung sowie die Positions- und 

Wiederholgenauigkeit verbessert. Die Motoren 8LW und 8LS eignen 

sich für Anschlussspannungen von 325 oder 750 VDC und sind in 

Höhen bis 4 000 m einsetzbar. Sie werden als Einkabel-Lösung für 

EnDat 2.2 in Verbindung mit skalierbaren Sicherheitsfunktionen sowie 

als Zweikabel-Lösung für Resolver und EnDat 2.2 angeboten. Die 

IP64-Motoren verfügen über ein elektronisches Typenschild, das alle 

relevanten Daten beinhaltet. So ist der gesamte Antriebsstrang identifizierbar. Parametrierarbeiten entfallen und die 

Inbetriebnahme wird verkürzt. Darüber hinaus hilft ein einfacher Abgleich der Maschinenkonfiguration, fehlerhafte Anordnungen 

sofort zu diagnostizieren. 

www.br-automation.com 

Ihr Partner für maßgeschneiderte Antriebslösungen 

» Kundenspezifische Servomotoren und Linearaktuatoren 

» Linearmotoren und Direktantriebe 

» Planetenrollengewindetriebe und Kugelumlaufspindeln 

» PM-Synchronmotoren bis 1 MW 

» PM-Generatoren 

» Servoregler 

Moog GmbH • Niederlassung Griesheim 

Wiesenstraße 6 • 64347 Griesheim • +49 6155 797421-0 • info.vsm@moog.com 

www.moog-servo.de 



MINIATURISIERUNG 

MIKROANTRIEBE MIT GROSSEM 

INNOVATIONSPOTENZIAL 

Mikroantriebe vereinen 

mechanische und 

elektrische Funktionen 

in einem Bauteil. 

Das spart viel Platz, 

um Geräte aus 

unterschiedlichen 

Bereichen technisch zu 

verkleinern und zu 

optimieren. 

Integrierte Stell- und Antriebsmodule kombinieren mechanische 

und elektrische Funktionen in einem Bauteil. Dadurch können 

hinreichende Performanceansprüche auf kleinstmöglichem 

Formfaktor erreicht werden. Zu den integrierten Komponenten 

gehören Aktuatoren, Positionssensoren, Präzisionsmechanismen, 

Treiberelektronik und Mikroprozessor mit Steuerfirmware. 

Das Antriebsmodul ist ein Komplettbauteil mit einem mechanischen 

und einem Software-Interface. Zudem verfügt es über einen 

elektrischen Busanschluss. Um das Antriebsmodul in eine Anwendung 

zu integrieren, müssen Entwickler nur Versorgungsspannung 

sowie Busanschlüsse verbinden. Anschließend kann die Bewegung 

mit High-Level-Kommandos programmiert werden. Vergleichbar 

mit einer einfachen I2C- oder einer SPI-Slave werden sperrige Elektronik, 

Leitungen und Stecker, die um ein Vielfaches größer als das 

bewegte Objekt sein können, eliminiert. 

Maximilian Dreher ist Vertriebsingenieur für Miniaturantriebsmodule 

bei der SI Scientific Instruments GmbH in Gilching bei München 

KOMPLEXE GERÄTE IN TRAGBARER FORM 

Geräteentwickler nutzen integrierte Antriebsmodule und andere 

Mikroinnovationen, um kleinere Produkte für eine Vielzahl von Anwendungen 

neu zu kreieren. Dazu gehören die Spektroskopie, die 

Mikroskopie, bildgebende Verfahren, die biometrische Identifikation, 

die patientennahe Diagnostik sowie die DNS-Sequenzierung 

und Navigation. Es ist jetzt denkbar portable Geräte zu entwickeln, 

die aufgrund ihrer Komplexität nur in Form stationärer Systeme 

herstellbar waren. 

In diesem Kontext haben M3 (Micro Mechatronic Motion)-Module 

das Potenzial anderen Mikrotechnologien zum Durchbruch zu 

verhelfen, indem man sie mit Präzisionsmechanismen, den neuesten 

Mikroprozessoren und Steuersoftware kombiniert. Miniaturisierung 

birgt einzigartige Entwurfsherausforderungen, die nur mit 

neuartigen Ansätzen für Lager, Materialien, Bauteiltoleranzen und 

Herstellungsmethoden bewältigt werden können. Einfach konventionelle 

Teile aus größeren Antriebs- oder Positioniersystemen zu 

verkleinern, ist nicht praktikabel. 

Die Baureihen der M3-Module zeigen die Komplexität der winzigen 

Bewegungsmechanismen, damit Reibung, Präzision und Ertrag 

die gewünschten Leistungsvorteile einbringen. 



DIE IDEE 

Das M3-F Fokusmodul von New Scale nutzt z.B. eine lineare Stiftbuchsenführung 

in einer Polymerstruktur. Das Modul stellt damit eine hinreichende Genauigkeit 

sowie geringe Reibung sicher. Eine dynamische Neigung von

DREHGEBER 

ABSOLUTWERTGEBER 

FÜR UNTERSCHIEDLICHE ANWENDUNGEN 

PASSGENAU KONFIGURIERT 

Das Unternehmen Hengstler ist ein europäischer Hersteller industrieller Zählund 

Steuerungskomponenten für die Automatisierung. Hengstler hat sich auf 

die Produktion anwenderspezifisch konfigurierter Drehgeber, Zähler, Drucker 

und Relais für Anwendungen spezialisiert, die sich nicht mit Standard-Produkten 

realisieren lassen. Das macht die Produkte des Herstellers vielfältig einsetzbar. 

Die Wellen branden geräuschvoll an die Steilküste im Norden 

Schottlands. Mit einer Geschwindigkeit von 3,5 m/s strömt 

das Wasser hier an den Unterwasser-Rotoren eines Gezeitenkraftwerks 

vorbei. Diese Anlage wird in Zukunft 

elektrische Energie für 175 000 Haushalte produzieren und damit 

weltweit die größte ihrer Art sein. 

Im Portland Firth herrschen optimale Bedingungen für die Erzeugung 

von Strom durch Wasserkraft, denn hier gibt es nicht nur 

Wind im Überfluss, sondern auch Ebbe und Flut. Alles zusammen 

sorgt dafür, dass im Meer vor der Küste eine starke Oberflächenströmung 

entsteht – und Wellen, die nicht selten Höhen von fast 20 m 

Leslie Wenzel ist Manager Marketing und Communications 

bei der Hengstler GmbH in Aldingen 

erreichen. Das Gezeitenkraftwerk nutzt diese Wetterverhältnisse 

gezielt aus: Riesige Rotoren mit Durchmessern von bis zu 18 m sind 

in 35 bis 100 m Tiefe mit einem Stahl-Fundament am Meeresboden 

verankert. Die starke Strömung setzt die Rotoren in Bewegung, die 

dann Strom erzeugen. 

DREHGEBER SICHERN HOHEN STROMERTRAG 

Um eine große Energieausbeute erzielen zu können, müssen die 

Rotorblätter in einem bestimmten Winkel zur Strömung ausgerichtet 

sein. Die Einstellung des Rotorblatt-Anstellwinkels übernimmt ein 

Pitch-Control-System des Windkraftanlagenbauers SBB. Sein Herzstück 

ist der Absolutwertgeber Acuro AC58 von Hengstler, der die 

exakte Position des Rotorblattes erfasst und an die Steuerung meldet. 

Den Acuro AC58 wählte SBB, weil man einen Drehgeber suchte, 

der sowohl wasserdicht als auch salzwasserbeständig sein musste. 


DREHGEBER 

Darüber hinaus wurde eine redundante Ausführung des Encoders 

gefordert. 

SBB setzt den optischen Drehgeber AC58 von Hengstler schon 

seit langem in seinen Pitch-Control-Systemen für Windkraftanlagen 

ein. Der Encoder verfügt über eine Auflösung von bis zu 34 Bit, eignet 

sich für Drehzahlen bis 5000 min -1 und besitzt eine robuste Sensoreinheit 

(Schockfestigkeit bis 200 g). 

IN RAUEN UMGEBUNGSBEDINGUNGEN 

EINSETZBAR 

Für den Einsatz in der Pitch-Verstellung der Rotorblätter im Gezeitenkraftwerk 

mussten die AC58-Drehgeber allerdings modifiziert 

werden. Peter Elbel, Manager Application Management bei Hengstler 

und seine Kollegen statteten die AC58 mit einem salzwasserbeständigen 

Gehäuse aus, das den rauen Bedingungen besser standhält 

als ein normales Gehäuse mit Beschichtung. Durch diese anwenderspezifisch 

entwickelte redundante Ausführung eignet sich der 

Drehgeber auch für Unterwasser-Anwendungen (DNV/Det Norske 

Veritas). Darüber hinaus wurden die Drehgeber redundant ausgeführt 

– d. h., die Ingenieure verbauten zwei Drehgeber in einem 

Gehäuse. Beide übertragen die jeweilige Position des Rotorblattes, 

sodass die Funktionsfähigkeit der Anlage beim Ausfall eines Encoders 

nicht gefährdet ist. 

Robust müssen auch die Drehgeber sein, die in Antrieben von Versorger-Schiffen 

für Windkraftanlagen zum Einsatz kommen. Eine 

norwegische Reederei hat bei einem Hersteller von Schiffsmotoren 

elektrische Propeller-Antriebe für vier neue Schiffe dieses Typs 

bestellt. Das Unternehmen Hengstler liefert die Drehgeber für die 

Erfassung der Position und Rotationsgeschwindigkeit der Propeller. 

Die Kenntnis der exakten Propeller-Position ist essentiell, um das 

Schiff möglichst präzise und kraftstoffsparend navigieren zu können. 

Eine der wichtigsten Anforderungen des Schiffsmotor-Herstellers 

an die Drehgeber war die Zertifizierung nach DNVL-GL. Darüber 

01 In einem Gezeitenkraftwerk sorgt der Acuro AC58-Drehgeber 

von Hengstler für die genaue Ausrichtung der Rotorblätter 

hinaus mussten sie kompatibel mit Siemens-SPS-Controllern sein. 

Der verschleißfreie elektronische Multiturn-Absolutgeber Acuro AR62 

von Hengstler erfüllt diese Vorgaben. In jedem der vier neuen Versorger-Schiffe 

werden zwei Antriebe mit je zwei AR62-Drehgebern 

verbaut sein. 

FÜR HOHE DREHZAHLEN GEEIGNET 

Individuell konfigurierte Drehgeber von Hengstler sind auch in 

Motorenprüfständen zu finden. Auf diesen Anlagen werden Pkw- 

Motoren, Schiffsdiesel, Flugzeugturbinen oder Antriebe von Baumaschinen 

auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft. Für eine erfolgreiche 

Durchführung der Tests muss der Prüfstand die genaue Position der 

Motor-Zylinder kennen. Die Ermittlung dieser Werte übernehmen 

hochgenaue Drehgeber, die aber noch eine weitere Eigenschaft besitzen 

müssen: Sie sollen die Zylinder-Position auch bei den hohen 

Drehzahlen von Elektromotoren noch zuverlässig und genau ermitteln 

können. „Da der Trend in Richtung Elektromobilität geht, 

möchte der Anwender seine Prüfplätze dafür mit der passenden 

Technologie ausstatten“, so Peter Elbel. 

Die Ingenieure bei Hengstler verfügen über umfangreiches Knowhow 

und erweiterten kurzerhand den Drehzahlbereich ihres Absolutwertgebers 

Acuro AC58. In der Standardversion ist der AC58 für Drehzahlen 

von 6 000 ... 10 000 min -1 ausgelegt. „Für diese Anwendung 

haben wir ihn so modifiziert, dass er auch noch bei Drehzahlen von 

bis zu 20 000 min -1 hochpräzise arbeitet.“ Der Auftrag war nicht ungewöhnlich: 

„Wir liefern schon seit 25 Jahren Encoder mit Drehzahlen 

von bis zu 25 000 min -1 für Spinnerei-Maschinen“, berichtet Elbel. 


DREHGEBER 

BETRIEB AUCH IM VAKUUM 

Manche Anwendungen erfordern auch Drehgeber mit besonderer Druckfestigkeit. 

So orderte der Vakuumpumpen-Hersteller Leybold bei Hengstler für seine 

Prüfstände einen Inkrementalgeber, der auch bei Unterdruck einwandfrei und 

hochgenau funktioniert. Der Encoder erfasst auf den Testständen die exakte 

Position der Vakuumpumpen und ermöglicht so deren genaue Ausrichtung für 

die Prüfung. Hengstler ist in der Lage, sowohl Singleturn- als auch Multiturn- 

Drehgeber für den Einsatz in solchen Applikationen anzupassen. Sie werden 

zudem – anders als in der Branche üblich – als Motorfeedback-Lösung ausgeführt. 

So kann der Anwender den Drehgeber im Vakuum mit einem Motor gekoppelt 

als Gesamtsystem verwenden. 

BRANDSICHERE KABEL FÜR DREHGEBER 

Ein weiteres Beispiel für die vielzähligen anwenderspezifischen Lösungen von 

Hengstler sind Drehgeber mit brandsicheren Kabeln. Sie werden u. a. in Rolltreppen 

im U-Bahn-Bereich verbaut, da für elektrische Komponenten hier strenge Anforderungen 

an die Brandsicherheit gelten. Der Hintergrund: Sollte ein Feuer ausbrechen, 

müssen die Passagiere ausreichend Zeit haben, den Gefahrenbereich 

unverletzt zu verlassen. Herkömmliche PVC- oder PUR-Kabel würden im Brandfall 

aber schnell giftige Gase absondern und eine große Rauchentwicklung verursachen. 

Der Fluchtweg wäre so versperrt. 

Die Drehgeber, die Hengstler an einen Hersteller von U-Bahn-Rolltreppen 

lieferte, waren deshalb mit halogenfreien, schwer entflammbaren Kabeln 

ausgestattet. Sie setzen im Falle eines Feuers keine korrosiven Brandgase 

frei (IEC 61034 + EN 61034), sind flammhemmend und selbstverlöschend 

(IEC 60332-1-2 + EN 60332-1-2) und verhindern die Brandweiterleitung 

(nach IEC 60332 + EN 50266). 

02 Ist für den Einsatz in 

maritimen Anwendungen zugelassen: 

Der Absolutwertgeber Acuro AR62 

DIE IDEE 

„Durch unser modulares Baukastensystem 

können wir einige unserer 

Produkte passend für die unterschiedlichen 

mechanischen und 

elektrischen Anwenderbedürfnisse 

konfigurieren. Da wir unsere 

Produkte zudem grundsätzlich robust 

auslegen, sind sie auf einen weit 

gefächerten Bereich an Umgebungsbedingungen 

abgestimmt. Sollten 

die vordefinierten Varianten und 

Ausprägungen einmal nicht passen, 

können wir nahezu alle Anforderungen 

über anwenderspezifische 

Erweiterungen abdecken.“ 

VIELFÄLTIGES PRODUKTPROGRAMM 

Zum Produkt-Programm gehören neben Drehgebern und Zählern auch Sicherheitsrelais. 

Hengstler entwickelt und fertigt darüber hinaus Einbaudrucker z. B. 

für Fahrkartenautomaten und Kontoauszugsdrucker und ist einer der größten 

Hersteller von Abschneidern Europas. Auf Wunsch des Anwenders übernimmt 

das Unternehmen die komplette Projektabwicklung. 

Fotos: Aufmacher Alex Mit / shutterstock.com, 02 Tawansak / shutterstock.com, 

sonstige Hengstler 

www.hengstler.de 

Peter Elbel, Manager Application 

Management, Hengstler GmbH 

in Aldingen 


MARKTPLATZ 

NEUE SPIROPLAN GETRIEBEBAUREIHE MIT 

HOHEM WIRKUNGSGRAD 

Die neuen W..29- und 

W..39-Getriebe von 

SEW-Eurodrive ermöglichen 

durch ihren 

2- bzw. 3-stufigen 

Aufbau eine weite 

Spanne an Übersetzungen 

und bieten hohen 

Wirkungsgrad über den 

gesamten Übersetzungsbereich. 

Mit ihrem Drehmomentbereich von bis zu 130 bzw. 

bis zu 200 Nm sind sie in vielen Anwendungen einsetzbar. 

Spiroplan-Getriebe und -Getriebemotoren sind seit vielen Jahren 

fester Bestandteil des Getriebeportfolios von SEW-Eurodrive. Die 

spezielle Spiroplan-Verzahnung ermöglicht einen wirtschaftlichen 

Aufbau der Getriebe und ist gleichzeitig eine zuverlässige 

und verschleißfreie Winkelgetriebestufe. Bei den W..9-Getrieben 

befindet sich die Spiroplan-Verzahnung in der ersten Stufe mit 

einer verhältnismäßig kleinen Übersetzung. Die zweite und, je 

nach Gesamtübersetzung dritte Getriebestufe werden mit 

Stirnradverzahnungen realisiert. Dadurch liegt der Gesamtwirkungsgrad 

des Getriebes auch bei großen Gesamtübersetzungen 

auf einem sehr hohen Niveau. 

www.sew-eurodrive.de 

OBERFLÄCHENSCHUTZ FÜR DIFFERIERENDE 

ANWENDUNGEN 

Um seine Antriebssysteme 

vor Korrosion, Chemikalien, 

Abrieb, Kratzern und 

Feuchtigkeit zu schützen, 

nutzt Nord Drive Systems 

auf den Einsatzfall 

zugeschnittene Verfahren 

– von der Beschichtung bis 

zur Veredelung. 

Bei Lackierungen verwendet 

Nord High-Solid-Lacke 

mit einem Feststoffanteil bis 80 %, die die Emissionsvorteile von 

Hydrolacken mit der Funktionalität lösemittelhaltiger Beschichtungsmaterialien 

vereinen. Für die Elektroindustrie empfiehlt der 

Hersteller leitfähige Pulverlacke, die auch ein statisches Aufladen 

der Antriebstechnik verhindern und frei von Lösungsmitteln sind. 

Die nsd tupH-Veredelung zielt hingegen darauf, Aluminium 

ähnlich korrosionsfest wie Edelstahl zu gestalten. Dabei wird eine 

permanent mit dem Grundwerkstoff verbundene Schutzschicht 

erzeugt. So kann nichts abplatzen oder abblättern. Etwaige 

Beschädigungen bleiben lokal und breiten sich nicht aus. Die 

Antriebe lassen sich leicht reinigen und sind weitgehend resistent 

gegen Säure und Laugen. 

www.nord.com 

MODULARE GETRIEBELÖSUNG FÜR ALLE MOTOREN 

In der Regel sind Adapter erforderlich, um Getriebe und Motor miteinander zu verbinden. 

Der daraus resultierenden Schnittstellenproblematik begegnet Nabtesco mit Servomotoren 

der neuen Neco-Serie. Statt jeden Motortyp über ein eigenes Interface anzubinden, 

ermöglicht das modulare Baukastensystem eine problemlose Adaption aller gängigen 

Servomotoren. Durch die Kombinationen standardisierter Elemente entstehen definierte 

Interfaces, die ein breites Spektrum an Antrieben abdecken. So lassen sich die Getriebe mit 

allen auf dem Markt verfügbaren Motorenmarken nutzen. Bei der Neco-Reihe handelt es 

sich um vollständig geschlossene Getriebeeinheiten. Sie erreichen eine hohe Präzision mit 

einem Hystereseverlust von 0,5 arc.min und verfügen über doppelt gelagerte Exzenterwellen sowie eine gelagerte Antriebswelle. 

www.nabtesco.de 



ZAHNSTANGENGETRIEBE 

FLUGZEUGBAUTEILE AUF 

HERZ UND NIEREN GEPRÜFT 

Flugzeugkabinen können in starke Schwingungen geraten, die den Komfort und 

die Sicherheit der Passagiere beeinträchtigen. Die Technische Universität 

Hamburg entwickelt deshalb Dämpfungselemente, die Vibrationen verringern 

und zudem die Fertigung von Flugzeugteilen in Leichtbauweise ermöglichen 

sollen. Das Zahnstangengetriebe Lifgo 5.3 von Leantechnik spielt eine zentrale 

Rolle in dem Forschungsprojekt. 

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen für Flugzeugkabinen 

ist einer der Schwerpunkte des Instituts für Produktentwicklung 

und Konstruktionstechnik (PKT) der 

TU Hamburg. Mehrere Forschungsprojekte beschäftigen 

sich mit dem Thema, bei dem die Reduzierung von Vibrationen 

eine große Rolle spielt. Diese Vibrationen entstehen u. a. durch Turbulenzen 

oder durch die Schwingungen defekter Turbinen. Da die 

Kabine fest mit der tragenden Struktur des Flugzeugs verschraubt 

ist, werden diese Schwingungen von außen direkt ins Innere der 

Maschine übertragen. 

Sven Schürmann ist Marketingreferent 

bei der Leantechnik AG in Oberhausen 

Bei einer Unwucht in der Turbine kann es zu einem starken Aufschwingen 

der Kabinenstruktur kommen, sodass eine Verletzungsgefahr 

für Personal und Passagiere besteht. Würde man eine Möglichkeit 

finden, die Kabine zu dämpfen, wäre das nicht nur ein 

Fortschritt im Hinblick auf Sicherheit und Komfort. Dann ließen 

sich aufgrund der geringeren Belastungen auch die massiven Verbindungen 

durch leichtere Konstruktionen ersetzen. 

GERINGERER EMISSIONSAUSSTOSS DANK 

LEICHTBAUWEISE 

Durch die Fertigung der Kabine im Leichtbau würden die Flugzeuge 

weniger Kerosin verbrauchen – für die Hersteller ein wichtiges zusätzliches 

Verkaufsargument im harten Wettbewerb. Die Luftfahrt 

hat großes Interesse daran, die Kabinenelemente zu dämpfen. Bis 



her haben sich die Flugzeug-Hersteller allerdings hauptsächlich mit 

Dämpfungsmaßnahmen einzelner Komponenten, anstatt mit der 

Dämpfung der Flugzeug-Struktur als solches beschäftigt. Das würde 

eine aufwändige Grundlagenforschung erfordern, die sehr teuer ist. 

Deshalb haben sich die Hamburger Wissenschaftler um Projektleiter 

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dieter Krause des Themas angenommen. 

ZIEL DES PROJEKTS 

Das Ziel ihres von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) 

finanzierten Projekts ist es, Feder-Dämpferelemente (Impedanz- 

Elemente) zu entwickeln, die zwischen Außenstruktur und Kabine 

installiert werden und einen Großteil der Vibrationen auffangen 

sollen. Impedanz-Elemente sind Maschinenelemente, welche aus 

einem einstellbaren Federelement und einem einstellbaren Dämpfungselement 

bestehen. Es können z. B. Hydraulikdämpfer, bestehend 

aus zwei Fluid-Kammern, die durch einen schmalen einstellbaren 

Kanal miteinander verbunden sind, verwendet werden. In 

der Mitte des Elements befindet sich dann die Kolbenfläche, die 

sich nach links und rechts bewegt, um dabei das Fluid von einer 

Kammer in die andere zu strömen. Dadurch, dass das Fluid nur 

durch den kleinen Kanal von einer Kammer in die andere gelangen 

kann, entsteht Fluidreibung, die eine dämpfende Wirkung hat. 

An dem Projekt beteiligen sich neben den Hamburger Wissenschaftlern 

auch Kollegen des Instituts für Produktentwicklung 

(IPEK) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und 

der Product Development Group (pd|z) des Institute of Design, 

Materials and Fabrication der ETH Zürich. Während die Hamburger 

sich auf die Entwicklung von Impedanz-Elementen für Flugzeuge 

konzentrieren, erforschen die Wissenschaftler am KIT unter der Leitung 

von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Sven Matthiesen Dämpfungselemente 

für Power-Tools wie Bohrhammer und in der Schweiz arbeitet 

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mirko Meboldt mit seinem Team an Impedanz- 

Elementen für die Robotik. 

ZAHNSTANGENGETRIEBE ERMÖGLICHTE TESTS 

Für die Entwicklung der Impedanz-Elemente sind umfangreiche Tests 

nötig. Eigentlich müsste für jedes Testszenario ein eigenes Feder- 

Dämpfungselement konstruiert werden, das die realen mechanischen 

Eigenschaften abbildet. Da dies jedoch sehr kostenintensiv 

wäre, entwickeln die Wissenschaftler Impedanz-Elemente, deren 

Steifigkeits- und Dämpfungsverhalten sich an den jeweiligen Testfall 

anpassen lässt. 

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dieter Krause und sein Team konstruieren sowohl 

translatorische als auch rotatorische Impedanz-Elemente, die 

auf entsprechenden Prüfständen getestet werden. Der rotatorische 

Prüfstand des Instituts ist allerdings für die Versuche an den relativ 

kleinen Dämpfungselementen zu groß – die Tests wären sehr aufwändig. 

Emil Heyden und seine Kollegen hatten deshalb die Idee, 

eine kleinere translatorische Prüfvorrichtung zu einem rotatorischen 

Teststand umzubauen. „Dazu brauchten wir ein Zahnstangengetriebe 

mit möglichst geringem Spiel, das die translatorische 

Bewegung der Hydraulikzylinder in eine rotatorische Bewegung 

übersetzt“, erinnert sich Emil Heyden, Doktorand am PKT. „Wir 

haben am Markt zuerst keine passende Komplett-Lösung gefunden 



02 

01 Das Zahnstangengetriebe 

übersetzt die 

translatorische Bewegung 

des Hydraulikzylinders in 

eine rotatorische 

Bewegung, die dann auf 

den Prüfling einwirkt 

02 Der neue Prüfstand 

der TU Hamburg: 

Unmittelbar vor dem 

Fixierungselement (oben) 

befindet sich der Prüfling – 

an das Zahnstangengetriebe 

(unten) ist ein 

Hydraulikzylinder 

angeschlossen, der 

translatorische 

Bewegungen erzeugt 

01 

und waren schon dabei selbst eines zu bauen, 

als wir auf die Lifgo-Zahnstangengetriebe 

von Leantechnik gestoßen sind.“ 

HOHE PRÄZISION UND 

VIELZÄHLIGE AUSFÜHRUNGEN 

Die Lifgo-Zahnstangengetriebe der Oberhausener 

Anbieter von linear gelagerten 

Zahnstangenhubgetrieben erfüllen die Anforderungen 

der Wissenschaftler aufgrund 

ihrer hohen Präzision. Die Zahnstangengetriebe 

sind in vier Baugrößen und sechs 

verschiedenen Ausführungen verfügbar 

und können mithilfe ihrer vierfach-rollengeführten 

Edelstahl-Zahnstange Quer- und 

Hubkräfte von bis zu 25 000 N aufnehmen. 

Das Modell mit einfacher Zahnstange lässt 

sich zudem zum Lifgo Linear umbauen und 

kann dann in Anwendungen mit langen 

Verfahrwegen eingesetzt werden. 

Die Variante Lifgo Doppel verfügt über 

zwei parallel laufende Zahnstangen und ist 

für Handling-Aufgaben konzipiert, die mithilfe 

von Zentrier- oder Greiferbewegungen 

ausgeführt werden. Mit dem Lifgo 

Linear Doppel wiederum können Greifund 

Zen trierbewegungen in Anwendungen 

mit langen Verfahrwegen bewältigt 

werden. Das Lifgo SVZ ist mit einer schrägen 

Verzahnung ausgestattet, die einen leisen 

Betrieb ermöglicht. In der Ausführung 

Lifgo Excenter lässt sich das Zahnflankenspiel 

individuell einstellen. 

STARKEN BELASTUNGEN 

AUSGESETZT 

Emil Heyden und seine Kollegen wählten 

für ihren rotatorischen Prüfstand die Version 

Lifgo 5.3 in der Excenter-Ausführung mit 

individuell einstellbarem Zahnflankenspiel. 

So können sie das Getriebe für verschiedene 

Testszenarios individuell einstellen, um 

möglichst wenig Spiel zu haben und aussagekräftige 

Messergebnisse zu bekommen. 

Das Lifgo 5.3 kann Hubkräfte von bis zu 

15 900 N aufnehmen und Drehmomente 

von bis zu 477 Nm übertragen. In dem Prüfstand 

der TU Hamburg erzeugt das Zahnstangengetriebe 

von Leantechnik eine rotatorische, 

sinusförmig gesteuerte oszillierende 

Bewegung des Prüflings, also des Impedanz-Elements. 

Dabei wirken Momente von 

bis zu 100 Nm auf die Dämpfungselemente 

ein – in Frequenzen von bis zu 30 Hz und in 

einem Winkel von ±30°. „Das bedeutet, dass 

wir das Zahnstangengetriebe bis zu 30-mal 

pro Sekunde nach links und nach rechts 

schwenken“, so Heyden. 

Die Lifgo-Zahnstangengetriebe werden in 

vielzähligen Anwendungen eingesetzt, bei 

denen sie hohen Belastungen standhalten 

müssen. So kommen sie u. a. in Positioniersystemen 

in der Automobil-Industrie zum 

Einsatz, die den Robotern Karosserien oder 

Motorhauben zur Weiterverarbeitung zuführen. 

Oder sie schieben ausgehärtete 

Kunststoff-Kartuschen mit großem Druck 

aus den Spritzgusswerkzeugen eines Klebstoff-Herstellers. 

Daneben liefern die Oberhausener 

unter dem Namen Leantranspo 

auch komplette, funktionsfertige Positioniersysteme, 

die nur noch angeschlossen 

werden müssen. 

Fotos: Aufmacher AdobeStock/stockphoto-graf, 

Einklinker Leantechnik, sonstige TU Hamburg 

www.leantechnik.com 

DIE IDEE 

„Der Einsatz von anpassbaren 

Feder-Dämpferelementen in der 

Luftfahrt ermöglicht weitreichende 

Optimierungen des Schwingungsverhalten 

in der Flugzeugkabine. Für 

unsere Versuche mussten wir einen 

neuen Teststand bauen, da die 

bisherigen Großkomponenten 

Prüfstände an unserem Institut dafür 

ungeeignet gewesen wären. Ohne 

die hochgenauen spielfreien Zahnstangengetriebe 

von Leantechnik 

hätten wir das kaum geschafft. Ein 

Getriebe-Eigenbau wäre sehr 

aufwändig gewesen.“ 

Emil Heyden, Doktorand am Institut 

für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik 

(PKT), TU Hamburg 


SICHERHEITSKUPPLUNG FÜR INDIREKTE 

ANTRIEBE 

Die Sicherheitskupplungen 

der 

Baureihe ECI von 

Enemac sind für 

indirekte Antriebe 

mit einer Passfedernut-Nabe 

im 

Bereich zwischen 

zwei und 900 Nm 

konstruiert und 

zeichnen sich durch 

eine breite Lagerstelle 

für Anbauteile 

aus. Mechanische Drehmomentbegrenzer schützen 

Maschinen und Produkten. Sie reagieren sekundenschnell 

binnen weniger Winkelgrade und greifen zwangstrennend 

und unabhängig von Stromausfällen in die Drehmomentübertragung 

ein, indem sie bei Überlast Antrieb und 

Abtrieb trennen. Enemac Sicherheitskupplungen sind mit 

einer 360°-Synchron-Raststellung versehen. Das verhindert 

lange Montagearbeiten beim Wiederanfahren nach 

einer Kollision. Die Kupplung rastet nach einer Umdrehung 

wieder selbstständig ein und überträgt das Drehmoment 

anschließend wieder zuverlässig. Anwender können 

die Sicherheitskupplungen bei bis zu 3 000 U/min in einer 

Umgebungstemperatur zwischen -30 und 200 °C verwenden. 

Die ECI-Baureihe ist in 15 Baugrößen erhältlich. 

www.enemac.de 

Shift to 

tra 

performance 

MULTI-ACHS-CONTROLLER ALS 

ALTERNATIVE ZUR SPS 

Maxon lanciert 

die nächste 

Generation 

seiner Motion 

Controller. Die 

Steuerung 

MiniMACS6- 

AMP-4/50/10 

kommt dort 

zum Einsatz, wo 

sich SPS-Lösungen 

nicht rechnen oder im Individualfall ungeeignet sind. 

Mit dem MiniMACS6-AMP-4/50/10 bringt der Hersteller 

einen kompakten Multi-Achs-Controller auf den Markt, 

der bis zu sechs DC- oder vier BLDC-Motoren dynamisch 

und präzise ansteuern kann (bis 540 W Dauerleistung und 

1,6 kW Spitzenleistung). Er eignet sich insbesondere für 

die Steuerung von autonomen Robotern und Shuttle- 

Systemen. Die neue Mehrachslösung lässt sich mit der 

Automatisierungssoftware ApossIDE und der lizenzfreien 

Motion Control-Library (C-Sprache) programmieren. Der 

Datenaustausch mit überordneten Steuerungen erfolgt 

über integrierte Bus- Schnittstellen. Komplette Prozessabläufe 

können aber auch autark ohne SPS oder PC ausgeführt 

werden. Einen ersten Eindruck vom MiniMACS6 

Mastercontroller vermittelt Maxon auf seinem virtuellen 

Messestand: virtualbooth.maxongroup.com. 

www.maxonmotor.com 

Xtra kompakt 

Xtra torsionssteif 

Xtra belastbar 

Das Xtra starke XP + 

WITTENSTEIN alpha – intelligente Antriebssysteme 

www.wittenstein-alpha.de

SPECIAL: ANTRIEBSTECHNIK IN VERPACKUNGSMASCHINEN 

CONDITION MONITORING 

WENN DER ANTRIEB ZUM SENSOR WIRD 

Erfahrene Mitarbeiter in der Produktion können buchstäblich hören, wenn eine 

Verpackungsmaschine nicht mehr einwandfrei läuft. Aber man muss sich nicht auf gute 

Ohren verlassen. Es gibt smartere Methoden – ganz ohne zusätzliche Sensorik. Gerade in 

der Verpackungsindustrie und bei der Getränkeabfüllung kann man davon profitieren. 

Ein plötzlicher Maschinenausfall schmerzt den Betreiber immer. 

Eine Gegenmaßnahme besteht in der ständigen Überwachung 

des Gesundheitszustandes einer Maschine oder eines 

Systems: dem Condition Monitoring. Vielen Maschinenbauern 

erscheint diese Methode zu komplex und zu teuer. Auf den Einsatz 

teuerer Sensoren kann zumindest verzichten, wer die Informationen 

aus den Devices der Maschine deutet. 

Immer wieder werden Condition Monitoring und Predictive 

Maintenance fälschlicherweise als synonyme Bezeichnungen verwendet. 

Predictive Maintenance ist die Vorhersage von Ereignissen 

oder der Wahrscheinlichkeit von Ereignissen, beispielsweise wann 

die Wahrscheinlichkeit, dass ein Getriebedefekt in den nächsten 

20 Betriebsstunden auftritt, auf über 95 Prozent steigt. Mit einer 

solchen Prognose könnte man den Austausch des Getriebes vor 

dem tatsächlichen Ausfall planen. 

Beim Condition Monitoring geht es zunächst darum überhaupt 

zu erkennen, dass sich der Zustand des Getriebes verschlechtert. 

ABWEICHUNGEN VOM MODELL? 

Leider gibt es in der Regel keine Möglichkeit, den Zustand oder 

die „Gesundheit“ einer Maschine oder einer einzelnen Komponente 

direkt zu messen. Das Condition Monitoring stützt sich 

daher auf die Interpretation vorhandener Daten. Dazu bedarf es 

eines tiefen Verständnisses von Maschinen und Prozessen, um 

aus „nackten“ Messwerten gehaltvolle Informationen zu generieren. 

Dieses Wissen ist bei OEMs, die ihre Maschinen kennen und die 

Prozesse der Anwender verstehen, bereits vorhanden. Analysen 

auf Basis von Machine Learning (ML) und Künstlicher Intelligenz 

(KI) können das Aufspüren von Anomalien unterstützen. 

Um daraus tragfähige Anwendungen zu schaffen, gibt es zwei 

unterschiedliche Ansätze. Der erste ist modellbasiert. Ihm liegt eine 

angenommene mathematische Beschreibung der Maschine zugrunde, 

aus der sich bestimmte Soll-Werte ergeben, die den 

Normalzustand beschreiben. Überschreiten die gemessenen Werte 

Klaas Nebuhr, Head of digital Portfolio bei Lenze Digital in Bremen

estimmte Toleranzen, kann dies als Störung interpretiert werden, die in 

einem Condition-Monitoring-Dashboard eine Warnung auslöst. 

GESCHÄFTSMODELLE GEMEINSAM ENTWICKELN 

Der andere Ansatz ist datenbasiert. Ein Algorithmus lernt zunächst das 

Verhalten des Systems und die gegenseitige Beeinflussung der gemessenen 

Parameter. Dies können bei einer Verpackungsmaschine beispielsweise 

Geschwindigkeit, Beschleunigung, Drehmoment, Position oder 

Stromaufnahme eines Antriebs sein. Die im laufenden Betrieb gemessenen 

Werte werden mit dieser erlernten Beschreibung verglichen, um 

Abweichungen zu definieren. 

Beide Ansätze greifen auf bereits vorliegenden Messwerte zurück 

und bedürfen keiner zusätzlichen Sensorik. Denn bereits beim Zusammenspiel 

von Stromaufnahme, Beschleunigung und Drehmoment werden 

Abweichungen sichtbar, die auf einen verschlechterten Zustand 

hinweisen. 

Wie diese Dateninterpretation in der Praxis funktioniert, lässt sich anhand 

einer Verpackungsmaschine veranschaulichen, in der Hubbewegungen 

über einen Spindelantrieb generiert werden. 

Für den Spindelantrieb lässt sich ein mathematisches Modell skizzieren, 

das unter anderem Stromaufnahme, Drehmoment und Beschleunigung 

beschreibt. Bei immer gleich schweren Werkstücken sollten diese Werte 

immer gleichbleiben. Ein möglicher Defekt, etwa an den Kugellagern, 

führt zu einer höheren Reibung an der Spindel. Die gemessenen Werte 

zeigen in diesem Fall eine Abweichung. Die Interpretation der ungewöhnlichen 

Ist-Werte führt zu dem Schluss, dass ein Problem am Spindelantrieb 

vorliegt, und der Anwender muss darüber informiert werden. 

Lenze als Anbieter eines umfangreichen Automatisierungsportfolios 

liefert nicht nur Antriebe und die passende Programmierumgebung, 

sondern auch vorgetestete Algorithmen für verschiedene Anwendungen, 

die eine schnelle Entwicklung von Condition-Monitoring-Lösungen erlauben. 

Zudem unterstützt der Hersteller Maschinenbauer dabei, ihre nutzensteigernden 

Geschäftsmodelle für Condition-Monitoring-Services gemeinsam 

zu entwickeln. Lenze kann mit seiner Erfahrung Maschinenbauern 

helfen, die Informationsschätze zu heben, die sich aus der Interpretation 

von Daten auf Basis ihres Prozess-Know-hows und Maschinenwissens 

gewinnen lassen. 

EDGE-BASED UND CLOUD-LÖSUNGEN 

Die datenbasierte Auswertung kann lokal erfolgen, etwa wenn der flexible 

Cabinet Controller c750 zum Einsatz kommt. Dieser hybride Rechner, 

der klassische SPS-Funktionen als auch eine Windows-10-Plattform 

vereint und damit einen zusätzlichen Industrie-PC im Schaltschrank 

überflüssig macht, bietet genügend Rechenleistung für einfache ML- und 

KI-Anwendungen. 

Für Anwendungen, bei denen sehr komplexe Modelle gerechnet oder 

mehrere Maschinen miteinander verglichen werden sollten, steht mit 

dem Lenze- IIoT- Gateway x500 auch der Weg in die Cloud offen. Auch 

hier ist der Anwender frei in seiner Entscheidung. Nutzt er bereits eine 

Plattform, etwa Microsoft Azure oder Amazon Web Services, kann er seine 

Maschinendaten dort auswerten lassen. Er kann aber auch auf die X4- 

Solutions von Lenze zurückgreifen. Der Vorteil dieser schlüsselfertigen 

Lösung liegt in der Integration umfangreicher Funktionen für OEM und 

Anwender. Die Lösung unterstützt dabei, die Auswertung in selbst konfigurierten 

Dashboards zu visualisieren, Alarme einrichten und Live- 

Überwachung ermöglichen. Beim Showcase wird durch eine Maschinensimulation 

der digitale Zwilling abgebildet und die problembehaftete 

Komponente wird farblich hervorgehoben. 

Fotos: Lenze 

www.lenze.com 

Lokale Datenauswertung: Hybride Rechner, die 

SPS-Funktionen und Windows-10-Plattform 

kombinieren, bieten genügend Rechenleistung 

für einfache ML- und KI-Anwendungen 

DIE IDEE 

„Für ein effizientes Condition Monitoring 

ist eine zusätzliche Sensorik 

nicht zwingend notwendig. Die 

Devices der Maschine können als 

Sensoren dienen. Der entscheidende 

Faktor ist der OEM und sein Maschinenund 

Prozesswissen, das es ihm 

ermöglicht, sich zum Data Scientist 

seiner Maschinen zu entwickeln. Ein 

Anbieter wie Lenze, der in allen 

beteiligten Feldern – Hardware, 

Software, Vernetzung und Cloud- 

Applikationen– aktiv ist, kann seinen 

Partnern dabei wertvolle Unterstützung 

geben.“ 

Klaas Nebuhr, Head of digital 

Portfolio bei Lenze Digital 



TRIBOPOLYMERE IN VERPACKUNGSMASCHINEN 

GUTE FÜHRUNG OHNE 

SCHMIERUNG 

In der neuen Generation der Thermoform-Verpackungsanlagen 

PowerPak Plus hat das Unternehmen GEA eine Vielzahl von 

Innovationen miteinander vereint. Wichtige Kriterien für die 

eingesetzten Komponenten waren: Verzicht auf aktive 

Schmierung, lange Lebensdauer, hygienegerechte Konstruktion 

und Eignung für intensive Reinigungsprozesse. 

Beim Verpacken von frischen Lebensmitteln – insbesondere von Fleisch und 

Käse – hat sich das Thermoformen durchgesetzt. Eine stabile Unterfolie wird in 

die vom Anwender gewünschte Schalenform gebracht, die Ware eingelegt 

(wenn gewünscht im Vakuum oder unter Schutzgas) und mit einer meist transparenten 

Oberfolie versiegelt. 

Lebensmittelhersteller, die dabei auf hohe Verpackungsqualität sowie auf eine lange 

Lebensdauer der Verpackungslinie achten, nutzen für diese Aufgabe häufig die Maschinen 

der PowerPak Serie von GEA Food Solutions. Entsprechend hoch waren die Anforderungen 

bei der Entwicklung der neuen PowerPak Plus. Auch die Reputation von GEA 

– einem international führenden Anbieter von Prozesstechnik für die Nahrungsmittelindustrie 

mit einem Umsatz von 4,83 Milliarden Euro (2018) – legte die Messlatte hoch. 

Die Erwartungen wurden jedenfalls erfüllt, denn die PowerPak Plus verkauft sich gut. 

Was auch nicht überrascht, denn die GEA Konstrukteure in Biedenkopf-Wallau haben 

echte Innovationen mit klarem Kundennutzen realisiert und dabei, wie schon bei der 

Vorgängerserie, den Igus-Konstruktionsbaukasten zu Hilfe genommen. 

Eine Innovation der neuen Thermoformanlage ist die freie Sicht auf den Prozess. Die 

klassischen Schutzhauben wurden durch eine einzige Schiebetür ersetzt, die sich über 

die gesamte Arbeitsbreite von bis zu drei Metern nach unten schieben lässt. Geführt 

wird die Tür an beiden Seiten über Igus Linearsysteme der Serie Drylin W und das entsprechende 

Drylin Hybrid-Rollenlager. Sie sind verdeckt eingebaut und werden über 

Gegengewichte in der gewünschten Position gehalten. Mit dieser unkonventionellen 

Lösung haben die GEA Ingenieure auch die Sicherheitsexperten der Berufsgenossenschaft 

überzeugt. Jürgen Niesar, Konstrukteur in der Forschung und Produktentwicklung: 

„Sie haben nur als zusätzliche Absicherung eine Lichtschranke am oberen Abschluss 

der Tür gefordert.“ 

DIE IDEE 

„Verpackungsmaschinen sind aufgrund 

der komplexen Anforderungen, 

die sich aus zu verpackendem Produkten 

und der Notwendigkeit der 

Reinigung ergeben, ein anspruchsvolles 

Umfeld für Konstrukteure. Die 

Polymere von Igus lösen einige der 

Probleme. Sie sind schmiermittelfrei 

und daher hygienetechnisch sehr 

geeignet und werden sowohl als 

Gleitlager als auch als Kugellager 

eingesetzt. In der elektrisch leitfähigen 

Variante entschärfen die 

Igus-Tribopolymere auch die Gefahren 

elektrostatischer Aufladungen 

beim Folienabrollen.“ 

Lars Braun, Leiter Branchenmanagement 

Verpackungsindustrie bei Igus 

in Köln 


KEINE AKTIVE SCHMIERUNG 

Die Vorteile der Schiebetür bestehen in der freien Sicht und dem 

optimalen Zugang zum Arbeitsraum. Die Drylin Linearführungen 

bieten den Vorteil, dass sie ein leichtgängiges Auf und Ab der Tür 

ermöglichen und ohne aktive Schmierung auskommen. Das ist für 

GEA aus mehreren Gründen eine zentrale Anforderung. Jürgen 

Niesar: „Da die Maschinen Nahrungsmittel verpacken, verzichten 

wir auf Schmierung, da sie Kontaminationen verursachen könnte.“ 

Auch die aus Hygienegründen erforderliche Reinigung der Anlagen 

und weitere Umgebungsbedingungen erschweren die Auswahl 

von Antriebskomponenten: Einige Anwender reinigen ihre Verpackungsmaschinen 

mit Heißdampf, andere schäumen sie mit Säuren 

oder Laugen ein. Auch Trockeneis kommt zum Einsatz. Das alles sind 

extreme Belastungen für die Lagerstellen. Schmierstoff würde schnell 

ausgewaschen, deshalb fordert GEA schmierstofffreie Komponenten. 

Zudem ist die Umgebung wegen der Reinigung meist feucht und 

die Temperatur kann sehr kalt (zum Beispiel bei der Verpackung von 

Fleisch- und Wurstwaren) oder warm (in Großbäckereien) sein. 

All das stellt besondere Anforderungen an rotative und lineare 

Lager. Die Antriebskomponenten von Igus sind für solche Anwendungen 

entwickelt. Bei den Linearlagern werden Aluminium- oder 

Edelstahlführungen verwendet, auf denen Gleitelemente aus Tribo-Polymeren 

mit inkorporiertem Schmierstoff verfahren. Diese 

Werkstoffkombination kommt ohne zusätzliche Schmierstoffe aus 

und bewährt sich unter den widrigen Umgebungsbedingungen der 

Nahrungsmittelverarbeitung und –verpackung. 

EINFACH AUFGEBAUT UND 

ELEKTRISCH LEITFÄHIG 

Die meist dünnen Oberfolien der Verpackungen werden mit einer 

definierten Bahnspannung abgerollt. Ein von GEA selbst entwickelter 

Torquemotor bewegt die bis zu 200 Kilogramm schwere Folienrolle, 

eine „schnelle“ Regelung hält die Bahnspannung im gewünschten 

Bereich. Das Spannsystem – eine verstellbare Rolle – 

wird rezeptabhängig voreingestellt, die bislang übliche „Tänzerrolle“ 

entfällt. Beim Folienwechsel fährt die Verstellung die Rolle aus 

dem Spannsystem. Diese lineare Verstellung wird automatisch über 

ein Lineargleitlager vom Typ Drylin JUM vorgenommen, bei dem 

ein Tribokunststofflager aus leitfähigem Iglidur F2 eine elektrostatische 

Aufladung der Folie verhindert. Frank Sabato, Konstrukteur in 

der Produktentwicklung Horizontalverpackung: „Wir haben ein 

Gleitlager in die Gleitfläche integriert, die als Linearfolie ausgeführt 

ist. Das funktioniert in der Praxis sehr gut und ersetzt das Ableiten 

über ein Kupferband.“ 

Die Führungsrollen selbst werden mit den Xiros Polymerkugellagern 

gelagert. Frank Sabato: „Auch hier nutzen wir den Vorteil der 

elektrostatischen Ableitung. Beim Einsatz konventioneller Kugellager, 

kann es zum Funkenüberschlag kommen.“ Einen weiteren Vorteil 

zeigt Frank Sabato, indem er eine Rolle leicht in Drehung versetzt: 

Sie läuft und läuft und läuft, da aufwendige Dichtungskonzepte beim 

Xiros Design überflüssig sind. Die Kombination von Polymergehäuse 

und Edelstahlkugeln ermöglicht einen schmiermittel- und wartungsfreien 

Betrieb, die FDA-Zulassung dokumentiert die Eignung für die 

Nahrungsmittelverpackung. Zudem kann GEA nun mit nur drei hygienisch 

geschlossenen, elektrisch leitfähigen und leichtgängigen Serienrollen 

alle Umlenkungen der PowerPak Plus realisieren. 

Der Folienlauf muss nicht nur im Hinblick auf Abrollgeschwindigkeit 

und Spannung reguliert werden, sondern auch in der Längsrichtung. 

Jürgen Niesar: „Ein Sensor erfasst die Bahnkante und gibt 

der Steuerung eines Stellmotors in der Rollentrommel das Signal 

zum Nachregeln. Für den Anwender heißt das: Er kann verschiedenste 

Folienqualitäten verarbeiten.“ Technisch wird die Bahnkantenverstellung 

wiederum mit dem Igus Antriebsbaukasten gelöst: 

Ein DC-Motor treibt eine Drylin Trapezgewindespindel an, die 

Mutter aus Iglidur Tribokunststoff verschiebt die Rolle axial (Bild 3). 

HUBSYSTEM FÜR TIEFZIEH- UND SIEGELSTATIONEN 

Ein für die Thermoformanlagen ganz wichtiger Bewegungsablauf 

wurde schon bei der Vorgängergeneration der PowerPak Plus mit 

Igus Lagern dargestellt. Die schweren Werkzeuge der Tiefzieh- und 

Siegelstationen, in denen die Unterfolie unter Einwirkungen von 

Druck und Wärme ihre Form erhalten, müssen in vertikaler Richtung 

beweglich sein. Dies gewährleisten Hubstationen mit Linearhub- 

und Kniehebelsystemen. Ihre Achsen werden in Iglidur Gleitlagern 

geführt, wobei je nach Anwendung zwei verschiedene Polymerwerkstoffe 

– Iglidur J und Iglidur Z – zum Einsatz kommen und 

hohe Kräfte aufnehmen. Für die Linearhübe werden Drylin Linearfolien 

und Linearclipslager der Serie Iglidur JUCM verbaut. 

Mit der neuen PowerPak Plus-Baureihe hat GEA die Erwartungen 

der „Verpacker“ bestens erfüllt. Die Igus Antriebselemente leisten 

dazu einen wesentlichen Beitrag. 

Bilder: Igus & GEA 

www.igus.de 

Auch in der Unterfolienabwicklung 

wird die verschiebbare 

Sicherheitseinhausung 

mit leichtgängigen Linearführungen 

bewegt 


MAGNETKUPPLUNGEN FÜR REIBUNGSLOSEN BETRIEB 

ALLES IM TAKT 

Verpackungsmaschinen müssen schnell, präzise und möglichst 

unterbrechungsfrei arbeiten. Und das am besten über lange Zeiträume ohne 

Verschleiß ausgleichen zu müssen. Diese hohen Anforderungen können durch 

den Einsatz von berührungslosen Magnetkupplungen sehr gut erfüllt werden. 

Magnetkupplungen sind langlebiger und zuverlässiger 

als mechanische Ausführungen, denn sie übertragen 

das Drehmoment berührungslos und unterliegen deshalb 

keinerlei Verschleiß. Bei mechanischen Kupplungen 

entsteht dagegen im Betrieb nicht nur Abrieb, der die Funktion 

der Maschine beeinträchtigen kann. Auf die Dauer verändert sich 

durch die Abnutzung auch das Drehmoment. Da beides in Verpackungsmaschinen 

nicht gewünscht ist, kommt Magnetkupplungen 

bei der Konstruktion des Antriebsstrangs eine große Bedeutung zu. 

Sie können nicht abnutzen und übertragen das gewünschte Drehmoment 

daher konstant und ohne Abweichungen. 

MAGNETKUPPLUNGEN IN VIELEN VARIANTEN 

Bei der Integration von Magnetkupplungen in Verpackungsmaschinen 

ist die Wahl der richtigen Ausführung entscheidend für die 

optimale Funktion der Anwendung. Ein großes Angebot an Magnetkupplungen 

finden Konstrukteure bei KBK Antriebstechnik: 

„Wir bieten Maschinen- und Anlagenbauern eine große Vielfalt, 

damit jeder die ideale Lösung für seine Applikation findet“, beschreibt 

KBK-Geschäftsführer Dipl.-Ing. (FH) Sven Karpstein seine 

Philosophie. Das Unternehmen aus dem unterfränkischen Klingenberg 

hat nicht nur verschiedenen Hysteresemagnet-Kupplun- 

gen im Programm, sondern fertigt auch Permanentmagnet-Kupplungen. 

Diese eignen sich für Anwendungen mit Drehmomenten 

von 1,2 ... 150 Nm sowie Wellendurchmessern von 3 bis 44 mm und 

gleichen sogar teilweise radialen Wellenversatz aus – bei minimalen 

Rückstellkräften. 

Hysteresemagnet-Kupplungen hat KBK in vielen verschiedenen 

Ausführungen.– z. B. mit beidseitiger Klemmnaben-Anbindung, 

mit aufgelaserter Skala und individuell einstellbarem Überlastmoment 

oder als Variante speziell für Anwendungen mit Schraub- und 

Wickelvorgängen. Die Hysteresemagnet-Kupplungen sind für niedrige 

Drehmomente zwischen 0,1 und 5 Nm ausgelegt, wie sie unter 

anderem in Getränke-Abfüllanlagen für PET-Flaschen benötigt 

werden. 

FORDERUNGEN AN SCHRAUBVERSCHLIESSER 

In diesen Verpackungsanlagen ist das Aufbringen des Schraubverschlusses 

ein kritischer Moment. Er muss mit exakt dem richtigen 

Drehmoment auf das Gewinde der Flaschenmündung aufgezogen 

werden: Bei einem zu hohen Anzugsmoment sitzt der Verschluss zu 

fest und lässt sich vom Verbraucher kaum lösen. Wird der Deckel 

dagegen mit zu wenig Kraft angezogen, sind die Flaschen undicht. 

Eine Hysteresemagnet-Kupplung im sogenannten Verschließkopf 



01 

02 

01 Hysteresemagnet-Kupplungen 

rutschen im Fall einer Überlast sanft 

durch. Sie eignen sich damit für den 

Einsatz an Schraubverschließern von 

Getränkeabfüllanlagen oder in 

Dehnfolien-Verpackungsmaschinen 

02 Permanentmagnet-Kupplungen 

von KBK wurden speziell für 

Anwendungen mit hohen 

Dreh momenten entwickelt 

des Schraubverschließers sorgt deshalb dafür, dass die Deckel mit 

konstantem Drehmoment auf die Flasche aufgebracht werden. Sobald 

das erforderliche Anzugsmoment erreicht ist, wird der Verschließkopf 

durch die Magnetkupplung gleitend vom Antrieb des 

Schraubverschließers abgekoppelt. Würde man hierfür eine Permanentmagnet-Kupplung 

verwenden, käme es zu einer ruckelnden 

Trennung der Kraftübertragung zwischen Schraubverschließer und 

Deckel. Dadurch würde der Verschluss sehr fest angezogen und wäre 

dann nur noch schwer zu öffnen. Beim Verschließen von Glasflaschen 

ist dieser Effekt dagegen ausdrücklich erwünscht, um eine 

optimale Abdichtung der Flasche zu erzielen. Die Schraubverschließer 

dieser Anlagen sollten daher mit Permanentmagnet- 

Kupplungen ausgestattet werden. 

STÖRUNGEN OHNE PRODUKTIONSSTOPP 

Ein anderes wichtiges Einsatzgebiet von Magnetkupplungen sind 

Stauförderer, wie sie u. a. in Großbäckereien zum Transport der 

Backwaren verwendet werden. Diese Anlagen müssen rund um die 

Uhr an sieben Tagen in der Woche störungsfrei arbeiten. Mechanische 

Kupplungen eignen sich für diese Anwendung nicht besonders 

gut, da sie im Fall einer Überlast An- und Abtrieb voneinander 

trennen und dann erst mühsam manuell wieder eingerastet werden 

müssen. Durch diesen Vorgang entstehen Stillstandzeiten, die hohe 

Kosten verursachen. 

„Mit Magnetkupplungen hat man dieses Problem nicht“, berichtet 

Sven Karpstein. „Der Betrieb der Anlage kann sofort weiterlaufen, 

wenn z. B. durch ein verkeiltes Brot eine Störung aufgetreten ist 

und diese behoben wurde.“ Darüber hinaus erfüllen Magnetkupplungen 

auch die strengen Hygienevorschriften, da sie im Gegensatz 

zu mechanischen Kupplungen keinen Abrieb erzeugen, der ins 

Produkt gelangen könnte. Und schließlich muss dieser Kupplungstyp 

nicht gewartet werden, sodass in dieser Hinsicht keine Investitionen 

oder Fertigungsstopps nötig sind. Magnetkupplungen 

eignen sich vor allem deshalb ideal für Verpackungsmaschinen, 

weil sie eine Vielzahl an Überlastvorgängen überstehen ohne dabei 

zu verschleißen. Überlasten treten bei Verpackungsmaschinen immer 

wieder auf: So werden z. B. bei Horizontal-Kartonierern die in 

den Karton einzufüllenden Produkte parallel zur Faltschachtel auf 

einem Kassettenband angeliefert und von einem Schieber in die 

Schachtel geschoben. Bei diesem Vorgang kann es leicht zu Überlasten 

kommen. 

Ein anderes Beispiel sind Kartonform- oder Kartonverschließanlagen: 

Hier können die Schneidwerkzeuge verkanten und somit eine 

Überlast verursachen. Auch sind Dehnfolien-Verpackungsmaschinen 

zu nennen, bei denen die Folie immer in einer konstanten 

Spannung gehalten werden muss. „Sobald sich diese Spannung ändert 

oder es beim Spannvorgang ruckelt, reißt die Folie“, weiß Karpstein. 

Setzt der Maschinenbauer aber Hysteresemagnet-Kupplungen 

ein, bleibt die Folienspannung konstant. 

KBK liefert Herstellern von Verpackungsmaschinen eine große 

Vielfalt an Magnetkupplungen. Das zeigt sich auch in der Materialauswahl: 

„Wir fertigen auf Wunsch jede Magnetkupplung aus Edelstahl 

oder setzen spezielle Magnete und Klebstoffe ein – z. B. für 

Hochtemperatur-Applikationen“, berichtet Karpstein. Er und sein 

Team unterstützen die Kunden zudem bei der Auslegung und Berechnung 

der erforderlichen Dreh- und Überlastmomente. 

In Zukunft wird KBK sein Portfolio an Magnetkupplungen weiter 

ausbauen. Die Antriebstechnik-Profis haben nämlich ein ehrgeiziges 

Ziel: Sie wollen ihren Kunden möglichst viele Ausführungen 

und Varianten für ihre Anwendungen anbieten. 

Fotos: KBK Antriebstechnik & adobe Stock 

www.kbk-antriebstechnik.de 

DIE IDEE 

„Magnetkupplungen haben gegenüber 

anderen Kupplungen den Vorteil, 

verschleißfrei zu sein. So können sie 

häufigen Überlastvorgängen, wie sie 

beim Verschrauben oder Folienziehen 

häufig auftreten, gut wegstecken. Je 

nach Einsatzgebiet eignen sich 

Hysteresemagnetkupplungen oder 

Permanentmagnetkupplungen besser. 

KBK will seinen Kunden beide Sorten in 

möglichst vielen Varianten anbieten.“ 

Dipl.-Ing (FH) Sven Karpstein, 

Geschäftsführer KBK Antriebstechnik, 

Klingenberg am Main 



SYSTEMVERHALTEN VON MASCHINEN 

AUF DEM WEG ZUR AUTONOMEN 

WERKZEUGMASCHINE – MECHATRONISCHE 

DÄMPFUNGSSYSTEME ALS BEFÄHIGER 

Eine Werkzeugmaschine zur Autonomie zu befähigen ist ein großes Ziel der 

aktuellen Ingenieurswissenschaft. Wichtig ist dabei die Kontrolle und ggf. die 

Kompensation von Umgebungseinflüssen. Das Institut für 

Werkzeugmaschinen der Universität Hannover forscht in dieser Hinsicht an 

mechatronischen Schwingungsdämpfern. 

EINLEITUNG 

Autonom von der Bauteilzeichnung zum perfekten Bauteil – In der 

Vision der autonomen Werkzeugmaschine konfiguriert sich die 

Maschine selbst und führt den Produktionsprozess selbstständig 

aus. Hierbei wählt die Maschine eigenständig ihre Prozessparameter 

und passt diese bei schwankenden Produktionsbedingungen 

an. Die Autonome Werkzeugmaschine reagiert dabei selbstständig 

auf äußere Störeinflüsse. Äußere Störeinflüsse können z. B. durch 

schwankende Umgebungseinflüsse sowie Maschinenschwingungen 

entstehen und destabilisieren den Bearbeitungsprozess. Um 

instabile Prozesse reaktionsschnell zu kompensieren und gleichzeitig 

maximale Prozessparameter realisieren zu können, sind Maschinenkomponenten 

und Zusatzsysteme erforderlich, die eigenständig 

auf entsprechende Störungen reagieren. 

In Bild 01 sind die Stufen der Automatisierung von Maschinenkomponenten 

dargestellt. Der Übergang vom menschlichem Eingriff 

zur Modifizierung der Maschinenstruktur hin zum autonomen 

maschinellen Eingriff in die Maschinenstruktur ist in fünf 

Stufen gegliedert. Hierbei werden ähnlich zu dem Standpunktpapier 

„Industriearbeitsplatz 2025“ [BEH18] der Wissenschaftlichen 

Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) Analogien zur Vision 

des autonomen Fahrens aufgegriffen. Die unterste Stufe (Stufe 0) 

beinhaltet rein passive Zusatzsysteme. Die selbstlernende Adaptronik 

stellt die oberste Stufe (Stufe 4) der Automatisierung von 

Maschinenkomponenten dar. Es handelt sich hier um autonome 

Struktursysteme. Durch lernende adaptive Regelungssysteme 

werden die Systemgrenzen eigenständig erkannt und erweitert. 

Die Regelungssysteme sind hierbei autarke Einheiten innerhalb 

der Maschinenstruktur. Selbstlernende adaptronische Systeme 

können in die Maschinenstruktur integriert werden und modifizieren 

eigenständig das Systemverhalten der Maschine. Durch die 

Verbindung mit einer selbstlernenden Maschinen- und Prozessregelung, 

die höchste Stufe der Automatisierung von Produktionsprozessen 

nach [BEH18], lassen sich in Zukunft autonome Werkzeugmaschinen 

realisieren. 

Ziel aktueller Forschung ist es, Methoden und Anwendungen als 

Befähiger zur selbstlernenden Adaptronik und somit zur autonomen 

Werkezugmaschine zu erforschen. Das Institut für Fertigungstechnik 

und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität 

Hannover forscht deswegen an integrierten, mechatronischen 

Dämpfungssystemen zur aktiven Schwingungskompensation. 

Diese bilden die Schwelle von mechatronischen Zusatzsystemen 

(Stufe 2) hin zur Adaptronik (Stufe 3) und stellen somit eine Schlüsseltechnologie 

auf dem Weg zur autonomen Werkzeug maschine 

dar. Im folgenden Beitrag wird anhand zweier Beispiele mechatronischer 

Dämpfungssysteme der Übergang zwischen den zwei Stufen 

vorgestellt. 

AKTIVE RUCKENTKOPPLUNG 

Für Bearbeitungsprozesse mit vielen Richtungswechseln ist ein 

schnelles Erreichen der eingestellten maximalen Achsbeschleunigung 

für die Erreichung minimaler Bearbeitungszeiten ausschlaggebend. 

Hierdurch können die maximalen Geschwindigkeiten für 

den Bearbeitungsprozess auch bei kurzen Verfahrwegen erreicht 

werden. Durch den Einsatz von Lineardirektantrieben mit hohen 

Kraftanstiegsgeschwindigkeiten lassen sich solch hohe Beschleunigungsänderungen 

prinzipiell realisieren. Die Einleitung der Reaktionskraft 

in die Maschinenstruktur führt jedoch zu ungewollten 

Strukturschwingungen. Insbesondere die impulsartigen Beschleunigungsänderungen 

führen dazu, dass die kritischen Eigenformen 

der Maschinenstruktur durch ein breitbandiges Kraftspektrum angeregt 

werden. Als Folge kommt es zu dynamischen Auslenkungen 

der Struktur und somit zu einer Relativbewegung zwischen Werkzeug 

und Werkstück [ALT11]. Die Konsequenz dieser Relativbewegung 

ist eine Reduzierung der Werkstückqualität. 

Um die Strukturschwingungen zu vermeiden bzw. zu reduzieren, 

erfolgt i. d. R. eine softwareseitige Begrenzung des Rucks. Hierfür 

wird in der Bahnplanung der Ruck auf einen Maximalwert begrenzt. 

Dies resultiert jedoch in einer Verringerung der Achsdynamik 

und führt somit zu längeren Bearbeitungszeiten als theoretisch 

mit höherem Ruck realisierbar. Die am Institut für Fertigungstechnik 

und Werkzeugmaschinen (IFW) entwickelte Methode der aktiven 

Ruckentkopplung ermöglicht eine Erhöhung der Ruckwerte bei 

gleichzeitiger Verringerung der Strukturschwingungen. 

Die Methode der aktiven Ruckentkopplung basiert auf der Integration 

eines zusätzlichen Aktorelements in den Kraftfluss zwischen 



01 Stufen der Automatisierung von Maschinenkomponenten in Anlehnung an [BEH18] 

Stufe 0 

Passiv 

Stufe 1 

Assistiert 

Stufe 2 

Automatisiert 

Stufe 3 

Teil-Autonom 

Stufe 4 

Autonom 

Menschlicher 

Eingriff 

Passive Zusatzsysteme 

Exakte 

Abstimmung des 

Systems auf 

zuvor bekannte 

Störungen 

Adaptierbare 

passive Zusatzsysteme 

Manuelle 

Adaption des 

Systems auf 

identifizierte 

Störungen und 

Systemänderungen 

Mechatronische 

Zusatzsysteme 

Aktorik + Sensorik 

+ Regler nicht 

strukturintegriert 

Aktive 

Kompensation von 

unerwarteten 

aber bekannten 

Störungen 

+ 

Erkennen der 

Systemgrenzen 

Adaptronik 



Aktive 


unerwarteten 

aber bekannten 

Störungen 

+ 

Erkennen der 

Systemgrenzen 

undAdaption an 

geänderte 

Bedingungen innerhalb 

der 

Systemgrenzen 

Selbstlernende 

Adaptronik 

Autonom 


+ Regler 


Aktive 


unerwarteten 

und unbekannten 

Störungen 

+ 

Erweitern der 

Systemgrenzen 

undAdaption an 

geänderte 

Bedingungen 

Autonome Maschinenkomponenten 

Bh/89236 © IFW 

Antrieb und Maschinenstruktur. In Bild 02 ist das Prinzip der aktiven 

Ruckentkopplung als Mehrkörper-Ersatzmodell dargestellt. 

Das Ersatzmodell bildet die vereinfachte Maschinenstruktur der X- 

Achse mit integriertem Entkopplungsaktor ab. Das dynamische 

Verhalten der vereinfachten Maschinenstruktur entspricht hierbei 

den dominanten Starrkörperschwingungen der Vorschubachse. 

Die Starrkörperschwingungen setzen sich aus den Schwingungen 

der Massen von Maschinenbett und Ruckentkopplungsschlitten 

(REK-Schlitten) in X-Richtung zusammen. Hierbei resultiert die 

Starrkörperschwingung des Maschinenbetts aus elastischen Verformungen 

der Aufstellelemente (hier als Feder-Dämpfer-Elemente 

(FDE) dargestellt). Der REK-Schlitten ist zwischen Achsantrieb und 

Maschinenbett platziert. Die Anbindung des REK-Schlittens an das 

Maschinenbett erfolgt über Feder-Dämpfer-Elemente. Die Strukturschwingung 

des REK-Schlittens wird aus der Anbindung über 

die Feder-Dämpfer-Elemente an das Maschinenbett hervorgerufen. 

Der REK-Schlitten führt so eine Schwingung relativ zum Maschinenbett 

aus. Eine Kopplung des REK-Schlittens an das Maschinenbett 

über Feder-Dämpfer-Elemente wird als „passive Ruckentkopplung“ 

bezeichnet. Ziel der passiven Ruckentkopplung ist die 

Entkopplung von Spektralanteilen der Antriebskräfte, die zu einer 

Resonanzüberhöhung der Schwingung des Maschinenbetts führen. 

Das Konzept der passiven Ruckentkopplung wurde bereits in 

[HES08] und [GÜM14] erforscht. Bei Verfahren der Achse wirkt die 

Reaktionskraft -F M 

des Motors auf den REK-Schlitten. Durch die 

Platzierung des REK-Schlittens in den Kraftfluss zwischen Antrieb 

und Maschinenbett, wirkt die passive Ruckentkopplung als mechanischer 

Tiefpass zweiter Ordnung (PT2-Glied). Als Folge wird das 

Frequenzspektrum der Motorkraft gefiltert in das Maschinenbett 

02 Mehrkörper-Ersatzmodell einer Vorschubachse mit 

integriertem Entkopplungsaktor 

Achsantrieb 

F M 

F M 

Entkopplungsaktor 

-F A 

F A S N 

REK-Schlitten 

x REK 

Maschinenbett 

Feder-Dämpfer 

Austellelemente 

X 

Z 

Elemente PREK 

Fundament 

Bh/xxxxx 

Bh/89231 ©IFW 

gekoppelt. Aufgrund des PT2-Verhaltens kommt es jedoch zu einer 

Resonanzüberhöhung bei der Eigenfrequenz der passiven Ruckentkopplung. 

Um diese zusätzliche Resonanzüberhöhung der passiven 

Ruckentkopplung zu dämpfen, wird eine aktive Komponente 

(Entkopplungsaktor) in die Struktur integriert. Resultierende Starrkörperschwingungen 

von REK-Schlitten und Maschinenbett werden 

mit Hilfe von Beschleunigungssensoren auf REK-Schlitten und 

Maschinenbett detektiert. Anhand des Systemmodells werden anschließend 

im Regelungssystem die Aktorkraft F A 

und die Aktordynamik 

des Entkopplungsaktors berechnet. Die durch den Entkopplungsaktor 

eingebrachte Aktorkraft F A 

wirkt den Strukturschwingungen 

entgegen. Durch die Schwingungskompensation 

x G 



Bei der Hochgeschwindigkeitszerspanung stellt nicht mehr die 

Leistungsfähigkeit der Antriebe die Leistungsgrenze dar, sondern 

die Prozessstabilität von Fräsoperationen. Für hohe Zeitspanvolumina 

werden die Grenzen der Produktivität durch Ratterschwingungen 

bei instabilen Prozesszuständen erreicht. Ratterschwingungen 

sind selbsterregte Schwingungen, die aufgrund einer ungünstigen 

dynamischen Wechselwirkung aus Zahneingriffsfrequenz 

(Drehzahl) und Strukturschwingungen des Werkzeugs 

entstehen. Wird die Spindelwelle durch Kräfte infolge des Zahneingriffs 

zu Schwingungen angeregt, entstehen Relativverlagerungen 

zwischen Werkzeug und Werkstück. Aufgrund dieser Verlagerung 

kann es zu einer Variation der Spanungsdicke bei jedem Zahneingriff 

kommen. Hieraus resultiert eine sich zeitlich ändernde 

Schnittkraft F C 

. Eine zeitliche Änderung der Schnittkraft wirkt auf 

die Spindelstruktur zurück, sodass eine geschlossene Wirkkette 

entsteht. Ist die Strukturdämpfung der Spindel nicht hinreichend 

hoch, wird der Zerspanprozess instabil, und die Werkzeugmaschine 

„rattert“. Diese Ratterschwingungen reduzieren die Werkstückqualität 

sowie die Lebensdauer von Werkzeug und Maschine. 

Um Prozessinstabilitäten zu vermeiden, wird in der Regel die 

Schnitttiefe beziehungsweise -breite verringert. Zur Kompensation 

von Ratterschwingungen an der Hauptspindel erforscht das IFW 

gemeinsam mit dem Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik 

(IAL) der Leibniz Universität Hannover eine Methode 

zur motorintegrierten Spindeldämpfung. Die Methode ermöglicht 

eine Erhöhung der Grenzschnitttiefe bei gleichzeitiger Verringerung 

der Strukturschwingungen. 

Der Ansatz der motorintegrierten Spindeldämpfung basiert auf 

der Integration eines elektromagnetischen Aktors in das Aktivteil 

eines Synchronmotors [BIC15]. Hierfür wurde der Bauraum einer 

bestehenden Motorspindelkonstruktion verändert. In Bild 05 oben 

ist das Funktionsmuster a) im Querschnitt als Prinzipdarstellung 

gezeigt. Die dynamische Schnittkraftänderung führt zu einer dominanten 

Biegeeigenform der Werkzeugspindel (siehe Bild 05, blaue 

strichpunktierte Linie). Um die Biegeeigenform der Spindel zu beeinflussen, 

ist das externe Aktorwicklungssystem mittig zwischen 

zwei Motorsegmente positioniert. Die Permanentmagnete auf dem 

Rotorblechpaket werden im Bereich des Aktorwicklungssystems 

durch einen magnetischen Rückschluss ersetzt. Durch die Anordnung 

von drei um 120° versetzten Aktorsträngen um den Spindelschaft 

(Bild 05, rechts) kann ein Kraftvektor, ähnlich wie bei einem 

Magnetlager [MAS09], erzeugt werden. Zur Detektion der Spindelschwingungen 

sind drei Wirbelstromsensoren in unmittelbarer Nähe 

zu der Aktorwicklung verbaut. Anhand eines Systemmodells 

werden dann in einem Regelungssystem die notwendige Stellkraft 

und die Kraftrichtung berechnet. Durch Transformationsberechnungen 

werden Kraft und Kraftrichtung anteilig für die Aktorstränge 

berechnet. Die entsprechenden Aktorstränge werden bestromt, 

sodass die resultierenden Grenzflächenkräfte den Schwingungen 

entgegen wirken, sodass diese aktiv gedämpft werden. 

Das Konzept der motorintegrierten Spindeldämpfung wurde mit 

Hilfe von Fräsversuchen anhand des Funktionsmusters a) evaluiert. 

In den Versuchen wurden Nuten in ein Werkstück aus dem Werkstoff 

EN AW-7075 (3.4365) mit unterschiedlichen Werkzeugdurchmessern 

(D WZ = 25 mm und D WZ = 16 mm) gefräst. Um die Leiswerden 

die Schwingungen vom Maschinenbett entkoppelt. Die aktive 

Ruckentkopplung wirkt so als Tiefpass zweiter Ordnung ohne 

Reso-nanzüberhöhung, wie sie bei einer passiven Ruckentkopplung 

auftritt. 

Um die Eigenschaften aktiv ruckentkoppelter Vorschubachsen zu 

erforschen, wurde am IFW ein Kreuztisch-Prüfstand mit integrierter 

aktiver Ruckentkopplung konzipiert und aufgebaut (Bild 03). 

Der Versuchsstand ermöglicht den experimentellen Vergleich von 

aktiver Ruckentkopplung, passiver Ruckentkopplung und einer 

starren Anbindung des REK-Schlittens an das Maschinenbett. Die 

aktive Ruckentkopplung ist hierbei in die überlagerte X-Achse des 

Kreuztisches implementiert. Der Entkopplungsaktor ist als konventioneller 

Lineardirektantrieb 1 FN3600-4WC00 der Siemens AG, mit 

einer Nennkraft von F A 

= 5 kN, zwischen REK-Schlitten und Y- 

Schlitten positioniert. Das Sekundärteil des REK-Aktors ist auf dem 

REK-Schlitten und das Primärteil auf dem Y-Schlitten angebracht. 

Zur Evaluierung der aktiven Ruckentkopplung wurde das dynamische 

Strukturverhalten des Kreuztisches bei passiver Ruckentkopplung, 

aktiver Ruckentkopplung und starrer Anbindung im Frequenz- 

und im Zeitbereich bestimmt. Für die Betrachtung im Frequenzbereich 

wurde das Nachgiebigkeitsverhalten zwischen 

Hauptantrieb und Maschinengestell anhand des Nachgiebigkeitsfrequenzgangs 

analysiert. Hierfür wurde die Maschinenstruktur 

über den Hauptantrieb der X-Achse über eine sinusförmige Kraftanregung 

mit einer Amplitude von F M 

= 350 N in einem Bereich von 

3 Hz bis 250 Hz bei einer Schrittweite von 0,5 Hz angeregt. Mit Hilfe 

eines Laservibrometers (Polytec, OFV 303) wurden die resultierenden 

Gestellschwingungen in X-Richtung am Y-Schlitten bei aktiver 

Ruckentkopplung, passiver Ruckentkopplung und starrer 

Anbindung ermittelt. Links in Bild 04 ist der Nachgiebigkeitsfrequenzgang 

des Gestells bei passiver Ruckentkopplung (blau), aktiver 

Ruckentkopplung (rot) und starrer Anbindung (schwarz) 

dargestellt. Bei starrer Anbindung ist eine Resonanzüberhöhung 

bei 38 Hz zu sehen. Die Starrkörperschwingung des Maschinengestells 

wird bei dieser Frequenz maximal angeregt. Die dynamische 

Nachgiebigkeit beträgt dabei δ = 250 µm/kN. Durch das Tiefpassverhalten 

der passiven Ruckentkopplung wird die maximale dynamische 

Nach giebigkeit bei 38 Hz um 80 % reduziert (von δ = 250 

µm/kN auf 50 µm/kN). Zu erkennen ist die zusätzliche Resonanzerhöhung 

in der Eigenfrequenz der passiven Ruckentkopplung bei 

5 Hz. Die dynamische Nachgiebigkeit beträgt bei der Eigenfrequenz 

δ = 100 kN/µm. Durch den Einsatz der aktiven Ruckentkopplung 

wird die Resonanzüberhöhung durch die passive Ruckentkopplung 

um 50 % (von δ = 100 kN/µm auf 50 µm/kN) reduziert. Die Wirkung 

der aktiven Ruckentkopplung als Tiefpass zweiter Ordnung wird 

anhand der Reduzierung der beiden Resonanzüberhöhungen bei 

passiver Ruckentkopplung ersichtlich. 

Zur Validierung des Ansatzes wurden Positioniersprünge mit einem 

Weg s = 120 mm bei einem trapezförmigen Beschleunigungsprofil 

(a max 

= 15 m/s², v max 

= 0,5 m/s) für unterschiedliche Ruckwerte 

durchgeführt. In Bild 04 rechts ist die Auslenkung des Maschinengestells 

für einen Ruck von r = 500 000 m/s³ über der Zeit dargestellt. 

Dieser Ruck stellt die maximale Belastung der starren Anbindung 

dar und wurde als Referenzwert verwendet. Es zeigt sich, dass 

durch die passive Ruckentkopplung die maximale Amplitude im 

Vergleich zur starren Anbindung um 40 % (von x G 

= 42 µm“ auf 

25 µm) reduziert wird. Die Gestellschwingung bei passiver Ruckentkopplung 

weist jedoch eine um 40 % höhere Ausschwingzeit auf. 

Die Auslenkung des Maschinengestells bei aktiver Ruckentkopplung 

hat eine ähnliche Amplitude wie die passiver Ruckentkopplung. 

Die Ausschwingzeit ist gegenüber der passiven 

Ruckentkopplung jedoch um 50 % kürzer. 

Ziel weiterer Forschung ist der Vergleich der Entkopplungs-Maßnahmen 

innerhalb einer Werkzeugmaschine im Fräsversuch. Hierfür 

wird eine Werkzeugmaschine mit existierender passiver Ruckentkopplung 

um die aktive Ruckentkopplung erweitert. 

MOTORINTEGRIERTE SPINDELDÄMPFUNG 



tungsfähigkeit der Spindeldämpfung zu bewerten, 

wurden Bearbeitungsparameter gewählt, die im ungedämpften 

Fall zu einem instabilen Bearbeitungsprozess 

führen. Aus den Prozessparametern resultiert 

beim Werkzeug mit D WZ = 25 mm ein instabiler 

Bearbeitungsprozess. Bei den Versuchen wurde eine 

Hälfte der Nut mit deaktivierter Dämpfung bearbeitet. 

Im Anschluss erfolgten eine Unterbrechung des 

Vorschubs und eine Aktivierung der Dämpfung. Der 

Rest der Nut wurde mit aktivierter Dämpfung bearbeitet. 

Bild 06 oben zeigt das Messsignal des internen 

Schwingungsmesssystems in X-Richtung für 

den Bearbeitungsprozess mit den gewählten Prozessparametern. 

Das Messsignal resultiert aus der 

kartesischen Transformation der drei Wirbelstromsensoren. 

Im ungedämpften Fall ist anhand des Anstiegs 

der Schwingungsamplitude ab dem Zeitpunkt 

t = 2,7 s eine Instabilität erkennbar. Nach dem Einschalten 

der aktiven Dämpfung nehmen die Schwingungsamplituden 

um 40 % ab. Anhand einer optischen 

Betrachtung des Nutgrunds (Bild 06, Mitte) ist 

im gedämpften Fall eine Oberfläche ohne signifikante 

Rattermarken zu erkennen. Der Nutgrund des 

ungedämpften Prozesses weist hingegen deutliche 

Rattermarken auf. Die Messung des Flankenprofils 

(Bild 06, unten) erfolgte über ein taktiles Rauheitsmessgerät. 

Die Analyse des Flankenprofils zeigt, 

dass durch eine aktive Spindeldämpfung der Mittenrauwert 

R a 

um 95 % und die gemittelte Rautiefe R z 

um 88 % reduziert werden können [BIC15]. 

Durch die externe Dämpfungswicklung ergibt sich 

jedoch eine Einschränkung beim Betrieb des Funktionsmusters 

a). Das Aktivteil des Spindelmotors ist in 

diesem Konzept in zwei Teile unterteilt. Die Dämpfungswicklung 

ist zwischen den beiden Statorteilen 

positioniert. Als Folge ist die Aktivteillänge des Stators 

im Vergleich zu einem baugleichen Motor um 

57 % reduziert (von 140 mm auf 60 mm). Im gleichen 

Maße wird das maximale Motormoment (von 38 Nm 

auf 16,34 Nm) und die entsprechende Motorleistung 

(von 43,5 kW auf 18,7 kW) reduziert [BIC15]. 

Um dieser Einschränkung zu begegnen, wird am 

IFW aktuell ein neuartiges Konzept erforscht. Hierbei 

werden die Aktorstränge in das Statoraktivteil eines 

konventionellen Motors integriert. In Bild 05 

unten ist das Konzept schematisch dargestellt 

(Funktionsmuster b). Als Motor wurde für dieses 

Konzept ein Synchronmotor mit vergrabenen Permanentmagneten 

ausgewählt. Der Vorteil gegenüber 

einer Variante mit oberflächenmontierten Permanentmagneten 

sind ein kleinerer magnetisch 

wirksamer Luftspalt für die Aktorstränge und ein 

besserer Schutz der Permanentmagnete gegen Demagnetisierung. 

Die Anordnung der drei Aktorstränge 

in den Nuten der Statorwicklung zeigt 

Bild 05 unten rechts. Die Aktorwicklung beanspruchen 

hierdurch einen Teil des Bauraums der Statorwicklung. 

Die Dämpfungskräfte werden entsprechend 

über die gesamte Länge des Motors aufgebracht. 

Für die Messung der Spindelschwingungen 

sind nur geringfügige Änderungen der konventionellen 

Konstruktion notwendig. Hierfür wird in der 

Nachgiebigkeit δ 

Beschleunigungssensor 

REK- 

Schlitten 

Y-Schlitten 

KGT 

Y-Achse 

Maschinenbett 

Y 

µm/kN 

X 

10 1 

10 0 Aktive Ruckentkopplung 

10 -1 Passive Ruckentkopplung 

0 10 20 30 Hz 50 

Frequenz f 

Bh/89234 © IFW 

03 Kreuztisch-Prüfstand 

04 Schwingverhalten der Maschinenstruktur im Frequenzbereich (links) und im 

Zeitbereich (rechts) 

Auslenkung Gestell x G 

60 

µm 

20 

0 

-20 

Hauptantrieb 

Gestell- 

10 3 Nachgiebigkeitsfrequenzgang 

-50 % Starre Anbindung -80 % 

Gestellschwingung bei 

Positionssprung 

Passive Ruckentkopplung 

Feder-Dämpfer 

Elemente 

Messfleck 

Vibrometer 

Bh/89233 © IFW 

Aktive Ruckentkopplung 

-50 % 

-40 

-60 -40 % Starre Anbindung 

0 0,2 0,4 0,6 s 1 

Zeit t 

Bh/89235 © IFW 

05 Prinzipieller Aufbau der motorintegrierten Dämpfungsaktoren. Funktionsmuster 

a) mit externem Aktor, Funktionsmuster b) mit im Stator integrierten Aktorwicklungen 



DIE AUTOREN 

06 Stabilisierung eines instabilen Prozesszustands. Messsignal der Auslenkung des 

Rotormittelpunkts XM (oben), Oberflächen- (Mitte) und Primärprofil Pt (unten) 

Prof. Dr.-Ing. Berend Denkena, 

Geschäftsführende Leitung 

IFW Hannover 

Dr. Ing. Benjamin Bergmann, 

Bereichsleiter des Bereichs Maschinen 

und Steuerungen des Instituts 

für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen 

(IFW) Hannover 

Mitte des Rotors ein Messring positioniert. Die drei Wirbelstromsensoren werden jeweils 

durch eine Bohrung in einem Statorzahn montiert. Eine Herausforderung bei der 

Konstruktion ist die Dimensionierung der Kombination von Statorwicklung und Aktorwicklung 

im Statoraktivteil. Eine gegenseitige Spannungsinduktion zwischen den 

Wicklungssystemen muss durch eine magnetische Entkopplung weitgehend vermieden 

werden. Eine in der Antriebswicklung induzierte Spannung würde sonst zu unerwünschten 

Wechselwirkungen mit der Leistungselektronik führen. Wird eine Spannung 

in der Aktorwicklung induziert, verändert dies den Strom in den Aktorwicklungen 

und führt zu einer unerwünschten Beeinflussung der Dämpfungskräfte. Die Dimensionierung 

von magnetisch entkoppelten Wicklungen erfolgt mithilfe 

zweidimensionaler Finite-Elemente-Berechnungen (FEM) mit dem Ziel, eine zum 

Funktionsmuster a) vergleichbare Aktorkraft zu erreichen. Die Simulationen zeigen, 

dass mit einer bestimmten Polpaarzahl und Wicklungsvariante bei einer Aufteilung 

des Bauraums in 40 % für die Aktorwicklung und 60 % für die Antriebswicklung eine 

hinreichende Entkopplung und eine ausreichende Dämpfungskraft erreicht werden 

kann. Günstig ist die Wahl einer Polpaarzahl von p A 

= 6 für die Aktorwicklung und von 

p M 

= 3 für die Antriebswicklung. Verglichen mit dem Funktionsmuster a) kann so das 

Motormoment um über 70 % (von 16,34 Nm auf 28 Nm) und die Motorleistung um 

über 50 % (von 18,7 kW auf 28 kW) erhöht werden. Das Motormoment liegt so nur 

noch um 25 % und die Motorleistung nur noch um 35 % unter den Werten einer konventionellen 

Motorspindel gleicher Größe. Nach [BIC15] liegt jedoch die dynamische 

Prozessgrenze aufgrund von Rattern von Funktionsmuster a) weit unterhalb der elektrischen 

Leistungsfähigkeit des Motors. Eine Steigerung des Zeitspanvolumens mit 

Funktionsmuster b) ist somit im Vergleich zu einem baugleichen Motor theoretisch 

M. Sc. Frederic Böhse, 

Wiss. Mitarbeiter Maschinenkomponenten, 

IFW Hannover 

M. Sc. Jan Königsberg, 

Wiss. Mitarbeiter, Institut für 

Antriebssysteme und Leistungselektronik 

(IAL) Hannover 

DANKSAGUNG 

Das Forschungsprojekt „Aktive Ruckentkopplung für Werkzeugmaschinen“ 

(Projektnummer: 269666724) und das Forschungsprojekt „Methode zur 

motorintegrierten Dämpfung von Spindelschwingungen bei Werkzeugmaschinen“ 

(Projektnummer: 112455566) werden mit Mitteln der Deutschen 

Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Das IFW bedankt sich für die 

finanzielle Unterstützung in diesen Projekten. 

Prof. Dr.-Ing. Bernd Ponick, 

Vorstand IAL Hannover 



erreichbar. Eine Herausforderung bei der Erzeugung der Stellkräfte 

ist die rotorlageabhängige Kraftwirkung des Aktors bei Funktionsmuster 

b). Aufgrund einer Überlagerung des Aktormagnetfelds mit 

dem Magnetfeld der rotierenden Permanentmagnete kommt es zu 

einer Beeinflussung der Aktorkraft in Richtung und Amplitude 

[KOE18]. Hierdurch ergibt sich eine aufwändigere Regelung der 

Stellkräfte des Funktionsmusters b) als bei Funktionsmuster a). 

Durch Kenntnis der Wechselwirkung muss das Regelungssystem 

entsprechend erweitert werden. Auf Basis des dimensionierten 

neuartigen Wicklungskonzepts wurde von der Franz Kessler GmbH 

nun ein Funktionsmuster b hergestellt. Aktuell erfolgt die experimentelle 

Analyse des Funktionsmusters und die Evaluierung des 

Ansatzes in Fräsversuchen. 

ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 

Autonome Maschinenkomponenten nehmen eine Schlüsselrolle 

zur Umsetzung autonomer Werkzeugmaschine ein. Durch selbstlernende 

adaptronische Systeme werden Maschinenkomponenten 

befähigt, eigenständig auf unbekannte Störungen zu reagieren und 

sich an verändernde Umgebungsbedingungen anzupassen. Hierbei 

stellen mechatronische Zusatzsysteme und die Adaptronik Vorstufen 

zur vollständigen Autonomie von Maschinenkomponenten dar. 

Der vorliegende Beitrag zeigt am Beispiel von mechatronischer 

Dämpfungssystemen den Übergang von mechatronischen Zusatzsystemen 

hin zu adaptronischen Systemen. Die mechatronischen 

Dämpfungssysteme erfassen Strukturschwingungen mit Hilfe integrierter 

Sensorik. Anhand von Systemmodellen werden die notwendigen 

Stellkräfte zur Kompensation der Schwingungen berechnet. 

Mittels aktiver Ruckentkopplung lassen sich Schwingungen des 

Maschinengestells aktiv dämpfen, die durch Reaktionskräfte der 

Vorschubantriebe hervorgerufen werden. Durch den Einsatz der 

motorintegrierten Spindeldämpfung werden Ratterschwingungen 

aktiv innerhalb der Motorspindel gedämpft. Mechatronische 

Dämpfungssysteme stabilisieren hierdurch den Bearbeitungsprozess 

und führen zu einer erhöhten Produktivität. Diese erkennen eigenständig 

die Grenzen des Systems. 

Durch die vorgestellten mechatronischen Dämpfungssysteme 

wurde die Schwelle zur dritten Stufe der Skala der Automatisierung 

von Maschinenkomponenten aufgezeigt. Die vierte Stufe beinhaltet 

vollautonome Maschinenkomponenten. Durch die Integration 

weiterer Schlüsseltechnologien, wie zum Beispiel des maschinellen 

Lernens, werden zukünftig weitere Meilensteine hin zur autonomen 

Werkzeugmaschine erreicht. 

Bilder: IFW Universität Hannover 

Literaturverzeichnis 

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feed drives. CIRP Annals 60(2):779–796. 

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Industriearbeitsplatz 2025, Standpunktpapier, Garbsen. 

[BIC15] Bickel W (2015) Frässpindel mit motorintegrierter aktiver Dämpfung, 

Dr.-Ing. Dissertation, Garbsen, Leibniz Universität Hannover, IFW. 

[GÜM14] Gümmer O (2014) Produktivitäts- und Genauigkeitssteigerung von 

Fräsmaschinen durch ruckentkoppelte Vorschubantriebe und magnetische 

Führungseinheiten, Dr.-Ing. Dissertation, Garbsen, Leibniz Universität Hannover, 

IFW. 

[HES08] Hesse P (2008) Energieeffizientes Relativführungskonzept für ruckentkoppelte 

Vorschubachsen. Dr.-Ing. Dissertation, Leibniz Universität Hannover. 

[KOE18] Koenigsberg J, Reiners J, Ponick B, Denkena B, Bergmann B (2018) 

Highly Dynamic Spindle Integrated Magnet Actuators for Chatter Reduction. 

INTERNATIONAL JOURNAL OF AUTOMATION TECHNOLOGY 12(5):669–677. 

[MAS09] Maslen EH, Schweitzer G (Hrsg.) (2009) Magnetic Bearings: Theory, 

Design, and Application to Rotating Machinery. Springer-Verlag Berlin 

Heidelberg, Berlin, Heidelberg. 

IMPRESSUM 

erscheint 2021 im 60. Jahrgang, ISSN 0722-8546 

REDAKTION 

Redakteure: Miles Meier (mm), Tel.: 06131/992-208, 

E-Mail: m.meier@vfmz.de 

(verantwortlich i.S.d. § 18 Abs. 2 MStV) 

Ivo Greuloch (Vol.) (ig), Tel.: 06131/992-353, 

E-Mail: i.greuloch@vfmz.de 

Vanessa Weingärtner (Vol.) (wv), Tel.: 06131/992-352, 

E-Mail: v.weingaertner@vfmz.de 

Redaktionsassistenz: 

Melanie Lerch, Tel.: 06131/992-261, 

Petra Weidt, Tel.: 06131/992-371, 

Ulla Winter, Tel.: 06131/992-347, 

E-Mail: redaktionsassistenz_vfv@vfmz.de, 

(Redaktionsadresse siehe Verlag) 

GESTALTUNG 

Anette Fröder, Sonja Daniel, Conny Grothe 

SALES 

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

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antriebstechnik 1-2/2021

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