antriebstechnik 12/2022

19174
12
Dezember 2022
€ 15,50
Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.
AUF DEM
PRÜFSTAND
Antriebstechnologie für
Qualitätsprüfungen
antriebstechnik.de

EDITORIAL
MACHT EUCH DIE ERDE
UNTERTAN – WIRKLICH?
Mobile Safety HMI – ein
Gerät für den kompletten
Maschinenpark
Liebe Leserinnen, liebe Leser,
aufmerksame Konsumenten der antriebstechnik haben es
sofort bemerkt, hier schreibt diesmal nicht Miles Meier,
sondern Guido Matthes. Ich bin seit 1. September in Mainz
und somit noch recht neu bei den Vereinigten Fachverlagen.
Aufgrund meiner langjährigen Berufserfahrung als Ingenieur
und Fachredakteur bin ich von der Themenvielfalt der
antriebstechnik sehr angetan.
Beim Erarbeiten der letzten Ausgaben fiel mir immer wieder
ein Themenbereich positiv auf: Energie sparen und CO 2
reduzieren. Hier hat die Industrie bereits wichtige Hebel
angesetzt, um die Ressourcen unserer Erde zu schonen.
Und es gibt weitere Bemühungen, das bemerke ich verstärkt
in der Berichterstattung. Zum Beispiel haben laut einer
Fraunhofer Studie etwa 80 Prozent der befragten Unternehmen
bereits Klimaziele festgelegt – das ist sehr erfreulich.
Denn mittlerweile ist klar: Wir müssen unsere Bemühungen
noch mehr verstärken, Energie zu sparen und Ressourcen zu
schonen. Die Denkweise „ich mache mir die Erde untertan“
ist von gestern und nicht zielführend.
Viel Spaß beim Stöbern durch unsere Beiträge und einen
geruhsamen Jahresausklang, wünscht Ihnen
Ihr Guido Matthes
g.matthes@vfmz.de
mobil und sicher bedienen (kabellos)
individuell und kostengünstig
(Standard-Mediengerät,
Betriebssystem nach Wunsch)
induktives Laden
Not-Halt, dreistufiger Zustimmtaster
als Basisausführung, erweiterbar
Wireless Safetyfunktionen SIL 3, PL e
flexible Gehäuselösungen
(Farbe, Form, Design etc.)
Safety-SPS mit Zugang direkt
in den Safety-BUS
Komplettlösungen (Safety PLC,
Safety Drives, Safety I/O Module)
ACD Antriebstechnik GmbH
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EDITORIAL
03 Macht euch die Erde untertan – wirklich?
SOFTSTARTER
06 Altanlagen fit für die Zukunft
07 Menschen, Märkte, Unternehmen
14
ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK
ELEKTROMOTOREN
10 An einem Ort vereint: Tradition und Zukunft
DREHGEBER
26 Drum drehe, wer sich bindet
STEUERN UND AUTOMATISIEREN
30 Ausgewählt: SPS 2022
MECHANISCHE ANTRIEBSTECHNIK
34
GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
14 Bereit für die Zukunft mit neuem Antrieb
10
TITELBILD
Foto: LVDESIGN –
stock.adobe.com
4 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

KUPPLUNGEN UND BREMSEN
18 Netz für den Maschinenbau
42 SERIE Schnell bremsen am Tor
WÄLZ- UND GLEITLAGER
20 Elektrosegel reduziert Kraftstoffverbrauch
22 Maximale Leistung bei höchster Energieeffizienz
HYDRAULIK UND PNEUMATIK
32 Hart am Wind drehen
SPECIAL: ANTRIEBSTECHNIK
FÜR PRÜFSTÄNDE
34 Verbindungen und ihre Anforderungen
20
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
38 Flexibler prüfen in der Hochschullehre
SERVICE
36 Impressum
MEIN TIPP
Innovation ist oft nicht die Erfindung von etwas
völlig Neuem, sondern die Zusammenführung
bekannter Technologien. Und wenn das noch in
der Zusammenarbeit zweier Unternehmen
gelingt – dann sind das genau die Geschichten
aus dem Maschinenbau, die mir gefallen. Lesen
Sie ab Seite 26 wie Siko und Megatron neue
Präzisionspotentiometer entwickelt haben.
Miles Meier, Chefredakteur, m.meier@vfmz.de
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/12 5

STANDPUNKT
ALTANLAGEN FIT FÜR
DIE ZUKUNFT
Welche Vorteile eine Modernisierung der
Steuerungstechnik in Altanlagen mit sich bringt,
dazu äußert sich Rainer Schulz, Geschäftsführer der
Sysmat GmbH.
In Zeiten von Rohstoffknappheit und
immer teureren Ressourcen rücken Retrofitumbauten
wieder stärker in den
Fokus. Zwar läuft die Produktion oftmals
noch problemlos und es heißt ja
auch: „Never change a running system“,
doch selbst wer sich aktuell gut am Markt
behauptet, sollte immer wieder prüfen, ob
sich eine Modernisierung als sinnvoll entpuppt.
Denn der Fortschritt bleibt bekanntlich
nicht stehen. Gerade in der Prozessindustrie
betreiben Unternehmen Anlagen
oft jahrzehntelang, schließlich waren
sie teuer und sollen sich amortisieren.
Schon um Qualität und Sicherheit nicht
zu gefährden, bessern Betriebe eher vorsichtig
nach, größere Veränderungen vermeiden
sie. Doch der Innovationsdruck
wächst – Kunden erwarten höhere Flexibilität,
niedrigere Preise und schnellere Lieferung,
die Produktlebenszyklen gestalten
sich kürzer. Größere Modernisierungen
fanden häufig gegen Ende des 20. Jahrhunderts
statt, die Chancen der Digitalisierung
lassen sich deshalb oft nicht oder
nur in geringem Umfang nutzen, was wiederum
erhebliches Potenzial verschenkt.
NACHHALTIGKEIT IM
BLICK BEHALTEN
Ob in der Verfahrens- oder Fertigungsindustrie:
Wenn Maschinen automatisierte
Prozesse ausführen, übernehmen die
elektronischen und programmierbaren
Steuerungen eine entscheidende Rolle im
Hinblick auf die Effizienz der Anlage. Mit
neuen, innovativen Komponenten lassen
sich Prozesse schnell optimieren. Als
entscheidend dafür erweist sich in der
Regel, dass die Steuerung angepasst wird.
Der Betreiber der Anlage fungiert dann
formal schnell als ‚Hersteller‘, wenn die
Umbaumaßnahme eine wesentliche
Veränderung im Sinne der Maschinenrichtlinie
darstellt. Bei einer Modernisierung
der Steuerungstechnik in Altanlagen
entsteht beispielsweise erhebliches
Potenzial – auch im Sinne des Nachhaltigkeitsaspekts.
Hier gibt es etwa seit ein
paar Jahren Umrichter für die Steuerung
von Regalbediengeräten oder Aufzügen,
die den Strom vom Bremsen oder Senken
entweder ins Netz zurückspeisen oder
diesen für die Hubbewegung einer
anderen Achse verwenden. Dies bedeutet:
Das Regalbediengerät fährt zu dem
Fach und muss zum Anhalten dort
bremsen. Hieraus gewonnene Energie
kann dann wieder zum Einsatz kommen,
um die Lastaufnahme im Hub zu bewegen.
Ein wesentlicher Vorteil, denn eine
höhere Anlagenperformance, reduzierte
Inbetriebnahmezeiten und ein geringerer
Energieverbrauch erweisen sich als die
wesentlichen Anforderungen an Regalbediengeräte
(RBG) der nächsten Generation.
Steigende Produktivität und eine
bessere Nutzung des verfügbaren Raums
für logistische Aufgaben tragen somit
maßgeblich zum Erfolg des Unternehmens
bei.
www.sysmat.de
BEI EINER
MODERNISIERUNG
DER STEUERUNGS-
TECHNIK IN
ALT ANLAGEN
ENTSTEHT GROSSES
POTENZIAL – AUCH
IM SINNE DER
NACHHALTIGKEIT
Rainer Schulz,
Geschäftsführer der
Sysmat GmbH
6 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

SOFTSTARTER
KOMPONENTENREIHE MIT ZWEI
DESIGNAWARDS AUSGEZEICHNET
Für die aus T-Griff
GN 5063, Flügelmuttern
GN 8340 und Flügelschrauben
GN 8350
bestehende A4-Edelstahl-
Reihe hat Ganter Normelemente
den German
Design Award 2022 sowie
den IF Design Award 2022
erhalten. Die drei gemeinsam
mit der Designagentur
Corpus-C entwickelten Normen basieren auf der
gleichen Formensprache: einer weichen, aber dennoch
prägnanten Linienführung, die zugleich äußerst funktional
ist. Glatte Verläufe und sanfte Übergänge erleichtern
die Reinigung der wahlweise matt gestrahlten oder
polierten Oberflächen. Zudem ermöglicht die Formgebung
eine bessere ergonomische Handhabung und
damit auch die Einleitung größerer Bedienkräfte.
Die zurückhaltende und einheitliche Gestaltung lässt
eine formal stimmige Integration verschiedener Spannund
Bedienfunktionen zu und sorgt so auch für ein
konsistentes Erscheinungsbild von Maschinen. Die Jury
des IF Design Awards hob speziell die „hervorragenden
ergonomischen Eigenschaften“, die „zeitlose“ sowie
„sehr hochwertige“ Ästhetik hervor.
www.ganternorm.com
ZIEL ERREICHT UND MIT ERSTER
UMSATZMILLIARDE WEITER AUF KURS
Der 11. November
markiert traditionell
den Start des
Karnevals in Köln.
Exakt an diesem
Tag hatte Igus
doppelten Grund
zur Freude, denn
der Kölner
Kunststoffspezialist
knackte zum
ersten Mal die
Umsatzmilliarde.
Eine Milliarde Euro Umsatz: Dieses von Igus bereits für das
Jahr 2020 ausgerufene Ziel wurde jetzt trotz Corona-Pandemie
zwei Jahre später erreicht – pünktlich zum Beginn des Kölner
Karnevals am 11. November 2022. „Unglaublich, aber wahr:
Genau an diesem Tag haben wir als Kölner Familienunternehmen
die Umsatzmilliarde erreicht“, so der auch in Köln geborene
Igus-Geschäftsführer Frank Blase. Und die nächsten Ziele seien
bereits gesteckt: Bis zum Jahr 2025 soll die eigene Produktion
klimaneutral werden und bis 2030 möchte das Kunststoffunternehmen
eine Million aktive Kunden verzeichnen. Aktuell betreut
Igus unter dem Leitsatz „improve what moves“ rund
188.000 Kunden aus über 50 Branchen weltweit und beschäftigt
über 4.500 Mitarbeitende an 31 Standorten.
www.igus.de
ZIEHL-ABEGG STÄRKT PRODUKTION UND
VERTRIEB IN NORDAMERIKA
Der Elektromotorenbauer Ziel-Abegg investiert 100 Mio.
Euro in eine neue Fabrik in den USA. Dabei handelt es
sich um die größte standortbezogene Einzelinvestition in
der 112-jährigen Geschichte des Unternehmens. Grund
ist die gestiegene Nachfrage nach robusten und energiesparenden
Ventilatoren in Mexiko, Kanada und Nordamerika.
Das Werk wird in Winston-Salem (North
Carolina) errichtet, rund 20 km vom bisherigen Standort
Greensboro entfernt. Bezugsfertig soll das 46.500 m²
große Gebäude im Jahr 2024 sein. Die Verlagerung der
Produktion ist für 2025 geplant. „Wir werden einerseits
die Kapazitäten erweitern, aber auch die Fertigungstiefe
erhöhen“, erklärt Produktionsvorstand Joachim Ley.
„Durch eine vollständig lokalisierte Produktion beginnend
mit den Motoren können wir unseren Kunden eine
hohe Flexibilität und kurze Lieferzeiten ermöglichen.“
Dazu werden unter anderem Schweißroboter und
CNC-Maschinen installiert. Mittelfristig steht auch der
Aufbau eines Entwicklungshubs auf der Agenda.
www.ziehl-abegg.com
Rostfrei.
Sicherheits- und Wellenkupplungen im
Hygienic Design sind komplett aus Edelstahl
gefertigt und entsprechen den strengen Hygienevorschriften
der Lebensmittel­, Medizin­ und
Pharmaindustrie. Wir beraten Sie gern!
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VERTRIEBSBEREICH AUSGEBAUT
Stefan Lenz ist seit
Oktober 2022 neuer
Branchenmanager beim
Freiburger Familienunternehmen
Rheintacho
Messtechnik. Er erhöht
dadurch die Kapazität und
Kompetenz im Vertrieb
rund um das Team von Wolfgang Sexauer. Um die Marktbearbeitung
zu optimieren und das erfreulich gewachsene Kundenportfolio
perfekt zu betreuen, wird Lenz neben seinen Kollegen Thomas Distel
und Jörn Strasser das Rheintacho-Branchenmanagement verstärken.
In den vergangenen zwölf Jahren arbeitete Stefan Lenz im Vertriebsaußendienst.
Dort hat er von Konzern bis Familienunternehmen viel
kennengelernt und Erfahrungen gesammelt. Die erworbenen
Kenntnisse im technischen Vertrieb kann er jetzt im Umgang mit den
Rheintechnik-Kunden einsetzen.
www.rheintacho.de
NEUES WERK IN DEN USA
Nach nur zwölf Monaten Bauzeit eröffnete
EBM-Papst sein neues Produktionswerk für
hochenergieeffiziente Ventilatoren und
Motoren in den USA. Anfang November fand
die feierliche Zeremonie in Telford in Tennessee
statt. Knapp 30 Millionen Dollar investierte
das Unternehmen in den Neubau und die
Ausstattung seines zweiten US-Standorts und
wird dort zu Beginn rund 125 Mitarbeitende
beschäftigen. Die feierliche Eröffnung des
1,6 Hektar großen Gebäudes wurde begleitet
von Vertretern aus Politik und Wirtschaft
sowie den Eigentümern und zahlreichen
Managern des Unternehmens. Die Führung
rechnet mit kontinuierlichem Wachstum in
Amerika. So bietet das neue Werk die Möglichkeit
weiterer Ausbaustufen für die
Fertigung von EC-Motoren, die durch eine
phasenweise Implementierung bis Oktober
2024 umgesetzt werden sollen.
www.ebmpapst.com
UMSATZ ÜBERSCHREITET DIE MILLIARDENGRENZE
Die Weidmüller-Gruppe hat Anfang
November 2022 im laufenden
Geschäftsjahr erstmals die Umsatzmarke
von einer Milliarde Euro überschritten.
Das Unternehmen blickt
optimistisch auf den weiteren
Verlauf des aktuellen Jahres und
prognostiziert ein positives Wachstum
von insgesamt über 20 Prozent
gegenüber dem Vorjahr. Die kontinuierlich steigenden Auftragsbestände konnte
Weidmüller trotz einer herausfordernden Beschaffungssituation erfolgreich
bedienen, was im vierten Quartal im Rekordumsatz resultierte. „Unsere
Umsatzerwartungen wurden nicht nur erfüllt, sondern sogar übertroffen“,
freut sich Vorstandssprecher und Technologievorstand Volker Bibelhausen und
blickt optimistisch in die Zukunft: „Wir sind zuversichtlich, dass uns die gute
Auftragslage trotz der angespannten Situation auf den Energiemärkten
weiterhin Rückenwind verleihen wird.“
www.weidmueller.com
SCHAEFFLER KAUFT CERASPIN
Schaeffler hat mit der Ceratizit-Gruppe einen
Vertrag zum Erwerb von Ceraspin unterzeichnet.
Das Unternehmen entwickelt und produziert im
luxemburgischen Livange seit mehr als 25 Jahren
Premium-Keramikprodukte, die überwiegend zu
Walzkörpern für Lageranwendungen verarbeitet
werden. „Das Know-how von Ceraspin bei Keramikkomponenten
für Wälzlager ist für Schaeffler von
entscheidender Bedeutung. Mit dem Kauf verstärken
wir unsere Lieferkette vor allem in Europa. Gleichzeitig legen wir die Basis
für eine zukunftsorientierte Aufstellung für hochwertige Komponenten in
strategisch wichtigen Wachstumsfeldern“, sagt Dr. Michael Pausch, Leiter
Forschung und Entwicklung bei Schaeffler Industrial. Mit dem Kauf übernimmt
Schaeffler 100 Prozent der Anteile an Ceraspin. Der Vollzug der
Transaktion wird noch im vierten Quartal erwartet. Der Abschluss steht unter
dem Vorbehalt, dass übliche Vertragsbedingungen erfüllt werden. Über die
Details der Transaktion wurde Stillschweigen vereinbart.
www.schaeffler.de
8 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

SOFTSTARTER
ANZEIGE
VTH-FACHGRUPPE „ANTRIEBSTECHNIK“
In Schweinfurt trafen sich am
18. und 19. Oktober 2022 die
Mitglieder der Fachgruppe
„Antriebstechnik“ im VTH
Verband Technischer Handel
e.V. und der zugehörige
Lieferantenkreis. Am ersten
Tag stand die Besichtigung
des Wälzlager-Herstellers SKF
auf dem Programm. Ein
Rundgang durch die Produktionshallen
zeigte die Vielfalt
der dort produzierten Wälzlager,
den Grad der Automatisierung
vieler Prozessabläufe
und den stetigen Ausbau des
Unternehmens mit neuen
Werkhallen. Am nächsten Tag
folgte die Mitgliederversammlung mit Fachvorträgen und regen Diskussionen. Themen waren – neben der Analyse der aktuellen
Wirtschaftslage – weiterhin Nachhaltigkeit und Digitalisierung. Das Inkrafttreten des Lieferkettensorgfaltspflichtengesetzes
(LkSG) am 1. Januar 2023 verbindet diese beiden Aspekte und spielt selbst in kleineren Handelshäusern eine zunehmend
wichtige Rolle. Bei der Mitgliederversammlung konnte der VTH einmal mehr die Unterstützung beweisen, die er seinen Mitgliedern
im D-A-CH-Gebiet zukommen lässt, beispielsweise durch juristische Beratungen.
Weitere Informationen und Materialien zum Download finden Sie hier:
bit.ly/vth_at_2022
Das Münster in Mönchengladbach, der Heimat unseres
Tochterunternehmens Walter Rothermundt GmbH & Co. KG.
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f.steffen@breco.de
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XXX ELEKTROMOTOREN
Winfried Bauer, Chefredakteur unserer Schwesterzeitschrift f+h
50 JAHRE MOTORENWERK USLAR
AN EINEM ORT VEREINT:
TRADITION UND ZUKUNFT
Das Motorenwerk Uslar der Demag Cranes & Components GmbH kann auf eine
lange Geschichte zurückblicken. Eines kennzeichnet die Belegschaft des Werks
über all die Jahre: Sich an neue Rahmenbedingungen anzupassen. Und so befindet
sich der Standort momentan in einem Transformationsprozess hin zu einer
kundenorientierten Servicefabrik.
Was verbindet die Hauptstadt Argentiniens mit der
niedersächsischen Gemeinde Uslar? Nun: Die in
der Frauenbrücke in Puerto Madero, Buenos Aires,
eingesetzte Antriebstechnik stammt aus dem Motorenwerk
der Demag Cranes & Components GmbH. Werkleiter
Markus Dierschke bleibt beim Betriebsrundgang vor einem Foto
stehen, auf dem das Bauwerk zu sehen ist: „Im Allgemeinen arbeiten
unsere Antriebe in derartigen Anwendungen im Verborge-
nen. Demzufolge ist unser Know-how auch nicht so ohne weiteres
für jedermann ersichtlich.“
Davon kann beim Betriebsrundgang keine Rede sein. Auf einer
Produktionsfläche von 14.900 m² fertigen 211 Personen etwa
325.000 Bauteile pro Jahr. Zu den Produkten gehören unter anderem
konische und zylindrische Motoren, Kettenzugmotoren und
Komponenten. Dierschke: „Im Bereich Komponenten, darunter
verstehen wir Bauteile wie Ketten- und Umlenkräder sowie
10 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

XXX
MEILENSTEINE DES MOTORENWERKS USLAR
2022
50 Jahre
Motorenwerk Uslar
2018
Aufbruch auf den Weg hin zu einer
kundenorientierten Servicefabrik
01 Sprüht vor Leidenschaft für den Standort Uslar: Werkleiter
Markus Dierschke (l.), hier im Gespräch mit Winfried Bauer,
Chefredakteur f+h
2017
2007
Übernahme der Marken Demag
und Gottwald durch das finnische
Maschinenbauunternehmen
Konecranes
Im September liefert das Werk
erstmals 10.000 Motoren in einem
Monat aus
Bremsen und Kupplungen, sehen wir weiteres Wachstumspotenzial
für den Standort.“
INSOURCING BIETET CHANCEN ZU WACHSEN
Um dieses zu erschließen, widmet sich Dierschke, der seit seiner
Ausbildung in Uslar das Werk gut kennt, gemeinsam mit der
Mannschaft vor Ort und den zentralen Diensten im Konzern der
Weiterentwicklung des Standorts, prüft mögliche Produktionserweiterungen
im Hinblick auf Fertigungstiefe und Kompatibilität
mit den etablierten Prozessen – und die Erfolge sprechen
für sich: Im Wettbewerb mit anderen Demag-Standorten gewann
Uslar im Jahr 2019 zunächst die Produktion von Kettenzugbremsen.
Darüber hinaus fertigt Uslar seit 2020 die Kettenund
Umlenkräder nicht nur für die Krane der Demag, sondern
auch für die Kettenzüge der Konecranes-Gruppe. Durch den
Ausbau der Druckgießerei erhielt Uslar in einem konzerninternen
Wettbewerb auch den Zuschlag für den Bau der Gehäuse
des Radblock-Modells DRS-M 112. Seit Ende 2020 wird in Uslar
eine Insourcing-Strategie umgesetzt. Bis dato zugelieferte
Druckgussteile aus Aluminium werden werksintern produziert.
„Konzernweit sind wir der einzige Standort mit entsprechender
Fertigungskompetenz“, so Dierschke.
NEUE AUSRICHTUNG DES STANDORTS
Die neue Ausrichtung des Werks hin zu einer kundenorientierten
Fabrik für Motoren- und Komponentenproduktion spiegelt
sich in flexiblen Strukturen. Denn zunehmend produziert Uslar
zusätzlich zum Neugeschäft auch für den Servicebereich von
Konecranes mit ganz speziellen Anforderungen. Dierschke:
„Dabei verlieren wir aber nie das Ziel einer auftragsbezogenen
Fertigung aus den Augen.“
Daneben wirbt das Werk zusätzlich Projekte bei Drittkunden
ein, auch wenn angesichts der zahlreichen aus dem Konzern
nach Niedersachsen verlagerten Produktionsschritte das Geschäft
bis jetzt nur eine untergeordnete Rolle spielt. Die Störung
weltweiter Lieferketten spätestens seit Beginn der Corona-Krise
lässt die Verantwortlichen wieder auf verkürzte Handelswege
und lokalere Lieferanten setzen. Das kommt dem Standort mit
seinen gut ausgebildeten Mitarbeitern und hoher Produktivität
entgegen.
Auch das Thema Entwicklung spielt für Uslar eine stetig wachsende
Rolle. Gemeinsam mit den Ingenieuren des Konzerns
1997
1995
Im Mai feiert das
Montage-Team den
1.000.000sten Motor
1992
Investition in weitere
Fertigungshalle.
Im Oktober läuft
das 1.000.000ste
Ständerpaket vom Band
1982-1986
1976
1975
Im Mai feiert das
Montage-Team den
100.000sten Motor
1973
Am 31. Januar wird
der erste komplette
Demag-Bremsmotor
montiert
1972
April: Aufnahme der Produktion der
neuen ZN-/ZB-Drehstrommotorenbaureihe
in Zylinderläuferbauweise
Werkserweiterung um neue
Fertigungshalle, Verwaltungs- und
Sozialgebäude
Ab April läuft die neue Aluminium-
Motorenreihe KB 80-225 vom Band
Das neu gebaute Motorenwerk
der Demag in Uslar nimmt die
Arbeit auf
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/12 11

ELEKTROMOTOREN
02
02 + 03 Entscheidend für die Motoren- und Komponentenfertigung
ist die hohe Präzision der Bauteile
04 Eine hohe Ausbildungsquote ist wichtig für die Zukunft
des Standorts
wurde in Uslar von der Feststellung des Bedarfs über die Bestimmung
der Komponenten bis hin zur Einrichtung der Arbeitsplätze –
einschließlich einer innovativen Maschine für die Montage – eine
neue Bremse für elektrische Kettenzüge entwickelt. Laut Dierschke
ist die Neuentwicklung mittlerweile in die Serienproduktion gegangen.
Schließlich unterstützen die Spezialisten aus Uslar als
Servicepartner mit ihrem Detailwissen und ihrer Fachkompetenz
auch andere Konzern-Standorte. Das betrifft die Technik ebenso
wie das seit dem Jahr 2019 implementierte konzerninterne Produktionssystem
Konecranes Way (KC Way) für schlanke Prozesse
und Informationsaustausch.
Angesichts der Fülle der Herausforderungen und der Zukunftsaussichten
ist Ausbildung wichtiger als je zuvor. 14 junge Menschen
werden derzeit zu Industrie-, Werkzeug- und Zerspanungsmechanikern,
Fachkräften für Lagerlogistik, Elektronikern und –
seit diesem Jahr erstmals auch – Mechatronikern ausgebildet und
in aller Regel unbefristet übernommen. Zukünftig sollen auch Industriekaufleute
dazukommen und duale Studenten ihren Bachelor
of Engineering mit Praxiserfahrung im Werk Uslar begleiten.
03
FAZIT
Das Werk in Uslar ist ein starker Partner im Verbund von
Konecranes – mit engen Verbindungen und kurzen Kommunikationswegen
zu anderen Konzernteilen. Seit 50 Jahren hat der
Standort Uslar seine Leistungsfähigkeit unter Beweis gestellt und
sich immer wieder flexibel an immer neue Gegebenheiten angepasst.
Auch in Zukunft wird Uslar als kundenorientierte Servicefabrik
für die Fertigung von Motoren und Komponenten eine
wichtige Rolle beim Bau von Industriekranen spielen.
Bilder: Demag
www.demagcranes.de
04
12 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
CLEVERE ALTERNATIVE FÜR DIE
ERSATZTEILVERFÜGBARKEIT
Speziell für Scheibenläufermotoren
bietet das
Unternehmen Mattke
über die Wartung und
Instandhaltung hinaus
auch Retrofits in Form
permanenterregter
Synchronmotoren an.
Das Unternehmen hat für die Baureihen MC 13, MC 17,
MC 19 und MC 23 die permanenterregten Synchronmotoren
MC 13-BL, MC 17-BL, MC 19-BL und MC 23-BL entwickelt. Die
Retrofits haben das gleiche flache Design wie die ursprünglichen
Motoren. Auch die Wellenlänge, der Wellendurchmesser,
der Zentrierbund und die Befestigungsbohrungen
wurden beibehalten. Die bürstenlosen Servomotoren lassen
sich so ohne weitere mechanische Justierungen eins zu eins
in jede Anwendung integrieren. Neu hingegen ist die
Reglertechnologie, die jedoch identische Eingangssignale
aufweist. Eine Anpassung der übergeordneten Steuerung ist
laut Herteller nicht erforderlich.
www.mattke.de
WÄRMEENTWICKLUNG AUCH BEI HOHEM
TEMPO IMMER IM BLICK
Hohe Drehzahlen fördern die
Wärmeentwicklung. Eine
Labyrinthdichtung reduziert bei
den Planetgear VRS High Speed
Getrieben von Nidec Graessner
deshalb die Erwärmung. Dieses
Konstruktionsprinzip verhindert,
dass die Getriebe überhitzen.
Die kompakte Bauweise, das Beschleunigungsmoment bis
3.700 Nm und das verringerte Verdrehspiel von ≤ 3 arcmin
prädestiniert die Baureihe laut Hersteller für Automatisierungsvorhaben.
Kennzeichnend sind unter anderem eine einsatzgehärtete
Schrägverzahnung, die einen ruhigen Lauf ermöglicht,
sowie eine einteilige Antriebswelle und Planetenradräder mit
zwei robusten Kegelrollenlagern. Letztere sorgen für eine hohe
radiale/axiale Belastbarkeit, eine große Steifigkeit und Drehmomentdichte.
Die speziell entwickelte Labyrinthdichtung
mindert wie erwähnt die Wärmeentwicklung und ein direkt in
das Gehäuse verzahntes Hohlrad verbessert den Rundlauf und
eliminiert Drehzahlschwankungen.
www.graessner.de
PFIFFIG KOMBINIERT UND PLUG-AND-PLAY-KONFORM
Die Unternemen Framo Morat und MinebeaMitsumi Technology Center Europe (MTCE) haben gemeinsam
einen modularen, integrierten Radnabenantrieb für den Einsatz in fahrerlosen Transportfahrzeugen
entwickelt. Das skalierbare All-inclusive-Kraftpaket weist Funktionselemente wie das Laufrad, ein
Planetengetriebe, einen Elektromotor sowie Bremse und Elektronik in einer kompakten Einheit auf.
Durch den eingesparten Bauraum lassen sich Fahrzeuge kleiner dimensionieren oder mit größeren
Akkus ausstatten. Die Antriebslösung gibt es für zwei Traglastbereiche. So sind standardmäßig Anwendungen
von 250 bis 500 kg Traglast pro Achse sowie von 500 bis 1.000 kg umsetzbar. Die hohen
Radiallasten werden bei konstant hoher Beschleunigung und Geschwindigkeit realisiert. Das System
verfügt über eine Plug-and-play-Funktion und lässt sich optional auch mit Sensorik ausstatten. Über Standardschnittstellen, wie
RS485 oder CAN, ist eine ganzheitliche Antriebssteuerung als e-Achse möglich.
www.minebeamitsumi.eu
DER
HUBWERKS-
LÖSUNG
ANTRIEB
Sicher Flexibel International
Das neue
MAXXDRIVE ® XD
Robust
Modular
Getriebebau NORD GmbH & Co. KG | Fon +49 4532 289-0 | info@nord.com | www.nord.com

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
HUBWERKSGETRIEBE
BEREIT FÜR DIE ZUKUNFT MIT
NEUEM ANTRIEB
Portalkrane werden in vielen Industriezweigen zum Umschlag der Güter
eingesetzt. Auch in der Zementherstellung sorgen sie für den
Warentransport. Für einen zuverlässigen Betrieb der Maschinen spielt die
Antriebstechnik eine Schlüsselrolle. Bei einem Zementproduzenten wurden
zwei Hubwerksgetriebe nach Erreichen der theoretischen Nutzungsdauer
ausgetauscht. Mit den neuen Antrieben ist der reibungslose Betrieb der
Krananlage nun für weitere Jahre sichergestellt.
Christian Rüttling, Marktmanager Industriegetriebe,
SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG, Bruchsal
Im laufenden Betrieb unterliegen Kranhubwerke fortwährendem
Verschleiß sowie voranschreitender Materialermüdung.
Die Restnutzungsdauer der Hubwerke nimmt dadurch kontinuierlich
ab. Ein über die projektierte Nutzungsdauer hinausgehender
Betrieb birgt daher nicht vertretbare Sicherheitsrisiken.
Deshalb sieht der Gesetzgeber vor, dass die Betreiber von Krananlagen
ihre Hubwerke nach Ablauf der theoretischen Nutzungsdauer
stilllegen oder generalüberholen. Die Ermittlung der Restnutzungsdauer
oder SWP (Safe Work Period) ist daher integraler
Bestanteil, um den sicheren Betrieb der Krananlage zu gewährleisten.
Sie wird im Rahmen der jährlich stattfindenden Sachverständigenprüfung
durchgeführt. Grundlage hierfür ist die Unfallverhütungsvorschrift
54 (Winden, Hub- und Zuggeräte) der
Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung.
Mit einer zu Ende gehenden Restnutzungsdauer des Kranhubwerks
sah sich auch Heidelbergcement am Standort Lengfurt
konfrontiert. Der betroffene 8,5 Tonnen Greiferportalkran sorgt
hier für eine Entladung der anlandenden Schiffe, die das Werk
14 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

01 Kann losgehen: Der Tausch der Hubwerksgetriebe am
Greiferportalkran ermöglicht nun wieder die Entladung der
anlandenden Schiffe
02 Verdient, aber alt: Die in die Jahre gekommenen Hubwerksgetriebe
vor dem Retrofit
03 Kraftpaket: Der Ausbau der alten Hubwerksgetriebe erfolgte
natürlich mit einem anderen Kran
01
mit Zuschlagstoffen wie Sand oder Kies versorgen. Die Schiffsanbindung
erfolgt über den Main, der im unterfränkischen Lengfurt
am Standort des Zementproduzenten vorbeiführt. Eine geplante
Revision an einer Schifffahrtsschleuse, während der der Schiffsverkehr
sowieso ausgesetzt werden musste, wollten die Verantwortlichen
deshalb nutzen, um die notwendigen Modernisierungsarbeiten
am Greiferportalkran durchzuführen.
SCHNELL PLANEN UND SICHER UMSETZEN
Um die zeitliche Herausforderung zu meistern, die sich aus dem
engen Zeitfenster der Schleusenrevision ergab, musste man den
Austausch des Hubwerks unter Hochdruck vorantreiben. Mit
SEW-Eurodrive stand hierbei ein Hersteller zur Seite, der flexibel
auf Anfragen dieser Art reagieren kann. Neben profundem Applikations-Know-How
kann der Antriebsspezialist zudem auf ein
breites Antriebstechnikportfolio mit hoher Wertschöpfungstiefe
zurückgreifen. So vergingen im Fall des Austausches der Hubwerke
zwischen Angebotslegung mit Maßaufnahme und Zeichnungserstellung
sowie der Auslieferung der Getriebe nur rund
zehn Wochen.
Die beiden neuen Hubwerksgetriebe vom Typ X4FCC140/HC
haben jeweils ein dauerfestes Nenndrehmoment von
22.000 Nm. Sie sind damit ausreichend groß bemessen, um den
sicheren Betrieb des Krans auch in Zukunft zu ermöglichen.
Für die Adaption an die bestehenden Anschlussmaße im Maschinenhaus
wurde unter jedem der beiden Getriebe eine
Stahlplatte angebracht. Eine aufwändige Anpassung der bestehenden
Konstruktion entfiel damit. Neben den Adapterplatten
waren auch die an- und abtriebsseitigen Kupplungen Bestandteil
des Lieferumfangs.
Die Verbindung zwischen Hubwerksmotor und Getriebe wurde
mit drehelastischen Bolzenkupplungen realisiert, während für
die Anbindung an die beiden Seiltrommeln Tonnenkupplungen
zum Einsatz kamen. Alle für das Retrofit erforderlichen Antriebskomponenten
wurde somit zentral projektiert und bereitgestellt.
Auf diese Weise entfiel der für einen Betreiber sonst oft übliche
Abstimmungsaufwand zwischen verschiedenen Lieferanten und
die hierdurch gerne entstehenden Schnittstellenprobleme. Neben
Auslegung und Lieferung der neuen Antriebskomponenten
hat SEW zudem beim Ausbau der alten Antriebe sowie beim Einbau
und der Inbetriebnahme unterstützt. Die Monteure stellten
02 03
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/12 15

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
04
05
sicher, dass die Antriebe präzise ausgerichtet sind und es zu
keinen Fluchtungsfehlern kommt.
ABSTAND VERGRÖSSERN
Die beiden neuen Getriebe des Greiferportalkrans basieren
auf der speziell für Hubwerke entwickelten Applikationsbaureihe
X..e/HC. Typisch für Hubwerksanordnungen ist der
Einsatz von Parallelwellengetrieben, bei der Seiltrommel und
Motor auf der gleichen Getriebeseite angeordnet sind. Da der
Achsabstand zwischen An- und Abtriebswelle bei kompakten
Universalgetrieben hierfür häufig nicht ausreicht, müssen
diese, in Bezug auf das Drehmoment, überdimensioniert werden.
Die Applikationsbaureihe setzt hier an und ermöglicht
durch den vergrößerten Achsabstand eine zum Drehmomentbedarf
passende Getriebeauswahl: Überdimensionierung
aus Platzgründen kann damit der Vergangenheit angehören.
Die optimierte Gehäusegestaltung des Getriebes
resultiert zudem in einer Gewichtseinsparung gegenüber
vielen gängigen Universalgetrieben. Mit einem Nenndrehmomentbereich
von 12,8 bis 175 kNm ist die Baureihe in
15 Baugrößen verfügbar.
TAUSCHEN UND MODERNISIEREN
Der Greiferportalkran ist mit den neuen Hubwerksgetrieben
nun wieder in der Lage, die Materialversorgung des Werks
Lengfurt durchzuführen. Die zügige Umsetzung des Retrofits
wurde durch eine enge Zusammenarbeit zwischen beiden
Unternehmen ermöglicht. Bereits in der Retrofitplanungsphase
wurden hierfür die Weichen gestellt: Die kurzfristige
Vor-Ort-Maßaufnahme sowie die Projektierung der neuen
Antriebe inklusive Zeichnungserstellung waren ein Grund
dafür, frühzeitig die passende Antriebslösung für den Greiferportalkran
zu finden. Weiterhin ist sich SEW sicher, dass die
kurze Lieferzeit sowie die Montageunterstützung vor Ort mit
zu einer pünktlichen Modernisierung der Antriebe beigetragen
haben. Der Service Retrofit des Antriebspezialisten umfasst
entweder den Austausch einzelner Antriebstechnikkomponenten
(Komponenten-Retrofit) oder die Modernisierung
von kompletten Maschinen und Anlagen (System-Retrofit).
Bilder: HeidelbergCement, SEW
www.sew-eurodrive.de
04 Fit für die Zukunft: Die beiden neuen Hubwerksgetriebe haben jeweils
ein dauerfestes Nenndrehmoment von 22.000 Nm
05 Aktualisiert: Die beiden neuen Hubwerksgetriebe (im Hintergrund)
und das Hubwerk
DIE IDEE
„Safety first gilt natürlich auch bei
Portalkränen und deren Hubwerken.
Auch wenn die Maschinen noch eine
Zeit lang sicher funktionieren
würden, es ist auf jeden Fall sicherer,
sie nicht über die projektierte
Nutzungsdauer hinaus zu betreiben.
Eine Herausforderung bei solchen
Projekten ist immer das knappe
Zeitfenster. In diesem Fall kam uns
zwar die Schleusenrevision entgegen,
aber auch die war natürlich
zeitlich sehr begrenzt. Letztendlich
können die neuen Hubwerksgetriebe
die Anlage nun wieder
sicher betreiben.“
Christian Rüttling, Marktmanager
Industriegetriebe, SEW-Eurodrive,
Bruchsal
16 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
GROSSE ACHSABSTÄNDE ÜBERBRÜCKEN
KBK produziert
Distanzkupplungen
in vielen Varianten
und millimetergenau
nach Wunsch. Mit
ihnen lassen sich
weit auseinanderliegende
Antriebsachsen
genau
synchronisieren. Die
Kupplungen sind
durch leichte und zugleich steife Aluminiumpräzisionsrohre
spielfrei. Sie werden in Längen bis 3 m gefertigt, auf Anfrage
sind Ausführungen bis 6 m Länge möglich. Neben einseitig
oder komplett starren Varianten gibt es auch Modelle in
Metallbalg- und Elastomerausführung. Die Kupplungen der
Baureihe DRE sind beidseitig mit Elastomersternen ausgestattet
und haben daher schwingungsdämpfende Eigenschaften.
Für die Synchronisierung dynamischer Achsen ist
die Baureihe DRB ausgelegt, denn diese Kupplungen verfügen
beidseitig über Metall bälge und weisen deshalb eine
hohe Torsionssteifigkeit auf. Für Bereiche mit strengen
Hygieneanforderungen bietet der Hersteller Distanzkupplungen
in Edelstahlausführung an, die sich mit scharfen
Reinigungsmitteln säubern lässt.
www.kbk-antriebstechnik.de
WISSEN, WAS IM INNEREN VOR SICH GEHT
Ringspann bietet
für seine langsam
laufenden
Rücklaufsperren
der Baureihen
FRHD, FRHN und
FRSC ein software-
und
sensorgestütztes
Condition-Monitoring-System mit Internetanbindung an.
Dies ermöglicht Echtzeitkontrolle aller funktionsrelevanten
Ereignisse im Inneren der Freiläufe. Betreibern
und Instandhaltern von Schüttgutanlagen gibt das die
Möglichkeit, wichtige Leistungsparameter der Rücklaufsperren
in den Antriebssystemen ihrer fördertechnischen
Anlagen vorausschauend zu überwachen. Das kann die
Betriebssicherheit erhöhen und den Wartungsaufwand
reduzieren. Die Systemlösung besteht aus einem
Schwingungssensor der Lager und Unwucht überwacht,
einem Drehzahlsensor sowie einem Ölfeuchtigkeitssensor
mit Temperaturfühler und der zur weiteren Analyse
erforderlichen Diagnoseelektronik. Die Messdaten der
Sensoren kann der Anwender über eine Ethernet-Schnittstelle
in Echtzeit (fern)abrufen und mit der Software
Smart observer auswerten.
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INTELLIGENTE GLEITLAGERLÖSUNGEN –
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KUPPLUNGEN UND BREMSEN
KUPPLUNGEN ALS SCHUTZ
NETZ FÜR DEN MASCHINENBAU
Sicherheitskupplungen leisten einen
wertvollen Beitrag, um Maschinenteile im
Falle eines Falles vor Zerstörung zu
bewahren. Selbstverständlich sichern die
Bauteile auch Ketten- und
Riemenantriebe zuverlässig ab. Um hier
unterschiedliche Einsatzgebiete
abzudecken, gibt es verschiedene
Ausführungen.
Iris Jakob, M. A., Geschäftsführerin, ENEMAC GmbH, Kleinwallstadt
Sicherheitskupplungen von Enemac weisen ein ausgereiftes
Kugelrastprinzip auf und können im Schadensfall kostspielige
Reparaturen und Maschinenstillstände minimieren.
Die Kupplungen lassen sich im gesamten Maschinen- und
Anlagenbau einsetzen. Die Funktion ist einfach sowie effektiv:
Innerhalb kürzester Zeit wird im Störfall der Antriebsstrang
unterbrochen und destruktive Massenkräfte und Drehmomentspitzen
werden sicher weggeschaltet. Im laufenden Betrieb
sind eine spielfreie, exakte Drehmomentübertragung, stufenlos
einstellbare Ausrückmomente und automatisches Wiedereinrücken
charakteristische Features dieser Kupplungsart.
VIELFALT SORGT FÜR SICHERHEIT
Speziell für indirekte Antriebe, wie man sie häufig in Verpackungsmaschinen
und Abfüllanlagen vorfindet, gibt es von dem
Kupplungshersteller eine große Typenvielfalt. Indirekte Antriebe
sind dadurch gekennzeichnet, dass Motor- und Abtriebselement
nicht auf einer gemeinsamen Achse liegen. Die Antriebswelle
sitzt parallel oder versetzt zur Abtriebswelle und das Drehmoment
übertragen Riemen, Zahnräder oder Ketten. Um den unterschiedlichsten
Einsatzbereichen und Arbeitsumwelten gerecht
zu werden, gibt es von Enemac Sicherheitskupplungen in drei
unterschiedlichen Ausführungen.
Unter Standardbedingungen sind meistens Drehmomentbegrenzer
aus Vergütungsstahl die richtige Wahl. Der Qualitätswerkstoff
sorgt für ein sicheres, präzises Schaltverhalten und
schützt den Motorstrang zuverlässig und sicher. Eine Besonderheit
des Kleinwallstädter Unternehmens im Bereich der Überlastabsicherung
in Kettenantrieben stellt der Typ ECH dar, welche
mit einem integrierten Kettenrad ausgestattet ist. Hier bilden
Nabe, Kugeln und Kettenrad eine Einheit, wodurch diese Kupplung
axial so schmal wie eine Rutschkupplung gebaut ist, jedoch mit
ihrer hohen Wiederholgenauigkeit und dem exakt einzustellenden
01 Sauber und rein: Kompakter
Dreh momentbegrenzer ECG_ES
im Hygienic Design
02 Guter Schutz: Gekapselte
Edelstahl sicherheitskupplung ECR
03 An der Kette: Sicherheitskupplung ECH
mit integriertem Kettenrad
01 02
18 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

Ausrückmoment die Vorteile einer Kugelrastkupplung
aufweist. Ein weiterer Anbau anwenderseitig
ist nicht mehr nötig. Die ECH ist in elf
Baugrößen für Ausrückmomente zwischen
2 Nm und 900 Nm erhältlich. Die Kettenradgröße
kann dabei der Anwender bestimmen.
KLEINER TEILKREIS UND
KORROSIONSSCHUTZ
Für anspruchsvollere Umgebungen gibt es
aus Kleinwallstadt viele Sicherheitskupplungen
als korrosionsgeschützte Variante. Durch
spezielle Härteverfahren werden die Hauptbauteile
der Drehmomentbegrenzer nitrokarburiert
(oder auch gasnitriert) und anschließend
oxidiert. Die verbauten Tellerfedern sind
beschichtet und Kugeln sowie Kugellager bestehen
aus Edelstahl. Dadurch lassen sich diese
Kupplungstypen für viele Anwendungen im
Freien und überall dort einsetzen, wo Feuchtigkeit
oft ein Problem darstellt.
Eine der meistverkauften Typen in diesem
Segment ist laut Enemac die Baureihe ECOL_
KS. Diese ist für Anbauteile mit kleinem Befestigungsteilkreis
konzipiert. Zur Befestigung
auf der Welle besitzt der Drehmomentbegrenzer
eine radiale Klemmnabe für Wellen bis zu
58 mm. Die Sicherheitskupplung ist geeignet
für einen Drehmomentbereich zwischen
2 Nm und 800 Nm und für Betriebstemperaturen
bis zu 200 °C. Es stehen 12 Baugrößen zur
Verfügung, die sich für Drehzahlen bis 4.000
Umdrehungen pro Minute einsetzen lassen.
ANSPRUCHSVOLLERE EINSÄTZE
Edelstahlkupplungen entsprechen den strengen
Hygienevorschriften der Lebensmittelsowie
Pharmaindustrie und können ebenfalls
im Bereich der Medizintechnik und in Reinräumen
eingesetzt werden. Bei der Herstellung
von Sicherheitskupplungen im Hygienic
Design werden Edelstähle A2 sowie A4 verwendet
und somit höchste Qualität für anspruchsvolle
Einsätze erreicht.
Diese Anwendungsfelder stehen schon seit
Jahrzehnten im Mittelpunkt des Antriebsspezialisten,
wodurch dem Konstrukteur ein breit
gefächertes Angebot an Drehmomentbegren-
03
DIE IDEE
„Sicherheitskupplungen können
einen wertvollen Beitrag leisten, um
Maschinenteile im Falle eines Falles
vor Zerstörung zu bewahren. In der
Industrie müssen diese Bauteile
vielfältige, unterschiedliche
Anwendungsbereiche abdecken.
Dafür gibt es nicht nur verschiedene
Konstruktionen, sondern auch die
dazugehörigen Materialien.“
Iris Jakob, M. A., Geschäftsführerin,
Enemac, Kleinwallstadt
zern im Hygienic Design insbesondere für
Ketten- und Riemenantriebe zur Auswahl
steht, zum Beispiel die Sicherheitskupplung
aus der Baureihe ECG_ES. Sie hat eine kompakte
Bauweise mit schmaler Lagerstelle und
eröffnet laut Hersteller viele Vorteile bei engen
Einbausituationen. Die einfache Konstruktion
dieser Ausführung, mit wenigen Einzelteilen
und punktgenauer Drehmomentbegrenzung,
hat sich laut Enemac vielfach in der
Industrie bewährt.
Insgesamt 14 Baugrößen stehen für einen
Drehmomentbereich zwischen 2 Nm und
900 Nm zur Verfügung. Die Nabe ist in der Lage,
Wellen zwischen 10 mm und 50 mm aufzunehmen.
Die ECG_ES lässt sich in einem
Temperaturbereich zwischen -30 °C und
200 °C und bei Drehzahlen bis zu 3.000 Umdrehungen
pro Minute einsetzen.
Last but not least möchte der Hersteller
noch die gekapselte Sondervariante ECR hervorheben.
Bei diesem Drehmomentbegrenzer,
bei dem auch eine Edelstahltellerfeder zum
Einsatz kommt, werden zudem die Rastkugeln
mit einer Lebensdauerschmierung entsprechend
der NSF-Registrierung versehen.
Dieser Typ ist für stufenlos einstellbare Ausrückmomente
zwischen 15 Nm und 350 Nm
konzipiert und eignet sich für Anbauteile wie
Zahnscheiben, Gelenkwellen und Teilen mit
Anschlussflansch. Er hat eine sehr kompakte
Bauweise, wodurch sich natürlich ein platzsparender
Einbau ermöglichen lässt. Im umfangreichen
Produktportfolio der Drehmomentabsicherung
für indirekte Antriebe
kann der suchende Anwender mit Hilfe der
Servicemitarbeiter des Unternehmens bestimmt
auch für schwierige Fälle eine passende
Lösung finden.
Bilder: Enemac
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WÄLZ- UND GLEITLAGER
LAGERTECHNIK
ELEKTROSEGEL REDUZIERT KRAFTSTOFF-
VERBRAUCH UM BIS ZU 40 PROZENT
Umweltschädliche Emissionen der weltweiten Schifffahrt reduzieren:
Mit diesem Ziel vor Augen hat ein spanisches Start-up eine neuartige
Antriebstechnik entwickelt – vollautomatisierte Segel, die den
Kraftstoffverbrauch signifikant reduzieren. Zum Einsatz kommen dabei
schmier- sowie wartungsfreie Gleit- und Radialrillenkugellager.
Ein Großteil der Hochsee-, Küsten- und Binnenschiffe fährt
immer noch mit Schweröl und Diesel. Eine Belastung für
die Umwelt, die für Reedereien weltweit nicht länger tragbar
ist. Um in der interna tionalen Schifffahrtsindustrie das
gemeinsame Ziel der Klimaneu tralität bis 2050 zu erreichen, ent-
Stefan Loockmann-Rittich ist Leiter des Geschäftsbereichs
iglidur Gleitlager bei der igus GmbH in Köln
wickeln Ingenieure deshalb fieberhaft grünere Antriebstechnologien
– etwa Elektromotoren oder Treibstoffe auf Methanol- und
Ammoniakbasis. Ein Start-up namens Bound4blue aus Barcelona
geht allerdings in eine ganz andere Richtung. Die Idee: Mit einem
neuartigen Antriebssystem die Kraft des Windes nutzen, um den
Treibstoffverbrauch zu senken. Um diese Idee in die Tat umzusetzen,
braucht es robuste und langlebige Bauteile, denen auch
eine raue Umgebung nichts anhaben kann. Mit den Gleit- und
Rillenkugellagern von Igus ist das möglich.
20 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

WÄLZ- UND GLEITLAGER
SOGMECHANISMUS SORGT FÜR AUFTRIEB
Die Erfindung der spanischen Ingenieure besteht aus zwei komplementären
Antriebssystemen: den Wingsails und den eSails. Dahinter verbergen sich rund
20 m hohe Giganten, die an Deck montiert sind und sich automatisch nach dem
Wind ausrichten – ähnlich wie ein klassisches Segel. Das Wingsail erinnert dabei
optisch an einen Flugzeugflügel und beruht auf den gleichen aerodynamischen
Prinzipien. Der Vorteil: Es handelt sich um ein zusammenklappbares System
mit geringem Platzbedarf an Deck. Das säulenartige eSail kommt mit einer
technischen Besonderheit: Durch einen elektrischen Sogmechanismus wird
während der Fahrt Wind auf der Segelrückseite angesaugt. Dadurch werden
sonst übliche Verwirbelungen reduziert. Die Folge: Der Luftstrom umschließt
förmlich das Segel, sodass ein enormer Auftrieb bei geringem Widerstand entsteht.
Er ist bis zu sieben Mal höher als bei einem herkömmlichen Segel bei minimalem
Stromverbrauch und somit stark genug, um die Motoren zu entlasten.
Mithilfe der Wingsails und eSails kann der Kraftstoffverbrauch um bis zu 40 %
reduziert werden. Laut Unternehmen ist deshalb eine Amortisationszeit von
weniger als fünf Jahren möglich. Um Reedereien von diesem neuen Antriebssystem
zu überzeugen, wollen die Ingenieure zudem den Wartungsaufwand
möglichst gering halten. Das System muss hohen Belastungen, salzigem Seewasser,
hoher Luftfeuchtigkeit und wechselnden Temperaturen über Jahre
standhalten – ohne häufige Technikereinsätze. Ansprüche, denen nicht nur die
größten, sondern auch die kleinsten Bauteile gerecht werden müssen – etwa die
Gleitlager. Beim eSail kommen daher Komponenten von Igus zum Einsatz.
KORROSIONSBESTÄNDIGE UND SCHMIERFREIE
LAGERTECHNIK
So nutzen die Konstrukteure für die Getriebewellen und Stützstangen des Segels
zylindrische Gleitlager des Werkstoffs Iglidur X. Der Vorteil im Vergleich zu Metalllagern:
Die Polymerlager korrodieren auch im direkten Kontakt mit Seewasser
nicht. Anders als bei vielen Lagern aus Metall können Reedereien zudem auf
Schmierarbeiten verzichten. Festschmierstoffe sorgen als wichtiger Bestandteil in
den Igus Werkstoffen dafür, dass ein wartungsfreier Trockenlauf ohne einen einzigen
Tropfen Schmieröl möglich ist. Auch im Pilot-System – ein Sensor-In strument
zur Messung des atmosphärischen Drucks – kommt Lagertechnik des Motion-
Plastics-Spezialisten zum Einsatz. Hier vertrauen die Ingenieure auf Radialrillenkugellager
der Serie Xirodur B180. Die Lager bestehen aus vier, hauptsächlich
spritzgegossenen, Komponenten: Innen- und Außenringen aus Hochleistungskunststoff
sowie einem Käfig und Kugeln aus Edelstahl. Sie arbeiten ebenfalls
schmiermittelfrei, sind seewasserbeständig und einsetzbar in Temperaturbereichen
zwischen - 40 und + 80 °C. Ein positiver Nebeneffekt: Die Lager sind
ca. 60 % leichter und bis zu 40 % günstiger als vergleichbare Metalllager.
Bild: Igus
www.igus.de
DIE IDEE
„Um in der internationalen Schifffahrtsindustrie
das gemeinsame Ziel
der Klimaneutralität bis 2050 zu
erreichen, entwickeln Ingenieure
fieberhaft grünere Antriebstechnologien
– etwa Elektromotoren oder
Treibstoffe auf Methanol- und
Ammoniakbasis. Unser Kunde
Bound4blue aus Barcelona geht
allerdings in eine ganz andere
Richtung. Seine pfiffige Idee: Mit
einem neuartigen Antriebssystem
die Kraft des Windes nutzen, um
den Treibstoffverbrauch signifikant
zu senken.“
Stefan Loockmann-Rittich, Leiter des
Geschäftsbereichs iglidur Gleitlager,
Igus GmbH

WÄLZ- UND GLEITLAGER
AKTUELLE TRENDS BEI WÄLZLAGERN
MAXIMALE LEISTUNG BEI
HÖCHSTER ENERGIEEFFIZIENZ
In der industriellen Antriebstechnik geht der Trend klar zu Elektromotoren mit
verbesserter Energieeffizienz. Ein weiterer Trend ist die steigende Nachfrage
nach Servomotoren mit hoher Positioniergenauigkeit. Bei den Motortypen
Hocheffizienz-, Umrichter- und Servomotoren, können neue
Wälzlagergenerationen einen Beitrag dazu leisten, dass die Antriebe mit
maximaler Leistung, minimalem Energieverbrauch und hoher Präzision arbeiten.
Gerald Scheffels M.A., freier Fachjournalist, Wuppertal
22 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

Sowohl weltweite Vorschriften als auch der Wunsch der Industrie nach
möglichst nachhaltigen Antriebslösungen führen dazu, dass immer
häufiger Elektromotoren mit hoher Energieeffizienz, somit hohem Wirkungsgrad,
zum Einsatz kommen. Bei der Entwicklung dieser Motoren
gibt es aus Sicht der Konstrukteure verschiedene Stellschrauben: Eisenverluste
(Wärmeerzeugung durch den Eisenkern), Kupferverluste (Wärmeerzeugung
durch die Wicklung) und mechanische Verluste (zum Beispiel durch die
innere Reibung der Wälzlager). NSK hat für den Bereich Energieeffizienz drei
Wälzlagertrends ausgemacht, die wir im Folgenden näher beleuchten.
1. REIBUNGSARME LAGER
NSK hat die mechanischen Verluste von Wälzlagern an Hocheffizienzmotoren
unter realen Betriebsbedingungen untersucht. Dazu wurde eine Testmethode
entwickelt, die eine direkte Bewertung dieser Verluste ermöglicht – mit
dem Ziel, die Testergebnisse für ein Entwicklungsprogramm von Wälz lagern
für Hocheffizienzmotoren zu nutzen. Ein Test mit einem zweipoligen Hocheffizienzmotor
bei 3.000 Umdrehungen pro Minute ergab beispielsweise, dass
der Schmierstoff, genauer gesagt dessen Widerstand, die Ursache für
etwa 80 % des mechanischen Verlustes ist. Daraufhin initiierte NSK ein Entwicklungsprojekt
zur Optimierung der Fettart und -menge sowie der Käfigform
des Lagers.
Anschließende Tests zeigten, dass allein die Optimierung der Fettmenge die
mechanischen Verluste im Vergleich zu herkömmlichen Lagern um 60 % reduziert.
Außerdem sind die Low-Torque-Lager von NSK mit einem speziellen
Fett befüllt, das in Tests eine um den Faktor 2,7 höhere Lebensdauer bei
Schmierstoffverschleiß zeigte. Weitere Untersuchungen ergaben, dass der eigens
entwickelte Kunststoffkäfig die mechanischen Verluste im Vergleich zu
Stahlkäfigen um die Hälfte reduziert. Das ist vor allem darauf zurückzuführen,
dass der Kunststoffkäfig den inneren Widerstand des Fettes zwischen Käfig
und Kugeln unterdrückt. Diese Low-Torque-Lager sind in Größen von 16 bis
170 mm (Außendurchmesser) verfügbar. Laut Hersteller reduzieren sie die
mechanischen Verluste und ermöglichen eine längere Lebensdauer des Fettes,
besonders in hocheffizienten Motoren.
2. KERAMIKBESCHICHTETE LAGER
Umrichtermotoren ermöglichen eine bedarfsgerechte Antriebsregelung und
eignen sich auch für Energieeinsparungen bei Pumpen und Gebläsen. Der
Trend geht hier zu steigenden Trägerfrequenzen, damit der Motor mit höherer
Genauigkeit arbeiten kann. Mit zunehmender Trägerfrequenz kann es jedoch
aufgrund des Hochfrequenzstroms im Lager zu elektrolytischer Korrosion
kommen. Bei dieser besonderen Art der Korrosion entstehen Funken zwischen
der Laufbahnoberfläche und den Wälzkörpern. Sie dringen durch den
Schmierölfilm und verursachen lokale Aufschmelzungen und Riffelbildung
sowie, in der Folge, hohe Laufgeräusche oder gar Lagerausfall. Einige Wälzlagerbaureihen
von NSK für kleine Motorleistungen sind mit Keramikkugeln
ausgestattet, die durch ihre isolierende Wirkung
Schutz vor elektrolytischer Korrosion
ermöglichen. Bei Kugeln mit größerem
Durchmesser, die man für
Lager von mittleren und großen
Umrichtermotoren benötigt, bewährt
sich als Alternative eine
neuartige Keramiksprühbeschichtung
des Außenrings.
Die neu entwickelte Baureihe
mit einer solchen Sprühbeschichtung
weist eine sehr gute
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WÄLZ- UND GLEITLAGER
hohen Drehmomenten einen sehr guten Schutz vor Verunreinigungen
ermöglicht.
Vergleichende Testreihen an Servomotoren mit Encoder-
Bremsplatten bestätigten, dass bei dem Einsatz von Lagern mit
reibungsarmer Dichtung und emissionsarmem LGU-Fett die Codierung
wesentlich besser lesbar bleibt (im Vergleich zu Lagern
mit berührungsloser Dichtung und herkömmlichem Fett). Die
partikelarmen Wälzlager von NSK mit LGU-Fett und DW-Dichtungen
sind in Außendurchmessern von 26 bis 120 mm für alle
gängigen Servomotoren erhältlich.
ZIEL: SCHRITT FÜR SCHRITT ZU „NET ZERO“
Die hier beschriebenen Wälzlagerentwicklungen von NSK für
hocheffiziente Umrichter- und Servomotoren können einen Beitrag
zur Einsparung von elektrischer Energie leisten, was wiede rum
dazu beiträgt, die Lebenszykluskosten von Maschinen zu senken
und die CO 2
-Emissionen im Rahmen des weltweiten Netto-Null-
Ziels zu reduzieren. Dieses umweltschonende Ziel nimmt NSK
laut eigener Aussage sehr ernst.
Bilder: stock.adobe.com, NSK Deutschland
02 Richtige Wahl: Bei den Low-Torque-Lagern hat der Anwender die
Möglichkeit, zwischen verschiedenen Käfigwerkstoffen zu wählen
www.nskeurope.com
elektrische Isolierung auf. Tests ergaben eine etwa zehnmal höhere
Isolierung (bei Beaufschlagung mit Gleichstrom) als bei konventionellen
allgemein keramikbeschichteten Lagern. Unter
Wechselstromversorgung wurde eine gleichwertige oder sogar
leicht bessere Isolierung gemessen. Bei einer Frequenz von
1 MHz wird eine Impedanz von 100 Ω oder mehr erreicht. Außerdem
ist die Schlagfestigkeit der Beschichtung etwa um den
Faktor Drei höher.
Die Wärmeableitung, einer der wenigen Nachteil keramischer
Beschichtungen, kann durch die im Vergleich zu herkömmlichen
Lagern relativ dichte Beschichtung unterdrückt werden. Das verlängert
sowohl die Lebensdauer des Schmiermittels als auch die
des Motors. In Tests war der Temperaturanstieg beim Betrieb um
etwa 10 °C niedriger als bei herkömmlichen keramik beschichteten
Lagern. Die neuen keramikbeschichteten Wälzlager von NSK sind
in Größen von 130 bis 230 mm Außendurchmesser verfügbar. Sie
eignen sich damit für mittlere und große Umrichtermotoren.
3. LAGER MIT GERINGER PARTIKELEMISSION
Die präzise Positionierfähigkeit eines Servomotors beruht auf der
Übertragung oder Reflexion eines LED-Lichtsignals, das auf die
Codierung einer Geberplatte oder –scheibe trifft. Dieses Signal
wird ausgelesen und an die Motorsteuerung übertragen. So wird
die Ist-Position des Antriebs bestimmt. Eine Verschmutzung der
Oberfläche der Encoderplatte mit Öl oder anderen Stoffen behindert
jedoch den Signalempfang und die Rückmeldung der Positionsinformationen
an die Motorsteuerung. Unter Umständen ist
dann eine korrekte Positionserfassung nicht mehr möglich. Bei
Servomotoren für die Robotik kommt als zusätzliches Risiko die
Verschmutzung der elektromagnetischen Bremse hinzu.
Aus diesen Gründen – Vermeiden der Verschmutzung von Encoder
und Bremse – müssen Lager für Servomotoren eine geringe
Partikelemission aufweisen. Deshalb hat NSK eigens für diesen
Einsatzzweck eine besondere Lagerbaureihe entwickelt, die ein
Schmierfett mit geringer Partikelemission und optimierter Zusammensetzung
verwendet. Außerdem kommt bei diesem Lager
die reibungsarme DW-Dichtung zum Einsatz, die besonders bei
DIE IDEE
„Neue Wälzlagergenerationen
können einen Beitrag dazu leisten,
dass Antriebe energieeffizienter
arbeiten. NSK hat dafür drei
Wälzlagertrends ausgemacht und
näher untersucht. Erstens reibungsarme
Lager für hocheffiziente
Motoren, zweites keramikbeschichtete
Lager für Umrichtermotoren
und drittens Lager mit geringer
Partikelemission für Servomotoren.
Testreihen bestätigten, dass in allen
drei Bereichen durch die neu ent -
wickelten Lager Einsparpotential
vorhanden ist.“
Ralf Petersen, Manager Industrial
Bearings, European Technology
Center, NSK Deutschland GmbH,
Ratingen
24 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
HOCHDREHENDE ENCODER FÜR MOTORPRÜFSTÄNDE
Die stetig steigenden Drehzahlen von Fahrzeugantrieben zwingen Hersteller von Motorprüfständen
dazu, die Messtechnik ihrer Anlagen aufzurüsten. Der Absolutwertgeber Acuro AC58-I von
Hengstler eignet sich sehr gut für den Einsatz an Motorprüfständen. Er hat eine Auflösung von
bis 29 Bit (Multiturn) sowie einen integrierten Inkrementalgeber bis zu 2.048 Strichen. Mit seiner
Genauigkeit von ± 35" und einer Wiederholgenauigkeit von ± 10" ist der er geradezu prädestiniert
für alle Anwendungen, in denen eine exakte Positionierung mit Geschwindigkeitsrückführung
benötigt wird. Der Absolutwertgeber lässt sich sowohl am zu testenden Motor als auch am
Antriebsmotor des Prüfstands einsetzen. Durch seine geringe Länge von 50 mm fügt er sich
zudem sehr gut in die engen Bauräume von Motorprüfständen ein. Die Datenübertragung läuft
wahlweise über einen HTL- oder einen TTL-inkremental-Ausgang. Über eine SSI-Schnittstelle können die gemessenen Werte zur
Auswertung an eine Steuerung gesendet werden.
www.hengstler.de
GRAPHITSCHMIERUNG
AUCH IN WÄLZLAGERN
Wie Graphitschmierung bei
hohen Anpressdrücken, etwa in
Wälzlagern, einsetzbar ist,
haben Forschende des Fraunhofer-Instituts
für Werkstoffmechanik
IWM und des Karlsruher
Instituts für Technologie KIT
untersucht. Zudem erforschten
sie, welche Rolle die Luftfeuchtigkeit
spielt, denn bei zu
geringer Luftfeuchte funktioniert
die Graphitschmierung
nicht. Dem Adsorptionsmodell
von Savage zufolge wird die
oberste Graphitlage mit Wasser
gesättigt und somit passiviert.
Die Forscher fanden heraus,
dass durch die Scherung im
Reibkontakt eine Strukturänderung
auftritt. Durch quantenchemische
Simulationen
konnten sie zeigen, dass die
Graphitkristalle unter Druck
nicht stabil bleiben, sondern
gebogene Ketten bilden. Auf
Basis dieser Erkenntnisse will
das Team ein graphitgeschmiertes
Axialwälzlager entwickeln.
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Ein Unternehmen aus Buchenbach ist auf die Fertigung industrieller Mess- und
Antriebstechnik spezialisiert. Es stellt hohe Anforderungen an seine Produkte und
hat die Seilzugnehmer und Getriebepotentiometer deshalb weiter optimiert.
Für die zuverlässige Messwerterfassung kommen künftig Präzisionspotentiometer
zum Einsatz, die die strengen Tests ohne Beanstandung durchliefen.
Siko ist für seine Längen-, Winkel- und Drehzahlmesstechnik
bekannt und produziert innovative Messgeräte sowie
Positioniersysteme für eine breite Applikationslandschaft.
Obwohl sich die Produkte durch eine hohe Qualität auszeichnen,
gibt es hin und wieder Raum für Verbesserungen. Zum
Beispiel bei den Getriebepotentiometern und potentiometrischen
Seilzugaufnehmern: Durch die Integration von Megatron-Potentiometern
ist die Lebensdauer der Produkte nun optimiert und
die Ausfallquote zusätzlich minimiert.
EIN WAHRES TRUE-POWER-ON
Potentiometrische Sensoren setzt die Industrie nach wie vor sehr
häufig zur Messwerterfassung ein. Die Technologie ist seit Jahrzehnten
erprobt und hat sich in vielen Anwendungen bewährt.
Insbesondere in Applikationen mit beengten Platzverhältnissen,
in denen Messwerte über mehrere Wellenumdrehungen hinweg
erfasst werden müssen (Multiturn), gibt es nur wenige Alternativen
zu Potentiometern – auch, und ganz besonders, unter ökonomischen
Gesichtspunkten. Die Fähigkeit, die korrekte Positionsinformation
nach einem stromlosen Zustand sofort liefern zu
können (True-Power-On) besitzen Potentiometer technologisch
bedingt von Natur aus. Nur wenige Technologien vereinen diesen
Vorteil in einer kompakten und wirtschaftlichen Bauweise, die
zusätzlich eine inhärente Immunität gegenüber EMV-Einflüssen
besitzt. Ein gutes Anwendungsbeispiel für Potentiometer in
industriellen Applikationen sind Getriebepotentiometer.
Ein Getriebepotentiometer besteht im Grunde aus zwei
Komponenten: Einem Messgetriebe mit Präzisionszahnrädern
und einem Potentiometer, dessen Widerstandswert sich durch
Drehen der Welle verändern lässt. Die so erfassten absoluten
Messwerte werden als analoges Signal an die Auswerteinheit zur
Verarbeitung weitergegeben. Winkelbereiche, Widerstandswerte
und Getriebe eines Getriebepotentiometers lassen sich auf die
Applikation abstimmen. Mit Getriebepotentiometern aus Buchenbach
haben Anwender auch die Möglichkeit, Schaltmuster mittels
integrierter Schaltnocke zu konfigurieren.
Im Produktprogramm gibt es insgesamt sechs Getriebepotentiometer-Baureihen,
die ab sofort mit Präzisionspotentiometern
von Megatron ausgestattet sind. Die Baureihe GP09 verfügt über
eine durchgehende Hohlwelle und eignet sich für Wellen bis
20 mm Durchmesser. Sie hat Übersetzungen von 0.2 bis 244 und
Widerstandswerte von 1,5 bis 10 kOhm. Das GP09 ist selbst in
schwierigen Umweltumgebungen verwendbar, da es mit Öl gefüllt
werden kann. So erreicht es die Anforderungen der Schutzart
IP68. Das Modell GP43 hat sogar einen Übersetzungsbereich von
0.1 bis 512 und besitzt eine Vollwelle von 6 mm Durchmesser. Bei
diesem Getriebepotentiometer können bis zu drei Nockenschaltausgänge
frei justiert werden. Durch das breite Spektrum an
Übersetzungen lassen sich die Getriebepotentiometer zudem an
unterschiedlichste Messwege anpassen. Zu den bevorzugten
Anwendungen zählen Textilmaschinen, Maschinen für die Papierverarbeitung
oder auch Stellantriebe in Kraftwerken sowie
Schwenk- und Hubwerke von Krananlagen.
DREH- UND ANGELPUNKT IST DER SENSOR
Die neuen Herzstücke der Getriebepotentiometer sind hochpräzise
Multiturn-Potentiometer der Serie AL17/19 von Megatron. Der
Messtechnikspezialist hatte mehr als 1.500 Megatron-Potentio-
26 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

DREHGEBER
01 03
02
meter auf Herz und Nieren getestet – ohne eine einzige Beanstandung. Neben umfangreichen
Umwelt- und Belastungsprüfungen durchliefen die Potentiometer auch Tests,
bei denen die Ingenieure die Signalgüte untersuchten. In einem automatisierten Verfahren
achtete man vor allem auf Spiking und Abweichungen in der Bewegung. Bei
keinem der Tests wurden Qualitätsmängel festgestellt.
LEBENSDAUER IST HOCH
Die Präzisionspotentiometer sind laut Hersteller bei Anwendern aufgrund zahlreicher
Optimierungsmöglichkeiten sowie ihrer Verlässlichkeit und Wirtschaftlichkeit beliebt.
Die kompakt gebauten Potentiometer (Ø 22 mm) mit einem Messbereich bis 3.600 °
lassen sich durch ihre zahlreichen Optionen sehr gut auf die Applikation abstimmen
und sind unter anderem auch mit einer montagefreundlichen Steckerversion verfügbar.
Ihr hochvergütetes Widerstandselement verleiht der Serie AL17/19 eine höhere
Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Die hohe Güte der Potentiometer ermöglicht präzise
Positionsmessungen über eine längere Einsatzzeit als es bei vielen vergleichbaren Produkten
der Fall sein kann. Die Messtechnikspezialisten sind überzeugt, dass Anwender
von der Umstellung auf die neuen Potentiometer vor allem durch noch geringere
Wartungskosten und Ausfallzeiten profitieren.
Das potentiometrische Messprinzip beruht auf einem Kontakt zwischen Schleifer
und Widerstandsbahn, so dass die verwendeten Sensorelemente einem unmittelbaren
und nicht vermeidbaren Verschleiß unterliegen. Es entsteht ein mikroskopischer
Abrieb, der sich auf die Widerstandsbahn legt. Dieser Abrieb ist es, der die Signalgüte
beeinflussen kann und sich bei Potentiometern in einem Spiking der Signale äußert.
Durch langjähriges Know-how und die Verwendung hochwertiger, optimal aufeinander
abgestimmter Komponenten ist es gelungen, diese negativen Effekte des Messprinzips
auf ein Minimum zu reduzieren.
EXAKTE ANPASSUNG AN DIE APPLIKATION
Darüber hinaus können die Spezialisten aus Putzbrunn sämtliche Potentiometer an
die in der Applikation herrschenden Umgebungsbedingungen anpassen. Zum Beispiel
an ungedämpfte Vibrationen, die oszillatorische Bewegungen des Schleiferelements
auf der Widerstandsbahn verursachen. Geht man von einem denkbaren 50 Hz-Zittern
aus, so ergeben sich an einer dem Anschein nach statischen Schleiferposition rund
acht Millionen Überläufe innerhalb von 24 Stunden. In den Signalen äußert sich dies
anschließend im sogenannten Spiking, dem ein überdurchschnittlicher lokaler Verschleiß
auf der Widerstandsbahn vorausging. Die Megatron-Ingenieure konstruieren
die Potentiometer in diesen Fällen deshalb so, dass ein erhöhter Anpressdruck auf den
Schleifer wirkt und ihn gegen die Widerstandsbahn drückt. So kann er nicht mehr so
leicht abheben. Bei der Auslegung des Anpressdrucks ist allerdings Fingerspitzengefühl
gefragt: Fällt er zu hoch aus, führt dies zu einer frühzeitigen Abnutzung der Widerstandsbahn
und einer reduzierten Lebensdauer. Die Experten sind durch ihre Erfahrung
und ihr feinmechanisches Know-how in der Lage, das Schleifer-Widerstandsbahn- System
optimal und hochpräzise auf die Anforderungen der Anwendung abzustimmen.
Es lässt sich zusammenfassen, dass Siko seine Getriebepotentiometer durch den
Einsatz der Präzisionspotentiometer von Megatron optimieren konnte. Die AL17/19
Multiturn-Draht-Potentiometer verlängern laut Hersteller die Lebensdauer der Produkte
und reduzieren die bereits niedrige Ausfallquote zusätzlich. Anwender können durch
die neue Partnerschaft nun passende Seilzuggeber- beziehungsweise Getriebepotentiometerlösungen
für ihre Applikation erhalten.
Bilder: Jose Luis Stephens – stock.adobe.com, Megatron, Siko
www.siko-global.com; www.megatron.de
01 Das Runde im Eckigen: Die Multiturnpotentiometer
gibt es unter anderem in einem
komplett gehausten Gehäuse in Schutzart IP65
02 Durchgängiger Schutz: Die Getriebepotentiometer
GP03 und GP43 mit durchgehender
Vollwelle erfüllen die Kriterien der
Schutzart IP65
03 Auch verfügbar: Multiturnpotentiometer
mit radialem Stecker
DIE IDEE
„Potentiometrische Sensoren setzt
die Industrie häufig zur Messwerterfassung
ein. Die erprobte Technologie
hat sich in vielen Anwendungen
bewährt. Denn müssen Messwerte
über mehrere Wellenumdrehungen
hinweg erfasst werden (Multiturn),
gibt es nur wenige Alternativen zu
Potentiometern. Ein gutes Anwendungsbeispiel
in industriellen
Applikationen sind Getriebepotentiometer.
Deren Herzstücke sind
hochpräzise Multiturn-Potentiometer.
Es lag auf der Hand, beide
Technologien miteinander zu
verbinden und damit bewährte
Produkte aus beiden Welten noch
ein Stück besser zu machen.“
Matthias Herrmann,
Marketingmanager, Megatron,
Putzbrunn/München
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/12 27

MARKTPLATZ
FUNKTIONALE SICHERHEIT ALS
INTEGRALER BESTANDTEIL
Mit Solo Triple
Twitter, Solo
Quartet und
String Quartet
bringt Elmo
Motion eine
neue Generation
hochkompakter,
direkt
einsatzfähiger
Controller für
Anwendungen
in Maschinen und Robotern auf den Markt. Angaben zufolge
zählen die Geräte zu den kleinsten und leistungsstärksten
Servoantrieben mit funktionaler Sicherheit. Kennzeichnend
sind ferner geringe Jitter und gegen Null gehende Latenz bei
der EtherCAT-Kommunikation. Mithilfe spezieller Softwaretools
sind die Controller der Platinum-Reihe zudem einfach zu
parametrieren. Aus einem Bauraum von knapp 166 cm³ liefert
der Solo Triple Twitter bis zu 17 kW Leistung. Funktionale
Sicherheit ist unter anderem nach IEC 61800-5-2 (SIL-3, Cat4
PL-e) und FSoE gegeben. Ebenfalls in offener Ausführung wird
der Solo Quartet mit 95 × 72 × 30,3 mm³ Volumen angeboten,
der in zwölf Leistungsabstufungen erhältlich ist. Kompakt ist
auch der String Quartet mit 224 × 133 × 80 mm³, der wie der
Solo Quartet über vier integrierte Servorantriebe verfügt.
www.elmomc.com
HARD- UND SOFTWARE FÜR
TEILAUTONOME SYSTEME
Das Unternehmen Sensor-
Technik Wiedemann (STW)
präsentierte auf der SPS in
Nürnberg Kommunikationsund
Automatisierungslösungen
für mobile
Maschinen der Zukunft
sowie Services, die dabei
helfen, diese auf der
Maschine zu integrieren.
Komponenten, um auf
künstlicher Intelligenz (KI) basierende, teilautonome Systeme
aufzubauen, sind unter anderem der Neigungssensor SMX.
igs-e, Steuerungs-platt formen, die auf Multi-Core Prozessoren
beruhen, oder das Kommunikationsmodul TCG-4. Letzteres
unterstützt die Kommunikation mit etablierten Cloudlösungen,
ist offen für individuelle Anbindungen und ermöglicht Edge
Computing zur Datenvorverarbeitung. Für vollautomatisierte
Funktionen und Prozesse entwickelt das Future-Tech-Team
Lösungen rund um 5G- und V2X-Konnektivität, Algorithmen zur
Objekterkennung und zur Implementierung von KI auf der
Maschine. Bei der Umsetzung unterstützt der Sensortechnikspezialist
mit Qualifizierungs angeboten über die Systementwicklung
bis zur Open Source Software Plattform openSYDE.
www.stw-mm.com
ELEKTRISCHER ANTRIEB MIT SCHUBKRAFT
BIS ZU 12.000 N
Für das Heben oder
den allgemeinen
Materialtransport
setzen Unternehmen
branchenweit
auf elektrische
Antriebe. In
bestimmten Fällen
müssen sie dabei
auf besonders leistungsstarke Zylinder zurückgreifen, die
zugleich eine hohe Flexibilität ermöglichen. Genau dafür hat
SMC jetzt seine Serie LEY um die Modelle der Serie LEY100
erweitert. Sie haben eine hohe Schubkraft, bis zu 12.000 N,
aufgrund des AC-Servomotors mit 750 W, einem maximalen
Hub von 1.000 mm und ISO15552-konformer Montage. Zudem
ermöglichen die Antriebe hohe Flexibilität unter anderem in
Sachen Anpassung von Kraft und Geschwindigkeit sowie
verschiedenen Optionen: von motorloser Variante über
installierbarem Signalgeber (Auto-Switch) bis hin zum integrierten
Absolut-Encoder. Während bei der Vorgängerserie LEY63
bei 400 W Leistung Schluss war, haben die Konstrukteure von
SMC der Serie LEY100 einen AC-Servomotor mit 700 W verpasst.
Der elektrische Antrieb schafft damit eine maximale horizontale
Schubkraft von 12.000 N und kann so eine Nutzlast von
1.200 kg bewegen – vertikal liegt diese bei 200 kg. Dabei lassen
sich die Kraft- und Geschwindigkeitsspezifikationen durch das
Installieren eines Getriebes ändern, um eine bedarfsgerechte
Anwendung sicherzustellen. Die Anwender haben hierzu die
Auswahl zwischen „ohne Reduzierung“, „Reduzierungsverhältnis
1/3" und „Reduzierungsverhältnis 1/5". Weiterhin steht
steht dem Nutzer eine motorlose Ausführung zur Verfügung:
Die Serie LEY100 ist dazu mit Motoren von sieben verschiedenen
Herstellern kompatibel.
www.smc.eu
SMARTES TRIO KOMPLETT UND KOMPAKT
INTEGRIERT
Mit Smartris haben Sumitomo
Drive Technologies und die Lafert
Group eine Plug-and-play-Komplettlösung
für den Antrieb von
fahrerlosen Transportsystemen
(FTS) und autonomen mobilen
Robotern (AMR) entwickelt.
Dabei handelt es sich um eine
Kombination aus Zykloidgetriebe,
Servomotor und Antriebsregler.
Die Einheit ist durch das Cyclo-Prinzip im Getriebe und der
In-Wheel-Struktur kompakt konstruiert. Weitere Merkmale sind
Sicherheitsfunktionen wie STO (IEC 61800-5-2), gängige
Schnittstellen sowie Möglichkeiten für individuelle Anpassungen.
Der Lieferumfang beinhaltet neben den optionalen Rädern
alle Kommunikations- und Leistungskabel. Bei einem Gesamtgewicht
bis 3.000 kg lassen sich Geschwindigkeiten bis 2.0 m/s
erreichen. Unterstützt werden Drehzahlregelung, Positionsregelung
und Drehmomentregelung. Diese drei Steuerungsmodi
ermöglichen eine äußerst präzise Steuerung. Smartris ist mit
Lebensdauer-Fettschmierung wartungsfrei und laut Hersteller
einfach zu installieren und in Betrieb zu nehmen.
www.sumitomodrive.com
28 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
MASCHINEN UND ANLAGEN
PLATTFORMUNABHÄNGIG VISUALISIEREN
KEB Automation
und HMI Project
entwickeln eine
neuartige Lösung
für Human
Machine Interfaces
(HMI). Die
Erstellung
webbasierter
HMI- oder SCADA-Anwendungen ist über Helio ohne
Programmierkenntnisse möglich. Das Programm setzt auf
moderne Webtechnologie. Die Entwicklungsumgebung und
das HMI werden über den Browser ausgeführt und sind
damit unabhängig vom Zielgerät. Für Anwender bedeutet
das: Konfigurieren statt programmieren. Das neue HMI
Management System unterstützt mittels detaillierter
Projektvorlagen gezielt bei der Erstellung von HMIs. Entwickler
legen die wesentliche Struktur zum Aufbau der Visualisierung
fest. Dabei sind ein professionelles Interfacedesign und
Responsivität laut Hersteller sichergestellt. Die Visualisierung
erfolgt automatisch und das Ergebnis wird in Echtzeit
bereitgestellt – mit Live-Daten aus der Steuerung. Helio
befindet sich derzeit mit Pilotkunden in der Erprobung.
Weitere Interessenten können sich dem Programm anzuschließen.
Die Markteinführung ist für Ende 2023 geplant.
www.keb.de
LINEARAKTUATOR MIT
INTEGRIERTEM CONTROLLER
Mit dem PSA56 stellt
Nanotec einen
Linearaktuator mit
integriertem Controller
vor. Die sehr
kompakte Antriebseinheit
ist eine
Kombination aus dem
Hybrid-Linearaktuator
LSA56 und den intelligenten Controllern der PD4-E-Serie.
Der integrierte magnetische Singleturn-Absolut-Encoder
hat eine Auflösung von 1.024 Umdrehungen pro Sekunde
und unterstützt die feldorientierte Regelung über
CANopen. Die Spindel ist mit einem Kohlenstoffmaterial
beschichtet, das die Gleiteigenschaften verbessert und die
Lebensdauer der Mutter erhöht. Viele Ansteuerungs-,
E/A- und Kommunikationsoptionen stehen zur Auswahl,
auch individuelle Konfigurationen sind möglich. Speziell
für anspruchsvolle Anwendungen, die hohe Wiederholgenauigkeit
erfordern, ermöglicht der frei programmierbare
Linearaktuator eine robuste und langlebige Lösung,
unter anderem in der Labor-Automatisierung, Verpackungs
industrie oder Medizintechnik. Da Controller und
Encoder integriert sind, können Installationskosten
und Verkabelungsaufwand sinken.
www.nanotec.de
Zahnriemen
[ unsere große Liebe! ]
Der neue
BRECOroll
[ nahezu reibungslos &
kurz vorm Abheben ]
Zahnriementechnik aus Porta Westfalica. Das ist Bewegung.
Mehr unter www.breco.de

Miles Meier, Chefredakteur
DAS THEMA:
SPS 2022
KOMPAKT, LEICHT,
INTEGRIERT
Auf der SPS in Nürnberg präsentierten auch in
diesem Jahr wieder Aussteller aus der ganzen
Welt die neuesten Produkte, Innovationen und
Trends für die elektrische Automatisierung.
Große Unternehmen von Weltgeltung zeigten
erstaunliche Ingenieursleistungen. Aber auch
kleinere Firmen brachten sehr spannende
Neuheiten mit. Wir haben uns umgeschaut
und stellen hier eine kleine Auswahl vor.
INTEGRIERTES
PROZESSÜBERWACHUNGSSYSTEM
MOTORENPLATTFORM MIT INTEGRIERTER SENSORIK
Die Firma Ate Antriebstechnik
aus Leutkirch im
Allgäu stellt unter
anderem feldschwächbare
Synchronmotoren
und Torquemotoren her.
Auf der SPS legte das
Unternehmen seinen
Schwerpunkt aber auf
die anwederspezifische
Entwicklungsarbeit.
Dazu passend hat Ate
eine Motorenplattform
mit integrierter Sensorik und optimierter Wasserkühlung entwickelt.
Kunden haben bei der Motortopologie große Entscheidungsfreiheiten.
Die Motoren haben IP6K9K und eignen sich sowohl für hohdrehende
Antriebe bis 40.000 min -1 und oder drehmomentstarke Systeme
mit bis zu 750 Nm Dauerdrehmoment.
www.ate-system.de
BMR präsentierte mit MotorView ein System,
um jeden Bearbeitungsschritt bei Spindel-
Umrichter-Systemen zu verfolgen. MotorView
ist aufgeteilt in zwei Komponenten, einen
Sensorik-Teil und einen Anzeige-Teil. Der
Sensorik-Teil erfasst die Motorphasen und alle
Informationen über Spannungen und Ströme
und speichert diese, ohne den Ablauf zu
beeinträchtigen. Der Display-Teil stellt den
erfassten Lastzustand der Spindel grafisch
dar. Der Lastzustand des Motors bildet in der
Regel auch den Bearbeitungsvorgang ab, was
wertvolle Rückschlüsse ermöglicht, ob der
Prozess ordnungsgemäß abläuft, oder ob sich
Probleme ankündigen.
www.bmr-gmbh.de
LUFTLAGERTECHNIK FÜR VERBUNDMATERIALIEN
JAT stellte mit Fast Four-Axis-System for Pick‘n‘Place (FAST 4PnP)
eine neue Positionier- und Bewegungslösung vor, in der erstmals
Luftlagertechnik und Verbundmaterialen (CFK) miteinander
kombiniert wurden. Mit dem neuartigen Mehrachssystem kann
man einen Laser, beispielsweise Faserlaser, hochdynamisch und
ultrapräzise verfahren. Die entsprechende Dynamik hat den
Vorteil, dass das zu bearbeitende Material nicht verbrennt.
Durch die Genauigkeit erhalten Ecken und Radien eine saubere
präzise Kontur. Zusätzlich könnte man simultan arbeiten, also
ein weiteres Werkzeug auf der anderen Seite der Achse anbringen
und diese gegeneinander laufen lassen.
www.jat-gmbh.de
30 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

AUSGEWÄHLT
MOTOREN MIT ITALIENISCHEM CHIC
Der italienische Hersteller
Cantoni Motor stellte
Energieeffizienz und
Atex-Zertifizierung in den
Vordergrund seiner
Produktpräsentation.
Im Bild ist ein Motor der
Effizienzklasse IE3, ausgestattet
mit der elektromagnetischen
Bremse der
Serie HEX. Der Motor hat
eine Leistung von 160 kW
bei 1500 min -1 .
www.cantonigroup.com
LASERMARKIERSYSTEM
FÜR GROSSE BAUTEILE
Am Stand der Firma Oswald
erhielt das neue Lasermarkiersystem
Lighttag große Aufmerksamkeit.
Mit einem
gepulsten Faserlaser kann
dieses Gerät verschiedenste
Materialien mit Texten, Bildern
oder Codes markieren. Dabei
nutzt das Gerät unterschiedliche
Markiertechniken, vom
Lasergravieren bis zum
Umschmelzverfahren. Lighttag
eignet sich für die mobile
Markierung großer Bauteile.
www.oswald.de
ELEKTROMECHANISCHE UND
ELEKTROHYDRAULISCHE
LÖSUNGEN
Zu den elektromechanischen Lösungen,
die Moog auf der SPS vorstellte,
gehören kundenspezifisch anpassbare
Servomotoren und Steuerungen,
elektrohydraulische und lineare
Bewegungstechnologien sowie
Technologien für große drehende
Maschinen. Die bürstenlosen Moog
HD-Servomotoren (im Bild) sind
Permanentmagnetmotoren, die sich
durch extrem hohe Leistung und hohe
Beschleunigungsgeschwindigkeiten
auszeichnen. Der Fastact H-Motor ist in
einer Vielzahl von Größen mit Nenndrehmomenten
von 0,4 Nm bis 831 Nm
und Spitzendrehmomenten von 1,8 Nm
bis 1712 Nm erhältlich. Die Motoren
der Fastact H-Serie verfügen über
spezielle Wicklungen, um die Leistung
zwischen Motor und Antrieb zu
optimieren.
www.moog.de
STARKE LINEARAKTUATOREN MIT INTEGRIERTER SPINDEL
Faulhaber präsentierte die neuen Linearaktuatoren der Serie L, ausgelegt
für hohe Leistungen bei kompakten Abmessungen. Diese Aktuatoren können
hohe Eingangsdrehzahlen aufnehmen, liefern hohe Ausgangskräfte
und eignen sich für ein breites Spektrum von Anwendungen wie Robotik,
Industriemaschinen und Laborgeräte. Es stehen zahlreiche, gleichmäßig
verteilte Untersetzungsverhältnisse zur Verfügung, so dass je nach
Anwendung die am besten geeignete Konfiguration für verschiedene
Kraft- oder Geschwindigkeits-Arbeitspunkte gewählt werden kann. Für
die neue Familie stehen unterschiedliche Spindelgrößen und -typen zur
Wahl. Faulhaber hält eine Auswahl an Optionen bereit, um unterschiedlichen
Umgebungsbedingungen Rechnung zu tragen und die mechanische
Integration in Anwendungen durch verschiedene Konfigurationen schneller und reibungsloser zu gestalten.
www.faulhaber.com
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/12 31

HYDRAULIK UND PNEUMATIK
STEUERUNG FÜR WINDENERGIEANLAGEN
HART AM WIND DREHEN
Im ersten Moment nicht sichtbar, gibt es an Windenergieanlagen verschiedene
Anpassungsmöglichkeiten an die aktuellen Windverhältnisse. Das betrifft unter
anderem die Blattverstellung mit Hilfe eines Pitchmoduls oder das Aktivieren
der Blattspitzenbremse. Je nach Wetter und Windgeschwindigkeit kann die
Steuerung dafür die richtigen Parameter einstellen. Bei Wartungsarbeiten muss
die Technik auch sicher agieren, zum Beispiel nach dem Stoppen der
Windkraftanlage, um den Rotor zuverlässig zu halten.
In Windenergieanlagen dienen Pitchsteuerungen und Pitchantriebe
zur zuverlässigen Anpassung des Blattwinkels an die
Windstärke. Die Steuerungen sind außerdem maßgeblich dafür
verantwortlich, dass aus der Windkraft ein bestmöglicher
Energieertrag gewonnen wird. Die Technik muss über die gesamte
Lebensdauer der Anlage zuverlässig arbeiten. Aktuelle Entwicklungstrends
zeigen eine kontinuierliche Zunahme der Pitchaktivität,
unter anderem hervorgerufen durch extremere Wetterbedingungen.
Gleichzeitig hat die Funktionalität der Antriebe erheblichen
Einfluss auf die Lebensdauer weiterer Komponenten
wie Turm und Fundament.
LAUES LÜFTCHEN AUSNUTZEN
Hawe Energy Solutions, eine 100-prozentige Tochterfirma der
Hawe Hydraulik hat gemeinsam mit Thyssen Krupp Rothe Erde
eine Pitch Bearing Unit (PBU) bestehend aus Blattlager und Pitchantrieb
entwickelt. Der hydraulische Pitchantrieb (Pitchmodul)
wird hierbei direkt als vorgefertigte und geprüfte Einheit in das
Blattlager integriert. Diese Kombination stellt dann für den Anwender
eine einbaufertige Systemlösung dar. Dennoch lässt sich
das Pitchmodul auch als eigenständige Komponente sehen.
Es besteht aus den Pitchzylindern zur Drehung des Blattes, hydraulischen
Kolbenspeichern zur bedarfsgerechten Energieversor­
gung, dem Steuerblock mit einem hochdynamischen Proportionalventil
und der notwendigen Verrohrung. Das Pitchmodul kann
der Windkraftanlagenbauer für hydraulische Pitchsysteme einsetzen
oder im Austausch für elektrische Pitchsysteme verwenden.
SPITZENBREMSE
Durch den modularen Aufbau sind verschiedene konstruktive
Ausführungen möglich. Drei verschiedene sind bereits durch die
Ingenieure von Hawe konstruktiv umgesetzt. Damit lassen sich
kundenindividuelle Lösungen für jede Größe von Windturbinen
realisieren. Durch die vormontierte Lieferung reduzieren sich
darüber hinaus Logistikkosten und Montagezeiten.
Bei kleineren Windenergieanlagen kommen Blattspitzenbremsen
zum Einsatz, die kompakt bauen müssen. Sie sorgen dafür,
dass sich die Rotorspitzen aus dem Wind drehen, was die Anlage
zum Stehen bringt. Die hierzu benötigten Komponenten lassen
sich hydraulisch antreiben. Mit seinem speziell dafür zugeschnittenen
Minihydrau likaggregat gibt es laut Hersteller eine sehr
kompakte robuste Lösung. Dies kann nicht nur den Wartungsaufwand
vermindern, sondern auch die Zuverlässigkeit der Gesamtanlage
erhöhen.
Die Blattspitzenbremsen werden von einem Aggregat angesteuert
und regeln sämtliche drei Blattspitzen simultan. Deshalb
32 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

HYDRAULIK UND PNEUMATIK
01 02 03
01 Kann verstellen: Eine von mehreren Bauformen für das
anschlussfertige Pitchmodul
02 Kann drehen: Kompakte Steuerung für das Drehen der Blattspitzenbremse in kleineren
Windenergieanlagen
03 Kann bremsen: Kompaktaggregat mit direkt angebauter Handpumpe,
hier in der Cold Climate Variante mit aufgesetztem Silica-Gel-Filter
ist es wichtig, hier ein absolut zuverlässiges und robustes Aggregat einzusetzen.
Hawe hat hierfür das Minihydraulikaggrat Typ HR als platzsparende und gleichzeitig
kosteneffiziente Lösung im Programm. Das Aggregat lässt sich mit der eingebauten
bidirektional arbeitenden Hydraulikpumpe, mit einem doppeltwirkenden
Zylinder ohne weitere Ventiltechnik ansteuern. Auch ein einfachwirkender Zylinder
kann zum Einsatz kommen. Dann allerdings wird zusätzliche Ventiltechnik benötigt.
Die eingebaute Radialkolbenpumpe sorgt laut Hersteller für eine robuste
und langlebige Arbeitsweise. Das System kann der Anlagenbetreiber für verschiedene
Anlagengrößen abstimmen und modular anpassen. Ein zuverlässiges Funktionieren
der Bremse im Bedarfsfall verhindert kritische Betriebszustände.
MANCHMAL MUSS MAN STOPPEN
Im Notfall oder bei geplanter Wartung beziehungsweise Servicearbeiten muss in
jeder Windturbine eine Vorrichtung das Drehen des Rotors sicher stoppen und
dies sicher halten. Dazu wird in mittleren und großen Windenergieanlagen eine
Scheibenbremse auf der Welle positioniert. Diese löst ein Hydraulikaggregat mit
angebautem Steuerblock zuverlässig aus und betätigt sie auch. Hawe baut je nach
Bremsengröße das passende Kompaktaggregat aus dem modular aufgebauten
Baukasten zusammen.
An das Aggregat direkt angeflanscht befindet sich der Steuerblock, der von Hawe
in diesem Fall mit Wegesitzventilen ausgeführt ist. Zur Auswahl stehen Steuerblöcke
mit Einschraubventilen oder die anwenderfreundliche Funktionsmodulbauweise.
Durch ihre Konstruktion halten die in beiden Bauformen integrierten
Wegesitzventile die Bremse und das auch bei ausgefallener Stromversorgung.
Direkt an das Aggregat lässt sich zusätzlich eine Handpumpe anbauen.
Mit dieser kann im Wartungsfall der Servicemitarbeiter die Bremse gezielt manuell
aktivieren und so für noch mehr Sicherheit sorgen.
Die kundenspezifisch ausgeführten Kompaktaggregaten lassen sich auch direkt
an der Rotorbremse anbauen, wodurch unnötige Leitungslängen vermieden werden.
Die Aggregate kann der Windkraftanlagenbauer sowohl liegend als auch stehend
anordnen. Sie sind, wie in diversen Einsatzländern gefordert, „Cold Climate“
tauglich und auf Anfrage auch UL zugelassen.
Bilder: Christian Schwier – stock.adobe.com, Hawe Hydraulik
www.hawe.com
DIE IDEE
„Rotorblätter an modernen Windkraftanlagen
sehen im ersten
Moment vielleicht starr aus. Aber
damit sie bei (fast) jedem Wetter
sicher Energie liefern, müssen
diverse Einstellmöglichkeiten
vorhanden sein. Dies betrifft unter
anderen die Pitchsteuerung oder die
Blattspitzenbremse. Beides sind
wichtige Geräte, um das Rotorblatt
oder deren Spitze zu verstellen.
Auch bei Wartungsarbeiten muss
die Technik sicher agieren, zum
Beispiel um die schnelldrehende
Getriebewelle sicher zu halten.“
Andreas Nocker, Key Market
Manager Renewable Energy/
Key Markets & Application,
Aschheim/München
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/12 33

SPECIAL: ANTRIEBSTECHNIK FÜR PRÜFSTÄNDE
Nadine Distl-Paulus, Marketing,
R+W Antriebselemente GmbH, Wörth am Main
KUPPLUNGSPRÜFSTAND FÜR DIE QS
VERBINDUNGEN UND
IHRE ANFORDERUNGEN
Ein Prüfstand unterstützt in vielen herstellenden Unternehmen die
Verifizierung von Eigenschaften technischer Produkte. So auch in der
Qualitätssicherung bei einem Kupplungshersteller. Denn auch diese
Produkte muss man reproduzierbar prüfen.
Die Anforderungen an den hauseigenen Prüfstand in der
Qualitätssicherung (QS) beim Kupplungshersteller
R+W sind hoch. Sichert er doch den hauseigenen Qualitätsanspruch
und ermöglicht, dass die hochwertigen
Kupplungen im Einsatz einwandfrei funktionieren. Der Prüfstand
dient als End-of-line-Prüfung der Kupplungen. Hierbei
untersucht die QS zum Beispiel die Haltbarkeit von Klebungen
der Metallbalgkupplungen. Weiterhin kommt der Prüfstand
auch zum Einsatz, wenn ein Service von Kupplungen stattfindet.
Übrigens verwendet R+W in allen Prüfständen Sicherheitskupplungen
vom Typ SK2, um die verbaute Messtechnik zu schützen.
Zu den Aufgaben der Mitarbeiter in der Qualitätssicherung
zählen neben der Wareneingangs- und Warenausgangskontrolle
auch die Optimierung der bestehenden Prüfgeräte. So kam es,
dass bei einer Kontrolle des Prüfstandes den zuständigen Mitarbeitern
die Idee kam, die eigene, neue intelligente Kupplung mit
integrierter Sensorik in den Prüfstand zu verbauen.
FUNKTIONSWEISE DER
SICHERHEITSKUPPLUNGEN
Bei den Präzisionssicherheitskupplungen (SK) testen die Ingenieure
gemäß den Anforderungen vom Kunden, ob die Kupplung
ausrastet, denn die SK arbeiten nach dem federvorgespannten
Kugel-Rast-Prinzip. Die SKs lassen sich mechanisch
so einstellen, dass sie bei definierten Lastwerten die Verbindung
innerhalb weniger Millisekunden lösen. Im Vergleich dazu
weisen elektronische Sicherheitskomponenten oft eine vielfach
längere Reaktionszeit auf, natürlich vorausgesetzt, es bestand
eine elektrische Versorgung zum Notfallzeitpunkt. Das
federvorgespannte Kugel-Rast-Prinzip schützt somit den Antriebsstrang
davor, dass im Falle eines Schadens zu hohe Drehmomentkräfte
direkt in den Motor oder das Getriebe geleitet
werden. Durch das mechanische Prinzip und die präzise Verarbeitung
kann die Sicherheitskupplung somit als wirksame
34 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: ANTRIEBSTECHNIK FÜR PRÜFSTÄNDE
Schutzmaßnahme dienen, und das sogar ohne großen Wartungsaufwand
zu verursachen.
INTELLIGENTE VERBINDUNG
Die Ausgangssituation für das Projektteam war klar: Den
Prüfstand mit Hilfe der eigenen intelligenten Kupplung zu
optimieren. Aufgrund der Wellen im Prüfstand stand fest,
dass die Anbindung mit Naben erfolgen musste. Weitere Anforderungen
an die Sensorik waren: Messbereich je nach
Kupplungsart und -serie 0 – 200 Nm, als Messgröße dient das
Drehmoment und die Ausgabe der Messwerte erfolgt auf einen
Laptop via herstellereigenem Gateway mit Schnittstelle.
Die Software basiert übrigens auf einem selbst geschriebenen
und somit perfekt passenden Programm.
Neben der Aufgabenstellung an die Sensorik war die Auswahl
der passenden Kupplung fundamental. Dies ist meistens
auch ein sehr relevanter Punkt für den kompletten Anlagen-
und Maschinenbau. Die verschiedenen Applikationen
haben oft unterschiedliche Anforderungen an den Antriebsstrang.
Die diversen Eigenschaften der Kupplungstypen lassen
sich, wenn die Anforderungen der Applikation bekannt
sind, ideal auswählen und einsetzen.
Neben der Feststellung des Einsatzgebiets der Anlage oder
Maschine spielen für die Auswahl der optimalen Kupplung
weitere Faktoren eine wichtige Rolle: Nenn- und maximales
Drehmoment sowie maximale Drehzahl.
Für den hauseigenen Prüfstand wurden folgende Werte als
Basis festgelegt: Nenndrehmoment 150 Nm, maximales
Drehmoment 300 Nm und maximale Drehzahl 3.000 1/min.
Das Projektteam konstruierte für den Prüfstand eine Sonderkupplung
inklusive Sensorik und verbaute die Komponenten
bereits nach kurzer Entwicklungszeit. Die Kupplung arbeitet
starr, ist aus Aluminium hergestellt und wird mit Hilfe von
Halbschalen angebunden. Die Konstruktion muss keine Versätze
ausgleichen, da in der Reihe der Messwelle bereits eine
Präzisionssicherheitskupplung eingebaut ist. Diese dient
dem Versatzausgleich innerhalb des Prüfstands und vor allem
der Sicherheitsabschaltung.
NACHRÜSTEN SMART UND SIMPLE
Durch die Lösung, die Messeinheit kabellos in die Kupplung
zu integrieren, misst man Drehmoment, Drehzahl, Beschleunigung
und optional Zug- oder Druckkräfte sowie Querkraft/
Biegung direkt aus dem rotierenden Antriebsstrang. Das Projektteam
hatte sich bezüglich der Energieversorgung der
Sensorik für die induktive Variante entschieden, da der kontinuierliche
Betrieb mit permanenter Datenmessung ohne
Unterbrechungen gegeben ist. Grundsätzlich stehen drei
Varianten der Kupplung mit integrierter Messeinheit und ihrer
Stromversorgung zur Auswahl. Erstens die integrierte
Energieversorgung (Standardausführung). Dabei speist ein
integrierter Akku die Sensorik. Zweitens die Energieversorgung
via Induktion. Hier erfolgt, anstelle einer integrierten
Stromquelle, die Stromversorgung über Induktion. Dies ermöglicht
einen kontinuierlichen Betrieb durch permanente
Datenmessung ohne Unterbrechungen. Diese stationäre Variante
verwendet eine an das Stromnetz angeschlossene Box,
die kontaktlos nahe der Kupplung montiert wird. Für die
01
02
01 Überbringer: Das Gateway gibt
die Sensorsignale weiter in
nach gelagerte Mess-, Regel oder
Datenverarbeitungssysteme
02 Gerendert: 3-D-Darstellung
der Sonderkonstruktion mit
Induktions-Pick-up
03
03 En détail: Technische Zeichnung
der Sonderkonstruktion mit Kupplung
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/12 35

SPECIAL: ANTRIEBSTECHNIK FÜR PRÜFSTÄNDE
Energieübertragung werden ISM-Bänder genutzt, die Datenüber tragung erfolgt
weiterhin über Bluetooth. Last but not least gibt es die Variante mit
Energy Harvesting. Sie ermöglicht eine autarke Stromerzeugung durch Nutzung
der Rotationsenergie und ist auf Anfrage verfügbar. Die induktive
Stromversorgung eignet sich sehr für Messungen im Dauerbetrieb. Eine Variante
mit Akku empfiehlt sich bei mobilen Anwendungen.
AUSLESEN DER MESSWERTE
Die Messdatenbereitstellung bei der integrierten Sensorik kann durch verschiedene
Arten erfolgen. In der Standardausführung gibt es dafür eine App.
Mit der lassen sich die Mess daten der intelligenten Kupplung anzeigen und
aufnehmen. Das hat diverse Vorteile: Eine einfache und intuitive Bedienung,
eine übersichtliche Darstellung aller Messwerte mit Min-, Max und Mittelwerten
sowie eine graphische Darstellung in zeitabhängigen oder X-Y-Diagrammen.
Weiterhin sind bis zu vier verbundene Sensoreinheiten gleichzeitig
möglich, Aufnahmefunktion für alle Messwerte, Exportdatei (CSV-Format)
und die Einstellungen sowie Informationsdarstellung für die intelligente
Kupplung und das Gateway in der App. Die Anforderungen dafür sind ein
Tablet oder Smartphone mit Android (Version 6.0 oder neuer), mindestens
30 MB freier Speicherplatz und Bluethooth 4.1 oder höher.
Beim Prüfstand in der R+W QS gab es andere Voraussetzungen. Hier wollten
die Prüfer die vorhandene Hardware, einen Laptop, nutzen. Auch das
stellte kein Problem dar und ließ sich einfach umsetzen. Dazu setzten die
Ingenieure ein Programm zum Auslesen der Daten (Min/Max) auf, was die
Messwerte der eingesetzten Sensorik digital anzeigt. Die Werte stellt dabei
die serielle USB-Anbindung des Gateways bereit. Dies dient zur Weitergabe
der Sensorsignale in nachgelagerte Mess-, Regel- oder Datenverarbeitungssysteme.
Der Prüfstand ist jetzt seit einem Jahr im Einsatz und funktioniert
laut R+W ausgezeichnet.
Bilder: R+W Antriebselemente
www.rw-kupplungen.de
DIE IDEE
„Präzisionssicherheitskupplungen
(SK) arbeiten nach dem federvorgespannten
Kugel-Rast-Prinzip.
Die SKs lassen sich mechanisch so
einstellen, dass sie bei definierten
Lastwerten die Verbindung innerhalb
weniger Millisekunden lösen.
Dieses Prinzip schützt somit den
Antriebsstrang davor, dass im Falle
eines Schadens zu hohe Drehmomentkräfte
direkt in den Motor
oder das Getriebe geleitet werden.“
Sascha Markert, Entwicklungsleiter,
R+W Antriebselemente,
Wörth am Main
IMPRESSUM
erscheint 2022 im 61. Jahrgang,
ISSN 0722-8546 / ISSN E-Paper: 2747-7991
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Chefredakteur: Miles Meier (mm),
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(verantwortlich i.S.d. § 18 Abs. 2 MStV)
Redakteur:
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Redaktionsassistenz:
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36 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
GERÜSTET FÜR 100 MILLIONEN
DOPPELHÜBE
Igus hat seine
Chainflex Steuerleitungen
weiterentwickelt.
CF98.Plus und
CF99.Plus sollen
über 100 Mllionen
Doppelhüben
standhalten und
lassen sich bei
kleinen Radien
vom dreifachen Durchmesser der Leitung (3xd) in der
Energiekette einsetzen. CF98 ist als ungeschirmte, CF99 als
geschirmte Ausführung erhältlich. „Die neuen Leitungen
sind die ersten und einzigen auf dem Markt verfügbaren
Leitungen, die für den Einsatz in der Energiekette zugelassen
sind und für die wir eine Garantie von 100 Millionen
Doppelhüben versprechen“, sagt Rainer Rössel, Geschäftsbereichsleiter
Chainflex. Das bedeute eine Steigerung der
Lebensdauer um 250 Prozent gegenüber der Ursprungsreihe.
Hinzu kommt die Auslegung der Leitungen für minimale
Biegeradien, die dem dreifachen Durchmesser der
Leitung entsprechen (3xd). „Anwender, die sich für eins der
Modelle entscheiden, tragen maßgeblich zum Nachhaltigkeitskonzept
eines Unternehmens bei, denn sie setzen auf
Langlebigkeit ihrer Maschine“, ist sich Rössel sicher.
www.igus.de
EMV-STÖRUNGEN VERHINDERN
Durch die steigende Vernetzung
von Maschinen
und Anlagen in der
Smart Factory steigen
die Anforderungen an
die elektromagnetische
Verträglichkeit (EMV)
der Kabel. Lapp stellt
mit der Zerocm-Technologie
eine neue,
innovative EMV-Lösung
vor. Statt das Problem
EMV über die Schirmung
zu lösen, haben die Spezialisten das komplette
Kabeldesign der Ölflex Servo FD Zerocm neu gedacht:
Drei Phasenleiter sind nun symmetrisch angeordnet und
in einer Innenlage verseilt. Ergänzend wird der Schutzleiter
in einer Außenlage mit entgegengesetzter Schlagrichtung
um die drei Phasenleiter in einem bestimmten
Schlaglängenverhältnis verseilt. Die Isolation der Leiter
ist kapazitätsoptimiert und besteht aus Polyethylen,
Polypropylen oder einer geschäumten Variante. Zwischen
der Innenlage und der Außenlage befindet sich
ein trennendes Vlies. Dieser Kabelaufbau ermöglich um
bis zu 80 Prozent reduzierte Ausgleichsströme am Frequenzumrichter-Ausgang
und auf parallelen Pfaden wie
beispielsweise Datenleitungen.
www.lappkabel.de
NEUE WERKSTOFFE FÜR HOCHELASTISCHE
FLANSCHKUPPLUNG
KTR hat seine Sinulastic-Reihe an
Flanschkupplungen um die Werkstoffe
Synthetischer Kautschuk
(EPDM) und Silikonkautschuk (SI)
erweitert. Die hochdrehelastischen
Elastomerwerkstoffe sind besonders
für den Einsatz bei Umgebungstemperaturen
bis 130 °C geeignet. Die
Elemente werden zwischen dem
Flanschring und der Kupplungsnabe
eingesetzt. Hier dämpfen sie die
durch den Motor ins System
eingebrachten Torsionsschwingungen
und verlagern den Betriebsbereich
oberhalb der kritischen Resonanzdrehzahl. Je nach
Shore-Härte der Elastomere werden dabei Verdrehwinkel
von 13 bis 18 Grad erreicht. Mit den beiden neuen Werkstoffen
hat der Hersteller die Reihe um zwei dynamische
Eigenschaften erweitert: Beim EPDM weist die Drehfedersteifigkeit
einen geringen Abfall auf, während sie sich beim
SI leicht progressiv verhält. Durch die modulare Bauweise
der Sinulastic lassen sich die neuen Elastomere einreihig
oder als duale Lösung mit zwei parallel geschalteten
Elementen einsetzen.
www.ktr.com
KOMPLETTER MASCHINENSATZ
FÜRS PRÜFFELD
Komplette
rotierende Umformersätze
für Prüffelder,
die individuell
für das geforderte
Leistungsprofil
durchgerechnet
sind, gibt
es von Menzel.
Die Motoren
und Generatoren kommen aus eigener Fertigung. Inklusive
sind außerdem Frequenzumrichter, Transformatoren, eine
Steuerung und eine selbst programmierte Software. Die
Maschinensätze können auch als Gesamtsystem geprüft
und abgenommen werden. Mit ihnen lassen sich Leistungen
bis 20 MVA und Spannungen bis 13,8 kV abdecken. Vor
kurzem hat der Hersteller zum Beispiel einen 7,5-MVA-Motor-Generator-Satz
für ein Transformatorenprüffeld nach
Ägypten geliefert und in Betrieb genommen. Eine Spezialanforderung
war, dass der Generator im 3-Phasen-Betrieb
und zusätzlich auch im 1-Phasen-Betrieb funktionieren
muss. Dafür wurde ein 1/3-Phasen-Umschalter eingeplant.
Mitgeliefert wurden auch verschiedene Nebenantriebe,
etwa für Fremdlüfter, sowie eine Ölversorgungsanlage mit
Pumpe für die Schmierung der Generatorlager.
www.menzel-motors.com
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/12 37

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
PRÜFSTAND FÜR ELEKTROMOTOREN
FLEXIBLER PRÜFEN IN DER
HOCHSCHULLEHRE
Damit die Fachhochschule Dortmund industrienahe Versuche durchführen
kann, plante sie einen Prüfstand für Elektromotoren. Der ist für
Studierende verschiedener Schwerpunkte, da sich Projekte aus
den Bereichen Antriebs-, Automatisierungs- und Messtechnik flexibel mit
ihm realisieren lassen. Mit Inbetriebnahme starteten gleich drei Projekte
von Masterstudierenden. Die hohe Resonanz und Vergabe weiterer
Arbeiten für Studierende, führen bereits nach wenigen Monaten zu einem
durchweg positiven Zwischenfazit.
Die in Vorlesungen vermittelten, theoretischen Grundlagen
ergänzt die Fachhochschule (FH) Dortmund in der elektrotechnischen
Hochschulausbildung durch praktische
Laborversuche. Für das Fachgebiet der elektrischen
Maschinen stehen an der FH dafür acht Laborplätze mit klassischen
Lehrmitteln zur Verfügung [1]. In Gruppen können Studierende
verschiedene elektrische Maschinen kleiner Leistung
(< 1 kW) kennenlernen und einfache Kennlinien aufnehmen.
Diese zugeschnittenen Versuche sind wichtig in der Ausbildung,
ermöglichen jedoch keine Untersuchungen von Industrieantrieben
und sind daher nicht für Abschlussarbeiten oder Projekte in hö-
heren Semestern für Studierende im Einsatz. Aus diesem Grund
plante und realisierte man in Zusammenarbeit mit der Firma
Vogelsang und Benning [2] einen zusätzlichen, flexiblen Elektromotorprüfstand.
Dieser bietet den Studierenden vielfältige
Möglichkeiten, an elektrischen Maschinen zu forschen und
professionell zu messen.
AUFBAU UND FUNKTIONEN
Bild 01 zeigt den mechanischen Aufbau, den die Firma auf einem
bereits vorhandenen Maschinenfundament realisierten. Die
38 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
01 Fachbereichsübergreifend: Aufbau des Prüfstands
Welle des zu prüfenden Motors ist über Balgenkupplungen mit
dem Bremsmotor verbunden. Dazwischen liegt die Präzisionsdrehmomentmesswelle
mit einem Messbereich bis 200 Nm. Eine
mit Sicherheitsschalter versehene Haube schützt den Anwender
vor den rotierenden Teilen. Bei dem Bremsmotor handelt es sich
um einen permanenterregten Servomotor mit Lagegeber, der
sich bis 20 kW oder 200 Nm belastet lässt. Die Maximaldrehzahl
liegt bei 5.000 1/min. Zur Geräuschminimierung wählte man eine
Wasserkühlung. Um möglichst viele unterschiedliche Motoren
prüfen zu können, steht der Prüfling (E-Motor) auf einem Hubtisch,
der dann entsprechend der Achshöhe des Motors elektrisch
einstellbar ist. Er ist bis zu 500 kg belastbar.
Bild 02 zeigt vereinfacht den elektrischen Aufbau mit seinen
verschiedenen Schaltmöglichkeiten. Die Speisung der zu prüfenden
Motoren lässt sich dabei variieren. Neben einem Betrieb am
starren Netz (8) ist auch ein 20 kVA-Stelltransformator (7) vorhanden,
dessen Ausgang motorisch gesteuert wird und der bis zu
500 V liefert. Damit ist gewährleistet, dass Motoren mit 400 V
Nennspannung weit in Sättigung oder auch in Überlast betrieben
werden können. Für den Betrieb mit variabler Drehzahl steht ein
Frequenzumrichter zur Verfügung (4). Er ist mit einem motorseitigen
Sinusfilter (5) ausgestattet, der sich wahlweise ein- und
ausschalten lässt, damit Studierende seinen Einfluss untersuchen
können. Um die Spannungsverminderung durch Frequenzumrichter
und Sinusfilter auszugleichen, ist ein nachgeschalteter
Transformator mit zwei Anzapfungen (6) installiert. Der Trafo
sorgt dafür, dass entweder wieder 400 V Netzspannung zur Verfügung
stehen oder eine erhöhte Spannung bis zu 560 V. Die
Leistungselektronik besteht aus einem Gleichrichter (3) und
zwei Wechselrichtern. Prüfling und Bremsmotor teilen sich den
Gleichstromzwischenkreis und die Bremsenergie wird zurückgeführt.
Für den Sonderfall, dass die Netzspannung ausfällt, steht
ein zusätzlicher 3.000 W Bremswiderstand (nicht im Bild berücksichtigt)
zur Verfügung, der dann bei generatorischem Betrieb
des Belastungsmotors die Spannungsspitzen begrenzt und Schäden
am Prüfstand verhindert. Eine Schaltmatrix für die Stern-Dreieck-Umschaltung
(12) lässt sich beim Anlauf von Asynchronmaschinen
verwenden oder allgemein, um beide Verschaltungen
ohne Rüstaufwand nutzen zu können. Besondere Antriebe, die
mit einem eigenen Frequenzumrichter ausgestattet sind oder die
die Studierenden mit verschiedenen Frequenzumrichtern testen
sollen, können eingeschleift werden, so dass alle Funktionen des
Prüfstands weiterhin zur Verfügung stehen. Das Leistungsmessgerät
(10) ist mit zwei Gruppen (je 3 Kanäle) ausgestattet, damit
sich alle elektrischen Daten vor und nach dem Frequenzumrichter
bestimmen lassen. Die Verlustleistung des Frequenzumrichters
können die Studierenden bei diesen Messungen berücksichtigen.
Durch Hinzunahme eines weiteren, über Ethercad in die Prüfstandssteuerung
integrierten, Leistungsmessgeräts wird es dann
möglich, auch noch zwischen Frequenzumrichter und einem
externen Sinusfilter zu messen, um seine Verlustleistung sowie
Auswirkungen auf die Spannung zu bewerten. Die Messstelle des
Milliohmmeters (11) ist so platziert, dass unabhängig von der gewählten
Betriebsart des Prüfstands, die Studierenden immer den
Wicklungswiderstand des Prüflings aufzeichnen können. Weiterhin
ermöglicht eine Schaltmatrix das unkomplizierte Messen
zwischen allen drei Phasen.
MESSEN UND ANALYSIEREN
Um die Mess- und Steuerungstechnik optisch besser zu präsentieren,
sind das zentrale Leistungsmessgerät, das Milliohmmeter
für die Wicklungswiderstände sowie einige Komponenten der
SPS in einem Schaltschrank mit Glastür untergebracht (siehe
Bild 03). Die umfangreichen Optionen und Parameter von Leistungsmessgerät
und Milliohmmeter lassen sich alle mit Hilfe von
SCPI-Befehlen über die SPS fernsteuern, wobei die Realisierung
dieser Fernsteuerung ein weiteres Projekt für Studierende aus
unterschiedlichen Fachbereichen sein wird.
Das Leistungsmessgerät mit seinen sechs Strom- und Spannungskanälen
in zwei Gruppen bietet umfangreiche Analysemöglichkeiten.
Für beide Gruppen ist die Grenzfrequenz des
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/12 39

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
04
02
03
Tiefpassfilters einzeln zu konfigurieren, um bei Frequenzumrichterbetrieb
auch Effekte höherer Ordnung zu analysieren. Die Signale
von Drehzahl und Drehmoment der Drehmomentmesswelle
werden dem Leistungsmessgerät zugeführt, so dass alle elektrischen
und mechanischen Größen transient aufgezeichnet werden
können, um die dynamischen Vorgänge beim Anlauf oder Laststößen
zu messen. Für stationäre Zustände oder langsam veränderliche
Vorgänge werden alle Messdaten mit Hilfe der SPS
und einem gemeinsamen Zeitstempel erfasst. Dazu gehören
dann auch die weiteren Inputs, die zusätzliche Feldgeräte zur
Verfügung stellen. Temperaturmessungen sind sowohl über 10
PT100 als auch 10 Thermoelemente möglich. Anschlüsse für
sechs Schwingungsaufnehmer mit 4-20 mA Signal sind vorhanden.
Bild 04 zeigt die Anschlüsse in der Schaltschrankwand.
Der bereits beschriebene Bremsmotor lässt sich auch als Motor
betreiben. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten: Er kann
dann Pumpen antreiben und deren hydraulisches Verhalten analysieren.
Der Aufbau eines Kreislaufs, der zur Realisierung auf
dem Hubtisch platziert wird, ist als Ausbaustufe des Prüfstands
in Planung. Eingänge für Drücke und Volumenströme wurden
bereits berücksichtigt.
STEUERN UND PROGRAMMIEREN
02 Theorie: Elektrischer Aufbau
03 Praxis: Schaltschrank mit Leistungsmessgerät,
Milliohmmeter und SPS-Komponenten
04 Möglichkeiten: Sensor Inputs
Randbedingung für die Auswahl einer geeigneten SPS war der
Konsens mit bestehenden Lehrveranstaltungen, in denen die
Studierenden bereits die Grundlagen von Codesys lernen. Im
Prüfstand kommt deshalb eine Beckhoff-Soft-SPS mit TwinCat
als Entwicklungsumgebung zum Einsatz, die Codesys integriert.
Somit kann die Fachhochschule Projekte anbieten, die auf Vorlesung
und Praktikum aufbauen und den nahtlosen Übergang zu
industrienahen Aufgabenstellungen schaffen. Im Lastenheft für
den Prüfstand verzichtete Professor Raabe (FH Dortmund) bewusst
auf die Automatisierung gängiger Prüfabläufe. Diese Aufgaben
sollen später Studierende übernehmen. Aus diesem
Grund sind zunächst nur Bibliotheken zum Ansprechen der
40 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Mess- und Feldgeräte vorhanden, nicht jedoch fertige Bausteine
für einen Leerlauf, Lastlauf oder ähnliches. Eine einfache grafische
Benutzeroberfläche ermöglicht zumindest für den Anfang
den Handbetrieb des Prüfstands. So ist das Einstellen stationärer
Betriebszustände und deren Validierung möglich.
WICHTIGE PROJEKTE
Den Prüfstand entwickelte die FH unter der Maßgabe, dass Studierende
mit unterschiedlichen Schwerpunkten Fragestellungen
im Zusammenhang mit der elektrischen Antriebstechnik bearbeiten
können. Zunächst besteht die Möglichkeit, elektrische
Maschinen im Detail zu untersuchen und dabei die beschriebenen
Betriebsarten des Prüfstands für den Prüflingsmotor auszunutzen.
Für ein breites Spektrum an Themen sind folgende Maschinentypen
im Labor vorhanden: Asynchronmotor (2- bis-8-polig, bis 11 kW)
und 4-polige Motoren (3 kW): Permanentmagnetischer Synchronmotor,
Synchronreluktanzmotor sowie ein Line-Start-
Permanentmagnetmotor.
Leer-, Last- und Erwärmungsläufe lassen sich durchführen
sowie das Verhalten bei Variation von Spannung sowie Frequenz
aufzeichnen und mit analytischen Berechnungen vergleichen.
Studierende mit dem Schwerpunkt Automatisierungstechnik erhalten
Aufgaben zur Erweiterung der Funktionalitäten der SPS.
Dabei kann es sich um das Programmieren von Prüfabläufen
handeln oder auch die kontinuierliche Aufzeichnung und Auswertung
von Messdaten. Außerdem bieten sich Themen im
Zusammenhang mit der noch rudimentären grafischen Benutzeroberfläche
an. Hier können weitere Arbeiten die Optionen und
Parameter der Messgeräte, Prüfabläufe, das Speichern von
Messwerten in Dateien sowie zeitliche Verläufe von Messgrößen
ergänzen. Bei einem messtechnischen Schwerpunkt sind Untersuchungen
der eingesetzten Sensoren, Toleranzbetrachtungen
und Vergleiche mit anderen im Labor zur Verfügung stehenden
Messgeräten möglich.
Mit Inbetriebnahme des Prüfstands im Februar 2022 wurden
gleich drei Projekte von Masterstudierenden begonnen. Um
Rüstzeiten zu vermeiden, basieren alle auf einem 3 kW Asynchronmotor
als Prüfling. Dieser Motor wurde von der Firma
Nord-Getriebe [3] gespendet. Die Aufgabe im ersten Projekt ist
die Automatisierung des Leerlaufversuchs nach IEC 60034-2-1.
Hier sind alle Schaltvorgänge, das Warmfahren, Einstellen der
Spannung am Stelltransformator und Aufzeichnen sowie Speichern
der Messwerte zu berücksichtigen. Der Fokus liegt auf der Programmierung
in strukturiertem Text und dem Erstellen einer passenden
sowie leicht verständlichen Visualisierung. Im zweiten Projekt
geht es um die Analyse und den Vergleich der Einzelverluste
und des Wirkungsgrads bei Netz- und Frequenzumrichterbetrieb.
Hier liegen die Aufnahme von Messungen und die physikalische
Interpretation der Ergebnisse im Fokus. Das dritte Projekt behandelt
ausschließlich den Frequenzumrichterbetrieb, wobei dieser
ungeregelt bleibt. Stattdessen wird versucht, eine Regelung auf
Basis der SPS zu entwerfen, die für einen neuen Betriebspunkt
nach Lastanstieg oder -abwurf eine optimale Kombination aus
Spannung und Frequenz findet. Das Optimalitätskriterium lässt
sich dabei unterschiedlich definieren.
WEITERFÜHRENDE ARBEITEN
Folgeprojekte mit weiteren Studierenden sind bereits parallel
gestartet. In einer Bachelorarbeit geht es um den Vergleich von
Asynchron- und permanenterregtem Synchronmotor im Teillastbetrieb.
Dabei kommt zum ersten Mal ein externer Frequenzumrichter
mit Sinusfilter und zusätzlichem Leistungsmessgerät zum
Einsatz, um die Gesamtverluste des Antriebsstrangs aufteilen zu
können. Spannungen, Ströme und Leistungen werden hier an
insgesamt drei Stellen aufgezeichnet. Aufgabe ist, zu untersuchen,
wann sich der Einsatz des Sinusfilters in Bezug auf den
Gesamtwirkungsgrad tatsächlich lohnt.
In einer weiteren Bachelorarbeit wird die grafische Benutzeroberfläche
neu aufgesetzt und erweitert. Dabei lassen die Studierenden
die bisher gesammelten Erfahrungen einfließen und legen
besonderen Wert auf Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit.
Wichtige Parameter, zum Beispiel Grenzfrequenzen der Leistungsmessungen
sind wie bereits beschrieben aktuell nur am Messgerät
selbst zugänglich. Zukünftig soll der Bediener diese direkt am
Touchpanel überprüfen und auch einstellen können. Analog verhält
es sich mit den Einstellungen für das Milliohmmeter, auch
diese sind bisher ausschließlich am Messgerät vorzunehmen.
Die Gefahr, dass Studierende die Messungen mit ungünstigen
oder ungewollten Einstellungen durchführen und die Ergebnisse
signifikant verändern, ist gegeben, da mittlerweile eine
größere Zahl Studierende im Wechsel am Prüfstand arbeitet.
Dies zeigt die Wichtigkeit der Bachelorarbeit.
Zuletzt laufen im Rahmen einer betrieblichen Praxis noch
Messungen an einem kleinen Asynchronmotor mit 0,37 kW. Dabei
vergleichen die Anwender die Ergebnisse mit den zu Beginn
genannten einfachen Lehrmitteln für Praktikumsversuche mit
denen des neuen Prüfstands. Anschließend sollen die Tester
die gemessenen Motorcharakteristiken auch noch mit analytischen
Berechnungen auf Basis des magnetischen Kreises nachvollziehen
und so den Bogen zwischen Theorie und Praxis schlagen.
Bilder: FH Dortmund
www.fh-dortmund.de
Links/Literaturhinweis
[1] www.fh-dortmund.de/labore/elektrische-maschinen-em.php
[2] www.vogelsangbenning.de
[3] www.nord.com
[4] DIN EN 60034-2-1: Drehende elektrische Maschinen – Teil 2-1: Standardverfahren
zur Bestimmung der Verluste und des Wirkungsgrades aus Prüfungen,
2015
DER AUTOR
Prof. Dr. Nick Raabe,
FB Elektrotechnik und
Elektrische Antriebssysteme,
Fachhochschule Dortmund
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/12 41

KUPPLUNGEN UND BREMSEN
FEDERDRUCKBREMSEN FÜR SCHNELLLAUFTORE
SCHNELL BREMSEN AM TOR
Bremsen für Schnelllauftore müssen hohe Anforderungen
bezüglich Lebensdauer und Sicherheit aufweisen. Elektromagnetische
Bremsen sind für diese Ansprüche die richtige
Wahl. Durch ihre schnellen Schaltzeiten, der Restmomentfreiheit
und einer hohen Lebensdauer sind sie gut für den
Einsatz in diesem Markt geeignet.
SERIE
ANTRIEBSTECHNIK
FÜR GEBÄUDE
Teil 1: antriebstechnik 10/2022
Antriebe im Zugangsbereich
Teil 2: antriebstechnik 11/2022
Aufzugshydraulik
Teil 3: antriebstechnik 12/2022
Bremsen für Schnelllauftore
Schnelllauftore werden überwiegend im industriellen Bereich
eingesetzt. Sie zeichnen sich durch ihre hohe Laufgeschwindigkeit
aus und sind für ein häufiges Öffnen und
Schließen ausgelegt. Auch die in den Antrieben verbauten
Bremsen müssen diesen Einsatzbedingungen standhalten. „Drei
Faktoren sind bei Bremsen in diesem Anwendungsbereich wichtig:
Sicherheit, Komfort und Taktfrequenz“, erklärt Johannes Singer,
Key Account Management beim Industriebremsenhersteller
Kendrion. „Die Tore sollen sich bis zu 500-mal in der Stunde möglichst
schnell öffnen und schließen. Dabei muss die Personensicherheit
jederzeit gewährleistet sein.“ Für diese Anforderungen
sind die Bremsen des Herstellers prädestiniert, denn sie halten notfalls
in Millisekunden den Torantrieb in der Abwärtsbewegung an.
AUSLEGEN ERHÖHT LEBENSDAUER
Eine möglichst lange Lebensdauer erreicht die Bremse durch
eine entsprechende Auslegung der mechanischen Komponenten.
In Untersuchungen des Herstellers wurde bestätigt, dass die
Federn der Bremsen für über 10 Millionen Schaltungen ausgelegt
sind. Auch der Reibbelag ist auf größtmögliche Langlebigkeit
konstruiert. „Hier haben wir durch den Zusammenschluss mit
Kendrion Intorq weiteres Know how dazugewonnen“, ist sich
Andreas Kraiczek, Account Manager sicher. „Denn die entsprechenden
Bremsen-Rotoren werden hier inhouse gefertigt und
die Kollegen haben diesbezüglich eine jahrelange Erfahrung.“
SICHER BREMSEN FÜR DEN PERSONENSCHUTZ
In Schnelllauftoren kommen in der Regel Federkraftbremsen
zum Einsatz. Diese elektromagnetisch betriebenen Lösungen
bauen das Bremsmoment auf, wenn der Strom abgeschaltet wird.
Oft ist das auch bei einem Stromausfall essenziell: Das Tor wird
unbestromt in der Position gehalten und kann keine Menschen
gefährden. Optional lassen sich die Bremsen mit einer Handlüftung
ausstatten, sodass ein Mitarbeiter das Tor auch ohne
Strom manuell öffnen oder schließen kann.
Für Schnelllauftore eignen sich im Wesentlichen zwei Baureihen
des Bremsenherstellers. Bei den Federdruck-Einscheibenbremsen
der Compact Line ist die Bremsscheibe kraftschlüssig
auf den abzubremsenden Wellen angeordnet. Durch den konstruktiven
Aufbau der Einscheibenbremse sind diese Bremsen
besonders flach. Die Federdruck-Einscheibenbremsen der Vario
Line sind für Gleichstrom konzipiert und lassen sich durch das
große Variantenprogramm gezielt auf den jeweiligen Anwendungsfall
abstimmen.
Bild: Kendrion
Andreas Kraiczek, Kendrion INTORQ, Aerzen
www.kendrion.com/industriebremsen
42 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

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