antriebstechnik 3/2023

19174
03
März 2023
€ 16,50
Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.
DIREKTANTRIEBE
Mobile Antriebseinheiten
nach Maß
antriebstechnik.de

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Carmen Nawrath
Head of Sales
Telefon: 0049/6131/992-245
c.nawrath@vfmz.de

EDITORIAL
GLEICHHEIT IN DER TAT
Liebe Leser*innen,
mittlerweile ist es recht sichtbar: das so genannte Gendersternchen.
Die Idee dahinter ist durchaus löblich: mehr
Gleichheit zwischen Frauen und Männern aufzuzeigen.
Aber auch wenn die deutsche Sprache vielleicht manchmal
männlich erscheint, gilt es doch zu differenzieren, da unsere
Sprache durchaus zwischen biologischem und grammatischem
Geschlecht unterscheidet.
DER
WELTMOTOR
vom Antriebsdesigner
Besser als nur die Sprache zu wechseln, ist es doch, im
täglichen (Arbeits-)Leben etwas zu ändern – somit Taten statt
Worte. Beispielsweise hat sich das Fraunhofer IWU auf die
Fahnen geschrieben, Frauen für MINT-Berufe zu begeistern,
zu fördern und dadurch das Berufsfeld für Frauen attraktiver
zu machen. Dazu schnürte das Institut ein Maßnahmenpaket
vom Recruiting über Mentoring bis hin zu maßgeschneiderten
Förderangeboten für jede Karrierephase. Das IWU hat
sich vorgenommen, den Frauenanteil bis 2025 bei den
Einstellungen deutlich zu erhöhen: von 18 Prozent (im Jahr
2020) auf 27 Prozent.
Wir bei der antriebstechnik verzichten auf das Sternchen,
weil wir meinen, dass Texte so viel besser lesbar sind.
Übrigens beträgt der Frauenanteil in der Redaktion der
Vereinigten Fachverlage etwa 80 Prozent. Eine feine Quote,
wie wir meinen.
Viel Spaß beim barrierefreien Lesen
wünscht Ihnen
Ihr Guido Matthes
g.matthes@vfmz.de
Elektrokleinmotoren
AC, DC, BLDC
Stepper, Getriebe
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ATEX, IECEX
UL, CSA, VDE
Tel. 04743 2769 0
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www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/03 3

EDITORIAL
03 Gleichheit in der Tat
SOFTSTARTER
06 Frauen in MINT-Berufen
07 Menschen, Märkte, Unternehmen
18
ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK
DIREKTANTRIEBE
10 TITEL Getriebeloser Antriebsstrang für mobile Robotik
UMRICHTERTECHNIK
16 Präventive Werkzeugüberwachung mit Umrichtern
18 Antriebstechnik mit Mehrwert
MECHANISCHE ANTRIEBSTECHNIK
LINEARTECHNIK
20 Gerade für Roboter
GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
24 Transformation als Wettbewerbsfaktor
28 Variantenvielfalt im Getriebe
24
KOMPONENTEN UND SOFTWARE
30 Zahn für Zahn, Gang um Gang
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TITELBILD
Hanning Elektro-Werke,
Oerlinghausen
34
4 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: KUPPLUNGEN UND BREMSEN
34 Agilität und Effizienz in moderner Gestalt
36 Klein und wirkungsvoll
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
40 Entwicklung eines drahtlosen Temperatursensors für
die Rotortemperaturmessung
SERVICE
42 Impressum
MEIN TIPP
Rennsportgetriebe
sind eine komplexe
Sache, deren Entwicklung
komplexe
Software erfordert.
Wie man Getriebesoftware
im Rallyesport
mit seinen besonderen
Anforderungen
einsetzt, das zeigt ein
spannender Beitrag
auf Seite 30.
Miles Meier,
Chefredakteur,
m.meier@vfmz.de
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SOFTSTARTER
Dursune Gönültas
und ihr
Forschungsthema,
die Programmierung
einer Roboterbahn
durch Gesten -
steuerung
FÜR TECHNIK BEGEISTERN
FRAUEN IN MINT-BERUFEN
Das Fraunhofer IWU hat sich auf die Fahnen geschrieben, Frauen für MINT-Berufe
zu begeistern und zu fördern sowie das Berufsfeld attraktiver zu machen.
Dazu schnürte es ein Maßnahmenpaket vom Recruiting über Mentoring bis
hin zu maßgeschneiderten Förderangeboten für jede Karrierephase.
MINT steht für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft
und Technik. Das Fraunhofer IWU rekrutiert
seinen wissenschaftlichen Nachwuchs vorrangig aus
Absolventinnen und Absolventen dieser Studienfächer.
Künftig noch mehr Forscherinnen zu gewinnen und zu halten
– darin sieht das Institut eine große Chance. Es erprobt nun
Strukturmaßnahmen zur Relevanzprüfung von Geschlechteraspekten
in der Forschung. Die Erfahrungen am Fraunhofer IWU
zeigen, wie auf Messen Frauen erfolgreich angesprochen werden:
„Mit sinnstiftenden Aufgaben, die für andere Menschen
einen Nutzen bringen, mit einer angenehmen Arbeitsatmosphäre
und mit einem Team, in dem der Austausch großgeschrieben
wird“, erläutert Julia Rothe vom Recruiting. Gute Erfahrungen
macht das Fraunhofer IWU auch mit ConnectING, einem Angebot
für MINT-Studentinnen.
Dr.-Ing. Ulrike Beyer, Leiterin der Taskforce Wasserstoff am
Fraunhofer IWU erzählt begeistert: „Hier kann ich Forscherin,
Managerin und Vertrieblerin meiner eigenen Lösung sein. Ich
wollte immer Führungsverantwortung übernehmen, hier wurde
sie mir als Leiterin der Taskforce anvertraut.“ Dr.-Ing. Juliane
Thielsch leitet die Abteilung Laser Powder Bed Fusion erklärt:
„Gleich zum Start am Fraunhofer IWU durfte ich eine Forschungsgruppe
zu einem neuen Thema im Rahmen der Fraunhofer-
Attract-Förderung aufbauen. Attract gibt jungen Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftlern die Möglichkeit, ihre Ideen ziel-
Andreas Hemmerle, Pressereferent, Fraunhofer-Institut für
Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz
und anwendungsorientiert voranzutreiben. So bekomme ich die
Balance zwischen meiner Arbeit und der Familie hin.“ Manja
Mai-Ly Pfaff, Gruppenleiterin im Bereich Digitalisierung in der
Produktion und ehemalige Teilnehmerin des Programms Talenta,
schätzt die gezielte Förderung talentierter Wissenschaftlerinnen
bei Fraunhofer: „Das Programm ist eine großartige Chance für
die persönliche Weiterbildung und Entwicklung. Gleichzeitig ist
es ein deutschlandweites Netzwerk aus Wissenschaftlerinnen.“
Talenta richtet sich an Neueinsteigerinnen und Mitarbeiterinnen
mit Berufs- und Führungserfahrung. Neue Mitarbeiterinnen
mit besonderem Potenzial sprechen die Institute bereits zur Einstellung
auf diese attraktive Fördermöglichkeit durch die Fraunhofer-Gesellschaft
an.
Dr.-Ing. Julia Schönherr, heute wissenschaftliche Referentin
der Institutsleitung, nahm für ihre Promotion am Fraunhofer
IWU die Talenta-Förderung in Anspruch: „Viele Puzzlesteine
müssen zusammenfinden. Neben der hohen Eigenmotivation
und dem familiären Rückhalt muss auch das Forschungsthema
geschärft werden. Und ich konnte ein Netzwerk zu Wissenschaftlerinnen
anderer Fraunhofer-Institute aufbauen.“
Für eine geschlechtergerechte Forschung ist es durchaus sinnvoll,
Geschlechteraspekte in Forschungsfragen und -inhalten zu
reflektieren, aber auch in der eigenen Organisationsstruktur
abzubilden. Denn nur von exzellenter Forschung, die die Bedürfnisse
aller Menschen in den Blick nimmt, profitieren auch alle.
Bild: Fraunhofer IWU
www.iwu.fraunhofer.de
6 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

www.tbwom.de
BOSCH REXROTH: HYDRAFORCE-
ÜBERNAHME PERFEKT
Nach Zustimmung
durch die Kartellbehörden
hat Bosch Rexroth
die Übernahme des
Hydraulikspezialisten
Hydra Force am
3. Februar vollzogen.
Die Akquisition des
Unternehmens mit Sitz
in Lincolnshire, Illinois (USA), wurde im Juli 2022 bekanntgegeben.
Sie stärkt die Präsenz von Bosch Rexroth in Nordamerika.
Um das weltweite Hydraulikgeschäft auszubauen,
bündeln Bosch Rexroth und Hydra Force ihre Präsenz in sich
ergänzenden Regionen und sorgen so für eine ausgewogenere
Marktabdeckung in Europa und Nordamerika. Gleichzeitig
ermöglicht die Verbindung der beiden Unternehmen
Wachstum in Asien. Bestehende regionale Lieferketten
bleiben bestehen, um eine schnelle Produktverfügbarkeit zu
gewährleisten und die Kunden noch besser zu unterstützen.
„Die Übernahme von Hydra Force erweitert das Hydraulikangebot
für bestehende und neue Kunden, erweitert
unseren globalen Marktzugang durch zusätzliche indirekte
Vertriebskanäle und bietet Chancen für zusätzliches
Wachstum“, sagt Dr. Steffen Haack, Vorstandsvorsitzender
von Bosch Rexroth. Das Produktangebot von Bosch Rexroth
umfasst ein breiteres Spektrum an Kompakthydraulikkomponenten
und -Systemen, wohingegen sich Hydra Force auf
mechanische und elektrische Einschraubventile und
Steuerblöcke fokussiert.
www.boschrexroth.de
12 – 16 June
Düsseldorf
Germany
2023
The Bright
World
of Metals
Technologies Processes
Applications Products
SCHAEFFLER: NEUER LEITER
INDUSTRIEGESCHÄFT
Zum 1. Januar 2023 hat
Christian Zeidlhack (45) die
Leitung für das Industriegeschäft
in Europa sowie die
Gesamtleitung der Subregion
Zentral- und Osteuropa bei
Schaeffler übernommen. In
dieser Position verantwortet er
das Direktkunden- und Vertriebspartnergeschäft der Sparte
Industrial in der gesamten Region Europa sowie das
gesamte Geschäft des Unternehmens in der Subregion.
Christian Zeidlhack löst damit Marcus Eisenhuth ab, der das
Unternehmen zum 31. März 2023 verlassen wird. Nach dem
beruflichen Start im Daimler Konzern wechselte der
studierte Betriebswirt und Wirtschaftsingenieur im Jahr
2007 zu Schaeffler. Seitdem ist er in der Sparte Industrial
tätig. Er leitete zunächst den Geschäftsbereich Raw
Materials, war dann als Leiter für das globale Key Account
Management verantwortlich und zuletzt als President
Industrial für die Region Americas. „Herr Zeidlhack war über
die letzten Jahre maßgeblich am Erfolg der Industriesparte
von Schaeffler beteiligt und ich freue mich, dass er nun die
Leitung des Industriegeschäfts der Region Europa übernimmt.
Seine Unternehmens- und Kundenexpertise ist die
optimale Voraussetzung, das Industriegeschäft der Region
Europa weiter erfolgreich auszubauen“, sagt Dr. Stefan
Spindler, CEO Industrial der Schaeffler AG.
www.schaeffler.com
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35 JAHRE FREQUENZUMRICHTERFERTIGUNG
IN AURICH
ANTRIEBS- UND FLUIDTECHNIK AUF DER
HANNOVER MESSE
Auf einer gemeinsamen
Veranstaltung stimmten
sich VDMA und
Hannover Messe auf
das diesjährige Event
ein. Es sprachen Jochen
Köckler (li.), Vorsitzender
des Vorstands der
Deutschen Messe AG
und Harmut Rauen (re.),
stellvertretender VDMA-Hauptgeschäftsführer und verantwortlich
für die Antriebstechnik und Fluidtechnik im VDMA. Dazu
stellten einige Unternehmen beispielhafte Innovationen vor.
„Die Unternehmen aus den Bereichen Antriebs- und Fluidtechnik
zählen mit ihrer hohen Innovationskraft traditionell zu den
größten und nachhaltigsten Innovationstreibern auf der
Hannover Messe.“, sagt Köckler. „Antriebs- und Fluidtechnik-
Komponenten sind die zentralen Bausteine der Maschinen für
Kraft und Bewegung, aber auch Datenquelle für digitale
Mehrwertdienste und entscheidend für die Performance der
Kundenprodukte – das zeigen wir auf der Hannover Messe“,
betont Rauen, stellvertretender VDMA-Hauptgeschäftsführer
und verantwortlich für die Antriebstechnik und Fluidtechnik im
VDMA. Der Fachverband Antriebstechnik erarbeitet mit
Beteiligung führender Antriebstechnikhersteller in einer
internationalen Joint Working Group OPC UA Companion
Specifications für die Branche.
www.VDMA.org
INNOVACE 2022 GEHT NACH DRESDEN
Seit Anfang der 1980er Jahre unterhält Nord Drivesystems,
ein führender Komplettanbieter elektrischer, mechanischer
und elektronischer Antriebstechnik, im Nordwesten
Niedersachsens eine eigene Elektronikfertigung. Dieses
Jahr feiert Nord Electronic nun ihr 35-jähriges Jubiläum. Am
Standort Aurich in Ostfriesland fertig der Antriebsspezialist
Nord elektronische Antriebstechnik bis 160 kW (Umrichter,
Motorstarter und Elektronik). Die Fertigung von Antriebselektronik
startete in Aurich bereits Anfang der 1980er Jahre.
Im Laufe der Zeit wurden das Fertigungswerk sowie das
Portfolio kontinuierlich ausgebaut und erweitert. Heute
beschäftigt das Unternehmen in Aurich 180 Mitarbeiter
(plus weitere 40 Mitarbeiter in der Entwicklung) und
verfügt über eine Fertigungskapazität von 400.000 Einheiten,
die zum Beispiel als Schaltschrankumrichter oder
dezentrale Frequenzumrichter (bis 22 kW) zum Einsatz
kommen. Im Jahr 2022 haben 185 000 Einheiten die
Werkhallen verlassen, Tendenz steigend. Vor allem die
Nachfrage nach kundenindividuell konfigurierter Antriebselektronik
nimmt stark zu. Um dem wachsenden Bedarf
gerecht zu werden, wurden im vergangenen Jahr 2,5
Millionen in den Standort investiert und die Fläche für die
Montage von Kundenprojekten auf 3 000 qm erweitert,
verteilt auf zwei Ebenen. Insgesamt beträgt die Produktionsfläche
7 000 qm und die Bürofläche 1 300 qm.
www.nord.com
Beim Innovace, dem
Wettbewerb für den
akademischen Konstrukteursnachwuchs
der
Firma ACE Stoßdämpfer,
kam es bei der
fünften Austragung zu
einer Premiere:
Erstmals fällte die Jury
ihre Entscheidung über
den siegreichen Entwurf am Abend der Preisverleihung. In
einem spannenden Finale wurde Paul Gipser (Mitte) von der
Fachschule für Technik, Fachrichtung Maschinentechnik in Dresden
als Sieger des Innovace 2022 gekürt. Seine Arbeit für die
Integration einer Bremsfunktion in den Scharnieren als aktiver
Zuschlagschutz für Fenster und Türen setzte sich gegen die
Arbeit von Suman Shrestha, Student des Maschinenbau der
Hochschule RheinMain, Rüsselsheim, durch. Die Arbeit ist ein
interessanter Ansatz für zukünftige Anwendungen in der
Praxis. Der Sieger wurde von Dr. Peter Kremer (re.), Geschäftsführer
von ACE, mit einer Trophäe sowie einem Preisgeld in
Höhe von 5.000 Euro ausgezeichnet. Kremer lobte die Detailtiefe
der siegreichen Arbeit und zeigte sich sehr zufrieden mit der
Qualität der eingereichten Konzepte und Ausarbeitungen: „Wir
gratulieren allen Teilnehmerinnen und Teilnehmern und
danken Gipser und Shrestha sowie deren akademischen
Betreuern.“ ACE strebt an, die vorgestellten Konzepte zu
serienreifen Lösungen zu entwickeln.
www.ace-ace.de
8 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

SOFTSTARTER
NEUER VDE PRÄSIDENT: ALF HENRYK WULF
LÖST ARMIN SCHNETTLER AB
Bei der Staffelstabübergabe an seinen
Nachfolger Alf Henryk Wulf (Bild)
stellte der scheidende VDE Präsident
Prof. Dr. Armin Schnettler eine Frage:
„Wer hätte früher gedacht, dass eine
VDE Präsidentschaft unter komplett
anderen Rahmenbedingungen steht,
mit Pandemie, Lieferschwierigkeiten,
russischem Angriffskrieg und Energiekrise?“ Dennoch sei es dem
VDE gelungen, neue Themen wie Wasserstoff oder Künstliche
Intelligenz voranzutreiben. Ähnliche Erfolge und „auch die erforderliche
Portion Glück“ wünscht Schnettler seinem Nachfolger, der zum
1. Januar 2023 das Amt des VDE Präsidenten übernommen hat.
Wulf war nach seinem Studium an der TU München viele Jahre in der
Industrie in führenden Positionen tätig. Derzeit ist der Elektroingenieur
Investor sowie Aufsichtsratsmitglied oder -vorsitzender in
verschiedenen Unternehmen. In seiner zweiten Amtszeit will Wulf
vor allem auf eine höhere Sichtbarkeit des VDE sowie eine größere
inhaltliche Bandbreite hinarbeiten: „Dazu zählen alle Bereiche der
Elektro technik, Elektronik und Informationstechnik, sowie angrenzende
Bereiche: die Umwelttechnik, das Transportwesen inklusive
maritimem Teil sowie individuellem Verkehr und das Segment der
modernen Energie,“ erkärt Wulf. Ein weiterer Baustein für die
Zukunft ist die All Electric Society. Das Konzept sieht vor, dass
regenerativ erzeugte Elektrizität weltweit zur neuen primären
Energieform wird und fossile Brennstoffe ersetzt.
www.vde.com
PARTNERSCHAFT MIT DEM
FRAUNHOFER-INSTITUT
Die Engine Mobile Filtration EMEA Division (EMFE) von
Parker Hannifin und das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik
und Mikrosysteme (IMM) haben eine Partnerschaft
zur weiteren Entwicklung und Erprobung einer
neuen proprietären Hohlfasermembrantechnologie für
die Befeuchtung von Brennstoffzellen bekannt gegeben.
Diese ist auf zwei Jahre ausgelegt.Die Partnerschaft
umfasst Effizienzbewertungen von bestehenden, von
Parker entwickelten Brennstoffzellenbefeuchtern, die
Entwicklung und den Einsatz eines speziellen Prüfstands
sowie Leistungssimulationen zur Identifizierung der
Auswirkungen von Faserlänge, -durchmesser und
-durchlässigkeit auf die Befeuchter. „Wir freuen uns über
die Partnerschaft mit dem Fraunhofer IMM, einem
weltweit führenden Unternehmen in der angewandten
Forschung“, sagte Jonathan Griffith, General Manager
der EMFE bei Parker.
www.parker.com
Die Freiheitsstatue in den USA, der Heimat unseres
Tochterunternehmens BRECOflex Co., L.L.C.
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DIREKTANTRIEBE
TITEL
10 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

TITEL
DIREKTANTRIEBE
OPTIMIERTE SYSTEMLÖSUNG AUS DEM HANNING-BAUKASTEN
GETRIEBELOSER
ANTRIEBSSTRANG FÜR
MOBILE ROBOTIK
Die gestiegene Nachfrage nach mobilen
Systemen für Anwendungen in der
Intralogistik, im Dienstleistungsbereich
oder in der Robotik stellt die Systemlöser
vor diverse Herausforderungen. Hier gilt
es, viele einzelne Baugruppen auszuwählen,
um daraus eine zuverlässig
funktionierende Plattform aufzubauen
und erfolgreich zum Einsatz zu bringen.
Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Erol Bernstein, Produktmanager, Geschäftsbereich
Antriebstechnik, Hanning Elektro-Werke GmbH & Co. KG, Oerlinghausen
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/03 11

DIREKTANTRIEBE
TITEL
Um die erwarteten Entwicklungszeiten zu erreichen,
müssen die Ingenieure der Systemlöser viele detaillierte
Kenntnisse in den Bereichen Batteriesysteme, Antriebstechnik,
Sensorik und Navigation besitzen, damit sie
Projekte wirtschaftlich umsetzen. Dabei ändert sich die Palette
an verfügbaren Komponenten der Hersteller oft genauso schnell
wie die Anforderungen an das Endprodukt.
Eine preiswerte und vorgeprüfte, also praktisch direkt einsetzbare
Antriebseinheit zu verwenden, die standardisierte Schnittstellen
für die zusätzlich erforderlichen Baugruppen bereitstellt, ist der
Wunsch der Konstrukteure bei der Umsetzung ihrer Kundenprojekte.
Diesem Wunsch kommen die Hanning Elektro-Werke
mit der Vorstellung eines Antriebsstrangs im Baukastenprinzip
nach und stellen eine skalierbare Systemlösung vor, die an verschiedene
Leistungsbedarfe und Systemanforderungen einfach
angepasst werden kann. Die aufwändige Abstimmung zwischen
den einzelnen Komponenten eines Antriebsstrangs entfällt, gleiche
Komponenten lassen sich in Neuprojekten und als Austausch in
vorhandenen Plattformen verwenden.
Der Hanning-Antriebsstrang besteht aus den Kernbaugruppen:
Antriebsrad mit integriertem getriebelosen Radnabenmotor
(IWDD – In-Wheel Direct-Drive), Motorsteuerung mit Überwachungs-
und Diagnosefunktionen des Motors (SMC – Smart Motor
Controller) und Achsencontroller für die Verwendung von vier
angetriebenen Achsen (RBC – Robot Base Controller).
GETRIEBELOSES ANTRIEBSRAD
Im Antriebsrad (IWDD) ist ein getriebeloser Außenläufer integriert,
welcher besonders geräuscharm arbeitet. Dieser Radnabenantrieb
verfügt bei geringen Abmessungen über hohe Drehmomente und
kleine Trägheitsmomente. Dadurch wird die Dynamik und die
Positionierfähigkeit des Gesamtsystems verbessert. Aufgrund
der getriebelosen Konstruktion entfallen Mehrfachlagerungen,
Verschleißteile, Schmierstoffe und mechanisches Spiel. Der
skalierbare, aktive Motorteil findet vollständig im Antriebsrad
Platz, die Ausdehnung in das Innere des Fahrzeugs ist daher nur
von den Anbauteilen abhängig. Der Motor kann, je nach Auslegung,
kontinuierlich erreichbare Nenndrehmomente von 5 bis 17 Nm
leisten, für kurze Beschleunigungsfahrten kann eine Reserve bis
zum dreifachen Nenndrehmoment genutzt werden.
Das Material und Design der Antriebsräder sowie die Montageelemente
werden auf Anwenderwunsch gestaltet und vormontiert.
Die Lagerung des Antriebsrads ist so bemessen, dass mit der
Standardlagerung eine radiale Belastung bis zu 350 kg möglich
ist. Höhere Belastungen können mit Hilfe einer verstärkten Lagerung
erreicht werden. (Dabei wird eine Lagerlebensdauer von
20.000 Stunden bei einer Fahrgeschwindigkeit von 0,5 m/s erreicht.)
Das Antriebsrad beinhaltet ein hochauflösendes Gebersystem,
das als Eigenentwicklung an die Anforderungen des Direktantriebs
konstruiert wurde. Wenn Anwendungen aufgrund der Sicherheitsanforderungen
einen sicheren Betriebshalt gewährleisten
müssen, dann werden mechanische Sicherheitsbremsen, zum
Beispiel aus der Mayr Roba Stopp Eco Serie, und ein sicherer
Drehgeber eingesetzt. Die Bremse ist auf den Motor und die zu
erwartenden Fahrleistungen abgestimmt. Der Motor wird immer
vormontiert als einbaufertige Einheit geliefert. Für spezielle
Anforderungen ist der Anbau einer ultrakompakten Servo-
Motorsteuerung Circulo 9 der Firma Synapticon möglich.
Die Motorsteuerung (SMC) stellt die optimale Energieversorgung
für den Motor sicher und speist überschüssige Energie wieder in
die Batterie zurück. Zusammen mit einem intelligenten Batteriemanagementsystem
(BMS) wird so die bestmögliche Ausnutzung
der vorhandenen Batteriekapazität erreicht. Die Eingangsspannung
ist für Batteriepacks von 36 bis 60 V bemessen. Die Motorsteuerung
SMC 48/10 kann dauerhaft bis 10 A Motorstrom liefern,
kurzzeitig bis 30 A, die stärkere Variante SMC 48/30 liefert
dauerhaft 30 A und kurzzeitig 80 A. Alle Parameter der zu erwartenden
Anwendung wie zulässige Beschleunigungsrampen oder
zulässige Geschwindigkeit, werden in der Motorsteuerung ab
01 Alles im Fluss:
Die Verschaltung des
Antriebssystem-
Baukastens, bestehend
aus den Kernbaugruppen
Antriebsrad,
Motorsteuerung und
Achsencontroller
12 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

TITEL
DIREKTANTRIEBE
02 Alles drin: Im Antriebsrad ist ein
getriebeloser Außenläufer integriert, der
besonders geräuscharm arbeitet
Motor Typ IWDD 48/10
Leistungsdaten
Nenndrehmoment Nm 10
Spitzendrehmoment Nm 28
Mechanische Daten
Statordurchmesser mm 142
Gewicht Rad mit Motor kg 7
Maximale Radialbelastbarkeit kg 350
Elektrische Daten
Betriebsspannung Motor VDC 48
Nennstrom A 10,4
Nenndrehzahl rpm 150
Spitzendrehzahl rpm 400
Werk festgelegt, damit die Inbetriebnahme vereinfacht wird. Viele
Schutzmaßnahmen ermöglichen den sicheren Betrieb von
Motorsteuerung und Motor innerhalb der festgelegten Grenzen.
Um die richtige Positioniergenauigkeit zu erreichen, wird der
im Motor integrierte Drehgeber verwendet. Ausfälle werden
zuverlässig verhindert, die Motorsteuerung überwacht den angeschlossenen
Radantrieb kontinuierlich. Die Steuerung erhält die
Befehle vom Achsencontroller oder kann direkt über CANopen
mit dem Antriebsprofil DS402 angesprochen werden. Alternative
Kommunikationsmodule (Ethernet oder EtherCAT) sind vorbereitet.
In Verbindung mit dem Achsencontroller können mehrere
Antriebsräder intelligent gesteuert und überwacht werden.
Die sichere Abschaltung der Energiezufuhr des Motors (STO)
ist auf dem SMC integriert. Zusätzlich ist die sichere Schaltung
einer mechanischen Sicherheitsbremse (SBC) vorgesehen. Damit
werden die Sicherheitsfunktionen gemäß EN DIN 61800-5-2
erreicht, die aufwändige Verschaltung externer Relais ist nicht
mehr erforderlich. Neben der Funktion für den sicheren Halt
werden die Sicherheitsbremsen auch für das sanfte Anfahren auf
schiefen Ebenen und zur Sicherung des Stands, zum Beispiel
während der Ladungsaufnahme, verwendet. Die Spulenspannung
wird kontinuierlich geregelt, um einen energiesparenden Betrieb
und einstellbare Bremsmomente zu erreichen.
INTELLIGENTE ACHSENSTEUERUNG
Der Achsencontroller (RBC) ist für die Verwendung von vier
angetriebenen Achsen geeignet. Im einfachsten Fall regelt er
zwei Motorsteuerungen als elektronisches Differential. Dieses
Achsenpaar kann auch in einem Drehschemel eingebaut werden,
der quasi omnidirektionale Bewegungen ausführen kann. Auch
die Verwendung von vier direktangetriebenen Mecanum-Rädern
ist möglich, um echte omnidirektionale Fahrbewegungen zu
erlauben. Das zu erwartende Fahrverhalten der Mobilen Plattform
kann mit dem Achsencontroller schon in der Planungshase
als Modell in einer Simulationsumgebung geprüft werden.
Die Bahnfolgesteuerung erfolgt im Navigationssystem. Die dort
generierten Zielpunkte werden dann in Solldrehzahlen für die
Antriebsregelung umgesetzt und an den Achsencontroller übergeben.
Der Achsencontroller übernimmt die Störgrößenausregelung
zum Beispiel von Bodenunebenheiten. Diese Störungen
werden schließlich unter Verwendung einer integrierten inertialen
Messeinrichtung (IMU) ausgeregelt. Damit wird eine äußerst
präzise Nachführung der vom Navigationssystem berechneten
Trajektorie ermöglicht. Die erzielte Minimierung von Odometriefehlern
trägt insgesamt zu einer genaueren Bahnführung des
Navigationssystems bei. Von der Elektronik des Batteriepacks
(BMS) erhält der Achsencontroller Informationen über den
Zustand der Batterie und stellt die Motorsteuerungen so ein, dass
eine Überlastung des Systems zuverlässig vermieden wird.
Zusätzlich besitzt er eine Schnittstelle, um einem verbundenen
Roboter oder anderen Anwendungen wichtige Informationen
über den Zustand des Antriebssystems mitzuteilen.
Bilder: Hanning
www.hanning-hew.com
DIE IDEE
„Wir wollen, dass moderne Antriebstechnik
für unsere Kunden einfach
und verständlich einsetzbar ist. Für
mobile Robotik-Systeme bieten wir
einen Baukasten mit skalierbaren
Motoren und Steuerungen. Alle Teile
des Baukastens sind aufeinander
abgestimmt und bieten Standardschnittstellen,
um zusätzliche
Peripherie direkt einzubinden.“
Erol Bernstein, Dipl.-Wirtsch.-Ing.
(FH), Produktmanager, Geschäftsbereich
Antriebstechnik, Hanning
Elektro-Werke, Oerlinghausen
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/03 13

MARKTPLATZ
BAUREIHE UM ZWEI WEITERE
MODELLE AUFGESTOCKT
Die bürstenlosen
DC-Motoren der
BLV-R-Reihe von
Oriental Motor sind
jetzt auch mit Nennausgangsleistungen
von 60 und 400 W
erhältlich. Sie sind
kompakt gebaut und
prädestiniert für Fahrerlose
Transportsysteme (FTS). So können zum Beispiel zwei
400-W-Motoren mit Flachgetriebe ein fahrerloses Transportfahrzeug
und 500 kg Last mit einer Geschwindigkeit von
0,7 m/s bewegen. BLV-R eignet sich zudem für den Einsatz in
Mixern, Förderbändern und Überwachungskameras. Die
bürstenlosen DC-Motoren ermöglichen ein sanftes Starten und
Stoppen über einen Drehzahlbereich von 1 bis 4.000 U/min
hinweg. Die Auflösung von 0,01 ° erlaubt darüber hinaus ein
präzises Positionieren, etwa für punktgenaues Anhalten eines
FTS. Oriental Motor fertigt auch die neuen Baugrößen mit Stirnradgetriebe
oder Flachgetriebe sowie in einer Variante ohne Getriebe
und mit Rundwelle. Die 60-W-Motoren werden zusätzlich
in einer Ausführung mit dem neuentwickelten CS-Getriebe
angeboten, das über eine zentrierte Welle verfügt.
www.orientalmotor.de
VOLLES PROGRAMM FÜR
ROBOTERANTRIEBSTECHNIK
Bei der Bewegung von Robotern geht
es stets um Geschwindigkeit und
Genauigkeit. Auch die Kraft der
Motoren ist wichtig – je nach Größe
sowie Gewicht des Werkzeugs oder
Werkstücks. Die Basis, das Karussell als
erste Achse, dreht den gesamten
Roboter um die eigene Achse, die so
genannte Schwinge wird durch eine
zweite Achse geneigt und die dritte
Achse neigt den Arm. Diese drei Achsen bedient Bonfiglioli mit
roboterspezifischen Lösungen. Diese sind speziell für jede
Roboterserie und -größe konstruierte Getriebeeinheiten, die in
enger Zusammenarbeit mit dem Anwender entwickelt und
umgesetzt werden. Bestes Beispiel hierfür ist die Kooperation
mit ABB Robotics. Darüber hinaus werden weitere Komponenten
zur Übertragung von Drehmoment (Wellen und Zahnräder)
geliefert, die ebenfalls jeweils auf die Anforderungen der
konkreten Applikation hin entwickelt sind. Für den Antrieb von
AMRs (Autonomer mobiler Roboter) und AGVs (Fahrerloses
Transportfahrzeug) steht ein modulares Baukastensystem aus
Getriebe oder Getriebemotoren inklusive Antriebsrad zur
Verfügung, das auf alle Bedürfnisse zugeschnitten werden
kann. Die Blueroll genannte Plattform, deren Herzstück die
Radgetriebebaureihe TQW ist, besteht aus verschiedenen
Versionen: In der Basisversion ist man in Sachen Motor komplett
frei, bei den Advanced- oder Compactversionen gibt es bei
Bedarf den Motor komplett montiert und einbaufertig dazu.
Dafür stehen auch hauseigene bürstenlose AC-Motoren mit
Spannungen ab 12 Volt inklusive der Verkabelung zur Verfügung.
Eine einzelne Einheit der drei verfügbaren Größen schafft
360, 720 bzw. 1.020 Kilogramm und erreicht Geschwindigkeiten
bis zu zwei Metern pro Sekunde
www.bonfiglioli.com
XYZ-POSITIONIERSYSTEM FÜR
LASERAPPLIKATIONEN
Für Inspektionsanlagen in der
Halbleiter- oder Optikfertigung
hat Steinmeyer Mechatronik
ein kompaktes Gantry-
System entwickelt, das sehr
hohe Präzision im Submikrometerbereich
mit langen
Verfahrwegen und hoher
Dynamik kombiniert. Die
Lösung ist besonders für Laseranwendungen geeignet. Das
Gantry ermöglicht dynamische Bewegungen über eine Fläche
von 1.000 x 800 mm bei einer Wiederholgenauigkeit von 0,3 µm
und stellt hohen Durchsatz bei gleichbleibender Qualität sicher.
In der XY-Ebene sorgen integrierte Linearmotoren für Prozessgeschwindigkeiten
von 500 mm/s, auf der Z-Achse erzielt der
AC-Servo Werte bis 200 mm/s. Der kundenspezifische Bearbeitungskopf
oder Sensor an der Z-Achse bewegt sich schnell und
gleichmäßig über die Träger auf dem Granit. Die Traverse ist für
Lasten bis 10 kg ausgelegt, die Höhe kann dabei je nach
Anwendung und Bauteilhöhe bis 500 mm variieren.
www.steinmeyer.com
LEISTUNGSSTARKER SERVOREGLER KANN
SPS ERSETZEN
Mit dem RBD-S+ gibt es
von Groschopp einen
Servoregler mit großem
Funktionsumfang. Laut
Hersteller kann dieser in
vielen Anwendungsfällen
eine SPS ersetzen. Der
Regler erleichtert nicht
nur die Bedienbarkeit und
das Motorensetup, durch
eine integrierte Bluetooth Schnittstelle und eine App ermöglicht
er zudem die Fernabfrage über Smartphone oder Tablet
und verkürzt damit Wartungs- sowie Stillstandzeiten. Über eine
zusätzliche Antenne lassen sich die Signale sogar aus dem
Schaltschrank empfangen. Der Servoregler lässt sich schnell mit
den firmeneigenen Servomotoren oder Motoren anderer
Hersteller kombinieren. Er ist mit einer Leistung von 800 VA fast
doppelt so leistungsstark wie sein Vorgänger. Dabei lässt er sich
sowohl als Drehmoment-, Drehzahl- oder Lage-Regler nutzen
und wahlweise mit oder ohne übergeordneter SPS betreiben.
Der Regler verfügt über eine integrierte Positioniersteuerung
mit vielen Funktionalitäten für das ruckfreie, zeitoptimierte
Positionieren. Die jeweiligen Positionen lassen sich dabei relativ
oder absolut zu einem Referenzpunkt wählen. Auch die
Punkt-zu-Punkt-Positionierung einfacher Handhabungssysteme
ist möglich. Entsprechende Wegprogramme kann der Bediener
im Regler hinterlegen und für die benötigten Positionieraufgaben
abrufen. Zudem lassen sich eigene Programme für das
Anfahren mehrerer Positionen speichern. Für den Betrieb mit
einer übergeordneten SPS ist der Controller mit einer CAN-Bus-
Schnittstelle ausgestattet. Auch EtherCat- und ProfiNet-Erweiterungsmodule
stehen zur Verfügung. Der Regler verfügt über
die antriebsintegrierte Sicherheitsfunktion STO (Safe Torque
Off). Auf Wunsch können auch anwendungsspezifische
Zusatzfunktionen und SOFT-SPS-Funktionalitäten integriert
werden.
www.groschopp.de
14 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
DRIVE CALCULATOR
Der Faulhaber Drive Calculator (FDC)
ist ein Onlinetool für Entwickler, um in
kurzer Zeit das passende Antriebssystem
für eine spezielle Applikation zu
finden. Seine Bedienung ist laut den
Programmierern einfach und funktionell.
Der FDC ist über die Webseite des
Unternehmens frei zugänglich. Die
übersichtliche Benutzeroberfläche des
FDC wurde im Hinblick auf optimale
Usability gestaltet und hilfreiche Tooltipps liefern wichtige Detailinformationen.
Für eine schnellere Kalkulation greift das Programm auf globale
Presets mit üblichen Durchschnittswerten zurück. Selbstverständlich
können die Voreinstellungen an die individuellen Bedürfnisse angepasst
werden, zum Beispiel in Bezug auf Umgebungstemperatur, Versorgungsspannung
oder zur Verfügung stehenden Bauraum. Die geeigneten
Lösungen werden dem Anwender sofort und online in einer übersichtlichen
Ergebnisliste präsentiert, die er mit entsprechenden Filtern nach
seinen Bedürfnissen weiter spezifizieren kann. Derzeit kann der FDC sieben
Antriebsarten und zwei Betriebsarten berechnen. Der Clou dabei: der
Anwender kann die Werte on the Fly verändern und sofort neu berechnen
und anzeigen lassen. Ergänzend zur Berechnung werden geeignete
Steuerungen angezeigt, um das Antriebssystem zu vervollständigen.
www. faulhaber.com
ANTRIEB FÜR FLEXIBLE FAHRERLOSE
TRANSPORTSYSTEME
Mit dem ArgoDrive
bietet
EBM-Papst ein
kompaktes und
einfach integrierbares
Fahr-Lenk-
System inklusive
Rad für Fahrerlose
Transportfahrzeuge (FTF) an. Es kann Lasten von bis
zu 500 kg pro Antriebsachse bewegen. In der
Ausbaustufe mit vier Fahr-Lenk-Systemen der
Variante Heavy ist dann eine Traglast von bis zu 2 t
möglich. Der unendliche Lenkwinkel ermöglicht die
Flächenbeweglichkeit des Fahrzeugs, auch aus dem
Stand. Schon die Verwendung von zwei Fahr-Lenk-
Systemen, diagonal verteilt montiert an der linken
und der rechten Seite eines FTF, garantieren die
omnidirektionale Bewegungsfreiheit und ein enges
Rangieren z. B. beim Ausweichen. Wird ein Schutzfeld
vor dem Fahrzeug verletzt, kann es sofort eine
Notbremsung einleiten. Entsprechende Sicherheitssensoren
scannen kontinuierlich die Umgebung.
www.ebmpapst.com
ENERGIEEFFIZIENTES ANTRIEBSPAKET BESCHLEUNIGT LOGISTIK-ANWENDUNGEN
Sumitomo Drive Technologies erweitert sein Angebot an Antriebslösungen um ein
energieeffizientes Antriebspaket für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen: BBB-H IE5 im
Leistungsbereich von 0,7 bis 4 kW besteht aus einem Sumitomo-Kegelstirnradgetriebe in
direkt angebauter Kombination mit einem leistungsstarken Lafert HPS IE5 Permanentmagnet-Synchronmotor
sowie den Invertek-Frequenzumrichtern der Serien Optidrive E3 oder
P2. Die in fünf Baugrößen erhältliche BBB-H ist ein Kegelstirnradgetriebe mit niedrigem
Übersetzungsverhältnis und einem Wirkungsgrad über 90 Prozent. Die Eingangsdrehzahlen
bis 3.600 U/min ermöglichen eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit der angeschlossenen
Maschine. Die zuverlässige Verzahnung aus gehärtetem Stahl in einem leichten, kompakten
Gehäuse erlaubt eine einfache Installation mit geringerer Belastung der Kopfwelle.
Für eine hohe thermische Belastbarkeit sorgt die Aluminiumkonstruktion.
www.sumitomodrive.com
Der Leistungsstarke
SD4M mit Drei-Level-Technologie
Frequenzumrichter für Hochgeschwindigkeitsanwendungen
bis 2.000 Hz bzw. im Leistungsbereich bis 470 kVA
Kundenspezifische
Lösungen möglich
www.sieb-meyer.de
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/03 15

UMRICHTERTECHNIK
PROZESS-VISUALISIERUNG
PRÄVENTIVE WERKZEUGÜBERWACHUNG
MIT UMRICHTERN
Ein Kernpunkt beim Thema Industrie 4.0
ist stets die Überwachung und Kontrolle
von Fertigungs- und Bearbeitungsprozessen.
Das von BMR entwickelte MotorView bietet
eine leistungsstarke Lösung zur Integration
eines Prozessüberwachungssystems bei
Umrichtern und Motoren.
01
Es eignet sich für alle Anwendungen, bei denen ein Spindel-
Umrichter-System im Einsatz ist, wie beispielsweise bei
Fräsmaschinen, bei denen oft auch mehrere Arbeitsgänge
mit verschiedenen Fräsern erfolgen. Hier lässt sich mit
MotorView jeder Bearbeitungsschritt direkt verfolgen.
Mit diesem Messgerät kann jede Maschine ausrüstet werden.
Das gilt sowohl für die Konzeption von neuen Maschinen als
auch für die Nachrüstung und Aufbereitung älterer Maschinen.
MotorView ist aufgeteilt in zwei Komponenten, einen Sensorik-
Teil und einen Anzeige-Teil. Die Integration ist denkbar einfach:
Der Sensorik-Teil wird lediglich in die Motorleitungen zwischen
Umrichter und angetriebenen Motor geklemmt beziehungsweise
eingeschleift. Dadurch laufen die Motorphasen über das Gerät,
das alle Informationen über Spannungen und Ströme erfasst und
speichert, ohne den Ablauf zu beeinträchtigen.
Der Display-Teil ist über ein Kabel damit verbunden und stellt
den erfassten Lastzustand der Spindel grafisch dar. Für die Kommunikation
und Integration mit der Maschinensteuerung ist ein
digitales und serielles Interface vorhanden.
Silke Brügel, freie Autorin, Ottobrunn
01 Der SFU1000 kann ohne Zusatzbeschaltung
SPS-Eingänge ansteuern
RÜCKSCHLÜSSE ÜBER LASTZUSTAND
„Motorview hat das Ohr quasi direkt am Prozess und kann die Daten
über Lastzustände der Spindel äußerst feinfühlig erfassen
und darstellen“ erklärt BMR-Entwicklungsingenieur, Dipl.-Ing.
Frank Buchholz. „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“, so Frank Buchholz weiter.
Hier ist man wieder direkt beim Thema Industrie 4.0, da sich
durch Predictive Maintenance, sprich die vorausschauende
Werkzeugkontrolle, ein ungeplanter Maschinenstillstand vermeiden
lässt
MotorView wird damit des Weiteren zu einem Instrument für die
Qualitätssicherung und trägt, langfristig gesehen, zur Kostenreduzierung
in der Produktion bei. Durch frühzeitiges Erkennen von
Schneidleistungsminderung durch stumpf werdende Werkzeuge
bietet es dem Anwender die Möglichkeit zum rechtzeitigen Werkzeugwechsel,
bevor es zu einer Verschlechterung der Prozessqualität
oder im schlimmsten Fall zu einem Werkzeugbruch kommt.
16 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

UMRICHTERTECHNIK
Neben diesen wichtigen Funktionen erkennt MotorView frühzeitig
weitere Probleme, wie beispielsweise Lagerverschleiß der
Spindel, den Ausfall eines Motorkabels, das Erkennen von Regelschwingungen
oder Parametrierfehler im Antriebssystem.
Durch die feinfühlige Sensorik ist immer eine direkte Abbildung
des Bearbeitungsprozesses möglich.
BEREIT FÜR DIE PRODUKTION DER ZUKUNFT
„Als Spezialist für Antriebstechnik haben wir unser Leistungsspektrum
in den letzten Jahren bestens auf die Anforderungen
der Industrie 4.0 vorbreitet“, sagt BMR-Geschäftsführerin Susanne
Brittling.
An erster Stelle sind zwei Produktinnovationen des Familienunternehmens
aus Schwabach und aktuellen Marktführer für
Umrichter in Modulbauweise zu nennen: Der SFU 400, der
kleinste Frequenzumrichter auf dem Markt mit einer Ausgangsleistung
von 380 VA. Das ist besonders beachtlich bedenkt man
die kompakte Baugröße, die etwa vergleichbar mit einer Zigarettenschachtel
ist. Dennoch hat der SFU alle Features, die ein „erwachsener“
Frequenzumrichter bieten sollte. Der Antrieb von
AC- und BLDC-Motoren ist selbstverständlich, ebenso Drehzahlen
bis 100.000 U/m -1 . Aus einer Versorgungsspannung von 48 V
lässt sich eine maximale Ausgangsleistung von 380 VA generieren.
Selbst in diesem Format ist ein Bremswiderstand von zwei
Watt integriert, der sicheres und schnelles Abbremsen der Spindel
ermöglicht. Der Anschluss erfolgt über Schraubklemmen. Es
stehen je ein digitaler und analoger Eingang für Start-Stopp und
Drehzahlvorgabe, einer für den Temperatursensor sowie zwei parametrierbare
digitale Ausgänge zur Verfügung.
Auch der Modul-Frequenzumrichter SFU 1000 mit einer hohen
Ausgangsleistung bei kompakter Bauweise ist relativ neu bei
BMR. Das Leistungsspektrum umfasst jetzt Ansteuerungen von
80VA bis jetzt 1.000 VA auf maximal reduzierter Montagefläche.
Diese Formate sind ideal für den Einsatz in kleinen bis mittelgroßen
Fräs- und Schleifautomaten sowie für alle CAD/CAM-System
mit Hochdrehzahlantrieben. Eine Anpassung an die Kundenwünsche
hinsichtlich Montageanforderung oder Ein- und
Ausgänge ist selbstverständlich.
Durch ein sogenanntes ‚sicher abgeschaltetes Drehmoment‘ (Safe
Torque OFF) ist zuverlässiger Schutz gegen unbeabsichtigtes
Anlaufen garantiert.
„Unsere Philosophie ist es, den Kunden maßgeschneiderte Lösungen
zu bieten, die den spezifischen Besonderheiten vor Ort
ebenso entsprechen wie den aktuellen Anforderungen an eine
moderne, sichere und störungsfreie Produktion“, so Susanne
Brittlinng.
Bilder: BMR
www.bmr-gmbh.de
DIE IDEE
„Das System MotorView erfasst die
Lastzustände der Spindel über den
Frequenzumrichter hochgenau.
Dadurch können sehr genaue
Informationen über die aktuelle
Performance des Herstellungsprozesses
gewonnen werden. So wird
der Frequenzumrichter schließlich
ein Instrument für Condition
Monitoring, welches bei der
Minimierung von Wartungskosten
und Stillstandszeiten eine wichtige
Rolle spielt.“
SMARTE PRODUKTE FÜR DIE SMART INDUSTRY
Alle Geräte sind bezüglich Kompatibilität den Anforderungen der
Industrie 4.0 angepasst. So verfügt der neue SFU 1000 beispielsweise
über vier parametrierbare Ausgänge, wobei drei von ihnen
als aktive Ausgänge mit 0-24 V Pegel realisiert werden können.
Damit lassen sich direkt ohne Zusatzbeschaltung SPS-Eingänge
ansteuern. Als Antwort auf die steigenden Sicherheitsanforderungen
ist im SFU1000 standardmäßig ein STO-Modul integriert.
Stephan Brittling,
Teil der Geschäftsleitung bei der
BMR GmbH, Schwabach
Innovative Antriebe für höchste Ansprüche
Servo-Antriebssysteme
Hochleistungs-Spindelhubgetriebe
ATLANTA Antriebssysteme GmbH
Adolf-Heim-Str. 16
74321 Bietigheim-Bissingen
www.atlantagmbh.de

UMRICHTERTECHNIK
MASSGESCHNEIDERTE
SYSTEMLÖSUNGEN
ANTRIEBSTECHNIK
MIT MEHRWERT
Ein Systemanbieter aus Marktredwitz passt
seine Antriebslösungen immer applikationsund
kundenspezifisch an. Neben diesem
Schwerpunkt legt der Spezialist einen weiteren
auf die Digitalisierung und damit unter anderem
auf seine neuen Umrichter.
Zu den Antriebslösungen von ABM Greiffenberger gehören
die hocheffizienten und dynamischen Motoren der Sinochron-Reihe.
Ohne Getriebe eignen sie sich als Direktantrieb
für kleine Lasten, zum Beispiel in Rollenförderern
mit bis zu 180 Kilogramm schwerer Beladungen. Die permanenterregten
Synchronmotoren sind durch ihren speziellen Aufbau
perfekt für den sensorlos geregelten Betrieb. Aufgrund ihrer
hohen Leistungsdichte baut der Systemanbieter diese Baureihe
äußerst kompakt, deshalb kann der Anwender oft einen kleineren
Motor wählen und so Bauraum und Energieverbrauch reduzieren.
Die Geräte haben eine hohe Anlagenverfügbarkeit – ein
wichtiger Vorteil für die Total Cost of Ownership. Zudem erreichen
die Antriebe eine Lebensdauer bis zu 50.000 Betriebsstunden.
Mit diesen Eigenschaften eignen sie sich unter anderem für
Rollenförderer, die unterschiedlich schwere Behälter oft über
mehrere Kilometer transportieren müssen.
Dagmar Koziel, ABM Greiffenberger Antriebstechnik GmbH, Marktredwitz
FÜR GROSSE LASTEN
Um größere Lasten wie in der Behälter- oder Paletten-Fördertechnik
zu verfahren, können die Anlagenplaner auf Getriebemotoren
aus dem Hause ABM Greiffenberger zurückgreifen.
Dafür stehen verschiedene Bauformen wie Winkel -, Stirnradund
Flachgetriebe zur Verfügung. Mit den Flachgetriebetypen
FG182 und 282, die die Ingenieure speziell für die Behälter- und
Paletten-Fördertechnik entwickelten, profitieren Anwender von
hohen zulässigen Radiallasten sowie universellen Anbaumöglichkeiten.
Außerdem ergibt sich für die Installation durch das
geringe Gewicht und die kompakten Abmessungen eine viel
leichte Handhabung.
Vom Hersteller gibt es auch eine eigens entwickelte Umrichter-Baureihe.
Erhältlich ist sie in drei Baugrößen mit Leistungen
bis 2,2 kW. ABM deckt so alle gängigen Applikationen, zum
Beispiel für die Behälter- und Paletten-Fördertechnik ab. Die
Installation über steckbare Anschlüsse erfolgt laut den Ingenieuren
und Konstrukteuren denkbar einfach und schnell, mit
den übergeordneten Steuerungen kommunizieren die Umrichter
mittels ethernetfähigen Bussystemen. Die Frequenzumrichter
haben übrigens eine hohe Überlastfähigkeit von 250 Prozent.
Die dezentralen Lösungen eignen sich sehr gut für den motornahen
Feldeinsatz und lassen sie sich sowohl direkt am Motor
als auch an der Wand montieren.
SYSTEMLÖSUNGEN FÜR DIE MOBILE
ANTRIEBSTECHNIK
Als Systemlieferant bietet ABM für Gabelstapler alle Antriebslösungen
sowohl für Fahren, Heben als auch Lenken aus einer
Hand. Die Motoren, Getriebe und Controller erfüllen die hohen
Umweltauflagen, sind besonders sicher und ermöglichen feinfühlige
Bewegungen auch bei kleinen Drehzahlen. Zu diesen An-
18 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

UMRICHTERTECHNIK
01 02
01 Kühl und autonom: Gehäusemotoren für
batteriebetriebene Fahrzeuge haben optimierte
Kühlungsverhältnisse
02 Für alle Fälle: Der modulare Baukasten für mobile
Applikationen ermöglicht vielfältige und flexible
Antriebskonfigurationen
03
03 Hoch und runter: Als Systemlieferant bietet der
Hersteller Antriebssysteme fürs Fahren, Heben und
Lenken
DIE IDEE
trieben gehören auch die zweistufigen Kegelradgetriebe der Baureihe
TDB. Diese lassen sich durch Plug-and-play einfach integrieren,
sind leistungsstark sowie energieeffizient und weisen eine
hohe Leistungsdichte bei einem optimalen Wirkungsgrad auf.
Erhältlich sind die kompakten Kegelradgetriebe mit manueller
oder individueller Lenkung. Die elektrische Lenkung kann integriert
im Antriebssystem geliefert oder separat vom Fahrgetriebe
im Fahrzeug positioniert werden.
MOTOREN FÜR DIE ZUKUNFT
Es gibt von dem Antriebsspezialist auch elektrisch gelenkte
Radnabenantriebe mit Controller für fahrerlose Transportsysteme
(FTS), oder für den Einsatz in Palettenhubwagen sowie weiteren
Hub- und Transportfahrzeugen. Durch die äußerst geringe
Einbauhöhe eignen sich diese besonders zum Einsatz in
schmalen Fahrzeugen. Elektromagnetische Halte- und Parkbremsen
sorgen laut Hersteller für maximale Sicherheit im
Betrieb. Für die Motorregelung stehen viele anbieterspezifische
Sensoren zur Verfügung, die Drehzahl, Rotorlage sowie Wicklungstemperatur
erfassen.
Last but not least hat ABM Greiffenberger auch kompakte und
robuste Gehäusemotoren für den Einsatz in der E-Mobilität im
Programm. Optimierte Kühlungsverhältnisse ermöglichen für
diese Einsatzgebiete längere Dauerleistungen in batteriebetriebenen
Fahrzeugen, und das auch bei rauen Umgebungsbedingungen.
Dem Anwender steht eine Motorenplattform mit vielfältigen
Optionen zur Verfügung, mit der er einerseits von kostenoptimierten
Systemlösungen profitiert und andererseits seine
Antriebsvarianten reduzieren kann.
Bilder: ABM Greiffenberger
www.abm-antriebe.de
„Als Anbieter anspruchsvoller,
leistungsfähiger Antriebslösungen
für Maschinen, Anlagen und
mobile Geräte, entwickeln und
fertigen wir applikationsspezifische
Produkte. Für jede mobile und
stationäre Anwendung in Logistikzentren
bieten wir die passenden
Antriebe. Als Komplettanbieter für
die Intralogistik liefert ABM in enger
und partnerschaftlicher Zusammenarbeit
mit den Kunden sowohl
optimierte Antriebssysteme aus
dem Baukasten als auch individuelle
Lösungen.“
Matthias Kellner, Gruppenleiter
Lösungsengineering, ABM Greiffenberger,
Marktredwitz
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/03 19

LINEARTECHNIK
LINEARFÜHRUNGEN
GERADE FÜR ROBOTER
Um die Produktivität im Betrieb zu steigern,
setzen viele Industrieunternehmen zunehmend
auf den Einsatz von Robotern. Linearführungen
nehmen bei der Konstruktion dieser Maschinen
eine Schlüsselrolle ein. Ein bekannter Hersteller
von Normteilen und Systemen für den
Maschinenbau hat für die Konstruktion und den
Bau von Robotern vielfältige Lösungen parat.
Emily Kipp, Leitung Marketing, norelem Normelemente GmbH & Co. KG
Martin Ahner, Leiter der Norelem Academy ist sich
sicher: „Roboter werden mehr und mehr als Lösung
für viele Herausforderungen in der Fertigungs- und
Maschinenbauindustrie angesehen. Sie spielen eine
wichtige Rolle in der laufenden vierten industriellen Revolution.“
Dem Experten für Normteile zufolge ermöglichen Roboter nicht
nur eine höhere Produktivität, sondern wirken auch dem Fachkräftemangel
entgegen. Die zunehmende Automatisierung
unterstütze laut dem Experten sogar auch die Bekämpfung der
Pandemie, da mehr und mehr Arbeitnehmer indirekt auf Fernarbeit
umsteigen konnten.
In der Vergangenheit wurden Roboter eher als teure Investitionsgüter
mit einem langsamen Return of Investment angesehen.
Aktuell wird erwartet, dass sich das Wachstum von den großen,
teuren, hin zu kleineren, kollaborativen Robotern (Cobots) verlagert.
Die Anschaffung solcher Cobots amortisiert sich in kurzer
Zeit, da die Kosten für Sensorik und Komponenten geringer ausfallen
und sie immer öfter eingesetzt werden.
LINEARFÜHRUNGEN ANPASSEN
„Vorteile und Nutzen von Robotern sind einfach erklärt“, meint
Ahner. „Sie übernehmen bestimmte Aufgaben und helfen dabei,
wiederkehrende, monotone Arbeiten zu erleichtern. Angefangen
20 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

LINEARTECHNIK
02
01
bei der einfachen Unterstützung von Hebewerkzeugen bis hin zu
komplexen Automatisierungsaufgaben, zum Beispiel bei dem
Zusammenschweißen von Teilen in der Automobilindustrie.“
Damit Roboter zuverlässig arbeiten und das möglichst schnell
und präzise, setzen Hersteller auf Linearführungssysteme. Die
Auswahl passender Linearführungen richtet sich jedoch nicht
nur nach den Kosten, sondern vor allem auch nach der Art und
den Anforderungen der jeweiligen Anwendung. Daher müssen
Konstrukteure auch Faktoren wie den Aufbau der Maschine, den
BEIM AUFBAU EINES ROBOTERS
GIBT ES VIELES ZU BEACHTEN
verfügbaren Einbauraum, die Betriebsumgebung, Belastung,
Geschwindigkeit und den Hub sowie die geforderte Lebensdauer
der Komponenten berücksichtigen.
Norelem verfügt über ein breites Produktspektrum an Komponenten
für die Lineartechnik, zum Beispiel Profilschienenführungen,
Kunststoffgleitführungen, Schlittenführungen und vieles
mehr. Da sie keiner DIN-Norm entsprechen, handelt es sich nicht
um offizielle Normteile, aber standardisierte Bauteile, bei denen
sich die Abmessungen an die jeweiligen angrenzenden Bauteile
anpassen lassen.
PARALLEL MUSS ES SEIN
01 Stabilität läuft: Die Linearkugellager und
Kugelbuchsen haben Laufbahnsegmente aus
gehärtetem Stahl
02 Nach festen Regeln: Die Profilführungssysteme
entsprechen gängigen Marktstandards
Die Genauigkeitsklasse der Linearführungen spielt eine wichtige
Rolle für das Laufverhalten des Lagers und damit für die Präzision.
Unabhängig von der Baugröße, der Vorspannung oder der
Montagekonfiguration bestimmt letztlich die Parallelität zwischen
den Bezugskanten der Schiene und des Blocks die Verfahrgenauigkeit
des Führungssystems. Die Parallelitätstoleranz gibt
an, wie sich der Lagerblock bei der Bewegung entlang der Schiene
positioniert. Werden nicht die richtigen Linearführungen
gewählt, kann der Lagerblock bei seiner Bewegung entlang der
Schiene entweder nach oben, nach unten oder zur Seite ausweichen.
Norelem bietet deshalb eine breite Palette an Linearführungen
in verschiedenen Genauigkeitsklassen, die für verschiedene
Anwendungen geeignet sind.
Ebenfalls erhältlich sind kompakte Linearkugellager mit oder
ohne selbstausrichtender Funktion. Die regulären Stahlausführungen
sind in einem Kunststoffgehäuse untergebracht, während
die selbstausrichtenden Modelle aus einem Kunststoffgehäuse
mit Läuferplatten bestehen. Damit lassen sich Fluchtungsfehler
korrigieren, um so Toleranzen auszugleichen und ein Verkanten
wirkungsvoll zu verhindern.
ROBUSTHEIT IST WICHTIG
Neben dem Einbau und der Präzision sollte auch die Lebensdauer,
Wartung und Instandhaltung von Linearführungen berücksichtigt
werden. Die Komponenten müssen den jeweiligen
Umgebungsbedingungen standhalten, um eine lange Lebensdauer
sowie einen störungsfreien Betrieb zu ermöglichen und so
die Ausfallzeiten des Roboters zu minimieren. Aufgrund der
zirkulierenden Wälzkörper sollten sich die Linearführungen in
einer möglichst sauberen Umgebung befinden. Denn wenn
Schmutz auf die Schienen gelangt, können die Wälzkörper ihre
Schmierung verlieren und so die Verfahrgeschwindigkeit sowie
Genauigkeit und in der Folge auch den gesamten Betrieb des
Roboters beeinträchtigen.
Eine saubere Umgebung kann allerdings nicht immer sichergestellt
werden, deshalb lassen sich Linearführungen auch mit besseren
Schmieroptionen ausstatten, um die Lebensdauer der
Komponenten in einem verunreinigten Umfeld zu erhöhen. Die
Linearführungen können zum Beispiel mit Lineargehäusen
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/03 21

LINEARTECHNIK
nenten sind in der Regel immer verfügbar und zügig lieferbar, so
dass durch ihren Einsatz Ausfallzeiten minimiert werden können.
ROBOTERGESTÜTZTE ZUKUNFT
„Roboter sind zweifellos die Technologie der Zukunft für Konstruktion
und Fertigung“, betont Ahner. „Um Einstiegshürden insbesondere
für kleine und mittlere Unternehmen zu senken,
müssen Hersteller die Anschaffungskosten im Rahmen halten
sowie eine einfache Inbetriebnahme und Wartung der Anlage
gewährleisten.“ Mit Standardkomponenten wie den Linearführungen
und Zubehör (Gehäuseteile und ähnliches) ist das
keine Zukunftsmusik mehr.
Bilder: Norelem
www.norelem.de
03 Expertise: Die Fachleute des Herstellers unterstützen Robotikprojekte
ebenso wie individuelle Applikationsanforderungen
DIE IDEE
SCHMUTZ AUF DEN SCHIENEN
VERRINGERT DIE STANDZEIT UND
GENAUIGKEIT DER ROBOTER
geschützt werden, um zu verhindern, dass Schmutz und Staub in
die Lager gelangen. Um die Wartung und Instandhaltung zu
erleichtern, haben die Gehäuseeinheiten eine Schmierbohrung,
um die Lager bei Bedarf nachzuschmieren.
Da der Einsatz von Robotern immer Investitionen erfordert
(auch bei Cobots), ist eine effektive Umhausung wichtig, um sie
vor Schäden oder Verschmutzungen zu schützen, die ihre Leistung
beeinträchtigen könnten. Aluminiumprofile stellen eine
einfache, aber effektive Lösung dar, um eine Barriere um den
Roboter herumzubauen. Neben solchen Aluminiumprofilen lassen
sich auch weitere Montagekomponenten wie Abdeckungen
oder Griffe und Scharniere einsetzen.
AUSFALLZEITEN VERRINGERT
„Wie erwähnt, geht es darum, Stillstandzeiten zu vermeiden, um
sicherzustellen, dass die Roboter effizient arbeiten und den
erforderlichen Ertrag erwirtschaften“, erklärt Ahner. „Dies gilt
umso mehr, wenn Roboter Teil einer Produktionslinie sind und
durch einen Ausfall gegebenenfalls den Betrieb der Anlage unterbrechen.“
Neben dem Schutz des Roboters und der Linearführungen
durch effektive Gehäusekomponenten können auch vorausschauende
Wartungsintervalle und Zustandsüberwachung
dabei helfen, Stillstandszeiten zu verkürzen. Deshalb gibt es
Standardkomponenten, die einen vorzeitigen Verschleiß anzeigen,
zum Beispiel bei Klemmkomponenten.
Außerdem rät Norelem, Komponenten zu verwenden, die
jederzeit verfügbar und leicht zugänglich sind. Bei maßgeschneiderten
Komponenten können Reparaturen oder ein Austausch
zu kostspielig und zeitaufwendig sein, vor allem, wenn diese
Maßnahmen von Fachpersonal durchgeführt oder spezielle Teile
bestellt oder neu angefertigt werden müssen. Standardkompo­
„Die Auswahl passender Linearführungen
richtet sich nach den Kosten
und der Art sowie den Anforderungen
der jeweiligen Anwendung.
Konstrukteure müssen weitere
Faktoren wie den Aufbau der
Maschine, den verfügbaren Einbauraum,
die Betriebsumgebung,
Belastung, Geschwindigkeit und
den Hub sowie die geforderte
Lebensdauer berücksichtigen.
Neben dem Schutz des Roboters und
der Linearführungen durch effektive
Gehäusekomponenten können auch
vorausschauende Wartungsintervalle
und Zustandsüberwachung dabei
helfen, Stillstandszeiten zu verkürzen.
Wir raten dazu, Komponenten
zu verwenden, die jederzeit verfügbar
und leicht zugänglich sind, denn
das kann Kosten und Zeit sparen.“
Martin Ahner, Leiter der Norelem
Academy, Norelem Normelemente,
Markgröningen
22 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
OPTIONAL AUCH FÜR NACHTRÄGLICHES
TUNING GEEIGNET
Die Elektronik von
Nexofox, IIoT-Marke
von Dunkermotoren
und damit Teil von
Ametek, verfügt
über die gängigen
Schnittstellen
Canopen, Profinet,
Ethercat und
Ethernet/IP sowie
Safety-Funktionen
wie STO. Damit
eignet sich die Regelelektronik BGE 5510 dPro für alle Motoren
sämtlicher Hersteller. Darüber hinaus sind die Features von
Nexofox für Gleichstrommotoren (BLDC und DC) jedweder Art
und jedweden Fabrikats nutzbar. Die Feature-Palette beinhaltet
unter anderem Motioncode für die freie Programmierung oder
auch IIoT–Funktionalitäten, wie etwa das cloudbasierte
Condition Monitoring mit Smart-Diagnostics. So lassen sich
umfangreiche Anwedungen direkt auf den Reglern selbst
realisieren. Ein Beispiel ist ZeroPLC. Die gesamte Applikation
wird direkt auf der BGE 5510 dPro mit Motioncode realisiert.
Das entlastet den Bus-Traffic und macht in einigen Anwendungen
eine separate PLC überflüssig. Bei der Einführung unterstützt
Nexofox auch mit Schulungen rund um die Parametrisierung
der Regler.
www.dunkermotoren.de
VERKÜRZTE INBETRIEBNAHMEN IN
WENIGEN SCHRITTEN
Parameter von
Linearachsen,
Mehrachssystemen
und elektromechanischen
Zylindern per
Mausklick aus dem
Motorgeberdatenspeicher
direkt
in den Motorregler
übertragen – diese
Möglichkeit hat
Bosch Rexroth geschaffen. Wer bislang Linearmodule des
Herstellers in Betrieb nehmen wollte, musste diverse
Achsparameter vom Typenschild ablesen und manuell
eingeben. Das nahm Zeit in Anspruch und war fehleranfällig.
Um Anwendern die Inbetriebnahme zu erleichtern, hat
Bosch Rexroth diesen Prozess vereinfacht. Bei Achssystemen,
die aus Linearachse oder Aktuator und Servomotor von
Bosch Rexroth bestehen, sind alle relevanten Parameter
bereits im Motorgeberdatenspeicher hinterlegt. Zur Inbetriebnahme
lassen sich in der ctrlX Drive Engineering-Software
per Klick alle Parameter übertragen. Linearsysteme
sind so unmittelbar einsatzbereit. Mit dem Auswahl- und
Aus legungstool Linselect können Linearachsen und elektromechanische
Zylinder ebenfalls mit wenigen Klicks für die
jeweilige Anwendung ausgelegt werden.
www.boschrexroth.com
HANNOVER MESSE 2023
MAKING THE
DIFFERENCE
Products and solutions for a sustainable future at #HM23
17 – 21 April 2023 Hannover, Germany
hannovermesse.com
HOME OF INDUSTRIAL PIONEERS

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
ZYKLOIDGETRIEBE
TRANSFORMATION
ALS WETTBEWERBSFAKTOR
Um im digitalen Zeitalter mit dem
rasanten Tempo des technologischen
Wandels Schritt halten zu können,
müssen sich vor allem Hersteller
mechanischer Produkte strategisch neu
aufstellen. Ein Zykloidgetriebespezialist
hat die Zeichen der Zeit erkannt und
treibt seine Transformation konsequent
voran. Die Evolution des
Zykloidgetriebes eröffnet neue Märkte,
Anwendungen und Services.
Jennifer Hagmeyer, Team Lead Marketing,
Nabtesco Precision Europe GmbH, Düsseldorf
Die Zukunft ist digital, das sieht man an virtuellen Welten, Plattformökonomie,
künstlicher Intelligenz und Cloud-Technologien.
Das stellt Hersteller mechanischer Produkte vor besondere Herausforderungen.
Um weiterhin wettbewerbsfähig zu bleiben,
braucht es frische Ideen, mutige Entscheidungen und unkonventionelle
Lösungen. Es gilt, eingefahrene Denkmuster über Bord zu werfen, zukunftssichere
Perspektiven auszuloten und neue Wachstumsfelder zu erschließen.
Ein Selbstläufer ist eine strategische Neuaufstellung nicht. Ganz im Gegenteil:
Wandel bedeutet Veränderung und ist daher meist mit großer Skepsis verbunden.
Dabei ist Transformation keine Option, sondern eine Notwendigkeit.
Doch trotz gravierender Marktveränderungen halten viele Unternehmen zu
lange am bewährten Erfolgskonzept fest und schaden damit ihrer Marktposition.
Wie der Change-Prozess gelingen kann, zeigt das Beispiel von Nabtesco.
HORIZONT ERWEITERN
Der Hersteller von Zykloidgetrieben für Roboter ist ein klassischer Maschinenbauer.
Oder besser war. Denn längst haben die Mechanikspezialisten ihre
angestammten Pfade verlassen und sich in Richtung Digital Business ausgerichtet.
Daniel Obladen, Head of Sales General Industries bei Nabtesco
betont: „Zykloidgetriebe sind eine ausgesprochen leistungsstarke Technologie,
doch wie bei allen mechanischen Produkten gibt es physikalische Grenzen.
Also haben wir uns gefragt: Wie können wir uns im digitalen Zeitalter
weiterentwickeln? Uns war klar: Konflikte vermeiden, heißt Zukunft vermeiden.
Wir müssen den Status quo infrage stellen, unsere Komfortzone verlas­
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GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
01
01 Über die gesamte Lebensdauer:
Zykloidgetriebe haben
eine hohe Dynamik und Präzision
sowie einen geringen Verschleiß
02 Hochperformant: Vom
Hersteller gibt es ein breites
Portfolio an Zykloidgetrieben
02
sen und mit neuen Ideen das nächste Level einläuten.“ Wie das in der Praxis aussieht,
zeigen der digitale Getriebezwilling für softwarebasierte Condition-Monitoring-
Konzepte in der Robotik sowie das elektromechanische Lenkaktuator-System für autonome
Nutzfahrzeuge. Hybridisierung, die Kombination unterschiedlicher Technologien,
spielt dabei eine entscheidende Rolle.
DAS IMAGO-PRINZIP
Vom Hersteller mechanischer Produkte zum digitalen Player: Wertvolle Impulse für diese
Entwicklung lieferte das Imago-Prinzip von Reza Razavi. Anhand der Verwandlung
von der Raupe zum Schmetterling veranschaulicht der selbständige Transformationsberater,
wie aus Altem Neues entsteht und vergegenwärtigt, dass das Potenzial zum
Wandel vielen Unternehmen bereits inhärent ist – sie müssen es nur aktivieren. „Raupe
und Schmetterling haben dieselbe DNA, sind aber zwei komplett unterschiedliche
Lebewesen. Möglich wird die Metamorphose durch die sogenannten Imago-Zellen, die
während der Verpuppung entstehen und die Veränderung einleiten“, erläutert Obladen
und ergänzt: „Bei Unternehmen verhält es sich ähnlich. Wie die Imago-Zellen haben es
kreative Ideen anfangs schwer und müssen sich gegen Widerstände durchsetzen. Doch
ist diese Phase erst einmal geschafft, entsteht etwas Neues. Auch wir als Unternehmen
müssen uns unserer Umgebung, die geprägt ist von immer schneller werdenden Veränderungen,
anpassen. Ansonsten sind wir – wie die Raupe – nicht überlebensfähig.“
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Ungewöhnliche Wege ist Nabtesco beispielsweise mit dem Steuerungsexperten Keba
gegangen. Als Getriebehersteller in der Robotik hat Nabtesco die Blackbox Getriebe
geöffnet und Keba getriebespezifische Daten und Charakteristiken zur Verfügung
gestellt. Diese bilden die Grundlage für die digitale Nachbildung des haptischen
Getriebes mit seinen relevanten Eigenschaften, den sogenannten digitalen Getriebezwilling.
Nun lässt sich mit einem Add-on von Nabtesco für die Robotersteuerung die
Robotergenauigkeit um den Faktor neun steigern. So können in Zukunft hochgenaue
Handling- und Bearbeitungsaufgaben roboterbasiert mit der Präzision einer Werkzeugmaschine
ausgeführt werden.
Auch für eine künftige Echtzeitüberwachung von Robotern sind modell- und exemplarspezifische
Getriebedaten von zentraler Bedeutung, denn sie ermöglichen eine individuelle
Momentaufnahme der Roboterauslastung und damit eine Betrachtung der Restwww.gsc-schwoerer.de
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2

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
03 Alleskönner: Durch ihre besondere Bauweise sind
Zykloidgetriebe leistungsfähig, genau und robust
lebensdauer jedes einzelnen Getriebes im Roboter. Dabei wird
mit Werten gearbeitet, die ohnehin zur Verfügung stehen.
So erlaubt der Drehzahl- und Drehmomentverlauf in Kombination
mit Erfahrungswerten aus über 35 Jahren Getriebeentwicklung
detaillierte Rückschlüsse über den Zustand des Getriebes.
Mit einer permanenten Überwachung der Zykloidgetriebe könnte
die Wartung bedarfsgerecht ausfallen. Sich ankündigende Ausfälle
ließen sich vorzeitig erkennen, Serviceeinsätze wären planbar,
der Wartungsaufwand würde sich verringern und ungeplante
Maschinenstillstandzeiten könnten vermieden werden. Im Ergebnis
wären die Produktionsprozesse effizienter und somit auch die
Produktivität höher.
VOM UGLY BABY
Das Keba-Projekt macht deutlich, wie wichtig es ist, sogenannten
Ugly Babys eine Chance zu geben. Der Begriff Ugly Baby stammt
von Ed Catmull, Mitgründer der Pixar Animation Studios, und
steht für eine neue, noch unausgereifte Idee. Im Gegensatz zum
Hungry Beast, das nach Catmull das Tagesgeschäft symbolisiert
(immer hungrig auf Budgets, Ressourcen, Wachstum und Cost Savings),
hat es das Ugly Baby oft schwer, sich mit seinem innovativen
Ansatz in klassischen Strukturen und traditionellen Denkweisen
durchzusetzen. „Um ein Ugly Baby zum Laufen und Wachsen
zu bringen, braucht es Imagos, also Menschen mit visionärer Weitsicht
und Mut für Transformationen – und natürlich den entsprechenden
Rückhalt im Unternehmen“, betont Obladen und erzählt:
„Auch für uns war es ein großer Schritt, unsere Getriebedaten in
die Hände eines externen Partners zu legen und unser Getriebe-
Know-how mit Keba zu teilen. Doch er war notwendig – und goldrichtig.
Denn nur gemeinsam können wir die anstehenden Herausforderungen
bewältigen. Ich bin sicher: Unser Erfolg in der Zukunft
liegt in Netzwerken, in der Bündelung von Kompetenzen.“
ERSTES STEER-BY-WIRE-SYSTEM
FÜR NUTZFAHRZEUGE
Auch das Lenkaktuator-System für autonome Nutzfahrzeuge ist
das Ergebnis einer Kooperation – und zwar mit der Firma Adcos,
spezialisierter Entwicklungspartner für Software- und Hardwarelösungen
im Bereich mechatronischer Systeme und ein
Unternehmen der Nabtesco-Gruppe. „Im Automotive-Bereich
spielten Zykloidgetriebe bis dato keine Rolle. Doch die Mobilitätswende
zwingt die Autobauer zum Umdenken – weg von platzraubenden
ineffizienten Hydrauliksystemen, hin zu kompakten
und umweltfreundlichen elektromechanischen Alternativen“,
macht Obladen nochmal deutlich.
Bei der CV-EPS Plattform (CV-EPS = Commercial Vehicle Electronic
Power Steering) handelt es sich um eine rein elektromechanische
Lenk- und Antriebslösung. Das modulare Konzept (mechanischer
Baukasten mit softwarebasiertem Customising) wurde
konstruiert und industrialisiert, um in verschiedenste Nutzfahrzeuge
integriert werden zu können und ist vor allem für Zukunftsfelder
wie Elektromobilität und Autonomes Fahren
interessant. Zum Einsatz kommen die ersten Prototypen als
Funktionsmuster im neuen urbanen Transportkonzept SRT (Super
Virtual Rail Train) des chinesischen Schienenfahrzeugherstellers
CRRC/ZELC. Dabei handelt es sich um 36 Meter lange,
elektrisch angetriebene Busse mit vier Fahrzeugmodulen und
drei Gelenken, die, rein über eine Software gesteuert, bis zu 320
Fahrgäste auf einer virtuell berechneten Straßenbahnschiene
transportieren können.
Die Natur ist ein Vorbild und stand schon oft Pate für revolutionäre
Technologien, Produkte und Innovationen. Auch bei Zukunftsfragen
ist sie ein wichtiger Ratgeber und kann wertvolle
Impulse liefern. Wie die Raupe müssen auch Unternehmen eine
Metamorphose, sprich einen Veränderungsprozess, durchlaufen
und sich für die anstehenden Herausforderungen strategisch neu
aufstellen. Nabtesco treibt seine Transformation konsequent vor
und macht laut eigener Aussage das Zykloidgetriebe zukunftsfit.
Bilder: Eisenhans – stock.adobe.com, Nabtesco Precision Europe
www.nabtesco.de
DIE IDEE
„Zykloidgetriebe sind eine ausgesprochen
leistungsstarke Technologie,
doch wie bei allen mechanischen
Produkten gibt es physikalische
Grenzen. Also haben wir uns
gefragt: Wie können wir uns im
digitalen Zeitalter weiterentwickeln?
Uns war klar: Konflikte
vermeiden, heißt Zukunft vermeiden.
Wir müssen den Status quo
infrage stellen, unsere Komfortzone
verlassen und mit neuen Ideen das
nächste Level einläuten. Dabei sind
Kooperationen ein wichtiger
Baustein.“
Daniel Obladen, Head of Sales
General Industries, Nabtesco,
Düsseldorf
26 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

FUNKTIONALE EMBEDDED STEUERUNG
Zur Automatisierung von Anwendungen
mit geringer bis mittlerer
Komplexität ist sie laut Hersteller die
richtige Wahl: Die neue Steuerung
C6 Compact 3 von KEB Automation.
Ihr Steuerungskonzept basiert auf
dem Linux-Betriebssystem und bietet
eine offene Microservicearchitektur.
Durch die Docker-Technologie lassen
sich diverse Softwarefunktionen
integrieren und organisieren. Das
bringt Funktionalität und Kosteneffizienz in Einklang.
Zukunftssicher wird das System durch den Einsatz neuester
Multicore-Technologie und echtzeitfähige Motion Control –
programmierbar über IEC 61131. Die C6 Compact 3 lässt sich
neben der eigentlichen Maschinenautomatisierung für
verschiedene Aufgaben einsetzen. Beispielsweise kann sie als
Gateway zwischen einer übergeordneten Steuerung und
einem programmierbaren Steuerungssystem mit KEB Motion
Funktionalität fungieren. Als Schnittstelle dient unter anderem
ein OPC UA Server (zukünftig ebenfalls TSN). Des Weiteren
kann die Steuerung als HMI Server Device genutzt werden. Sie
realisiert die Kommunikation mit einem oder mehreren 3rd
Party Systemen und ermöglicht für Browser, die Inhalte über
einen HMI Server zur Verfügung zu stellen. Weiterhin ermöglicht
die Microservicearchitektur der neuen Steuerung eine
einfache Integration von diversen Softwarekomponenten.
www.keb.de
MIT HOHER WIEDERHOLGENAUIGKEIT
KIMO.indd 1 18.04.2017 14:40:18
Die elektrischen Antriebe der
Aventics-Serie SPRA von
Emerson sind eine neue Serie
von präzisen Kolbenstangenzylindern
mit hoher Wiederholgenauigkeit.
Normalerweise
werden elektrische
Stellantriebe mit nur einem
Gewindetyp angeboten, die SPRA-Stellantriebe weisen
hingegen drei Gewindetriebtechnologien auf. Dazu gehören
ein Präzisionskugelgewindetrieb, der eine außergewöhnliche
Haltbarkeit und Genauigkeit für Anwendungen hat, bei
denen es auf optimale Qualität oder hohen Durchsatz
ankommt. Hinzu kommen eine kosteneffiziente Gleitspindelvariante
sowie Rollengewindetriebe für Präzision,
Geschwindigkeit und schwere Lasten.
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NEUE LEISTUNGSREGLER
Gefran präsentiert die Leistungssteller der GRM-H-Serie, die auf der skalierbaren
GRx-Plattform des Herstellers basieren. Sie eignen sich für das Management elektrischer
Lasten in industriellen Heizanwendungen und verfügen über integrierte Diagnosefunktionen.
Sie sind mit einer IO-Link-Schnittstelle ausgestattet und erfüllen die
Anforderungen eines breiten Anwendungsspektrums, vor allem wenn es um hohe
Leistungen in der Temperaturregelung geht. Die Geräte haben einen Strombereich von
15 bis 120 A. Zudem ermöglichen sie die Steuerung linearer und nichtlinearer Lasten
(MoSi2, SiC SWIR, Graphit und Transformatoren) und haben einphasige Leistungsregler, die in einer Master-/Slave-Konfiguration
auch die Steuerung von dreiphasigen Lasten ermöglichen. Ausgestattet mit den Betriebsarten (Nulldurchgang, Impulsgruppenbetrieb,
Halbwellen und Phasenanschnitt) kann der Anwender die Steuerung an die verschiedenen Eigenschaften der Heizelemente
anpassen. Zusätzlich zur Soft-Start-Funktion bieten die Regler Feedback-Algorithmen, die sie zu einer konstanten Quelle mit
veränderbaren Sollwerten für Spannung, Strom oder Leistung machen. Das ist bei bestimmten Heizelementtypen wie Silizium-Molybdän,
Siliziumkarbid oder Graphit von Vorteil. Sie stellen neben den zyklischen auch azyklische Prozessdaten wie Betriebsstunden,
Strom- und Temperaturspitzen sowie Temperatur für die vorausschauende Wartung der Anlage zur Verfügung.
www.gefran.com

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN
MODULARER GETRIEBEBAUKASTEN
VARIANTENVIELFALT IM GETRIEBE
Schneckengetriebe haben einen
geringen Wartungsaufwand,
laufen geräuscharm und sind
robust. Sie ermöglichen eine
hohe Leistungsübertragung auf
engem Raum und lenken die
Bewegung um 90 Grad um.
Damit Anwender sie flexibel
auf ihre Anforderungen
abstimmen können, gibt es
modulare Getriebebaukästen.
Die Anwendungsmöglichkeiten von Schneckengetrieben
sind vielfältig. Sie werden überall dort eingesetzt, wo
hohe Drehzahlen in niedrigere und niedrige Drehmomente
in hohe umgewandelt werden müssen, zum Beispiel
bei einer Höhenverstellung. Zudem wird die Bewegung um
90 Grad umgelenkt und auch die Transformation einer Drehbewegung
in eine lineare ist damit möglich. Jana Rull, Produktmanagerin
bei Ketterer erklärt: „Bei diesem großen Einsatzspektrum
kann es daher nicht nur ein Schneckengetriebe für alle
Eventualitäten geben. So ist unser modularer Getriebebaukasten
entstanden, der stetig erweitert wird. Über 200 unterschiedliche
Varianten gibt es bereits.“
LANGE HALTBARKEIT UND VARIANTENVIELFALT
Basis des Getriebebaukastens ist das wartungsfreie Schneckengetriebe
Ket-Motion 2020. Um weitere Größen der Schneckenradgetriebe
abzudecken, hat Ketterer die Familie um die Ausführungen
2015 und 2030 ergänzt. Das Schneckengetriebe Typ 2020 mit
einem Achsenabstand von 20 ist in neun Untersetzungsvarianten
von 1:1 bis 65:1 erhältlich. Damit sind abhängig von der Ausführung
und Antriebsdrehzahl Drehmomente beim Abtrieb von
0,65 bis 15 Nm möglich. Die 2015er Variante hat einen Achsenabstand
von 15 mm, sieben Untersetzungsvarianten und Abtriebsdrehmomente
von 0,3 bis 3 Nm. Und das 2030er hat einen
30 mm Achsenabstand, neun Untersetzungsvarianten und Abtriebsdrehmomente
von 1 bis 20 Nm. Bauartbedingt sind die Getriebe bei
höheren Übersetzungsverhältnissen selbsthemmend.
Bei allen Getrieben ist der Schneckenradsatz linkssteigend
und die Drehrichtung an der Welle beliebig. Die Gehäuse der
VIELE ANWENDUNGEN DURCH
SCHNECKENGETRIEBE MÖGLICH
Schneckenantriebe bestehen aus eloxiertem Aluminium und
sind gegen Fettaustritt und Staubeinwirkung gekapselt. Standardmäßig
gibt es sie in orange, aber auch andere Farben sind möglich.
Im Inneren sind Schneckenräder und Wellen aus Metall verbaut,
das sorgt für eine lange Lebensdauer. Das Unternehmen produziert
in der eigenen Fertigung. Rull erklärt weiter: „Für das Schneckengetriebe
2020 sind bisher die meisten Getriebevarianten verfügbar.
Auf der Antriebsseite gibt es den Singelantrieb mit Passfedernut
sowie den Doppelantrieb dank Durchgangsachse auch mit
Passfedernut. Über Verbindungselemente und eine elektronische
Regelung aus unserem Zubehörprogramm, lassen sich
mehrere Getriebe synchronisieren und dann können beispielsweise
zwei Antriebsstränge dieselbe Bewegung ausführen.“
Es gibt das Modell 2020 auch direkt mit einem passenden
Elektromotor. Drei Motortypen sind dafür verfügbar und auch
eine optionale Steuerung. Der Baukasten hält verschiedene Möglichkeiten
auf der Abtriebsseite parat. Hier hat der Anwender die
Wahl zwischen Passfedernut, Keilwellenprofil und Drehteller.
Zudem gibt es eine Variante für Schubspindeln oder mit Linearführung.
Komplettiert wird der Baukasten durch das Lineargetriebe mit
Zahnstange 2020 Z, um Bauteile, Waren oder Komponenten zu
bewegen. Sie wandelt rotierende Bewegungen in axiale um und
kann damit hydraulische und pneumatische Antriebe elektromechanisch
ersetzen. Die Länge der Zahnstange ist frei skalierbar.
Bild: Ketterer
Ilona Mahler, Marketing, B. Ketterer Söhne GmbH & Co. KG, Furtwangen
www.ketterer.de
28 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
KOMPAKTES PLATZWUNDER MIT VIELEN SCHNITTSTELLEN
Neben dem sensorlosen Betrieb von Synchronmotoren bis 240.000 1/min und Asynchronmotoren
bis 360.000 1/min ermöglicht der Frequenzumrichter SD4B von Sieb und Meyer im Hochgeschwindigkeitsbereich
einen sensorbehafteten Betrieb von Motoren mit überlagerter Synchronisationsfunktion
auf Basis von 24V-Synchronisations-Signalen. So lassen sich mehrere Hochgeschwindigkeitsmotoren
im Master/Slave-Betrieb winkelsynchron betreiben. Die robuste Drehzahlregelung
erlaubt dabei auch hohe Massenträgheitsverhältnisse zwischen Motor und Werkzeug
bis zu 1:100. Das IP20-Gehäuse hat eine Breite von 25 mm. Der Frequenzumrichter hat die
Sicherheitsfunktion STO (Safe Torque Off) und unterstützt standardmäßig die Kommunikationsprotokolle
CANopen und Modbus TCP. Optional steht eine EtherCAT-Schnittstelle zur Verfügung,
PROFINET und POWERLINK befinden sich in Vorbereitung. Neben den Ein- und Ausgängen für
TTL-Encoder verfügt das Gerät über jeweils fünf digitale Ein-/Ausgänge sowie eine Ethernet-
Schnittstelle. Die NRTL/CSA-Zertifizierung ist beantragt.
www.sieb-meyer.de
SEHR FLEXIBEL
EXPERIENCE
THE FUTURE TODAY
DIE NEUE ÄRA IN DER ANTRIEBSTECHNIK.
Die besondere Flexibilität der
Frequenzumrichter der Reihe
Inveor von Kostal ermöglicht es,
alle Motorarten maximal
effizient, hochdynamisch und
sensorlos zu regeln. Ein Frequenzumrichter
der Performance-Klasse
ist der motormontierte
Inveor MPP, der ab
2023 erhältlich ist. Zur Ausstattung
gehören Pumpenfunktionen,
ein Vibrations- und Temperatursensor,
Feldbusse sowie
eine hohe Variabilität bei den
I/O-Schnittstellen, inklusive
bidirektionaler Schnittstellen.
Für die Wärmepumpentechnik
bietet der Hersteller den Inveor
Coldplate an, der für kompliziert
zu regelnde Motoren bei engem
Bauraum geeignet ist. Und mit
dem Inveor MP sind im Bereich
Motion Control hochdynamische
Positionieranwendungen
sensorlos möglich. Mit dem
Kostal ISP (Integrated Sensorless
Positioncontrol) lassen sich zum
Beispiel Positionieranwendungen
auch in Heavy-Duty-Umgebungen
betreiben.
www.kostal-drives-technology.
com

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
SOFTWARE FÜR GETRIEBEKONSTRUKTION
ZAHN FÜR ZAHN – GANG UM GANG
Der Motorsport ist seit jeher ein technologischer Schauplatz. Das Getriebe
spielt in sämtlichen Motorsportdisziplinen zweifellos eine entscheidende Rolle,
was natürlich auch für Rallyes gilt. Dort sind die Getriebe beträchtlichen
Stoßbelastungen ausgesetzt. Zweifelsohne kommen hier Standardgetriebe an
ihre Grenzen, weshalb die Hersteller eigens konstruierte Getriebe einsetzen, die
zum Beispiel mit einer speziellen Software aus der Schweiz konstruiert wurden.
Standardgetriebe aus der Serienproduktion eignen sich aufgrund
der hohen Stoßbelastungen nicht für den Rallyesport.
Selbst bei modifizierten Standardgetrieben fallen
die Originalzahnräder der Fahrzeughersteller aus. Die
Lösung für dieses Problem sind komplett neu konstruierte,
sequenzielle Spezialgetriebe. Anders als normale Autogetriebe
werden sie nicht in einem H- oder doppelten H-Schema geschaltet,
sondern stufenweise, Gang für Gang – wie bei einem Motorrad.
Darüber hinaus lassen sich diese speziellen sequenziellen
Ph.D. Renny Vachek, Gear Design s.r.o. Pilsen, Tschechien
Getriebe manuell schneller schalten. Ihr Hauptvorteil besteht
jedoch darin, dass sie den extremen Belastungen während eines
Rennens standhalten.
An dieser Stelle kommt das Unternehmen X Shift Gearboxes
ins Spiel. Sein Eigentümer und Gründer, František Macho,
beschäftigt sich seit 1999 mit der Konstruktion und Produktion
von Getrieben für den Rennsport. Damals waren spezielle Getriebe
für den Rallyesport alles andere als weit verbreitet. Die Erfahrung,
die sich Macho im Lauf der Jahre aneignete, führte schrittweise
zur Gründung des Unternehmens. Es etablierte sich in kurzer
Zeit auf dem Markt und bietet heute homologierte Getriebe
für Hersteller wie Subaru, Mitsubishi und andere Ikonen des
Motorsports an.
30 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
01
01 Anschaulich: Die Schnittstelle erzeugt
automatisch ein 3D-Modell auf Ebene
des kinematischen Schemas
02
02 Hintereinander hält besser: Zahnräder des
6-Gang-Getriebes für den Rallyewagen Toyota Yaris GR
FLEXIBEL BEI SONDERWÜNSCHEN
Das Portfolio des Getriebespezialisten setzt sich zwar
hauptsächlich aus Getrieben für Rallyes zusammen, jedoch werden
sie auch mit Zahnrädern für Beschleunigungsrennen ausgestattet.
Dort müssen die Bauteile Drehmomenten bis 1.700 Nm
standhalten, beispielsweise bei Bergrennen oder auf Rundkursen,
bei denen die Abtriebsritzel auch hohen Drehzahlen ausgesetzt
sind. Die Variabilität bei der Anordnung muss daher allen Kundenanforderungen
entsprechen. Neben Getrieben umfasst das
Portfolio übrigens auch Differentiale für den Rennsport.
Seit seiner Gründung konstruiert das Unternehmen seine
Getriebe selbst. Bei den Zahnradberechnungen jedoch baut es
auf die Kooperation mit externen Partnern. Im Fall einer Serienproduktion
eines einmal konstruierten Produkts ist dies eine kostengünstige
Lösung. Sie begrenzt allerdings die Flexibilität und
die Möglichkeiten von Weiterentwicklungen deutlich. Diese sind
bei anspruchsvollen Kunden mit zahlreichen Sonderwünschen
wiederum unabdingbar. Wesentlich erweitern lassen sich die
Möglichkeiten durch den Kauf einer Software, mit der Zahnräder,
Wellen und Lager intern berechnet werden können.
Diese Erkenntnisse mündeten in die Entscheidung, die Kontrolle
nicht nur über die Produktion und die Konstruktion zu
behalten, sondern auch über die Auslegung der Zahnräder. Die
Geschäftsführung beschloss daher, die Kisssoft-Software zu
erwerben, die in vielerlei Hinsicht führend bei der Berechnung
von Zahnrädern und bei Optimierungen in praktisch allen industriellen
Anwendungen ist. Damit hat man sich zu namhaften
Herstellern wie Ferrari, AMG und Tesla gesellt, deren Erfolg unter
anderem auf den Funktionen der Software basiert.
DIE ROLLE DER SOFTWARE
Beim ersten Projekt, das X Shift Gearboxes mit Kisssoft angehen
wollte, handelte es sich um ein Getriebe mit drei Wellen für den
Toyota Yaris GR. Das Getriebe sollte modular konstruiert und auf
unterschiedlichste Belastungen ausgelegt werden und die Möglichkeit
bieten, fünf, sechs oder sieben Stufen in einem einzigen
Gehäuse unterzubringen. Die Hauptaufgabe bestand daher darin,
das gesamte Getriebe im Hinblick auf die spezifischen Nutzungsbedingungen
im Rallyesport zu optimieren und gleichzeitig
den Anforderungen an die Nutzung in anderen Disziplinen
gerecht zu werden. Und das alles bei variabler Anordnung.
Das neue modulare Getriebe wurde auf Ebene des kinematischen
Schemas mit dem System-Add-on Kisssys modelliert. Das
Ad-on führt die Berechnungen der einzelnen Komponenten zu
einer übergreifenden Gesamtberechnung zusammen und
erzeugt gleich zu Beginn der Getriebedefinition automatisch ein
entsprechendes 3D-Modell des Systems aus Zahnrädern, Wellen
und Lagern. Im Modell sind mögliche Interferenzen der Teile
sofort ersichtlich. Außerdem lassen sich die Einbaumasse im
Getriebegehäuse von Anfang an überprüfen.
GETRIEBEENTWICKLUNG
Die Zahnräder des Herstellers werden in der Regel lediglich
wälzgefräst, was die Kosten bei einer Kleinserienproduktion
erheblich senkt. Die Verwendung vergüteter Werkstoffe wird
dadurch möglich, dass die Anforderungen an die Flankensicherheit
relativ niedrig sind. Andererseits sind vergütete Werkstoffe
im Bereich des Zahnfusses weniger beständig. Der Optimierung
des Zahnprofils jedes Zahnrads müssen die Ingenieure somit
noch mehr Aufmerksamkeit schenken. Das gilt insbesondere für
den Übergangsfussbereich. Hier bietet Kisssoft verschiedene
Tools, die Optimierungen aus mehreren Perspektiven und mit
unterschiedlichen Methoden ermöglichen. Auch die Herstellungsmethoden
und -werkzeuge werden berücksichtigt. Um eine
gleichmäßigere Lastverteilung zwischen den ineinandergreifenden
Zähnen zu erzielen, nutzt das Unternehmen im Wesentlichen
tiefe Zahnprofile.
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/03 31

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
03 Da ist er! Der Toyota
Yaris GR mit dem neu
konstruierten Getriebe
Konzeptionell sind die meisten Elemente des neuen Getriebes so
universell wie möglich ausgelegt. Für die meisten Anwendungen
muss lediglich das finale feste Übersetzungsverhältnis angepasst
werden. Im Gegensatz zur sonst üblichen Praxis, bei der neu konstruierte
Zahnräder im originalen Gehäuse der Serienproduktion
untergebracht werden, entwickelt die Spezialisten für jeden neuen
Getriebetyp ein neues Gehäuse. Das war auch beim Getriebe
für den Yaris der Fall. Für die Prototypen wurden die Gehäuse mit
einem Fünf-Achsen-Fräser aus einem Vollaluminiumblock
gefräst. Bei der anschließenden Serienproduktion wurden die
Vorteile des Feingussverfahrens (Wachsausschmelzguss) genutzt.
Das Verfahren ermöglicht es, die Werkstoffeigenschaften durch
komplexe Gussformen bestmöglich zu nutzen.
VORTEILE DER SOFTWARE
Bei den Getriebespezialisten schätzt man insbesondere die Benutzerfreundlichkeit
der Konstruktionssoftware. Der Nutzer wird
durch die Berechnung geführt und gewarnt, wenn er von Standardwerten
abweichende oder falsche Werte eingibt oder wenn
solche Werte in den Ergebnissen vorkommen. Er erhält außerdem
sofort Tipps dazu, wie und wo er die Werte anpassen kann. Ebenso
geschätzt wird die detaillierte Ansicht des gesamten Getriebes
vom ersten Konstruktionsschritt an. Damit lassen sich Anpassungen
des gesamten Getriebes im Hinblick auf verschiedene Parameter
in kürzester Zeit und auf einfache Weise vornehmen.
Zu den sonstigen hervorzuhebenden Funktionen zählen die
sehr detailreichen Optionen zum Auslegen des Getriebes selbst
sowie die Möglichkeit, Lösungen für die Getriebeproduktion sogar
bei Verwendung von Keilverzahnungen zu finden. Auch die
Eignung von 2D- und 3D-Modellen für alternative Produktionsverfahren
ist bemerkenswert. Die Konstrukteure verwenden die
Software nicht nur zum Berechnen von Zahnrädern, sondern
auch zum Analysieren der Lebensdauer von Lagern und zum Berechnen
der Ermüdung von Wellen. Für die Zukunft plant das
Unternehmen, seine Lizenz, um die Module zu erweitern, welche
die Verformung des Getriebegehäuses infolge der Belastung
durch die Zahnräder, Wellen und Lager berücksichtigen. Durch
die intensiver Arbeit, die sich durch die kombinierte Nutzung
von Software und Ad-on ergaben, konnte das Getriebe für den
Toyota Yaris GR innerhalb von nur sechs Monaten entwickelt und
für die Serienproduktion vorbereitet werden.
HOMOLOGATION UND FEUERTAUFE
X Shift Gearboxes zeigte sein neues Getriebe auf der Professional
Motorsport World Expo in Köln und war damit laut Eigenaussage
das weltweit erste Unternehmen, das ein Getriebe aus dem Rennsport
einschließlich Anbauteilen für den Toyota Yaris GR einführte.
Nach der Homologation musste das Getriebe in Italien
beim Yaris Cup seine Feuertaufe bestehen; es bewährte sich hervorragend.
Während des gesamten Rennens fiel nicht ein einziges
Fahrzeug aufgrund eines Schadens an einem Getriebe des
Getriebespezialisten aus.
Diese Geschichte illustriert anschaulich die Tatsache, dass es
durch den Einsatz einer leistungsstarken Spezialsoftware auch
einem kleinen Unternehmen gelingen kann, sich ausreichendes
Know-how und die nötigen Entwicklungskompetenzen anzueignen,
wenn es darum geht, mit etablierten Wettbewerbern mitzuhalten
oder sie sogar zu überholen.
Bilder: Kisssoft
www.Kisssoft.com
DIE IDEE
„Getriebe für den Motor- und
Rallyesport müssen viel höheren
Beanspruchungen standhalten als
die Bauteile für ein Serienfahrzeug.
Bei der Berechnung und Auslegung
für die Spezialanfertigungen ist eine
Software sehr hilfreich. Sie unterstützt
die Konstrukteure beim
Berechnen sowie Auslegen der
Bauteile und zeigt eventuelle
Schwachstellen sofort auf. 3D-Ansichten
visualisieren die (Zwischen-)
Ergebnisse und machen das Produkt
sichtbar, weit vor der kostenintensiven
Fertigung.“
František Macho, Eigentümer und
Gründer X Shift Gearboxes, Chropyn,
Tschechien
32 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
KOMPAKTANTRIEB OPTIONAL AUCH MIT
MULTITURN-ENCODER
Unter der Bezeichnung
PD6-EB bringt
Nanotec eine
platzsparende
Komplettlösung aus
Motor inklusive
Controller und
Encoder auf den
Markt, die sich
speziell für Einsätze
in der Robotik und Automatisierung eignet. Mit 80 mm
Flanschmaß und 942 W Nennleistung ist der neue PD6-EB
der leistungsstärkste BLDC-Motor dieser Baureihe. In Schrittmotorausführung
hat der PD6-E ein maximales Haltemoment
von 933 Ncm bei 86 mm Flanschmaß. Der Motor lässt sich
über Feldbus, Takt-/Richtung oder Digital-/Analogeingänge
ansteuern und einfach in vorhandene Steuerungskonzepte
einbinden. Per integrierter Ablaufsteuerung sind auch
Stand-Alone-Anwendungen möglich. Der Singleturn-Absolut-
Encoder ist enthalten. Optional gibt es die neuen Motoren
auch mit Multiturn-Encoder. Über die kostenfreie Software
Plug & Drive Studio von Nanotec ist der PD6 schnell und
einfach parametriert und programmiert. Fünf Feldbusschnittstellen
stehen zur Auswahl.
www.nanotec.de
LAGER FÜR LEBENSMITTELKONTAKT
ELEKTROMAGNETISCHEN EINFLÜSSEN
KEINE CHANCE
Ein kompaktes
und robustes
Alu-gehäuse, IP65-
Schutz und eine
doppelt kugelgelagerte
Edelstahlwelle
für hohe
Betätigungsgeschwindigkeiten
–
das sind die
Hauptmerkmale
der HTx25-Drehgeber von Megatron. Die Signalverarbeitung
der Encoder, die über ein Metallgehäuse mit 25 mm
Durchmesser verfügen, ist digital und basiert auf modernster
Hall-Sensorik, die eine zuverlässige magnetische
Erfassung der Messwerte sicherstellt. Dank der gradientenbasierten
Auswertung sind die Geräte zudem unempfindlich
gegenüber Temperaturschwankungen und EMV-Einflüssen.
Als analoge Variante ist HTx25 mit Spannungs-/
Stromausgang oder PWM erhältlich, in digitaler Form mit
SSI, SER und SPI. Auch redundante Modelle sind mit
analogem Spannungsausgang oder SPI im Angebot. Die
Ausführung als Inkrementalgeber ist mit TTL-, Push Pulloder
Open Collector-Ausgangselektronik wählbar. Erhältlich
ist weiterhin die Teach-In-Variante HTA25PM, deren
Anfangs- und Endwerte sich direkt beim Einbau parametrieren
lassen.
www.megatron.de
Drehkranzlager im
Hygienic Design
sind eher Mangelware.
Hersteller von
Sondermaschinen
für hygienesensible
Bereiche müssen
deshalb oft
zusätzliche
Abdeckungen
konstruieren. Von
Igus gibt es dafür nun mit dem Iglidur PRT ein Drehkranzlage,
das eine schnelle und rückstandslose Reinigung in der
Anwendung ermöglicht. Somit kann das Drehkranzlager
dauerhaft eingebaut bleiben und spart Anwendern Entwicklungsarbeit
für eine passende Abdeckung. „Wir wollen eine
einfachere Lösung anbieten und haben deshalb eine Hygieneausführung
unseres Drehkranzlagers entwickelt“, erklärt
Fabian Wieking, Produktmanager PRT Drehkranzlager bei Igus.
„Dieses besteht aus Edelstahl und FDA-konformen Kunststoffen
und ist so konstruiert, dass es sich rückstandslos reinigen
lässt, ohne aus der Maschine ausgebaut werden zu müssen.
Somit wird eine zusätzliche Abdeckung überflüssig.“ Die
Ingenieure haben sich beim Bau des neuen Drehkranzlagers
an den Richtlinien der European Hygienic Engineering and
Design Group (EHEDG) orientiert. Oberstes Ziel: Bakterien so
wenig Angriffsfläche wie möglich bieten, keine 90-Grad-
Ecken, Schweißnähte oder Kanten. Alle Bauteile sind abgerundet.
Alle Ebenen haben zudem ein Gefälle von mindestens
drei Grad, damit Wasser restlos abläuft. Überall, wo Metall auf
Metall trifft, sind FDA-konforme Dichtungen verbaut. Die
Hygienic Design-Ausführung ist eine marktreife Studie, der
Hersteller sieht aber großes Potenzial.
www.igus.de

SPECIAL: KUPPLUNGEN UND BREMSEN
INDUSTRIEBREMSEN
AGILITÄT UND EFFIZIENZ
IN MODERNER GESTALT
Weltweit gelten Elektrobremsen als Standardlösung für die Realisierung von Halteund
Not-Stopp-Systemen im Maschinen- und Anlagenbau. Eine aktuelle
Generation setzt hinsichtlich Schaltperformance, Energieeffizienz und Design nun
neue Maßstäbe. Sie trägt die Serienbezeichnung MV, verfügt über eine innovative
Schließmechanik und bringt Klemmkräfte bis zu 25.000 N auf die Scheibe.
Ringspann erklärt: „Ihre geschlossene Formgebung folgt
den Regeln des modernen Industriedesigns, ihre hohen
Schaltzahlen erschließen dem Anwender erweiterte
Leistungs- und Flexibilitätspotenziale und ihr Energiebedarf
ist nur minimal. Darüber hinaus verfügen sie über eine intelligente
Elektronik und arbeiten mit einer hocheffizienten
Schließmechanik.“ Gemeint sind die neuen federbetätigten und
elektromagnetisch gelüfteten Scheibenbremsen der Baureihe
MV von Ringspann. Ausgelegt für Klemmkräfte bis zu 25.000 N
und serienmäßig verfügbar für Bremsscheiben-Durchmesser
von 300 bis 710 mm decken sie eine große Bandbreite von Halte-,
Not-Stopp- und Verzögerungs-Applikationen im Maschinenund
Anlagenbau ab. Zu ihren typischen Einsatzgebieten zählen
der Werkzeugmaschinenbau, die Turbinen-, Ventilatoren- und
Lüftertechnik, die Winden- und Wickeltechnik, die Windkraftindustrie
sowie die allgemeine Antriebstechnik. Dabei sind sie vor
allem für jene Konstrukteure attraktiv, die Anwendern und
Betreibern den hohen Installations- und Wartungsaufwand hydraulischer
und pneumatischer Bremssysteme ersparen wollen.
Michael Stöcker, Freier Fachjournalist, Darmstadt
INNOVATIONSSPRUNG
Rein chronologisch betrachtet ließen sich die elektromagnetischen
Scheibenbremsen der neuen Baureihe MV auch als Weiterentwicklung
der bekannten E-Brake-Serien EV/EH des Herstellers
sehen. „Allerdings ist der Innovationssprung in diesem Fall so
groß, dass wir hier guten Gewissens von einer neuen Bremsengeneration
sprechen können“, beschreibt Franz Eisele, Leiter der
Sparte Bremsen und Kupplungen bei Ringspann. Maßgebend für
diese Sichtweise sind, neben dem modernen Industriedesign der
Bremsen, vor allem zwei technische Aspekte: Ihre außergewöhnliche
Schaltperformance und eine neue Schließtechnik. Mit serienmäßig
bis zu 550 Schaltungen pro Stunde im 230 VAC-Betrieb
und bis zu 450 Schaltungen pro Stunde im 400 VAC-Betrieb dürften
die MV-Bremssättel derzeit wohl zu den schnellsten und
agilsten Elektro-Scheibenbremsen auf dem Markt gehören. In
Kombination mit ihrer geschlossenen, robusten Bauform prädestiniert
sie das laut Hersteller für den Einsatz in anspruchsvollen
Umgebungen mit häufigen Bremsvorgängen. Derzeit noch laufende
Testläufe lassen erwarten, dass für die MV-Baureihe ein B10d-
Wert von etlichen Millionen Schaltzyklen erreicht wird. Hinzu
kommt: Die neue, inzwischen patentierte Schließmechanik ver-
34 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: KUPPLUNGEN UND BREMSEN
WAS BEDEUTET B10- UND B10D-WERT?
Der B10-Wert ist ein statistischer Faktor, ermittelt aus
Lebensdauerversuchen mit einer entsprechenden Anzahl
von Prüflingen. Er steht für die mittlere Zahl von Schaltzyklen
einer Einheit, nach der mit maximal 10 Prozent
Ausfällen zu rechnen ist. Der Wert gilt unter definierten
Bedingungen; als Ausfall wird das Überschreiten vorgegebener
Grenzwerte (Schaltzeit, Leckage usw.) bezeichnet.
Zu beachten ist, dass ein Bauteil schon vor dem Erreichen
des B10-Wertes ausfallen kann. Die angegebene Überlebenswahrscheinlichkeit
(B10-Wert) stellt daher keine
Herstellergarantie dar.
Dagegen gibt der B10d-Wert nach ISO 13849-1 die Zahl der
Schaltzyklen an, nach der es bei 10 Prozent der betrachteten
Einheiten zu gefährlichen Ausfällen kommt („d“ steht
für „dangerous“). Der Wert ist relevant, wenn Sie eine
Risiko- und Gefährdungsanalyse erstellen.
Stärke: Die Scheibenbremsen sind für Klemmkräfte
bis 25.000 N ausgelegt
leiht den Bremsen einen überdurchschnittlich großen Luftspalt
bei nur minimalem Federkraftverlust während dessen Überbrückung.
„Dadurch deckt die neue Baureihe MV auf dem Gebiet
der elektromagnetischen Bremsen einen außergewöhnlich großen
Anwendungsbereich ab“, erläutert Eisele. Ebenfalls erwähnenswert
ist die integrierte schwimmende Lagerung der Bremsen, die
kleine axiale Asymmetrien der Bremsscheibe ausgleicht.
SPARSAM UND INTELLIGENT
Die Scheibenbremsen Typ MV sind für Betriebsspannungen von
220 bis 240 VAC und 380 bis 480 VAC erhältlich. In Sachen Energieeffizienz
knüpfen sie an die bekannten Werte der EV/EH-Serie
an. Optional anbringen lässt sich zudem ein Induktivgeber für
das sensorische Monitoring der Bremsenfunktion (offen oder
geschlossen) und den Verschleißgrad des Bremsbelags. Der Reibklotztausch
ist ohne Demontage der Bremse erledigt. Bremsmoment
und Klemmkraft können einfach und genau über eine Stellmutter
auf den Einsatzfall abgestimmt werden. Ebenfalls optional
gibt es einen Hebel zum manuellen, kontrollierten Öffnen der
Bremse. „Mit Blick auf moderne Industrie-4.0-Anwendungen
haben wir zudem sichergestellt, dass sich die sensortechnischen
Überwachungsfunktionen in übergeordnete Sicherheits- und
Steuerungssysteme integrieren lassen“, betont Eisele. All das sind
wichtige Beiträge zur Verbesserung der Effizienz, Betriebssicherheit
und Verfügbarkeit industrieller Antriebssysteme.
ERWEITERTER SPIELRAUM
Über das bisheriges Portfolio an Elektroscheibenbremsen hinaus,
gibt es nun sechs weitere Grundtypen von E-Brakes. Sie sind ab
sofort in den drei Rahmengrößen 022, 033 und 044 mit Klemmkräften
von 4 bis 25 kN lieferbar und lassen sich flexibel als Halte-,
Not-Stopp- oder Betriebsbremsen einsetzen. Die Rahmengröße
022 eignet sich für Bremsscheiben der Dicken 12,5 und 20 mm,
die Größe 033 für 12,5 und 25 mm dicke Scheiben und bei der
Größe 044 können die Bremsscheiben 25 und 30 mm dick ausfallen.
Im Zusammenspiel mit dickeren Bremsscheiben lassen sich die
MV-Bremsen der Baugrößen 033 und 044 auch für thermisch
heikle Bremsvorgänge einsetzen. Konstruktive Vorteile ergeben
sich zudem durch das kompakte Design und ihr geringes
Eigengewicht. „Beides erweist sich als Pluspunkt für alle Fälle,
bei denen die Bremse integrierter Teil einer bewegten Einheit ist“,
ist sich Eisele sicher.
Der Hersteller offeriert die MV-Bremsen in Ausführungen mit
manueller (Bautyp FEM) sowie in einer Variante mit automatischer
Verschleißnachstellung (Bautyp FEA). Während sich die
manuelle Nachstellung primär für Halteanwendungen oder
Applikationen mit eher seltenen Bremsungen eignet, empfiehlt
sich die automatische Verschleißnachstellung vorrangig für
Betriebsbremsen mit anspruchsvollen Verzögerungsaufgaben.
Bilder: Ringspann
www.ringspann.de
DIE IDEE
„Mit Blick auf moderne Industrie-4.0-
Anwendungen haben wir sichergestellt,
dass sich auch die sensortechnischen
Überwachungsfunktionen
unserer neuen MV-Bremsen leicht in
übergeordnete Sicherheits- und
Steuerungssysteme integrieren
lassen.“
Franz Eisele, Leiter Bremsen und
Kupplungen, Ringspann,
Bad Homburg
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/03 35

SPECIAL: KUPPLUNGEN UND BREMSEN
KOMPONENTEN FÜR DIE
WINDKRAFT UND FOTOVOLTAIK
KLEIN UND WIRKUNGSVOLL
Einen hohen Stromertrag erzielen Windkraft- und Fotovoltaik-Anlagen
nur bei einer sicheren Übertragung des Drehmoments und der exakten
Ausrichtung der Solarmodule. Kupplungen und Schrumpfscheiben
leisten hier einen wichtigen Beitrag.
Wenn sich in über hundert Metern Höhe die riesigen
Rotorblätter einer Windenergieanlage (WEA)
drehen, übertragen sie sehr hohe Drehmomente an
den Generator in der Gondel. Damit dort die komplette
mechanische Energie ankommt und in elektrische Energie
umgewandelt werden kann, müssen Rotorwelle und Getriebehohlwelle
reibschlüssig und spielfrei miteinander verbunden sein.
Namhafte Hersteller von Windkraftanlagen setzen für diese Aufgabe
oft Schrumpfscheiben von KBK Antriebstechnik ein. Diese Welle-Nabe-Verbindungen
können durch ihre kompakten Bauweise
selbst auf engstem Raum hohe Kräfte bis zu 327.000 Nm dauerhaft
und zuverlässig übertragen. Die Bauteile haben gute Rundlaufeigenschaften
und sind selbstzentrierend sowie selbstlösend.
Der Hersteller fertigt seine Schrumpfscheiben standardmäßig
aus hochfestem Vergütungsstahl, aber auf Wunsch gibt es auch vernickelte
Ausführungen sowie Edelstahl-Varianten. Die Schrumpf-
Sven Karpstein, Inhaber und Geschäftsführer
KBK Antriebstechnik GmbH, Klingenberg a. M.
scheiben eignen sich für Wellendurchmesser von 14 bis 280 mm
und sind – auch als Sonderlösung – bereits ab Stückzahl 1 erhältlich.
KUPPLUNGEN HABEN WICHTIGE AUFGABEN
Am Triebstrang von Windenergieanlagen sind aber auch Metallbalgkupplungen
von KBK im Einsatz. Sie ermöglichen die richtige
Anpassung des Rotorblattwinkels an die Windstärke, gleichen
aber auch die Relativbewegungen aus, die zwischen Antriebswelle,
Generator, Getriebe und Rotor, zum Beispiel durch heftige
Böen entstehen können.
Die Produkte kommen zudem bei der Fertigung von Windenergieanlagen
zum Einsatz. So sind Metallbalgkupplungen und
Gelenkkupplungen aus Klingenberg unter anderem in Bohr- und
Fräsmaschinen verbaut, mit denen die Rotorblätter bearbeitet
werden. Die Kupplungen sorgen in den Fertigungsanlagen für
eine spielfreie oder zumindest spielarme Übertragung des Drehmomentes
und schaffen so die Voraussetzungen für die präzise
Werkzeugführung. Diese ist unerlässlich für die Herstellung
eines gleichmäßigen Flansches am Rotorblatt, der später eine
36 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

Axiale Kräfte
fest im Griff
01 Anpassend: Metallbalgkupplungen
ermöglichen die
optimale Anpassung des
Rotorblattwinkels an die
Windstärke
robuste Verbindung zwischen der Nabe an der
Gondel und dem Rotorblatt bilden muss. Wird
hier nicht sehr genau gearbeitet, kann das im
Betrieb der WEA fatale Folgen haben, denn die
durch den Wind auf den Rotor wirkenden Kräfte
sind enorm.
EFFIZIENZ ERHÖHT
Insgesamt 25 verschiedene Baureihen von
Metallbalgkupplungen hat der Hersteller im
Programm, darunter axial-steckbare Ausführungen,
Varianten mit Spreiznabe sowie längenverstellbare
Modelle. Die Kupplungen
zeichnen sich durch eine absolute Spielfreiheit
und eine hohe Verdrehsteifigkeit aus. Sie übertragen
nicht nur höchste Drehmomente, sondern
gleichen auch fertigungsbedingte axiale,
angulare oder laterale Lageabweichungen an
An- und Abtriebswellen aus.
Die Metallbalgkupplungen decken Drehmomentbereiche
zwischen 0,05 und 5.000 Nm ab
und verfügen über Bohrungen für Wellendurchmesser
von 1 bis 100 mm. Eine weitere
DREI FRAGEN AN ...
Besonderheit der Kupplungen ist ihr relativ
geringes Gewicht: Da sie aus hochfestem Aluminium
gefertigt werden, wiegen sie 50 Prozent
weniger als vergleichbare Kupplungen
aus Stahl. Diese Leichtbauweise macht die
Metallbalgkupplungen zur einer Komponente
für alle Anwendungen, die energieeffizient
sein müssen und in denen es auf jedes Gramm
Gewicht ankommt.
Für Anwendungen im Bereich Erneuerbare
Energien, in denen auf engstem Bauraum hohe
Drehmomente übertragen werden müssen, gibt
es darüber hinaus Schlitzkupplungen. Diese
Bauteile verfügen aufgrund ihrer speziellen
Geometrie über eine sehr kompakte Bauform.
Sie werden in einem Stück gefertigt und sind sowohl
in Ausführungen mit Klemmnaben (KBFK)
als auch mit Halbschalen (KBFH) erhältlich.
KBFK-Schlitzkupplungen übertragen in der
Edelstahlausführung Drehmomente zwischen 6
und 240 Nm und in der Alu-miniumvariante
Drehmomente zwischen 3 und 180 Nm. Die
Kupplungen werden mithilfe der Klemmnaben
axial auf die Welle gesteckt und sind mit Außen-
Herr Karpstein, Sie liefern Ihre Produkte auch an Hersteller von Windenergie- und
Fotovoltaikanlagen. Was tut KBK für mehr Klima- und Umweltschutz?
Karpstein: Wir haben in dieser Hinsicht in den vergangenen Jahren einiges unternommen.
Es sind zwar für sich genommen nur kleine Veränderungen, aber zusammen machen sie
einen Unterschied.
Ihre
Sicherheit
im Fokus
Klemmköpfe
Absturzsicherungen
Linearbremsen
Haltekräfte bis 500 t
Sonderlösungen
Hydraulisch, pneumatisch,
elektrisch
Weltweit
einzigartig
Woran denken Sie da konkret?
Karpstein: Zum Beispiel an unsere Metallbalgkupplungen, die wir seit einiger Zeit aus
hochfestem Aluminium anstatt aus Stahl fertigen. Dadurch sparen wir 50 Prozent des Gewichts
ein und ermöglichen es der Industrie, energieeffizientere Maschinen zu bauen. Anwender
können nämlich aufgrund unserer Kupplungen kleinere Antriebe verwenden und
damit den Energieverbrauch senken. Außerdem verringert sich durch das geringere Gewicht
das Massenträgheitsmoment der Kupplungen. Deshalb wird Energie beim Beschleunigen
und Bremsen eingespart.
Das hört sich gut an. Sie sprachen aber noch von weiteren Maßnahmen?
Karpstein: Ja, wir haben zum Beispiel ein Recycling-System für unsere Transport-Verpackungen
aus Kunststoff eingeführt. Bis vor einiger Zeit wanderten die bei unseren Kunden
in den Müll. Jetzt holen wir sie nach der Auslieferung unserer Produkte dort ab und verwenden
sie wieder.
SITEMA GmbH & Co.KG
Sicherheitstechnik und Maschinenbau
76187 Karlsruhe, Deutschland
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Anwendungen

SPECIAL: KUPPLUNGEN UND BREMSEN
02
sowie Kräfte bis zu 13.000 N. Weiterhin gleichen die Gelenkkupplungen
auf sehr geringem Raum hohen Radial- und Winkelversatz
aus und erzeugen dabei nur minimale Rückstellkräfte. Es
sind drei Baureihen an spielarmen Gelenkkupplungen verfügbar:
Die GK für die Verbindung zweier Bauteile, die GK-T zur Verbindung
von Wellen und die GK-TH in Halbschalenausführung.
Auch Hersteller von Fotovoltaik-Modulen wissen laut KBK die
hohe Qualität der Kupplungen zu schätzen. In den Ein- und
Zweiachsnachführungssystemen der Anlagen, die die Stellung
der Kollektoren zur Sonne regeln, sind Elastomerkupplungen
verbaut. Sie befinden sich zwischen dem Getriebemotor und der
Antriebsspindel und gleichen dort Wellenversatz aus oder dämpfen
Schwingungen, die beim Verstellen des Neigungswinkels der
Solarmodule entstehen können. Durch den Einsatz der Kupplungen
können die Kollektoren ruhig und präzise geführt werden,
sodass die Anlagen den bestmöglichen Ertrag erzielen.
Bilder: chungking – stock.adobe.com, KBK Antriebstechnik
www.kbk-antriebstechnik.de
03
DIE IDEE
04
02 Übertragend: Schlitzkupplungen von KBK übertragen hohe
Drehmomente auf engstem Raum
03 Dämpfend: Elastomerkupplungen sind mit Kunststoff-
Zahnkränzen ausgestattet und können starke Schwingungen
abdämpfen
04 Ausgleichend: Gelenkkupplungen gleichen selbst hohen
Radial- und Winkelversatz aus
durchmessern von 16 bis 80 mm verfügbar. Sie übertragen das
Drehmoment mit hoher Präzision und lassen sich auch in Anwendungen
mit komplizierten Einbausituationen leicht montieren.
KBFH-Kupplungen gibt es mit Außendurchmessern zwischen
30 und 80 mm. Sie ermöglichen es dem Anwender, die Wellen vor
der Installation der Kupplung exakt auszurichten. Mit diesen Kupplungen
lassen sich Drehmomente zwischen 25 und 240 Nm (Edelstahl)
sowie zwischen 10 und 180 Nm (Aluminium) übertragen.
FÜR WEA UND FOTOVOLTAIK
Die Gelenkkupplungen des Herstellers sind ebenfalls in der Fertigung
von Windenergieanlagen (WEA) zu finden. Sie weisen ein
sehr geringes Spiel auf, übertragen Drehmomente bis 580 Nm
„In Windkraft- und Fotovoltaikanlagen
kommen Welle-Nabe-Verbindungen
zum Einsatz, die trotz ihrer
kompakten Bauweise Kräfte bis zu
327.000 Nm dauerhaft und zuverlässig
übertragen. Die Bauteile
haben gute Rundlaufeigenschaften
und sind selbstzentrierend sowie
selbstlösend. Kupplungen dagegen
ermöglichen die richtige Anpassung
des Rotorblattwinkels an die
Windstärke, gleichen aber auch die
Relativbewegungen aus, die
zwischen Antriebswelle, Generator,
Getriebe und Rotor, zum Beispiel
durch heftige Böen entstehen
können. Diese Bauteile haben, je
nach Ausführung, eine sehr kompakte
Bauform und übertragen
Drehmomente bis 13.000 N.“
Sven Karpstein, Inhaber und
Geschäftsführer KBK Antriebstechnik
GmbH, Klingenberg a. M.
38 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
FLEXIBEL KUPPELN ÜBER DIE VOLLE DISTANZ
Distanzkupplungen,
die auch bei großen
Wellenabständen
ohne zusätzliche
Zwischenlagerung
auskommen, bietet
Jakob Antriebstechnik
in der Baureihe
Simple-Flex an. Es
gibt sie in Baulängen von 0,5 bis 6 m. Durch ein Composite-
Rohr mit einer mehrlagigen, winkelspezifischen Faserkonfiguration
ist ein einfaches Design möglich, das ohne Kupplungs-Ausgleichselemente
Axial-, Radial-, und Winkelversätze
ausgleichen kann. Das geringe Gewicht und die damit
einhergehenden niedrigen Massenträgheitsmomente sowie
die Wuchtgüte sorgen für höchste Betriebsdrehzahlen und
Drehmomente bei hoher Laufruhe. Die Distanzkupplungen
sind mit rotationssymmetrischer Konus-Spannringklemmung
oder mit montagefreundlicher Halbschalennabe
erhältlich. Die Halbschalennabe bietet zwei radiale Klemmschrauben,
niedrigste Masse und Trägheitsmomente und ist
die kostengünstigere Ausführung, während sich die Konusnabe
mit den hohen Klemmkräften besonders für hohe
Drehzahlen eignet.
www.jakobantriebstechnik.de
ELASTOMERKUPPLUNG FÜR DIE
DIREKTANBINDUNG
Hohlwellen-Getriebe sparen
Gewicht und Platz. Voraussetzung
ist eine Direktanbindung
ohne Adapter. Dies
lässt über eine eigens
entwickelte Wellenkupplung
von Enemac erreichen. Die
Elastomerkupplung EWT
besteht aus zwei Nabenhälften,
verbunden durch einen Elastomer-Spider. Eine der
Naben ist eine Klemmnabe, die sich optional zusätzlich mit
einer Passfedernut versehen lässt. Sie kann Wellen zwischen
8 und 70 mm aufnehmen. Auf der anderen Seite befindet
sich eine Spreizkonusnabe für Wellendurchmesser von 10 bis
48 mm, die einfach in die Hohlwelle eingeführt und direkt
an den Antrieb angebunden wird. So bleibt gewünschte
Platz- und Gewichtsersparnis erhalten. Die Kupplungsreihe
ist in sieben Größen zwischen 8 und 600 Nm erhältlich und
kann bei bis zu 15.000 min -1 zwischen -30 °C und +90 °C
eingesetzt werden. Sie gleicht axialen Versatz bis zu 1 mm,
lateralen bis zu 0,15 mm und angularen Versatz bis zu 1°
aus. EWT ist spielfrei, steckbar und schwingungsdämpfend.
www.enemac.de
FÜR ALLE FÄLLE PENDELROLLENLAGER
Pendelrollenlager
gibt es
bei Findling in
den ABEG-
Leistungsklassen
Eco, Supra
und Premium
und analog in
vier Preis- und
Leistungsniveaus.
Die
Bestimmung der technisch wie wirtschaftlich optimalen
Leistungsklasse erfolgt mit dem ABEG-Quickfinder, einem
Softwaretool des Herstellers. Neben der Leistungsklasse ist
auch die spezielle technische Ausführung der inneren Konstruktion
entscheidend. Im Falle von Supra und Premium sind diese
auch in verstärkten Ausführungen (E-Design) lieferbar. Die
maximal am Markt erzielbare Lebensdauer erreicht man mit
der extra verstärkten Ausführung (EX-Design) und erzielt damit
bis zur vierfachen Lebensdauer eines Lagers in normaler
E-Ausführung. Die Vielfalt und damit Abstimmung mit der
Anwendung wird möglich durch mehrere Technologiepartnerschaften:
Der Hersteller Nachi produziert die EX-Ausführung,
die durch die große Anzahl symmetrischer Rollen größerer
Abmessungen eine sehr hohe Tragfähigkeit aufweist. Im
Bereich der Supra-Leistungsklasse setzt Findling auf Pendelrollenlager
in E-Ausführung von ZKL (Tschechien). Abgerundet
wird das Lieferprogramm mit der Eco-Serie in den Ausführungen
MB (Messingkäfig) und ST (Stahlblechkäfig).
www.findling.com
SICHERHEITSKUPPLUNG FÜR TIEFE
TEMPERATUREN
Die SK2-Sicherheitskupplung von
R+W Antriebssysteme besteht
aus gehärtetem Stahl und
hochelastischem Edelstahl. Sie
hält Temperaturen von -30 bis
120 °C stand. Die montagefreundliche,
verdrehsteife Kupplung
arbeitet nach dem Spiel-frei-Prinzip
und zeichnet sich durch ein sehr niedriges Trägheitsmoment
aus. Die Komponenten sind mit winkelsynchroner,
durchrastender, gesperrter oder freilaufender Wiedereinrastung
verfügbar. Die Schnellabschaltung innerhalb von 3 ms
und der hohe Schaltweg beim Ansprechen der Kupplung
gewährleisten einen optimalen Schutz des Antriebsstranges.
Die Anbindung mit den zwei Klemmnaben ermöglicht einen
einfachen Einbau im beengten Bauraum. Die Drehmomentübertragung
im Standard reicht von 0,1 bis 1.800 Nm.
www.rw-kupplungen.de
Perfekt verbunden
Bei uns bekommen Sie die optimale Präzisionskupplung
für Ihre Anwendung.
Metallbalgkupplungen Elastomerkupplungen Gelenkkupplungen Schlitzkupplungen
www.kbk-antriebstechnik.de
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/03 39

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
DRAHTLOSER TEMPERATURSENSOR
ENTWICKLUNG EINES DRAHTLOSEN
TEMPERATURSENSORS FÜR DIE
ROTORTEMPERATURMESSUNG
Was für die sogenannte
weiße Ware passt, muss sich
auch für andere
Anwendungen in der
Industrie eignen. Überzeugt
von diesem Ansatz,
kooperieren die Hochschule
Kempten und ein
Unternehmen für drahtlose
Sensorsysteme eng
miteinander, um ein
kabelloses Sensorsystem
weiterzuentwickeln.
Ziel des gemeinsam von Pro-micron und der Hochschule
Kempten durchgeführten Projekts ist die Weiterentwicklung
eines kabellosen Sensorsystems, das seit Jahren im
automatisierten Garprozess in der weissen Ware zum Einsatz
kommt. Das System dient zur Messung der Rotortemperatur
von Elektromotoren in Großserienanwendungen. Denkbar sind
somit nicht nur Anwendungen in Konvektomaten, sondern in
sämtlichen Bereichen, in denen eine ausgeklügelte Temperaturmessung
zu besseren Antriebseigenschaften führt. Somit liegt
der Mehrwert entsprechender Temperatursignale zur Steuerung
elektrischer Maschinen auf der Hand und kann erhebliche Vorteile
aufweisen. Auslastung, Effizienz und Drehmomentengenauigkeit
sowie ein zuverlässiger Übertemperaturschutz sind nur
einige Beispiele für die Vielzahl von Vorzügen, welche sich aus
der Rotortemperaturmessung ergeben.
Das Forschungsprojekt ist bis zum Jahr 2024 terminiert. Zentrales
Thema ist die Entwicklung zweier Komponenten: Zum einen
ein drahtlos abfragbaren, passiven, auf dem SAW-Prinzip (Surface
Acoustic Wave = Oberflächenwellen) basierenden Temperatursensors
zur Messung der Rotortemperatur von E-Motoren.
Prof. Dr.-Ing. Andreas Stiegelmeyr, Koordination und Projektleitung;
Prof. Dr. Rolf Jung, Teilprojektleitung;
Prof. Dr.-Ing. Michael Patt, Teilprojektleitung,
alle Hochschule für angewandte Wissenschaften Kempten
Dieser wenige Millimeter große Sensor muss den extremen
Belastungen im Motor dauerhaft standhalten und wird so in den
Rotor integriert, dass er ohne Beeinflussung der Motorperformance
zuverlässig die Rotortemperatur misst. Zum anderen eine
sehr kompakte Sende-Empfangs-Elektronik, bestehend aus einer
anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) als
Hochfrequenz-Frontend sowie einem Micro-Controller für die
komplexe Signalverarbeitung.
PROJEKTZIELE BIS 2024
Die einschlägigen Erfahrungen der Firma Pro-micron in der
Anwendung der Temperaturmesstechnik, gepaart mit den Kompetenzen
der Hochschule Kempten in den Grundlagen der
Antriebstechnik und E-Mobilität, bilden das Fundament einer
dynamischen und leistungsfähigen Entwicklungspartnerschaft
mit herausfordernden Projektzielen:
n Drahtlose Temperatursensorik, die zur Messung der Rotortemperatur
von E-Maschinen und Antrieben dient, mit dem Ziel
der Großserientauglichkeit.
n Sehr kompakte Sende-Empfangs-Elektronik, bestehend aus
einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC).
n Detaillierte Erforschung der Wechselwirkungen des Motorbetriebs
und des Rotortemperaturfeldes, zur Optimierung der
Applikation des Temperatursensors.
n Motorintegration und Optimierung für Großserienanwendun-
40 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
gen im Automotivebereich, durch Tests in Motorprüfständen
und Fahrzeugen.
n Entwicklung von neuen Regelungskonzepten zur Optimierung
der Leistungsfähigkeit von E-Motoren.
n Begleitende Risikoabschätzung mittels Fehlereffekt- und
Ausfallanalyse (FMEA) für diverse Anwendungen.
THEORIE GOES PRAXIS
Für das Projekt arbeiten die beiden Partner eng zusammen.
Die Aufgabengebiete entsprechen den Erfahrungen und Kompetenzen
der beiden und sind folgendermaßen aufgeteilt:
n Entwickeln der Sensorik und Elektronik (Pro-micron)
n Erforschen der Wechselwirkung von Sensor und Motormagnetfeld
in der Theorie sowie der experimentellen Bestätigung
(Hochschule Kempten)
n Die Motor-Integration und Verifikation der Funktionalität
durch Tests in Motor-Prüfständen und Fahrzeugen (Hochschule
Kempten)
n Die Entwicklung von neuen Regelungskonzepten zur Optimierung
der Leistungsfähigkeit von E-Motoren (Pro-micron)
n Die begleitende Risikoabschätzung mittels Fehlereffektund
Ausfallanalyse (FMEA) für diverse Anwendungen
(Hochschule Kempten).
Hinsichtlich der Integration der Sensorik werden detaillierte
Feldsimulationsmodelle erstellt, die mit typischen Spannungs-
und Stromsignalen (Wechselrichterbetrieb) angeregt
werden. Daraus werden wiederum – anhand konkreter
Anwendungsbeispiele aus den Bereichen Industrie und
Fahrzeugtechnik – Auslegungs- und Applikationsregeln entwickelt.
Außerdem werden Temperaturmodelle entworfen,
anhand derer sich Temperaturextrapolationen vom Applikationsort
des Sensors zu potenziellen Hotspots einfach durchführen
lassen. Dieses Auslegungswerkzeug ist insbesondere
für Anwendungen wichtig, für die keine detaillierte Maschinensimulation
(zum Beispiel zum Magnet- oder Temperaturfeld)
vorliegt.
Bilder: Hochschule Kempten, Pro-micron
Die maximale Auslastung elektrischer
Antriebe bei sicherer Verfügbarkeit, setzt
präzise Live-Daten der Rotortemperatur
voraus. Mit E-Tdirekt bündeln wir alle notwendigen
Kompetenzen für ein erfolgreiches
Projekt. Bereits zum jetzigen Zeitpunkt
befindet sich eine Sensoranwendung in der
Fahrzeugerprobung.
Prof. Dr.-Ing. Andreas Stiegelmeyr, Koordination und
Projektleitung, Hochschule für angewandte Wissenschaften,
Kempten
01
www.hs-kempten.de/
01 Forschung deckt auf: Feldsimulationsmodell eines
permanenterregten Synchronmotors in ANSYS Maxwell
02 Forschung baut auf: Kompletter Aufbau am
Motorenprüfstand des Hochschullabors
03 Forschung hautnah: Testmotor mit appliziertem
Temperatursensor am laboreigenen Motorenprüfstand
03
02
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/03 41

MARKTPLATZ
SICHERE SERVOANTRIEBE UND MOTION CONTROL
Mit dem Paket an Eigenschaften, mit denen
die Platinum-Produktreihe von Elmo Motion
Control wegen der integrierten Funktionalen
Sicherheit ausgestattet ist, bieten sich für den
Nutzer über die Sicherheit hinaus eine Vielzahl
an Möglichkeiten. Im Vordergrund steht die
flexible, effiziente und vor allem vertrauenswürdige
Möglichkeit, Personal und Ausrüstung
zu schützen. Doch gleichzeitig wird
die Gesamtanlageneffektivität erhöht,
andererseits Kosten für bislang notwendige
Hardware und deren Abnahmen drastisch
reduziert. Grundsätzlich ersetzt Funktionale
Sicherheit die Sicherheitshardware durch Software, denn sie
tauscht Leistungskomponenten gegen Logik pegel aus. Mit der
Platinum-Produktreihe vom Solo Twitter bis zum hochintegrierten
Vierachsgerät Quartet bietet der Hersteller Funktionale Sicherheit,
bei den Einzelachsantrieben sogar in zertifizierter Form. Insgesamt
17 Sicherheitsfunktionen von STO über SS1, SS2, SOS bis SLT sind in
den Geräten integriert und auch so miteinander verknüpft, dass sie
logisch ineinandergreifen. Natürlich entsprechen die Funktionen
den einschlägigen Normen und Vorgaben. Die Hardware der Geräte
mit ihrer hohen Rechenleistung in Verbindung mit optimierter
Software und extrem schneller Kommunikation ermöglicht ein sehr
dynamisches Verhalten der Platinum-Geräte. Dabei sind die
Sicherheitsfunktionen über das hauseigene Tool Application Studio
zielgerichtet und schnell zu parametrisieren. Aufgrund der
Verlagerung der Sicherheitseigenschaften in die Software kann
zumindest bei den Einzelachsantrieben auf eventuell klobige
und/oder teure Hardwarekomponenten verzichtet werden. Einen
sicheren Notstopp schaffen alle Platinum-Geräte ausschließlich
durch die Software.
www.elmomc.com
FÜR EINFACHE DATENFERNÜBERTRAGUNG
In IIoT-Systemen
besteht eine Herausforderung
oft darin,
dass sich die Edge-
Geräte an schwer
zugänglichen oder
unbemannten Standorten
befinden. Um die
Lücke zwischen Standort
der Geräte und der
Zentrale zu schließen
und die Konvergenz
von Betriebs- und Informationstechnologie (OT- und
IT-Technologie) zu beschleunigen, können die IIoT
Gateways der Moxa-Serie AIG-100 helfen. Sie haben Funktionen
wie die integrierte Datenverkehrsüberwachung
und -diagnose und können damit Kommunikationsprobleme
sowohl für IT-Protokolle (Azure, AWS, MQTT) als
auch für OT-Protokolle (Modbus) überwachen und
beheben. Zum Lieferumfang gehören ein Provisioning-
Tool und ein Gerätemanagement-Service, mit denen man
die Gateways per Fernzugriff installieren und verwalten
kann. Das Gateway lässt sich nahtlos mit UPort- und
ioLogik-Geräten des Herstellers integrieren, so dass sich
eine Plug-and-Play-ähnliche Installation für E/A-Systeme
und serielle Erweiterungen realisieren lässt. Eventuell
komplexe Prozesse zur Installation von Treibern und zur
Einrichtung können entfallen. Darüber hinaus hat das
Gateway eine No-Code-Datenverarbeitung, die den
Anwender dabei unterstützt, OT-Daten über die intuitive
Benutzeroberfläche ohne zusätzlichen Programmieraufwand
zu verarbeiten.
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erscheint 2023 im 62. 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:
Dipl.-Ing. (FH) Guido Matthes (gm),
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Redaktionsassistenz:
Vivien Backof, Tel.: 06131/992-415, Melanie Lerch,
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(Redaktionsadresse siehe Verlag)
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