antriebstechnik 5/2023

19174
05
Mai 2023
€ 16,50
Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.
HÄRTETEST FÜR
ROLLENLAGER
Hohe Temperaturen und Feuchtigkeit
antriebstechnik.de

Vollständig
überarbeitet!
Die Berechnung und Gestaltung von
Wälzlagern erreicht eine neue Ära
Wälzlagerpraxis
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IN ENGLISH
Das Standardwerk für Konstrukteure
und Studenten in der 5. Auflage.
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JETZT GEHTS LOS!
Liebe Leserinnen, liebe Leser,
EDITORIAL
im Jahr 2019 hat die Europäische Kommission
ihren Green Deal vorgestellt. Damals zwar als
unausweichlich anerkannt, aber doch ein wenig
als Science-Fiction angesehen, ist die Idee des
Klimaschutzes nun voll in der Wirtschaft
angekommen. Auf der Hannover Messe war
Nachhaltigkeit fast überall Thema, für viele
Unternehmen auch eine Geschäftsidee.
Dass der Umstieg auf erneuerbare Energien
lukrativ sein kann, zeigt eine Studie des Kreditversicherers
Allianz Trade. Demnach sind
790 Euro die durchschnittliche Investition,
um eine Tonne CO 2
pro Jahr zu sparen.
Beim aktuellen CO 2
-Preis hätte sich das nach
acht Jahren amortisiert.
| MX12-01G |
Steckbare Systemlösung
für die schaltschranklose
Automatisierung:
das MX-System
Ein erster Schritt in Richtung Klimaneutralität
für Unternehmen ist die Kalkulation der
eigenen Kohlenstoffbilanz. Der VDMA hat eine
Guideline zur Berechnung des Product Carbon
Footprint (PCF) entwickelt. Begleitend gibt es
eine Software namens PCF-Starter. Mit dem
PCF-Starter können VDMA-Mitglieder gemäß
der VDMA-Guideline den PCF ihrer Maschinen
und Anlagen kostenlos und pragmatisch
berechnen.
Ich wünsche beim Berechnen ebenso viel Spaß
wie bei der Lektüre der aktuellen Ausgabe,
hochflexible und schaltschranklose Automatisierungslösung
robustes, wasser- und staubdichtes Design (Schutzart IP67)
Plug-and-play mit steckbaren Funktionsmodulen für
IPC, Koppler, I/O, Drive, Relais und System
standardisierte Steckverbinder zur Übertragung von Daten und Leistung
EtherCAT-Kommunikation
langjährig bewährte Anschlussstecker für die Feldebene
geringer Engineering-Aufwand
hohe Zeit- und Kostenersparnis
integrierte Diagnosefunktionen
Ihr Miles Meier
m.meier@vfmz.de
Lernen Sie die Welt
der schaltschranklosen
Automatisierung
kennen!
Halle B6, Stand 310

EDITORIAL
03 Jetzt gehts los!
20
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SOFTSTARTER
06 STANDPUNKT Erfolgreich durch Spezialisierung
07 Menschen, Märkte, Unternehmen
MECHANISCHE ANTRIEBSTECHNIK
WÄLZ- UND GLEITLAGER
10 TITEL Papierproduktion: Härtetest für Wälzlager
KUPPLUNGEN UND BREMSEN
16 Leicht handzuhaben
LINEARTECHNIK
18 Linear bauen, Kreativität wecken
TITELBILD
NSK, Ratingen
ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK
UMRICHTERTECHNIK
20 Houston: We have a windy mission
DIREKTANTRIEBE
24 Universell und vollautomatisiert einsetzbar
26 Macht alles ganz einfach
40
16
4 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: INSTANDHALTUNG 4.0
30 Eine Software, unzählige Möglichkeiten
34 Voll vernetzt vorausschauen
38 Maschinenkomponenten digital überwachen
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
40 Dynamikmodelle im Digitalen Zwilling durch
Greybox-Modellierung
SERVICE
42 Impressum
Halle 8.0
Stand F18
MEIN TIPP
Ein Windkanal, in dem
die Luft von unten
nach oben bewegt
wird, ist eher selten.
Noch spannender,
wenn er in einer
Forschungseinrichtung
der NASA steht. Ab
Seite 20 berichten wir,
wie ABB für diese
Anwendung den
gesamten Mittelspannungsantrieb
mit
großen Motoren und
Frequenzumrichtern
bereitgestellt hat.
Miles Meier,
Chefredakteur,
m.meier@vfmz.de
INDUSTRIE-BREMSEN
hydraulisch • pneumatisch • elektrisch
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STANDPUNKT
ERFOLGREICH DURCH
SPEZIALISIERUNG
Mittelständische Unternehmen stehen in Zusammenhang
mit dem eigenen Unternehmenswachstum häufig vor
der Frage, ob die Ausrichtung auf ein möglichst breites
Anwendungs-/Marktsegment oder die Spezialisierung der
richtige Weg sind. Torsten Blankenburg, Vorstand Technik bei
Sieb & Meyer, berichtet von seinem Unternehmen, bei dem
seit der Gründung im Jahr 1962 alle Aktivitäten durch die
Lösungsfindung in hochspezialisierten Marktsegmenten
bestimmt sind.
Es hat sich bei anderen Unternehmen
gezeigt, dass die Ausrichtung
auf breite Anwendungsgebiete und
Marktsegmente fast zwangsläufig
ein kontinuierliches Unternehmenswachstum
notwendig macht. Ein Grund
ist, dass Standardanwendungen oftmals
sehr preissensitiv sind. Die dazu notwendige
Preisreduktion ist dabei hauptsächlich
durch den Stückzahl- bzw. Skaleneffekt
realisierbar. Leider hat sich hierbei
aber auch gezeigt, dass dieser Skaleneffekt
durch ein organisches Wachstum
kaum erreichbar ist und gezwungenermaßen
zur Konsolidierung mit Marktbegleitern
führt.
Sieb & Meyer hat sich schon frühzeitig
dafür entschieden, die Stärken einer
mittelständischen Unternehmensstruktur
für die Realisierung von „Nischenlösungen“
zu nutzen. So beschäftigt sich
Sieb & Meyer seit Mitte der 1970er Jahre
mit der Entwicklung und der Herstellung
von CNC-Systemlösungen für Maschinen
zum mechanischen Bohren und Fräsen
von Leiterplatten. Die Fokussierung auf
ein so hochspezialisiertes Anwendungsfeld
erlaubt es einem mittelständischen
deutschen Unternehmen als weltweit
führender CNC- Lösungsanbieter in
diesem Feld zu agieren, da es sein
Know-how zielgerichtet einbringen kann.
Hiervon profitieren die Kunden doppelt:
Zum einen bietet Sieb & Meyer langjähriges
Applikationswissen und zum
anderen Produkte ohne Kompromisse.
Das CNC-Steuerungssystem ist zu 100 %
auf die Applikation „mechanisches
Bohren und Fräsen von Leiterplatten“
ausgerichtet.
Den gleichen Weg der Spezialisierung
verfolgt Sieb & Meyer auch in der
Antriebselektronik, dem zweiten Geschäftsbereich
des Unternehmens. Die
Frequenzumrichter sind konzeptionell
auf den Betrieb von hochdrehenden
Motoren und Generatoren ausgelegt. Sie
bieten in Hochgeschwindigkeitsanwendungen,
z. B. Turbokompressoren,
Lösungen, die mit Standard-Frequenzumrichtern
nicht oder nur unzureichend
realisiert werden können. Sollte das
Serienprodukt dennoch nicht optimal für
eine spezielle Anwendung passen, so
bietet die mittelstän dische Unternehmensstruktur
von Sieb & Meyer die
Möglichkeit, in enger Abstimmung mit
dem Kunden, auch kundenspezifische
Produkte auf der bestehenden Technologiebasis
zu entwickeln.
Fazit: Aus unserer Erfahrung bietet die
„Nische“ für mittelständische Unternehmen
mehr Chancen als Risiken, denn in
vielen Bereichen sind technologische
DIE ‚NISCHE‘
BIETET FÜR
MITTELSTÄNDI­
SCHE UNTER­
NEHMEN MEHR
CHANCEN ALS
RISIKEN
Torsten Blankenburg,
Vorstand Technik bei der
Sieb & Meyer AG
Weiterentwicklungen nur möglich, wenn
Spezialisten mit Spezialisten zusammenarbeiten.
Ein wichtiger Punkt dabei ist
jedoch auch, die eigene Organisation,
insbesondere die Mitarbeiterseite, und
die Produkte kontinuierlich weiter zu
ent wickeln. Ohne diese Weiterentwicklung
würde ein Nischenprodukt nach
kurzer Zeit seine Attraktivität für den
Kunden verlieren und die Berechtigung
der Nischenlösung nicht mehr vorliegen.
www.sieb-meyer.de
6 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

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ZEHN TONNEN GEFÄLSCHTE WÄLZLAGER
VERNICHTET
12 – 16 June
2023
12
12 –
16
16
June
June
Düsseldorf
Düsseldorf
Germany
Germany
NEWCAST
6.
6. Internationale
Internationale
Fachmesse
Fachmesse für
für Gussprodukte
Gussprodukte
mit
mit Newcast
Newcast Forum
Forum
Der global tätige Automobil- und Industriezulieferer Schaeffler
geht regelmäßig und konsequent gegen gefälschte
Produkte vor. Nun hat das Unternehmen in Schweinfurt etwa
30.000 Plagiate mit einem Gesamtgewicht von zehn Tonnen
vernichten lassen. Wälzlagern und ähnlichen Produkten
kommt eine entscheidende, sicherheitsrelevante Rolle in einer
Vielzahl von Anwendungen zu – fast überall, wo sich etwas
bewegt. Der sichere und reibungslose Personenverkehr mit
Zügen und Autos hängt genauso an verlässlichen Produkten
von Schaeffler wie der Betrieb unterschiedlichster Industrieanlagen.
Konsequent wird dann auch jeder Fälschungsfall vom
Team „Global Brand Protection“ von Schaeffler verfolgt. Die
Lagerfälschungen kommen dabei aus der ganzen Welt. Wenn
einem Händler oder Kunden ein verdächtiges Produkt etwa
der Marken INA, LuK oder FAG angedient wird, kann der
Anfangsverdacht direkt mit der Schaeffler-App „Origin Check“
geprüft werden. nummern. Der Schaden, der deutschen
Unternehmen durch Produktpiraterie entsteht, wird vom
VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V.)
auf etwa 6,4 Milliarden Euro jährlich geschätzt.
www.schaeffler.com
HERMES AWARD 2023 AN BOSCH REXROTH
In diesem Jahr hat die Jury unter dem Vorsitz von Prof. Dr.-Ing.
Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft,
ein Produkt für den dynamischen Robotikmarkt ausgezeichnet.
Bei dem nominierten Projekt Smart Flex Effector handelt
es sich um ein sensorgestütztes Ausgleichsmodul (Endeffektor)
für Roboter mit unabhängiger, präziser Kinematik in sechs
Freiheitsgraden. Es kann bei Handlings- oder Fügeprozessen
mit engen Toleranzen in der Automatisierungstechnik oder
Robotik mit Lasten bis 6 kg eingesetzt werden. Die Position
von Werkstücken oder Handling-Objekten kann von Robotern
mit Smart Flex Effector ertastet werden. Die Einsatzmöglichkeiten
sind vielfältig, da es als Zusatzgerät für unterschiedliche
Roboter auch für die Mensch-Roboter-Kollaboration geeignet
ist. „Die enge Mensch-Roboter-Interaktion nimmt eine
zentrale Stellung bei der Lösung drängender wirtschaftlicher,
gesellschaftlicher und demografischer Herausforderungen
ein: vom Optimieren der industriellen Montage über die
Erhöhung der Produktivität in der Landwirtschaft bis hin zur
Unterstützung des Medizin- und Pflegepersonals in Form von
Assistenzrobotern. Der Smart Flex Effector treibt die Effizienz
und die Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten von Robotern voran
und erzeugt damit messbaren Mehrwert für Industrie,
Umwelt und Gesellschaft. Mit der Auszeichnung des Projekts
geht der Hermes Award zum dritten Mal an Bosch Rexroth.
Herzlichen Glückwunsch zu dieser exzellenten Leistung“, sagt
Prof. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft
und Vorsitzender der Jury des Hermes Award.
www.hannovermesse.de
worldwide
Innovation
Innovation in
in Form
Form gebracht
gebracht
Die
Die NEWCAST
NEWCAST ist
ist das
das weltweite
weltweite Top-Event
Top-Event für
für
Präzisionsgussprodukte
Präzisionsgussprodukte vom
vom Smartphone
Smartphone über
über
E-Mobility
E-Mobility bis
bis zur
zur Windkraft.
Windkraft. Ein
Ein Höhepunkt
Höhepunkt ist
ist
die
die Verleihung
Verleihung des
des NEWCAST-Awards.
NEWCAST-Awards. Ergänzt
Ergänzt
wird
wird die
die Leistungsschau
Leistungsschau um
um die
die Vorträge
Vorträge und
und
Diskussionen
Diskussionen im
im NEWCAST-Forum.
NEWCAST-Forum.
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Tel. +49 211 4560 01 _ Fax +49 211 4560 668
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FLENDER ERNENNT NEUEN
GROUP CFO
Der deutsche Antriebs ‐
her steller Flender
gibt bekannt, dass
Christian Terlinde ab
1. Juli 2023 die Rolle des
Group CFO übernehmen
wird. Flender Group CEO
Andreas Evertz sagte: „Ich
bin sehr erfreut darüber,
dass wir Christian Terlinde
für Flender gewinnen
konnten. Er ist genau der richtige Finanz- und
Controlling-Experte für diese Rolle. Mit seiner
großen Erfahrung als CFO in internationalen
Industrie- und Automobil unternehmen sowie
seiner Kapitalmarktexpertise ist er die perfekte
Besetzung für unsere ambitionierte Wachstumsstrategie.“
Seit 2019 fungiert Terlinde als Group
CFO der Jost Werke SE, einem globalen Zulieferer
für die Nutzfahrzeugindustrie.
www.flender.com
Zum 1. März 2023 gab es einen Führungswechsel im Familienunternehmen
Stöber Antriebstechnik in Pforzheim: Rainer Wegener (Mitte)
übernimmt die Geschäftsführung. Er folgt auf Patrick Stöber(r.) und
Andreas Thiel (l.), die seit 2003 als geschäftsführende Gesellschafter die
Geschicke des Familienunternehmens in der dritten Generation lenkten.
Beide werden die strategische Ausrichtung der Stöber Gruppe als aktive
Gesellschafter auch weiterhin mitbestimmen. Wegener ist gelernter
Elektroanlageninstallateur und studierter Elektro- und Wirtschaftsingenieur.
Bei Stöber startete er 2001 als Vertriebsleiter Deutschland.
www.stoeber.de
60 JAHRE ZUKUNFTSWEISENDE SENSORIK
In diesem Jahr blickt der
Spezialist für Sensoren und
Positioniersysteme, die Siko
GmbH, auf 60 Jahre bewegte
Firmengeschichte zurück. Siko
gehört zu den bekanntesten
Herstellern im Bereich Winkelund
Längenmesssysteme und
hat sich zu einem Global Player entwickelt, der wegweisende Sensor- und
Positioniersysteme für Industrie und Maschinenbau anbietet. Rund
250 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sind weltweit in fünf Tochtergesellschaften
für Siko im Einsatz, davon 200 Mitarbeitende in Deutschland.
Siko-Produkte sind in über 30 Ländern zu beziehen. Dabei bekennt sich
das Unternehmen zu seinen regionalen Wurzeln und hat 2020 unweit des
Stammhauses einen weiteren Standort in Bad Krozingen für die Elektronikfertigung
sowie Vertrieb/Marketing in Betrieb genommen. Maßgeblich
verantwortlich für die Weichenstellungen der letzten Jahre ist Sven
Wischnewski, der seit 2014 als Geschäftsführer der Siko GmbH tätig ist.
www.siko.de
Wenn Innovation
auf Tradition trifft:
Maßgeschneiderte
Antriebslösungen seit 1879.
Weitere Informationen finden Sie hier: www.reintjes-gears.de
8 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

SOFTSTARTER
MARKUS CLEMENT WIRD NEUER CEO DER
EMAG-GRUPPE
Der langjährige CEO der Emag-
Gruppe, Heinz-Jürgen Prokop,
übergab am 1. April 2023 den
Staffelstab an Markus Clement.
Der neue CEO hatte in den
vergangenen 24 Jahren viele
Positionen in der Unternehmensgruppe
verantwortungsvoll inne.
Clement startete seine Karriere im
Service, dem folgten Stationen im
Management der Produktion,
Engineering und Customizing sowie zwölf Jahren bei
Emag China. Hier war Markus Clement zuletzt CEO. „Ich
freue mich auf die neue Herausforderung, denn Emag ist
ein großartiges Unternehmen und ich sehe viele positive
Entwicklungsmöglichkeiten im Sinne unserer Kunden“,
sagt der neue CEO. „Ich bin mir sicher, dass die Emag-
Gruppe mit den neuen Produkt- und Technologieentwicklungen
sowie den engagierten Mitarbeiterinnen und
Mitarbeitern die richtigen Lösungen für die Anforderungen
der Zukunft im Bereich der produktiven Präzisionsfertigung
im Angebot hat.“
www.emag.com
SUPPORT FÜR JUNGE TALENTE UND
BAUTEILE INKLUSIVE
Norelem setzt auf gezielte
Nachwuchsförderung und
präsentiert zwei Studentenprojekte,
die den
3D-Druck faserverstärkter
Polymere und die Entwicklung
eines Hochgeschwindigkeits-Transportsystems
unterstützen. Die systematische
Vermittlung maschinenbaurelevanter Themen
ist Ziel und Aufgabe der Norelem Academy. Einen
Teilbereich stellt die Förderung von Schüler- und Studentenprojekten
dar, für die Bauteile kostenfrei bereitstellt
werden. Zu den jüngst geförderten Projekten zählt
„Fiber-Fusion“, ein zweisemestriges Projekt an der ETH
Zürich, in dem ein additives Fertigungsverfahren konzipiert
und als kontinuierlicher 3D-Druck faserverstärkter
Polymere hochpräzise umgesetzt werden soll. „Hyperloop“
hingegen fokussiert ein Hochgeschwindigkeits-
Transportsystem nach dem Hyperloop-Prinzip. Studierende
fertigten zunächst den Prototyp einer Transportkapsel
samt neuartigem Antriebssystem. Diese Kapsel wurde in
einem zweiten Schritt durch ein neues Team auf höhere
Geschwindigkeiten ausgelegt.
www.norelem.de
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WÄLZ- UND GLEITLAGER
TITEL
10 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

TITEL
WÄLZ- UND GLEITLAGER
HOHE TEMPERATUREN UND FEUCHTIGKEIT
PAPIERPRODUKTION:
HÄRTETEST FÜR WÄLZLAGER
In der Trockenpartie einer Papiermaschine
wird die soeben erzeugte Papierbahn mit
Hitze und unter Druck bei hoher
Durchlaufgeschwindigkeit getrocknet.
Für die 40 bis 100 erhitzten
Trockenwalzen muss eine Lagerung
gefunden werden, die unter diesen
Bedingungen eine lange Lebensdauer
erreicht. Hier kommen Pendelrollenlager
zum Einsatz, die eigens für diese
Anwendung entwickelt wurden.
Ralf Petersen, Manager Industrial Bearings, European Technology
Center, NSK Deutschland GmbH, Ratingen
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/05 11

WÄLZ- UND GLEITLAGER
TITEL
Wenn man die Papierproduktion betrachtet, ist das
Digitalzeitalter noch nicht wirklich angebrochen.
Im Jahr 2022 wurden in Deutschland immerhin
21,6 Millionen Tonnen Papier erzeugt – mit einem
Altpapieranteil von 79 %. Allerdings verringert sich der Anteil an
(Zeitungs-)Druckpapier kontinuierlich und der Hauptanteil von
12,7 Millionen Tonnen entfällt auf Papier, Karton und Pappe für
Verpackungszwecke. Dieser Anteil wächst weiter, weshalb viele
Papierhersteller ihre Anlagen entsprechend umrüsten oder neu
bauen und nicht mehr grafische Papiere herstellen, sondern
beispielsweise Sorten wie Testliner und Kraftliner, aus denen
Wellpappe produziert wird.
HERAUSFORDERUNG FÜR DIE
ANTRIEBSTECHNIK
Aus Sicht der Antriebstechnik stellt die Papierproduktion sehr
hohe Anforderungen – zum Beispiel in der Trockenpartie, wo das
soeben erzeugte Papier entfeuchtet wird. Mit hoher Geschwindigkeit
(bis zu 1.000 m/min und mehr) wird die Papierbahn von
unten und oben über 40 bis 100 Trockenzylinder („Thermalwalzen“)
geführt, die von Dampf durchströmt werden und entsprechend
erhitzt sind. Dabei nimmt die Papierbahn Wärme auf, die sie direkt
wieder durch Verdampfung, d. h. in Form von Wasser, abgibt,
wenn sie sich durch die Zwischenräume, die man als „Taschen“
bezeichnet von Walze zu Walze bewegt. Manche Trockenpartien
verfügen auch über Walzen mit Taschenbelüftung (TB-Walzen).
Hier wird kalte Luft in die offenen Taschen geblasen, was die
Effizienz des Trockners erhöht.
WÄLZLAGERUNG VON TROCKENZYLINDERN
Bei der Auswahl der Wälzlager für die Trockenwalzen sind
Pendelrollenlager die erste Wahl. Sie können (auch temperaturbedingte)
Wellendurchbiegung kompensieren und sind
vergleichsweise kostengünstig.
Allerdings müssen hohe Temperaturen (bis 150 °C) berücksichtigt
werden sowie die Tatsache, dass der Feuchtegehalt der Umgebungsluft
sehr hoch ist. Hinzu kommen hohe Axialkräfte und
Belastungen, die aus der Bandzugspannung resultieren, sowie
Tangentialkräfte am Innenring, die durch die Aufweitung der
Walzenzapfen beim Aufheizen entstehen. Unter diesen Bedingungen
kann es – wenn konventionelle Wälzlager eingesetzt werden
– zu Rissen im Innenring kommen und damit zum Bruch des
Ringes bzw. zum Ausfall der kompletten Anlage. Ein solcher Ausfall
muss unbedingt vermieden werden, weil der Lagertausch
aufwändig ist. Und weil bei 100 Trockenzylindern 200 Lagerstellen
potenziell ausfallen können, muss die Zuverlässigkeit und Lebensdauer
jedes einzelnen Lagers sehr hoch sein.
TYPISCHES SCHADENSBILD: RISSE AM
INNENRING
Verursacht werden die Risse am Innenring dadurch, dass der
Dampf, mit dem die Walzen erwärmt werden, durch die Hohlwelle
der Walzen geleitet wird. Das führt dazu, dass sich die Welle stärker
ausdehnt als das Lager, so dass die Passung am Innenring immer
fester wird. Wenn die Umfangsspannung (d. h. die in Umfangsrichtung
ausgeübte Kraft) des Innenrings zunimmt, können
Risse entstehen.
Hinzu kommt in solchen Fällen, dass die Wärme die Viskosität
des Schmiermittels herabsetzt. Dadurch verringert sich ebenfalls
die Lagerlebensdauer. Außerdem kann die Wärmeausdehnung
der Welle zu einem Kriechen der Lagerringe führen, was sich
negativ auf die Maßhaltigkeit der Lagerung auswirkt und in der
Folge zu verringerter Lagerlebensdauer führt.
Verhindern kann man das Auftreten solcher Probleme durch ein
langsames Anlaufen der Anlage, bei dem die Temperatur nur in
kleinen Schritten erhöht wird. Dann kann es allerdings mehrere
Stunden dauern, bis die Anlage mit voller Leistung läuft. Solche
Produktions- und Ertragsausfälle können und wollen sich die
Papierhersteller nicht leisten. Wirtschaftlicher sind in diesem Fall
eine kluge Auswahl der Wälzlager in den Walzen und Zylindern
des Trockenbereichs sowie ein optimiertes Aufheizverfahren.
PENDELROLLENLAGER MIT SPEZIELLER
WERKSTOFFSPEZIFIKATION
NSK hat die Voraussetzungen für Innenringbrüche analysiert und
eine Methode zur Festigkeitsbewertung dieser Lager entwickelt.
Damit waren die Grundlagen für die Entwicklung der Pendelrollenlager
mit TL-Spezifikation gelegt.
Die Buchstaben stehen für „Tough & Long life“ und bezeichnen
die wesentlichen Merkmale dieser Baureihe: Unter rauen Umgebungsbedingungen
erreichen sie eine hohe Lebensdauer. Möglich
DIE IDEE
„NSK hat die Voraussetzungen für
Innenringbrüche von Pendelrollenlagern
analysiert und eine Methode
zur Festigkeitsbewertung dieser
Lager entwickelt. Damit waren die
Grundlagen für die Entwicklung von
Pendelrollenlager mit Spezifikation
für „Tough & Long life“ (TL) geschaffen.
Trick liegt in einer besonderen
chemischen Zusammensetzung des
verwendeten Einsatzstahls für die
Innen- und Außenringe. Dessen
entscheidende Eigenschaft ist die
harte Randschicht bei einem relativ
weichen Kern. Außerdem wurde das
Wärmebehandlungsverfahren so
optimiert, dass es hohe Zugspannungen
aufnehmen kann.
In entsprechenden Anwendungsbereichen
weisen TL-Lager wesentlich
verlängerte Lebensdauer auf.“
Ralf Petersen, Manager Industrial
Bearings, European Technology
Center, NSK Deutschland GmbH,
Ratingen
12 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

TITEL
WÄLZ- UND GLEITLAGER
2
105 °C 85 °C
02 Beispielhafter Aufbau
einer Trockenzylinderwalze
mit Angabe der typischen
Temperaturen (1 Dampf,
2 Schmieröl, 3 Ölrücklauf)
180 °C
3
01 Bei diesem durchgehärteten Innenring eines
Pendelrollenlagers führten die Umfangsspannungen
aufgrund der hohen Temperaturen
erst zu Rissen, dann zum Bruch
1
wird das durch eine besondere chemische Zusammensetzung des verwendeten Einsatzstahls
für die Innen- und Außenringe. Die Vorteile dieses Einsatzstahls liegen in
der harten Randschicht und dem relativ weichen Kern. Außerdem wurde das Wärmebehandlungsverfahren
so optimiert, dass es hohe Zugspannungen aufnehmen kann.
DOPPELT SO HOHE LAGERLEBENSDAUER
Die Widerstandsfähigkeit von Innenringen, die die TL-Spezifikation erfüllen, gegenüber
Ausdehnungen und Tangentialspannungen ist höher als der Widerstand von Innenringen
aus bainitischem Stahl und Wälzlagerstahl. Die Randschichthärte der Laufbahnen ist größer
als die von bainitischem Stahl und einsatzgehärtetem Stahl. Das führt dazu, dass der
Innenring bei Temperaturen bis zu 200 °C hohen Umfangsspannungen standhalten kann.
Weitere Kennzeichen der TL-Lager sind eine geänderte Innenkonstruktion und eine
Schmiernut mit Schmierbohrung im Außenring. Dank diesen konstruktiven Merkmalen
erreichen TL-Pendelrollenlager in der Trockenpartie von Papiermaschinen im Vergleich
zu Standardwälzlagern eine mindestens doppelt so hohe Lebensdauer.
Damit eignen sie sich bestens nicht nur für die Lagerung von Thermalwalzen, sondern
beispielsweise auch für den Einsatz in Kalanderwalzen, Leitwalzen und Glättzylindern,
die ebenfalls in der Trockenpartie mit entsprechend erhöhten Temperaturbereichen
installiert sind.
NSK-Pendelrollenlager mit TL-Technologie bewähren sich weltweit in Trockenzylindern
und anderen Walzen von Papiermaschinen. Das Programm umfasst mehr als 100 verschiedene
TL-Lagergrößen und -typen mit Bohrungsdurchmessern bis 560 mm.
PRAXISBEISPIEL
Ein Beispiel aus der Praxis: Bei den Kalanderwalzen in einer Papierfabrik kam es zu
Rissen an den Innenringen der Walzenlager. Die Folge waren bis zu 12 Ausfälle pro Jahr,
die zu aufwändigen Wartungsarbeiten und erheblichen Stillstandszeiten führten. Das
Unternehmen bat ein Expertenteam von NSK, das Problem zu untersuchen. Solche Aufgaben
übernimmt NSK im Rahmen des AIP-Programms (Added Value Programme).
Die NSK-Spezialisten stellten fest, dass es sich bei den Pendelrollenlagern in den Kalanderwalzen
um Standardlager handelte, die nicht für den Betrieb bei hohen Temperaturen
ausgelegt sind. Risse an den Innenringen waren daher die logische Konsequenz. NSK
empfahl, auf Pendelrollenlager mit TL-Technologie umzustellen. Der Papierhersteller
setzte diesen Vorschlag um, und die Lagerlebensdauer verdoppelte sich daraufhin. Über
einen Zeitraum von fünf Jahren konnte das Unternehmen rund 430.000 Euro an Wartungsund
Ausfallkosten einsparen.
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2

MARKTPLATZ
MASSGESCHNEIDERTE ANTRIEBE AUCH
FÜR SCHÜTTGUT
Auch um die verschiedenen
Arten von Schüttgut zu
bewegen, hat Nord Drivesystems
mit Maxxdrive XT die
passenden Antriebe für Gurtförderer,
Becherwerke und andere
Transportsysteme im Angebot.
„Unser Industry Sector Management
kennt sich im Schüttgut-
Handling bestens aus und ist mit den Anforderungen der Branche
vertraut“, erklärt Jörg Niermann, Bereichsleiter Marketing bei Nord.
Der Antriebsspezialist bietet für Transportsysteme wie Gurtförderer,
Becherwerke und Schneckenförderer maßgeschneiderte
Antriebssysteme. „Unser Portfolio umfasst ebenso hochrobuste
Systeme für Anwendungen in rauen Umgebungsbedingungen wie
explosionsgeschützte und besonders hygienische Antriebssysteme.“
Speziell für die Schüttgut-Industrie hat der Spezialist das
Industriegetriebe Maxxdrive XT entwickelt. Der Leistungs- und
Drehzahlbereich der anwendungsoptimierten zweistufigen
Kegelstirnradgetriebe wurde auf Anwendungen abgestimmt, in
denen niedrige Übersetzungen in Kombination mit hohen Leistungen
gefragt sind. Seine robuste Ausführung macht das Getriebe
widerstandsfähig gegen Verschmutzung und verlässlich im rauen
Betrieb. Ein besonderes Abdichtungskonzept reduziert den
Wartungsaufwand. Große Wälzlager und Achsabstände erhöhen
die Belastbarkeit und Lebensdauer der Komponenten.
www.nord.com
VIELSEITIGE RADIALLAGER
Radiallager sind eine Untergruppe
der Wälzlager, die
primär radiale Lasten aufnehmen
können – diese wirken
immer senkrecht zur Wellenachse.
Im Sortiment von
Findling Wälzlager finden sich
zahlreiche Modelle, darunter
Rillenkugellager, Zylinderrollenlager
oder Pendelrollenlager. Je nach Wälzkörperart unterscheiden
sich die Eigenschaften: Radial-Rillenkugellager sind besonders
vielseitig verwendbar, im Betrieb unempfindlich, wartungsfreundlich
und sehr wirtschaftlich. Radial-Pendelrollenlager
haben eine hohe Maßstabilität, nehmen hohe Radial- und
mittlere Axialkräfte auf und sind auch bei Vibration verschleißbeständig.
Sie weisen eine hohe Unempfindlichkeit gegen
Fluchtungsfehler und Stoßbelastungen auf. Radial-Zylinderrollenlager
sind äußerst tragfähig und sehr steif. Sie können
zusätzlich zu hohen Radialkräften auch Axialkräfte aufnehmen,
wenn sie als Stütz- oder Festlager eingesetzt werden. Die zweite
große Gruppe der Wälzlager sind Axiallager, die im Regelfall
jedoch keine oder nur sehr geringe Radialkräfte aufnehmen
können. Eine gute Lösung bei gleichmäßig auftretenden radialen
und axialen Kräften bieten Schrägkugellager und Kegelrollenlager.
Die korrekte Auswahl erfolgt meist über Berchnungsprogramme
oder ganz persönlich im Beratungsgespräch mit
den Spezialisten von Findling Wälzlager.
www.findling.com
PLUG-AND-PLAY-WERKZEUG FÜR KLEINE
UND MITTLERE SERIEN
Mit Einführung der Produktreihe
Easy erweitert LMT Tools
sein Sortiment um universell
einsetzbare Plug-and-Play-
Werkzeuge. Erster Neuzugang
ist Easymill, ein flexibel
nutzbarer Vollhartmetall-
Fräser. Geometrie und
Beschichtung von Easymill
wurden speziell auf die Bearbeitung von niedrig-legierten
Stählen und austenitischen Materialien abgestimmt. Mit nur
einem Werkzeug lassen sich alle gängigen Fräsoperationen
abdecken – sei es Schruppen, Schlichten, Nutenfräsen,
Rampen, Taschenfräsen oder helikales Eintauchen. Die
ungleiche Drallsteigung und die positive Schneidenausführung
reduzieren Schnittdruck und Zerspankräfte, sodass
Vibrationen gemindert werden. Damit ist der Fräser auch für
angetriebene Werkzeuge auf Dreh-Fräsmaschinen geeignet.
Die scharfe Schneidkante sorgt für eine geringe Aufbauschneidenbildung
und stellt einen reibungslosen Abtransport
der Späne sicher. Easymill ist bis Mitte schneidend und
ermöglicht dank Halsfreischnitt Zustelltiefen bis zum
dreifachen Fräsdurchmesser.
www.lmt-tools.com
DREI-LEVEL-FREQUENZUMRICHTER NUN
MIT DC-EINSPEISUNG
Der Drei-Level-Frequenzumrichter
SD2M von Sieb und Meyer ist
im Einsatzspektrum erweitert
worden. Es sind nun Produktvarianten
mit DC-Einspeisung
im Leistungsbereich bis zu
500 kVA / 800 A verfügbar. Die
SD2M DC-Varianten finden
ihren Einsatz in Anwendungen,
bei denen Prozess- oder
Speicherenergie von Hochgeschwindigkeitsmotoren/-generatoren
ins Netz zurückgespeist
werden soll. Dies erfolgt
in Kombination mit Netzwechselrichtern
(aktive Front-End-
Netzteile), welche in der Regel
länder-/netzspezifischen Anforderungen unterliegen. Typische
Anwendungen sind ORC-Systeme, Flywheels und andere
turbinenbasierte Generatorsysteme. Vorteile sind sowohl die
dynamische und sensorlose Regelungstechnik als auch die
explizit für Hochgeschwindigkeitsanwendungen ausgelegten
Endstufen. Die Baureihe punktet mit Vorteilen bezüglich des
Wirkungsgrads, der Baugröße, des Gewichts und den Kosten
des zu betrachtenden Gesamtsystems. In den meisten Fällen
kann auf Zusatzkomponenten wie Motor-LC-Filter oder
Motordrosseln komplett verzichtet werden. Zusätzlich bietet
die Trennung des Netzwechselrichters und des Frequenzumrichters
auf Ebene des DC-Zwischenkreises Vorteile bei der
Internationalisierung der Produkte. Unterschiedliche Netzanforderungen
können durch den Einsatz lokaler Netzwechselrichter
erfüllt werden, ohne dabei den oftmals sensiblen
Hochgeschwindigkeitsmotor negativ zu beeinflussen.
www.sieb-meyer.de
14 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
SMARTE BAUSTEINE FÜR KOMPAKTES
FTS-DESIGN
Sumitomo stellt
gemeinsam mit der
Lafert Group mit dem
Smartris Drive Compact
eine neue Version
seines Antriebs für
fahrerlose Transportsysteme
(FTS) vor, die
viermal kleiner als das Standardmodell ausfällt. Das Antriebspaket
Smartris vereint Getriebe, Servomotor und Antriebsregler. In
Kombination mit der Eco-S Serie transportiert die neue FTS-Lösung
bis zu 800 kg Gesamtgewicht mit einer Geschwindigkeit
bis 2,0 m/s. „Um der steigenden Marktnachfrage nach kompakten
autonomen Fahrsystemen gerecht zu werden, haben wir
Smartris Drive Compact entwickelt. Der neue Antriebsregler hat
nurmehr die Größe einer Computermaus, und das bei der vollen
Funktionalität“, so Christian Lochner, Produkt Manager Drive
Systems. Für zusätzliche Kompaktheit sorgen das einstufige
Cyclo-Prinzip im Getriebe, der direkt angebaute Servomotor und
die In-Wheel-Struktur. Parallel steht das Antriebspaket BBB-H
IE5 im Fokus, das Kegelstirnradgetriebe, Lafert IE5 PM-Synchronmotor
und Invertek-Frequenzumrichter kombiniert.
www.sumitomodrive.com
FÜR GENAUIGKEIT BEI LANGEN
HÜBEN
Das neue Zahnstangengetriebe
Lifgo hp von
Leantechnik bietet
Anwendern ein
hohes Maß an
Präzision. Da
Antrieb und
Führung in einer
einzigen Komponente vereint sind, weisen die Getriebe eine
hohe Steifigkeit auf und ermöglichen so genaue Hübe in
beliebiger Länge. Der Lifgo hp gewährleistet auch bei
großen Hublängen eine hohe Steifigkeit der Achse, ohne
dass es zu Einbußen in der Dynamik kommt. Die Getriebe
bieten noch weitere Vorteile: So ist ihre Zahnstange mit
einer Schrägverzahnung ausgestattet. Dadurch verfährt sie
besonders leise, und das Getriebe erzielt eine Positioniergenauigkeit
von bis zu 2 µm. Das stufenlos einstellbare
Zahnflankenspiel erhöht die Präzision weiter. Die Lifgo
hp-Zahnstangengetriebe bieten je nach Baugröße Hubkräfte
zwischen 1.800 sowie 22.600 N und erreichen eine
Hubgeschwindigkeit von bis zu 3 m/s.
www.leantechnik.com
14-MM-LINEARAKTUATOR
Mit dem LSA14 stellt Nanotec seinen ersten Linearaktuator mit Flanschgröße 14 mm
(Nema 6) vor. Er ist einer der kleinsten Linearaktuatoren mit Schrittmotor auf dem Markt.
Die kompakte Einheit eignet sich sehr gut für Anwendungen mit Platzbeschränkungen – unter
anderem in der Medizintechnik, der Laborautomation, bei Analyseinstrumenten oder in
der optischen Technologie. Die Auflösung von bis zu 5 µm pro Schritt erlaubt eine sehr
genaue Positionierung. In Kombination mit der vorgespannten Gewindemutter lässt sich
auch das Umkehrspiel eliminieren. Trotz miniaturisierter Bauform stellt der Aktuator eine
Maximalkraft von 15 N bereit. Nanotec bietet für den LSA14 verschiedene Motorcontroller und kundenspezifische Lösungen,
wie zum Beispiel die Beschichtung der Spindel, an.
www.nanotec.de
iC-TW29
26-Bit Encoder-Prozessor mit
Interpolation und BiSS-Schnittstelle
• FlexCount® – beliebige Auflösungen, unabhängig von der
Periodenzahl am Eingang
• ABZ-, UVW-, BiSS/SSI-Ausgabe mit unabhängiger Skalierung
• 26-Bit Position zzgl. 32-Bit Umdrehungszahl über SPI
• Auto-Kalibrierung und Exzentrizitätskorrektur
• Geringe Latenz (2,4 µs /5 µs)
• Schnittstelle für externen Umdrehungssensor
• Kompakt: integriertes EEPROM und RS-422-Treiber
Tel.: 06135 /92 92-300
www.ichaus.de/tw29
Sensor+Test Nürnberg, 09.–11.05.23, 1-532
Automatica München, 27.–30.06.23, B5-408

KUPPLUNGEN UND BREMSEN
HYDRAULISCHE BREMSZYLINDER
LEICHT HANDZUHABEN
In hochsensiblen Reinraum bereichen
kommen spezielle Probe -
nehmer zum Einsatz.
Für einfache und fast
kontaktfreie Handhabung
der Geräte setzt ein auf Laborausrüstung
spezialisiertes Unternehmen
hydraulische Bremszylinder ein.
Robert Timmerberg M. A., Fachjournalist (DFJV),
plus2 GmbH, Düsseldorf
Ein Unternehmen für eine Reihe von Spezialprodukten im
Bereich der Labortechnik ist Pinpoint Scientific aus
Bridgend in Wales, Großbritannien. Deren Produktpalette
umfasst unter anderem Lösungen zur Luftüberwachung,
zur kontinuierlichen Überwachung lebensfähiger Partikel und
Überwachungslösungen für Isolatoren. Zur qualitativen Probenahme
für das Laborpersonal gehört für die Produkte dabei auch
ein hoher Bedienkomfort und effektiver Kontaminationsschutz.
Die mikrobiellen Luftprobenehmer der Impactair-Reihe der
Laborausrüster können auch unter diesem Aspekt als gutes Beispiel
einer bis ins kleinste Detail durchdachten Lösung angesehen
werden. Sie wurden für die kontinuierliche Überwachung in
forschungstechnischen und industriellen Laborbereichen entwickelt.
Um die Arbeit der Anwenderinnen und Anwender vor
allem in Rein-raumumgebungen von Laboren der Lebensmitteloder
Medizintechnik sowie in der pharmazeutischen Industrie
bei der Beprobung so einfach wie möglich zu gestalten, wandten
sich die Konstrukteure von Pinpoint Scientific während ihrer Suche
nach hochwertigen Komponenten zur Geschwindigkeits-
Die hydraulischen
Brems zylinder (Geräterückseite)
sind in Edelstahlhülsen
integriert und dienen dem
einfachen Öffnen sowie
Schließen des Deckels
regulierung an ACE Stoßdämpfer. Nach Beachtung aller Anforderungen
und Wünsche empfahlen die Spezialisten aus Langenfeld
zur Bedienung einer Haube der mikrobiellen Luftprobenehmer
hydraulische Bremszylinder.
HYDRAULISCHE BREMSZYLINDER FÜR
BESONDERE LÖSUNG
Wyn Gordge, Vertriebsingenieur von ACE in Großbritannien,
schildert die Ausgangslage: „Mit unserem Distributor Applied
Automation haben wir schon oft erfolgreich zusammengearbeitet,
sodass eine Belieferung auch in diesem Fall auf Kundenseite
schnell zum gewünschten Ergebnis führte.“ Als ausschlaggebenden
Punkt zur Verwendung hydraulischer Bremszylinder beschreibt
er den Anwenderwunsch nach einem Öffnungsvorgang
der Probenehmerhaube ohne nennenswerten Kraftaufwand.
Ohne diese Anforderung hätten prinzipiell auch die per Ventil
exakt der gewünschten Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit
anpassbaren Industriegasfedern aus Edelstahl von ACE als Maschinenelemente
gereicht. Weil aber im Gegensatz zu den Industriegasfedern
die hydraulischen Bremszylinder des Typs HB-15-
50 lediglich angetippt werden müssen, um den Öffnungsvorgang
der Haube auszulösen, fiel die Wahl auf diese Komponenten. Ein
weiteres Plus bei dieser Applikation ist die Eigenschaft, dass die
Bremszylinder einen sanften Schließvorgang mit zusätzlicher
Dämpfung ermöglichen.
BESONDERES ÖL
Da die Impactair-Sampler meist in kritischen Laborumgebungen
und Reinräumen eingesetzt werden, kam laut Pflichtenheft von
Pinpoint die Verwendung von Maschinenöl als Dämpfungsmedium
im Korpus des Bremszylinders nicht in Frage. Aufgrund dieser
Anforderung und wegen der empfindlichen Einsatzgebiete
wählte ACE ein spezielles Pflanzenöl mit ganz ähnlicher Viskosität
und Lebensdauer. Die Konstrukteure des Laborausrüsters
steuerten dann im Zuge des Produktdesigns noch Edelstahlhülsen
zur Ummantelung der hydraulischen Bremszylinder bei, de-
16 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

KUPPLUNGEN UND BREMSEN
FUNKTIONSWEISE DER PROBENENTNAHME
Die mikrobiellen Luftprobenehmer der Impactair-Reihe von Pinpoint
Scientific wurden für die kontinuierliche Überwachung in forschungstechnischen
und industriellen Laborbereichen entwickelt, in denen
prozessbegleitende Probenahme lebensfähiger Partikel von entscheidender
Bedeutung ist. Die Arbeit vollzieht sich dabei, indem Luft mit hoher
Geschwindigkeit durch einen sehr schmalen Einlassschlitz angesaugt
wird, woraufhin Partikel, einschließlich Mikroben in der Luft, auf eine
angelegte Kulturoberfläche in einer Petrischale auftreffen und daran
haften. Die Petrischale wird langsam unter dem Einlass gedreht, um
sicherzustellen, dass die Luft immer auf einen frischen Bereich der Kultur
aufprallt. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit eines Doppelaufpralls.
Hierbei handelt es sich um ein mikrobiologisches und physikalisches
Phänomen, bei dem zwei Mikroben am selben Punkt landen und bei der
Inkubation als eine einzige Kolonie auftreten.
ren Außenkörper serienmäßig aus beschichtetem Stahl gefertigt sind. Diese Maßnahme
dient einerseits der Erfüllung der hohen Hygieneanforderungen an den
Betrieb in Reinräumen, andererseits passt das Edelstahlmaterial der Hülsen perfekt
zum Gesamtdesign der Impactair-140.
Die verwendeten Maschinenelemente sind durch ihre stufenlose Einstellbarkeit
der Druck- und Zugkraft zwischen 20 und 800 N in idealer Weise geeignet,
um die Haube zu öffnen und wie gewünscht in einem Öffnungswinkel von
60 Grad zu halten. Das Verstellen der beidseitig oder einseitig wirkenden hydraulischen
Bremszylinder erfolgt einfach über das Einstellsegment am Kolben. Aufgrund
ihrer hohen Qualität und langen Standzeiten ist den unterschiedlichen
Wünschen von Anwendern im Laborbereich hinsichtlich der Häufigkeit der Öffnungs-
und Schließvorgänge kaum ein Limit gesetzt. Ansonsten finden diese
Maschinenelemente zur präzisen Regulierung von Geschwindigkeiten vor allem
Anwendung in unterschiedlichsten Automotive- oder Industriekonstruktionen,
aber auch in der Elektronik-, Möbel- und sogar Freizeitindustrie.
DIE IDEE
„Der ausschlaggebende Punkt zur
Verwendung hydraulischer Bremszylinder
war der Anwenderwunsch
nach einem Öffnungsvorgang der
Probenehmerhaube ohne nennenswerten
Kraftaufwand. Ansonsten
hätten sich auch die per Ventil
anpassbaren Industriegasfedern
angeboten. Weil aber die hydraulischen
Bremszylinder lediglich
angetippt werden müssen, um den
Öffnungsvorgang der Haube
auszulösen, fiel die Wahl auf diese
Komponenten. Wegen dem empfindlichen
Einsatzgebiet wählten wir
ein spezielles Pflanzenöl mit ganz
ähnlicher Viskosität und Lebensdauer
wie das ursprünglich verwendete
Maschinenöl.“
Bilder: Pinpoint Scientific Limited, ACE Stoßdämpfer
Wyn Gordge, Area Manager, ACE
Fabreeka UK, Haydock, England
www.ace-ace.de
RS_Festgefahren_antriebstechnik_2023-2 17.01.2023 13:17 Uhr Seite 1
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LINEARTECHNIK
LINEARSYSTEME
LINEAR BAUEN,
KREATIVITÄT WECKEN
Freiheit für Eigenkonstruktionen ist im Bereich Lineartechnik eine
gefragte Eigenschaft. Die Firma Minitec bietet hier ein breites
Produktspektrum. Von der Verstellbarkeit über Messeinrichtungen
ist alles vorhanden und uneingeschränkt kompatibel zum
Profilbaukasten des Unternehmens.
Stefan Wache, Leiter Marketing und Kommunikation, Minitec, Schönenberg-Kübelberg
18 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

Flexibiltät wird in modernen Produktionsstandorten
immer wichtiger. Das
beginnt bei einfachen Breiten-, Längenoder
Höhenverstellungen und geht
über Vorrichtungen für Be- und Entladevorgänge
(„Pick-and-Place“) bis hin zu Messeinrichtungen
und mehrdimensional arbeitenden
Portalrobotern. Sie ermöglichen kreative
Lösungen für kleine und größere
Produktionsoptimierungen.
Die Lineartechnik von Minitec bietet
hier einige Möglichkeiten. Das Spektrum
reicht von Einzelkomponenten über Verstelleinheiten
und Gleitführungen bis hin zu einbaufertigen
Linearmodulen. Gemeinsames
Merkmal ist die uneingeschränkte Kompatibilität
zum Minitec-Profilbaukasten. So ist sichergestellt,
dass sich die jeweilige Lineareinheit
nahtlos in Konstruktion einfügt.
BAUKASTEN FÜR HÖCHSTE
FLEXIBILITÄT
Besonders flexibel ist man mit dem Linearsystem
LR. Denn hier steht eine ganze Familie
von Linearkomponenten zur Verfügung, die
aufeinander abgestimmt sind. Das Programm
umfasst einbaufertige Linearachsen genauso
wie Laufwagen, Antriebe, Umlenkungen,
Schienen und ein umfangreiches Zubehör.
Die Linearachsen des Linearsystems LR eignen
sich perfekt für die Verwendung in Handlingseinrichtungen,
Messeinrichtungen und
Justier-Vorrichtungen sowie zur präzisen Führung
von Türen oder großen Aufzügen.
Die Basis des Linearsystems LR bilden doppelreihige
Profillaufrollen aus Kugellagerstahl
und gehärtete Präzisionsstahlwellen. Mit diesem
System lassen sich beliebig lange Linearführungen
herstellen, so dass auch lange Verfahrwege
realisiert werden können. Dazu trägt
auch der Zahnriemenantrieb bei, welcher zudem
eine hohe Geschwindigkeit erlaubt.
Neben Einzelkomponenten stehen auch einbaufertige
Linearachsen zur Verfügung, bei
welchen für eine Bestellung nur noch die gewünschte
Hublänge sowie die Umlenkung angegeben
werden müssen. Dabei weisen die Kürzel
LR 6, LR 12 und LR 16 auf die Stärke in Millimeter
der eingebauten Stahlwellen hin, was
entsprechend für die Belastbarkeit wichtig ist.
Gemäß dem bewährten Minitec Baukastenprinzip
ist das Profilsystem der ideale Träger
für Lineartechnik. Wenn für das Linearsystem
LR kein Antrieb benötigt wird, lässt sich jedes
MiniTec Profil der Serie 45 als Profilschienenführung
einsetzen. Einfach Wellenträger beziehungsweise
Schiene anbringen, Welle einclipsen,
fertig! Genauso ist es auch möglich,
dass nur eine Seite der Laufschiene angetrieben
wird.
STABIL UND BELASTBAR
Die Laufwagen sind mit 2-reihigen Profillaufrollen
bestückt. Je nach Belastung können die
Wagen mit sehr vielen Laufrollen ausgerüstet
werden. Diese werden mit Stahlleisten direkt
Die Basis des Linearsystems LR
bilden doppelreihige
Profillaufrollen
an der Wagenplatte
befestigt. Dadurch hat
die Konstruktion größtmögliche
Stabilität und gibt nicht
nach. Es sind keine speziellen Laufrollenprofile
für den Aufbau der Wagen erforderlich.
Die spielfreie Einstellung der Führungen
erfolgt mit Exzenterbuchsen.
Die Laufwagen gibt es offen oder komplett
gekapselt. Bei den geschlossenen Laufwagen
sind in die Abdeckkappen Abstreiffilze integriert,
die gleichzeitig die Wellen von grobem
Schmutz befreien und mit Schmierstoff versorgen.
Die Filze lassen sich nach Lösen der
seitlichen Verschraubung schnell und einfach
austauschen. Daher ist das Linearsystem LR
selbst bei schmutzigen oder hygienisch kritischen
Einsatzbedingungen uneingeschränkt
verwendbar. Besonders stabil ist aufgrund seiner
Breite von bis zu 32 mm auch der Zahnriemen
des LR Systems.
EIN BEWEGENDER ALLROUNDER
Das Linearsystem LR und seine vielfältigen
Komponenten ist grenzenlos flexibel. Dank
seines simplen Aufbaus eignet es sich bestens
für immer neue Eigenkonstruktionen, zudem
lässt es sich einfach warten und justieren.
Nicht nur die Verfahrwege, auch die Laufwagen
können in Länge und Breite stark variieren.
Das System LR lässt sich nahtlos in das
Minitec-Profilsystem integrieren und bewährt
sich in unzähligen Konstruktionen.
Bilder: Minitec
www.minitec.de
DIE IDEE
„Flexible Lineaertechnik in Kombination
mit uneingeschränkt
kompatiblen Profilen bietet großen
Raum für Eigenkonstruktionen.
Minitec hat hier ein Portfolio,
welches dem Konstrukteur kaum
Wünsche offen lässt. Das Unternehmen
steht seinen Kunden auch
immer beratend zur Seite.“
Stefan Wache, Leiter Marketing und
Kommunikation, Minitec
Technik
die bewegt
Exakte Positioniergenauigkeit,
geringe Geräuschentwicklung
und
ein hoher Wirkungsgrad
sind wichtige Features
für präzisionsgeschliffene
Kugelgewindetriebe.
Steinmeyer ist ihr
verlässlicher Partner für
Kugelgewindetriebe und
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Lösungen an.
Weitere Details finden
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Website
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UMRICHTERTECHNIK
MITTELSPANNUNGSANTRIEBE FÜR NASA-WINDKANAL
HOUSTON:
WE HAVE A WINDY MISSION
Wer bei Ventilatoren an Geräte
mit den üblichen Industriemaßen
denkt, wird bei den Ventilatoren
der EVG Lufttechnik
aus Eberdingen-Hochdorf überrascht sein.
Denn diese können sogar einen Durchmesser
von mehreren Metern haben. Neben Ventilatoren
für Industrieanwendungen entwickelt
und fertigt der Ventilatorenspezialist auch
Systeme für Windkanalanwendungen, Indoor-Skydiving-Windtunnel,
Prüfstände für
die Formel 1 und Fahrtwindgebläse. Die Ventilatoren
können bei sehr hohem Wirkungsgrad
und niedrigen Schallwerten Luftgeschwindigkeiten
in der Flugkammer von weit
über 300 km/h erreichen!
Für einen neuen vertikalen Windkanal am
NASA Langley Research Center liefert ein Spezialist
aus Eberdingen leistungsstarke Ventilatoren aus
Carbon. Die erforderliche Mittelspannungs-
Antriebstechnik für die anspruchsvolle Anwendung
stammt von ABB.
Sebastian Jahr, Project Director, Head of Project Management,
ABB Motion Deutschland
HERZSTÜCK DES WINDKANALS
Ein Auftrag aus den USA war auch für die Spezialisten
von EVG eine besondere Mission. Für
einen großen Windkanal des NASA Langley
Research Center, einer Forschungseinrichtung
der amerikanischen Raumfahrtbehörde
NASA in Hampton (Virginia, USA), soll das
Unternehmen dessen Herzstück liefern: die
Ventilatoren samt Frequenz umrichter. Der
neue Windkanal mit der Bezeichnung Flight
Dynamics Research Facility (FDRF) wird den
Forschern einen äußerst vielseitigen und kosteneffizienten
vertikalen Windkanal für die
Durchführung von Forschungs- und Technologieentwicklungsarbeiten
zur Verfügung
stellen, die verschiedene NASA-Missionen
unterstützen, darunter Luftfahrtforschung,
Weltraumforschung und Wissenschaft. Der
FDRF wird wesentlich leistungsfähiger sein
als die beiden bestehenden Tunnel in Hampton,
die er ersetzt. Zu den neuen Fähigkeiten
gehören ein höherer dynamischer Druck, höhere
Reynoldszahlen und weniger Turbulenzen
im Freistrahl.
Von entscheidender Bedeutung werden die
vier Axialventilatoren einer neu eingeführten
Baureihe von EVG mit einem Durchmesser
von 4,25 m und einer Antriebsleistung von je
560 kW sein. Diese Ventilatoren sind ähnlich
wie die Skydive-Modelle des Herstellers aufgebaut
und ebenfalls mit Carbonflügeln ausgestattet.
Aufgrund der leichten Flügel kann das
für den FDRF geforderte breite Leistungsspektrum
ermöglicht werden; Veränderungen der
Drehzahl sind innerhalb kürzester Zeit möglich.
Im Gegensatz zu Skydive-Ventilatoren ist
20 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

UMRICHTERTECHNIK
01 Die ABB-Hochspannungsmotoren
müssen extrem kurze Beschleunigungsund
Bremszeiten realisieren können
die Drehachse in diesem Wind kanal aber horizontal. Daher
wurde das Design auf diese Einsatzart angepasst.
Rainer Strobel ist als Account Manager bei EVG unter anderem
verantwortlich für den Vertrieb und die Projektierung
(technische Auslegung) von Industrie ventilatoren sowie für
das Projektmanagement. Er erläutert den Aufbau des Windkanals:
„Es handelt sich um eine vertikale Flugkammer mit
einem Luftstrom von unten nach oben. Die Luft wird in einem
geschlossenen Kreislauf gefördert. Im unteren horizontalen
Ast befinden sich die Ventilatoren – zwei auf der Westund
zwei auf der Ostseite. Die Luft wird über Umlenkbleche
in die Kammer geleitet, die gleichzeitig auch dafür sorgen,
dass darin ein möglichst homogener Luftstrom erreicht wird.“
Der Account Manager ergänzt: „Dieses Projekt ist das größte
in der Firmengeschichte. Wir können stolz darauf sein, mit
unserem relativ kleinen Unternehmen den Zuschlag dafür
erhalten und es in der Kürze der Zeit mit allen technologischen
Herausforderungen gemeistert zu haben.“
Jeder Ventilator stellt einen Volumenstrom bis zu 400 m³/
sec zur Verfügung. Die vier Ventilatoren bringen zusammen
somit eine maximale Leistung von 1.600 m³/sec oder
5,76 Millionen m³/h. Die großen Axialventilatoren mit Carbonflügeln
werden auch in Skydive- und Windtunnel-Anlagen
eingesetzt. Neben einer hohen Leistungsfähigkeit und
betrieblichen Flexibilität zeichnen sie sich durch eine extreme
Laufruhe aus.
Die Ventilatoren haben eine Leistung von jeweils 560 kW.
Diese braucht es, um den inneren Druckverlust in der Kammer
überwinden zu können, der sich durch die Luftumlenkung
ergibt. Der erforderliche leistungsstarke Antrieb für die
vier Ventilatoren kommt von ABB Motion. Der Technologiekonzern
liefert seit 2019 die Antriebe für die Carbon-Ventilatoren
des Unternehmens. Für dieses Projekt hat EVG zum
ersten Mal Mittelspannungsantriebe bei ABB geordert.
End) und DTL (Direct-to-Line-Verbindung) für den 4Q-Betrieb
sowie vier Hochspannungsmotoren AXR450MN8
(560 kW, 4,16 kV, 550 U/min).
Auf die Frage, warum sich EVG bei diesem Projekt für Antriebstechnik
von ABB entschieden hat, antwortet Strobel:
„Die gute Zusammenarbeit zwischen ABB und EVG hat sich
bewährt. Technologisch war auch entscheidend, dass ABB
den gesamten Mittelspannungsantrieb, bestehend aus Motor
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LEISTUNGSSTARKER
MITTELSPANNUNGSANTRIEB
Für ABB Motion brachte der Auftrag eine weitere Premiere
mit sich, denn es konnte erstmals ein Mittelspannungs-Frequenzumrichter
ACS2000 in US-Ausführung in Deutschland
verkauft werden. Die Lieferung an EVG umfasst vier ACS2000
(4.160 V, 560 kW) in NEMA-Version mit AFE (Active Front
LEAK-DETECT
Druckluftleckagen
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Hilger u. Kern GmbH Industrietechnik
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Antriebsriemen
Standard- und
Sonderlösungen
Antriebskomponenten
Standard- und
Zeichnungsteile

UMRICHTERTECHNIK
02 Der Mittelspannungs-Frequenzumrichter
AC2000 wurde für den Abnahmetest extra aus
den USA in das EVG-Werk geliefert
und Frequenzumrichter, liefern kann, mit dem die erforderlichen
Zyklus-Anforderungen erfüllt werden.“
HOHE ANFORDERUNGEN ERFÜLLT
Die Motoren sind zentral in den Ventilatoren verbaut. Sie sind umkapselt,
damit der Wind ohne Widerstand an ihnen vorbeiströmen
kann. Zur Kühlung sind die Motoren mit separaten Kühlventilatoren
ausgestattet. Aufgrund der Testzyklen, die auf dem Windtunnel
künftig gefahren werden, werden besondere Anforderungen an extrem
kurze Beschleunigungs- und Bremszeiten der Motoren gestellt.
Eine Forderung lautet beispielsweise, die Ventilatoren innerhalb
von 5 sec von der Standby-Leerlauf-Drehzahl auf eine vorgegebene
Testgeschwindigkeit hochfahren zu können. Dazu Strobel: „Das war
eine technische Herausforderung, die wir an ABB herangetragen haben.
Sie haben uns versichert, dass es geht. Und es funktioniert!“
Die für das Projekt benötigten Motoren wurden im ABB-Werk in
Helsinki gebaut, die Mittelspannungs-Frequenzumrichter ACS2000
mit einer Spannung von 4.150 V stammen aus dem Werk in New
Berlin (Wisconsin/USA). Für den Abnahmetest im Januar 2023 im
Beisein von NASA-Vertretern und der beteiligten Firmen wurden auf
dem Betriebsgelände von EVG in Hochdorf extra ein Generator und
ein Transformator angemietet, um den Antrieb unter reellen Bedingungen
testen zu können. Dazu wurde auch einer der vier ACS2000
aus den USA ins EVG-Werk geliefert, um die Gesamteinheit aus Ventilator
und Antriebstechnik über den vollen Leistungsbereich testen
zu können.
Im Abnahmetest konnte die Ventilator-Antriebs-Kombination
bei verschiedenen Testfahrten ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis
stellen. In absehbarer Zukunft kann die NASA mit ihrer Hilfe
nützliche und wichtige Erkenntnisse in ihrem neuen Windkanal
gewinnen. Der Bau der Flight Dynamics Research Facility Anlage
wird voraussichtlich Ende 2024 abgeschlossen sein.
Bilder: ABB
www.abb.de
DIE VENTILATOREN HABEN EINE
LEISTUNG VON 1.600 M³/SEC
DIE IDEE
„Für den Windkanal der NASA sind
die vier Axialventilatoren von
entscheidender Bedeutung. Sie
haben einen Durchmesser von
4,25 m und eine Antriebsleistung
von je 560 kW. Eine der Forderung
für die verbauten Motoren lautete,
die Venti latoren innerhalb von 5 sec
von der Standby-Leerlauf-Drehzahl
auf eine vorgegebene Testgeschwindigkeit
hochfahren zu können. Diese
technische Herausforderung haben
wir gemeistert. Wir lieferten den
gesamten Mittelspannungsantrieb,
bestehend aus Motor und Frequenzumrichter,
mit dem die erforderlichen
Zyklus-Anforderungen erfüllt
wurden.“
Sebastian Jahr, Project Director,
Head of Project Management,
ABB Motion Deutschland
22 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
LINEARKOMPONENTEN UND NUN AUCH DEN REST
Präzisionsführungswellen von Rodriguez sind bekannt. Nun bietet der Hersteller auch alle
Teile, die für den Einsatz der Wellen benötigt werden, aus einer Hand an, entweder im
Standard-Sortiment oder individuell hergestellt. Kugelbuchsen inklusive passender Gehäuse,
Wellenböcke, Traversen, Unterstützungen: All diese Komponenten sind bei Rodriguez erhältlich.
Wenn Anwender Präzisionsführungswellen bei dem Eschweiler Unternehmen kaufen,
können sie nun zusätzlich direkt auch alle Bauteile beziehen, die für die Integration der
Wellen in die jeweilige Anlage benötigt werden. „Gerade die vollumfängliche Beratung stellt
einen großen Mehrwert dar“, ist sich Andreas Neuweiler, Außendienstmitarbeiter bei
Rodriguez sicher. „Wir können alle Teile individuell aufeinander abstimmen und dem Anwender
somit die passende Lösung für seine konkrete Herausforderung bieten.“ Damit aber nicht
genug: Spezielle Bauteile jenseits des Standardsortiments kann Rodriguez durch seine Eigenfertigung jederzeit auf Anfrage
herstellen. Gleiches gilt für Kugelgewindetriebe: Rodriguez kann nicht nur diese Komponenten, sondern auch die passenden
Lagereinheiten nach individuellen Vorstellungen herstellen und liefern.
www.rodriguez.de
ROBOTER SCHNELL
UND EINFACH
TEACHEN
DIE KUPPLUNG.
FÜR DIE WELT DER
PRÄZISION
Mit der Steuerung MRC01
von Oriental Motor lassen
sich Roboter ohne Vorwissen
betreiben. Sie wurde speziell
für Antriebe designt, die mit
den Motoren der AZ-Serie
betrieben werden. Die
Steuerung übernimmt
komplexe Kinematik-Berechnungen
automatisch. Dazu
zählt zum Beispiel das
Einlernen des Tool Center
Points (TCP). Durch das
Teachen des TCP wird es dem
Roboter ermöglicht, sich aus
verschiedenen Winkeln in
dieselbe Position zu bringen.
Da mögliche Achsversetzungen
bei der Programmierung
berücksichtigt werden,
eignet sich die MRC01 selbst
für Roboter mit einem
hohen Freiheitsgrad. Diverse
Schutzfunktionen reduzieren
das Risiko unbeabsichtigter
Bewegungen.
www.orientalmotor.de
BK METALLBALG-
KUPPLUNGEN
KUPPLUNGEN
0,05 - 10.000 Nm
Höchste Höchste Präzision Präzision für für
Positioniergenauigkeit
Positioniergenauigkeit
Spielfrei Spielfrei & torsionssteif
torsionssteif
RW-KUPPLUNGEN.DE

DIREKTANTRIEBE
RADNABENANTRIEBE
UNIVERSELL UND
VOLLAUTOMATISIERT EINSETZBAR
Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind stark gefragt und die Anbieter von
Antriebstechnik haben auf die Nachfrage reagiert. Für diesen Einsatzbereich hat
Framo Morat nun eine weitere Produktreihe entwickelt. Neben den Plattform-
Nabengetrieben NG250 und NG500 bietet das Unternehmen nun auch die
passenden Antriebssysteme an. Die zwei neuen Varianten überzeugen mit
Kompaktheit und hoher Traglast. Namhafte Partner hat man bereits gefunden.
Fahrerlose Transportsysteme (FTS), die häufig auch als Automated
Guided Vehicles (AGV) oder Autonomous Mobile Robots
(AMR) bezeichnet werden, sind das Herzstück eines
automatisierten Lagers. Gesteuert durch intelligente Software
und Kommunikation machen sie Materialflüsse effizienter
und tragen zu einer ganzheitlichen Optimierung der Wertschöpfungskette
bei. Ein zentraler Bestandteil um diese Vorteile von
Fahrerlosen Transportsystemen zu erreichen, ist der passende
Fahrantrieb.
In den verschiedensten Intralogistik-Anwendungen werden
Radnabenantriebe von Framo Morat als Fahreinheiten eingesetzt.
Das modulare und skalierbare System ist ein echter Alleskönner
und überzeugt insbesondere durch seine hohe und zielgerichtete
Performance auf engstem Bauraum. Daher sind die
Radnabenantriebe prädestiniert für den Einsatz in weiteren Anwendungsbereichen,
die gegenwärtig nachhaltig automatisiert
werden. Eines dieser Segmente ist die Reinigungsbranche. Vollautomatisierte
Service- und Reinigungsroboter werden zuneh-
Felix Kneipp, Business Development,
Framo Morat GmbH & Co. KG, Eisenbach
mend präsenter und wichtiger. Da sich diese ebenfalls in ihrer
Umgebung zurechtfinden und sicher bewegen müssen, liegen
die Anforderungen an die Fahreinheiten sehr nahe an denen der
mobilen Robotik in der Intralogistik.
Beide Anforderungsprofile werden von den Radnabenantrieben
von Framo Morat, die sämtliche Funktionselemente, wie das PUR-
Rad, ein hochpräzises Planetengetriebe in 1- oder 2-stufiger Ausführung,
einen performanten BLDC-Motor sowie Haltebremse
und Elektronik in einer all-inclusive Lösung vereinen, erfüllt. So
kommen beispielsweise die Radnabenantriebe vom Typ RNA250
im Reinigungsroboter CR700 von Adlatus zum Einsatz, welcher
sich durch eine robuste Bauweise auszeichnet und für eine dauerhafte
Belastung ausgerichtet ist.
GANZHEITLICHE SYSTEMLÖSUNGEN
Das modulare und skalierbare System der Radnabenantriebe umfasst
verschiedene Ausführungen mit einheitlichem Bauraum
und identischer Traglast. Der Aufbau „Standard“ verspricht ein
bewährtes System, das mittels Plug&Play schnell und unkompliziert
in Fahrzeugen eingesetzt werden kann. Den Fahrzeugherstellern
steht somit ein auf die Anwendung abgestimmtes System
zur Verfügung, das entweder in kompakteren Fahrzeugen bei glei-
24 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

CAD-Daten für
Ihre Konstruktion
kostenlos zum
Herunterladen
Das Open Shuttle
von Knapp ist
mit einem
Naben getriebe
NG500 von Framo
Morat in Kombination
mit dem BLDC
Motor BG 75 von
Dunkermotoren
ausgestattet
cher Traglast oder zusätzlich nutzbarem Bauraum
für Batterien und Elektronik resultiert.
Des Weiteren gibt es zwei Ausbaustufen, die
den Funktionsumfang sukzessive erweitern.
Das System „Advanced“ ermöglicht durch den
zusätzlichen Encoder und den integrierten
Motor Controller eine intelligente Steuerung
und Auswertung der Systeme. Die Ausbaustufe
„Ultimate“ ermöglicht durch zusätzliche
Sensorik einen anwendungsoptimierten
Betrieb und eine fortlaufende Datenerfassung
zur Verbesserung des gesamten Fahrzyklus.
Weiterhin können bei Bedarf Anpassungen
in Bezug auf Traglast, Drehmoment und
Schnittstellen vorgenommen werden. Durch
die hohe Fertigungstiefe im eigenen Haus bei
den Getriebekomponenten, Freiheiten in der
Motordefinition sowie das eigene Montageteam
kann Framo Morat bei den Radnabenantrieben
zudem kurze Lieferzeiten realisieren.
STANDARDISIERTE GETRIEBE
Neben den Radnabenantrieben hat Framo
Morat die Plattform-Nabengetriebe NG250
und NG500 im Portfolio. Für eine schnelle Bereitstellung
sind beide Nabengetriebe in jeweils
1- und 2-stufiger Ausführung mit PUR-
Rad erhältlich. Durch standardisierte Flansche
können gängige Motoren direkt mit den
Nabengetrieben verbunden werden. Dies ermöglicht
eine hohe Flexibilität und schnelle
Verfügbarkeit. Kundenspezifische Anpassungen,
wie beispielsweise eine Bürstendichtung
für den Outdoor-Bereich oder ein Zahnriemen
für den Einsatz in Hochregallagern sind
realisierbar.
Getriebeseitig hat Framo Morat mit den
Nabengetrieben das Maximum an Leistungsdichte
herausgeholt. Sie bewähren sich dank
ihrer vorteilhaften Anordnung der separaten
Radlager sowie der Integration des Planetengetriebes
in das Laufrad besonders in Radantrieben
für Fahrerlose Transportsysteme.
Ein prominentes Beispiel, welches in einem
gemeinsamen Projekt mit Dunkermotoren
realisiert wurde, ist das Open Shuttle von
Knapp, welches mit einem Nabengetriebe
NG500 in Kombination mit dem BLDC
Motor BG 75 mit angebauter Bremse und
zwei Gebersystemen ausgestattet ist.
Bilder: Framo Morat, Knapp, Dunkermotoren
www.framo-morat.com
DIE IDEE
„Radnabenantriebe von Framo Morat
sind in unterschiedlichsten Anwendungen
als Fahreinheiten im Einsatz.
Das modulare und skalierbare
System ist sehr flexibel. Die hohe
und zielgerichtete Performance auf
kleinstem Bauraum ist überzeugend.
Daher sind die Radnabenantriebe
für den Einsatz in zahlreichen
Anwendungsbereichen geeignet, die
gegenwärtig automatisiert werden.
Ein Beispiel ist hier die Reinigungsbranche.
Vollautomatisierte
Service- und Reinigungsroboter
werden immer präsenter und
wichtiger. Da sich diese ebenfalls in
ihrer Umgebung zurechtfinden und
sicher bewegen müssen, liegen die
Anforderungen an die Fahreinheiten
sehr nahe an denen der mobilen
Robotik in der Intralogistik.“
Felix Kneipp, Business Development,
Framo Morat
Lineartechnik
von Dr. TRETTER ®
CAD-Daten zum
Herunterladen
Am Desenbach 10+12
73098 Rechberghausen
fon +49 7161 95334-0
mail info@tretter.de
www.tretter.de

DIREKTANTRIEBE
ANTRIEBSSYSTEM FÜR FTS
MACHT ALLES
GANZ EINFACH
Die neue Generation eines kompakten Servoantriebssystems für
Fahrerlose Transportsysteme vereint eine schlanke und integrations -
freundliche Sicherheitsarchitektur mit höchster Leistungsdichte, die den
Fahrzeugen einen entscheidenden Zugewinn an Performance und damit
Produktivität ermöglicht. Das Antriebssystem für Differenzialantriebe
überzeugt dabei zugleich durch ein durchgängig industriegerechtes Design.
Carolin Ank, Leiterin Produktmanagement,
Wittenstein Cyber Motor GmbH, Igersheim
Lager, Produktion, Montage und Intralogistik sind die wohl
häufigsten Einsatzbereiche für Automated Guided Vehicles
(AGV). Dies sind in der Regel spurgebundene Fahrerlose
Transportfahrzeuge, die oftmals mit Lastaufnahmemitteln
ausgestattet sind, beispielsweise zum Transport von Paletten
oder Behältern. Ähnliches gilt für die Vielzahl sich selbst orientierender
und frei navigierender mobiler Plattformen, beispielsweise
Autonomous Mobile Robots (AMR), die in der Regel ebenfalls
mit einem spezifischen Lastaufnahmemittel oder einem Roboter
ausgestattet sind.
Dafür gibt es nun das Antriebssystem Cyber Itas System 2 von
Wittenstein. Es besteht aus einem sicherheitszertifizierten Servoregler
der Baureihe Cyber Simco Drive 2 mit einem Maximalstrom
bis 200 A sowie einem kompakten Radaktuator Cyber TAS
Actuator 2 und eignet sich für alle diese und weitere Fahrzeugtypen
ähnlicher Art. Durch den Einsatz von zwei dieser High-Performance-Antriebssysteme
pro Fahrzeug entsteht ein Differenzialantrieb,
der über unterschiedliche Drehzahlen oder Drehrichtungen
pro Rad eine Lenkfunktion generiert. Dies und die
kinematische Dynamik des Radaktuators können dazu beitragen,
insbesondere flache Fahrzeuge und Plattformen mit niedrigen
Unterfahrhöhen auf ein neues Produktivitätsniveau zu bringen –
und das auf einfache Weise.
INDUSTRIEGERECHT EINFACH UND ROBUST
Das Antriebssystem überzeugt durch seinen industriegerechten
und durchdachten sowie einfachen Aufbau. Für die antriebsnahe,
verkabelungsarme und Platz im Schaltschrank sparende Positionierung
in unmittelbarer Nähe zum Antrieb ist der Regler in
Schutzart IP65 weitgehend gegen das Eindringen von Staub und
Feuchtigkeit geschützt. Der Radaktuator selbst hat IP54 – passend
für den Einsatz im Indoor-Bereich. Angeschlossen wird der
Cyber Simco Drive 2 mit gängigen M12-Industriesteckern – die
Versorgung für Leistung und Logik erfolgt über einen Weitbe-
26 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

DIREKTANTRIEBE
01 Überzeugt durch
Performance und Einfachheit:
Servoantriebssystem für FTS, AMR
und andere mobile Plattformen
reichseingang mit 12 bis 60 VDC. Für die einfache Anbindung
in unterschiedliche Steuerungsumgebungen steht eine Multi-
Ethernet-Schnittstelle sowie eine CANopen-Schnittstelle zur
Verfügung. Bis auf das Rad – wahlweise mit Vulcollan- oder Bestane-Lauffläche
– ist das gesamte System komplett wartungsfrei.
Das elektronische Typenschild ermöglicht eine einfache
Inbetriebnahme – ebenso unterstützt es auch Diagnosefunktionen
oder einen schnellen Restart des Antriebssystems. Zudem
trägt das schlanke Systemdesign dazu bei, Bauteile wie
Kabel, Schütze, Relais oder einen zweiten Encoder einzusparen.
Denn: Weniger Komponenten bedeuten weniger Ausfallrisiken,
so dass das gesamte Antriebssystem auch in dieser
Hinsicht die Robustheit und damit die Verfügbarkeit optimiert.
BIS PL D DIREKT IM ANTRIEB
Ein wesentlicher, und in der Zukunft immer wichtigerer, Aspekt
beim Betrieb solcher Fahrzeuge ist, dass sie sich in den
wohl allermeisten Fällen mit Menschen den gleichen Arbeitsraum
teilen. Mit seiner neu konzipierten Next Level Safety Architecture
wird das Cyber Itas System 2 – bei gleichzeitiger Beachtung
von Performance- und Produktivitätsanforderungen
im späteren Einsatz – laut Hersteller den hohen Sicherheitsanforderungen
bis hin zu kollaborativen Einsatzszenarien gerecht.
Das Ziel von Wittenstein war es, ein Antriebssystem mit
einer integrierten Sicherheitsarchitektur zu schaffen, das mit
weniger Kabeln und Steckern, weniger Schnittstellen, weniger
Bauteilen und Modulen, weniger Fehlerrisiken sowie weniger
Montage- und Dokumentationsaufwand auskommt – und dennoch
die Anforderungen an den sicheren Betrieb von AGVs
und AMRs erfüllt.
Dies zeigt sich zum einen beim Servoregler des Systems, der
bereits in der Grundvariante über eine zweikanalige STO-Funktion
(Safe Torque Off) für ein sicher abgeschaltetes Drehmoment
verfügt. Mit Hilfe einer optionalen Sicherheitskarte können
die Sicherheitsfunktionen erweitert werden. Neben der Sicherheitsfunktion
STO ist eine SBC-Funktion (Safe Brake Control)
für eine sichere Bremsenansteuerung (beide nach SIL 3
und PL e) sowie eine sichere Encoder-Emulation nach SIL 2
und PL d integriert. Diese wandelt die sicheren Positions-Istwerte
aus dem Aktuator in analoge Signale um und überträgt
sie an die Sicherheitssteuerung. Zum anderen verfügt der Aktuator
seinerseits sowohl über einen integrierten Safety-Encoder
nach SIL 2 und PL d für die sichere Geschwindigkeits- und Positionsüberwachung
sowie – ergänzend zur generatorischen
Bremsfunktion des Antriebs – über eine integrierte Federdruckbremse.
Die Kombination aus integriertem Safety-Encoder zur Ermittlung
der sicheren Position und der sicheren Encoder-Emulation
für deren Ausgabe ermöglicht die Realisierung der Sicherheitsfunktion
SP (Safe Position) nach SIL 2 und PL d. Die Übertragung
der sicheren Signale vom Regler zur Safety- oder Fahrzeugsteuerung
soll in Zukunft direkt über einen sicheren
Feldbus, beispielsweise ProfiSafe erfolgen, sodass die Zusatzverkabelung
dann nicht mehr benötigt wird.
Insgesamt erfüllt das Antriebssystem die Anforderungen
nach SIL 2 und PL d, wie sie von den meisten Fahrzeugherstellern
und Betreibern vorgegeben werden. Und diese profitieren
COG SETZT ZEICHEN:
Brillante Ringe für alle
Herausforderungen.
Präzisions-O-Ringe für unterschiedlichste
Industriebereiche und höchste Ansprüche.
www.COG.de

DIREKTANTRIEBE
03
02
02 Schlank und integrationsfreundlich: Die Sicherheitsarchitektur
sorgt in den Fahrzeugen für einen entscheidenden
Zugewinn an Performance und Produktivität
03 Kurz und sicher: Der Radaktuator bietet eine Stützlast
bis 750 kg und verfügt, obwohl nur 230 mm lang, über
einen integrierten Safety-Encoder
nicht nur von zertifizierter Sicherheit, sondern durch die schlanke Sicherheitsarchitektur
auch von reduziertem Zeit- und Kostenaufwand bei Inbetriebnahme,
Service und Dokumentation sowie einer Reduzierung der sicherheits-
und steuerungstechnischen Komplexität in den Fahrzeugen.
DESIGNFLEXIBILITÄT ERHÖHT
Neben der funktionalen Sicherheit hat sich Wittenstein bei der Entwicklung
des neuen Systems an aktuellen fahrzeugtechnischen Rahmenbedingungen
und Performance-Merkmalen orientiert. So hat der Radaktuator pro Rad eine
Stützlast von 750 kg – und dies bei einer Bauhöhe von nur 180 mm. Durch
die Integration des Getriebes in die Radgeometrie und die Integration eines
platzsparenden Safety-Encoders erreicht der Servoantrieb eine Baulänge
von gerade einmal 230 mm. Es können zwei Radaktuatoren platzsparend
back-to-back montiert werden – zumal sie axial um 90° gedreht angebracht
werden können, so dass ihr jeweiliger Kabelabgang optimal zu den Steckverbindungen
an der Vorderseite des Servoreglers geführt werden kann. Dadurch
lassen sich jetzt auf minimalem Bauraum leistungsfähige Differenzialantriebe
realisieren, die ein Höchstmaß an Manövrierfähigkeit und Gleichmäßigkeit
bei Schleichfahrten erreichen. Durch die hohe Stützlast ist für jedes
Rad höchste Traktion sichergestellt. Dies verkürzt Bremswege und
erlaubt es, die Schutzfelder von Sicherheits-Laserscannern kleiner auszulegen,
was weniger Sicherheitsstopps nach sich zieht und so mehr Taktzeit und
Produktivität ermöglicht. Für den Konstrukteur bedeutet dies zusammengenommen
viel Designflexibilität für Fahrzeuge bereits ab einer Höhe von
180 mm und einer Breite von 460 mm sowie Fahrzeugmassen zwischen ein
und drei Tonnen – schwere und gleichzeitig schnelle Fahrzeuge können mit
dem System jetzt noch flacher konstruiert und gebaut werden.
ANTRIEBSSYSTEM MIT HOHEM ZUKUNFTSPOTENZIAL
Normkonforme Sicherheit, hohe Performance, industriegerechte Einfachheit,
steuerungstechnische Variabilität, platzsparende Kompaktheit und einsatzgerechte
Robustheit – das Cyber Itas System 2 erfüllt laut Wittenstein alle
Anforderungen an ein zukunfts- und investitionssicheres Antriebskonzept
für fahrerlose Transportfahrzeuge, autonome mobile Roboter und andere
mobile Plattformen. Perfekt, um bestehende Fahrzeugarchitekturen zu optimieren
und innovative AGV- und AMR-Designs zu realisieren, zumal im
elektronischen Cadanes-Produktkatalog jederzeit aktuelle 2D- sowie 3D-
CAD-Modelle, CAE-Modelle und 3D-PDF-Datenblätter online verfügbar
sind. Mit dem System sind Fahrzeughersteller schon heute in der Lage, FTS,
AMR und andere mobile Plattformen zu bauen, die auch den Anforderungen
der Fabrik der Zukunft in passender Weise gerecht werden.
Bilder: Wittenstein
www.wittenstein.de
DIE IDEE
„Das Antriebssystem ist ein Konzept
für fahrerlose Transportfahrzeuge,
autonome mobile Roboter und
andere mobile Plattformen. Ein sehr
wichtiger Aspekt für diese Systeme
wird zukünftig immer mehr die
Sicherheit sein. Dafür haben wir die
Next Level Safety Architecture neu
konzipiert, damit wird unser System
den hohen Sicherheitsanforderungen
bis hin zu kollaborativen
Einsatzszenarien gerecht. So haben
wir ein Antriebssystem mit einer
integrierten Sicherheitsarchitektur
geschaffen, das die Anforderungen
an den sicheren Betrieb von AGVs
und AMRs erfüllt.“
Carolin Ank,
Leiterin Produktmanagement,
Wittenstein, Igersheim
28 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
PROBLEMFREI AUCH BEI HOHEM WELLENVERSATZ
Gelenkkupplungen von KBK
eignen sich für die drehstarre
Drehmomentübertragung bei
großem Radial- und Winkelversatz.
Minimale Rückstellkräfte
schonen die Lager und verlängern
die Standzeit von Maschinen und
Anlagen. Angeboten werden drei
Varianten: Die Baureihe GK mit
Gewindeanschluss für Axialkräfte
von 200 bis 13.000 N sowie GK-T
und GK-TH mit Klemmnabe für Drehmomente bis 580 Nm. Die
GK-TH-Serie verfügt über geteilte Klemmnaben, sodass zu verbindende
Antriebe und Aggregate bei der Montage oder Demontage
der Kupplung nicht mehr gelöst werden müssen. Alle Gelenkkupplungen
sind in Aluminium und Edelstahl erhältlich. Die Stifte
bestehen aus gehärtetem Stahl. Gelenkkupplungen von KBK
können aber nicht nur zur Verbindung zweier Wellen eingesetzt
werden. Sie lassen sich auch als Ausgleichselement bei Fluchtungsfehlern
nutzen, indem zum Beispiel am Ende einer Linearachse eine
axialsteife GK-Gelenkkupplung mit Innen- und Außengewinde für
die Verbindung zur Linearmotorachse verwendet wird.
www.kbk-antriebstechnik.de
BREMSE OPTIMIERT FÜR SERVOMOTOR
Bremsen in Servomotoren müssen
unter besonderen Umgebungsbedingungen
präzise
arbeiten. Vor diesem Hintergrund
hat KEB Automation die
Permanentmagnetbremse
Combiperm P2 entwickelt. Sie
benötigt nur eine geringe
Leistung, wodurch sich der Motor nicht zusätzlich erwärmt.
Außerdem hat sie einen optimierten Magnetfluss, was sich
positiv auf das Drehmoment auswirkt. Zu den Neuerungen
in der P2 im Vergleich zum Vorgängermodell P1 zählt ein
Filzring, der als Standard integriert ist. Aufgrund der Lage
der Bremse am Motorlager, dient er etwa zum Auffangen
des entstehenden Ölnebels. Außerdem hat die Bremse mehr
Not-Stopps und eine größere Verschleißreserve als ihre
Vorgängerin. Die Bremse ist ausgelegt für Spannungen von
24 V und mit einem Drehmomentbereich von 1 bis 60 Nm.
Durch ihre Präzision und Beständigkeit gegen hohe Temperaturen
im Motorraum ist sie für viele Anwendungen in
Servomotoren, in der Robotik, der Medizintechnik und der
Logistik geeignet.
www.keb.de
NEUE INDUSTRIEBREMSEN-SERIE
Ringspann präsentiert eine neue Generation von Elektrobremsen. Die Komponenten der Baureihe MV
verfügen über eine innovative Schließmechanik und bringen Klemmkräfte von bis zu 25.000 N auf die
Scheibe. Die neuen federbetätigten und elektromagnetisch gelüfteten Scheibenbremsen sind für
Bremsscheiben-Durchmesser von 300 bis 710 mm ausgelegt. Mit serienmäßig bis zu 550 Schaltungen
pro Stunde im 230 VAC-Betrieb und bis zu 450 Schaltungen pro Stunde im 400 VAC-Betrieb
gehören die MV-Bremssättel derzeit zu den schnellsten und agilsten Elektro-Scheibenbremsen auf
dem Markt. Die neue patentierte Schließmechanik verleiht den Bremsen einen überdurchschnittlich
großen Lüftspalt bei nur minimalem Federkraftverlust während dessen Überbrückung.
www.ringspann.de
Stand: 4 • B07
ROTEX
goes digital
ROTEX mit integrierter
Drehmomentmessung = MONITEX BT
Zur Messung von Drehmoment und Drehzahl
Einfacher Einbau
Induktive Stromversorgung
Kostenlose App für iOS und Android
Kostenlose Windows-Software
Rotierendes Display
mehr Produktinformationen

SPECIAL: INSTANDHALTUNG 4.0
FERNWARTUNG
RKX: EINE SOFTWARE,
UNZÄHLIGE MÖGLICHKEITEN
Nicht nur im Betrieb synchron verfahrbarer Hubsäulensysteme
spielt die Steuerungssoftware RKX von RK Rose+Krieger ihre
Vorteile aus. Auch bei der Installation und bei der Fernwartung
leistet sie entscheidende Hilfestellung. Das erfuhr die
Leo Feinwerktechnik GmbH & Co. KG beim Aufbau ihrer weltweit
einzigartigen höhenverstellbaren Fügetische
für die Spiralsiebproduktion.
Damit aus Holzfasern, Altpapier und Wasser neues Papier wird, sind zahlreiche
Fertigungs- und Veredlungsschritte erforderlich. Ein entscheidender
Vorgang am Ende des Prozesses ist die Trocknung der noch feuchten
Papierbahn durch Heißluft. Dazu liegen die Bahnen auf mehrere Meter
breiten Transportsieben. Diese Siebe bestehen aus einzelnen Kunststoffspiralen,
die auf einer Fügemaschine mit Steckdrähten zunächst zu einzelnen Siebsegmenten
und diese dann zu einem beliebig langen Spiralsieb verbunden werden. Anschließend
erfolgt die Thermofixierung des Siebs auf einem Kalander.
Ein führender Hersteller von Kunststoffspiralen sowie Wickel-, Füge- und Füllmaschinen
für die Spiralsiebfertigung ist die Leo Feinwerktechnik GmbH & Co. KG
(Leo) aus dem hessischen Dietzenbach. Der Familienbetrieb ist auf die Fertigung
kundenspezifischer Einzelmaschinen und Kleinst serien spezialisiert. „Typischerweise
ordern unsere Kunden nicht nur eine Maschine, sondern komplette
Fertigungsstraßen inklusive Materialbereitstellung. Der Kunde profitiert in diesem
Fall davon, dass alle Maschinen präzise aufeinander und das zu verarbeitende
Material abgestimmt sind“, erklärt Martin Leo, Geschäftsführender Gesellschafter
des Familienunternehmens, das für seine Innovationskraft bekannt ist
und sich eine einzigartige Technologie zur besonders schonenden Weiterverarbeitung
der Siebspiralen patentieren ließ.
01 Die Hubsäulen passen die Höhe des
Füge tisches im Bereich von 850 bis 1.050 mm
innerhalb weniger Sekunden an die Körpergröße
der Person an
WELTWEIT EINMALIG
Die Tische der Fügemaschinen von Leo setzen sich aus identischen drei Meter
langen und rund 950 Millimeter hohen Tisch-Sektionen zusammen. Diese werden
je nach Bedarf des Kunden bzw. je nach Siebbreite zu sechs, neun oder zwölf Meter
langen Fügetischen gekoppelt. „Für den Transport zum Kunden zerlegen wir
die Maschinen dann wieder in die einzelnen Segmente. Das erleichtert den Transport
ganz wesentlich“, erklärt Martin Leo. Sein jüngstes Projekt ist eine Weltpremiere:
eine Fügemaschine mit einem höhenverstellbaren Tisch. Auftraggeber der
Maschine ist ein niederländischer Kunde, dem viel an der Gesundheit seiner Mitarbeiter
gelegen ist. Der Tisch selbst ist zwölf Meter lang und 1,5 Meter breit. Der
Output der Maschine liegt bei rund 30 bis 35 Quadratmeter Spiralsieb pro Stunde.
Für die Höhenverstellung des Fügetisches sorgen insgesamt 22 Hubsäulen
vom Typ RK Powerlift M für Druckbelastungen bis 3.000 Newton und Zugbelastungen
bis 1.500 Newton, die synchron verfahren werden können. Sie passen die
Tischhöhe im Bereich von 850 bis 1.050 Millimetern innerhalb weniger Sekunden
an die Körpergröße des jeweiligen Werkers an. Lieferant der Hubelemente
und der Steuerungen ist die RK Rose+Krieger GmbH, auf die Martin Leo durch
eine Internetrecherche stieß. Das mittelständische Unternehmen aus Minden ist
spezialisiert auf die Entwicklung und Realisierung von Komponenten für die Li-
30 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: INSTANDHALTUNG 4.0
Bernd Klöpper, Marketingleiter, RK Rose+Krieger GmbH
near-, Verbindungs- und Profiltechnik sowie Systemlösungen für
Automatisierungs- und Produktionsanwendungen. „Die leistungsstarken
Powerlift M Hubsäulen von RK Rose+Krieger sind
sehr stylisch. Anders als andere Produkte auf dem Markt benötigen
sie keine Verkleidung, sondern können so verbaut werden,
wie sie geliefert werden“, meint Martin Leo.
STEUERUNGSKONFIGURATION LEICHT GEMACHT
Insgesamt acht Antriebssteuerungen vom Typ RK MultiControl II
duo regeln den Hubsäulenverbund des Fügetisches von Leo. Dabei
kontrolliert jeweils eine Steuerung zwei bis vier Hubelemente.
Die Synchronisierung übernimmt ein integrierter Synchronisationsbus.
Die Bedienung erfolgt über die RKX Software, welche eigens
entwickelt wurde. Die Software erleichtert den Anwendern
der RK MultiControl II die Konfiguration individueller Steuerungsprofile
und gestattet deren Speicherung. „Mit der Standardversion
der RK MultiControl II lassen sich acht Steuerungen und
bis zu 32 Hubsäulen – vier pro Steuerung – miteinander vernetzen“,
erklärt Daniel Prenzel, der für Leo Feinwerktechnik zuständige
Servicemitarbeiter von RK Rose+Krieger. Die Bedienung
bzw. Navigation durch die Menüstruktur der Steuerung erfolgt
dabei bequem und schnell über PC oder Laptop. Dafür sorgen
unter anderem die übersichtliche Gestaltung der Bedienoberfläche
und konkrete Hilfestellungen wie Erklärungsvideos. Zu den
vielerlei individuellen Einstellungsmöglichkeiten gehören dabei
u. a. das Antriebsgruppenmanagement, die relative und absolute
Positionierung sowie eine integrierte Kollisionserkennung.
RK Rose+Krieger konfiguriert die Software nach den individuellen
Anforderungen der Kunden. Diese können dann auch eigenständig
zusätzliche Einstellungen vornehmen und als Profile
abspeichern. Die Profile lassen sich jederzeit abrufen und müssen
nicht mehr an jeder Steuerung händisch eingegeben werden,
wodurch eine mögliche Fehlerquelle eliminiert werden kann.
BETRIEBSPARAMETER IN ECHTZEIT
Gegenüber vergleichbaren Lösungen zeichnet sich RKX durch
zwei grundlegende Vorteile aus: Die Software zeigt Motorströme
und weitere Betriebsparameter in Echtzeit an – selbst in Bussystemen
mit bis zu 32 Antrieben. Auf diese Weise können Verspannungen
und andere Unregelmäßigkeiten im System unmittelbar
erkannt und frühzeitig eliminiert werden. Aufwändige Messarbeiten
wie das Anklemmen von Strommessdosen an jedem Antrieb

SPECIAL: INSTANDHALTUNG 4.0
02 Mit der neuen Software RKX
erleichtert RK Rose+Krieger den
Anwendern seiner Antriebssteuerung
die Konfiguration individueller
Steuerungsprofile
lassen sich somit deutlich reduzieren. RKX liefert alle Daten für
das Gesamtsystem auf Knopfdruck. Noch mehr Komfort bietet die
Möglichkeit, Serviceeinsätze überall auf der Welt per digitaler
Fernwartung vom RK Servicepersonal durchführen zu lassen –
abhängig von der Internetverfügbarkeit und Regularien im Betrieb.
„Der Fügetisch, der in China steht, könnte von Minden aus
in der Höhe verfahren werden – beispielsweise um Blockaden zu
lösen“, erklärt Daniel Prenzel. Auch das anschließende Neuinitialisieren
der Hubsäule(n) und das Hochfahren des Systems kann
der Servicetechniker aus der Ferne übernehmen. Typisch ist allerdings
das Auslesen und Exportieren von Service- und Fehlerhistorien
sowie Motorströmen. Dabei gibt die Auswertung der Ströme
in der Regel bereits Hinweise auf die mögliche Fehlerursache. Auf
diese Weise können die Anwender der Höhenverstellung langfristige
Probleme identifizieren und abstellen, was zu einer Verlängerung
der Lebensdauer seines Gesamtsystems führt.
SCHWACHSTELLEN ERKENNEN UND BEHEBEN
Von diesen Features profitieren insbesondere Maschinenhersteller
wie Leo Feinwerktechnik. „Die Steuerungssoftware von
RK Rose+Krieger half uns nicht nur bei der Montage, sondern auch
dabei, die Schwachstellen in der Konstruktion zu erkennen und zu
beheben“, sagt Martin Leo. Dabei hatte er den höhenverstellbaren
Fügetisch zunächst ohne die RKX-Steuerung geplant. Doch je mehr
Hubsäulen montiert wurden, desto häufiger kam es zu Störungen,
obwohl die Belastungsgrenze rein rechnerisch noch gar nicht erreicht
war. „Als die Servicetechniker von RK Rose+Krieger zu Hilfe
kamen, brachten sie die neue Steuerungssoftware mit und stellten
fest, dass die erforderliche Anfangsenergie, um die Säulen in Bewegung
zu setzen, über der Belastungsgrenze lag. Ohne RKX wären
wir nie darauf gekommen“, so Martin Leo. Zudem erleichterte die
Steuerung bei der Montage das präzise aufeinander abgestimmte
Verfahren der einzelnen Hubsäulen des Fügetisches.
Ein weiterer Vorteil für Maschinenbauer wie Martin Leo: Baut
er in Zukunft einen baugleichen höhenverstellbaren Fügetisch,
kann er die mit RKX gespeicherte Konfiguration des ersten Tisches
ganz einfach auf das neue System übertragen. Geht es nicht
um einen baugleichen, sondern um einen ähnlichen Tisch, kann
die gespeicherte Konfiguration mit der neuen Software schnell
und einfach angepasst werden.
FAZIT UND AUSBLICK
Martin Leo ist ausgesprochen zufrieden mit der Zusammenarbeit
mit den Lineartechnikexperten von RK Rose+Krieger. „Der Preis
war unschlagbar, das Design der Hubsäulen und die Steuerungssoftware
haben überzeugt und wir konnten uns jederzeit auf
kompetente Service-Ansprechpartner verlassen“, bilanziert
Martin Leo. Der – sollte sich das Hubsäulensystem in den Fügetischen
bewähren – auch in Zukunft auf die Produkte von
RK Rose+Krieger zurückgreifen wird, denn „es kommen immer
wieder Folgeaufträge und wir konzentrieren uns bei der Beschaffung
von Maschinenkomponenten gern auf wenige Anbieter“.
Bilder: RK Rose + Krieger
www.rk-rose-krieger.com
DIE IDEE
„Die Hubsäulensteuerung MultiControl
II zeichnet sich durch zahlreiche
Alleinstellungsmerkmale aus,
darunter u.a. ein leistungsstarkes,
energieeffizientes Schaltnetzteil und
einen Weitbereichseingang für den
weltweiten Einsatz. Zudem überzeugt
sie mit einer deutlich höheren
Einschaltdauer als vergleichbare
Produkte, einem Handschalter mit
grafikfähigem Display für die
intuitive Bedienung und der Rückwärtskompatibilität.
Mit der
Steuerung können mehrere Tischund
Monitorebenen unabhängig
voneinander verfahren werden –
trotz unterschiedlicher Säulentypen.“
Bernd Klöpper, Marketingleiter,
RK Rose+Krieger, Minden
32 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
EINFACH SICHERES NETZWERK
BEREITSTELLEN
Red Lion, ein
Hersteller von
Technologien für
den Datenzugriff,
die Verbindung
und Visualisierung
von industriellen
Daten, stellt die N-Tron Serie NT5000 von Managed
Gigabit Layer 2 Ethernet Switches vor. Die neuen Switche
mit ihrer Gigabit-Geschwindigkeit wurden speziell zur
Verbesserung der Netzwerksicherheit und -zuverlässigkeit
für Industrieunternehmen aller Größen und Branchen
entwickelt. Laut Hersteller maximieren die Switche
die Betriebsleistung und Systemverfügbarkeit durch
nahtlose Integration in bestehende Netzwerke. Management-
und Diagnosefunktionen, Netzwerkredundanz
und mehrschichtige Sicherheitsfunktionen ermöglichen
Unternehmen eine zuverlässige Kommunikation in Bezug
auf informationstechnologische und betriebstechnische
Anforderungen. Die Switche sind in Konfigurationen mit
6, 8, 10, 16 und 18 Ports in reiner Kupferausführung oder
in einer Kombination aus Kupfer- und Glasfaseroptionen
für spezifische Installationsanforderungen verfügbar. Mit
seinem Metallgehäuse und dem breiten Temperaturbereich
stellt der Switch eine kompakte Lösung für den
zuverlässigen Betrieb in rauen Industrieumgebungen dar.
Der Konfigurationsassistent führt den Nutzer durch die
Ersteinrichtung auf einer grafischen Benutzeroberfläche.
Der Switch bietet mehrstufige Sicherheitsfunktionen wie
Passwortverschlüsselung, einen mehrstufigen Benutzerzugang
und MAC-Sicherheit und IEEE 802.1X mit
RADIUS-Fernauthentifizierung. Administratoren können
die Ereignis- und Syslog-Daten einsehen, um den Status
des Netzwerks in Echtzeit zu überprüfen und Benachrichtigungen
über Zugriffsversuche oder Konfigurationsänderungen
zu erhalten. Benutzer- oder Port-Zugangsdaten
werden automatisch nach fehlgeschlagenen Zugriffsversuchen
deaktiviert.
www.redlion.net
FIT WIE EIN OPTISCHER ENCODER,
BESCHEIDEN BEIM BAURAUM
IC-Haus erreicht mit magnetischer Positionssensorik
eine Leistung auf dem Niveau
optischer Encoder. Der neue 24-Bit-Axis-
TMR-Winkelsensor iC-TW39 benötigt
jedoch nur einen Bruchteil des Bauraums.
Der Sensor eignet sich für hochauflösende
inkrementelle und absolute Messsysteme
und unterstützt auch Multiturn-Applikationen.
Er nutzt einen magnetischen Tunnelwiderstand,
um dem Feldvektor eines
rotierenden Magneten am Wellenende zu folgen. Dabei ändert sich
der Widerstand proportional zur Magnetisierungsrichtung, so dass
360 Grad genau erfasst werden. Im Vergleich zu Hall-Sensoren sind
aufgrund der hohen Empfindlichkeit größere Arbeitsabstände
realisierbar und damit ein größeres Axialspiel der Motorachse. Der
quantenmechanische Tunneleffekt beim iC-TW39 bedingt hohe
Ausgangsspannungen für das TMR-Ausgangssignal, das mehrere
Hundert Millivolt erreicht. Weiter kennzeichnend sind ein niedriger
Temperaturkoeffizient der Ausgangsspannung, ein niedriger Offset-
Drift und hohe Winkelgenauigkeit.
www.ichaus.de
NEUE INKREMENTAL-DREHGEBER-GENERATION
Posital hat seine IXARC-Familie an
inkrementalen Drehgebern
überarbeitet. Diese verfügen jetzt
über eine neue magnetische
Sensortechnologie und energieeffizientere
integrierte Mikrocontroller.
Dabei bleiben sie mechanisch
und elektrisch mit den früheren Modellen kompatibel, und
Anwender profitieren von einem deutlich geringeren Stromverbrauch.
Die neuen IXARC-Inkrementalgeber verwenden eine TMR-
Sensortechnologie (Tunnel-Magneto-Resistance) anstelle der
Hall-Effekt-Sensoren wie in den Vorgängermodelle.
www.posital.de
Virtual Lifetime
Condition Monitoring.
Predictive Maintenance.
Drive Optimization.
• Antriebszustände exakt erfassen.
• Effizient agieren sta interpreeren.
• Reale Belastung analysieren.
• Nachhalg wirtschaen.
www.stober.com

SPECIAL: INSTANDHALTUNG 4.0
IO-LINK
VOLL VERNETZT
VORAUSSCHAUEN
Für intelligent vernetzte Maschinen und Abläufe spielt IO-Link eine entscheidende
Rolle: Es ist der Übersetzer zwischen Sensoren sowie Aktoren und den
unterschiedlichen Feldbus-Systemen. Darüber hinaus bietet IO-Link die
Möglichkeit, neben den eigentlichen Mess- oder Regelwerten weitere
Prozessparameter zu erfassen und zu diagnostizieren. Insbesondere diese
Fähigkeit nutzen Hersteller, um durch vorbeugende Wartung- und Instandhaltung
zu einer höheren Prozesssicherheit und Anlagenverfügbarkeit beizutragen.
Das Internet of Things (IoT) lebt von intelligenten Produktionsprozessen
und einer schnellen Kommunikation.
Dazu müssen steigende Datenmengen mithilfe von
hochgenauen Sensoren erfasst, mit Aktoren geregelt
und mit Feldbussen übertragen werden. Allerdings sind Feldbus-Systeme
wie Ethercat, Profinet, Profibus oder Canopen
herstellerabhängig und nicht frei verfügbar. Zudem unterscheiden
sie sich hinsichtlich integrierbarer Teilnehmerzahl,
übertragener Datenmenge und -geschwindigkeit sowie ihrem
Aufbau, der erforderlichen Infrastruktur und überbrückbaren
Entfernungen. Damit Sensoren und Aktoren Feldbus-übergreifend
eingesetzt und intelligent vernetzt werden können,
benötigen sie entsprechende Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle,
die als Übersetzer zwischen ihnen und den
Feldbussen fungieren.
Danica Schwarzkopf, Marketing Manager,
GEFRAN Deutschland GmbH, Seligenstadt
WICHTIGE BASIS
Gefran steht mit seinen Sensoren und Aktoren an der Basis der
Datengenerierung. Das Unternehmen integrierte als einer der
ersten Hersteller IO-Link in Sensoren für die unterschiedlichsten
industriellen Branchen und Anwendungen. Die Geräte mit
digitaler IO-Link 1.1-Schnittstelle erfassen, regeln und übertragen
nicht nur die eigentlichen Messgrößen, sondern filtern
diese auch und setzen sie in Relation zueinander. Sie sind damit
in der Lage, allen nachfolgenden Systemen neben den reinen
Daten auch deren Auswertung und eine große Fülle zusätzlicher
Informationen zur Verfügung zu stellen. Dazu zählen typischerweise
die Betriebsstundenanzahl, Maximalwerte von Druck
und Temperatur sowie das Auslösen von Alarmevents. Abhängig
vom jeweiligen Sensor oder Aktor werden auch Größen wie
Energieverbrauch, Beschleunigung, Geschwindigkeit und
Neigung ausgelesen. Diese Fähigkeit ist laut Gefran eine ihrer
Spezialitäten und geht weit über den Standard herkömmlicher
IO-Link-Sensoren hinaus.
Hintergrund: IO-Link ermöglicht mit bis zu 230,4 kBaud eine
besonders schnelle Kommunikation zwischen Sensor oder
34 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: INSTANDHALTUNG 4.0
Aktor und den nachfolgenden Systemen – in beide Richtungen.
Über einen IO-Link Master können dabei bis zu acht Aktoren/
Sensoren individuell konfiguriert und verwaltet werden. Standardisierte,
meist ungeschirmte Verbindungskabel ermöglichen
zudem eine vereinfachte Installation. Damit ist das
Kommunikationsprotokoll vor allem für mittelgroße Anlagen
mit vielen Sensoren eine effiziente Lösung.
ENTSCHEIDEND FÜR CONDITION MONITORING
Zu den Produkten, die Gefran im Portfolio hat, gehören neben
linearen Positionsaufnehmern auch Druck- und magnetostriktive
Wegsensoren sowie Leistungssteller und Halbleiterrelais. Bei all
diesen Sensoren und Aktoren ermöglicht das IO-Link Protokoll
aufgrund der Vielzahl an erfassten Messgrößen und Daten die
Selbstdiagnostik und lässt Rückschlüsse auf den Betriebszustand
der Anlage zu. Damit leisten die IO-Link Geräte auf jeden
Fall einen entscheidenden Beitrag zur vorausschauenden Instandhaltung,
tragen somit zur Effizienzsteigerung des gesamten
Prozesses bei und erleichtern die Identifikation von
Fehlerursachen im Reparaturfall. „Unsere IO-Link-Produkte
digitalisieren die auf der Feldebene gesammelten Daten.
Dies erleichtert unseren Kunden vor allem den Übergang zu
einem datengesteuerten Unternehmen“, erklärt Torsten
Fuchs, Geschäftsführer von Gefran Deutschland.
Eines der ersten Produkte, die der Hersteller speziell für die
Anforderungen einer vernetzten Fertigung entwickelte, waren
die Massedrucksensoren der Baureihe IL. Ausgestattet mit IO-
Link sind die kalibrier- und skalierbar. Gleichzeitig zählt der
Sensor mit IO-Link seine Betriebsstunden und erfasst und speichert
die Maximalwerte von Druck- und Temperatur.
Neben den Massedruck- und Wegsensoren stattet der Hersteller
auch seine kompakten, robusten und kalibrierbaren Druckmessumformer
der Baureihe KS-I für Hydraulik- und Pneumatikanwendungen
mit einem digitalen IO-Link 1.1-Ausgang und
fortschrittlichen Diagnosefunktionen aus. Die Sensoren erfassen
Druck und Temperatur mit einer hohen Abtastfrequenz von
1.000 S/s. Die erfassten Daten sind dabei für die vorausschauende
Wartung im Rahmen von Industrie 4.0 unerlässlich.
MAGNETOSTRIKTIVE WEGSENSOREN
Mit der Serie Hyperwave WPL (HyperWave Profil IO-Link) gibt
es kontaktlose magnetostriktive Positionsaufnehmer mit IO-
Link für Messlängen bis 4.000 im Programm. Diese Wegaufnehmer
sind sehr messgenau und resistent gegen EMV-Störungen und
Vibrationen. Die Sensoren können deutlich mehr, als einfache
analoge Messsignale zu senden. Azyklisch werden zusätzlich
Informationen wie die gesamte gemessene Länge, Bewegungszeit,
Höchstgeschwindigkeit und -beschleunigung erfasst.
Diese Daten geben Aufschluss über den Betriebszustand von
Sensor und Maschine. Zusätzlich speichern die Sensoren die
Maximalwerte von Temperatur, Beschleunigung und Geschwindigkeit
und können zudem laut Gefran als einzige Wegaufnehmer
auf dem Markt jederzeit Daten über Cursor-Position und Bewegungsgeschwindigkeit
liefern. In der Version mit zwei
SSC-Ausgängen (Switching Signal Channel) lassen sich außerdem
Steuer- und Alarmgrenzwerte einstellen.
MEHR ALS EIN SENSOR
Das jüngste IO-Link-Produkt im Bereich Sensorik ist die Baureihe
der multifunktionalen Twiist-Sensoren zur kontaktlosen
und verschleißfreien Positionserfassung. Die intelligenten
Wegaufnehmer erfassen neben der Position auch andere Prozessgrößen
wie Neigung, Drehung, Beschleunigung und Vibrationen
in Echtzeit. Zudem messen sie die Temperatur, zählen die Betriebsstunden
und lösen bei vorgegebenen Werten Alarmevents
aus. Sie erkennen Unregelmäßigkeiten im Bewegungsablauf
und tragen damit zu einer zuverlässigen Überwachung der
Produktionsprozesse bei.
Alle multivariablen Versionen des intelligenten Sensors verwenden
ein patentiertes 3-dimensionales auf dem Hall-Effekt
basierendes Messsystem und sind anwenderspezifisch anpassbar.
01
02
03
01 Kontaktloser Kommunikator: Die kontaktlosen
magnetostriktiven Positionsaufnehmer ermöglichen die
Kommunikation mit Industrie 4.0-Architekturen
02 Sicherer Standpunkt: Der Multifunktionssensor erfasst
neben der Position unter anderem auch Neigung, Drehung,
Beschleunigung und Vibrationen
03 Schneller Steller: Der konfigurierbare Miniaturleistungssteller
mit IO-Link ist ein einphasiger Leistungssteller
für die Regelung Ohm’scher Widerstände
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/05 35

SPECIAL: INSTANDHALTUNG 4.0
Die einphasigen Halbleiterrelais der Serie GRP-H sind die
ersten Solid State Relais (SSR) mit einer auf IO-Link-Standards
basierenden Architektur. Sie haben ein robustes, kompaktes
Design, eine hohe Modularität und einen weiten Strombereich
von 15 bis 120 A. Die Ausstattung umfasst alle Betriebsarten
inklusive Phasenanschnitt, Sanftanlauf und Teillastbrucherkennung
für bis zu acht parallel angeordneten Heizelementen.
Durch IO-Link erfassen und übertragen die SSR auch
Betriebsstunden, Energieverbrauch sowie Strom- und Temperaturspitzen.
Für die schnelle, unkomplizierte Konfiguration der GRP-H-
Relais – selbst im Feld – entwickelte Gefran die NFC App (für
Android und iOS). Die vereinfacht mögliche Wartungseinsätze,
da sie sozusagen per Knopfdruck die Konfiguration der Relais
auslesen oder eine neue Konfiguration aufspielen kann – kabellos
und ohne PC. Ein und dieselbe Konfiguration lässt sich auf
diese Weise fehlerfrei auf viele verschiedene GRP-H-Relais
übertragen.
Der jüngste Aktor mit IO-Link ist der konfigurierbare Power
Controller GRM-H. Der vollständig ausgestattete, einphasige
Leistungssteller im Miniaturformat ist für einen Strombereich
von 15 bis 120 A und Lastspannungen bis U~= 600 V ausgelegt.
Er regelt lineare und nicht lineare elektrische Heizwiderstände
inklusive NIR-Lampen (NIR=Nah-Infrarot) und Transformatoren
– ist also für alle Ohm’schen Widerstände geeignet. Dazu
verfügt der kleine Leistungssteller neben der nulldurchgangsschaltenden
Impulspaketsteuerung in Voll- oder Halbwelle
auch über die Möglichkeit, den Laststrom über den Phasenanschnittwinkel
einzustellen. Zusätzlich gibt es verschiedene Feedbackfunktionen
für Strom, Spannung und Leistung sowie einen
einstellbaren Sanftanlauf. Weiterhin eine Strombegrenzung
und einen Relais-Ausgang.
Die Steuerung des Miniaturleistungstellers erfolgt wahlweise
analog, digital oder über eine IO-Link-Schnittstelle. Diese ermöglicht
die Einbindung in übergeordnete Feldbussysteme
und punktet mit schneller, bi-direktionaler Kommunikation.
Zudem erlaubt IO-Link auch hier die Erfassung und Übertragung
einer Vielzahl von Informationen, die für die Zustandsüberwachung
genutzt werden können. Im Verbund mit einem
oder zwei weiteren GRM-H Leistungsstellern oder Halbleiterschützen
aus der GRS- oder GRP-Familie können in einer
Master-Slave-Anordnung auch dreiphasige Lasten, die im
Dreieck oder im Stern verdrahtet sind, geregelt werden.
04 Fit for future: Der
ultraschnelle Druckmessumformer
hat einen digitalen IO-Link
1.1-Ausgang und fortschrittliche
Diagnosefunktionen
Die langlebigen Positionsaufnehmer basieren auf dem magnetischen
Messprinzip und verfügen neben dem IO-Link-1.1-Ausgang
auch über CANopen-Digitalausgänge. In der Ausführung
in IP67 eignen sie sich auch für besonders anspruchsvolle
Umgebungen.
HALBLEITERRELAIS UND INTELLIGENTE
MINIATUR-LEISTUNGSSTELLER
BEREIT FÜR INDUSTRIE 4.0
Ausgestattet mit IO-Link ermöglichen Sensoren und Aktoren
den Datenaustausch zwischen verschiedenen Automatisierungssystemen.
Durch ihre Fähigkeit zur Diagnose der maßgeblichen
Prozessparameter liefern sie eine entscheidende
Grundlage für das Condition Monitoring und die vorausschauende
Wartung sowie Instandhaltung. Damit beugen sie
ungeplanten Maschinenausfällen vor. Darüber hinaus tragen
die Geräte, die sämtliche gesetzlichen Sicherheitsanforderungen
erfüllen, per se zur Optimierung der Produktqualität bei und
steigern die Prozesssicherheit.
Bilder: Gefran
www.gefran.com
DIE IDEE
„Unsere Produkte sind durch IO-Link
fit für das Condition Monitoring.
Das Kommunikationssystem ist der
Übersetzer zwischen Sensoren
sowie Aktoren und den unterschiedlichen
Feldbus-Systemen. Darüber
hinaus bietet IO-Link die Möglichkeit
neben den eigentlichen Messoder
Regelwerten weitere Prozessparameter
zu erfassen und zu
diagnostizieren. Insbesondere diese
Fähigkeit nutzen wir, um mit
unseren Lösungen zu einer höheren
Prozesssicherheit und Anlagenverfügbarkeit
durch vorbeugende
Wartung- und Instandhaltung
beizutragen.“
Ralph Rohmann, Business
Development, Gefran Deutschland
36 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
HOCHGENAUER DREHGEBER FÜR
CNC-MASCHINEN
Der Absolutwertgeber
Acuro AD 36 von Hengstler
eignet sich mit seiner
hohen Wiederholgenauigkeit
sehr gut für den
Einsatz in CNC-Maschinen.
Darüber hinaus
bietet er eine durchgängige
8-mm-Hohlwelle und
ist temperaturfest. Der
Encoder verfügt über eine Wiederholgenauigkeit von
± 10 Winkelsekunden und eine Absolut-Genauigkeit von
± 35 Winkelsekunden. Er arbeitet stabil bei Betriebstemperaturen
von bis zu 120 °C. Hengstler hat die Komponente
speziell für bürstenlose Servomotoren kleiner Achshöhen
entwickelt. Er kann an allen Wellen montiert werden, die sich
auch für den Anbau von Resolvern eignen. Die Abtastung der
Position erfolgt über ein Optoasic neuester Generation. Die
erfassten Werte werden digital und mit einer Auflösung von
bis zu 22 Bit (Singleturn) oder 12 Bit (Multiturn) über eine
bidirektionale Synchronschnittstelle mit einer variablen
Taktrate von bis zu 10 MHz übertragen.
www.hengstler.de
UNIVERSAL EINSETZBARER FREQUENZ­
UMRICHTER IN MODULBAUWEISE
Die Dauerleistung von 1.000 VA
des Frequenzumrichters
SFU1000 wird unter anderem
durch die Erhöhung des Ausgangsstroms
auf 12 A erreicht,
um größere Spindeln mit mehr
Strombedarf antreiben zu
können – dies bei 55 VAC
Ausgangsspannung.
Für die Einbindung in die
spezifische Applikation beim
Anwender haben die Antriebsspezialisten
aus Schwabach eine
Erweiterung der I/Os vorgenommen.
Es stehen jeweils vier frei
parametrierbare Eingänge und Ausgänge zur Verfügung. Drei
Ausgangskanäle sind jetzt als aktive Ausgänge mit 0-24 V
Pegel realisiert und können damit direkt SPS-Eingänge
ansteuern. Zur Schaltung potentialfreier Signale ist ein
weiterer Ausgang als Relais mit Wechslerkontakten konzipiert.
Alle Anschlüsse sind als steckbare Schraubklemmen für
Leiterquerschnitte bis zu 1,5 mm 2 ausgeführt. Mit der
Funktion Safe Torque Off (STO) erfüllt der Umrichter alle
Anforderungen zum Thema Sicher abgeschaltetes Drehmoment.
Die STO-Funktion verhindert, dass eine Spindel im
Stillstand bei Servicearbeiten an der Maschine unbeabsichtigt
anlaufen kann. Der Frequenzumrichter rundet die Produktpalette
an Modulumrichtern nach oben ab. Er eignet sich für
kleinere oder mittelgroße Fräs- und Schleifautomaten sowie
für alle CAD/CAM-Systeme mit Hochdrehzahlantrieben.
www.bmr-gmbh.de
WÄLZLAGERAUSFÄLLEN APP-GESTÜTZT
VORBEUGEN
Um vorzeitigen
Lagerausfällen
durch unsachgemäße
Schmierung
entgegenzuwirken,
hat
Schaeffler eine
App entwickelt,
die jeweils den
idealen Schmierstofftyp,
Menge,
Fettgebrauchsdauer
und Nachschmierzyklen ermittelt. Dabei greift die
Software auf Daten aus dem Wälzlager-Berechnungstool
Bearinx zurück. So werden Über- und Unterschmierungen
verhindert. Zudem gibt die Grease App Hinweise zur Auswahl
geeigneter Schmierstoffe aus dem Arcanol-Programm von
Schaeffler. Die App wird kostenlos angeboten. Nach Eingabe
der Betriebsbedingungen wie Lasten, Drehzahlen und Umgebungseinflüsse
erfolgt die Berechung und Visuialisierung.
Dabei finden auch die Innengeometrien der Wälzlager Berücksichtigung.
Anrufbar sind zudem Informationen, wie Schmierstoffgeber
aus der OPTIME- und CONCEPT-Reihe des Herstellers
bestmöglich eingestellt werden sollten. Die Grease App wurde
in das Schaeffler-Vertriebssystem Medias integriert, um Kunden
alle relevanten Informationen nahtlos zur Verfügung zu stellen.
www.schaeffler.com
VERSCHLEISS AUCH AUS DER FERNE
KONSTANT IM BLICK
Mit WearDetect
stellt das
Unternehmen
Disynet eine
Lösung zur
Verschleißüberwachung
bei
Windturbinen
vor, die an 365
Tagen im Jahr
rund um die Uhr
zuverlässig Daten
liefert. Die Gill WearDetect- Oil Debris Sensoren erfassen und
visualisieren die Verschleißrate von Getrieben und Lagern,
identifizieren anormale Erhöhungen der Warnindikatoren und
ermöglichen eine Vorhersage im Frühstadium eines Ausfalls.
Sie lassen sich an ein Zustandsüberwachungssystem anschließen,
sodass der Prozess ohne physische Inspektion aus der
Ferne überwacht werden kann. Außerdem sind Optionen zur
Messung und Trendaufzeichnung von Änderungen der Temperatur
oder der dielektrischen Eigenschaften des Öls verfügbar.
www.sensoren.de
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/05 37

SPECIAL: INSTANDHALTUNG 4.0
SICHERHEITSKLEMMSYSTEME
MASCHINENKOMPONENTEN
DIGITAL ÜBERWACHEN
Die Digitalisierung durchdringt
immer mehr Lebensbereiche und
bietet auch dem Maschinenbau
enorme Möglichkeiten –
beispielsweise die permanente
Überwachung zentraler Anlagen-
Komponenten. Genau hier setzt ein
Forschungsprojekt der Hema
Maschinen- und Apparateschutz GmbH
an: Das Unternehmen entwickelt
gemeinsam mit Partnern aus der
Wissenschaft ein Condition Monitoring-
Konzept für sein Sicherheitsklemmsystem
RotoClamp.
Erste Meilensteine wurden
bereits erreicht.
Hema fertigt seit mehr als vier Jahrzehnten Komponenten
für die Maschinensicherheit. Zum Produktportfolio gehören
neben Schutzsystemen auch Sicht- sowie Klemmund
Bremssysteme. Besonders letztere sind ständigen
mechanischen Belastungen ausgesetzt und sollten daher regelmäßig
überprüft werden. Da es sich bei den Klemmsystemen
allerdings um eine geschlossene Einheit handelt und sie zudem
fest in der Maschine verbaut werden, ist eine Sichtprüfung ohne
den kompletten Ausbau der Komponenten nicht möglich.
Die Lösung wäre eine automatische Überwachung der
Klemmsysteme aus der Ferne. Um seinen Kunden diese Option
künftig bieten zu können, entwickelt Hema unter dem Namen
„RotoGuard“ zurzeit ein digitales Condition Monitoring-System
für sein rotatorisches Sicherheitsklemmsystem RotoClamp.
RotoClamp ist ein pneumatisches Klemmsystem mit hohen Haltemomenten
und übertrifft hydraulische Systeme sowohl an Wirksamkeit
als auch an Effizienz, da die Systemkosten deutlich niedriger
sind. Das Klemmsystem ist zudem Fail-Safe, weil die Welle bei
einem Ausfall der Pneumatik sofort und mit großer Kraft fixiert
wird. Möglich wird dies durch das pneumatische Funktions prinzip
des Klemmsystems, das auf einem Federspeicher beruht.
Sebastian Henrich, Project Engineer Technology & Development,
Hema Maschinen- und Apparateschutz GmbH, Seligenstadt
Die RotoClamp-Klemmsysteme eignen sich ideal für rotatorische
Positionsklemmungen in Dreh- und Schwenkachsen von
Werkzeugmaschinen.
AUFFÄLLIGKEITEN FRÜHZEITIG ERKENNEN
Die pneumatischen Klemmsysteme sind im Betrieb hohen mechanischen
Belastungen ausgesetzt, diese können langfristig das
Funktionsverhalten beeinflussen. Veränderungen am Klemmsystem
kündigen sich durch eine Veränderung messbarer Kenngrößen
im Voraus an. Das RotoGuard-Projekt hat es sich deshalb
zum Ziel gesetzt, eine integrierte intelligente Sensoreinheit zu
entwickeln, mit der die Funktion und die Wechselwirkungen des
Sicherheitsklemmsystems kontinuierlich überwacht werden
können. In Echtzeit gewonnene Messwerte und daraus abgeleitete
Statusinformationen und Handlungsempfehlungen sollen
dem Nutzer dann jederzeit zur Verfügung stehen. So kann er bei
auffälligen Messwerten frühzeitig eine Überprüfung des Klemmsystems
veranlassen und einen ungeplanten Maschinenstillstand
verhindern, der durch einen plötzlichen Ausfall der Komponente
eintreten würde.
Der Mehrwert eines solchen Systems zur Zustandsüberwachung
(Condition Monitoring) beschränkt sich aber nicht auf die
Vermeidung von Havariefällen. Es ermöglicht auch die Weitergabe
des umfangreichen Wissens über das Funktionsverhalten der
Klemmsysteme an den Kunden. So könnten in der Datenverarbeitung
implementierte Algorithmen die Optimierung des dyna-
38 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: INSTANDHALTUNG 4.0
mischen Zustellverhaltens oder die effektivere Nutzung der pneumatischen
Klemmkrafterhöhung (Boost-Funktion) ermöglichen.
KOOPERATION MIT DER WISSENSCHAFT
Bei dem Projekt „RotoGuard“ arbeiten die Maschinenschutzspezialisten eng
mit dem Fachbereich Mess- und Sensortechnik der TU Darmstadt und der
Core Sensing GmbH zusammen – das Unternehmen produziert ebenfalls in
Darmstadt miniaturisierte Sensoreinheiten, die sich in mechanische Komponenten
integrieren lassen.
Gemeinsam wollen die Projektpartner ein neuartiges, integriertes Datenerfassungssystem
entwickeln, das Betriebsdaten des Klemmsystems in Echtzeit
sammelt, interpretiert und Nutzerempfehlungen oder Betriebswarnungen
ausgibt. Zudem soll das Sensormodul über eine autarke Energieversorgung
verfügen und die erfassten Daten drahtlos übertragen. Mit dem Forschungsprojekt
soll eine praxistaugliche Implementierung eines durchgängigen
KI-basierten Condition-Monitoring-Konzeptes erzielt werden.
PASSENDE MESSTECHNIK STEHT BEREIT
Einige Meilensteine hat das RotoGuard-Projekt bereits erreicht. So ist die
Entwicklung des messtechnischen Konzeptes für die Funktionserprobung
des Prototypens mittlerweile abgeschlossen. Als primäre zu erfassende
Messgröße wurde der pneumatische Druck festgelegt. Darüber hinaus soll
das Condition Monitoring-System auch die Ableitung des Schaltzustands die
Auslenkung des Federblechs messen sowie über die Temperaturerfassung
und deren mögliche Veränderung Bremsvorgänge aufzeigen.
In den vergangenen Monaten hat das Projektteam bereits einzelne Sensoren
ausgewählt, die später diese Aufgabe übernehmen sollen. Die komplette
Sensorik für die Funktionsprüfung am Prototyp ist damit jetzt einsatzbereit.
ERSTE TESTREIHEN IN VORBEREITUNG
Das Projektteam führte außerdem eine CAD-Bauraumanalyse durch, um zu
prüfen, wie die vorgesehene Sensorik optimal in die kompakte mechanische
Struktur des Klemmsystems eingebracht werden kann. Im Anschluss daran
wurden die Sensorkomponenten beschafft, getestet und hinsichtlich der
Auswerteelektronik an die Anforderungen der Anwendung angepasst. Da
diese in einem ersten Prototyp noch außerhalb angebracht wird, plante man
zusätzliche Ausfräsungen und Bohrungen in der Deckscheibe ein, über die
sämtliche Kabel nach außen geführt werden.
Für die Kalibrierung und Charakterisierung des RotoGuard-Prototyps
steht ein neuer, leistungsfähiger RotoClamp Prüfstand zur Verfügung.
Das Integrationskonzept für die Sensorik ist also bereits abgeschlossen
und ein Demonstrator steht ebenfalls bereit. Im nächsten Schritt werden
Funktionsprüfungen des RotoGuard-Systems unter Last auf dem Teststand
sowie innerhalb einer Werkzeugmaschine stattfinden. Die dabei gewonnenen
Daten liefern dann die Grundlage für unterschiedliche Modelle zur Zustandsüberwachung
der pneumatischen Klemmsysteme.
Bilder: Hema
www.hema-group.com
Das Besondere an der
RotoClamp ist ihr Innenleben:
Das Klemmsystem basiert auf dem
Prinzip des Federspeichers
DIE IDEE
„Digitalisierung und Künstliche
Intelligenz bieten zahlreiche
Ansätze für Predictive Maintenance-
Konzepte in Werkzeugmaschinen.
Mit dem Projekt RotoGuard wollen
wir diese Potenziale heben. Gemeinsam
mit den Spezialisten für
industrielle Datenerfassung und
-auswertung von Core Sensing aus
Darmstadt und den Wissenschaftlern
des Fachgebiets für Mess- und
Sensortechnik der TU Darmstadt soll
erstmals ein neuartiges integriertes
Datenerfassungssystem für pneumatische
Klemmsysteme entwickelt
werden, das Betriebsdaten in
Echtzeit erfasst, interpretiert und
Nutzerempfehlungen oder Betriebswarnungen
ausgibt.“
Dieses Projekt (HA-Projekt-Nr.: 1197/21-198) wird im Rahmen der
Innovationsförderung Hessen aus Mitteln der LOEWE – Landes-Offensive
zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz,
Förderlinie 3: KMU-Verbundvorhaben gefördert.
Sebastian Henrich, Project Engineer
Technology & Development, Hema
Maschinen- und Apparateschutz
GmbH, Seligenstadt
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/05 39

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
ANTRIEBSTECHNIK TRIFFT KI
DYNAMIKMODELLE IM DIGITALEN ZWILLING
DURCH GREYBOX-MODELLIERUNG
Durch genauere Modelle der angekoppelten Mechanik können Antriebe dynamischer
geregelt werden. Bei der Methode der Greybox-Modellierung wird hierfür ein
physikalisches Modell verwendet, welches schon bekannt ist und das wesentliche
Bewegungsverhalten gut beschreibt. Die übrigen Fehler werden mit Machine-Learning-
Modellen datenbasiert erlernt. Durch die Kombination beider Verfahren können
einfachere Machine-Learning-Modelle verwendet werden und das Training erfordert
weniger Trainingsdaten, da bereits bekannte physikalische Zusammenhänge nicht von
Grund auf neu gelernt werden müssen. Im nachfolgenden Artikel wird grundsätzlich
erklärt, wie sich Greybox-Modelle in aktuelle Steuerungen einbinden lassen und
motiviert, welche Verbesserungen sich damit erreichen lassen.
Zur Steigerung der dynamischen Genauigkeit von Werkzeugmaschinen
und Knickarmrobotern, auch bei anspruchsvollen
Bewegungen, werden genaue Modelle des
Bewegungsverhaltens der Maschine benötigt. Diese können
für die Optimierung der Bewegungsplanung oder auch für
die vorausschauende Regelung der Achsen eingesetzt werden.
Woher kommen solche Modelle, wie lassen sie sich mit möglichst
wenig Zusatzaufwand identifizieren und für maximale Performancesteigerung
einsetzen? Mit dem Forschungsprojekt Greybox-Dynamikmodellierung
für die Fertigungstechnik des InnovationsCampus
Mobilität (ICM) werden diese Fragen untersucht.
M. Sc. Christoph Hinze, Nachwuchsgruppenleiter,
M. Sc. Haijia Xu, Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl, Institutsleitung,
alle am Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen
und Fertigungseinrichtungen, alle Universität Stuttgart
Dass Simulationsmodelle an Bedeutung gewinnen, zeigt der
Trend zur virtuellen Inbetriebnahme von Anlagen. Mittels echtzeitfähiger
Modelle kann das Bewegungsverhalten der Maschinen
unter Verwendung der tatsächlichen Steuerungslogik simuliert
und getestet werden. So werden früh im Designprozess der
Anlage Konstruktions- und Programmierfehler behoben die später
durch Iterationen in der realen Inbetriebnahme und Verzögerungen
im Zeitplan schnell teuer werden. Mit der realen Inbetriebnahme
einer Anlage wird die Virtuelle-Inbetirebnahme-Simulation
archiviert und nicht mehr verwendet. Der Grund sind
einerseits Abweichungen zwischen idealer Modellierung und tatsächlichem
Maschinenverhalten, beispielsweise durch Fertigungs-
und Montagetoleranzen. Andererseits lohnt sich der
Mehraufwand der genaueren Modellierung mancher dynamischer
Zusammenhänge für die virtuelle Inbetriebnahme nicht:
So sind Nachgiebigkeiten im Maschinenverhalten oft nur in erster
Näherung linear, oder Übertragungsfehler unterschieden
sich – selbst zwischen zwei Exemplaren derselben Baugruppe.
40 antriebstechnik 2023/05 www.antriebstechnik.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Eine präzise Vorhersage solcher erst im Maschinenbetrieb
beschreibbarer Fehler ist der nächste Schritt zur dynamischeren
Fertigung. So können nichtlineare Effekte
gezielt kompensiert werden und das tatsächliche Systemverhalten
zur dynamischeren Einstellung der Antriebsregler
verwendet werden, wodurch die Bahngenauigkeit
im Prozess gesteigert werden kann.
Eine Möglichkeit, die Maschinendynamik genau abzubilden
besteht im direkten maschinellen Lernen. Um das
Zeitverhalten gut beschreiben zu können, werden Verfahren
eingesetzt, die Differenzialgleichungen abbilden können,
wie neuronale Netze mit Rückführung (Recurrent
Neural Networks, kurz: RNN). Hier gibt es zusätzlich Weiterentwicklungen,
die beispielsweise die Gesetzmäßigkeiten
von Differenzialgleichungen direkt ins Training
einbeziehen (Neural ODE), oder die physikalische Energieerhaltung
berücksichtigen (Hamiltonian Neural Networks).
Jedoch wird hierfür jeweils eine große Anzahl an
Trainingsdaten benötigt, um die Konvergenz im gesamten
Arbeitsraum sicherzustellen. Das großteils schon bekannte
Bewegungsverhalten wird hier verworfen und von
Grund auf neu trainiert. Aus dem Fachbereich des bestärkenden
Lernens (Reinforcement Learning) stammt der
Sim-To-Real genannte Ansatz, stabilisierende Regler zuerst
an der Simulation zu trainieren, die manche Effekte
vernachlässigt und anschließend die vortrainierte Lösung
an der Anlage einzusetzen. Die Herausforderung besteht
allerdings darin, bei lokal größeren Abweichungen zwischen
Modell und Realität die Stabilität der Antriebe zu
garantieren, da die Auslegung der Regler durch eine Vielzahl
an Experimenten an der Maschine erfolgen muss.
Es zeigt sich, dass weder durch rein analytische Modelle,
noch durch reine Machine-Learning-Modelle das dynamische
Verhalten einer Maschine zuverlässig und genau abgebildet
werden kann. Aus diesem Grund werden im Forschungsprojekt
Greybox-Dynamikmodellierung für die
Fertigungstechnik Greybox-Modelle untersucht. Hierfür
wird die analytische Modellierung, die auf physikalisch gut
verstandenen Gesetzmäßigkeiten beruht, als Grundlage
verwendet. Bestehendes Modellwissen, etwa durch schon
vorhandene Modelle aus der virtuellen Inbetriebnahme
oder dem CAD, lässt sich direkt weiter nutzen. Mittels maschinellen
Lernens wird anschließend nur noch der verbleibende
Restfehler trainiert. Weil die Struktur der Machine-Learning-Modelle
hier einfacher ist und nicht das gesamte
Bewegungsverhalten erlernt werden muss, werden
weniger Trainingsdaten benötigt, und es ergibt sich eine
schnellere Konvergenz der Lernverfahren. Zusätzlich kann
für Bereiche, in denen das Machine-Learning-Verfahren
Fehler ex [µm]
Amplitude [dB]
200
0
−200
01 Signalfluss der Greybox-Modellierung mit Systemidentifikation
der Antriebe und der Dynamik
02 Verbleibender Fehler eines datengetrieben
parametrierten Reglers unter hohen Fräskräften (ca. 2 kN)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Zeit [s]
0
−50
−100
Mehr
Überschwingen
10 1 10 2
Frequenz [Hz]
Instabil
Mehr Dynamik
(Weniger Fehler)
Standardregler (P-PI-Kaskadenregelung)
Modellbasierter Regler
An Messdaten optimiert
03 Performance eines datengetrieben optimiert parametrierten Reglers
Messungen Reglerperformance
Stabilitätsgrenze für Optimierung
Praktische Stabilitätsgrenze
STUTTGARTER LAGERREGELSEMINAR DES ISW
Das Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW)
veranstaltet am 12. und 13. September 2023 das Stuttgarter Lageregelseminar (LRS). Dort
werden industrienahe Forschungsthemen des ISWs im Bereich Antriebs- und Maschinentechnik,
Additive Fertigung sowie Industrie- und Seilrobotik vorgestellt und Vorträge von Vertretern der
Industrie gehalten. Auf der zweitägigen Veranstaltung geben Referenten aus Industrie und
Forschung einen Einblick zu aktuellen Forschungsergebnissen und Entwicklungen. Es werden
zwei Keynotes und insgesamt sechs Sessions zu den jeweiligen Teildisziplinen mit je einem
Vortrag aus der Forschung und Industrie angeboten. Mehr Informationen finden sich unter www.lagerregelseminarstuttgart.de.
Dieser Beitrag gibt einen Einblick in eines der am Seminar behandelten Themen.
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/05 41

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
FÖRDERUNG
Die Autoren danken dem Ministerium für Wissenschaft,
Forschung und Kunst des Landes Baden-Württemberg
(MWK) für die finanzielle Unterstützung des Innovations-
Campus Mobilität der Zukunft (ICM).
eine geringe Genauigkeit vorhersagt, das analytische Whitebox-
Modell als Fallback-Lösung zur Steuerung und Regelung verwendet
werden, um die robuste Stabilität auch in Bereichen zu garantieren,
in denen bisher wenige Trainingsdaten vorliegen.
INTEGRATION IN DIE NUMERISCHE STEUERUNG
Bei der praktischen Anwendung des Verfahrens ist die Integration
in die Steuerung eine besondere Herausforderung. Einerseits
müssen die dynamischen Fehler für Anregungstrajektorien aufgezeichnet
und aus der Steuerung heraus für das Training der
Machine-Learning-Pipelines zur Verfügung gestellt werden. Andererseits
müssen die Greybox-Modelle, inklusive Machine-
Learning-Teil in Echtzeit im Steuerungstakt ausführbar sein. Dies
beschränkt die mögliche Komplexität der Modelle in Abhängigkeit
von der verfügbaren Rechenleistung der Steuerung.
Wie in Abbildung 1 gezeigt, werden spezielle Signale zur Anregung
der Maschinenstruktur generiert und an die Steuerung
übertragen. Über eine angebundene Zeitreihendatenbank werden
während der Ausführung der Anregungstrajektorien die
Messwerte aller Antriebe im Steuerungstakt (> 1 kHz) zusammen
mit den Sollsignalen aufgezeichnet und zur weiteren Analyse gespeichert.
Um das Aufschalten zusätzlicher Kompensationssignale
zu ermöglichen, wurde die Feldbuskommunikation erweitert
– eine Schnittstelle, die die meisten Umrichter bereits
heute unterstützen. Zusätzliche zu messende Signale, wie die tatsächlichen
Drehmomente der Motoren, werden ebenfalls auf
dem Feldbus veröffentlicht. Für die Zusammenarbeit mit Machine-Learning-Experten
findet die komplette Machine-Learning-
Pipeline in Python statt und ist von den Echtzeitanforderungen
der Steuerung entkoppelt. Hier sind auch die gängigen Toolboxen,
wie Pytorch oder Keras direkt verfügbar. Die so gewonnenen
Greybox-Modelle werden auf ihre robuste Stabilität und echtzeitfähige
Ausführbarkeit überprüft, dann in ein spezielles Austauschformat
konvertiert und auf der Steuerung von einer echtzeitfähigen
Engine im Steuerungstakt ausgeführt.
Die Verbesserungen im Schleppfehler einer Achse sind für einen
modellbasierten Regler in Bild 02 dargestellt. Der Fehler des
Standardreglers (schwarz) wird schon durch den Einsatz des modellbasierten
Reglers wesentlich reduziert (dunkelblau, gestrichelt).
Durch Aufnehmen der Messdaten und datengetriebenes
Tuning (hellblau), lässt sich der Fehler in den ersten und letzten
0,2 Sekunden allein durch die Parametrierung weiter verringern,
ohne Änderungen an der Hardware vornehmen zu müssen. Die
optimierte Performance in Bild 03 zeigt, dass der Regler auf maximale
Dynamik unter maximal tolerierbarem Überschwingen
optimiert wurde. Die Stabilität ist dabei durchweg sichergestellt.
AUSBLICK
Erste Ergebnisse der Greybox-Modellierung, also der analytischen
Formulierung der dynamischen Modelle und des datenbasierten
Nachtrainierens von verbleibenden Restfehlern, zeigen vielversprechende
Resultate. Weitere Forschung auf diesem Gebiet wird
es ermöglichen Antriebe dynamischer zu verfahren, indem genauere
Modelle der Wirkzusammenhänge des Mechanikverhaltens
vorliegen. Zukünftige Forschungsschwerpunkte werden dabei die
Koppeleffekte zwischen verbundenen Achsen und die automatische
Modellgenerierung aus bereits vorhandenen Daten sein.
Bilder: ISW Stuttgart
www.lageregelseminar-stuttgart.de
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erscheint 2023 im 62. Jahrgang,
ISSN 0722-8546 / ISSN E-Paper: 2747-7991
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