antriebstechnik 10/2023
antriebstechnik 10/2023
antriebstechnik 10/2023
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19174<br />
<strong>10</strong><br />
Oktober <strong>2023</strong><br />
€ 16,50<br />
Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.<br />
DIREKTANTRIEBE<br />
Schnelles und sicheres Materialhandling<br />
<strong>antriebstechnik</strong>.de
EDITORIAL<br />
REALITÄTEN AKZEPTIEREN<br />
OHNE ZU VERZAGEN<br />
Liebe Leserinnen, liebe Leser,<br />
was ist bloß los? Die großen Potenziale vieler Einzelner<br />
kommen nicht zur Geltung, die gesamte Organisation wird<br />
hinterfragt – Fußballdeutschland ist so erfolglos wie seit<br />
20 Jahren nicht mehr. Der Trainer hat seinen Posten schon<br />
verloren, nun wird man sehen, ob der Gegner aus Ostasien in<br />
Zukunft in die Schranken gewiesen werden kann oder ob er<br />
die Rolle Deutschlands übernehmen wird. Im Fußball ist<br />
dieser Gegner aktuell Japan, aber die Situation erscheint mir<br />
ähnlich wie das Raunen vom Niedergang der deutschen<br />
Wirtschaft. Da ist eher China der Konkurrent aus Ostasien.<br />
Gerade der Maschinenbau hat momentan tatsächlich<br />
unschöne Nachrichten: Die Auftragslage verschlechtert sich<br />
von Monat zu Monat, wie der VDMA vermeldet. Im Juli ging<br />
die Zahl der Auftragseingänge wieder im zweistelligen<br />
Prozentbereich zurück. Die Umsätze im Maschinenbau<br />
hingegen wachsen: nominal um 11 %, preisbereinigt immer<br />
noch um 3 %. Es steht also nicht gut, aber auch noch nicht<br />
katastrophal. Vielleicht muss man die Stärke des Wettbewerbers<br />
einfach akzeptieren ohne dabei zu verzagen. Im Fußball<br />
läßt die individuelle Stärke einiger Spieler hoffen, im<br />
Maschinen- und Anlagenbau die ungebrochene Innovationskraft<br />
der Unternehmen. Wir stellen in dieser Ausgabe einige<br />
gute Ideen vor. Neben schleppenden AGVs über komplexe<br />
Steuerungsarchitektur und Positionierung in Warmwalzwerken<br />
haben wir noch weitere Einblicke in die Arbeit der<br />
Konstrukteure. Viel Spaß beim Lesen wünscht<br />
Mehr Präzision.<br />
Magneto-induktive<br />
Abstandssensoren<br />
mainSENSOR<br />
• Messen statt schalten: idealer Ersatz<br />
für Schalter und Näherungssensoren<br />
• Hohe Grundempfindlichkeit und<br />
Temperaturstabilität<br />
• Wählbare Messbereiche bis 55 mm<br />
durch Magnetwechsel<br />
• Optimales Preis-Leistungs-Verhältnis,<br />
ideal zur Serienintegration<br />
Ihr Miles Meier<br />
m.meier@vfmz.de<br />
Kontaktieren Sie unsere<br />
Applikationsingenieure:<br />
Tel. +49 8542 1680<br />
micro-epsilon.de/mds
EDITORIAL<br />
03 Realitäten akzeptieren ohne zu verzagen<br />
SOFTSTARTER<br />
06 Menschen, Märkte, Unternehmen<br />
ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK<br />
26<br />
DIREKTANTRIEBE<br />
12 TITEL Schleppen statt heben – AGVs ziehen Lasten<br />
STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />
ANZEIGE<br />
18 Raus aus dem Schaltschrank<br />
22 Acht Achsen für die Metallbearbeitung<br />
MECHANISCHE ANTRIEBSTECHNIK<br />
TITELBILD<br />
maxon international,<br />
Sachseln, CH<br />
GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />
24 Präzise und effizient:<br />
Zahnräder für Großgetriebe schleifen<br />
KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />
26 Funktionalität und Präzision im Einklang<br />
mit der Anwendung<br />
24<br />
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30<br />
SPECIAL<br />
Leantechnik, Oberhausen<br />
4 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
SPECIAL: MONTAGE-<br />
UND HANDHABUNGSTECHNIK<br />
30 INNENTITEL Im Takt der Schlagschere<br />
34 Stimmiges Gesamtpaket für die Antriebstechnik<br />
40 Lösungspartner ist selbst Anwender<br />
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
44 Schnelle Berechnung der Kontaktsteifigkeiten<br />
von Verzahnungen mittels Regressionsmethoden<br />
des maschinellen Lernens<br />
MEIN TIPP<br />
Wenn Ingenieure verschiedener Unternehmen<br />
ihre Köpfe zusammenstecken, kommen immer<br />
wieder überraschend gute Ideen heraus. Ein<br />
Beispiel haben wir auf Seite 22, wo Moog und<br />
Salvagnini für eine Steuerung eine Reihe von<br />
Problemen lösen mussten. Ein schönes Beispiel<br />
für Co-Engineering.<br />
Miles Meier, Chefredakteur, m.meier@vfmz.de<br />
SERVICE<br />
50 Impressum<br />
34
SOFTSTARTER<br />
GERMAN BRAND AWARD – IGUS PUNKTET AUF<br />
ALLEN KANÄLEN<br />
Für die Kommunikation<br />
rund um die<br />
iguverse VR-Plattform<br />
hat der Kölner<br />
Kunststoffspezialist<br />
Igus den German<br />
Brand Award <strong>2023</strong><br />
erhalten – und zwar<br />
in gleich zwei<br />
Kategorien.<br />
Social-Media,<br />
Landingpages, Newsletter, Mailings, Pressearbeit und der Stand auf der<br />
Hannover Messe: Auf allen Kanälen hat Igus in diesem Jahr mit Content<br />
und Dialog Vollgas gegeben, um der Industrie das Iguverse vorzustellen.<br />
Ein eigenes Metaverse, wo zukünftig Kunden, Vertriebler und<br />
Ingenieure aus aller Welt per Virtual Reality-Brille zusammenkommen,<br />
um dort Engineering-Projekte abzuwickeln – schneller, als es in der<br />
physischen Realität möglich ist. Auf die Anstrengung folgte die<br />
Belohnung: In zwei Kategorien gehört Igus zu den Gewinnern des<br />
German Brand Award <strong>2023</strong>: „Excellence in Brand Strategy and Creation<br />
– Brand Communication – Digital Campaign“ und „Excellence in<br />
Brand Strategy and Creation – Brand Experience of the Year“. Die<br />
Preisverleihung fand am 15. Juni in der Berliner Verti Music Hall statt.<br />
www.igus.de<br />
DIGITALER ZWILLING IST REIF FÜR DIE INDUSTRIE<br />
Die Industrial<br />
Digital Twin<br />
Association e.V.<br />
(IDTA) veröffentlicht<br />
die Version<br />
3.0 der Spezifikation<br />
für das<br />
Informationsmodell<br />
der Verwaltungsschale<br />
(englisch: Asset<br />
Administration<br />
Shell – AAS). Das<br />
Informationsmodell<br />
bildet die Grundlage für den standardisierten Digitalen Zwilling in<br />
der Industrie. In vier Teilen beschreibt die Spezifikation, wie Unternehmen<br />
Informationen in der Verwaltungsschale aufbereiten und strukturieren<br />
können. Die neue Version ist einsatzbereit für die sofortige<br />
Implementierung. Zukünftige Updates und Erweiterungen werden<br />
abwärtskompatibel sein. Mit der Spezifikation der AAS in Version 3.0<br />
verfügt die Branche erstmalig über einen Standard für den industriellen<br />
Digitalen Zwilling, der Investitionssicherheit bietet und den Weg für<br />
Innovationen ebnet. IDTA-Geschäftsführer Dr. Christian Mosch sagt: „Die<br />
AAS mit ihren einheitlichen und offenen Standards ist die Schlüsselkomponente<br />
für Interoperabilität in der Industrie. Die Spezifikation ermöglicht<br />
es Anbietern und Anwendern von Hard- und Software, eigene<br />
Verwaltungsschalen zu erstellen und damit ein unternehmensübergreifendes<br />
System von Digitalen Zwillingen verschiedenster Komponenten<br />
zu schaffen. Die stabile und industriereife Version gewährleistet Planungssicherheit<br />
über Branchen und die Wertschöpfungskette hinaus.<br />
Das ist ein Meilenstein für zukünftige Datenräume.“<br />
www.industrialdigitaltwin.org<br />
VDMA: AUFTRAGSLAGE WEITER<br />
SCHWACH<br />
Der seit Monaten anhaltende Trend deutlich<br />
sinkender Auftragseingänge hat sich auch im Juli<br />
fortgesetzt. Damit nehmen Auftragsbestände und<br />
vorhandene Puffer für Produktion und Umsatz<br />
sukzessive ab. Auch im Juli bekam der Maschinenund<br />
Anlagenbau den seit Monaten anhaltenden<br />
Trend zweistellig sinkender Auftragseingänge zu<br />
spüren. Aus dem Inland kamen 8 Prozent weniger<br />
Aufträge, aus dem Ausland waren es 13 Prozent<br />
weniger. Das Minus aus den Nicht-Euro-Ländern<br />
war im Berichtsmonat mit 15 Prozent deutlich<br />
höher als der Rückgang aus den Euro-Staaten von<br />
7 Prozent zum Vorjahr. „Die Unternehmen<br />
verbuchen zwar immer noch Umsatzsteigerungen.<br />
So legten die Umsätze im Juli preisbereinigt<br />
um 3 Prozent zum Vorjahr zu. Nominal war es<br />
sogar ein Plus von 11 Prozent. Doch mangels<br />
neuer Aufträge nehmen die Auftragsbestände und<br />
damit noch vorhandene Puffer für Produktion und<br />
Umsatz sukzessive ab“, sagt VDMA-Chefvolkswirt<br />
Dr. Ralph Wiechers (Bild).<br />
www.vdma.org<br />
VERNETZEN SIE SICH MIT<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />
digital.<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />
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6 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
| AT12-22G |<br />
FLENDER VERSTÄRKT SICH IN<br />
AUSTRALIEN<br />
Australien spielt<br />
eine wichtige<br />
Rolle beim<br />
weltweiten<br />
Ausbau der<br />
erneuerbaren<br />
Energien. Vor<br />
diesem Hintergrund<br />
baut der<br />
deutsche<br />
Antriebsspezialist<br />
Flender seine Produktions- und Servicekapazitäten auf<br />
dem Kontinent mit der Eröffnung eines neuen Standorts in<br />
Sydney weiter aus. Die installierte Basis von Flenders<br />
Windturbinenantrieben der Marke Winergy gehört zu den<br />
größten in Australien. Mit der Neueröffnung will Flender<br />
die lokale Präsenz und Kundennähe erhöhen. Das Gleiche<br />
gilt für das Portfolio an Industrieantrieben, das erfolgreich<br />
in vielen australischen Branchen wie Bergbau, Zement,<br />
Häfen und mehr zuhause ist. Die neuen Gebäude setzen<br />
den Industriestandard für Kundenservice in diesen<br />
Branchen, in denen die Getriebe und Kupplungen von<br />
Flender einige der schwersten Maschinen der australischen<br />
Industrie antreiben. Die Gebäude in Sydney sind<br />
über 1.800 Quadratmeter groß und haben die strukturelle<br />
Kapazität für einen 50-Tonnen-Kran. Sie verfügen über<br />
sämtliches Equipment, das für die Lieferung von OEM-<br />
Standards an Kunden erforderlich ist. Flender ist in der<br />
Lage, Getriebe bis zu 40 Tonnen sowie Komponenten wie<br />
Hauptwellen für Windkraftanlagen, Schmiersysteme,<br />
Flüssigkeitskupplungen und Bremsen zu reparieren.<br />
Sydney ist neben den Standorten in Rockhampton, Perth<br />
und Melbourne das vierte Servicezentrum von Flender in<br />
Australien. Letzteres ist Teil der Übernahme des finnischen<br />
Windgetriebeherstellers Moventas im Jahr 2022.<br />
www.flender.com<br />
Hochkompakt<br />
und integriert<br />
Der Servoantrieb AMI812x<br />
Nur eine Anschlussebene mit allen<br />
Interfaces: direkt am Servoantrieb<br />
und ohne vorgelagerte I/O-Ebene<br />
FAULHABER ERWEITERT PRODUKTIONS-<br />
STANDORT IN RUMÄNIEN<br />
Seit 2005 ist Faulhaber Motors Romania mit rund 170 Mitarbeitern<br />
auf einer Produktionsfläche von 2.850 Quadratmetern<br />
in Jimbolia, im Landkreis Timis in Rumänien, tätig.<br />
Um die Wettbewerbsfähigkeit langfristig zu sichern,<br />
erweitert das Unternehmen diesen Standort jetzt. Die<br />
Verlagerung neuer Projekte ist einer der Hauptgründe für<br />
diese Maßnahme. Die Erweiterung umfasst eine Fläche<br />
von 5.000 Quadratmetern, wobei 3.800 Quadratmeter für<br />
die Produktion vorgesehen sind. Der Rest wird als Lagerfläche<br />
sowie für die Verwaltung genutzt. Durch diese<br />
Erweiterung wird die Produktionskapazität des Standorts<br />
erheblich gesteigert, um den wachsenden Anforderungen<br />
gerecht zu werden. Die Produktionsstätte ist ein wichtiger<br />
Bestandteil des Faulhaber-Fertigungsverbunds. Hier<br />
werden Getriebe montiert, Wuchtprozesse durchgeführt<br />
und Wicklungen für Glockenankermotoren hergestellt.<br />
Außerdem stellt Faulhaber dort Baugruppen her und<br />
montiert kundenspezifische Komplettantriebssysteme.<br />
www.faulhaber.com<br />
Der Servoantrieb AMI812x:<br />
integrierter Servoantrieb für die kompakte Antriebstechnik (bis 48 V DC)<br />
kombiniert hochkompakt Servomotor, Endstufe und Feldbusanschluss<br />
für alle Motion-Anforderungen im Leistungsbereich bis 400 Watt<br />
für Einzelachsen oder auch mit Daisy-Chain Lösungen in der Maschine<br />
unterstützt schaltschranklose Maschinenkonzepte<br />
Schutzart IP65 mit Option Wellendichtring möglich<br />
Scannen und alle<br />
Servoantrieb-<br />
Vorteile erleben
SOFTSTARTER<br />
GLOBAL SUPPLIER AWARD FÜR NSK<br />
Bei den Bosch Global Supplier Awards <strong>2023</strong> wurde NSK<br />
als einer von nur 46 Top-Lieferanten unter den weltweit<br />
rund 35.000 Zulieferern der Robert Bosch GmbH<br />
ausgezeichnet. NSK erhielt die Anerkennung in der<br />
Kategorie „Rohstoffe und Komponenten“. Im Zweijahresrhythmus<br />
zeichnet Bosch die besten Zulieferer aus<br />
aller Welt mit einem Bosch Global Supplier Award aus.<br />
Die diesjährige Auszeichnung von NSK in der Kategorie<br />
„Rohstoffe und Komponenten“ unterstreicht die<br />
Leistung des Unternehmens als Entwickler und<br />
Hersteller von Antriebs- und Steuerungslösungen und<br />
das Engagement für Spitzenleistungen in der Mobilität<br />
und in Industrie-Anwendungen. Zum Produktportfolio<br />
von NSK gehören unter anderem Kugelgewindetriebe<br />
für elektrohydraulische Bremssysteme, die als automatische<br />
Kfz-Notbremssysteme eingesetzt werden.<br />
www.nskeurope.de<br />
LAGERAUFBEREITUNG MIT SCHAEFFLER<br />
In puncto nachhaltige<br />
Kreislaufwirtschaft bietet<br />
Schaeffler seinen Kunden<br />
seit vielen Jahren einen<br />
Service zur systematischen<br />
Aufbereitung<br />
von Wälzlagern an,<br />
das Remanufacturing.<br />
Die Aufbereitung spart<br />
wertvolle Ressourcen und<br />
reduziert den CO 2<br />
-Fußabdruck<br />
– über alle Branchen<br />
hinweg. Seit März<br />
2022 bündelt Schaeffler<br />
den Service der Lageraufbereitung für den regionalen Markt in der<br />
Schaeffler Industrial Remanufacturing Services AG & Co. KG mit Sitz<br />
in Wuppertal. Schaeffler fungiert zugleich als Akteur des „Circular<br />
Valley“, einer überregionalen Initiative der Stadt Wuppertal für<br />
Umwelt- und Kreislaufwirtschaft. Um Lager aufbereiten zu lassen,<br />
haben Kunden drei Möglichkeiten. Zum einen können Lager zur<br />
Aufbereitung zu Schaeffler nach Wuppertal geschickt werden.<br />
Anschließend werden die Lager zurück an den Kunden gesendet.<br />
Die zweite Möglichkeit umfasst die Demontage, Aufbereitung und<br />
Montage beim Kunden vor Ort durch Fachkräfte von Schaeffler.<br />
Als dritte Option können sich Kunden zertifizieren lassen und die<br />
Aufbereitung eigenständig vornehmen. Durch die Aufbereitung kann<br />
eine hohe Zuverlässigkeit und Laufleistungen wie bei einem Neuprodukt<br />
erreicht werden.<br />
www.schaeffler.com<br />
ZIEHL-ABEGG VIETNAM GEHT AN DEN START<br />
Ziehl-Abegg bestätigt Pläne zur Eröffnung einer neuen Produktionsstätte in Vietnam.<br />
Der offizielle Gründungsakt für die neue Tochtergesellschaft „Ziehl-Abegg Vietnam“<br />
fand am 11. Juli in Ho-Chi-Minh-Stadt statt. In Nähe der vietnamesischen Wirtschaftsmetropole<br />
entsteht ein neues Werk mit einer Investitionssumme von umgerechnet rund<br />
25 Mio. Euro. Die Produktion soll im ersten Halbjahr 2024 starten, die Serienproduktion<br />
Ende gleichen Jahres. Die Expansion folgt auf jüngste Investitionen in den Ausbau der<br />
Produktionskapazitäten in Polen und den USA. Das neue Werk in Vietnam sei vor allem<br />
wichtig für die Märkte in Asien und in Australien, meinte Joachim Ley, Produktionsvorstand<br />
von Ziehl-Abegg, im Bild neben Alexander Reich, dem neuen Geschäftsführer von<br />
Ziehl-Abegg Vietnam.<br />
www.ziehl-abegg.com<br />
8 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
SOFTSTARTER<br />
75 JAHRE GROSCHOPP<br />
Zukunftsfähige<br />
Konzepte und<br />
innovative<br />
Elektromotoren:<br />
Groschopp feiert<br />
<strong>2023</strong> sein 75-jähriges<br />
Firmenjubiläum,<br />
zur Jubiläumsfeier<br />
am<br />
25. August<br />
erwartete das<br />
Unternehmen 250<br />
Gäste. Die EMW Elektro-Motoren-Feinbauwerk Groschopp & Co.<br />
GmbH wurde 1948 in Mönchengladbach-Rheydt gegründet. 1954<br />
zog das Unternehmen an den heutigen Standort in Viersen. Erst seit<br />
dem Jahr 2000 firmiert der Antriebshersteller unter dem Namen<br />
Groschopp AG Drives & More. Das Unternehmen fertigt in Deutschland<br />
und China Elektromotoren und Getriebe, mit Stückzahlen von<br />
ca. 150.000 Motoren pro Jahr. „Seit den 2000er Jahren wurde die<br />
komplette Produktion immer weiter modernisiert und automatisiert,“<br />
erzählt Wolfgang Pflug, CEO der Groschopp AG. „Vom<br />
Produktdesign über die Zerspanung bis hin zur Wickeltechnik.“ Zu<br />
den meistverkauften Produkten bei Groschopp zählen Kommutator-<br />
Einbaumotoren, Induktionsmotoren und Servomotoren sowie<br />
Schnecken- und Stirnradgetriebe. Wichtige Zielbranchen sind der<br />
Maschinen- und Apparatebau, die Medizintechnik, die Nahrungsund<br />
Genussmittel- sowie die Textil- und Verpackungsindustrie.<br />
www.groschopp.de<br />
BECKHOFF ERWEITERT IN<br />
RHEDA-WIEDENBRÜCK<br />
Beckhoff Automation plant einen Ausbau seiner<br />
Logistik mit einem neuen Zentrallager im Gewerbegebiet<br />
Aurea in Rheda-Wiedenbrück. Das kräftige<br />
Umsatzwachstum der letzten Jahre und die positiven<br />
Zukunftsaussichten erfordern einen umfangreichen<br />
und nachhaltigen Ausbau der Lagerkapazitäten.<br />
Zusätzlich zu seinen Bauprojekten nahe der Unternehmenszentrale<br />
in Verl plant Beckhoff mit einer rund<br />
70.000 Quadratmeter großen Logistik- und Produktionsimmobilie<br />
im benachbarten Rheda-Wiedenbrück.<br />
In der neuen Immobilie soll insbesondere der Beckhoff<br />
Zentralversand angesiedelt werden. Dieser wird von<br />
sämtlichen Beckhoff Produktionsbereichen mit<br />
Fertigprodukten beliefert.<br />
www.beckhoff.com<br />
Zahnriemen!<br />
Wir lieben alle
SOFTSTARTER<br />
ZUSAMMENSCHLUSS VON<br />
HYDRAULIKUNTERNEHMEN<br />
Seit April <strong>2023</strong> ist<br />
Simon Herber,<br />
Gesellschafter der<br />
Herber GmbH<br />
mit Sitz in<br />
Reiskirchen, der<br />
neue Geschäftsführer<br />
der<br />
TSD Industrie-<br />
Hydraulik GmbH.<br />
Beide Firmen<br />
behalten ihre eigenständigen Namen und Standorte.<br />
Die Herber GmbH ist als Hydraulikunternehmen besonders<br />
für die Konfektionierung von Hydraulikschlauchleitungen<br />
bekannt. TSD Industrie-Hydraulik ist spezialisiert auf die<br />
Herstellung von Metallwellschläuchen und die Konfektionierung<br />
von Teflonschlauchleitungen. Durch die Zusammenarbeit<br />
ergibt sich ein auswahlstarkes Portfolio mit<br />
vielen Modifikationsmöglichkeiten. Das Angebot erstreckt<br />
sich über die Bereiche der Hydraulikschläuche, Hydraulikschlauchleitungen,<br />
Schlaucharmaturen, Verschraubungen,<br />
Adapter, Teflon- und Metallwellschläuche, gebogene<br />
Rohrleitungen und Sonderzeichnungsteile. Der Zusammenschluss<br />
hatte sich aus einer über die Jahre gewachsenen<br />
Kunden-Lieferanten-Beziehung zwischen beiden<br />
Unternehmen entwickelt.<br />
www.herber-gmbh.de<br />
SMC UND LANDEFELD:<br />
VERTRIEBSPARTNERSCHAFT<br />
SMC Deutschland<br />
und die<br />
Landefeld<br />
Druckluft und<br />
Hydraulik<br />
GmbH haben<br />
eine Vertriebspartnerschaft<br />
abgeschlossen.<br />
Landefeld ist ein führender und europaweit agierender<br />
Lieferant für Komponenten der Pneumatik, Hydraulik und Industriebedarf.<br />
Durch die Kooperation erweitern die beiden Unternehmen<br />
ihr Produkt- und Serviceportfolio, um Industriekunden noch<br />
umfassendere Leistungen zuverlässig anbieten zu können. SMC<br />
setzt seit Jahren auf ein umfangreiches Netzwerk an Vertriebspartnern<br />
und hat dieses mit Landefeld jetzt noch einmal um einen<br />
erfahrenen Systemlieferanten erweitert. Das familiengeführte<br />
Unternehmen mit Sitz im hessischen Kassel beliefert Kunden vom<br />
Maschinen- und Anlagenbau über die Lebensmittel- und Pharmaindustrie<br />
bis hin zum Automotive- und Chemiebereich mit branchenübergreifenden<br />
Lösungen. SMC Deutschland arbeitet bereits<br />
seit über 20 Jahren erfolgreich mit Landefeld zusammen.<br />
www.smc.eu<br />
NEUE GESCHÄFTSFÜHRUNG BEI BAUMÜLLER AUSTRIA<br />
Die österreichische Niederlassung der Baumüller Gruppe hat ein neues Führungsteam.<br />
Hartmut Bärtl (l.) und Reinhard Aigner (r.) folgen auf Michael Ziegler<br />
(Mitte), der insgesamt 25 Jahre als Geschäftsführer tätig war. Reinhard Aigner,<br />
vorher Leiter Applikation und technischer Vertrieb, übernahm am 01.11.2022 die<br />
Position des Geschäftsführers von Michael Ziegler. Reinhard Aigner ist seit dem<br />
01.02.<strong>2023</strong> auch für den Servicebereich zuständig. Unterstützt wird er dabei durch<br />
Hartmut Bärtl, den CFO der Baumüller Gruppe. Bärtl wurde ebenfalls als Geschäftsführer<br />
der Baumüller Austria GmbH bestellt. Michael Ziegler, der das Unternehmen<br />
seit 1998 erfolgreich führte, scheidet aus der Geschäftsführung aus. Er bleibt weiterhin verantwortlich für die Bereiche<br />
Motoren und Generatoren und unterstützt bei Sonderprojekten.<br />
www.baumueller.com<br />
Wenn Innovation<br />
auf Tradition trifft:<br />
Maßgeschneiderte<br />
Antriebslösungen seit 1879.<br />
Weitere Informationen finden Sie hier: www.reintjes-gears.de<br />
<strong>10</strong> <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
SOFTSTARTER<br />
NEUE PRODUKTIONSSTÄTTE IN SUZHOU ERÖFFNET<br />
Kendrion eröffnete Ende Mai seine neue, 28.000 m 2 große Produktionsstätte im<br />
Industriepark von Suzhou in China. Das neue Werk ist das bisher größte der<br />
Kendrion-Gruppe. Mit vier Etagen Produktionsfläche, einem modernen, automatisierten<br />
Lager und Büros will das Unternehmen sein Geschäft in China weiter<br />
ausbauen. 300 Mitarbeiter haben im neuen Werk ihren Arbeitsplatz. Produkte aus<br />
den Bereichen Industrial Brakes, Industrial Actuators and Controls und Automotive<br />
entstehen hier. Das Gebäude wurde auch unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit<br />
konzipiert: Die Photovoltaikanlage auf dem Dach wird voraussichtlich<br />
550.000 kWh Strom aus erneuerbaren Energien pro Jahr erzeugen. Am neuen<br />
Standort fasst Kendrion seine beiden bisherigen Niederlassungen Suzhou und<br />
Shanghai in einer Anlage zusammen. Das neue Werk soll bis Ende des dritten<br />
Quartals <strong>2023</strong> voll betriebsbereit sein.<br />
www.kendrion.com<br />
KAMMERER: 85 JAHRE<br />
ERFINDUNGSGEIST<br />
Die Kammerer Gewindetechnik<br />
GmbH feiert dieses Jahr ihr<br />
85-jähriges Firmenjubiläum.<br />
Das Familienunternehmen aus<br />
Hornberg im Schwarzwald<br />
stellt Gewindetriebe her. 1938<br />
gegründet wird es heute in der<br />
dritten Generation von Achim<br />
Kammerer und Peter Kammerer<br />
geleitet und beschäftigt<br />
160 Mitarbeiterinnen und<br />
Mitarbeiter. Den Grundstein für<br />
das Schwarzwälder Unternehmen<br />
legten Franz und Anna<br />
Kammerer, als sie 1938 in<br />
bescheidenen Räumlichkeiten<br />
einen Fabrikationsbetrieb zur<br />
Herstellung von Teilen für die<br />
Uhrenindustrie gründeten. Ab<br />
1953 begann das Ehepaar mit<br />
der Produktion von Drehteilen,<br />
in den folgenden Jahren<br />
erweiterten sie das Angebot<br />
um die Herstellung von<br />
Gewindespindeln. Nach dem<br />
Tod des Firmengründers im Jahr<br />
1967 unterstützten die Söhne<br />
Klaus und Wolfgang ihre<br />
Mutter dabei, den Betrieb<br />
weiterzuführen. 1992 stieg die<br />
dritte Generation ein. Die<br />
Produkte finden weltweit<br />
Einsatz im Werkzeugmaschinenbau,<br />
dem allgemeinen<br />
Maschinenbau, der Feinwerktechnik,<br />
in der Handhabungsautomation<br />
und Robotik, in der<br />
Medizintechnik, der Flugzeugindustrie<br />
sowie dem Automobilbau.<br />
www.kammerer-gewinde.com<br />
Japanese origin & quality – trusted worldwide since 1921<br />
Bearings<br />
for precision<br />
to<br />
rebranding<br />
• Koyo<br />
JTEKT<br />
JTEKT<br />
Koyo<br />
•<br />
to<br />
rebranding to<br />
Our legacy:<br />
Our Future:<br />
rebranding<br />
JTEKT • Koyo<br />
Official Date:<br />
April 1, 2022<br />
JTEKT<br />
• Koyo<br />
rebranding<br />
to<br />
Get to know our bearings at jtekt-bearings.eu<br />
Formerly sold as
DIREKTANTRIEBE<br />
TITEL<br />
12 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
TITEL<br />
DIREKTANTRIEBE<br />
MATERIALHANDLING<br />
SCHLEPPEN STATT HEBEN –<br />
AGVS ZIEHEN LASTEN<br />
Omnidirektionale Bewegungen<br />
und smartes Andocken an so gut<br />
wie jeden Lagerwagen in unter<br />
20 Sekunden – neue Roboter sorgen<br />
für schnelleres und sicheres<br />
Materialhandling<br />
Alex Byles, Buteo Communications, externer Redakteur<br />
Tractonomy Robotics ist ein im belgischen Ghent ansässiges<br />
Start-up-Unternehmen mit viel Erfahrung in<br />
der Robotikforschung für die Raumfahrtindustrie.<br />
„2018 traf ich mich mit einem Freund, der ein Lager<br />
besitzt, in dem ein Mix aus großen und schweren Waren sowohl<br />
auf Standardwagen als auch auf Hubwagen transportiert<br />
wurde. Er zeigte mir, wie schwer es war, diese Wagen<br />
schnell und exakt zu bewegen und bat mich um Hilfe bei<br />
diesem Problem“, erzählt Keshav Chintamani, CEO bei<br />
Tractonomy Robotics. „Mir wurde klar, dass ein speziell entwickelter<br />
Roboter verschiedenste, sich bereits im Einsatz<br />
befindliche Wagen handhaben und damit die Herausforderungen<br />
bezüglich Größe, Gewicht und Zeit ausnahmslos<br />
meistern könnte.“<br />
Chintamani stellte fest, dass viele AGVs (Automated Guided<br />
Vehicles) für das Handling von Wagen auf einem Design<br />
basierten, das die Nutzlast von unten anhob. Dies kostete allerdings<br />
viel Zeit. Manchmal dauerte es mehrere Minuten,<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> 13
DIREKTANTRIEBE<br />
TITEL<br />
bis der Roboter sich unter dem Wagen richtig positioniert hatte.<br />
Falls die Ausrichtung des Wagens nicht optimal war, musste der<br />
AGV sogar stoppen und neu ansetzen. Mit Blick auf die Traglast<br />
der Roboter kamen häufig noch Gewichtseinschränkungen hinzu<br />
und das Risiko, dass der Wagen umkippen konnte.<br />
Die Forschung wandte sich AGVs zu, die einen Wagen ziehen<br />
konnten. Diese waren jedoch entweder dauerhaft fest mit dem<br />
Wagen verbunden oder verfügten über Andockmechanismen, die<br />
nicht besonders genau waren und daher beim Andockmanöver<br />
wieder viel Zeit in Anspruch nahmen. Die Erleuchtung kam dann<br />
in Form eines robotischen Greiferarms, der den Wagen fest umklammerte.<br />
Chintamanis neues Design konnte sich an Wagen jeder<br />
Bauart anpassen und sie sicher ziehen.<br />
Um seiner Entwicklung Autonomie hinsichtlich der Fahrwege<br />
zu ermöglichen, wollte er den Andockmechanismus mit einer<br />
AMR-Plattform (Autonomer Mobile Roboter) kombinieren. Die<br />
Lasernavigation ermöglicht das Umfahren von Hindernissen sowie<br />
dynamische und präzise Bewegungen. Die Entwicklung führte<br />
zu einem schnelleren und effizienteren Lagerhandling.<br />
01<br />
02<br />
OMNIDIREKTIONALE BEWEGUNGEN<br />
Der AMR musste bei beengten Platzverhältnissen Wege innerhalb<br />
des Lagers zurücklegen und korrekt an einen in einem dicht<br />
gepackten Gang stehenden Wagen andocken können. Das omnidirektionale<br />
Design mit Mecanum-Rädern ermöglicht es dem<br />
AMR, sich auf engstem Raum mit drei Freiheitsgraden zu bewegen.<br />
Der entscheidende Schritt hin zu einer optimierten Andockgeschwindigkeit<br />
und -genauigkeit sowie des Weitertransports,<br />
war die Spezifikation eines Bewegungssystems – basierend auf einem<br />
präzisen Vierradantrieb.<br />
„Weil sie leistungsstark und ausfallsicher sind, werden Maxon<br />
Motoren in vielen akademischen Forschungsprojekten eingesetzt.<br />
Unter anderem auch in der Weltraumforschung, an der ich<br />
gearbeitet habe. Deshalb war Maxon meine erste Anlaufstelle“,<br />
erklärt Chintamani.<br />
Das Bewegungssystem musste das Schleppen eines hohen Gewichts<br />
ermöglichen und deshalb ausreichend Drehmoment erzeugen,<br />
um eine Nutzlast von mehreren hundert Kilogramm aus<br />
dem Stand heraus in Bewegung versetzen zu können. Damit es in<br />
beengten Lagern betrieben werden kann, war sein erstes AMR-<br />
Design lediglich 70 cm lang und 50 cm breit. Ein kompakter Motor,<br />
der nur wenig Platz beanspruchte, war daher grundlegend.<br />
Nach einigen Versuchen fiel die Entscheidung auf einen bürstenlosen<br />
Maxon DC-Flachmotor, den EC 60 flat. Bei vier Motoren pro<br />
Roboter – einer pro Rad – musste das Design für die Serienfertigung<br />
außerdem kostengünstig sein, zumal die Motoren auch integrierte,<br />
hochauflösende Encoder benötigten.<br />
HOHE LEISTUNGSDICHTE<br />
„Wir testeten diese Motoren im ATR1-Prototyp und sie waren<br />
wirklich beeindruckend. Sie konnten einen Wagen mit dem zusätzlichen<br />
Gewicht von drei Menschen ziehen. Dabei sind es<br />
wirklich winzige Motoren von nur 60 Millimetern Breite“, betont<br />
Chintamani. Mit der Konzeptbestätigung des Erstdesigns, einem<br />
autonomen Schlepproboter namens ATR1 (Autonomous Towing<br />
Robot), wurde Tractonomy Robotics geboren. Der ATR1 kann<br />
Wagen jeder Bauart mit einem Gewicht bis zu 400 kg bei Geschwindigkeiten<br />
von mehr als 1 m/s ziehen. Mit Unterstützung<br />
eines speziellen Navigationsmoduls dockt der Roboter schnell an<br />
und kann sogar freie Stellplätze erkennen und Wagen autonom<br />
parken. Das Navigationssystem setzt Kameras sowie Computervisions-Feedback<br />
ein. Die Steuerungsgenauigkeit basiert auf der<br />
Reaktionsschnelligkeit der Motoren.<br />
„Der ATR1 kann in unter 20 Sekunden präzise und verlässlich an<br />
Wagen andocken und sich dank Seitwärtsbewegungen, dem sogenannten<br />
‚Strafing‘, in beengter Umgebung mittels kleinster Anpassungen<br />
punktgenau positionieren“, erklärt Chintamani.<br />
BEDARF AN SCHWERLASTSCHLEPPERN<br />
Nach weiteren Versuchen mit ATR1 erhielt Tractonomy Robotics<br />
Anfragen für das Schleppen von größeren Nutzlasten, wie beispielsweise<br />
von Blechen mit einem Gewicht von 800 kg und<br />
mehr. Dies führte zu einem radikalen Neudesign, dem ATR2, mit<br />
einem einzigartigen, adaptiven Doppelarm-Andocksystem. Damit<br />
kann der Roboter eine ganze Reihe unterschiedlicher Wagengrößen<br />
handhaben. Tractonomy plant den ATR2 in einer Standard-Drehmoment-Ausführung<br />
sowie als Variante mit hohem<br />
Drehmoment zu produzieren. Die Zuglasten sollen jeweils 600 kg<br />
und 800 kg betragen, wobei Geschwindigkeiten von 1,8 m/s bis<br />
zu 2,5 m/s (6,5 km/h bis 9 km/h) erreicht werden.<br />
Bei Abmessungen von 90 x 64 cm ist der ATR2 größer als sein<br />
Vorgänger mit 70 x 50 cm, um Platz für zusätzliche Batterien und<br />
eine neue Elektronik zu schaffen. Aber um die höhere Nutzlast<br />
bei weiterhin kompakter Baugröße transportieren zu können,<br />
waren deutlich höhere Drehmomentmotoren nötig.<br />
„Nach Beratungen mit Maxon Ingenieur:innen stellte sich heraus,<br />
dass wir einen für das Gesamtsystem geeigneten Motor mit<br />
niedrigerer Spannung einsetzen konnten, der aber immer noch<br />
die Spitzenmotordrehzahlen und -drehmomente erzeugen konnte,<br />
die die höhere Last erforderte und dabei die thermischen<br />
Grenzwerte einhielt“, sagt Chintamani. „Dank dieser bedeutenden<br />
Empfehlung bieten wir unter Verwendung von nur zwei<br />
Motortypen eine einzige Plattform, die für eine ganze Reihe von<br />
Wagen und Nutzlasten geeignet ist.“<br />
Beim Ziehen schwerer Lasten mit hohen Geschwindigkeiten<br />
wird die Bremskraft umso wichtiger. Deshalb ist der ATR2 mit integrierten<br />
Bremsen und einem 360°-Sicherheitssystem ausgestattet,<br />
das Kollisionen verhindert. Auch die Bauteilausfallsicherheit<br />
spielt bei einem Rund-um-die-Uhr-Betrieb eine Schlüsselrolle.<br />
„Diese Maschinen legen täglich mindestens 15-20 Kilometer<br />
unter variablen Bedingungen zurück. Ausfälle verringern die Pro-<br />
14 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
03<br />
Hohe<br />
Genauigkeit -<br />
hartgewirbelte<br />
Kugelgewindetriebe<br />
hohe Traglast<br />
hohe<br />
Oberflächengüte<br />
01 Der Autonomous Towing Robot ATR1<br />
von Tractonomy war der Vorgänger: Die<br />
intelligenten, omnidirektionalen Schlepper<br />
können eine Vielzahl von Lagerwagen bewegen<br />
und agieren im Team<br />
02 Der offene Rotor unterstützt die Kühlung im<br />
Betrieb, wodurch höhere Dauerdrehmomente<br />
erreicht werden können<br />
03 EC 60 flat: Die bürstenlosen Flachmotoren<br />
von Maxon mit integriertem Hall-Sensor sind<br />
eine gute Wahl, wenn es eng wird und für<br />
kostenoptimierte Serienprodukte<br />
hergestellt in<br />
Deutschland<br />
hervorragendes<br />
Preis-Leistungsverhältnis<br />
duktivität. Daher ist eine verlässliche Bewegungslösung<br />
besonders wichtig“, erklärt<br />
Chintamani.<br />
FLEXIBILITÄT BEIM<br />
MATERIALHANDLING<br />
ATR2 tritt gerade in die Phase der betrieblichen<br />
Validierung ein und Tractonomy<br />
konzentriert sich nun auf die Serienfertigung.<br />
Der AMR richtet sich primär<br />
an die verarbeitende Industrie und Vertriebslogistik,<br />
die auf Materialhandling-<br />
Technologien angewiesen sind, wie Fabriken,<br />
Lager großer Supermärkte und<br />
Postdienstleister. Die Roboter können<br />
auch für das Be- und Entladen von Wagen<br />
in Lastwagen eingesetzt werden und<br />
stellen so einen kostengünstigen Ersatz<br />
für konventionelle Routenzüge und Förderanlagen<br />
sowie eine sicherere und automatisierte<br />
Alternative zu Gabelstaplern<br />
dar.<br />
Chintamani fügt hinzu: „Wir sehen eine<br />
steigende Nachfrage nach nur einer<br />
einzigen Maschine, die für die verschiedensten<br />
Materialhandling-Anwendungen<br />
genutzt werden kann. Denn dies reduziert<br />
die Kosten sowie den Verwaltungsaufwand<br />
für den Endverbraucher.<br />
Tractonomy bietet genau diese Flexibilität<br />
mit nur einem Roboter, der für die<br />
unterschiedlichsten Materialhandling-<br />
Funktionen eingesetzt werden kann.“<br />
Bilder: Maxon, Tractonomy Robotics<br />
www.maxongroup.de<br />
www.tractonomy.com<br />
DIE IDEE<br />
„Maxon Flachmotoren eignen sich<br />
besonders für begrenzte Platzverhältnisse.<br />
Die bürstenlosen Motoren<br />
sind als Innen- und Außenläufer<br />
konzipiert und erreichen Drehzahlen<br />
von bis zu 20.000 min -1 . Dank der<br />
einfachen Konstruktion ist eine<br />
weitgehend automatisierte Fertigung<br />
möglich, welche in einem<br />
günstigen Preis resultiert. Wahlweise<br />
gibt es die EC-Flachmotoren<br />
mit Hall-Sensoren, sensorlos oder<br />
mit integrierter Elektronik. Zudem<br />
können sie mit Getrieben und<br />
Encodern kombiniert werden.“<br />
Patrik Britschgi,<br />
Product Manager EC Flat Motoren,<br />
Maxon Group, Sachseln (Schweiz)<br />
Gewindetriebe<br />
von Dr. TRETTER ®<br />
Motek<br />
Stuttgart<br />
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MARKTPLATZ<br />
OPTIMAL IN DEN WIND GEDREHT<br />
Andrea Steinberg, Key Account Sales<br />
bei Kendrion Intorq<br />
Mit seinem Bremsen-<br />
Produktportfolio für<br />
Azimut- und Pitch-<br />
Systeme bedient<br />
Kendrion Intorq die<br />
wachsenden Bedürfnisse<br />
der Windkraftindustrie.<br />
Immer höhere<br />
Leistungsanforderungen<br />
und Kostendruck stellen<br />
die Branche bei der<br />
nächsten Generation vor<br />
neue Herausforderungen.<br />
Das Technologieportfolio<br />
des Unternehmens<br />
umfasst laut<br />
eigenen Angaben als<br />
einziger Lieferant<br />
sowohl Permanentmagnet<br />
als auch Federkraftbremsen. Die Windturbinen-Plattformkonzepte<br />
von Kendrion Intorq zeichnen sich durch<br />
Eigenschaften wie größere Wartungsintervalle aus, die<br />
zukünftig zum Standard gehören werden. Angesichts der<br />
voranschreitenden Globalisierung sei es von entscheidender<br />
Bedeutung, dass Unternehmen eine „local-to-local“-<br />
Produktion mit internationalen Standards bieten. Als<br />
langjähriger Bremsenlieferant für die Windkraftindustrie<br />
begleitet das Unternehmen die Anlagenhersteller bereits<br />
seit der Jahrtausendwende. Das Portfolio wurde dabei<br />
kontinuierlich an die sich entwickelnden Anforderungen<br />
angepasst. In enger Zusammenarbeit mit Herstellern von<br />
Windkraftanlagen bietet Kendrion Intorq auch maßgeschneiderte<br />
Bremssysteme. Andrea Steinberg, Key Account<br />
Sales bei Kendrion Intorq, betont: „Mit Werken in Deutschland,<br />
China, Indien und den USA, die nach den gleichen<br />
Standards fertigen, können wir weltweit ‚local-to-local‘<br />
liefern. Dies ermöglicht uns, effizient auf die Bedürfnisse<br />
unserer Kunden einzugehen.“<br />
www.kendrion.com<br />
SCHNELLE C-MUSTER-ENTWICKLUNG<br />
Wenn Standardsensoren zu viel<br />
Bauraum beanspruchen, sind<br />
individuelle Lösungen gefordert.<br />
Dabei muss ein maßgeschneidertes<br />
Produkt nicht im Widerspruch<br />
zu schnellen Reaktionszeiten<br />
und niedrigen Kosten<br />
stehen. Lenord+Bauer erstellt<br />
ohne großen Entwicklungsaufwand<br />
VarioCoder-Einbaulösungen nach dem Baukastenprinzip.<br />
Die induktiven Rotorpositionsgeber sind auf das Motordesign der<br />
Kunden abgestimmt. Diese Flexibilität unterstützt das hohe<br />
Innovationstempo in der Elektromobilität. Dank Computer Aided<br />
Manufacturing und mittels Rapid-Prototyping entsteht innerhalb<br />
weniger Wochen ein serienfähiges C-Muster, das die Kunden auf<br />
ihren Motorprüfständen testen können. Optional sind zusätzliche<br />
Tests im Labor von Lenord+Bauer durchführbar.<br />
www.lenord.de<br />
PLUG-AND-PLAY FÜR ZYKLOID-GETRIEBE<br />
Mit den Baureihen Neco und RD<br />
bietet Nabtesco plug-and-playfähige<br />
Präzisionsgetriebe in<br />
zykloider Bauart mit einem<br />
hohen Maß an Performance<br />
und Wirtschaftlichkeit. Die<br />
kompakten Servogetriebe sind<br />
in kürzester Zeit betriebsbereit.<br />
Die Montage erfordert nur<br />
wenige Handgriffe, die Integration<br />
ist schnell erledigt und die Handhabung besonders intuitiv.<br />
Die Plug-and-Play-Lösungen erreichen eine hohe Präzision mit<br />
einem Hystereseverlust von 0,5 bis max. 1 arcmin und sind dank<br />
einer Schockbelastbarkeit von bis zu 500 % des Nenndrehmoments<br />
sehr robust.<br />
www.nabtesco.de<br />
Ich will einen BEN.<br />
BEN ist Spezialist für maßgearbeitete Elektro-<br />
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Wünsche, die Umgebungsbedingungen und<br />
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COOL COUPLING FÜR VENTILATOREN<br />
Mit Kupplungen von R+W<br />
durch den Sommer: Vor<br />
allem in der warmen<br />
Jahreszeit sind Ventilatoren<br />
aus unserem Alltag<br />
nicht mehr wegzudenken.<br />
Doch hinter ihrem Luftstrom<br />
verbirgt sich<br />
mitunter komplexe<br />
Technik, bei der auch Kupplungs-Know-how von R+W gefragt<br />
ist. Es gibt verschiedene Ventilatorbauarten, wie Axial- und<br />
Radialventilatoren, die auf unterschiedliche Weisen Luft<br />
bewegen und kühle Luftströme erzeugen. Hierbei ermöglichen<br />
Elastomerkupplungen eine hohe Effizienz. Die Elastomerkupplung<br />
dient als Verbindungsglied zwischen Motor und Lüfterrad<br />
zur Übertragung des Drehmoments. Der eingesetzte Elastomerkranz<br />
wirkt schwingungsdämpfend und vermindert<br />
zusätzlich Stoßbelastungen, die durch Unwuchten oder<br />
Ausrichtungsfehler entstehen können. Dies führt zu einem<br />
leiseren und stabileren Betrieb des Ventilators – insbesondere<br />
über große Entfernungen in industriellen Anwendungen, um<br />
Luft oder Gase zu fördern.<br />
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WELLENKUPPLUNGEN A LA CARTE<br />
Präzise Drehmomentübertragung,<br />
Schwingungsdämpfung<br />
und Bewegungssteuerung<br />
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von Norelem sind<br />
vielseitig einsetzbar<br />
und in unterschiedlichen<br />
Ausführungen<br />
erhältlich.<br />
Norelem bietet Wellenkupplungen als Metallbalg- und Elastomer-Klauenkupplungen<br />
sowie als Federsteg-, Kreuzschieberund<br />
starre Kupplungen an. Kupplungen mit abnehmbaren,<br />
geteilten Klemmnaben lassen sich radial montieren. Welle und<br />
Antrieb müssen für den Einbau oder Austausch der Kupplung<br />
nicht demontiert werden. Wellenkupplungen sind nahezu<br />
wartungsfrei.<br />
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NETZTEIL-MODULE FÜR MOTION<br />
UND ROBOTIK<br />
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Beckhoff erweitert sein<br />
MX-System-Portfolio<br />
für die schaltschranklose<br />
Automatisierung<br />
um leistungsstarke<br />
Netzteil-Module für<br />
Motion- und Robotikanwendungen.<br />
Bestandteil<br />
dieser Systeme sind<br />
häufig 48-V-Motion-<br />
Komponenten, für die<br />
das MX-System-Portfolio nun vier Varianten eines 48-V-/40-A-<br />
Netzteils bietet. Dem Grundprinzip des MX-Systems entsprechend<br />
werden die neuen 48-V-Netzteile auf eine Baseplate<br />
gesteckt und über die standardisierte Systemschnittstelle mit<br />
der Primärspannung versorgt – ohne manuelle Verdrahtung.<br />
Dies kann sowohl die 3-Phasen-Netzspannung als auch die<br />
600-V-DC-Spannung des Antriebsverbunds sein. Über die<br />
zweite MX-System-Schnittstelle werden die Netzteile – wie<br />
sämtliche MX-System-Funktionsmodule – zu Teilnehmern im<br />
Ethercat-Netzwerk. Diese Datenschnittstelle bietet zudem die<br />
Möglichkeit, die 48-V-Spannung in die Baseplate einzuspeisen.<br />
Dort können die 48 V DC wie auch die 24 V DC von den entsprechenden<br />
Funktionsmodulen verwendet werden. Die häufigsten<br />
Anwendungsfälle für die neuen Netzteil-Module sind Motion-<br />
Applikationen. Die Netzteile können generatorische Energie, die<br />
beispielsweise beim Abbremsen von Servomotoren entsteht,<br />
direkt in das Versorgungsnetz der Maschine zurückspeisen.<br />
Dadurch können zusätzliche externe Bremswiderstände<br />
entfallen. Die neuen 48-V-/40-A-Netzteil-Module des MX-<br />
Systems gibt es u. a. in Ausführungen für die integrierten<br />
Servoantriebe AMI8<strong>10</strong>0, das intelligente Transportsystem XTS<br />
und den modularen Industrieroboter Atro.<br />
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STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />
POSITIONIERANTRIEBE<br />
RAUS AUS DEM SCHALTSCHRANK<br />
Wegen der angespannten Liefersituation suchte Bdtronic nach neuen<br />
Positionierantrieben für seine Dosiermaschinen. Bei AMKmotion wurden die<br />
Maschinenbauer fündig: Die neue, dezentral angelegte und kompakte<br />
Antriebslösung der Spezialisten aus Kirchheim unter Teck arbeitet sehr<br />
genau, spart Platz im Schaltschrank, vereinfacht den<br />
Installationsaufwand und ist zuverlässig verfügbar.<br />
Bdtronic ist ein weltweit agierendes Maschinenbauunternehmen<br />
für 1K- und 2K-Dosiertechnik, Plasmavorbehandlung,<br />
Heißverstemmen sowie Imprägniertechnologie<br />
für Elektroantriebe. Der Anbieter kompletter<br />
Prozesslösungen betreibt neben dem Hauptsitz in<br />
Weikersheim, im Nordosten Baden-Württembergs, zwei<br />
weitere Fertigungsstandorte in Italien und den USA sowie<br />
sieben Service- und Vertriebsniederlassungen in Europa,<br />
Asien und Nordamerika.<br />
Insgesamt beschäftigt Bdtronic mehr als 480 Mitarbeiter<br />
rund um den Globus. Seine Anlagen gehen an Kunden aus<br />
der Automobilindustrie, der Elektro- und Elektronikbranche<br />
sowie der Medizintechnik und der Pharmaindustrie.<br />
Anja Schaber, Marketing Manager,<br />
AMKmotion GmbH + Co KG, Kirchheim unter Teck<br />
Die Technologien von Bdtronic sind besonders für die Fertigung<br />
von Elektro- und Hybridmotoren, Batterien und die<br />
Leistungselektronik moderner Fahrzeuge von Bedeutung.<br />
Hier beliefert das Unternehmen neben Tier1- und Tier2<br />
auch zahlreiche OEM-Kunden weltweit.<br />
Für seine Dosiermaschinen war Bdtronic auf der Suche<br />
nach einer neuen kompakten Antriebslösung. Ende 2021<br />
waren die Lieferzeiten für die Komponenten sehr lang und<br />
die Versorgung nicht mehr gesichert. „Wir setzen auf ständige<br />
Optimierung, sowohl bei unseren Anlagen als auch bei<br />
unseren Prozessen“, sagt Andreas Olkus, Leiter der Business<br />
Unit Dosieren und Plasma bei bdtronic. Das Unternehmen<br />
beschloss deshalb, sich nach einem weiteren Partner mit<br />
neuen Lösungen für die Antriebe umzuschauen und setzte<br />
sich mit AMKmotion in Verbindung. „Wir kennen das Unternehmen<br />
und seine Produkte schon sehr lange und haben<br />
auch schon bei verschiedenen Gelegenheiten erfolgreich<br />
zusammengearbeitet. Darum fragten wir in Kirchheim an“,<br />
erzählt Olkus.<br />
18 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />
01 02<br />
01Die präzisen Positionierantriebe für die horizontalen und vertikalen Achsen<br />
der Dosiermaschinen<br />
02 Für Platz im Schaltschrank sorgt eine dezentrale Lösung, bei der die<br />
Antriebstechnik mit allen Steuerungseinheiten direkt in der Maschine steckt<br />
ÜBERZEUGENDES KONZEPT MIT KURZEN<br />
LIEFERZEITEN<br />
„Konkret ging es darum, Dosiermaschinen mit präzisen Positionierantrieben<br />
für die horizontalen und vertikalen Achsen auszustatten,<br />
dabei den Platzbedarf im Schaltschrank möglichst gering<br />
zu halten und Bdtronic zuverlässig und zeitnah mit allen Komponenten<br />
zu versorgen“, fasst Konrad Beier, Vertriebsingenieur bei<br />
AMKmotion die Aufgaben zusammen. Er war beim Antriebsspezialisten<br />
für das Projekt verantwortlich. „Wir haben uns Gedanken<br />
gemacht und Bdtronic neben einer konventionellen Planung,<br />
also mit der Antriebselektronik im Schaltschrank, auch eine weitere<br />
elegante Möglichkeit vorgeschlagen – eine dezentrale Lösung,<br />
bei der die Antriebstechnik mit allen Steuerungseinheiten<br />
direkt in der Maschine steckt und als Daisy Chain geschaltet ist.“<br />
Das Paket besteht aus dem dezentralen Servoumrichter iC5,<br />
der auf der Fläche eines halben DIN A4-Blatts Einspeisung und<br />
Servowechselrichter kombiniert. Die Einspeisung liefert eine<br />
Dauerleistung von fünf Kilowatt und in der Spitze von zehn Kilowatt<br />
zur Erzeugung des Gleichstrom (GS)-Zwischenkreises. Dazu<br />
kommen drei beziehungsweise vier dezentrale Servowechselrichter<br />
iX5 mit Schutzart IP65 für den Anschluss an GS-Zwischenkreis<br />
und Echtzeit-Ethernet-Kommunikation. Abhängig<br />
von der Anlagenausführung bewegen vier oder fünf konvektions-<br />
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STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />
03 04<br />
03 Die Antriebskomponenten<br />
sind als Daisy Chain<br />
geschaltet; der dezentrale<br />
Servoumrichter verbindet<br />
auf der Fläche eines halben<br />
DIN A4-Blatts Einspeisung<br />
und Servowechselrichter<br />
04 Der konvektionsgekühlte<br />
Synchronservomotor<br />
gekühlte Synchronservomotoren der Baureihe DT4-1 und DT4-2 die<br />
X-, Y1-, Y2- und Z-Achsen. Die Motoren mit Singleturngeber verfügen<br />
über eine hohe Drehmoment- und Leistungsdichte sowie eine<br />
sehr große Dynamik mit Beschleunigungswerten bis <strong>10</strong>0.000 rad/s2.<br />
„Unsere dezentrale Variante bietet dem Anwender zahlreiche Vorteile“,<br />
erklärt Beier und zählt auf: „Es sind keine Antriebskomponenten<br />
im Schaltschrank mehr erforderlich, der Verkabelungsaufwand ist<br />
dank Daisy Chain sehr gering, die Installation geht deutlich schneller,<br />
der Energieaustausch über den GS-Zwischenkreis erhöht die<br />
Energieeffizienz der gesamten Anlage, die Lösung läuft zuverlässig<br />
und ist langlebig. Da wir Standard-Komponenten einsetzen, fallen<br />
zudem keine zusätzlichen Kosten für applikationsspezifische Anpassungen<br />
an, und wir können kurzfristig liefern.“ Ein weiteres großes<br />
Plus: Mit der von AMKmotion vorgeschlagenen Kombination<br />
sind jetzt auch Safety-Funktionen wie Safe Limited Speed (SLS) einfach<br />
als FSoE (Fail-Safe over EtherCAT) möglich.<br />
PARTNERSCHAFTLICHE ZUSAMMENARBEIT<br />
Das dezentrale Konzept überzeugte das Team um Andreas Olkus<br />
und schnell lief das Projekt an. „Der Vorschlag traf unserer Spezifikationen<br />
genau, und die schnelle Verfügbarkeit war top“, sagt<br />
Andreas Kubera, der in der Elektrokonstruktion bei Bdtronic arbeitet.<br />
„So konnten wir kompakter planen, hatten weniger Aufwand<br />
durch die einfachere Verkabelung und benötigten keine zusätzlichen<br />
Klimageräte im Schaltschrank.“ Ersten Tests mit dem Prototyp<br />
im November 2021 folgte ein Besuch der Techniker mit einem Probelauf<br />
bei Bdtronic. „Wir waren überrascht, wie schnell und einfach<br />
wir die Komponente in die bestehenden Konstruktionen integrieren<br />
konnten“, sagt Kubera. Und schon im November ging die Bestellung<br />
für die ersten 250 Antriebe bei AMKmotion ein, die das Unternehmen<br />
auch planmäßig entsprechend des Ablaufplans liefern konnte.<br />
Eine zweite große Bestellung folgte schon im Mai 2022.<br />
Die kurze Umsetzungszeit freut und überraschte auch Kubera:<br />
„Bis so ein Antriebsstrang stabil läuft, dauert es normalerweise ein<br />
halbes Jahr. Zusammen mit AMKmotion haben wir das in nur vier<br />
Wochen hingekriegt.“ Neben der eleganten technischen Lösung waren<br />
vor allem die enge und partnerschaftliche Zusammenarbeit sowie<br />
die offene Kommunikation ein entscheidender Faktor des Projekts.<br />
„Das hat richtig Spaß gemacht, und wir können uns auf die Lösung<br />
verlassen,“ fasst Andreas Olkus zusammen. „Wir haben inzwischen<br />
eine ganze Reihe von Anlagen mit der neuen Lösung<br />
ausgestattet und bekommen nur positive Rückmeldungen.“<br />
Bilder: AMKmotion<br />
www.amk-motion.com<br />
DIE IDEE<br />
„Wir haben uns Gedanken gemacht<br />
und Bdtronic neben einer konventionellen<br />
Planung, also mit der<br />
Antriebselektronik im Schaltschrank,<br />
auch eine weitere elegante Möglichkeit<br />
vorgeschlagen – eine dezentrale<br />
Lösung, bei der die Antriebstechnik<br />
mit allen Steuerungseinheiten<br />
direkt in der Maschine steckt und als<br />
Daisy Chain geschaltet ist. So sind<br />
keine Antriebskomponenten im<br />
Schaltschrank mehr erforderlich, der<br />
Verkabelungsaufwand ist dank<br />
Daisy Chain sehr gering, die<br />
Installation geht deutlich schneller,<br />
der Energieaustausch über den<br />
GS-Zwischenkreis erhöht die<br />
Energieeffizienz der gesamten<br />
Anlage, die Lösung läuft zuverlässig<br />
und ist langlebig. Da wir Standard-<br />
Komponenten einsetzen, fallen<br />
zudem keine zusätzlichen Kosten für<br />
applikationsspezifische Anpassungen<br />
an, und wir können kurzfristig<br />
liefern.“<br />
Konrad Beier, Vertriebsingenieur<br />
AMKmotion, Kirchheim unter Teck<br />
20 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
MARKTPLATZ<br />
ENERGIEKETTE: BIONISCHES DESIGN SENKT KOSTEN<br />
Die E4Q-Energiekette von Igus ist ab sofort als „L-Variante” erhältlich. Dank bionischem<br />
Design ist die E4Q.64L bis zu 20 % günstiger als der große Bruder E4Q, der weltweit bewährten<br />
E-Kette für Anwendungen mit großen freitragenden Längen und hohem Füllgewicht.<br />
Die Energiekette eignet sich für Anwender, für welche die E4Q bislang überdimensioniert war.<br />
Trotzdem profitieren sie von den Vorteilen des großen Bruders – wie etwa von der schnellen<br />
und werkzeuglosen Öffnung. Um Kosten zu sparen, wurde das Design der E4Q modifiziert.<br />
Ziel war es, eine Balance zwischen geringem Eigengewicht und höchster Robustheit herzustellen.<br />
Für das geringere Gewicht sorgen dabei Seitenlaschen an den Kettengliedern, die im<br />
Vergleich zur E4Q schmaler ausfallen. Beibehalten wurde das bionische Design: Material wird<br />
überall dort ausgespart, wo es keine tragende Funktion hat. „Das Anschlagsystem hingegen wurde ganz neu gedacht“, sagt<br />
Christian Ziegler, Leiter des Produktmanagements E-Ketten bei Igus. „Das Entwicklungsziel war mehr Stabilität und Lebensdauer<br />
als bei den Vorgängermodellen mit zwei Anschlägen pro Kettenglied. Die E4Q.64L ist nun die erste Energiekette von Igus, die in<br />
jedem Kettenglied drei Anschläge hat. Das sorgt für einen noch gleichmäßigeren Kraftfluss und eine verlängerte Lebensdauer.“<br />
www.igus.de<br />
PRÄZISE<br />
PROGRAMMIERBARER<br />
MINIATUR-DREHGEBER<br />
FSG Fernsteuergeräte hat ein<br />
neues Modell des analogen<br />
Miniatur-Drehgebers MH609<br />
entwickelt. Die Besonderheit<br />
des MH609-P: Mit einer<br />
Software von FSG kann der<br />
Drehwinkel frei programmiert<br />
werden. Dank seiner kompakten<br />
Maße ist der bewährte<br />
Miniatur-Drehgeber vor allem<br />
dort einsetzbar, wo nur wenig<br />
Platz zur Verfügung steht.<br />
Typische Anwendungen sind<br />
Steuergeräte für Bauma -<br />
schinen sowie Fahrschalter<br />
und Bediengeräte für die<br />
Bahn- und Schiffsindustrie.<br />
In Kooperation mit einem<br />
norwegischen Unternehmen<br />
aus der Schiffsbaubranche hat<br />
FSG das neue programmierbare<br />
Modell MH609-P entwickelt.<br />
Eingesetzt wird es im Steuerhebel<br />
für die Schiffsruderanlage:<br />
Entsprechend programmiert<br />
passt es sich exakt dem<br />
Hebelweg an.<br />
www.fsg-sensors.de<br />
AUTOMATION<br />
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DIE ANWENDUNGSVIELFALT<br />
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STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />
DEZENTRALISIERTE STEUERUNGSARCHITEKTUR<br />
ACHT ACHSEN FÜR DIE<br />
METALLVERARBEITUNG<br />
Jelena Mesarosch, Marketing Manager,<br />
Moog GmbH, Memmingerberg<br />
Die Produktion von hochwertigen Bauteilen in<br />
möglichst kurzer Zeit und im Idealfall ohne<br />
Fehler ist immer das Ziel von Automatisierung.<br />
Für Metallverarbeitungsanwendungen haben<br />
Moog Inc. als führender Anbieter von<br />
Hochleistungslösungen für die Antriebstechnik<br />
und Salvagnini, ein italienischer Automatisierer,<br />
gemeinsam einen 8-achsigen kartesischen<br />
Manipulatorroboter zur automatischen Führung<br />
und Sortierung von Stanz- oder Scherteilen in<br />
Bearbeitungszentren konzipiert und entwickelt.<br />
Viele Metallverarbeitungsbetriebe stehen vor verschiedenen<br />
Herausforderungen, darunter die hohe Variabilität<br />
der Chargen, kleinere und diversifizierte Chargen mit<br />
Sonderapplikationen und dem Wunsch der Kunden<br />
nach kürzeren Lieferzeiten und Qualitätsgarantien. Auch wenn<br />
Anlagen und Produktionslinien eines Werkes bereits recht flexibel<br />
ausgelegt sind, stehen aktuelle Ansprüche dennoch oft im<br />
Widerspruch dazu. Eine zusätzliche Möglichkeit, den schnellen<br />
und unterschiedlichen Produktionsanforderungen der Kunden<br />
gerecht zu werden ist der 8-achsige kartesische Manipulator von<br />
Salvagnini. Der Manipulator fügt sich in das bestehende Raumkonzept<br />
ein, erfüllt eine Vielzahl von Aufgaben und verbraucht<br />
weniger Energie als vergleichbare Lösungen am Markt.<br />
Salvagnini ist ein italienisches Unternehem mit innovativen<br />
Lösungen für den Werkzeugmaschinensektor, für die flexible<br />
Metallverarbeitung und Automatisierung. Die Technologien des<br />
Unternehmens werden in den Bereichen Stanzen/Schneiden,<br />
Paneelen, Biegen, Faserlaserschneidsystemen, den automatischen<br />
Produktionssystemen FMS/FMC, Verbindungen, Lagern<br />
und firmeneigener Software eingesetzt. Die Lösungen sind auf<br />
die Anforderungen der Industrie 4.0 zugeschnitten.<br />
TECHNOLOGISCH NEUER ANSATZ<br />
Da Moog elektrische, hydraulische und hybride Lösungen für die<br />
Maschinenentwicklung anbietet, konnten Moog und Salvagnini einen<br />
technologisch neutralen Ansatz verfolgen. Die Techniker von<br />
Moog bewerteten eine Reihe von Technologien und wählten die am<br />
besten geeignete Lösung für den kartesischen Manipulatorroboter<br />
von Salvagnini und die Kunden aus der Metallverarbeitung aus.<br />
Das Entwicklungsteam von Moog hat seine elektromechanischen<br />
Lösungen in die Konstruktion des Salvagnini-Roboters integriert,<br />
damit das System in der Lage ist, verschiedene Prozesse<br />
miteinander zu verbinden, einschließlich des Transports des aktuellen<br />
Werkstücks von einer Station zur nächsten. Für die Entwicklung<br />
der Mehrachslösung wählten die Salvagnini-Ingenieure<br />
das Energiemanagementmodul DE2020, den Motor DI2020 mit<br />
integrierter Elektronik, den dezentralen Einzelachsantrieb<br />
DR2020 und die Servomotoren HD/FAS H von Moog.<br />
22 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
STEUERN UND AUTOMATISIEREN<br />
01<br />
01 Der Motor DI2020 besitzt eine integrierte Elektronik<br />
02<br />
02 Für den Manipulator wählten die Ingenieure das<br />
Energiemanagementmodul DE2020<br />
INTEGRIERTE ELEKTRONIK SPART PLATZ<br />
„Es ist schwierig und nicht immer möglich, im Layout komplexer Systeme Platz für den<br />
Schaltschrank zu finden. Daher ist es sehr wichtig, das Volumen des Schaltschranks zu<br />
reduzieren“, erklärt Stefano Bizzotto, Motion Control Manager bei Salvagnini. „Im Idealfall<br />
sollte der Schaltschrank verschwinden oder vollständig in die Grundfläche der<br />
Maschine integriert sein. Deshalb haben wir uns für dezentrale Antriebe und Motoren<br />
mit integrierter Elektronik entschieden.“<br />
„Durch die Wahl der elektromechanischen Technologie konnten wir integrierte Plugand-Play-Systeme<br />
vorschlagen, die auch mit Geräten anderer Hersteller perfekt kommunizieren<br />
können“, fügt Marco Dallocchio, Vertriebsleiter bei Moog, hinzu. „Die vereinfachte<br />
Installation ermöglichte einen schnelleren Service. Weitere Vorteile sind die<br />
geringeren Abmessungen und das geringere Gewicht, die beide zu höherer Beschleunigung<br />
und Geschwindigkeit führen sowie die Möglichkeit eröffnen, neue Funktionen<br />
auf demselben Raum zu integrieren.“<br />
CO-ENGINEERING UND CO-DESIGN<br />
Moog und Salvagnini modernisieren bestehende Maschinen gemeinsam, um so vorhandene<br />
Komponenten zu ersetzen oder neue Komponenten zu integrieren. Modernisierungen<br />
gelten als unverzichtbar, denn die Verbesserung der technologischen<br />
Standards steigert die Produktionseffizienz und senkt gleichzeitig die Betriebskosten.<br />
Intensive Co-Engineering- und Co-Design-Arbeit zwischen den Entwicklungsteams<br />
beider Unternehmen führt die Anwender von Werkzeugmaschinen zur nächsten Generation<br />
von zunehmend vernetzten Systemen, die auf Nachhaltigkeit und der Bereitschaft<br />
für Industrie 4.0 ausgerichtet sind. Moog ist in der Lage, die am besten geeignete<br />
Kombination von Technologien und Lösungen vorzuschlagen, um den individuellen<br />
Kundenanforderungen in diesen Bereichen gerecht zu werden.<br />
Bilder: Salvagnini Italia, Moog<br />
www.moog.com<br />
DIE IDEE<br />
„Durch die Wahl der elektromechanischen<br />
Technologie konnten wir<br />
integrierte Plug-and-Play-Systeme<br />
vorschlagen, die auch mit Geräten<br />
anderer Hersteller perfekt kommunizieren<br />
können. Weitere Vorteile sind<br />
die geringeren Abmessungen und<br />
das geringere Gewicht, die beide zu<br />
höherer Beschleunigung und<br />
Geschwindigkeit führen sowie die<br />
Möglichkeit, neue Funktionen auf<br />
demselben Raum zu integrieren.“<br />
Marco Dallocchio, Vertriebsleiter<br />
bei Moog<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> 23
GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />
ZAHNRADHERSTELLUNG<br />
PRÄZISE UND EFFIZIENT: ZAHNRÄDER<br />
FÜR GROSSGETRIEBE SCHLEIFEN<br />
Die Serienproduktion großer Zahnräder erfordert ein hohes Maß an Qualität,<br />
Exzellenz und Kontinuität in der Produktion. Schleifmaschine, Schleifprozess<br />
und Schleifscheibe sind optimal aufeinander abzustimmen. Nach mehreren<br />
erfolgreichen Versuchen auf Klingelnberg Höfler Rapid-Schleifmaschinen, die mit<br />
Kunden in deren Produktionsstätten durchgeführt wurden, führt Krebs & Riedel<br />
die neuen Premium-Schleifscheiben prozesssicher ein.<br />
Krebs & Riedel ist einer der weltweit führenden Hersteller<br />
von Schleifscheiben für das Verzahnungsschleifen im Automobil-<br />
und Elektrofahrzeug-Sektor. Das Familienunternehmen<br />
expandiert mit der neuen Premium-Produktreihe<br />
Blue Moon TZ auch in andere Sektoren, in denen Großgetriebe<br />
hergestellt werden. Die Windenergie hat in den letzten Jahren<br />
einen wichtigen Beitrag zur Einsparung von CO 2<br />
-Emissionen geleistet.<br />
Windkraftanlagen werden immer größer und leistungsfähiger,<br />
während die Produktionskosten gesenkt werden müssen.<br />
Dies erfordert Produktionsmethoden, mit denen die Zahnräder<br />
kostengünstig und in hoher Qualität hergestellt werden können,<br />
selbst bei komplexen Flankenmodifikationen.<br />
Präzisions geformt:<br />
Das eingesetzte<br />
Schleifkorn ist sehr<br />
scharfkantig,<br />
mikrokristallin und<br />
besitzt eine längliche<br />
Trapez-Stäbchenform<br />
ZAHNRÄDER FÜR WINDKRAFTANLAGEN<br />
Die Größen von Zahnrädern in der Windkraft liegen typischerweise<br />
zwischen 800 und 4.000 mm. Manche Getriebe können sogar<br />
einen Durchmesser von 8.000 mm erreichen und bis <strong>10</strong>0 t<br />
wiegen. Die gängigste Größe im Bereich der Außenverzahnungen<br />
liegt bei einem Durchmesser von 1.200 mm und bewegt sich<br />
zwischen Modul 12 bis Modul 52. Die Profilschleifscheiben haben<br />
typischerweise einen Durchmesser von <strong>10</strong>0 bis 450 mm.<br />
Nur eine perfekt geschliffene Verzahnungsgeometrie stellt eine<br />
optimale Kraftübertragung für einen hohen Wirkungsgrad der<br />
Windkraftanlagen bei hoher Laufruhe sicher. Schleifbrand darf<br />
dabei keinesfalls entstehen, denn die Kräfte, die auf das Getriebe<br />
einwirken sind sehr hoch und ein Ausbrechen der Zähne sehr<br />
kostspielig. Eine hochpräzise Verzahnungsqualität erhöht die Lebensdauer<br />
der Getriebekomponenten und leistet einen wesentlichen<br />
Beitrag, um Wartungs- und Produktionskosten zu senken.<br />
Um die maximale Synergie zwischen der Schleifmaschine und<br />
der Schleifscheibe zu erreichen, optimiert Krebs & Riedel den Prozess<br />
mit anwendungstechnischem Support bei Kunden in der ganzen<br />
Welt und bietet mit der Blue Moon TZ eine neue Premium-<br />
Schleifscheibe mit einem präzisionsgeformten Schleifkorn an.<br />
Blue Moon TZ zeichnet sich durch eine sehr hohe Schnittleistung<br />
und ein sehr hohes Abtragsvolumen aus. „In einigen Versuchen<br />
betrug die Abtragsleistung (Q’ w<br />
) mehr als 30 mm³/mms“,<br />
sagt Sigurd De Ridder, Senior Anwendungstechniker bei Krebs &<br />
Riedel, der weltweit Versuche und Prozessoptimierungen bei<br />
24 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />
Kunden durchführt. „Präzisionsgeformte Schleifkörner sind heute Stand der Technik.<br />
Blue Moon TZ ist in seiner Leistung mit anderen auf dem Markt erhältlichen präzisionsgeformten<br />
Schleifkornarten vergleichbar. Es ist selbstschärfend, sehr scharfkantig,<br />
mikrokristallin und hat eine längliche trapezförmige Stabform.“<br />
Die homogene Porenstruktur der Blue Moon TZ trägt zu einer deutlichen Verbesserung<br />
des gesamten Kühlsystems während des Schleifvorgangs bei. Aufgrund der<br />
offenen Struktur wird die gesamte Schleifscheibe sofort von der Kühlflüssigkeit<br />
durchflutet. Selbst bei extremer Abtragsleistung wird der Span von der Kontaktfläche<br />
weg transportiert. Dadurch wird Hitzeeintrag vermieden, der zu thermischen Schäden<br />
am Zahnrad führen könnte. Im Durchschnitt aller Versuche auf Klingelnberg Höfler<br />
Rapid 2500 Maschinen wurden folgende Schleifergebnisse erzielt: Ein kühlerer<br />
Schliff und eine längere Standzeit, verbunden mit einer bis zu 20 % schnelleren Schleifzeit<br />
im Vergleich zu Standardschleifscheiben. Die längere Standzeit und die höhere<br />
Schleifleistung tragen dazu bei, die Kosten bei gleicher oder sogar besserer Zahnradqualität<br />
zu senken. Beim Abrichten wurden im Durchschnitt folgende Ergebnisse<br />
erreicht: 20 % längere Abrichtintervalle, 30 % geringere Zustellung, was auch zu einer<br />
längeren Standzeit der Abrichtscheibe führt. Ein weiterer Nebeneffekt ist, dass die<br />
Maschinen nach der Optimierung weniger Strom verbrauchen.<br />
PRÄZISE, SCHNELL UND FLEXIBEL<br />
Die Profilschleifmaschinen der Rapid-Baureihe für große Werkstückgrößen sind für<br />
Bauteildurchmesser bis 8.000 mm ausgelegt. Je nach individueller Anforderung sind<br />
sie mit einem erweiterten Hubbereich (L-Variante) ausgestattet und darüber hinaus<br />
in zwei Varianten verfügbar. Neben der Standardkonfiguration ist die Maschine auch<br />
mit kleinem Schleifkopf zur Aufnahme von sehr kleinen Schleifscheibendurchmessern<br />
mit 300-20 mm lieferbar (K-Variante). In allen Konfigurationen sind Maschinen<br />
der Rapid-Baureihe in kürzester Zeit durch optionale Innenverzahnungsschleifarme<br />
von Außen- auf Innenverzahnungen umrüstbar.<br />
Die spezielle Anordnung der Maschinenachsen, ein thermisch stabiles und nahezu<br />
schwingungsfreies Maschinenbett aus Mineralguss sowie verschleißfreie Torqueantriebe<br />
im Maschinentisch und der Schleifkopf für den 5-Achsen-Schliff: All dies trägt<br />
zur bewährten Präzision, konstanten Qualität und großen Flexibilität bei. Durch den<br />
hochflexiblen Schleifkopf mit integriertem 3D-Taster und Anpassung des Schrägungswinkels<br />
während des Schleifprozesses können Verzahnungen topologisch modifiziert<br />
werden – je nach zulässigen Abweichungen im 1-Flanken- oder 2-Flanken-<br />
Schliff. Dabei stellen die Messungen mit den optional erhältlichen Prüfeinrichtungen<br />
bereits während des Schleifprozesses ein kontrolliertes Schleifergebnis sicher.<br />
Bei der Serienfertigung großer Zahnräder werden viele Stunden für Werkstückeinrichtung,<br />
Programmierung, Schleifen, Abrichten und Prüfen benötigt. Es ist wichtig,<br />
eine Premium-Schleifscheibe mit präzisionsgeformten Schleifkorn zu verwenden.<br />
Die Prozesse Abrichten und Schleifen sollten optimal auf der Schleifmaschine eingestellt<br />
sein und durch den anwendungstechnischen Support optimiert werden.<br />
Bilder: Klingelnberg, Krebs & Riedel<br />
www.krebs-riedel.de<br />
DIE IDEE<br />
„Wie lassen sich Zahnräder für<br />
Windkraftanlagen oder andere große<br />
Zahnräder für Getriebe kostengünstiger<br />
und in hoher Qualität herstellen?<br />
Entscheidend ist, dass Schleifmaschine,<br />
Schleifprozess und<br />
Schleifscheibe perfekt aufeinander<br />
abgestimmt sind. Dies haben unsere<br />
Tests gezeigt. Durch hohen Abtrag,<br />
kühlen Schliff und überdurchschnittliche<br />
Standzeiten der Schleifwerkzeuge<br />
konnten wir mit unseren<br />
neuen Blue Moon TZ Premium-<br />
Schleifscheiben die Produktivität<br />
und Qualität signifikant steigern.<br />
Präzisionsgeformte Schleifkörner<br />
sind das Geheimnis.“<br />
Sigurd De Ridder,<br />
Senior Anwendungstechniker,<br />
Krebs & Riedel, Bad Karlshafen<br />
Philipp Bötte, Marketing & Kommunikation,<br />
Krebs & Riedel Schleifscheibenfabrik GmbH &<br />
Co. KG, Bad Karlshafen<br />
Verschleißfreie<br />
Positioniersysteme<br />
Luftgelagerte Ein- und<br />
Mehr-Achssysteme<br />
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im Nanometerbereich<br />
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KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />
So war es auch bei den Gelenkkupplungen in Halbschalenbauweise.<br />
Den Anstoß zur Entwicklung dieser Variante gab ein Unternehmen,<br />
das fahrerlose Transportsysteme (FTS) herstellt. „In<br />
den Fahrzeugen wurde bis dahin ein Kupplungssystem verbaut,<br />
das nicht richtig funktionierte“, erinnert sich Karpstein. „Entwe-<br />
Gelenkkupplungen<br />
von<br />
KBK gleichen<br />
sehr hohen Achs -<br />
versatz aus<br />
KOMPONENTEN NACH MASS<br />
FUNKTIONALITÄT UND PRÄZISION IM<br />
EINKLANG MIT DER ANWENDUNG<br />
Nicht immer finden Konstrukteure unter<br />
Standard-Komponenten die passende Lösung.<br />
KBK Antriebstechnik aus dem unterfränkischen<br />
Klingenberg fertigt deshalb neben seinen<br />
Serienprodukten auch kundenspezifische<br />
Ausführungen. Die Kupplungen und Klemmringe<br />
werden dabei exakt auf die Anforderungen der<br />
jeweiligen Anwendungen abgestimmt.<br />
Steffen Hergenröther, Vertrieb, KBK Antriebstechnik GmbH,<br />
Klingenberg am Main<br />
Mit seinen maßgefertigten Produkten hat sich KBK in<br />
den vergangenen zwei Jahrzehnten einen Namen im<br />
Maschinen- und Anlagenbau gemacht. Der Antriebstechnik-Spezialist<br />
hebt sich mit seinen individuellen<br />
Serviceleistungen deutlich vom Wettbewerb ab. „Wir<br />
wollen jedem Kunden die optimale Komponente für sein Einsatzgebiet<br />
liefern“, beschreibt Firmenchef Sven Karpstein seine<br />
Philosophie. Zahlreiche Projekte aus den vergangenen Jahren<br />
zeigen, dass dieser Ansatz erfolgreich ist. Nicht wenige der anwendungsspezifischen<br />
Lösungen finden später sogar den Weg in<br />
das Produktprogramm von KBK.<br />
FTS GAB ANSTOSS FÜR MODIFIKATION<br />
26 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />
der die Kupplungen brachen oder es fiel sogar der komplette Antrieb<br />
aus, weil die Kupplungen den hohen Versatz im Antriebsstrang<br />
nicht ausgleichen konnten.“<br />
Der FTS-Hersteller wandte sich deshalb mit einer Anfrage an<br />
KBK: Ob man eine Kupplung im Sortiment habe, die sehr robust<br />
ist, hohen Versatz ausgleicht, das Drehmoment sehr genau überträgt<br />
und sich schnell montieren lässt. „Sie sollte sich einbauen<br />
lassen, ohne dass dafür Anbauteile an den FTS abgeschraubt<br />
werden müssen“, berichtet Sven Karpstein.<br />
Karpstein und seinem Team war schnell klar, dass ihre Gelenkkupplungen<br />
GK-T die optimale Lösung für den Antriebsstrang<br />
der FTS sind. Die Kupplungen verfügen über eine Klemmnabe<br />
und eignen sich deshalb hervorragend zur Rotationsübertragung.<br />
Sie gleichen sehr hohen Radial- und Winkelversatz aus und erzeugen<br />
dabei nur minimale Rückstellkräfte. Darüber hinaus basieren<br />
die Gelenkkupplungen auf einem Kardangelenk, dessen<br />
Buchsen und Bolzen fein aufeinander abgestimmt sind. Das Spiel<br />
der Kupplungen fällt deshalb sehr gering aus, sodass sie sogar in<br />
Positionieranwendungen verwendet werden können. Ein weiterer<br />
Vorteil der Kupplungen ist ihre kompakte Bauweise – auch<br />
das war ein wichtiges Kriterium für den Hersteller. Da die Fahrzeuge<br />
nicht sehr groß sind, dürfen die Kupplungen nicht viel<br />
Platz beanspruchen.<br />
Die Gelenkkupplungen von KBK erfüllten die Anforderungen<br />
des Kunden in fast allen Punkten. Der einzige Haken war die geforderte<br />
einfache Montage: Mit der Gelenkkupplung aus dem<br />
Standard-Sortiment war das nicht möglich. „Wir haben dann eine<br />
Ausführung in Halbschalen-Bauweise entwickelt, die sich leicht<br />
radial montieren lässt“, erzählt Karpstein. „Da es diese Bauweise<br />
bereits bei allen anderen Kupplungstypen aus unserem Programm<br />
gibt, ist die Modifikation für uns relativ einfach gewesen.“<br />
DRUCKMASCHINEN SCHNELLER UMRÜSTEN<br />
Etwas komplexer war die Konstruktion einer kundenspezifischen<br />
Lösung für einen Druckmaschinen-Hersteller. Die Aufgabe lautete<br />
hier, eine Kupplung zu konstruieren, die den schnellen Wechsel<br />
von Druckwalzen ermöglicht. Da die Auflagen vieler Zeitungen<br />
immer weiter sinken, müssen die Verlage flexibler werden.<br />
RG_Fit_Antriebstechnik_<strong>2023</strong>-<strong>10</strong> 30.08.<strong>2023</strong> 11:50 Uhr Seite 1<br />
Sie drucken daher immer mehr kleinteilige Aufträge hintereinander<br />
auf einer einzigen Maschine, weshalb der Wechsel der Druckwalzen<br />
schnell erfolgen muss. Standard-Industriekupplungen<br />
sind dafür nicht ausgelegt.<br />
Der Druckmaschinen-Hersteller machte einige Vorgaben für<br />
die neue Kupplung: Sie sollte eine hohe Torsionssteife aufweisen,<br />
hohe Drehmomente präzise übertragen und zugleich sehr kompakt<br />
sein. Das war wichtig, weil der Anwender die Druckwalzen<br />
in derselben Position immer wieder ein- und auskoppeln können<br />
muss, damit beim Walzenwechsel kein Zeitverlust entsteht.<br />
An der Ausschreibung für das Projekt beteiligten sich mehrere<br />
Hersteller von Antriebstechnik, doch KBK setzte sich mit seinem<br />
Konstruktionskonzept durch. Die Basis bildete eine klassische<br />
Metallbalgkupplung aus dem Produktprogramm, die jedoch in<br />
einigen Punkten deutlich modifiziert wurde. So haben<br />
Sven Karpstein und sein Team z. B. einen Sonderbalg und ein<br />
Sonder-Stecksystem entwickelt. Die Anzahl der Wellen im Balg<br />
sowie ihre Geometrie und ihre Wandstärke wurden so verändert,<br />
dass die Kupplung optimal in die engen Bauräume der Druckmaschine<br />
passt und das Drehmoment sehr präzise überträgt. „Das<br />
ist nötig, weil die Maschinen mikrometergenau drucken können<br />
müssen“, erklärt Karpstein.<br />
Die Kupplungslösung von KBK erfüllt nicht nur die hohen Anforderungen<br />
in Bezug auf die Spielfreiheit. Sie zeichnen sich aufgrund<br />
des einzigartigen Stecksystems auch durch eine hohe Benutzerfreundlichkeit<br />
aus. Auf jedem Druckzylinder befindet sich<br />
ein bereits vormontierter Teil der Kupplung, sodass sich der Einbau<br />
sehr einfach gestaltet.<br />
SCHNELL MONTIERBAR: KLEMMRINGE<br />
FÜR GETRIEBE<br />
Eine leichte Handhabbarkeit stand auch bei der Anfrage eines<br />
Getriebe-Herstellers im Vordergrund. Das Unternehmen fertigt<br />
Präzisions-Servogetriebe, die in Werkzeugmaschinen, Verpackungsmaschinen<br />
oder Fördertechnik-Anlagen verbaut werden.<br />
Es suchte für seine Produkte Klemmringe, die auf geschlitzten<br />
Hohlwellen montiert werden sollten. Man hatte sich für dieses<br />
Spannsystem entschieden, da es wesentlich einfacher zu handha-<br />
Halle 7<br />
Stand 7221<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> 27
KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />
01 02 03<br />
01 Klemmringe von KBK eignen sich zur Sicherung von Bauteilen auf Vollwellen<br />
und zur Drehmomentübertragung auf Hohlwellen<br />
02 Metallbalgkupplungen – auch längenverstellbar<br />
03 Schlitzkupplungen von KBK sind sehr kompakt und übertragen auch hohe<br />
Drehmomente spielfrei<br />
ben ist als andere Varianten. Der Maschinenbauer muss bei Klemmringen lediglich<br />
eine einzige Schraube anziehen und spart so viel Zeit bei der Montage.<br />
Auf dem Markt hatte der Getriebe-Hersteller allerdings keine passende Lösung<br />
für seine Produkte gefunden. Für eine Eigenkonstruktion fehlte wiederum das<br />
Know-how. Aus diesem Grund wandte man sich an KBK, da das Unternehmen die<br />
individuelle Kalkulation und Auslegung von Klemmringen anbietet. „Wir haben für<br />
den Kunden eine ganze Klemmring-Serie für die verschiedensten Getriebe-Größen<br />
entwickelt“, erinnert sich Sven Karpstein. Als Grundlage dienten die Standard-<br />
Klemmringe aus dem eigenen Produktprogramm, die neu durchkalkuliert, getestet<br />
und bemustert wurden. KBK übernahm die komplette Berechnung der Leistungsdaten<br />
und konstruierte auch Klemmringe, die speziell auf Anwendungen mit besonderen<br />
Anforderungen ausgelegt waren. Dazu zählten Ausführungen mit mehreren<br />
Schrauben, speziellen Schraubengeometrien oder einer ganz bestimmten Schraubenanordnung.<br />
Diese Komponenten sind angepasst an Anwendungen mit höheren<br />
Drehmomenten oder Drehzahlen.<br />
SPEZIELLE SCHRAUBEN FÜR DEN REINRAUM<br />
Ähnlich anspruchsvoll war der Auftrag eines Unternehmens mit Reinraumfertigung.<br />
Hier sollte eine Kupplung entwickelt werden, die die hohen Sauberkeitsvorgaben<br />
erfüllte. Die Kupplungen mussten komplett schmutz-, staub-, grat- und spänefrei<br />
sein. Karpsteins Team modifizierte die Schlitzkupplungen aus dem Sortiment und<br />
implementierte dafür sogar einen eigenen Fertigungsprozess. Das Ergebnis war eine<br />
Edelstahl-Schlitzkupplung, deren Schrauben mit einer speziellen Beschichtung<br />
versehen wurden – so kann das volle Drehmoment der Klemmnaben ausgenutzt<br />
werden. Mit Edelstahlschrauben wäre das nicht möglich gewesen, da sie zwar die<br />
Reinheitsanforderungen der Anwendung erfüllen, sich jedoch nicht fest genug anziehen<br />
lassen. Standard-Schrauben hätten dagegen zwar das erforderliche Anziehdrehmoment<br />
gewährleistet, entsprächen aber nicht den gewünschten Hygienevorgaben.<br />
Die Lösung war eine Sonderbeschichtung für die Edelstahlschrauben: Sie ist<br />
abriebfest und hält zugleich einem hohen Drehmoment stand.<br />
DIE IDEE<br />
„Aufbauend auf unserem Baukastensystem<br />
können wir bei KBK<br />
Antriebstechnik auch individuelle<br />
Lösungen schnell und kostengünstig<br />
realisieren – auf Basis unserer<br />
vielfach bewährten Standardkomponenten.<br />
Falls sich hieraus doch nicht<br />
das ideale Antriebselement für eine<br />
Kundenanwendung ergibt, stecken<br />
wir all unser Know-how in eine<br />
komplette Neuentwicklung. Als<br />
mittelständisches Unternehmen<br />
können wir mit diesem Ansatz<br />
weltweit Kunden mit maßgefertigten<br />
Kupplungen und Klemmringen<br />
überzeugen. Denn unsere Lösungen<br />
geben ausgereifte Antworten auf<br />
spezielle Anforderungen, wie die<br />
Beispiele vom fahrerlosen Transportsystem<br />
über Druckmaschinen bis<br />
hin zu Reinraumanwendungen<br />
beweisen.“<br />
INDIVIDUALISIERUNG IST GEFRAGT<br />
Das Angebot individueller Produktentwicklungen trifft bei den Kunden von KBK auf<br />
ein großes Echo. Geschäftsführer Sven Karpstein nennt als Beispiel den Getriebe-<br />
Hersteller: „Das Unternehmen nutzt die Möglichkeit, von uns schnell und günstig<br />
ein individuell ausgelegtes Maschinenelement zu bekommen, inzwischen sehr intensiv.<br />
Sie kommen jetzt immer auf uns zu, wenn sie eine Sonderlösung für ihre<br />
Klemmringe brauchen.“<br />
Bilder: KBK Antriebstechnik, Aufmacher: Vanit’jan – stock.adobe.com<br />
www.kbk-<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />
Sven Karpstein, Geschäftsführer,<br />
KBK Antriebstechnik GmbH,<br />
Klingenberg am Main<br />
28 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
MARKTPLATZ<br />
METALLBALGKUPPLUNG FÜR BLINDMONTAGE<br />
Moderne Konstruktionen werden immer aufwendiger, müssen aber gleichzeitig auch immer platzsparender<br />
konzipiert werden. Daraus resultiert oftmals eine Blindmontage der Antriebselemente.<br />
Blindmontagen sind zeitaufwendig und dadurch kostenintensiv. Mit der Metallbalgkupplung EWM<br />
von Enemac können laut Hersteller bis zu 80 % der Montagezeit eingespart werden. Bei Serienanwendungen<br />
kann die Montage durch den Einsatz eines Passrings weiter vereinfacht werden. Die Metallbalgkupplung<br />
EWM setzt sich aus zwei Einzelteilen zusammen. Die längere Seite besteht aus einer<br />
Aluminiumnabe, die mit einem Edelstahlbalg verbunden ist und am freien Balgende einen Zentrierbund<br />
mit konischer Nut besitzt. Die kürzere Seite hat eine weitere Aluminiumnabe mit einer konischen Mitnehmernase. Dieser<br />
Bund garantiert eine exakte Fluchtung der beiden Nabenhälften. Beide Seiten sind in der Lage, Wellen zwischen 6 und 70 mm<br />
aufzunehmen. Type EWM ist in 9 verschiedenen Baugrößen erhältlich: von <strong>10</strong> Nm bis 600 Nm. Sie bietet einen axialen Versatzausgleich<br />
zwischen 0,5 und 0,8 mm, einen lateralen Ausgleich zwischen 0,15 und 0,20 mm und einen angularen Ausgleich von bis<br />
zu 1 °. Die steckbare Metallbalgkupplung kann in einem Temperaturbereich zwischen −40 °C und +200 °C eingesetzt werden.<br />
www.enemac.de<br />
MESSDATEN-<br />
VISUALISIERUNG BEI<br />
VOLLER ROTATION<br />
EXPERIENCE<br />
THE FUTURE TODAY<br />
DIE NEUE ÄRA IN DER ANTRIEBSTECHNIK.<br />
KTR hat eine spielfreie<br />
Rotex-GS-Kupplungsnabe<br />
entwickelt, die Drehmoment<br />
und Drehzahl misst. Ermittelte<br />
Daten werden über<br />
ein Display angezeigt und<br />
können via Bluetooth<br />
versendet und in einer App<br />
eingesehen werden. Bei der<br />
kurzbauenden Monitex BT<br />
befindet sich die gesamte<br />
Messtechnik in der Kupplungsnabe.<br />
Damit lässt sich<br />
die neue Messkupplung<br />
auch bei kritischen Platzverhältnissen<br />
einfach in<br />
den Antrieb integrieren.<br />
Die induktive Energieübertragung<br />
erfolgt kontaktlos<br />
und ermöglicht einen<br />
permanenten Betrieb der<br />
Messnabe. Dazu wird ein<br />
Induktivkopf mit einem Ab -<br />
stand von maximal <strong>10</strong> mm<br />
radial von der Kupplung<br />
angebracht. Über das<br />
Display, das ab 300 Umdrehungen<br />
pro Minute die<br />
aktuellen Drehmomentund<br />
Drehzahlwerte anzeigt,<br />
stehen die Daten immer<br />
zur Verfügung.<br />
www.ktr.com<br />
www.rw-kupplungen.de
SPECIAL<br />
MONTAGE- UND HANDHABUNGSTECHNIK<br />
30 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
SPECIAL: MONTAGE- UND HANDHABUNGSTECHNIK<br />
HUBTISCH-SPEZIALLÖSUNG<br />
IM TAKT DER<br />
SCHLAGSCHERE<br />
Abfälle in der Blechbearbeitung müssen<br />
schnell und effizient entsorgt werden.<br />
Für ein Warmwalzwerk hat die Firma<br />
WH-Sondermaschinen aus Köln einen<br />
Fördertisch konstruiert, der diese Aufgabe<br />
übernimmt. Mittels Zahnstangengetrieben<br />
von Leantechnik wird die Anlage immer<br />
parallel zur Blechschere verfahren.<br />
Ein Warmwalzwerk produziert täglich viele tausend<br />
Tonnen Grob- und Mittelbleche. Dafür werden<br />
Brammen (kompakte Blöcke aus Rohstahl) bei einer<br />
Temperatur von etwa 1.200 °C erwärmt und zu Rohlingen<br />
gewalzt. Anschließend schneidet eine Schlagschere<br />
die Bleche in Tafeln. Beim Zuschnitt fallen große Mengen<br />
an Abfällen an: In einem Kasten unterhalb des Scherentisches<br />
werden sie aufgefangen und von dort abtransportiert.<br />
Auf der Suche nach einer besseren Lösung für sein Entsorgungssystem<br />
wandte sich ein Hersteller von Schlagscheren<br />
an die WH-Sondermaschinen GmbH. Das Team<br />
um Inhaber und Firmengründer Willem Höller optimiert<br />
mithilfe individuell konstruierter Maschinen die Produktionsabläufe<br />
seiner Kunden. Zu den Geschäftsfeldern zählen<br />
zudem die Baugruppen- und die Sonderteilfertigung. Die<br />
Auftraggeber des Kölner Unternehmens kommen aus so<br />
unterschiedlichen Branchen wie der Automobil-, Möbelund<br />
Elektronik-Industrie sowie dem Maschinenbau.<br />
Sven Schürmann, Teamleitung Marketing, Leantechnik AG, Oberhausen<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> 31
SPECIAL: MONTAGE- UND HANDHABUNGSTECHNIK<br />
02<br />
01<br />
HUBTISCH ÜBERZEUGT<br />
Für den Schlagscheren-Produzenten entwickelte WH-Sondermaschinen<br />
eine völlig neue Entsorgungslösung. Schon früh<br />
stand fest: Ein Hubtisch eignet sich am besten, um den Blechabfall<br />
aufzunehmen und in einen Abfallbehälter zu fördern.<br />
Willem Höller machte sich im Internet auf die Suche nach passenden<br />
Komponenten. Bei der Leantechnik AG wurde er fündig.<br />
Dort hat man sich darauf spezialisiert, kompakte Zahnstangenhubgetriebe<br />
zu konstruieren und zu fertigen. Die Getriebe eignen<br />
sich für alle Anwendungen, in denen Bewegungen leistungsstark,<br />
synchron und präzise umgesetzt werden müssen.<br />
Sie werden in Automatisierungs- und Handlinganlagen weltweit<br />
eingesetzt. Auf Wunsch liefert Leantechnik neben den reinen<br />
Getrieben auch komplette, kundenspezifisch ausgelegte<br />
Hub- und Handlingsysteme.<br />
BEREIT FÜR VIELFÄLTIGE ANFORDERUNGEN<br />
SCHWERE LASTEN MIT HOHER<br />
GENAUIGKEIT POSITIONIEREN<br />
Zahnstangengetriebe von Leantechnik sind in zwei unterschiedlichen<br />
Serien sowie in zahlreichen Größen erhältlich. Die<br />
Getriebe der Lifgo-Baureihe wurden für Anwendungen entwickelt,<br />
in denen schwere Lasten präzise und synchron positioniert<br />
werden müssen. Das Besondere an diesen Zahnstangengetrieben<br />
ist ihre vierfache Rollenführung: Sie ermöglicht eine<br />
sehr hohe Positioniergenauigkeit, die u. a. für den effizienten<br />
Betrieb von Handlingsystemen und Verpackungsanlagen erforderlich<br />
ist.<br />
Lifgo-Zahnstangengetriebe sind in verschiedenen Baureihen<br />
mit Hubkräften von 2.000 N bis 25.000 N und Hubgeschwindigkeiten<br />
bis 3 m/s lieferbar. Darüber hinaus gibt es Ausführungen<br />
für Applikationen mit langen Verfahrwegen, mit Greif- und<br />
Zentrierbewegungen bzw. für Anwendungen mit einer Kombination<br />
aus Greif- und Zentrierbewegungen sowie langen Verfahrwegen.<br />
Selbst für den Einsatz in besonders lärmempfindlichen<br />
Umgebungen gibt es eine Lösung: Die Zahnstangengetriebe<br />
vom Typ Lifgo SVZ sind mit einer Schrägverzahnung ausgestattet<br />
und laufen daher besonders leise.<br />
GETRIEBE RICHTIG DIMENSIONIEREN<br />
Es gibt aber auch einfache synchrone Hubaufgaben, die nicht<br />
hochgenau ausgeführt werden müssen. Lifgo-Getriebe wären<br />
hier überdimensioniert. Leantechnik bietet daher für diese Applikationen<br />
die Baureihe Lean SL mit rundgeführter Zahnstange<br />
an. Die Getriebe eignen sich für alle Anwendungen, bei denen<br />
bereits eine Führung vorhanden oder nicht notwendig ist.<br />
Lean SL-Zahnstangengetriebe können Hubkräfte von 800 bis<br />
25.000 N aufnehmen und erreichen Hubgeschwindigkeiten<br />
von bis zu 0,6 m/s. Neben dem Standardmodell wird auch eine<br />
Variante für Greif- und Zentrierbewegungen gefertigt. Für Anwendungen<br />
mit geringem Bauraum ist zudem das extrem kompakte<br />
Getriebe Lean SL 5.m verfügbar. Es misst gerade einmal<br />
60 mm x 60 mm und wiegt nur 0,36 kg.<br />
AUSLEGUNG UND BERATUNG<br />
Das Konzept der Zahnstangenantriebe hat Willem Höller sofort<br />
überzeugt. Er meldete sich auf der Website im CAD-Download-<br />
Bereich an, legte die Getriebe für seinen Hubtisch aus und lud<br />
sich ein 3D-Modell herunter. Danach nahm der Ingenieur Kontakt<br />
zu einem Außendienstmitarbeiter des Automatisierungsspezialisten<br />
auf. Muhammed Eren Cayci beriet Höller und empfahl<br />
ihm für seinen Hubtisch die Lean SL-Zahnstangengetriebe<br />
in der Baugröße 5.3. Diese erreichen eine Hubkraft von 8.000 N.<br />
Durch die breite Verzahnung ist eine hohe Biegesteifigkeit gegeben.<br />
Das sind ideale Eigenschaften für Anwendungen, bei denen<br />
hohe Lasten schnell und sicher bewegt werden müssen.<br />
SCHLAG AUF SCHLAG ENTSORGEN<br />
Für den Hubtisch planten Willem Höller und Muhammed Eren<br />
Cayci insgesamt sechs Lean SL 5.3.-Getriebe ein – je zwei an<br />
den beiden Enden und in der Mitte des Tisches. Dort ist auch<br />
ein Pneumatikzylinder montiert: Er überträgt die nötige Antriebskraft<br />
auf die Zahnstangen, die dann vier synchronisierte<br />
Stempel aus einer horizontalen in eine vertikale Bewegung umlenken.<br />
Die Stempel heben den Hubtisch während des Schnitt-<br />
32 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
03<br />
01 Leantechnik liefert auch komplette Hubtische,<br />
zum Beispiel für die Automobil-Industrie<br />
02 Lifgo SVZ Zahnstangengetriebe mit schrägverzahnten<br />
Zahnstangen für einen besonders ruhigen<br />
Lauf<br />
03 Sechs Zahnstangengetriebe von Leantechnik sind<br />
in dem Hubtisch verbaut, der den Förderer bewegt<br />
prozesses parallel zur Schere an. Auf dem Tisch<br />
wiederum befindet sich ein Förderer, der die<br />
Blechabfälle von der hydraulischen Schere übernimmt.<br />
Diese werden dann über ein Band gegen<br />
einen Anschlag gefahren, wo sie ein Vakuumgreifer<br />
aufnimmt und auf einer Palette ablegt.<br />
Die Lean SL-Zahnstangengetriebe bewegen<br />
den Hubtisch mit dem 350 kg schweren Förderer<br />
im 6-Sekunden-Takt auf und ab, der Gesamttakt<br />
der Schlagschere beträgt 15 s. Mit jedem Hub verfährt<br />
der Hubtisch 250 mm in der Vertikalen und<br />
erreicht dabei eine Wiederholgenauigkeit von<br />
0,05 mm.<br />
KOOPERATIV UND FLEXIBEL<br />
Bei WH-Sondermaschinen ist man aber nicht nur<br />
mit der Leistung der Zahnstangengetriebe sehr<br />
zufrieden. Willem Höller fand auch die Zusammenarbeit<br />
sehr angenehm. „Muhammed Eren<br />
Cayci und seine Kollegen waren immer sehr kooperativ,<br />
flexibel und kundenorientiert“, berichtet<br />
Höller. Er ist sich deshalb sicher: „Bei einer ähnlichen<br />
Anwendung würden wir wieder Komponenten<br />
von Leantechnik einsetzen.“<br />
Bilder: Leantechnik, WH-Sondermaschinen,<br />
vvoe – stock.adobe.com<br />
www.leantechnik.com<br />
www.wh-sondermaschinen.de<br />
DIE IDEE<br />
„Was uns bewegt, ist der Anspruch,<br />
unseren Kunden durch unsere<br />
Produkte stets ein Höchstmaß an<br />
Präzision, Geschwindigkeit und<br />
Zuverlässigkeit zu bieten. Gleichzeitig<br />
wollen wir den Anwendern<br />
hochflexible Lösungen ermöglichen.<br />
Durch die Vielfalt der Kombinationsmöglichkeiten<br />
unserer Getriebeserien<br />
Lifgo und Lean SL finden wir<br />
so gemeinsam für jeden Hubtisch-<br />
Anwendungsfall eine maßgeschneiderte<br />
Lösung. Gerade im Sondermaschinenbau<br />
ist hierbei das gesamte<br />
Know-how und die Umsetzungskraft<br />
unserer Konstrukteure gefragt.<br />
Durch den Einsatz unserer Getriebe<br />
konnte WL-Sondermaschinenbau<br />
nun eine neuartige Lösung für den<br />
Abtransport von Blechabfällen<br />
realisieren und so die Produktivität<br />
und Sicherheit in der Blechverarbeitung<br />
erhöhen. Entscheidende Idee<br />
war hierbei, dass unsere Zahnstangengetriebe<br />
den Förderer parallel<br />
zur Schlagschere anheben – sicher,<br />
schnell und präzise.“<br />
Muhammed Eren Cayci, Außendienst,<br />
Leantechnik AG, Oberhausen
SPECIAL: MONTAGE- UND HANDHABUNGSTECHNIK<br />
Behälterförder<br />
technik:<br />
Gurtförderer<br />
mit Winkelgetriebe –<br />
kombiniert mit<br />
einem Umrichter<br />
als Antrieb<br />
INTRALOGISTIK<br />
STIMMIGES GESAMTPAKET<br />
FÜR DIE ANTRIEBSTECHNIK<br />
Die kompletten Antriebslösungen von ABM Greiffenberger für die Intralogistik<br />
bestehen aus Motor, Getriebe, Bremse und Frequenzumrichter. Bei Bedarf passt<br />
der Systemanbieter die Komponenten auch anwendungs- und kundenspezifisch<br />
an. Zum Einsatz kommen die Lösungen unter anderem in automatisierten<br />
Logistikanlagen mit Fördertechnik, Hebezeugen sowie Staplern und fahrerlosen<br />
Transportsystemen (FTS). Welche Vorteile ein Gesamtpaket aus einer Hand bietet,<br />
erläutert das Unternehmen aus Marktredwitz im Beitrag.<br />
Für die Intralogistik entwickelt und fertigt ABM Greiffenberger<br />
als Komplettanbieter von Antriebstechnik maßgeschneiderte<br />
Antriebslösungen, die sich optimal in die jeweilige Anwendung<br />
integrieren lassen. Dazu gehört der hocheffiziente<br />
Sinochron-Motor. Der permanent erregte Synchronmotor kommt<br />
zum Beispiel in der Behälterfördertechnik für kleine Lasten bis<br />
180 kg zum Einsatz, und zwar ohne Getriebe als Direktantrieb.<br />
Besonders im Teillastbereich, in dem die Antriebe in den Anla-<br />
Dagmar Koziel, PR und Marketing, ABM Greiffenberger<br />
Antriebstechnik GmbH, Marktredwitz<br />
gen überwiegend betrieben werden, weisen die Motoren einen hohen<br />
Wirkungsgrad auf. Die typischen Verfahrgeschwindigkeiten<br />
liegen bei 0,3 bis 1,5 m/s.<br />
„Durch den speziellen Aufbau eignet sich die Baureihe perfekt<br />
für den sensorlos geregelten Betrieb. Zudem können wir bereits<br />
in der kleinsten Baugröße 63 Nenn-Drehmomente von 4,5 Nm<br />
erreichen. Vom Asynchronmotor unterscheidet sich diese Antriebslösung<br />
durch eine etwa doppelt so hohe kurzzeitige Überlastbarkeit“,<br />
sagt Stephan Thoma, Produktmanager für Umrichter<br />
bei ABM Greiffenberger. Aufgrund dieser Leistungsdichte ist<br />
ABM in der Lage, die Motorbaureihe kompakter zu bauen. Für<br />
den Konstrukteur ist dies ein klarer Vorteil: Er erhält in den meisten<br />
Fällen einen kleineren Antrieb und reduziert damit Bauraum<br />
34 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
und Energieverbrauch. Über die sensorlose Drehzahlregelung berechnet<br />
die Steuerung die Rotordrehzahl sowie den momentanen<br />
Winkel des Rotors aus den elektrischen Größen. Mit diesen Informationen<br />
lassen sich die Ströme für die Drehmomentbildung gezielt in<br />
den Motor einspeisen. Damit verfügt der Sinochron-Motor über hervorragende<br />
Regeleigenschaften über einen großen Drehzahlstellbereich,<br />
ganz ohne kostenintensiven Drehzahlgeber. Die nicht benötigte<br />
Sensorik macht den Antrieb zudem robuster. Dadurch wird eine<br />
hohe Anlagenverfügbarkeit sichergestellt, was sich wiederum positiv<br />
auf die Gesamtbetriebskosten (TCO) auswirkt. Je nach Anwendung<br />
beträgt die Lebensdauer der Antriebe bis zu 50.000 h.<br />
„Unsere Sinochron-Motoren laufen energieeffizient und sind äußerst<br />
temperaturstabil“, weiß Thoma: „Damit können unsere Kunden<br />
die Baureihe in einem Temperaturbereich von -30 °C bis +60 °C und<br />
so auch in Tiefkühllagern einsetzen.“<br />
GETRIEBE FÜR SCHWERE LASTEN<br />
Für eine erweiterte Behälter- oder Palettenfördertechnik – sprich<br />
beim Transport von Lasten bis zu einer Tonne pro Ladungsträger –<br />
kombiniert ABM seine Motoren mit Stirnrad-, Flach- oder Winkelgetrieben.<br />
Speziell für diese Anwendungen wurde die Flachgetriebe-<br />
Reihe um die beiden kompakten zweistufigen Typen FG182 und 282<br />
erweitert. Diese bieten Nennmomente von 180 und 280 Nm. Der Anwender<br />
profitiert von hohen zulässigen Radiallasten und er kann die<br />
Flachgetriebe universell anbauen. Dazu stehen ihm etwa Hohl- und<br />
Vollwellen sowie Schrumpfscheiben zur Verfügung. Die Baureihe erhält<br />
er mit oder ohne Flansch. Weil die Getriebe zudem leicht und<br />
kompakt sind, lassen sie sich bei der Installation einfach handhaben.<br />
BAUKASTEN ODER INDIVIDUELLE LÖSUNG<br />
ABM Greiffenberger orientiert sich stets an den Bedürfnissen der<br />
Kunden. „Aus unserem Baukastensystem wählen wir die optimale<br />
Antriebslösung hinsichtlich Funktionalität und Effizienz für die jeweilige<br />
Anwendung aus“, erklärt Thoma. Das modulare Prinzip erfüllt<br />
auch spezielle Anforderungen des Anlagenbauers mit Serienkomponenten.<br />
Das wirkt sich positiv auf die Qualität aus, denn es kommen<br />
nur bewährte Module zum Einsatz. Zur Verfügung stehen verschiedene<br />
mechanische und elektrische Schnittstellen, was für einen geringen<br />
Installationsaufwand sorgt. Alle Verbindungen sind als Plug-and-<br />
Play-Lösung realisiert. Steckersysteme gewährleisten dabei eine<br />
schnelle und fehlerfreie Installation.<br />
Auch komplett neue Systemlösungen sind möglich. Der große Vorteil<br />
einer individuellen Lösung ist der maximale Mehrwert und die<br />
NEU<br />
GN 3971, GN 3975<br />
Kegelrad- und<br />
Schneckengetriebe<br />
∙ Hohe Drehmomentübertragung<br />
∙ Robust und langlebig, da im<br />
Aluminium-Gehäuse gekapselt<br />
∙ Wartungsfrei<br />
∙ Vielseitig einsetzbar<br />
Anwendungsbeispiele,<br />
CAD-Daten und Bestellung.<br />
Einfach QR-Code scannen.<br />
Motek in Stuttgart<br />
<strong>10</strong>. bis 13. Oktober <strong>2023</strong><br />
Halle 3, Stand 3<strong>10</strong>1<br />
01 Staurollenförderer mit Sinochron-Motor als<br />
Direktantrieb – angesteuert per Umrichter<br />
ganternorm.com
SPECIAL: MONTAGE- UND HANDHABUNGSTECHNIK<br />
richter sind thermisch eigenständig und benötigen keine zusätzlichen<br />
Lüfter.<br />
„Durch eine intelligente Kombination von Motor, Getriebe und<br />
Umrichter aus unserem Baukastensystem beherrschen wir die<br />
Komplexität“, sagt Thoma. Weniger Antriebsvarianten bedeutet<br />
für den Anwender viele Vorteile hinsichtlich Lagerhaltung,<br />
Service etc. Von kleinen Rollenförderern bis hin zum Palettenförderer:<br />
Als Systemanbieter kann ABM für einen Großteil an Applikationen<br />
in der Lagerlogistik passende Antriebslösungen liefern,<br />
und zwar alle Komponenten aus einer Hand.<br />
Bilder: ABM Greiffenberger<br />
02 Kettenförderer<br />
für den Paletten-<br />
Transport: Für schwere<br />
Lasten eignen sich<br />
Flachgetriebemotoren<br />
– kombiniert<br />
mit Umrichtern<br />
www.abm-antriebe.de<br />
DIE IDEE<br />
dauerhafte, deutliche Kostenersparnis, da diese Antriebe exakt<br />
auf die Anforderungen abgestimmt sind.<br />
FREQUENZUMRICHTER FÜR MEHR EFFIZIENZ<br />
Anwendungen in der Intralogistik werden überwiegend drehzahlgeregelt<br />
betrieben. ABM Greiffenberger bietet dazu ein umfangreiches<br />
Portfolio, das mit zwei weiteren neuen Baugrößen eigens<br />
für die Behälter- und Paletten-Fördertechnik abgerundet<br />
wird. „Mit einem Leistungsbereich bis 2,2 kW decken wir alle benötigten<br />
Applikationen in der Fördertechnik ab“, sagt Thoma und<br />
hebt hervor: „Der Anwender profitiert von optimalen Regeleigenschaften<br />
sowohl bei Asynchron- als auch bei den Sinochron-<br />
Motoren.“ Weil der Frequenzumrichter den permanenterregten<br />
Synchronmotor sensorlos betreibt, werden Kosten gesenkt und<br />
die Verfügbarkeit erhöht. Ausgelegt sind die Geräte auf eine Lebensdauer<br />
von 30.000 h unter Volllast im Dauerbetrieb. Steckbare<br />
Anschlüsse ermöglichen eine einfache und schnelle Installation.<br />
Nutzer erhalten die neuen Frequenzumrichter mit einer<br />
Schutzart bis IP54 und einer Überlastfähigkeit von 250 %. Sie<br />
eignen sich ebenfalls zum Einsatz in einem Temperaturbereich<br />
von -30 bis +40 °C – also auch in Tiefkühllagern.<br />
KOMPLEXITÄT BEHERRSCHEN<br />
Steckbare Anschlüsse für die Spannungsversorgung (Daisy-<br />
Chain-Prinzip) und Steueranschlüsse bzw. -eingänge ermöglichen<br />
eine einfache und schnelle Installation. Über ethernetfähige<br />
Bussysteme kommunizieren die Umrichter mit übergeordneten<br />
Steuerungen.<br />
Optional können die Umrichter mit einem Brems-Chopper<br />
und auch mit der Möglichkeit, eine mechanische Bremse anzusteuern,<br />
ausgestattet werden. Thoma erklärt: „Mit der sensorlosen<br />
Regelung sorgen wir für einen maximalen Drehzahlstellbereich.<br />
Mit dieser Besonderheit heben wir uns von unseren Marktbegleitern<br />
ab.“ Das spart Kosten und erhöht die Verfügbarkeit.<br />
Die dezentralen Umrichter lassen sich am Antrieb integrieren;<br />
außerdem sind sie für einen motornahen Feldeinsatz zur Wandmontage<br />
geeignet. Durch die Machine-to-Machine-Kommunikation<br />
„sprechen“ die Umrichter mit übergeordneten Steuerungen,<br />
was auch eine vorausschauende Wartung ermöglicht. Die Um-<br />
„In der Intralogistik kommt es gerade<br />
bei der Antriebstechnik auf das<br />
Gesamtpaket an. Unser Anspruch ist<br />
es, mit intelligenter Antriebstechnik<br />
das Optimum an Leistung und<br />
Energieeffizienz aus Applikationen<br />
in der Lagerlogistik und Kommissionierung<br />
herauszuholen. Als erfahrener<br />
Systemanbieter liefern wir dafür<br />
die passenden Motoren, Getriebe,<br />
Bremsen und Frequenzumrichter.<br />
Alle Komponenten unserer Antriebslösungen<br />
sind dabei perfekt<br />
aufeinander abgestimmt und auf<br />
höchste Effizienz, Verfügbarkeit und<br />
Wartungsfreiheit getrimmt. Unsere<br />
Kunden schätzen besonders die<br />
hohe Flexibilität und einfache<br />
Integration unserer Komponenten,<br />
wenn es darum geht, leistungsfähige<br />
Hebe-, Förder- und Transportsysteme<br />
für komplexe Aufgaben zu<br />
realisieren.“<br />
Stephan Thoma,<br />
Produktmanager für Umrichter,<br />
ABM Greiffenberger Antriebstechnik<br />
GmbH, Marktredwitz<br />
36 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
KRAFTSENSOREN FÜR STATISCHE UND<br />
DYNAMISCHE MESSUNGEN<br />
Kraftsensoren<br />
für präzise<br />
dynamische und<br />
statische<br />
Messungen in<br />
industriellen<br />
Bereichen des<br />
Maschinenbaus,<br />
der Automatisierungstechnik,<br />
der Labor- und<br />
Medizintechnik sowie für Sonderapplikationen bietet Inelta<br />
an. Zur Druck- und Zugmessung in Industriepressen, Prüfoder<br />
Wägeanlagen sind etwa die DMS-basierten Kraftsensoren<br />
der Baureihe KMM65 ausgelegt. Die Modelle KMM30<br />
und KMM62 sind kompakte Sensoren zur Aufnahme kleiner<br />
Kräfte von 0,1 bis 2 kN in Zug- und Druckrichtung, die sich<br />
besonders einfach montieren lassen. Die Ringkraftaufnehmer<br />
RKT60 für die Messung axial wirkender Kräfte an<br />
Schrauben, Wellen oder Achsen werden zur Ermittlung von<br />
Vorspannkräften bei Verschraubungen eingesetzt. Sie<br />
integrieren einen Überlastschutz und einen Messverstärker<br />
mit 4 bis 20 mA-Analogausgang. Für taktile Kraftmessungen<br />
in medizintechnischen Geräten und Roboterarmen oder für<br />
Belastungsprüfungen kleiner Bauteile gibt es den Miniatur-<br />
Kraftaufnehmer FS12.<br />
www.inelta.de<br />
WIR PRODUZIEREN NACH<br />
IHREN VORGABEN<br />
Sie suchen einen innovativen und zuverlässigen<br />
Lohnfertiger für Drehteile? Dann ist mbo Oßwald der<br />
ideale Partner, der transparent, mit innovativen Tools<br />
und auf modernstem Maschinenparkt Zeichnungsteile<br />
für Sie produziert und liefert.<br />
Fordern Sie uns!<br />
mbo Oßwald GmbH & Co KG<br />
Tel +49 9345 670-0<br />
info@mbo-osswald.de<br />
www.mbo-osswald.de<br />
PFAS-FREIE DICHTUNGSLÖSUNGEN<br />
Sogenannten PFAS (Per- und Polyfluoralkylsubstanzen)<br />
droht in der EU das Aus;<br />
zahlreiche Anwendungen und Industrien<br />
sind hier betroffen. Auch viele<br />
Dichtungsmaterialien beinhalten PFAS.<br />
Dichtungsspezialist Frenzelit unterstützt<br />
Kunden bei der Auswahl alternativer<br />
Dichtwerkstoffe und kennzeichnet<br />
künftig alle entsprechenden Produktgruppen<br />
mit einem PFAS-Free-Label. Auf den Vorschlag der<br />
Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) hin prüft die EU<br />
aktuell ein Verbot von sogenannten PFAS. Das drohende<br />
Verbot von mehr als <strong>10</strong>.000 Substanzen sorgt für Verunsicherung<br />
sowohl bei Verarbeitern als auch Konsumenten von<br />
Produkten und Materialien, in denen Stoffe dieser Klasse<br />
enthalten sind. Es gilt, in zahlreichen Industrien und<br />
Branchen PFAS-freie Alternativen zu finden und einzusetzen.<br />
Die Frenzelit GmbH verfügt in ihrem Portfolio an<br />
Dichtungswerkstoffen bereits heute über zahlreiche<br />
PFAS-freie Produktgruppen. Um Kunden die Auswahl<br />
hinsichtlich alternativen Werkstoffen zu erleichtern,<br />
werden künftig alle entsprechenden Produkte und Produktgruppen<br />
mit einem PFAS-Free-Logo gekennzeichnet.<br />
Hierzu zählen u. a. die Produktfamilien novaphit, novapress<br />
und novamica, die bereits einen Großteil der häufig mit<br />
PFAS versehenen Anwendungen abdecken. Darüber hinaus<br />
arbeitet die Frenzelit GmbH bereits an leistungsfähigen<br />
Ersatzlösungen und Ersatztechnologien hinsichtlich<br />
PFAS-Werkstoffen und entwickelt neue Werkstoffkonzepte.<br />
www.frenzelit.com
MARKTPLATZ<br />
ALTERNATIVE ZU OPTISCHEN<br />
POSITIONIERVERFAHREN<br />
Mit dem Sensor-<br />
Board zur Positionsund<br />
Lageerkennung<br />
von Bauteilen<br />
integriert<br />
RK Rose+Krieger eine<br />
in Fernsehstudios<br />
gebräuchliche<br />
Technologie in<br />
seinen Baukasten für<br />
kundenspezifische<br />
Systemlösungen.<br />
Das SensorBoard ist<br />
flexibel skalierbar<br />
und ersetzt in vielen<br />
Fällen kostenintensive<br />
Kamera- und Sensortechnik. Es besteht aus mindestens<br />
zwei Sensorikflächen und ist ab <strong>10</strong>0 mm 2 beliebig skalierbar.<br />
Wird es mit einem Cobot kombiniert, positioniert beziehungsweise<br />
erkennt dieser auf einer Sensorfläche liegende oder im<br />
Raum befindliche Bauteile mit einer Genauigkeit von 0,01 mm<br />
und greift diese präzise. Eingesetzt in manuellen Cobot-Wagen<br />
oder auch vollautomatischen FTS-Systemen, die zwischen<br />
mehreren Arbeitsplätzen oder Montagelinien verfahren,<br />
ermöglicht die SensorBoard-Technologie die hochgenaue<br />
Positionierung des jeweiligen Vehikels am Zielort und damit<br />
die Vorbereitung für das weitere vollautomatische Handling<br />
von Produkten.<br />
www.rk-rose-krieger.com<br />
HOHLWELLEN-SCHLEIFRINGE FÜR<br />
INSPEKTIONSMASCHINEN<br />
Hohlwellen-Schleifringe der Serie<br />
SVTS C von Servotecnica stellen sicher,<br />
dass Inspektionsmaschinen in der<br />
pharmazeutischen Industrie ihre<br />
Stärken voll ausspielen können. Solche<br />
Maschinen sind oft mit sogenannten<br />
Karusselleinheiten ausgestattet.<br />
Entscheidend ist hierbei: Elektrische<br />
Energie und Kommunikationssignale<br />
sind von einem stationären zu einem sich ständig drehenden<br />
Teil zu übertragen – nur so lassen sich alle Versorgungseinrichtungen<br />
an Bord in der nötigen Geschwindigkeit verwalten. Die<br />
Hohlwellen-Schleifringe der SVTS C-Serie bringen die hierfür<br />
benötigten Eigenschaften, Funktionen und Schnittstellen mit.<br />
Bei großen Hohlwellen erlauben sie die direkte Montage auf<br />
der Hauptwelle der Maschine. <strong>10</strong> Baugrößen mit Bohrungen<br />
von 12 bis <strong>10</strong>0 mm sind verfügbar, größere Bauformen bis<br />
500 mm sind auf Anfrage möglich. Zur schnellen Datenübertragung<br />
werden folgende Protokolle unterstützt: Profibus,<br />
CANopen, Profinet, Sercos, EtherCAT und anderen Feldbusse –<br />
mit dem SVTS C 05 sind Datenraten bis 1 Gbit/s möglich. Die<br />
Stromübertragung für die Motoren, die in der Inspektionsmaschine<br />
installiert sind, kann über die Hohlwellenschleifringe<br />
erfolgen. Vielfältige Kombinationen von Leistung und Signal<br />
stehen zur Verfügung. So sind Leistungsspuren bis 15 A und<br />
600 V und Signalspuren von 2 A bzw. 5 A bei 240 V realisierbar.<br />
www.servotecnica.de<br />
IN PUNCTO MONTAGEFREUNDLICHKEIT<br />
SCHWER AUF ZACK<br />
Die neue Rollenführung<br />
MiniRoller Rail<br />
wurde für moderate<br />
Lasten konstruiert.<br />
Sie arbeitet geräuscharm<br />
und<br />
zuverlässig auch in<br />
verschmutzter<br />
Umgebung und<br />
empfiehlt sich als<br />
Alternative zur<br />
Miniatur-Kugelführung. Bei MiniRoller Rail von Rollon handelt<br />
es sich um Linearführungen aus kaltgezogenem Stahlprofil<br />
mit induktionsgehärteten und gehonten Laufbahnen sowie<br />
einem Läufer aus Stahl oder Edelstahl. Sie gleichen Parallelitätsabweichungen<br />
bis 0,03 mm aus, sodass Montageungenauigkeiten<br />
kompensiert werden können und weniger<br />
Bohrungen und Schrauben anfallen. Große Rollen machen die<br />
MiniRoller Rail zudem unempfindlich gegen Schmutz und<br />
Staub. Eine Lebensdauerschmierung minimiert den Wartungsaufwand.<br />
Die Rollenführung bietet ein anpassungsfähiges<br />
Design für individuelle Anwendungen und ist mit einer<br />
Abmessung von 35 × 13 mm inklusive Läufer auch bei beengtem<br />
Platz einsetzbar. Die Länge der Linearführung beträgt<br />
1.950 mm, auf Wunsch sind auch längere Ausführungen<br />
erhältlich.<br />
www.rollon.de<br />
STEPPER DRIVE FÜR SCHRITTMOTOREN<br />
Kollmorgen, ein Anbieter von<br />
Antriebssteuerungssystemen,<br />
hat den Stepper Drive P80630-<br />
SDN vorgestellt. Das Gerät<br />
versorgt und steuert Schrittmotoren,<br />
die mit 24 bis 75 VDC mit<br />
bis zu 5,5 Aeff Strom pro Phase<br />
(7,8 Aeff Höchstwert) betrieben<br />
werden. Er eignet sich für<br />
Etikettiermaschinen, Rundtischantriebe,<br />
CNC-Maschinen,<br />
Verpackungssysteme, Pumpen<br />
und andere ein- oder mehrachsige<br />
Systeme, die eine Punkt-zu-Punkt-Bewegungssteuerung<br />
mit niedriger Geschwindigkeit für feste Lasten benötigen. Der<br />
Stepper Drive unterstützt konventionelle Single-Ended- oder<br />
differentielle Takt-/Richtungs-Eingänge (benutzerdefinierte<br />
Impulsfolge erforderlich) oder CW/CCW-Befehlseingänge.<br />
Über DIP-Schalter lassen sich der Motorphasenstrom, die Leerlaufstromreduzierung<br />
und die Schrittauflösung von bis zu<br />
1/128 Mikroschritten einstellen – und das alles ohne Programmierung.<br />
Ein dedizierter Freigabeeingang und ein<br />
Fehlerausgang ermöglichen die Steuerung der Leistungsstufe<br />
des Antriebs und die Fehlerüberwachung. Weitere Modelle<br />
mit neuen Funktionen sollen in den kommenden Monaten auf<br />
den Markt kommen. Ausgewählte Antriebe werden auch weit<br />
verbreitete Feldbusprotokolle für die Kommunikation mit<br />
branchenüblichen Antriebssteuerungen enthalten. Alle<br />
Antriebe der Serie sind CE-, RoHS- und REACH-zertifiziert.<br />
www.kollmorgen.com<br />
38 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
MARKTPLATZ<br />
DELTA HYBRID ALS EFFIZIENZBOOSTER UND SICHERHEITSFANATIKER<br />
Aerzen Drehkolbenverdichter, auch Schraubengebläse genannt, vereinen laut Hersteller die<br />
Vorzüge von Gebläse- und Verdichtertechnologie in einem System. Sie ermöglichen <strong>10</strong>0 %<br />
reine und zuverlässige Prozessluft selbst unter extremen Bedingungen. Damit sind die Delta<br />
Hybrid sehr gut geeignet für pneumatische Förderprozesse. Die vier neuen Aggregatgrößen<br />
stellen absolut öl- und absorptionsmaterialfreie Luft zur Verfügung und decken Volumenströme<br />
von etwa 2 bis 30 Kubikmetern pro Minute sowie Antriebsleistungen von 7,5 bis 55 kW ab.<br />
Durch eine innovative Verdichterstufe mit neuen hocheffizienten Schraubenprofilen, interner<br />
Strömungsoptimierung, gepaart mit Motoren der Energieeffizienzklasse IE4 im Standard,<br />
sowie einer optimierten Führung der Kühl- und Abluft werden laut Aerzen im Vergleich zu<br />
einem herkömmlichen Drehkolbengebläse Energieeinsparungen bis zu 30 % erzielt. Dazu<br />
trägt auch der sich selbstspannende Riemenantrieb mit einem Wirkungsgrad von über 98 %<br />
bei. Die patentierte Lagerung ermöglicht eine Lebensdauer von 70.000 Stunden und mehr.<br />
www.aerzen.com<br />
HOCHGENAUIGKEITS-<br />
LAGER IN<br />
CNC-TEILGERÄTEN<br />
Rodriguez bietet hochpräzise<br />
Wälzlager an, die auch spezielle<br />
Kundenanforderungen erfüllen.<br />
Sie werden zum Beispiel in<br />
Teilapparaten für Messmaschinen<br />
zur Gewindevermessung<br />
eingesetzt. Die Teilapparate<br />
eines Zulieferers von Komponenten<br />
für die Werkzeugmaschinenindustrie<br />
kommen vor allem als<br />
4. Achse auf Bearbeitungszentren<br />
sowie Gravier-, Schleif- oder<br />
Messmaschinen zum Einsatz.<br />
Der exzentrisch nachstellbare<br />
Schneckentrieb von Teilapparaten<br />
besteht aus einer einsatzgehärteten<br />
Schneckenwelle und<br />
einem Schneckenrad aus einer<br />
verschleißarmen Bronzelegierung.<br />
Bislang kamen in den<br />
Antrieben ein Vierpunktlager<br />
von Rodriguez zum Einsatz, die<br />
Kippmomentabstützung<br />
erfolgte über ein Radialkugellager.<br />
Um bessere Genauigkeitswerte<br />
zu erreichen, werden nun<br />
die Hochgenauigkeitslager der<br />
Reihe Super Precision Bearings<br />
von SKF eingesetzt. Das sind<br />
präzise Schrägkugel- und<br />
Zylinderrollenlager, die für die<br />
Anforderungen von Werkzeugmaschinen<br />
konzipiert wurden.<br />
www.rodriguez.de<br />
DER NEUE<br />
LEISTUNGSSTANDARD<br />
Das GearSkiving von LMT Fette mit prozesssicherer Simulation ist<br />
der neue Leistungsstandard für das Wälzschälen. Unsere<br />
leistungsstarken Werkzeuge garantieren dank ihrer besonderen<br />
Kombination aus exzellenter Schneidkantenpräparation und<br />
individueller Prozesssimulation Höchstleistungen bei der Fertigung<br />
von Innen- und Außenverzahnungen.<br />
Für Ihre Anforderungen genau die beste Lösung.<br />
www.lmt-tools.com
SPECIAL: MONTAGE- UND HANDHABUNGSTECHNIK<br />
WERKSTÜCKHANDLING<br />
LÖSUNGSPARTNER FÜR ANTRIEBSTECHNIK<br />
IST SELBST ANWENDER<br />
Mit dem Handlingsystem HS flex möchte<br />
die Hermle AG die Automatisierung<br />
vorantreiben. Die neue Schwerlastversion<br />
„HS flex heavy“ belädt Bearbeitungszentren<br />
vollautomatisch – mit bis zu<br />
1.200 kg schweren palettierten Bauteilen.<br />
Für die Hub-, Dreh- und Fahr bewegungen<br />
beider Handling systeme setzt<br />
Hermle auf eine Gesamtlösung<br />
der Stöber Antriebstechnik, die<br />
Zahnstangentriebe, Planetengetriebe<br />
und Servomotoren umfasst.<br />
Eine Win-win-Situation für beide<br />
Unternehmen, denn der<br />
Antriebsspezialist fertigt selbst auf<br />
Maschinen von Hermle.<br />
Claudia Grotzfeld, Stöber Antriebstechnik<br />
GmbH + Co. KG, Pforzheim<br />
Nebenzeiten reduzieren, Produktionszeiten steigern – mit<br />
dem Handlingsystem HS flex hat die Hermle AG aus Gosheim<br />
im baden-württembergischen Landkreis Tuttlingen<br />
eine effiziente und flexible Automations lösung entwickelt.<br />
Das Unternehmen zählt zu den führenden Maschinenherstellern<br />
von Portalfräs-, Werkzeug- und CNC-Sondermaschinen. Das Prinzip:<br />
Die Werker spannen die zu bearbeitenden Bauteile und Rohlinge<br />
auf Paletten und lagern sie im Lagermodul, einer Art Regal, ein.<br />
Das ist hauptzeitparallel möglich. Das Handlingsystem be- und entlädt<br />
das Bearbeitungszentrum selbstständig. Die Maschine kann so<br />
ununterbrochen arbeiten – auch über Nacht und am Wochenende.<br />
Durch das Palettenhandling lässt sich die Bearbeitung unterschiedlicher<br />
Bauteilgeometrien- und -größen einfach automatisieren –<br />
ohne Roboter. Betreiber von Hermle-Bearbeitungszentren können<br />
damit wirtschaftlich in die Automatisierung einsteigen.<br />
Die Standardversion transportiert unterschiedliche Paletten mit<br />
einem Gewicht von bis zu 450 kg inklusive Bauteil zwischen Rüstplatz,<br />
den Speichermodulen und Arbeitsraum des Bearbeitungszentrums.<br />
Die Version „HS flex heavy“ schafft das Doppelte. Der<br />
Turm, der im Inneren der Zelle die Werkstücke bewegt, kann Dreh-,<br />
Hub- und Fahrbewegungen ausführen. „Diese müssen schnell, dynamisch<br />
und präzise sein“, sagt Johannes Berg, Leiter des Vertriebscenters<br />
Süd-West bei Stöber. Der Antriebsspezialist aus Pforzheim<br />
arbeitet schon seit vielen Jahren mit dem Maschinenbauer zusammen<br />
und liefert Präzisionsantriebe für Bearbeitungszentren von<br />
Hermle – und seit 2016 auch die Automatisierungssysteme.<br />
„Bei der Standardausführung der HS flex setzen wir für alle drei<br />
Bewegungen jeweils unsere schrägverzahnten Zahnstangentriebe<br />
der Baureihe ZV ein“, erläutert Johannes Berg. „Diese basieren auf<br />
einsatzgehärteten und geschliffenen Ritzeln mit hoher Verzahnungsqualität<br />
und exakt darauf abgestimmten Zahnstangen.“<br />
40 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
KOMPAKTER UND LEICHTER BAUEN<br />
Stöber kombiniert diese Zahnstangentriebe mit seiner neuen Generation an Servo-Planetengetriebemotoren.<br />
Johannes Berg erklärt: „Wir haben die Baulängen der Getriebe<br />
deutlich reduziert. Und für eine hohe Flexibilität können wir sämtliche Stöber-Motoren<br />
wie die Synchron-Servomotoren EZ in jeder gewünschten Größe ohne Adapter direkt anbauen.“<br />
Diese Baureihe ist extrem platzsparend, leicht und hat eine hohe Leistungsdichte.<br />
Durch den Wegfall des Adapters wird die Gesamtlösung noch kompakter. Zudem entfällt<br />
eine separate Montage von Motor und Getriebe. Der Anwender erhält eine einsatzbereite<br />
Getriebeeinheit.<br />
„Der geringe Bauraum war eine der großen Herausforderungen bei der Auslegung“, erinnert<br />
sich Berg. „Die Einbausituation für die Servoantriebe ist aufgrund des kompakten<br />
Maschinendesigns sehr beengt. Deshalb war auch die Montage der Antriebe eine echte<br />
Herausforderung für die Stöber-Techniker.“ Doch insbesondere durch die Gestaltung der<br />
platzsparenden Planetengetriebe der dritten Generation wird für den Werker nun alles<br />
freier und zugänglicher. Der Verzicht auf den Adapter wirkt sich äußerst positiv auf das<br />
Massenträgheitsmoment aus: So ist die volle Dynamik des Antriebs nutzbar. Der Mehrwert<br />
zeigt sich vor allem bei kleinen und mittleren Baugrößen in kürzeren Taktzeiten und<br />
durch eine verbesserte Energieeffizienz.<br />
VERSTÄRKTER HUBANTRIEB<br />
Da die HS flex heavy Bauteile bis zu 1.200 kg aufnehmen kann, musste der Hubantrieb<br />
stärker auslegt werden. Die Wahl fiel auf die Zahnstangentriebe der Baureihe ZTR. Diese<br />
Ausführung mit aufgeschraubtem Ritzel auf der Flanschwelle des Planetengetriebes bietet<br />
eine hohe Linearsteifigkeit bei hohen Vorschubkräften. „Hermle hatte für diese Bewegung<br />
bereits einen Motor eingeplant, der nicht aus unserem Programm ist“, berichtet<br />
Berg. „Über variable Adapter können wir unsere Planetengetriebe auch mit Third-Party-<br />
Motoren in jeder Baugröße kombinieren.“<br />
MENSCH UND MASCHINE SICHER IM EINKLANG<br />
Ganz wichtig für Hermle sind ein störungsfreier Betrieb und das Thema Sicherheit, etwa<br />
bei der Wartung. Beim Einrichten der HS flex können sich beispielsweise Personen sicher<br />
im Arbeitsraum aufhalten. Die Antriebsachsen sind dabei in einen gefahrlosen Zu-<br />
NEU: MultiControl II duo<br />
accu / DC<br />
für mehr Flexibilität bei<br />
mobilen Verstellaufgaben<br />
Flexibel – akkubetriebene<br />
Lösung ermöglichen ortsunabhängige<br />
Ergonomie<br />
Einsatzbereit – keine festen<br />
Pausenzeiten aufgrund der<br />
dynamischen Einschaltdauerberechnung<br />
Sicher – Einschaltdauer-,<br />
Überstrom- und Temperaturüberwachung<br />
Leistungsstark – bis zu 150<br />
Doppelhübe mit einer<br />
Akkuladung<br />
01 Der Turm im Inneren der Zelle kann Dreh-, Hub- und<br />
Fahrbewegungen ausführen und beschickt so Rüstplatz,<br />
Speichermodule und Arbeitsraum mit den Werkstücken<br />
02 Die schrägverzahnten Zahnstangentriebe<br />
der Baureihe ZV basieren auf einsatzgehärteten<br />
und geschliffenen<br />
Ritzeln mit hoher Verzahnungsqualität<br />
– kombiniert mit<br />
präzisen, platzsparenden<br />
PEZ-Planetengetriebemotoren<br />
02<br />
Effizient – Standby-Zeit von<br />
bis zu 15 Tagen<br />
Erweiterbar – synchrones<br />
Verfahren von bis zu<br />
16 Antrieben<br />
01<br />
Jetzt mehr<br />
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SPECIAL: MONTAGE- UND HANDHABUNGSTECHNIK<br />
MEINE MEINUNG DAZU<br />
SICHERHEIT MIT PRODUKTIVITÄT VERBINDEN<br />
Intelligent eingesetzte Safety-Funktionen generieren einen spürbaren Nutzen<br />
und Mehrwert – für Maschinenhersteller ebenso wie für Maschinenbediener,<br />
Wartungspersonal und Betreiber. Intelligent sind dabei bedarfsorientierte<br />
Safety-Konzepte, die auf verschiedene Betriebsmodi abgestimmt sind und so<br />
jederzeit adäquate Reaktionen ermöglichen, wie z. B. bei der Inbetriebnahme,<br />
dem Einrichten, im Produktionsbetrieb, bei Störungen oder der Wartung. Kann<br />
sich Fachpersonal etwa beim Einrichtbetrieb sicher im Arbeitsraum aufhalten,<br />
erleichtert das die Interaktion mit komplexen Anwendungen und sorgt so für<br />
eine hohe Verfügbarkeit und kurze Rüstzeiten. Nach einer Störung sind<br />
Maschinen mit Smart Safety meist schneller wieder betriebsbereit. Ob nun<br />
mit antriebsseitigen Sicherheitsfunktionen oder mit einer Safety-PLC realisiert,<br />
Hersteller von Steuerungs- und Antriebstechnik bieten für differenzierte<br />
Safety-Konzepte heute ausgereifte und zertifizierte Lösungen. Smart Safety<br />
erhöht sowohl die Usability und User Experience als auch die Produktivität<br />
und Sicherheit. Investitionen in eine intelligente Safety-Automation zahlen<br />
sich aus und stärken die internationale Wettbewerbsfähigkeit.<br />
Felix Berthold, Redakteur, f.berthold@vfmz.de<br />
stand zu versetzen. Hängen an den vertikalen Achsen schwere Lasten, können diese<br />
aufgrund der Schwerkraft herabfallen und damit das Personal gefährden. Um das zu<br />
verhindern, werden die Vertikalachsen durch Bremsen gesichert. Auch bei Stromausfall<br />
müssen diese zuverlässig funktionieren.<br />
Von Beginn an stand die Haltebremse im Fokus der Sicherheitsanforderungen.<br />
Denn systembedingt ändert sich die Bremswirkung während der Betriebszeit. Deshalb<br />
muss der Zustand der Bremsen sicher überwacht und regelmäßig überprüft<br />
werden, in der Regel schon beim Einschalten der Anlage. Stöber lieferte dazu leistungsstarke<br />
Bremsen mit einem engen Toleranzfeld. Die Safety-Funktionen der eingesetzten<br />
Heidenhain-Steuerung sorgen für die regelmäßige Überwachung und für<br />
eine eventuell notwendige Kalibrierung.<br />
AUSLEGUNG AUF DEN PUNKT<br />
„Wir waren von Anfang an in die Projektierung eingebunden“, erzählt Michael<br />
Dietmann, Projektleiter HS flex bei Hermle. Stöber setzt bei der Auslegung seit vielen<br />
Jahren auf die Engineering-Software Servosoft. Mit ihr können die Ingenieure<br />
die Anforderungen von Hermle detailliert erfassen – anhand definierter Bewegungsprofile<br />
und einer Lastmatrix. Somit ist die Auslegung der Antriebe zuverlässig<br />
und auf den Punkt möglich, ohne eventuelle Reserven berücksichtigen zu müssen.<br />
Besonders wichtig ist die Dokumentation der Antriebsberechnung. Die Fakten werden<br />
fixiert und dadurch wird ein wesentlich besserer gegenseitiger Austausch zwischen<br />
beiden Partnern ermöglicht.<br />
Die Inbetriebnahme erfolgte ohne Probleme und konnte in kurzer Zeit abgeschlossen<br />
werden. „Auch die Zusammenarbeit verlief sehr harmonisch und stets in enger<br />
Abstimmung miteinander“, resümiert Johannes Berg. „Ganz ähnlich wie bei uns setzte<br />
auch Hermle für jedes Projektmodul einen anderen Experten ein. Am Ende saßen<br />
wir alle zusammen, um ein einheitliches Bild zu schaffen.“ Von dieser Vorgehensweise<br />
profitiert auch Stöber, und das nicht nur als Partner. Denn der Antriebsspezialist<br />
fertigt selbst mit den zuverlässigen Maschinen von Hermle.<br />
Bilder: Hermle, Stöber<br />
www.stoeber.de<br />
DIE IDEE<br />
„Bei der Lösung für die Werkstück-<br />
Handlingsysteme von Hermle<br />
kommen schrägverzahnte Zahnstangentriebe<br />
der ZV-Baureihe zum<br />
Einsatz. Wir haben sie mit unserer<br />
neuen Generation an Planetengetriebemotoren<br />
kombiniert. Die<br />
Baulänge der Getriebe wurde<br />
deutlich reduziert. Ein Pluspunkt,<br />
da die Einbausituation für die<br />
Servoantriebe aufgrund des<br />
kompakten Maschinendesigns sehr<br />
beengt war. Und da die Servomotoren<br />
ohne Adapter direkt an die<br />
Getriebe angebaut werden, wird für<br />
die Werker alles freier und zugänglicher.<br />
Außerdem wirkt sich der<br />
Verzicht auf den Adapter äußerst<br />
positiv auf das Massenträgheitsmoment<br />
aus. So ist die volle<br />
Dynamik des Antriebs nutzbar.<br />
Und das ist ein echter Mehrwert, der<br />
sich vor allem bei kleinen und<br />
mittleren Baugrößen in kürzeren<br />
Taktzeiten und in einer verbesserten<br />
Energieeffizienz widerspiegelt.“<br />
Johannes Berg,<br />
Leiter Vertriebs center Süd-West,<br />
Stöber Antriebstechnik, Pforzheim<br />
42 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
MARKTPLATZ<br />
DÜNNRINGLAGER FÜR DIE MIKROMOBILITÄT<br />
Mikromobilität ist ein wichtiger<br />
Wachstumsmarkt – dazu<br />
gehören E-Bikes, E-Scooter und<br />
Lastenfahrräder. Hersteller von<br />
E-Antrieben und entsprechenden<br />
Fahrzeugen sind hier auf<br />
erfahrene Technologiepartner<br />
angewiesen. NSK kann dazu<br />
beitragen – mit Dünnringlagern,<br />
die optimal auf solche Anwendungen<br />
abgestimmt sind. Das<br />
gilt auch und gerade für Wälzlager,<br />
die in Anwendungen der<br />
Elektromobilität besondere Anforderungen erfüllen müssen, wie das<br />
Beispiel der E-Bikes zeigt. Sie sind kompakt gebaut, wiegen aber mit<br />
Fahrer oft mehr als <strong>10</strong>0 kg und müssen den hohen Kräften standhalten,<br />
die vom Fahrer, vom Antriebsstrang und von den Straßenverhältnissen<br />
ausgeübt werden. Daraus ergibt sich das Entwicklungsziel<br />
einer hohen Festigkeit bei minimiertem Reibmoment. Vor allem aber<br />
müssen die Abmessungen der Lager sehr kompakt sein, insbesondere<br />
hinsichtlich der Baubreite. Im Tretlager bzw. im Antriebsstrang<br />
müssen sowohl der E-Motor als auch ein Getriebe Platz finden.<br />
Dieses Anforderungsprofil kann der OEM mit den bewährten<br />
Dünnringlagern von NSK erfüllen. Das Programm umfasst ein breites<br />
Spektrum an Standardlagern und kundenspezifischen Dünnringlagern.<br />
Sie halten hohen Belastungen stand und übertragen hohe<br />
Drehmomente – bei sehr kompakten Abmessungen.<br />
www.nskeurope.de<br />
SMART UND ANPASSBAR<br />
Automatisierungsspezialist<br />
Afag stellt seinen<br />
neuen elektrischen<br />
Klein teilegreifer mit<br />
integrierter Regelung vor.<br />
Der SGE-40-P-IOL mit<br />
lebensmittelkonformer<br />
Schmierung ermöglicht<br />
Anwendern aus der<br />
Elektronikherstellung,<br />
Medizintechnik, Laborautomation<br />
sowie Pharma-<br />
und Lebensmittelindustrie<br />
den Einstieg in die Automatisierung heikler<br />
Handhabungsprozesse. Das smarte Modul greift<br />
bruchempfindliche Werkstücke aus Glas oder Keramik<br />
und sensible Elektronikbauteile sicher, zuverlässig<br />
und produktiv. Die Ansteuerung des Greifers über<br />
IO-Link ermöglicht die Vorpositionierung der Greiffinger,<br />
die Einstellung der Greifkraft, die Auswertung des<br />
Greiferzustands samt Greifrichtung sowie die<br />
Auswahl spezieller Greifmodi für optimierte Taktzeiten<br />
oder impulsreduzierte Greifkraft. Anwender<br />
können die Greifkraft je nach spezifischer Handhabungssituation<br />
in vier Stufen auf <strong>10</strong>0, 75, 50 oder<br />
25 Prozent regeln und auch an empfindliche Werkstücke<br />
anpassen.<br />
www.afag.com<br />
VORTEIL: NORMTEIL<br />
Jeder Erfolg beginnt mit einer Idee. Deshalb unterstützt norelem Konstrukteure und Techniker im Maschinen- und<br />
Anlagenbau bei der Realisierung ihrer Ziele. Die richtige Auswahl aus unserem Vollsortiment an mehr als 70.000 Normund<br />
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FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
NEURONALE NETZE<br />
SCHNELLE BERECHNUNG DER<br />
KONTAKTSTEIFIGKEITEN VON VERZAHNUNGEN<br />
MITTELS REGRESSIONSMETHODEN DES<br />
MASCHINELLEN LERNENS<br />
Für die Lastverteilungs- und Tragfähigkeitsberechnung von Kegel- und<br />
Hypoidverzahnungen hat sich das Berechnungsprogramm BECAL etabliert.<br />
In den letzten Jahren wurde das BECAL-Kraftelement entwickelt, um die<br />
komplexen Zahnkräfte an Kegel- und Hypoidverzahnungen in Mehrkörper-Systemen<br />
abzubilden. Dafür ist eine genaue und insbesondere schnelle Berechnung des Kontakts<br />
erforderlich. Aktuell stellt dabei noch die Bestimmung der nichtlinearen lokalen<br />
Kontaktsteifigkeit einen Engpass dar. In dieser Arbeit wird ein regressionsbasierter<br />
Ansatz für die schnelle Berechnung dieser vorgestellt. Dazu werden<br />
Regressionsmodelle basierend auf flachen, künstlichen neuronalen Netzen auf diese<br />
Problemstellung angewandt und deren Leistungsfähigkeit bewertet. Die Modelle<br />
wurden an Geometriedaten von generischen Verzahnungen trainiert und an einem<br />
Datensatz aus diversen generischen Kegelrädern validiert.<br />
Dipl.-Ing. Arthur Ewert,Wissenschaftlicher Mitarbeiter, TU Dresden<br />
Dipl.-Ing. Wolf Wagner, Wissenschaftlicher Mitarbeiter, TU Dresden<br />
Dr.-Ing. Stefan Schumann, Oberingenieur, TU Dresden<br />
Prof. Dr.-Ing. Berthold Schlecht, Direktor des Instituts für Maschinenelemente und Konstruktion, TU Dresden<br />
44 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
Die steigenden Anforderungen an die Effizienz und Leistungsfähigkeit<br />
von Getrieben und deren Entwicklungsprozess<br />
machen es erforderlich, die Entwicklungswerkzeuge<br />
stetig weiterzuentwickeln. Dazu gehört eine Implementierung<br />
bisher separater Berechnungswerkzeuge in eine<br />
integrierte Analyseumgebung mit konstanter Modelltiefe.<br />
Zur Lastverteilungs- und Tragfähigkeitsberechnung von Kegelund<br />
Hypoidverzahnungen hat sich das Programm BECAL als zuverlässiges<br />
Werkzeug in der Forschungsvereinigung Antriebstechnik<br />
(FVA) etabliert. Von der lastfreien Zahnkontaktsimulation<br />
bis hin zu Tragfähigkeitsnachweisen gegenüber Fressen,<br />
Grübchen, Grauflecken, sowie Zahnfußbrüchen bietet BECAL diverse<br />
Analysemöglichkeiten an Hypoidverzahnungen.<br />
Achs- und Einbaulageabweichungen wirken sich bei Kegelund<br />
Hypoidverzahnungen maßgeblich auf die Tragbildlage und<br />
somit auf die resultierenden Rückstellkräfte und -momente aus.<br />
Diese bewirken wiederum eine Änderung der Achslage. Die<br />
Wechselwirkung zwischen Verzahnungen und deren Umfeld mit<br />
Wellen, Lagern und Gehäuse können mit der Simulation von<br />
Mehrkörper-Systemen (MKS) abgebildet werden. Um Verzahnungen<br />
in MKS-Modelle einzubinden, werden diese je nach Anwendungsfall<br />
und Simulationsziel unterschiedlich detailliert<br />
modelliert. Im einfachsten Fall wird die Verzahnung auf ein lineares<br />
Feder-Dämpfer-Element reduziert. Sollen nichtlineare Effekte<br />
der Verzahnung durch die Flanken-Mikrogeometrie, Achsverlagerung<br />
oder Teilungsfehler berücksichtigt werden, so müssen<br />
höherwertige Modelle verwendet werden und die Simulation<br />
im Zeitbereich durchgeführt werden. Die implementierten Methoden<br />
kommerzieller MKS-Software weisen Defizite bei der korrekten<br />
Abbildung der komplexen Flankengeometrie und den resultierenden<br />
Zahnkräften an Kegel- und Hypoidverzahnungen<br />
auf. Aussagen über die Tragfähigkeit der Verzahnungen im simulierten<br />
Umfeld können mit diesen Werkzeugen nicht getroffen<br />
werden. Basierend auf den mit einem MKS-Modell berechneten<br />
Verlagerungen kann jedoch eine nachgelagerte Tragfähigkeitsberechnung<br />
mit BECAL erfolgen. Da sich die Berechnungsmodelle<br />
der Verzahnung im MKS und BECAL jedoch unterscheiden, ist<br />
die Aussagekraft der Ergebnisse in diesem Fall eingeschränkt.<br />
Um die Modelltiefe bei der Berechnung der Achslage (MKS)<br />
und der Berechnung der Tragfähigkeit (BECAL) zu vereinheitlichen,<br />
wurde im FVA-Forschungsvorhaben 223 XXII ein BECAL-<br />
Kraftelement entwickelt. Dieses erlaubt eine direkte Integration<br />
in die MKS-Simulation [1]. Dieses verwendet für die Lastverteilungsrechnung<br />
eine Flanken- und Fußgeometrie, die direkt auf<br />
Maschineneinstelldaten der Werkzeugmaschinen beruht. In Verbindung<br />
von lokalen Zahn- und Kontaktsteifigkeiten wird die<br />
Lastverteilung mitberechnet. Die Kontaktlinie wird dafür in kleine<br />
Kontaktabschnitte diskretisiert. Die linearen Zahnsteifigkeiten<br />
werden auf Basis von vorgelagerten FEM- oder BEM-Rechnungen<br />
interpoliert. Im Gegensatz dazu werden die nichtlinearen<br />
Kontaktsteifigkeiten für jede neue Eingriffsstellung der MKS-<br />
Simulation und jeden Kontaktpunkt neu berechnet. In BECAL<br />
wurde dafür bisher ein zuverlässiges, numerisches Verfahren auf<br />
Basis der Halbraummethode verwendet. Durch die Integration<br />
der Zahnkontaktsimulation in ein MKS-System steigen jedoch<br />
die Anforderungen an die Berechnungsgeschwindigkeit.<br />
Für die Berechnung der lokalen Kontaktsteifigkeiten werden<br />
die Kontaktpartner abschnittsweise zu angeschnittenen achsparallelen<br />
Zylindern vereinfacht (siehe Bild 01). Aus den Materialkennwerten<br />
Elastizitätsmodul E 1,2<br />
und Querkontraktionszahl v 1,2<br />
,<br />
sowie dem Krümmungsradius r 1,2<br />
, dem Kantenabstand a 1,2<br />
, Kantenwinkel<br />
w 1,2<br />
und der Materialdicke t 1,2<br />
für beide Körper und der<br />
gemeinsamen Streckenlast f ergeben sich insgesamt 13 Eingabegrößen.<br />
Aus diesen wird mit Hilfe der numerischen Halbraummethode<br />
die lokale Kontaktsteifigkeit berechnet. Hierfür muss<br />
ein nichtlineares Gleichungssystem gelöst werden. Um diesen<br />
zeitaufwendigen Schritt zu umgehen soll er durch eine Regression<br />
ersetzt werden.<br />
METHODEN<br />
In diesem Kapitel werden die verwendeten Methoden für die Regressionsanalyse<br />
eingeführt. Folgend wird auf die Bereitstellung<br />
der Daten für das Training der Modelle und die Bewertung der<br />
Regressionsergebnisse mittels verschiedener skalarer Metriken<br />
eingegangen.<br />
PERCEPTRONS<br />
Ein vielversprechendes Modell für diese Problemstellung sind<br />
flache künstliche neuronale Netze (KNN), da sie universelle Approximatoren<br />
sind und somit theoretisch in der Lange sind, die<br />
vorliegende Problemstellung zu regressieren [2]. Für KNN gibt<br />
es je nach Anforderungen verschiedene Topologien für die Anordnung<br />
und Verbindung der Knoten. Hier werden aufgrund<br />
der Zielstellung kleine Feedforward-Netze verwendet. Ein derartiges<br />
Netz besteht aus in Schichten angeordneten Knoten bei<br />
01 Kontaktmodell zweier abgeschnittener Zylinder 02 Funktionaler Aufbau eines künstlichen neuronalen Netzes: Links Aufbau eines<br />
einzelnen Knotens, rechts Anordnung mehrerer Knoten zu einem in Schichten<br />
strukturierten Netzwerk<br />
E 1 , ν 1<br />
E 2 , ν 2<br />
f<br />
a 1<br />
w 1<br />
r 1<br />
t2<br />
t1<br />
r 2<br />
a 2<br />
w 2<br />
f<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> 45
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
03 Pareto-Graphen für Modelle mit Sigmoid-, Reclin- und Radbas-Aktivierung mit verschiedenen Hyperparametern. Abgetragen sind die<br />
Fehlermetriken (a) MAPE, (b) MSE, (c) MAE und (d) RMSE über die mittlere Berechnungszeit einer Kontaktnachgiebigkeit. Ein Datenpunkt<br />
entspricht dem mittleren Wert von drei Modellen in Fehler- und Berechnungsgeschwindigkeitsrichtung<br />
a<br />
b<br />
c<br />
d<br />
denen die Aktivierungen a gerichtet von links nach rechts fließen<br />
und jeder Knoten mit dem Knoten in der nächsten Schicht<br />
verbunden ist, siehe Bild 02 rechts. In der Eingangsschicht E liegen<br />
die Eingangsgrößen x 1<br />
…x n<br />
, mit dem Schichtindex l = 0. Anschließend<br />
folgen die verdeckten Schichten H mit l = 1…i. Zum<br />
Ende kommt die Ausgabeschicht A. Ferner ist in der Eingabeschicht<br />
und in den verdeckten Schichten ein 0-ter Knoten mit<br />
dem Ausgabewert<br />
aa 0<br />
(l) = 1<br />
hinzugefügt um Verzerrungen zu berücksichtigen, diese sind in<br />
Bild 02 rechts durch eine Strichlinie gekennzeichnet. [3–6]<br />
Das Funktionsprinzip eines Knotens ist in Bild 02 links dargestellt.<br />
Dabei wird die gewichtete Summe der Eingangsgrößen<br />
x 0<br />
…x n<br />
in den Knoten mit den Gewichten Θ ij<br />
gebildet, wobei gilt<br />
x 0<br />
, a 0<br />
= 1. Diese Summe wird anschließend mit der Aktivierungsfunktion<br />
f (.) in die Ausgabe des Knotens a j<br />
überführt:<br />
aa j = ff<br />
nn<br />
ii=0<br />
Θ iij xx ii<br />
.<br />
Im allgemeinen Fall kann die Ausgabe des j-ten Knotens a j<br />
(l+1)<br />
in<br />
der l+1-ten Schicht durch die Ausgaben der vorherigen Schicht<br />
a j<br />
(l)<br />
mit den zugehörigen Gewichten Θ ij<br />
(l)<br />
sowie der Aktivierungsfunktion<br />
f (1) (.) durch die folgende Gleichung beschrieben werden:<br />
nn (l)<br />
aa (l+1) j<br />
= ff (ll) Θ (l) (l)<br />
iij<br />
aa ii<br />
ii=0<br />
.<br />
Als Aktivierungsfunktionen f (.) werden die Sigmoid-, Poslin- und<br />
Radbas-Funktionen auf die vorliegende Problemstellung angewandt.<br />
In der Ausgabeschicht wird immer die Identitätsfunktion<br />
f(a) = a als Aktivierungsfunktion verwendet.<br />
2<br />
ff ssssssssssssss (aa) =<br />
1 + ee −2aa − 1<br />
aa < 0, 0<br />
ff pppppppppppp (aa) = {<br />
aa > 0, aa<br />
ff rrrrrrrrrrrr (aa) = ee −aa2<br />
Insbesondere die optimale Wahl der Gewichte entscheidet die<br />
Regressionsgüte. Die Optimierung von Θ wird als Training bezeichnet.<br />
Dafür sind m Tupel von Eingangsgrößen x mit deren<br />
Zielgrößen ŷ , den Trainingsdaten, notwendig. Das Ziel ist dabei<br />
die Minimierung des mittleren quadratischen Fehler (MSE) zwischen<br />
der vom Modell vorhergesagten Ausgangsgröße y(Θ, x)<br />
und der Zielgröße ŷ:<br />
46 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
mm<br />
JJ(Θ, xx) = 1 ∑(yŷ − yy)2.<br />
mm<br />
ii=1<br />
Für dieses mehrdimensionale nichtlineare Optimierungsproblem<br />
wird der Backpropagation Algorithmus verwendet. Die Gewichte<br />
Θ werden sukzessive entsprechend ihres Einflusses auf<br />
das Fehlermaß J (Θ, x) verändert. Um Divergenzen des Algorithmus<br />
vorzubeugen ist die Lernrate h eingeführt zur Abmilderung<br />
des Gradienten:<br />
Θ ≔ Θ − ηη ∂∂∂∂<br />
∂∂Θ .<br />
Bevor die Trainingsdaten dem Netzwerk zum Training bereitgestellt<br />
werden, erfolgt eine Normalisierung dieser mit deren Mittelwert<br />
und Standardabweichung für die jeweiligen Eingangsgrößen<br />
und die Ausgangsgröße.<br />
DATENGRUNDLAGE<br />
Die Nachgiebigkeiten d (Einflusszahlen) für die Regressionsanalyse<br />
stammen aus den in BECAL integrierten Berechnungsverfahren<br />
. Für die Bereitstellung der Trainingsdaten werden diese<br />
Methoden mit den folgenden Restriktionen angewandt. Betrachtet<br />
werden nur konvexe Kontaktpartner (r 1,2<br />
> 0 mm), sowie die<br />
Materialpaarung Stahl-Stahl, mit E 1,2<br />
= 2<strong>10</strong> GPa und v 1,2<br />
= 0,3.<br />
Durch die Betrachtung nur einer Materialpaarung ändern sich<br />
der E-Modul und die Querkontaktionszahl nicht und werden somit<br />
als Eingangsgrößen für die Regressionsgröße nicht berücksichtigt.<br />
Somit erfolgt die Regression mit neun Eingangs- und einer<br />
Ausgangsgröße.<br />
Die Bestimmung der Einflusszahlen anhand der verbleibenden<br />
neun freien Parameter ist bereits sehr schnell, so dass eine<br />
Großzahl an Daten für die Regressionsanalyse erzeugt werden<br />
kann und keine Augmentation der Daten notwendig ist. Zunächst<br />
erfolgt in einer Voruntersuchung die Festlegung eines<br />
charakteristischen Parameterraums für die Eingangsgrößen.<br />
Diese Werte stammen dabei aus einem typischen Bereich an<br />
Geometrievariationen für geradverzahnte Stirnräder, welche<br />
sich bis zu einem Raddurchmesser von 1.000 mm ergeben können.<br />
Daraus resultieren die in Tabelle 01 gelisteten Grenzen der<br />
Parameter. Nun können innerhalb dieser Schranken eine zufällige<br />
Normalverteilung von Werten für diese Eingangsgrößen erzeugt<br />
werden und anhand dieser Kombinationen die Einflusszahlen<br />
berechnet werden. Die Motivation dabei ist, durch die<br />
zufällige Verteilung von Datenpunkten über den gesamten Parameterraum<br />
ein möglichst robustes Modell zu erzeugen, wobei<br />
an dieser Stelle vorhandene geometrische Verhältnismäßigkeiten<br />
beim Abwälzen der Verzahnung vernachlässigt werden. Die<br />
hierdurch entstandenen Trainingsdaten bilden den Datensatz<br />
RAND.<br />
In einem zweiten Schritt wurden die oben genannten geometrischen<br />
Verhältnismäßigkeiten der Parameter untereinander verwendet.<br />
Dabei werden die geometrischen Parameter (r 1,2<br />
, a 1,2<br />
, w 1,2<br />
und t 1,2<br />
) anhand von gradverzahnten Stirnrädern (α n<br />
= 20°) bestimmt.<br />
Dies erfolgt, indem die Geometrie mit variierendem Modul<br />
und Zähnezahl, auf verschiedenen Punkten in der Eingriffsstrecke<br />
berechnet wird. Der Modul wird an dieser Stelle mit variiert,<br />
da dieser wesentlich die Krümmungsradien beeinflusst [7].<br />
Modul, Zähnezahl und Lasthorizonte finden sich in Tabelle 02.<br />
Zusätzlich wird eine Gleichverteilung der Linienlast zwischen<br />
den angrenzenden Lasthorizonten aus Tabelle 02 vorgenommen.<br />
Geometrie und Last können nun zufällig zusammengesetzt werden,<br />
um aus den resultierenden Werten die lokalen Kontaktnach-<br />
Tabelle 01: Parameterbereich für die gleichverteilten<br />
Eingangsdaten<br />
r 1,2<br />
in<br />
mm<br />
Tabelle 02: Parameter für die Erstellung der Stirnräder<br />
Linienlast in N/mm <strong>10</strong>^-5; <strong>10</strong>^-4; <strong>10</strong>^-2; 0.5; 1; 13; <strong>10</strong>0; 860; 3000<br />
Modul in mm 0,5; 0,8; 1; 1.25; 1.5; 2; 3; 4; 5; 6; 8; <strong>10</strong>; 12; 16;<br />
20; 25<br />
Zähnezahl in - 7; 11; 17; 23; 31; 43; 53; 59; 61; 67; 79; 97<br />
Eingriffsstellungen<br />
in -<br />
25<br />
Tabelle 03: Hyperparameter für die Modelloptimierung<br />
Anzahl der verdeckten<br />
Schichten<br />
1, 2<br />
Neuronenanzahl 5, <strong>10</strong>, 15, 20, 25, 30, 35, 40<br />
Aktivierungsfunkionen<br />
Optimierer<br />
a 1,2<br />
in<br />
mm<br />
w 1,2<br />
in<br />
deg<br />
Sigmoid, Reclin, Radbas<br />
TrainSCG<br />
t_ 1,2<br />
in<br />
mm<br />
min 0,1 0,01 0 0,1 0<br />
f in<br />
N/mm<br />
max <strong>10</strong>00 250 1.047 75 3000<br />
giebigkeiten zu bestimmen. Die hierdurch entstandenen Werte<br />
bilden den zweiten Datensatz GEOM.<br />
In einem dritten Datensatz HYBR wird eine hybride Lösung<br />
aus jeweils gleich vielen Daten des RAND und des GEOM Datensatzes<br />
verfolgt. Motivation dafür ist, so eine diversere Datengrundlage<br />
zu schaffen und dadurch die Robustheit gegenüber<br />
Überanpassung zu erhöhen.<br />
Die Testdaten für die Regressionsanalyse stammen aus einer<br />
internen BECAL-Referenzdatenbank mit ca. 640.000 Tupel. Dieser<br />
Datensatz wird in drei Bereiche anhand der Krümmungsradien<br />
geteilt, da in diesem teils negative und sehr große Radien enthalten<br />
sind, welche im Training nicht vorkommen und deshalb<br />
gesondert betrachtet werden. Bereich I beinhaltet dabei 1,4 % der<br />
Daten während in Bereich III 3,8 % der Daten liegen. Die gewählten<br />
Grenzen sind:<br />
rr < 0 mm,<br />
I<br />
BB = { 0 < rr < 2000 mm, II .<br />
2000 mm > rr, III<br />
NETZWERKOPTIMIERUNG<br />
Die Zielgrößen bei dieser Regressionsanalyse sind ambivalent.<br />
Zum einen, weil eine möglichst gute Regression erfolgen soll,<br />
welche i.d.R. die Wahl eines Modells mit mehr freien Parametern<br />
begünstigt, zum anderen, weil die Berechnung der Einflusszahlen<br />
schnell erfolgen soll und somit kleine Modelle, mit entsprechend<br />
wenigen freien Parametern, zielführend sind. Folglich<br />
werden verschiedene Hyperparameter des Modells in einer Studie<br />
untersucht. Dabei werden KNN mit der in Tabelle 03 aufgeführten<br />
Anzahl an Neuronen in einer bzw. zwei verdeckten<br />
Schichten, sowie mit der Sigmoid-, Reclin- und Radbas-Aktivierungsfunktion<br />
trainiert. Die Variation findet vollfaktoriell statt.<br />
Während des Trainings werden drei KNN initialisiert und trainiert.<br />
Dabei wird die mittlere Bewertungsmetrik im Bereich II des<br />
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FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
Testdatensatzes für den Vergleich verwendet. Die Initialisierung<br />
der Gewichte Θ erfolgt bei den Modellen zufällig.<br />
BEWERTUNGSMETRIKEN<br />
Reinke et al. haben gezeigt, dass die Wahl der Bewertungsmetrik<br />
einen Einfluss auf die Rangfolge bei der Bewertung von Modellen<br />
hat [8]. Folglich werden für die Beurteilung der Modelle mehrere<br />
Metriken berücksichtigt, um eine tiefgründige Bewertung der<br />
Modelle zu erhalten. Die berücksichtigten Metriken sind der<br />
mittlere quadratische Fehler (MSE), mittlere absolute prozentuale<br />
Fehler (MAPE), Wurzel des mittleren quadratischen Fehlers<br />
(RMSE), mittlere absolute Fehler (MAE) und mittlere prozentuale<br />
Fehler (MPE). Die Bestimmung der einzelnen Metriken ist in<br />
Tabelle 04 aufgeführt. Bei allen Metriken stellt im Vergleich ein<br />
Wert näher Null die bessere Regression dar.<br />
ERGEBNISSE<br />
Das folgende Kapitel stellt die Ergebnisse der einzelnen Schritte<br />
zur Entwicklung des Regressionsmodells dar. Zunächst erfolgt<br />
dafür die Evaluierung der verschiedenen Zusammensetzungen<br />
der Datensätze. Anschließend werden die Hyperparameter des<br />
Modells optimiert und die Erkenntnisse daraus diskutiert. Abschließend<br />
wird das finale Regressionsmodell bezüglich der Berechnungsgeschwindigkeit<br />
und -genauigkeiten betrachtet.<br />
Insbesondere die Linienlast hat einen sehr großen Wertebereich<br />
mit f = <strong>10</strong> –5 bis 3 . <strong>10</strong> 3 N/mm, wobei bei kleinen Lasten die<br />
Nachgiebigkeit stark steigt. Diese kleinen Lasten treten am Rand<br />
des Kontaktgebietes auf, während die größeren Linienlasten mittig<br />
im Kontaktgebiet liegen. Um die Größenordnungen des Wertebereiches<br />
zu verringern, wird der Ansatz erprobt, vor der Normalisierung,<br />
den Logarithmus zur Basis zehn der Linienlast zu bilden<br />
[9]. Die Hyperparameter des Modells sind in Tabelle 05 aufgeführt<br />
und es werden vier Modelle für die Evaluierung trainiert.<br />
Der verwendete Datensatz ist der HYBR mit <strong>10</strong> 6 Datenpaaren.<br />
Durch diese zusätzliche Vorverarbeitung kann die Regressionsgüte<br />
des Modells verbessert werden. RMSE, MAE und MSE<br />
sind hier etwas besser, während MPE und MAPE hingegen ohne<br />
Logarithmieren geringer sind. Allerdings zeigt sich bei genauer<br />
Betrachtung einzelner Ergebnisse, dass bei sehr kleinen Lasten<br />
die Regression mit Logarithmieren deutlich genauer ist. Dies motiviert<br />
die Wahl des zusätzlichen Vorverarbeitungsschritts. Die<br />
Mediane der einzelnen Metriken aus den Modellen sind in<br />
Tabelle 06 aufgeführt.<br />
Ergänzend erfolgt die Untersuchung der Datensätze (mit der<br />
logarithmierten Linienlast) RAND, GEOM und HYBR, indem Modelle<br />
mit den Hyperparametern aus Tabelle 05 (Struktur Datensatz)<br />
mit den jeweiligen Datensätzen trainiert werden. Der Vergleich<br />
der Modelle miteinander wird anhand der Testdaten im<br />
Bereich II durchgeführt. Das Training erfolgt hier mit 5 . <strong>10</strong> 5 Tupel.<br />
Ziel ist dabei eine gute Zusammensetzung des Datensatzes zu<br />
bestimmen. Die Ergebnisse fasst Tabelle 07 zusammen. Auffällig<br />
ist, dass der RAND-Datensatz nur bei dem MPE nicht an letzter<br />
Stelle steht und folglich als ungünstig angesehen wird. Die Metriken<br />
von GEOM und HYBR sind vergleichbar, wobei der MPE bei<br />
GEOM im Vergleich zu RAND und HYBR sehr gut ist. An dieser<br />
Stelle ist zu beachten, dass bei dem MPE positive und negative<br />
Abweichungen sich ausgleichen können. In den anderen Fehlermetriken<br />
schneiden GEOM und HYBR vergleichbar ab. Abschließend<br />
wird der HYBR Datensatz bevorzugt, auf Grund der oben<br />
genannten Motivation und der guten Ergebnisse.<br />
Weiterhin sind die Hyperparameter des Modells zu optimieren.<br />
Dafür wurden die in Tabelle 03 beschriebenen Parameter vollfaktoriell<br />
variiert. Die Ergebnisse sind in Bild 03 grafisch für die<br />
Fehlermetriken RMSE, MSE, MAPE und MAE über der Berechnungsgeschwindigkeit<br />
dargestellt. Die Berechnungsgeschwindigkeit<br />
je Nachgiebigkeit wird mit 670.000 Datenpunkten ermittelt<br />
und gemittelt. Diese Zeit kann sich mit der zur Verfügung stehenden<br />
Rechenleistung ändern. Bild 03 zeigt, dass sich eine Pareto-Front<br />
ausbildet, welche aus dem Zielkonflikt von<br />
Berechnungsgeschwindigkeit und -genauigkeit resultiert. Die<br />
Front wird durch eine Linie für jede Aktivierungsfunktion dargestellt.<br />
Dabei wird deutlich, dass Modelle mit Sigmoid- und Reclin-Aktivierung<br />
deutlich performanter in MAE, RMSE und MAPE<br />
Tabelle 04: Skalare Bewertungsmetriken der Regressionsmodelle. m ist die Anzahl an Datenpunkten, ŷ ist die Zielgröße der<br />
Regression und y die vorhergesagte Größe<br />
mm<br />
Formel 1<br />
∑(yŷ − yy)2<br />
mm<br />
MSE MAPE RMSE MAE MPE<br />
ii=1<br />
mm mm<br />
− yy) − yy) mm mm<br />
<strong>10</strong>0 <strong>10</strong>0<br />
∑<br />
|(yŷ<br />
| 1<br />
∑<br />
|(yŷ<br />
| 1<br />
yŷ yŷ ∑ √(yŷ ∑− yy)2 √(yŷ − yy)2<br />
mm mm mm mm<br />
ii=1<br />
ii=1<br />
ii=1<br />
ii=1<br />
mm<br />
mm mm<br />
mm<br />
1<br />
1 <strong>10</strong>0<br />
∑|yŷ − yy|<br />
mm mm ∑ (yŷ <strong>10</strong>0 − yy)<br />
∑|yŷ − yy|<br />
mm mmyŷ<br />
∑<br />
Wertebereich [0 inf] [0 inf] [0 inf] [0 inf] [-inf inf]<br />
min min min min 0<br />
Einheit N 2 /mm 2 % N/mm N/mm %<br />
ii=1<br />
ii=1<br />
ii=1<br />
ii=1<br />
(yŷ − yy)<br />
yŷ<br />
Tabelle 05: 5 Hyperparameter der verwendeten Modelle. Die Aktivierungsfunktion der Ausgabeschicht ist die Identitätsfunktion<br />
y = x. 80 % des Trainingsdatensatzes werden für das Training verwendet und 20 % für die Validierung, die Testdaten entsprechen den<br />
in Datagrundlage beschrieben Datensatz im Bereich II<br />
Name Struktur<br />
Verdeckte<br />
Schichten<br />
Neuronen<br />
je Schicht<br />
Optimierer<br />
Optimierungsziel<br />
Aktivierungsfunktion<br />
Fehlerfunktion<br />
Datentraining<br />
Test F 2 20, 20 Sigmoid TrainSCG MSE <strong>10</strong>^6 <strong>10</strong>00<br />
Struktur<br />
Datensatz<br />
2 25, 15 Sigmoid TrainSCG MSE 5*<strong>10</strong>^5 <strong>10</strong>00<br />
OPTIM 2 20, 20 Sigmoid TrainSCG MSE <strong>10</strong>^6 <strong>10</strong>00<br />
Epochen<br />
48 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2023</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
sind als die Modelle mit Radbas-Aktivierung, wobei im direkten<br />
Vergleich von Sigmoid- und Reclin-Aktivierung die Netze der Sigmoid-Funktion<br />
i.d.R. besser abschneiden. Weiterhin zeigt sich,<br />
dass bei der Betrachtung des MSE, der Zielgröße des Trainings,<br />
die meisten Modelle ähnliche Ergebnisse liefern. Vorwiegend separieren<br />
sich die Modelle hier durch die Berechnungsgeschwindigkeit,<br />
welche direkt aus der Modellgröße resultiert. Weiterhin<br />
ist die Berechnungsgeschwindigkeit stärker von der Modellgröße<br />
als von der Wahl der Aktivierungsfunktion abhängig. Zusammenfassend<br />
ist die Auswahl eines NN mit zwei Schichten und jeweils<br />
20 Knoten und der Sigmoid-Aktivierung eine gute Wahl für die<br />
Lösung der vorliegenden Problemstellung.<br />
Eine genauere Untersuchung des Modells mit dem Testdatensatz<br />
aus den drei Bereichen ist in Bild 04 durch die Darstellung<br />
von der Vorhersage über den Zielwert gegeben. Folglich liegen gut<br />
regressierte Werte auf der Geraden d = d reg<br />
. Dabei sind die drei Fälle<br />
des Testdatensatzes farblich getrennt dargestellt. Aus Übersichtlichkeitsgründen<br />
sind zufällig <strong>10</strong> % der Daten ausgewählt<br />
und dargestellt. Im Bereich II ist die Regression mit einem MAPE<br />
von 2,82 % sehr überzeugend (vgl. Tabelle 07 OPTIM). Dabei zeigt<br />
Bild 04, dass bei Nachgiebigkeiten größer als d = 0,5 . <strong>10</strong> –4 ) N/mm<br />
die Abweichungen steigen. Bei diesen Nachgiebigkeiten ist die<br />
Streckenlast kleiner als f = 1 . <strong>10</strong> –3 N/mm. Somit sind die Abweichungen<br />
an dieser Stelle weniger bedeutend, da der Einfluss auf<br />
die Lastverteilung auf Grund der kleinen Linienlast gering ist. Bild<br />
04 illustriert weiterhin, dass das Modell in den Bereichen I und III<br />
keine zufriedenstellenden Ergebnisse liefert, bei konkav-konvexen<br />
Paarungen (Bereich I) wird dies besonders deutlich. Hier liegen<br />
die Vorhersagen außerhalb des sinnvollen Wertebereiches.<br />
Folglich ist das Modell für diesen Wertebereich unzureichend.<br />
Abschließend wird die Berechnungsgeschwindigkeit der bisherigen<br />
Methode mit der Regression verglichen. Dabei werden verschieden<br />
Anzahlen an Datenpunkten betrachtet, um die Einflüsse<br />
von parallelisierten Aufrufen, Speicheralokierung und Weiteren<br />
zu berücksichtigen. Die Berechnungsgeschwindigkeit ist 20-<br />
mal höher als die der Ausgangsmethode. Wie Bild 03 verdeutlicht<br />
könnte die Berechnungsgeschwindigkeit weiter erhöht werden,<br />
indem kleinere Modelle verwendet werden, wodurch wiederum<br />
die Regressionsgüte sinkt.<br />
ZUSAMMENFASSUNG<br />
Für die Einführung des BECAL-Kraftelementes in ein Mehrkörper-System-Simulation<br />
ist eine schnelle Berechnung der Lastverteilung<br />
erforderlich. Ein zeitintensiver Aspekt dieser Lösung ist<br />
die Bestimmung der nichtlinearen lokalen Kontaktnachgiebigkeiten.<br />
Hier wurde dafür ein neuer Ansatz zur schnellen Berechnung<br />
dieser vorgestellt. Die dafür verwendete Methode ist eine<br />
Regression mittels flacher künstlicher neuronaler Netze. Zielsetzung<br />
war, die Berechnungsgeschwindigkeit zu erhöhen und<br />
gleichzeitig eine qualitativ gleichwerte Lösung der Kontaktnachgiebigkeiten<br />
zu erhalten. Durch die Regression konnte die Berechnungsgeschwindigkeit<br />
um das 20-fache im Vergleich zur vorher<br />
implementierten Methode in BECAL erhöht werden. Gleichzeitig<br />
ist dabei die Regressionsgüte des Modells bei einem konvexen<br />
Zahnkontakt sehr hoch. Ein Beispiel hierfür ist der mittlere<br />
absolute prozentuale Fehler mit 2,82 %. Erwähnt sei hier, dass die<br />
Regression Grenzen in der Bestimmung der Kontaktnachgiebigkeiten<br />
bei konkav-konvexen Paarungen sowie bei sehr großen<br />
Krümmungsradien aufweist. Diese Limitierungen gilt es in weiteren<br />
Untersuchungen zu reduzieren.<br />
Bilder: TU Dresden<br />
www.tu-dresden.de<br />
Tabelle 06: Metriken der Modelle für den Testdatensatz im<br />
Bereich II<br />
Median RMSE MAE MAPE MPE MSE<br />
log <strong>10</strong><br />
( f) 1.12e-05 7.52e-06 18.7 15.8 1.26e-<strong>10</strong><br />
f<br />
04 Darstellung der Regressionsgüte des Modells über die<br />
Zielwerte der Regression anhand von zufällig gewählten <strong>10</strong> % des<br />
Testdatensatzes mit den drei Bereichen. Richtige regressierte<br />
Nachgiebigkeiten liegen auf der Geraden d = d reg.<br />
1.18e-05 7.58e-06 18.1 12.2 1.40e-<strong>10</strong><br />
Tabelle 07: Median der Fehlermetriken der Modelle für den<br />
Testdatensatz im Bereich II<br />
Median RMSE MAE MAPE MPE MSE<br />
RAND 4.35e-05 4.<strong>10</strong>e-05 1.86e+02 65.1 1.89e-09<br />
GEOM 2.57e-05 2.22e-05 87.8 -14.1 6.60e-<strong>10</strong><br />
HYBR 2.37e-05 2.25e-05 94.4 83.40 5.63e-<strong>10</strong><br />
OPTIM 2.76e-06 1.09e-06 2.82 0.49 7.62e-12<br />
Literaturverzeichnis:<br />
[1] Wagner, W. ; Schlecht, B.: FVA-Vorhaben 223 XXII „Verzahnungs-Co-Simulation<br />
mit BECAL“. Frankfurt am Main, <strong>2023</strong>.<br />
[2] Hornik, K. ; Stinchcombe, M. ; White, H.: Multilayer feedforward networks are<br />
universal approximators. In: Neural networks (1989), Heft 2, 359--366.<br />
[3] Zaki, M. J.; Meira, W.: Data mining and machine learning fundamental<br />
concepts and algorithms: Second edition. Cambridge: Cambridge University<br />
Press, 2020.<br />
[4] Ertel, W.: Grundkurs Künstliche Intelligenz: Eine praxisorientierte Einführung.<br />
Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden, 2013.<br />
[5] Alpaydin, E.: Maschinelles Lernen, 2., erweiterte Aufl, 2019.<br />
[6] Goodfellow, I.; Bengio, Y.; Courville, A.: Deep Learning: MIT Press, 2016.<br />
[7] Linke, H.: Stirnradverzahnung: Berechnung - Werkstoffe - Fertigung. 2.<br />
Auflage. München, Wien: Hanser, 20<strong>10</strong>.<br />
[8] Reinke, A., et al.: Understanding metric-related pitfalls in image analysis<br />
validation.<br />
[9] Webber, J. B. W.: A bi-symmetric log transformation for wide-range data. In:<br />
MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY (2013), Heft 24.<br />
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IMPRESSUM<br />
erscheint <strong>2023</strong> im 62. Jahrgang,<br />
ISSN 0722-8546 / ISSN E-Paper: 2747-7991<br />
REDAKTION<br />
Chefredakteur: Miles Meier (mm),<br />
Tel.: 06131/992-208,<br />
E-Mail: m.meier@vfmz.de<br />
(verantwortlich i.S.d. § 18 Abs. 2 MStV)<br />
Redakteur:<br />
Felix Berthold, M.A. (be),<br />
Tel.: 06131/992-204, E-Mail: f.berthold@vfmz.de<br />
Redaktionsassistenz:<br />
Melanie Lerch, Tel.: 06131/992-261,<br />
Petra Weidt, Tel.: 06131/992-371,<br />
E-Mail: redaktionsassistenz_vfv@vfmz.de,<br />
(Redaktionsadresse siehe Verlag)<br />
GESTALTUNG<br />
Anette Fröder, Sonja Daniel, Conny Grothe<br />
SALES<br />
Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262,<br />
E-Mail: o.jennen@vfmz.de<br />
Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206,<br />
E-Mail: a.zepig@vfmz.de<br />
Auftragsmanagement: Heike Rauschkolb,<br />
Tel.: 06131/992-241, E-Mail: h.rauschkolb@vfmz.de<br />
Anzeigenpreisliste <strong>2023</strong>, gültig ab 01.<strong>10</strong>.2022<br />
LESERSERVICE<br />
vertriebsunion meynen GmbH & Co. KG,<br />
Große Hub <strong>10</strong>, 65344 Eltville, Tel.: 06123/9238-266<br />
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(Fax: 06123/9238-267, E-Mail: vfv@vertriebsunion.de).<br />
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Einzelheftpreis: € 16,50 (zzgl. Versandkosten)<br />
Jahresabonnement Inland: € 160,- (inkl. Versandkosten)<br />
Jahresabonnement Ausland: € 175,- (inkl. Versandkosten)<br />
Abonnements verlängern sich automatisch um ein<br />
weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor<br />
Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden.<br />
VERLAG<br />
Vereinigte Fachverlage GmbH<br />
Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz<br />
Postfach <strong>10</strong>0465, 55135 Mainz<br />
Tel.: 06131/992-200<br />
E-Mail: info@vfmz.de<br />
www.vereinigte-fachverlage.de<br />
Handelsregister-Nr.: HRB 2270, Amtsgericht Mainz<br />
Umsatzsteuer-ID: DE149063659<br />
Ein Unternehmen der Cahensly Medien<br />
Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen, Matthias Niewiem<br />
Verlagsleiter: Dr. Michael Werner, Tel.: 06131/992-401<br />
Chef vom Dienst: Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer<br />
Leitende Chefredakteurin: Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke<br />
Head of Sales: Carmen Nawrath<br />
Tel.: 06131/992-245, E-Mail: c.nawrath@vfmz.de<br />
(verantwortlich für den Anzeigenteil)<br />
Vertrieb: Sarina Granzin, Tel.: 06131/992-148,<br />
E-Mail: s.granzin@vfmz.de<br />
DRUCK UND VERARBEITUNG<br />
Westdeutsche Verlags- und Druckerei GmbH<br />
Kurhessenstraße 4 - 6, 64546 Mörfelden-Walldorf<br />
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von ausgewählten Unternehmen genutzt, um Sie über<br />
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Dieser Speicherung und Nutzung kann jederzeit<br />
schriftlich beim Verlag widersprochen werden<br />
(vertrieb@vfmz.de).<br />
Die Zeitschrift sowie alle in ihr enthaltenen Beiträge und<br />
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Zeitschrift geht das umfassende, ausschließliche, räumlich,<br />
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auf den Verlag über. Dies umfasst insbesondere das Recht<br />
zur Veröffentlichung in Printmedien aller Art sowie<br />
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Recht zur Bearbeitung, Umgestaltung und Übersetzung,<br />
das Recht zur Nutzung für eigene Werbezwecke, das<br />
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und Bearbeitung in elektronischen Systemen,<br />
zur Veröffentlichung in Datennetzen sowie Datenträger<br />
jedweder Art, wie z. B. die Darstellung im Rahmen<br />
von Internet- und Online-Dienstleistungen, CD-ROM, CD<br />
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Carmen Nawrath<br />
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