antriebstechnik 4/2024

19174
04
April 2024
€ 16,50
Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.
MAINTENANCE 4.0
Aktuellen Verschleiß an semi-elastischen
Kupplungen digital überwachen
antriebstechnik.de

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und Studenten in der 5. Auflage.
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EDITORIAL
HIDDEN CHAMPION
Liebe Leserinnen, liebe Leser,
die Lage für die Industrie in Deutschland ist nicht so rosig
wie sie einmal war. Aber sie ist auch nicht so schlecht,
wie sie angesichts der herausfordernden Situation sein
könnte. Immer noch ist die Forschung ein starkes Pfund
hierzulande. Ein Beispiel ist Künstliche Intelligenz. Hier ist
Deutschland, was Patentanmeldungen angeht, die
weltweite Nummer zwei hinter den USA. Das zeigt eine
Analyse des Deutschen Patent- und Markenamts.
Demnach kommen 17 Prozent der weltweit registrierten
KI-Patente aus Deutschland, deutlich mehr als aus Japan
mit 12 Prozent auf Platz drei. Die USA stellt fast ein
Drittel der Patente. KI ist folgerichtig ein Schwerpunkt der
Hannover Messe in diesem Jahr. Viele Anwendungen,
Entwicklungen und Diskussionen werden sich zumindest
teilweise um dieses Thema drehen. Die Entwicklungen im
Bereich KI wirken sich massiv auf den Maschinen- und
Anlagenbau aus. Gerade im Bereich der Sensorik und des
damit verbundenen Condition Monitoring gibt es schon
jetzt viele Anwendungen mit KI. Unsere Titelgeschichte in
dieser Ausgabe behandelt auch ein Sensor-Thema.
In unserem Special zur Hannover Messe haben aber auch
klassische Antriebsthemen Platz gefunden.
Ich wünsche Ihnen viel Spaß beim Lesen
und auf der Messe,
Mehr Präzision.
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EDITORIAL
03 Hidden Champion
SOFTSTARTER
06 Hannover Messe: Konferenzen mit Mehrwert
07 Menschen, Märkte, Unternehmen
48
ANZEIGE
ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK
ELEKTROMOTOREN
18 Drehstrom-Spezialmotoren für Medizin
und Labor
STEUERN UND AUTOMATISIEREN
20 Schnelle Werkzeugwahl per Touch
TITELBILD
Flender GmbH, Bocholt
SENSORIK UND MESSTECHNIK
24 Präzise Motorregelung mit robuster
Einkabeltechnologie
MECHANISCHE ANTRIEBSTECHNIK
KUPPLUNGEN UND BREMSEN
12 TITEL Upgrade your Uptime
20 18
4 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

WÄLZ- UND GLEITLAGER
28 Optimal vorspannen und Toleranzen ausgleichen
30 Mehr Genauigkeit und Prozesssicherheit
KOMPONENTEN UND SOFTWARE
32 Ein Eye darauf haben
SPECIAL
HANNOVER MESSE 2024
36 Simulationsexperiment für
Flugtechnologie der Zukunft
40 INTERVIEW Nachhaltige Kraftentfaltung
42 Präzision und Dynamik für komplexe
Bauteilgeometrien
44 INTERVIEW Schmierfrei Zukunft bewegen
48 Steckgesicht für Industrie 4.0
MEIN TIPP
Hunderte, sehr unterschiedliche Werkstücke
mit minimalen Umrüstzeiten verarbeiten
zu können: Das verspricht ein neuartiger
Pick-and-Place-Roboter eines Systemintegrators.
Alle Komponenten sind in einer komfortablen
Bedienoberfläche gebündelt. Das macht die
flexible Handhabungslösung auch für kleine
Losgrößen attraktiv und konkurrenzfähig zur
manuellen Handhabung. Wie Tripod-Roboter,
Steuerung und Bedieneinheit zu einer ganzheitlichen
Lösung vereint wurden, lesen Sie
ab Seite 20.
Felix Berthold, Redakteur, F.Berthold@vfmz.de
SERVICE
27 Impressum
22.– 26. APRIL 2024
LET THE DATA
DO THE WORK.
Wie Sie Ihre Produktion mit IIoT effektiv steuern, vernetzen
und überwachen? Erfahren Sie auf der HANNOVER MESSE!
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SOFTSTARTER
HANNOVER MESSE
KONFERENZEN MIT MEHRWERT
Neben unzähligen Produkten bietet die Hannover Messe auch ein
hochkarätiges Konferenzprogramm. Hier diskutieren Experten auf
internationaler Ebene die aktuellen Herausforderungen der
Industrie aus verschiedensten Blickwinkeln. Themen sind unter
anderem aktuelle Ergebnisse aus der angewandten Forschung,
Use-Cases aus den Bereichen Industrie 4.0 und Künstliche
Intelligenz. Wir stellen die wichtigsten Conference Stages vor.
www.hannovermesse.de
INDUSTRIAL TRANSFORMATION CONFERENCE STAGE
– HALLE 3
Alle Trends der Industrie auf einer Bühne
Die Bühne für den technologie- und branchenübergreifenden
Austausch: An fünf Messetagen geht es um die Megatrends der
Industrie. Partner und Experten aus unterschiedlichen Disziplinen
gestalten ein hochkarätiges Forum und bieten Use-Cases, Insights
und Lösungen. Unter den Sprechern sind Fabian Bause von Beckhoff
Automation, Marcus Berret, Global Managing Director bei Roland
Berger, Prof. Dr. Holger Borcherding, Leiter des Instituts für Future
Energies bei Lenze, Russel Fadel, CEO bei Augmentir, Prof. Katharina
Hölzle, Direktorin bei Fraunhofer IAO, Alireeza Tavakoli, Vice President
Schunk Group und Andre Wenzel, Head of Plant Structure Projekts bei
Claas Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH.
INDUSTRIE 4.0 CONFERENCE STAGE
– HALLE 8
Wertschöpfung in Netzwerken gedacht
Die Bühne für Automatisierer, Softwareanbieter
und Anwender. Hier geht es um das
nächste Level von Industrie 4.0. Vordenker der
Branche, Experten und Praktiker präsentieren
die aktuellen Trends und Innovationen von der
Verwaltungsschale über OPC UA, maschinellem
Lernen, Cloud sowie Edge Computing bis
zu Datenräumen. An diesem Format sind viele
Personen beteiligt, darunter Christian Bittner,
Senior Manager bei Pilz und Heiko Herden,
Leitung OPC UA CS Harmonisierung beim
VDMA.
5G & INDUSTRIAL WIRELESS
CONFERENCE STAGE – HALLE 14
Kommunikationsstandard der Superlative
Die Zukunft der industriellen Fertigung steckt
in Industrie 4.0 mit der intelligenten Fabrik
und dem Industrial Internet of Things (IIoT).
Um Produktionsanlagen und Intralogistik noch
flexibler, autonomer und effizienter zu
gestalten, braucht es entsprechende Rahmenbedingungen
und langfristige und nachhaltige
Kommunikationslösungen für umfassende
Konnektivität und ein industrielles Wireless-
Ökosystem.
TECH TRANSFER CONFERENCE STAGE – HALLE 2
Zukunftsweisende Ideen aus der industriellen Forschung
Die Kommunikations- und Kompetenzplattform für den Diskurs
zwischen Wissenschaft, Wirtschaft und Politik: Hier werden die
neuesten Projekte der angewandten Industrieforschung
vorgestellt, hier präsentieren Wissenschaftler und Entwickler
ihre neuesten Forschungsergebnisse aus allen relevanten
Industriebereichen. Wie zu erwarten kommen viele der Sprecher
aus der Wissenschaft, darunter Ulrich Ahle, CEO von Gaia-X und
der Präsident der Fraunhofer Gesellschaft, Prof. Holger Hanselka.
ENERGY 4.0 CONFERENCE STAGE – HALLE 12
Wege zur CO 2
-neutralen Produktion
Die Kommunikations- und Kompetenzplattform für eine energieintelligente, klimafreundliche
und nachhaltige Zukunft: Vordenker der Branche, hochkarätige Experten und
Praktiker stellen die neuesten Trends vor und geben Antworten für die Green Transition
der Industrie. Dabei sind unter anderem Guido Bachmann, Director Engineering R&D bei
Schaltbau und der Geschäftsführer VDMA Power-to-X for Applications, Peter Müller-Baum.
6 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

SOFTSTARTER
ACHTKÖPFIGES TEAM IM MANAGEMENT
Veit Brämer, Kai Heinemann und Tobias Kirschke sind seit Januar
Prokuristen der Block Transformatoren-Elektronik GmbH. Das
Unternehmen aus Verden hat sich seit der Gründung im Jahre 1939
und der Übernahme durch Wolfgang Reichelt im Jahre 1971 zum
starken Mittelständler entwickelt und beschäftigt heute 1.000
Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter – mit Vertretungen im euro -
pä ischen und internationalen Raum sowie Schwesterunternehmen
und zwei weiteren Produktionsstandorte in China und den USA.
Die Leitung des Unternehmens ist über die Jahre mitgewachsen:
Ein achtköpfiges Team bildet heute das Management. Die
Geschäftsführung besteht aus CEO und Inhaber Wolfgang Reichelt,
COO Udo Leonhard Thiel und CFO Lars Ullenboom. Ein weiterer Teil
des Management-Teams ist die Geschäftsleitungsebene, bestehend
aus Jens Scheffelmeier für den Bereich Produktion und Logistik,
Michael Linke für den Einkauf und die Materialwirtschaft,
Veit Brämer für den Vertrieb, Tobias Kirschke für das Personalwesen
und Kai Heinemann für Entwicklung und Produktmanagement.
www.block.eu
REKORDE IM JUBILÄUMSJAHR
Zehn Jahre ist
die All About
Automation
Messereihe
inzwischen
jung und
feierte in
Friedrichshafen
mit der bisher
größten
Ausgabe am
5. und 6. März 2024 Jubiläum. Zwei Tage lang ging es am
Bodensee um konkrete Lösungen, neue Konzepte und
innovative Ideen der Industrieautomation, Robotik und
Digitalisierung. 380 Aussteller (2023: 321) und
5.018 Besucher (2023: 4.180) waren mit dabei. Während
auf den Ständen rege über individuelle Anforderungen
gesprochen wurde, liefen 30 Vorträge auf den beiden
Talk Lounges in der Messehalle. Die meisten Zuhörer
hatten in diesem Jahr Vorträge zu KI und Maschinellem
Lernen, zu Condition Monitoring und Vorträge, bei
denen es um die erfolgreiche Umsetzung von Robotikprojekten
ging. Die nächste All About Automation in
Friedrichs-hafen findet 2025 aufgrund der Lage der
Faschingstage schon etwas früher statt: am 25. und
26. Februar 2025. Der nächste Stopp der All About
Automation Messereihe in diesem Jahr ist am 15. und
16. Mai 2024 in Heilbronn.
www.easyfairs.com
Hol das Maximum heraus
Unsere BLDC-Motoren sind auch als Frameless-
Kits in fünf Leistungsstufen zwischen 30 W und
260 W erhältlich. Rotor und Stator werden
getrennt geliefert und erst beim Zusammenbau
der Komponenten miteinander verbunden.
Frameless-Motoren bieten ein Optimum an
Drehmomentdichte und minimalem Volumen.
Hohe Überlastbarkeit, geringes Rastmoment
und genug Platz für Kabeldurchführungen.
maxons Spezialisten beraten Sie gerne.
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Hannover Messe
22.–26. April 2024
Halle 6, Stand C47
Precision Drive Systems

SOFTSTARTER
YASKAWA EUROPA UNTER
NEUER FÜHRUNG
In der Führungsspitze von
Yaskawa EMEA gibt es einen
Wechsel, wie die Yaskawa
Electric Corporation mitteilte.
Marcus Mead (53) wurde mit
Wirkung zum 1. März 2024 zum
Executive Officer Regional
Manager Europe, Chairman und
President der Yaskawa Europe
GmbH ernannt. Er folgt auf
Bruno J. Schnekenburger, der in
den Ruhestand tritt. Der
britische Manager kam im Jahr
2018 als Vice President of
Operations zu Yaskawa – nach
einer Laufbahn in der Luft- und Raumfahrttechnik bei der
British Aerospace (Commercial Aircraft) Airbus Division, in der
Automobilindustrie bei Magna International und in der
Automatisierungstechnik bei Parker Hannifin. Seit September
2018 leitete er die europäische Robotics Division in Allershausen
bei München. Zudem hatte Mead seit März 2023 die
Position des President EMEA am Headquarter-Standort Hattersheim
bei Frankfurt inne. Während seiner gesamten Amtszeit
hat Mead die Entwicklung von Yaskawa in Europa aktiv vorangetrieben,
besonders auf dem Gebiet der Robotik.
www.yaskawa.eu.com
NEUE SCHULUNGSTERMINE IN DER
WÄLZLAGER-AKADEMIE
Findling bietet auch
dieses Jahr wieder
Wälzlagerschulungen
in seiner Wälzlager-
Akademie an. Interessierte
jedes Wissenstands
können sich
entweder vor Ort in der
Karlsruher Zentrale
oder online über
technische Grundlagen
und aktuelle Trends informieren. Mit seinen modular aufgebauten,
herstellerunabhängigen Wälzlager-Schulungen richtet sich
Findling an Mitarbeiter aus unterschiedlichen Unternehmensbereichen,
Wissens- und Karrierestufen. Einen Schwerpunkt
bildet die technisch und wirtschaftlich optimale Auswahl von
Wälzlagern. Dabei werden theoretische Grundlagen der
Wälzlagertechnik ebenso berücksichtigt wie Ratschläge und
Erfahrungen aus der Praxis.
www.findling.com
UNTERNEHMENSNACHFOLGE BEI
FRANZ WILD ÖLTECHNIK
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▪ Systemberechnungen mit KISSdesign
▪ Entwicklungsumgebung für SKRIPT
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▪ Neueste Kegelradnormen ISO 10300, DIN 3965
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Leistungsfähige 3D-FEM-Berechnung für
Zahnfussspannungen
NEU
Release
2024
Anfragen für eine Testversion über www.kisssoft.com
Die Franz Wild Öltechnik GmbH aus Rheinhausen ist mit einem
Geschäftsführungs-Trio ins neue Jahr gestartet. Zum Januar
2024 hat der Namensgeber Franz Wild (64) die Führungsspitze
des Service- und Supportspezialisten für Hydraulik und
Pneumatik erweitert. Im Management stehen ihm neuerdings
Tochter Melissa Firat (31) und Schwiegersohn Sebastian
Neininger (34) zur Seite. „Die Unternehmensnachfolge bleibt in
der Familie, darüber bin ich sehr glücklich“, betont Senior
Franz Wild, der das Unternehmen 1995 gegründet hat.
Melissa Firat und Sebastian Neininger haben sich beide in
einem dualen Studium als Wirtschaftsingenieure qualifiziert.
Seit zwei Jahren arbeitet Melissa Firat im väterlichen Betrieb
mit. Die junge Geschäftsführerin konzentriert sich auf Marketing
und Personal. Ihr Schwager setzt seinen Schwerpunkt in
den Bereichen Qualitätsmanagement und Vertrieb. Auch
Neininger kennt den Familienbetrieb sehr gut. Er ist seit fünf
Jahren dort beschäftigt. Auf der gemeinsamen Agenda stehen
flache Hierarchien, die Förderung der Mitarbeitenden, die
offene Kommunikation im Team und die Digitalisierung. Das
Geschäftsführungs-Trio fokussiert sich darauf, Kernprozesse
weiterzuentwickeln, um Ressourcen effizient zu planen.
www.franz-wild-oeltechnik.de
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AMA VERBAND VERÖFFENTLICHT
SEMINARPROGRAMM 2024
Der AMA Verband
für Sensorik und
Messtechnik
veröffentlicht sein
Seminarprogramm
für das Jahr 2024.
Es beinhaltet
Seminare zu
verschiedenen Themen, darunter Ultraschallmesstechnik,
optische Spektroskopie, Wegmessung, industrielle Bildverarbeitung
und die Diskussion über „Chat-GPT – Hype oder
Hysterie“. Die Seminare werden online oder als Präsenzveranstaltungen
angeboten und stehen unter wissenschaftlicher
Leitung. Sie bieten fundiertes Wissen über Sensoren,
Sensorsysteme sowie deren Funktionen und Einsatzmöglichkeiten.
Die Teilnehmer erhalten die Möglichkeit, die
passenden Sensoren für ihren Anwendungsfall zu wählen
und deren Vor- und Nachteile zu bewerten. Die Seminare
möchten herstellerunabhängiges Wissen vermitteln und
über den aktuellen Stand der Sensorik und Messtechnik
informieren. Sie richten sich an Fachleute aus Entwicklung,
Forschung, Fertigung und Vertrieb. Weitere Informationen
zu den Themen, Terminen und Preisen finden Interessenten
auf der Website des Verbands.
www.ama-sensorik.de
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Zahnriemen!
Wir lieben alle

SOFTSTARTER
PLANMÄSSIGER FÜHRUNGSWECHSEL
BEI ZEPPELIN
Matthias Benz (2. v. r.),
aktuell Geschäftsführer
der Raufoss Technology,
wird zum 1. Juli 2024
Mitglied der Geschäftsführung
des Zeppelin
Konzerns. Am
1. Oktober 2024 tritt er
als Vorsitzender der
Geschäftsführung die
Nachfolge von Peter Gerstmann (2. v. l.) an. Das entschied der
Aufsichtsrat der Zeppelin GmbH in seiner letzten Sitzung im
Dezember 2023. Andreas Brand (r.), Aufsichtsratsvorsitzender von
Zeppelin, Oberbürgermeister der Stadt Friedrichshafen und Vertreter
der Gesellschafterin Zeppelin-Stiftung betont: „Wir freuen uns sehr,
dass wir Matthias Benz als Nachfolger von Peter Gerstmann
gewinnen konnten. Er bringt langjährige nationale und internationale
Führungserfahrung mit und stellt sich unternehmerischen
Herausforderungen strategisch, fokussiert und entschieden.“
Benz zum Führungswechsel: „Gerstmann übergibt mir ein hervorragend
aufgestelltes, engagiertes und motiviertes Team. Auf meine
neue Aufgabe freue ich mich sehr und bedanke mich für das
Vertrauen, das mir der Aufsichtsrat entgegenbringt.“ Im Bild links:
Heribert Hierholzer, stellvertretender Vorsitzender des Aufsichtsrats
von Zeppelin.
www.zeppelin.com
FLENDER ÜBERNIMMT EICKHOFF WIND
ASIA FÜR WEITERES WACHSTUM
Nach der Ankündigung, die Serienproduktion von Windanlagen
Ende April 2023 einzustellen, hat der Flender
eine Vereinbarung mit Eickhoff getroffen, um Eickhoff
Wind Asia Pvt Ltd (EWA) mit seinem Montagewerk in
Walajabad Taluk, Indien, zu übernehmen. EWA wurde
am 1. Oktober 2020 in Indien gegründet und ist auf die
Produktion von Windgetrieben spezialisiert.
Der Standort verfügt derzeit über eine Prüfstandskapazität
von 8 MW und befindet sich in der Nähe von
Flenders vorhandenem Standort im Großraum Chennai.
Eine der Hauptsäulen in Flenders globaler Standortstrategie
ist die weitere Expansion und Lokalisierung
von Antriebssystemen für Windturbinen in Indien.
Neben Investitionen in eigene Produktionsstandorte
in Kharagpur und Chennai ermöglicht die Übernahme
Flender, das Tempo weiter zu erhöhen und das Wachstum
zu beschleunigen.
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AUSZEICHNUNGSTRIO FÜR NSK
Für NSK endete das Jahr 2023
mit drei Auszeichnungen von
renommierten Institutionen in
drei ganz unterschiedlichen
Bereichen: technische Innovation,
ESG (Umwelt, Soziales und
Unternehmensführung) sowie
Diversität und Inklusion auf der
Personalebene. Zur Freude von
NSK hat Dr. Satoru Arai,
Chefingenieur im NSK-Entwicklungszentrum
für Werkzeugmaschinentechnologie,
den „Manufacturing & Machine
Tool Award for Technical Achievement“ von der
Japanischen Gesellschaft der Maschinenbauingenieure
(JSME) erhalten. Der Award geht an Ingenieure, die
einen herausragenden Beitrag zur Weiterentwicklung
von Fertigungsanlagen und Werkzeugmaschinen
geleistet haben. Bereits zum 22. Mal wurde NSK zudem
in den „Dow Jones Sustainability Asia Pacific Index“
aufgenommen. Die dritte Auszeichnung honoriert die
Bemühungen von NSK um Diversität und Integration:
Beim Pride Index 2023 hat NSK zum dritten Mal in Folge
eine Gold-Auszeichnung erhalten. Der Pride Index ist
eine Bewertung von LGBTQ-Initiativen, die von der
japanischen Organisation „work with pride“ vorgenommen
wird.
www.nskeurope.de
www.vdi-wissensforum.de/
maschinenbau-zukunft-gestalten

CAN IN AUTOMATION AKTUALISIERT
SPEZIFIKATIONSREIHE FÜR ANTRIEBE
CAN in Automation (CiA) hat neue Versionen der Profil-
Serie für elektrische Antriebe (CiA 402), modulare I/O-
Geräte (CiA 401) und Neigungssensoren (CiA 410) herausgegeben.
Das teilte die internationale Anwender- und
Herstellervereinigung Anfang März mit. Das CiA 402-Profil
ist spezifiziert in der Standardreihe IEC 61800-7-201/301.
Es umfasst Frequenzumrichter, Servoregler und Schrittmotoren.
Die neue Version des CiA 402 unterstützt 64-Bit-
Parameter und einige zusätzliche Referenzfahrt-Modi.
Die Spezifikationsreihe CiA 402 ist nach eigenen Angaben
das marktführende Profil für Antriebe und Motion Controller.
Das Profil wurde auch von mehreren Nicht-CAN-Kommunikationssystemen
übernommen. CiA hat mehr als
100 Profilspezifikationen entwickelt. Sie ermöglichen es,
plug-and-play-fähige Geräte oder Systeme herzustellen,
die nicht konfiguriert werden müssen. Durch Konfiguration
kann der Benutzer optionale Funktionen realisieren.
CiA 401 ist eines der am häufigsten implementierten
Profile. Es deckt modulare I/O-Geräte und spezielle
I/O-Schnittstellen ab, wie zum Beispiel für Joysticks.
www.can-cia.org
VENTILATOR-RETROFIT IM EIGENEN HAUS
Im Rahmen seiner Nachhaltigkeitsstrategie hat EBM-Papst
seine eigenen Lüftungsanlagen unter die Lupe genommen.
Der Ventilatoren-Profi hat sich für ein Upgrade auf neueste
Ventilatorentechnologie entschieden. Dies betrifft seine
vier deutschen Standorte – neben Mulfingen sind das
Hollenbach, St. Georgen und das niederbayrische Landshut.
Durch das Retrofit bei insgesamt 161 Anlagen will das
Unternehmen zukünftig rund 10 Prozent Energie einsparen.
Bei der Bestandsaufnahme wurden 136 raumlufttechnische
Anlagen und 25 Kälteanlagen ermittelt, die für ein
Retrofit infrage kamen. Viele der verbauten Ventilatoren
arbeiteten bereits mit sehr effizienten EC-Motoren. Zum
einen, weil die Anlagen im noch jungen Werk Hollenbach
erst im Jahr 2007 in Betrieb gingen, zum anderen, weil
einige ältere Anlagen bereits vor einigen Jahren auf die
damals aktuelle EC-Technologie umgestiegen sind. Doch
auch der Tausch von EC-zu-EC sei energetisch sinnvoll: Je
nach Einbausituation können nach eigenen Angaben noch
einmal bis zu zwölf Prozent Energie eingespart werden.
Der Austausch kann einfach durchgeführt werden: Die
Einbaugrößen sind in der Regel identisch und Anpassungen
am Schaltschrank nicht erforderlich. Spannungsversorgung
und Steuerleitungen können übernommen werden.
www.ebmpapst.com

KUPPLUNGEN UND BREMSEN
TITEL
12 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

TITEL
KUPPLUNGEN UND BREMSEN
KUPPLUNGSSENSOR AIQ-DETECT
UPGRADE YOUR UPTIME
Aktuell führt Flender den
Kupplungssensor AIQ Detect in den
Markt ein. Es handelt sich dabei um
eine bahnbrechende Neuerung zur
Überwachung semi-elastischer
Kupplungen von Flender. Der digitale
Verschleißanzeiger revolutioniert die
Wartungspraktiken: Er liefert Echtzeit-
Einblicke in den Zustand dieser kritischen
Komponenten und gewährleistet so
optimale Leistung und Zuverlässigkeit.
Benedikt Lipphard, Industry Manager Marine, Oil & Gas,
Flender International GmbH, Bocholt
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2024/04 13

KUPPLUNGEN UND BREMSEN
TITEL
Für Anlagenbetreiber ist es der Worst-Case: ein ungeplanter
Maschinenausfall. Wer mit dem digitalen Verschleißanzeiger
AIQ Detect vorsorgt, kann nun sicherstellen, dass seine
Flender-Kupplungen nicht die Ursache dafür sind. Die
Kupplungen N-Eupex und Rupex werden digital!
Mit dem Sensor AIQ Detect haben Betreiber den Zustand der
Kupplung immer im Blick. Das spart Kosten, Zeit und Ressourcen.
Weltweit sind zahllose Kupplungen von Flender im Einsatz. Entweder
werden sie regelmäßig kontrolliert, was einen Stillstand für
die Maschine bedeutet, oder oft einfach vergessen, bis ihre Elastomere
versagen und es sogar zu einem ungeplanten Stillstand
kommt. In letzterem Fall steht die Anlage so lange still, bis die
Kupplung wieder instandgesetzt ist. Das ist oft ein längerer Prozess,
da nicht immer Ersatz-Elastomere zur Hand sind. Mit AIQ
Detect gehört diese Situation von nun an der Vergangenheit an.
BEDARFSORIENTIERTE INSTANDHALTUNG
Semi-elastische Kupplungen sind die Standard-Verbindung in
der Industrie. Tausende Pumpen, Lüfter und Kompressoren, Antriebe
in Minen und Zement-Anlagen und viele weitere Branchen
setzen auf die Flender-Kupplungen, die sich weltweit in Betrieb
befinden. Zur Sicherung der laufenden Prozesse in kritischen Applikationen
und in Unkenntnis des Kupplungszustands werden
die Kupplungen oft turnusmäßig geprüft oder sogar Elastomere
gewechselt, was aufgrund ihres Zustands noch überhaupt nicht
nötig wären. Diese Maßnahmen bedeuten Stillstände, kosten Zeit
und Geld. Darüber hinaus werden wertvolle Rohstoffe verschwendet.
FUNKTIONSWEISE DES AIQ DETECT
N-Eupex und Rupex bestehen jeweils hauptsächlich aus zwei Nabenteilen.
Sie verbinden die Abtriebswelle des Motors mit der
Antriebswelle des Getriebes respektive der Arbeitsmaschine. Die
Drehmomentübertragung erfolgt über Elastomere. Während der
Rotation im Betrieb sorgen diese außerdem für den Ausgleich
ANLAGENVERFÜGBARKEIT IST
UND BLEIBT FÜR ANLAGEN­
BETREIBER OBERSTES ZIEL
von Wellenverlagerungen, indem sie sich unter Last verformen.
Im Laufe der Zeit entsteht durch dieses sogenannte Walken abrasiver
Verschleiß, der dazu führt, dass sich die Verdreh-Positionen
der beiden Kupplungsteile zueinander zunehmend verändern.
Der Sensor AIQ Detect überwacht diese Veränderung. Dies geschieht
durch permanente Erfassung von Magnetfeldern bei jeder
Kupplungsumdrehung. Gleichzeitig werden Drehzahl und
Drehrichtung gemessen. Hierfür werden in die beiden Kupplungshälften
exakt gegenüber Bohrungen zur Aufnahme von
Magneten eingebracht.
Während mit wachsendem Verschleiß die Verdreh-Verlagerung
der beiden Magnete zunimmt, wird diese vom AIQ Detect elektronisch
erfasst und ausgewertet. Der Einsatz präziser Messtechnik
verbunden mit einer smarten Auswertung macht dieses System
äußerst sicher und stabil.
IMMER INFORMIERT
Es gibt mehrere Möglichkeiten, sich über den Zustand der Kupplung
zu informieren oder die Drehzahl und Drehrichtung zu erfassen.
01
02
n Sichtkontrolle durch Farbsignale
Eine einfache Sichtkontrolle reicht zunächst aus, um sich über
den Zustand der Kupplung zu informieren. Ein LED-Lichtband
gibt hierfür die entsprechenden Farbsignale in Ampelfarben.
Während eines Rundgangs durch die Anlage genügt ein schneller
Blick unter den Eingriffsschutz der Kupplung. Hier zeigt ein helles
LED-Licht den Verschleißzustand der Elastomere an. Grün
zeigt einen guten Zustand der Elastomere und der Kupplung. Ein
gelbes Licht gibt dem Anwender den Hinweis, die Elastomere bei
der nächsten Abstellung auszutauschen, während ein rotes Licht
eine kritische Warnung darstellt. In diesem Fall sollte der Antriebsstrang
schnellstmöglich abgestellt werden, um Schäden
und ungeplante Ausfälle zu vermeiden.
n Monitoring in der SPS
Alternativ können die Signale auch in der Leitwarte angezeigt
werden. Hierfür können einfach der Analogausgang und die beiden
Digitalausgänge für die SPS-Steuerung verwendet werden.
Wichtig zu wissen: Die erfassten Daten verbleiben vollständig
beim Betreiber. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, die Signale
mithilfe einer Bluetooth-Verbindung und einer App auf dem
Smartphone zu konfigurieren. Ein Beispiel: Der Verschleiß wird
über das analoge 4-20mA-Signal ausgegeben. Der Betreiber
möchte aber die Drehzahl analog und nicht digital erhalten. Nach
wenigen Klicks ist die Sensorausgabe auf die individuellen Bedürfnisse
angepasst.
n App: Vor-Ort-Kontrolle mit dem Smartphone
Zusätzlich kann der Kupplungszustand auch in der Smartphone-
App abgerufen werden. Hierfür muss lediglich eine Bluetooth-
Verbindung vorliegen. Die App verbindet sich automatisch mit
dem AIQ Detect, wenn sich das Handy in der Nähe des Antriebs
befindet und zeigt den aktuellen Zustand der Elastomere, die aktuelle
Drehzahl und die Drehrichtung des Systems. Die App gibt
14 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

01 AIQ Detect ist eine digitale Sensor- und
Auswerteeinheit und ermöglicht eine einfache
Echtzeit-Zustandsüberwachung von semielastischen
Kupplungen – auch zum Nachrüsten
03
02 Während mit wachsendem Verschleiß die
Verdreh-Verlagerung der beiden Magnete
zunimmt, wird diese elektronisch erfasst und
ausgewertet; in beide Kupplungshälften
werden hierfür Magnete eingebracht
03 Zur Sichtkontrolle signalisiert AIQ Detect
den Verschleißzustand vor Ort in Ampelfarben;
darüber hinaus ist ein Condition Monitoring
per SPS oder Smartphone-App möglich
so einen schnellen Überblick über Zustand und
Funktion der Kupplung. In Zukunft können Anwender
auch Firmware-Upgrades durchführen
oder die Konfiguration anpassen.
AIQ DETECT NÜTZT ALLEN
Von den Vorteilen des AIQ Detects können alle
Anwender semi-elastischer Flender-Kupplungen
profitieren, denn es gibt auch einen Retrofit-Kit
für den Sensor. AIQ Detect eignet sich für nahezu
alle N-Eupex und Rupex Kupplungen. Es profitieren
Instandhalter, Anwender und alle, die mit
dem Service rund um die Antriebstechnik betraut
sind. Vor allem aber profitieren die Betreiber,
denn sie vermeiden ungeplante Ausfälle und
sparen viel Geld, Zeit und wertvolle Ressourcen.
Eine aufwendige, regelmäßige Sichtprüfung der
Kupplung entfällt. Ein Abstellen des Antriebsstrangs
und eine Demontage von Anbauteilen
und des Eingriffsschutzes nur zu Kontrollzwecken
ist nicht mehr erforderlich. Trotzdem
erhalten Betreiber regelmäßig einen zuverlässigen
Überblick über den Kupplungszustand und
die Funktionsweise, und zwar basierend auf
Messwerten. Dieses einfache System funktioniert
fast überall.
NACHRÜST-KIT
Der AIQ Detect kann ganz einfach nachträglich
installiert werden. Hierfür stellt Flender ein
Nachrüst-Kit bereit. Dieses enthält einen Schablonen-Aufkleber,
der anzeigt, wo in die Kupplungshälften
je eine Bohrung zur Aufnahme der
Magnete eingebracht werden muss. Für die Retrofit-Lösung
bietet Flender einen Spezialbohrer
an: Er macht das Nachrüsten sehr einfach, denn
er verhindert ein zu tiefes Bohren. Nach der Bohrung
werden die Magnete eingesetzt. Ein Kleben
ist nicht erforderlich. Die Wuchtung der Kupplung
wird nicht beeinflusst. Es muss nur noch
der Sensor montiert und die Spannungsversorgung
hergestellt werden und der AIQ Detect
nimmt seine Arbeit auf.
Bilder: Flender
www.flender.com
DIE IDEE
„Die semi-elastische Kupplung ist
als preiswertestes Element die
‚Sollbruchstelle‘ des Antriebs.
Abrasiver Verschleiß erfordert aber
zeitaufwendige Instandhaltungsmaßnahmen,
wenn man ungeplante
Ausfälle vermeiden möchte.
AIQ Detect dient der kontinuierlichen
Verschleißüberwachung und
bildet den Kupplungsstatus einfach
ab. Er vermeidet zuverlässig
Anlagenausfälle, macht Service und
Instandhaltung weniger aufwendig,
reduziert Abfälle und ist darüber
hinaus flexibel und komfortabel in
der Anwendung.“
Benedikt Lipphard, im Kupplungssegment
verantwortlicher Industry
Manager Marine, Oil & Gas, Flender
International GmbH, Bocholt

MARKTPLATZ
HOHE STROMQUALITÄT, GERINGE VERLUSTE
Sieb & Meyer stellt
einen kompakten
Frequenzumrichter mit
Drei-Level-Technologie
vor. Der SD4M eignet
sich zum Beispiel für
HSC-Fräsmaschinen.
Die SD4M-Varianten im
Bereich von 70 bis
490 kW oder 120 bis
800 A Nennstrom
wurden seitens der Leistungselektronik von der Vorgängerserie
SD2M übernommen. In der neuen Leistungsklasse mit 70 kW
und 120 A erweitert der SD4M das aktuelle Leistungsspektrum
des SD2S respektive SD4S und schließt damit eine Lücke im
Frequenzumrichter-Portfolio des Herstellers. Die innovative
Drei-Level-Technologie des SD4M gepaart mit geräteabhängigen
Schaltfrequenzen bis zu 32 kHz sorgt laut eigenen Angaben
für eine hohe Stromqualität, sodass im Motor nur geringe
Verluste entstehen und der Gesamtwirkungsgrad steigt. Auch
ohne teure Sinusfilter oder Motordrosseln wird so eine
übermäßige Rotorerwärmung verhindert. Außerdem wird die
Motorisolation weniger beansprucht. Die Gerätevarianten mit
DC-Versorgung lassen sich über ein externes rückspeisefähiges
Netzteil betreiben. Auch Anwendungen im Rahmen der
Energiewende profitieren von der Multi-Level-Technologie. So
ermöglicht der SD4M zum Beispiel eine Effizienzsteigerung von
rotierenden Energiespeichern (Flywheel).
www.sieb-meyer.de
PRÄZISE IN DER KURVE
Norelem bietet jetzt
Linearrollenführungen
in vier Produktfamilien
an. Dazu
gehören gerade und
gebogene Linearführungsschienen
aus blankem,
gehärtetem Stahl
sowie zwei Varianten
der passenden
Rollenführungswagen. Die Linearrollenführungen gibt es in
zwei Baugrößen, die sich in den Höhen- und Breitenmaßen der
Linearführungsschienen unterscheiden. Verfügbar sind die
Linearführungsschienen mit und ohne Nut. Bei der Variante mit
zweiseitiger Nut können Schienen mittels einer versenkten
Passfeder einfach zusammengesetzt werden. Dadurch können
sie direkt auf einer ebenen Fläche angeschraubt werden.
Zusätzlich ermöglicht das genaue Ausrichten mittels Passfeder
das vereinfachte Überfahren der Stoßstelle. Sämtliche Linearführungsschienen
mit Passfedernut lassen sich beliebig
kombinieren und so auch komplexe Geometrien aus gebogenen
und geraden Linearführungsschienen erstellen. Die geraden
Schienen sind zusätzlich auch ohne Nut und in drei Standardlängen
erhältlich: 500, 1.000 und 2.000 mm, oder auf Wunsch
auch bis 4.000 mm. Die Schienen sind von oben anschraubbar
und können mit einem oder mehreren Rollenführungswagen
bestückt werden.
www.norelem.de
HYGIENISCHES MULTITALENT MIT B5-FLANSCH
SEW-Eurodrive erweitert sein Edelstahl-Servomotoren-Portfolio um den B5-Flansch. Dieser bietet
dem Maschinenbauer noch mehr hygienische Lösungsoptionen für sein Maschinendesign. Der
B5-Flansch am Edelstahl-Servomotor erleichtert die Montage an unterschiedlichen Edelstahlgetrieben
aus dem Automatisierungsbaukasten des Unternehmens. Daraus ergibt sich eine Vielzahl
an neuen Kombinationsmöglichkeiten für unterschiedlichste Anwendungen. Ob Kegelradgetriebe
(KES..), Stirnradgetriebe (RES..) oder Spiroplan-Winkelgetriebe (WES..): Durch die Verwendung
hochwertiger Edelstähle sind die Getriebebaureihen auf die Anforderungen der hygienesensiblen
und reinigungsintensiven Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie sowie auf permanent
feuchte Umgebungen ausgerichtet. Wie bei den Edelstahl-Servomotoren ist auch ihre Oberfläche
reinigungsfreundlich, hochgradig säurebeständig und laugenresistent. Vertiefungen im Gehäuse, in denen sich Flüssigkeiten
oder Schmutz ablagern und sammeln könnten, werden weitestgehend vermieden.
www.sew-eurodrive.de
Bremsentechnologie 4.0
– jetzt upgraden!
ROBA ® -brake-checker: Permanentes
Bremsen-Monitoring von Schaltzustand,
Temperatur und Verschleiß
Besuchen Sie uns auf der Hannover Messe: Halle 6, Stand B57
www.mayr.com

| AT22G |
UMRICHTERTECHNIK FÜR HORIZONTALES
Die dezentralen
Nordac ON
Frequenzumrichter
von Nord
Drivesystems
wurden speziell
auf die Anforderungen
der
horizontalen
Fördertechnik
ausgelegt. Der
Nordac ON Pure im Washdown-Design verfügt über die
Oberflächenveredelung nsd tupH und ist für Anwendungen
in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie die richtige
Wahl, vor allem wenn es um hohe Hygiene-Anforderungen
geht. Die Nordac ON Frequenzumrichter zeichnen sich
durch ein integriertes Multi-Protokoll-Ethernet-Interface,
IIoT-Fähigkeit, vollständige Steckbarkeit sowie eine
kompakte Bauweise aus. Als Bestandteil des Nord-
Baukastens lassen sie sich mit dem Getriebemotorenportfolio
des Herstellers kombinieren. Die Baureihe umfasst
drei Varianten: Nordac ON für den Betrieb mit IE3 Asynchronmotoren,
Nordac ON+ für die Kombination mit dem
hocheffizienten IE5+ Synchronmotor und Nordac ON Pure
im Washdown-Design. Alle Frequenzumrichter der Baureihe
– Nordac ON, Nordac ON+ und Nordac ON Pure –
verfügen über einen Temperaturtoleranzbereich von - 30 °C
bis 40 °C. Sie sind für 60 s bis zu 150 Prozent überlastbar
und für 5 s bis zu 200 Prozent. Die Antriebe sind über einen
breiten Drehzahl- und Stellbereich nutzbar.
www.nord.com
Hochkompakt
und integriert
Der Servoantrieb AMI812x
Nur eine Anschlussebene mit allen
Interfaces: direkt am Servoantrieb
und ohne vorgelagerte I/O-Ebene
NEUE LEISTUNGSKLASSEN
Hiwin erweitert
den Leistungsbereich
seiner
elektrischen
Antriebskomponenten.
Neu im
Programm sind
ein 2 kW-
Antriebsverstärker
sowie Servomotoren mit 1,2 kW und 2 kW Leistung.
Die EM1-Servomotoren decken mit den neuen Kassen nun
den Leistungsbereich von 50 bis 2.000 W ab. Durch den
speziellen Stator-Rotor-Aufbau erzielen die hochdynamischen
AC-Synchron-Servomotoren eine sehr geringe
Drehmomentwelligkeit und hohe Leistungsdichte – bei
kompakter Bauform. Der neue kompakte ED1-Antriebsverstärker
mit 2 kW schließt die Lücke zwischen 1 kW und
5 kW. Das Unternehmen kann damit nach eigenen Angaben
ein durchgehendes Leistungsspektrum von 400 bis
7.500 W anbieten. Geschäftsführer Werner Mäurer sagt:
„Unsere ED1 sind mit all unseren Servomotoren, Linearmotoren
und Torquemotoren bedienerfreundlich kombinierbar.
Mit den passenden Riemen- und Spindelachsen
oder kompletten Bewegungssystemen ergibt sich daraus
ein sehr wirtschaftliches Antriebs-Trio.“ Anwender können
die elektrischen Antriebskomponenten auf der Website des
Herstellers konfigurieren und CAD-Modelle herunterladen.
www.hiwin.de
Der Servoantrieb AMI812x:
integrierter Servoantrieb für die kompakte Antriebstechnik (bis 48 V DC)
kombiniert hochkompakt Servomotor, Endstufe und Feldbusanschluss
für alle Motion-Anforderungen im Leistungsbereich bis 400 Watt
für Einzelachsen oder auch mit Daisy-Chain Lösungen in der Maschine
unterstützt schaltschranklose Maschinenkonzepte
Schutzart IP65 mit Option Wellendichtring möglich
Scannen und alle
Servoantrieb-
Vorteile erleben
Halle 9,
Stand F06

ELEKTROMOTOREN
NAHEZU WARTUNGSFREI
DREHSTROM-SPEZIALMOTOREN FÜR
MEDIZIN UND LABOR
Geringe Vibrationen und wenig Verluste trotz hoher Drehzahlen:
Diese Anforderungen gelten oft bei Antriebsaufgaben in der
Medizin- oder Labortechnik. Anwender haben in diesem
Bereich zusätzlich oft einzigartige Bedingingungen und Ziele.
Die Groschopp AG aus Viersen entwickelt für solche Einsatzfelder
hochtourige Drehstrom-Spezialmotoren, die unter anderem in
Tischzentrifugen zum Einsatz kommen.
In einer Zentrifuge werden die Bestandteile von Suspensionen und Emulsionen
durch Schleudern getrennt. Benötigt werden solche Geräte sowohl in medizinischen
Laboren als auch in der Forschung zum Beispiel zur Untersuchung von Blutproben
und Zellkulturen oder in der Mikro- und Molekularbiologie. „Wichtig ist, dass bei
Anwendungen, die bei 10.000 bis 30.000 Umdrehungen pro Minute liegen, ein vibrationsarmer
Betrieb gewährleistet ist und wenig Verluste entstehen“, weiß Wolf Meyer,
Produktmanager bei Groschopp. „Denn trotz hoher Geschwindigkeiten dürfen die
Antriebe nicht zu heiß werden, um das empfindliche Material nicht zu beschädigen.“
Groschopp bietet hochtourige Drehstrom-Spezialmotoren für Anwendungen dieser Art.
KOMPAKT UND VERSCHLEISSARM
Die Viersener Antriebsexperten realisieren kundenspezifische Motoren – sowohl für
größere Standzentrifugen als auch für Tischmodelle. Denn die Anforderungen sind
vielfältig und lassen sich in den seltensten Fällen mit Motoren „von der Stange“ abdecken.
Als etablierter Anbieter hochtouriger Drehstrom-Spezialmotoren verfügt
Groschopp über das nötige Know-how und langjährige Erfahrung, um individuelle Antriebskonzepte
erfolgreich umzusetzen.
Für Tischzentrifugen mit geringer Stellfläche müssen die eingesetzten Motoren zum
Beispiel kompakte Abmessungen aufweisen. Dabei ist vor allem die Gerätehöhe ein
DIE IDEE
„Bei Anwendungen, die bei 10.000
bis 30.000 Umdrehungen pro
Minute liegen, ist ein vibrationsarmer
Antrieb sehr wichtig. Denn
trotz hoher Geschwindigkeiten
dürfen die Antriebe nicht zu heiß
werden, um das empfindliche
Material nicht zu beschädigen.
Groschopp bietet hochtourige
Drehstrom-Spezialmotoren
für Anwendungen dieser Art.
Wir entwickeln effiziente Antriebssysteme,
die bei größtmöglicher
Leistung leise arbeiten.
Von Vorteil ist auch, dass hier
die Wellenlager die einzigen
Verschleißteile sind. Dadurch
arbeiten die Induktions motoren
nahezu wartungsfrei.“
Wolf Meyer, Produktmanager bei
Groschopp, Viersen
18 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

ELEKTROMOTOREN
Bei senkrechtem Einbau in
Tischzentrifugen gilt: besser kurz
und mit einem großen
Durchmesser als lang und dünn
kritischer Faktor, denn die
Zentrifugen stehen oft erhöht
auf einem Labortisch,
damit sie sich bequem
be- und entladen
lassen. Für die Bauform der Motoren
bei senkrechtem Einbau bedeutet
das: besser kurz und mit einem großen
Durchmesser als lang und dünn.
Einige Zentrifugen sind luftgekühlt, andere verfügen über eine
aktive Kompressorkü hlung. Durch eine individuelle Auslegung
der Wicklung, die insbesondere die magnetischen Eigenschaften,
den Wirkungsgrad und Leistungsfaktor des Motors sowie Umgebungstemperaturen
berücksichtigt, lässt sich nicht nur die
Motor erwärmung verringern, sondern auch der Energieverbrauch.
„Wir entwickeln effiziente Antriebssysteme, die bei
größtmöglicher Leistung leise arbeiten“, erklärt Meyer. „Von Vorteil
ist auch, dass die Wellenlager die einzigen Verschleißteile
sind, daher arbeiten die Induktionsmotoren nahezu wartungsfrei
und sie lassen sich einfach mit einem Frequenzumrichter regeln.“
LEISE UND VIBRATIONSARM
Um Geräusche besser zu absorbieren, werden die Lagerschilde
der Motoren in Grauguss gefertigt, das ist vor allem in klinischen
oder wissenschaftlichen Anwendungen gewünscht. Eine hohe
Masse des Motorgehäuses und schwere Lagerflansche bewirken
ebenfalls einen ruhigen Betrieb durch geringe Eigenschwingungen.
Hierbei spielt auch die Materialverteilung eine große Rolle.
Hilfreich ist zudem eine geringe Wellendurchbiegung, die durch
einen möglichst kleinen Lagerabstand erreicht wird. Durch eine
definierte Wuchtgüte wird ein erhöhter Rundlauf erzeugt und
eine minimierte Restunwucht sorgt dafür, dass der Motor nicht
das System anregt. Groschopp realisiert auch Lösungen mit elektronisch
kommutiertem Motor und integrierter Platine zur Drehzahl
und Unwuchterkennung.
In bestimmten Fällen setzt der Hersteller besonders verlustarme
Elektrobleche ein. Je präziser und feiner diese gefertigt werden,
desto genauer ist die Ausrichtung des Magnetfelds, das in
den Läufer des Induktionsmotors induziert wird und desto höher
fallen auch die Wirkung bzw. die zu erreichenden Drehzahlen
aus. Verluste und Abwärme werden hingegen reduziert.
derlich. Je nach Einsatz muss auch das Material angepasst werden,
so realisiert Groschopp bei Bedarf auch Wellen aus nicht
rostendem Edelstahl.
TESTS IM HAUSEIGENEN LABOR
„Bei allen Maßnahmen ist es wichtig, diese durch Messungen in
der Zentrifuge zu verifizieren“, erklärt Meyer. „Nur so lässt sich der
Motor in Abhängigkeit von der jeweiligen Zentrifuge optimieren.“
Bei der Messung der Vibrationen ist zum Beispiel nicht nur die
Höhe des Ausschlags aussagekräftig, sondern auch bei welcher
Frequenz er auftritt. Die Zentrifuge muss im Drehzahl-Betriebsbereich
ruhig laufen. Zudem sollten die kritischen Resonanzen
möglichst weit davon entfernt sein und zügig durchfahren werden.
Und auch bezüglich der Lautstärke gibt es einiges zu berücksichtigen:
So achtet Groschopp nicht nur auf den absoluten Wert
der Schwingungen, sondern auch auf die Amplitude um den Mittelwert.
Um hier beste Ergebnisse zu erzielen, sind gegebenenfalls
aufwändige Tests nötig. Da ist es hilfreich, dass die Entwicklungsabteilung
des Unternehmens über modernste Tools, einen speziell
eingerichteten Musterbau sowie ein eigenes Labor verfügt.
Bilder: Groschopp
www.groschopp.de
Wolf Meyer, Produktmanager bei Groschopp, Viersen
AUF DIE RICHTIGE SCHMIERUNG KOMMT ES AN
Die Kugellager hochdrehender Induktionsmotoren sind besonders
hohen Belastungen ausgesetzt. Eine unzureichende Schmierung
könnte nicht nur zu einem hohen Geräuschpegel führen,
sondern auch Schäden durch Hitze verursachen und damit die
Lebensdauer der Komponenten signifikant verkürzen. Deshalb
werden die Induktionsmotoren von Groschopp laufend getestet
und die Auswahl der Fettqualität immer weiter verbessert.
„Neben der Schmierung wirkt sich auch die Auswahl und die
Qualität der Wälzlager direkt auf Lautstärke und Vibrationen aus“,
so Meyer. „Durch auftretende Axial- und Radiallasten ist neben
dem Einsatz Wälzlager auch die entsprechende Vorspannungseinstellung
wichtig.“ Zudem spielt die Gestaltung der Lagersitze
(Fest-/Loslager) sowie des Schiebesitzes eine entscheidende
Rolle. Sollten immer noch Eigenschwingungen auftreten, sind
gegebenenfalls Sonderlösungen beim Motorwellendesign erfor-
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2024/04 19

STEUERN UND AUTOMATISIEREN
CMP-Servomotoren mit
Servo-Präzisionsgetrieben der
Baureihe PxG von SEW-Eurodrive
bilden die „Muskeln“ des
Tripod-Roboters
STEUERUNG FÜR PICK-AND-PLACE-EINHEITEN
SCHNELLE WERKZEUGWAHL PER TOUCH
Wenn viele unterschiedliche Werkstücke auf einer Maschine verarbeitet werden
sollen, spielen Umrüstzeiten eine wichtige Rolle. Großen Zeitgewinn verspricht
der Pick-and-Place-Roboter „Seibot“ der Erfurter Firma Seitec. Er ist ausgerüstet
mit Komponenten aus dem Automatisierungsbaukasten Movi-C von
SEW-Eurodrive. Das Besondere: für alle Robotergeometrien kommt immer die
gleiche, standardisierte Schnittstelle zwischen der Robotersteuerung mit dem
Softwaremodul Movikit Robotics und der übergeordneten Steuerung zum Einsatz.
Ein Werkstück von der Zuführung nehmen und zur Weiterverarbeitung
in die passende Halterung legen, ist ein monotoner
Arbeitsschritt. Er eignet sich perfekt zur Automatisierung
– und wird doch immer noch oft von Hand erledigt.
Herkömmliche Pick-and-Place-Systeme wiederum bremsen sich
meist selbst mit langen Umrüstzeiten, wenn die Verarbeitung unterschiedlicher
Werkstücke gefragt ist.
ALLES UNTER EINER BEDIENOBERFLÄCHE
Der Erfurter Systemintegrator Seitec hat in Zusammenarbeit mit
dem Antriebsspezialisten SEW-Eurodrive diesen Aufgabenbereich
von Grund auf neu gedacht. Ergebnis ist eine äusserst flexible
Handhabungslösung, die alle Komponenten eines Pick-and-
Place-Systems in einer einzigen, komfortablen Bedienoberfläche
Hans-Joachim Müller, Marktmanager, SEW-Eurodrive, Bruchsal
bündelt. Die Maschine kann hunderte, sehr unterschiedliche
Werkstücke mit minimalen Umrüstzeiten verarbeiten. Für das
Verwalten und Verfolgen der Werkstücke in der Maschine wurde
der IEC-Softwarebaustein Movikit ProductionLineControl von
SEW-Eurodrive eingesetzt. Sie ermöglicht, Werkstücke von
einem bewegten Band auf ein anderes bewegtes Band zu legen.
„Die Rezepte sind im Kontrollsystem der Einheit gespeichert“,
erläutert Daniel Pfeffer, Head of Operations bei Seitec. Mit nur
wenigen Touchgesten am Bedienpanel kann ein Maschinenbediener
innerhalb von Sekunden die Anlage auf ein neues
Werkstück einstellen. Ist ein Greiferwechsel nötig, fordert die
Maschine in derselben Oberfläche dazu auf und parkt den zentralen
Roboter an der passenden Position. „Das dauert insgesamt
vielleicht eine Minute“, betont Pfeffer, der auch der Projektleiter
ist und das Konzept entwickelte. „Hieraus ergibt sich ein enormer
Zeitgewinn gegenüber Anlagen, die bei Anpassungen einen
Eingriff in verschiedene Bedieneinheiten an der Maschine erfordern
– insbesondere bei der Handhabung kleiner Losgrößen.“
Ein weiterer Wunsch des Kunden war, auch die Bedienung der
Kamera über die Visualisierung der Gesamtanlage zu er mög-
20 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

01 Mit der integrierten Steuerung erfolgt auch die Bedienung der Kamera über die
Visualisierung der Gesamtanlage; die Einzelkomponenten werden bei dem
modularen Aufbau durchgehend über Standardschnittstellen miteinander
verbunden, was letztlich zu einer höheren Anlagenlebensdauer beiträgt
lichen. Somit sind zum Einfahren der Anlage mit neuen Teilen bzw. dem Einlernen
neuer Konturen weder Laptop noch Software notwendig.
REDUZIERTE KOMPLEXITÄT
Das erste Exemplar dieser neuartigen Gesamtlösung „Seibot“ – eine Kombination
aus den Wörtern Seitec und Roboter – wurde von einem großen mittelständischen
Produktionsunternehmen für den Bereich der Verarbeitung
und Fertigung bestellt. Auslöser für den Auftrag war ein gar nicht so seltenes
Problem: Eine Teilanlage der Produktionsstraße, die erst seit zehn Jahren im
Einsatz ist, wurde vom Hersteller bereits wieder abgekündigt. Die alte Maschine
lässt sich nicht mehr mit vertretbarem Aufwand an neue Anforderungen
anpassen und ist somit nicht mehr zukunftssicher.
Als Lösung entwickelten Seitec und SEW-Eurodrive gemeinsam eine einheitliche
Schnittstelle zwischen der Robotersteuerung mit dem Softwaremodul
Movikit Robotics und der übergeordneten Anlagensteuerung. Diese Kombination
eignet sich für alle Robotergeometrien vom Scara- bis zum 6-Achs-
Knickarm roboter. So konnte die Komplexität – im Vergleich zu herkömmlichen
Anlagen dieser Art – deutlich reduziert werden. Daniel Pfeffer betont:
„Der ganz große Vorteil dieses Konzepts ist, dass die Positions- und Dynamikwerte
des Roboters für den Pick-and-Place-Prozess über die Visualisierung
der übergeordneten Steuerung einstellbar sind.“ Damit haben Einrichter der
Maschine bzw. Instandhalter jederzeit die Möglichkeit, den Produktionsprozess
zu optimieren. Ein gesondertes Bedienpanel oder spezielle Software
sind nicht mehr notwendig. „Die Lösung von Seitec ermöglicht auch eine
wesentlich höhere Anlagenlebensdauer“, unterstreicht Pfeffer. Gründe dafür
seien ihr einfacher und modularer Aufbau aus industriellen Standardkomponenten
sowie der durchgehende Einsatz von Standardschnittstellen.
UNTERSCHIEDLICHE GEOMETRIEN VEREINZELN
Herzstück der Anlage ist derzeit ein Tripod-Roboter mit zusätz licher Drehachse,
der je nach Bedarf mit zwei verschiedenen Greifern ausgestattet wird.
Er wird durch vier Servomotoren der Baureihe CMP mit PxG-Getrieben in
der Ausführung P5 (für hohe Dynamik) von SEW-Eurodrive angetrieben. Die
Werkstücke werden im Vorfeld mittels zwei verschiedener Methoden vereinzelt.
Eine Kamera zur industriellen Bildverarbeitung, die über Ethernet/IP in
das Gesamtsystem integriert ist, erfasst Form und Lage von derzeit rund 130
unterschiedlichen Werkstücken auf dem Zuführband. Dieses muss – dem
neuesten Stand der Technik entsprechend – nicht mehr transparent sein,
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2024/04 21

STEUERN UND AUTOMATISIEREN
02
03
02 Das Herzstück der Anlage
ist ein Tripod-Roboter; er wird
durch Umrichter und
Servomotoren mit Planetengetrieben
von SEW-Eurodrive
angetrieben
03 Das Konzept der Firma
Seitec ließ sich mit den
Möglichkeiten des Automatisierungsbaukastens
Movi-C
umsetzen; die langfristige
Verfügbarkeit und
Kompa tibilität der
Komponenten stellt eine
lange Betriebsdauer sicher
wodurch sich Handhabung und Service vereinfachen. Zudem
können das Pick-Band und das Place-Band in einem beliebigen
Winkel zueinander angeordnet sein.
Das System liefert so die standardisierte Grundlage für die
Kinematik des Pick-and-Place-Roboters mit vier Freiheitsgraden.
„Wir mussten für die extrem unterschiedlichen Geometrien und
Größen ein System finden, um die Teile zu vereinzeln und sie
dann korrekt handzuhaben“, erläutert Daniel Pfeffer. Ziel des Kunden
war es, in Vorbereitung auf den nächsten Arbeitsschritt, mehrere
Werkstücke im Sekundentakt auf einem Warenträger zu platzieren.
Diese Zielvorgaben habe man mit dem System erreicht.
ZUKUNFTSSICHERE EINFACHHEIT
„Wenn ein neues Werkstück eingelernt werden soll, wird die Anlage
mit Hilfe des intelligenten Movi-C Controllers UHX65 von
SEW-Eurodrive in wenigen Minuten über das Bedienpanel konfiguriert.
Anschließend speichert man den Prozess als neues
Rezept“, erklärt Christopher Kühn, der zweite Projektleiter für die
Neuentwicklung. Benötigt der Roboter irgendwann mehr Freiheitsgrade
oder eine andere Kamera, könnte jede Komponente
dank der nichtproprietären Schnittstellen einfach gewechselt
werden. Eine Integration der Komponenten ist mit Hilfe der bereits
im Movi-C-Controller vorliegenden Kinematikdaten mit wenig
Aufwand möglich. „Alles zwischen zwei und sechs Freiheitsgraden
ist möglich“, ergänzt Daniel Pfeffer. Auch die Zuführbänder
mit zehn weiteren Servomotoren von SEW-Eurodrive
werden durch denselben Controller gesteuert, der auf diese Weise
bereits intern ein Lagebild der gesamten Kinematik der Anlage
hat. (Weil der Roboter sowie die Bänder mit den Teilen ein System
bilden, gehen die Encoderinfos der Bänder direkt auf dem
Controller UHX ein. Damit sind dem Roboter die Encoderwerte
und die Positionen der Bänder bekannt.) Bis zu zehn Roboter,
2.000 Produkte und 200 Ablageboxen können verwaltet werden.
LANGFRISTIGE VERFÜGBARKEIT
„Das Technische Büro Erfurt von SEW-Eurodrive begleitete den
Entwicklungsprozess von Beginn an“, berichtet dessen Leiter
Frank Buchholz. „Die langfristige Verfügbarkeit und Kompatibilität
der Komponenten von SEW-Eurodrive stellt gegenüber herkömmlichen
Anlagen dieser Art eine deutlich längere Betriebsdauer
der Handhabungseinheit sicher.“ Und Seitec-Projektleiter
Pfeffer ergänzt „Unser Konzept ließ sich nur mit den Möglichkeiten
des Automatisierungsbaukastens Movi-C umsetzen.“ Die Entwickler
heben die unkomplizierte und rasche Zusammenarbeit
mit den Antriebsspezialisten aus Bruchsal hervor. So entstand
eine schlanke und somit kostengünstige Gesamtlösung, die für
zahlreiche Pick-and-Place-Anforderungen angepasst werden
kann.
Bilder: SEITEC, SEW-Eurodrive
www.sew-eurodrive.de/movi-c
DIE IDEE
„Wir denken immer von vornherein
ganzheitliche Lösungen. Dank
unseres modularen Konzepts
können wir den Roboter als Einzelprodukt
oder Gesamtlösung mit
Soft- und Hardware anbieten. Sie
beinhaltet das Engineering und die
kundenspezifische Prozessanpassung.
In der minimalen Ausbaustufe
ist eine kompakte Produktlösung
mit Roboter, Steuerung und
Bedieneinheit möglich.“
Frank Seiferth, Gründer und Inhaber
der Firma SEITEC
22 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
PROGRAMMIERBARE DREHGEBER
Die inkrementalen
Drehgeber IXARC von
Posital können jetzt so
konfiguriert werden,
dass sie fraktionale
Impulsraten (fractional
PPR) liefern. Dabei
lassen sich die Geräte
so programmieren, dass
sie einen einzigen Impuls für mehr als eine Wellenumdrehung
übertragen. Für Systeme, die eine fraktionale PPR
erfordern, wurden bisher spezielle optische Drehgeber
verwendet. Jetzt bietet Posital seine robusten IXARC-Magnetgeber
als kompatible, aber zuverlässigere Alternative zu
dieser älteren Technologie an. Die IXARC-Drehgeber arbeiten
mit magnetischer Abtastung und sind in der Schutzart
IP66/67 erhältlich, wodurch sie weit weniger anfällig für
Feuchtigkeit oder Staub sind als optische Geräte. Sie sind
auch mechanisch robuster und verfügen über eine hohe
Stoß- und Vibrationsfestigkeit. Ein besonderes Merkmal der
Komponenten ist ihre Programmierbarkeit. Fraktionale
Impulsraten von 0,125 bis 8 PPR lassen sich in Schritten von
0,125 PPR einstellen. Push-Pull- (HTL) oder RS422- (TTL)
Ausgänge stehen für die Kommunikation zur Verfügung.
www.posital.de
PUMPENREINIGUNG INTEGRIERT
ABB präsentiert im Mai auf der IFAT in
München (Halle C1, Stand 228)
hocheffiziente Antriebstechnik und
Services. Speziell für Anwendungen in
der Wasser- und Abwasserbranche
konzipiert ist der Frequenzumrichter
ACQ580. Er reduziert den Energieverbrauch
nicht nur durch die Drehzahlregelung
von Motoren, sondern auch
mithilfe integrierter Funktionen wie
der Pumpenreinigung. Sie kann
Anwendern zu größeren Energieeinsparungen
verhelfen, indem sie
Verstopfungen in Pumpen beseitigt. Dadurch können die
Pumpen immer am optimalen Betriebspunkt laufen. Der
Frequenzumrichter verfügt über eine integrierte Energie-
Optimierung für ein maximales Drehmoment pro Ampere und
senkt so ebenfalls den Energiebedarf. Er ist jetzt auch in der
Schutzart IP66 verfügbar. Dieser Frequenzumrichter ist für den
Betrieb bei Regen, Hitze, Kälte, Salzsprühnebel, Staub und
anderen rauen Umgebungsbedingungen ausgelegt und
vollständig abgedichtet. Typische Anwendungen sind Klärbecken,
Belüftungsanlagen, Flockungsanlagen und Rücklaufschlammpumpen.
www.abb.com
SPANNTECHNIK FÜR VEREINFACHTE DREH- UND FRÄSPROZESSE
Mehr Flexibilität in der spangebenden Fertigung und deutlich reduzierte Rüstzeiten – unter diesen
Prämissen stellt Ringspann das neue Spannhülsen-Spannfutter HSFS 110 vor. Da das Spannsystem ohne
Plananzug auskommt, eignet es sich für die Bearbeitung von Stangenmaterial und Materialabschnitten
in der ersten oder von Werkstücken ab der zweiten Aufspannung. Die Konstruktion ermöglicht einen
einfachen und schnellen Austausch der Spannhülsen. Mit seinem ausführbaren Spanndurchmesserbereich
von 22 bis 80 mm präsentiert sich HSFS 110 zudem als vielseitiges Spannzeug. Zusätzliche
Flexibilität verschafft es dem Nutzer, da eine Änderung des Spanndurchmessers bis 1,5 mm realisierbar ist. Das Spannsystem
besteht aus einem Basisfutter, einer Spannhülse sowie einem Zugrohradapter und einem Adapterflansch.
www.ringspann.de
Ketten, Kabel, Konfektionen:
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Als Systemanbieter für elektrische Verbindungstechnik entwickeln und
realisieren wir für Sie Standard- und Sonderlösungen im eigenen Haus –
von der einzelnen Leitung bis zur einbaufertigen Energiekette.
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Hannover Messe 2024
Halle 13, Stand D88

SENSORIK UND MESSTECHNIK
KONNEKTIVITÄT
PRÄZISE MOTORREGELUNG MIT
ROBUSTER EINKABELTECHNOLOGIE
Drehgeberschnittstellen mit sechs Leitern zur Übertragung der
Versorgung und der differentiellen Takt- und Datensignale sind
immer noch weit verbreitet. Wer den Verkabelungsaufwand
verringern möchte, kann von einer etablierten Encoder-
Schnittstelle wie SSI oder BiSS C auf die robuste BiSS
Line-Einkabeltechnologie umsteigen. Mit dem Open-Source-
Protokoll BiSS Line hat iC-Haus eine Schnittstellentechnologie
entwickelt, die den Umstieg besonders einfach macht.
Brückenbausteine und VHDL IPs erschließen die erweiterten
Features – auch in Bestandsprojekten.
Bereits seit einigen Jahren sind Einkabeltechnologien in der Antriebstechnik in
aller Munde. Es werden nur noch zwei Leiter zur Übertragung von Datensignalen
und Versorgung eines Drehgebers benötigt. Dadurch können
separate Motor- und Drehgeberkabel durch ein gemeinsam genutztes Kabel ersetzt
werden. Mit dem eingesparten Material können bereits beim Einkauf mit jedem
Meter Leitungslänge Kosten eingespart werden. Auch sinken die Produktions- und
Wartungskosten, da der Aufwand für die Konfektionierung und den Kabeltausch bei
Defekten reduziert wird. Die Verkabelung benötigt außerdem weniger Raum und bietet
so mehr Flexibilität für den Aufbau kompakterer Systeme. Es lohnt sich also nicht nur
bei Neuentwicklungen über eine Einkabeltechnologie wie BiSS Line nachzudenken.
Auch für Bestandsprojekte ist eine Implementierung dank Brückenbausteinen und
VHDL IPs eine Über legung wert.
Den Verkabelungsaufwand zu reduzieren, das ist das Ziel derer, die von einer etablierten
Encoder-Schnittstelle wie BiSS C und SSI auf eine Einkabeltechnologie wie BiSS
Line umsteigen möchten. Denn nach wie vor sind in der Antriebstechnik Drehgeber-
Schnittstellen mit sechs Leitern für die Übertragung der Versorgung und des differentiellen
Takt- und Datensignals verbreitet.
Marcel Reuter, Vertrieb und Applikation für BiSS-Komponenten und -Systeme,
iC-Haus GmbH, Bodenheim am Rhein
DIE IDEE
„Verkabelung reduzieren, Kosten
senken und gleichzeitig nicht auf
die Leistungsfähigkeit etablierter
Motor-Feedback-Kommunikationsprotokolle
verzichten müssen.
Das bietet die Einkabeltechnologie
BiSS Line. Die Features des weltweit
etablierten Sensor-/Aktor-Standards
BiSS C werden für BiSS Line in ein
differentiell übertragenes RS485-
Signal gewandelt. Durch kombinierte
Übertragung von Versorgung und
Daten benötigt BiSS Line lediglich
zwei Adern im Kabel. Dank Fehlerkorrektur
wird die Datenverfügbarkeit
auch in Umgebungen mit
elektromagnetischen Störfeldern
sichergestellt.“
Marcel Reuter, Vertrieb und
Applikation für BiSS-Komponenten
und -Systeme, iC-Haus GmbH,
Bodenheim am Rhein
24 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

SENSORIK UND MESSTECHNIK
01 Konzept der
Einkabeltechnologie
BiSS Line: 2-Leiter-
Übertragung mit
RS485-Transceiver,
Transformator sowie
Kondensatoren und
Spulen für die
(Ent)Kopplung von
Versorgungsspannung
und Datensignalen
Mit dem Open-Source-Protokoll BiSS Line hat iC-Haus eine
Technologie entwickelt, die den Umstieg auf zwei Leiter besonders
einfach macht. Das gilt nicht nur für BiSS C und SSI Sensoren,
sondern auch für Sensoren, Aktoren und Controller, die über
eine SPI- oder I2C-Schnittstelle eingebunden werden sollen.
Die isochrone Datenübertragung mit 12,5 Mbit/s ist auf kurze
Zyklen deutlich unter 31,25 μs und einen niedrigen Jitter optimiert
und dadurch hervorragend für Anwendungen der Regelungstechnik
geeignet. BiSS Line ist busfähig und ermöglicht beliebige
Daten in bis zu acht Datenkanälen mit jeweils bis zu
64 Bits und eigenem CRC bidirektional zu übertragen. Selbst in
mehrachsigen Systemen können so Steuersignale des Antriebs
und Daten von Sensoren vollständig in jedem Zyklus übertragen
werden.
EINFACHES KONZEPT
Der Systemaufbau basiert bei BiSS Line und anderen Einkabeltechnologien
grundsätzlich auf dem gleichen Konzept. So werden
die Datensignale halbduplex gemäß RS485-Standard gesendet
und empfangen. Mit einem Transformator werden die Komponenten
geschützt und Rauschen durch Masseschleifen verhindert.
Das hochfrequente Datensignal wird vor der Übertragung mittels
Kondensatoren und Spulen auf die konstante Versorgung moduliert,
sodass separate Versorgungsleitungen entfallen.
GERINGER JITTER, PRÄZISE REGELUNG
Ein BiSS Line Frame wir durch den BiSS Line Master gestartet und
der BiSS Line Slave antwortet darauf. BiSS Line bietet die Möglichkeit,
in einem Zyklus Sensordaten (SDATA) und Aktor daten
(ADATA) zu übertragen. Zwischen den Frames wird ein IDLE-
Signal übertragen, das aus High-Low-Pärchen besteht. So wird
ein Aufladen der Leitungen verhindert und die Teilnehmer werden
synchronisiert. Die Prozessdatenübertragung beginnt typischerweise
mit einem Triggersignal eines Controllers (PDREQ)
innerhalb des Antriebs. Um den Datenjitter zu minimieren, wird
die Differenz zwischen PDREQ und dem IDLE-Signal mit einer
Auflösung von 5 ns gemessen, als digitaler Wert TDLY innerhalb
des REQDLY-Symbol via BiSS Line übertragen und der Datenerfassungszeitpunkt
des Sensors (bei BiSS C Sensoren ist dies die
erste steigende Taktflanke) entsprechend verzögert. Dadurch
bleibt die Zeit zwischen Triggersignal und Datenerfassungszeitpunkt
nahezu konstant und bietet eine wichtige Grundlage für
Regelungsaufgaben, die eine hohe Präzision voraussetzen.
ROBUSTE DATENÜBERTRAGUNG
Die Umgebung von Motor-Feedback-Systemen ist durch elektromagnetische
Störfelder geprägt, welche die Daten korrumpieren
können. BiSS Line bietet diverse Features, um Daten auch unter

SENSORIK UND MESSTECHNIK
02 BiSS Line Datenübertragung:
der Master beginnt den Frame (grün) und der
Slave antwortet (blau); der Jitter wird durch
Übertragung der Differenz zwischen Prozessdatentrigger
(PDREQ) und IDLE-Signal minimiert
03 In Umgebungen mit starken
elektromagnetischen Störfeldern
spielt BiSS Line seine Stärken aus
und erhöht die Datenverfügbarkeit,
hier am Beispiel einer Mikro -
controller-Kommunikation in
einer Baumaschine
schwierigen Bedingungen zuverlässig ans Ziel zu bringen. Dazu
gehören folgende Features:
eine 8b10b-Kodierung der Symbole, um eine Aufladung der
Leitung zu verhindern,
die Auswahl geeigneter Startsymbole, um den Beginn der Kommunikation
zuverlässig zu erkennen,
CRCs zur Validierung der Datenkanäle sowie
die Implementierung von Fehlerkorrekturmechanismen (Bose-
Chaudhuri-Hocquenghem-Codes).
Dadurch können dem Empfänger auch dann noch zuverlässig
gültige Daten übergeben werden, wenn vier Datensymbole durch
einen Burst zerstört werden.
SPEICHERZUGRIFFE
Bereits mit BiSS C wurde mittels In-Band-Protokoll eine Möglichkeit
geschaffen, auf die Register der Sensoren zuzugreifen, unter
anderem um sie zu konfigurieren, zu kalibrieren oder Temperaturwerte
auszulesen. Dafür sendet der Master am Ende des
Frames ein Control Data Bit an den Slave (CDM) und der Slave
antwortet darauf im folgenden Frame mit einem Control Data Bit
an den Master (CDS). Um einen vollständigen Control Data
Frame zu übertragen und beispielsweise ein Register des Sensors
zu schreiben oder zu lesen, werden 32 Prozessdaten-Frames
benötigt. Dieses Konzept ist gleichermaßen in BiSS Line übernommen.
Das CDM-Bit wird innerhalb des REQDLY-Symbols
übertragen. Das CDS-Bit des Slaves folgt im RSPx-Symbol des
folgenden Frames. Die Konfiguration des BiSS-C-Sensors kann
daher genauso einfach über BiSS Line erfolgen.
EINFACHE PROTOKOLL-IMPLEMENTIERUNG
Um trotz der zahlreichen Features die Implementierung von BiSS
Line einfach zu gestalten, bietet iC-Haus den beidseitig einsetzbaren
Brückenbaustein iC-BL sowie eine BiSS Line Master IP zur
Implementierung in FPGAs, MCUs und ASICs an.
iC-BL bietet Master-Interfaces für BiSS C, SSI, SPI und I2C sowie
ein SPI Slave Interface, um Prozessdaten auszutauschen. Der
RS485-Transceiver für die BiSS-Line-Übertragung ist bereits implementiert.
Praktisch ist außerdem der integrierte Spannungswandler,
der aus einer Eingangsspannung von bis zu 30 V eine
Sensorversorgung von 5 V, 3,3 V oder 2,5 V für bis zu 200 mA Last
erzeugt. Für einfache Systeme mit bis zu drei Datenkanälen kann
die Konfiguration des iC-BL im OTP-Speicher hinterlegt werden.
Externe Transceiver, Level-Shifter und EEPROM werden damit
überflüssig und ermöglichen ein kompaktes Platinen-Design.
Zur schnellen Inbetriebnahme werden Demoboards, GUI-Software
und MCU-Treiber angeboten.
Bilder: iC-Haus
www.ichaus.de
26 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
FÜR HOHLWELLEN GRÖSSERER
DURCHMESSER
PWB Encoders
präsentiert einen
neuen Absolut-
Drehgeber mit
magnetischer
Abtastung. Mit
dem IMEA 64
lassen sich
Single- und
Multiturn-Positionen
selbst im
spannungslosen Zustand exakt erfassen und bis zu 18 Jahre
lang speichern. Den kompakten und lagerlosen IMEA 64 hat das
Unternehmen speziell für kinematische Anwendungen mit
durchgehenden Hohlwellen größerer Durchmesser entwickelt,
die mit Drehzahlen von bis zu 9.000 U/min rotieren. Deren
Steuerung stellt hohe Anforderungen an die Messgenauigkeit,
Flexibilität und Lebensdauer des Drehgebers. Hinsichtlich der
Messgenauigkeit dringt der IMEA 64 in den Bereich einfacher
optischer Drehgebersysteme vor. Maximale Auflösungen von
bis zu 42 Bit absoluter Positionsdaten sind möglich. Die
Auflösung lässt sich im Multiturn-Modus auf bis zu 16 Bit und
im Singleturn-Modus auf bis zu 26 Bit einstellen. Die Datenrate
beträgt 10 Mbit/s. Dank hoch performanter Hall-Sensoren und
einer differentiellen Abtastung zeigt sich der neue Hohlwellen-
Drehgeber unempfindlich gegenüber Fremdfeldern. Zudem
ermöglichen umfangreiche Diagnosefunktionen ein optimales
Monitoring des Winkelgebers. Das korrespondiert mit den
stetig steigenden Safety- und MRO-Ansprüchen vieler Motorenbauer
und Anlagenplaner.
www.pwb-encoders.com
HALL-DREHGEBER IN EXTRA
FLACHER BAUFORM
Der neue Hall-Effekt-Singleturn-Drehgeber
HSM14F von
Megatron ist mit einer
Gehäusetiefe von 6,2 mm
äußerst flach, auch das
Gehäuse hat einen Durchmesser
von nur 14 mm.
Durch die kompakten
Abmessungen eignet sich
der Drehgeber für Applikationen
mit geringem Einbauraum.
Der HSM14F verfügt
über eine Auflösung von
12 Bit (4.096 Schritte) und hat einen elektrisch wirksamen
Drehwinkel von 360 Grad. Drehwinkel von 90°,
180° und 270° sowie kundenspezifische Werte sind
ebenfalls möglich. Optional ist er auch mit redundanter
Elektronik verfügbar, um höhere Anforderungen an die
Betriebssicherheit erfüllen zu können. Der Drehgeber
ist mit einer Flanschbefestigung ausgestattet. Durch
den Betriebstemperaturbereich von −40 bis 105 °C und
die Schutzart IP65 eignet er sich auch für Anwendungen
mit erhöhten Umgebungsanforderungen. Das
eingebaute Gleitlager hat eine Lebensdauer von
100 Mio. Umdrehungen, die maximale Betätigungsgeschwindigkeit
beträgt 400 1/min. Kundenindividuelle
Anpassungen für Serien sind darüber hinaus möglich,
wie zum Beispiel PWM-Ausgänge, individuelle Ausgangssignale,
andere Wellengeometrien, eine Wellenabflachung
oder Kabelkonfektionierungen.
www.megatron.de
IMPRESSUM
erscheint 2024 im 63. Jahrgang,
ISSN 0722-8546 / ISSN E-Paper: 2747-7991
REDAKTION
Chefredakteur: Miles Meier (mm),
Tel.: 06131/992-208,
E-Mail: m.meier@vfmz.de
(verantwortlich i.S.d. § 18 Abs. 2 MStV)
Redakteur:
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Tel.: 06131/992-204, E-Mail: f.berthold@vfmz.de
Redaktionsassistenz:
Melanie Lerch, Tel.: 06131/992-261,
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(Redaktionsadresse siehe Verlag)
GESTALTUNG
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SALES
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E-Mail: o.jennen@vfmz.de
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WÄLZ- UND GLEITLAGER
WELLENFEDERN IN WÄLZLAGER-BAUGRUPPEN
OPTIMAL VORSPANNEN UND
TOLERANZEN AUSGLEICHEN
Das zielsichere Einstellen der
Vorspannungen und der präzise
Toleranzausgleich sind zentrale Aspekte bei
der Konstruktion dynamischer Wälzlager-
Baugruppen. Bei steigenden
Qualitätsanforderungen können hier
Wellenfedern aus gewalztem Flachdraht
eine interessante Lösung darstellen.
Welche Vorteile sie gegenüber anderen
Federtypen bieten, erklärt ein führender
Anbieter von Smalley-Sicherungsringen
und Wellenfedern.
Der Toleranzausgleich und das Anlegen von Vorspannungen geben eingebauten
Lagern bei der Montage einen dauerhaft sicheren und passgenauen Sitz.
Dies erfolgt durch Ausübung einer axial wirkenden Permanentlast auf das
Lager. In Frage kommen hierfür statische Maßnahmen, wie zum Beispiel
eine feste Verriegelung, oder das dynamische Vorspannen mittels Federn.
Ein typisches Beispiel für die dynamische Lösung: Im Getriebebau werden vorgespannte
Federn zum parallelen Einspannen mehrerer Kugellager eingesetzt, um die
An- und Abtriebswellen zu lagern. Hier lohnt es sich allerdings genau hinzuschauen.
Denn Federn aus Runddraht oder gestanzte Wellenfedern erweisen sich hier als suboptimal.
Hochwertige Wellenfedern aus gewalztem oder gerolltem Flachdraht sind
ihnen überlegen. „Sie ermöglichen die Realisierung sehr steifer, schwingungsarmer
Verbindungen, vereinfachen die Montage und erlauben die Umsetzung höherer
Genauigkeitsanforderungen“, erläutert Johannes Lambertz, Local Manager bei TFC.
Im Produktsortiment des Unternehmens finden sich beispielsweise die Wellenfedern
der Baureihen YSSB und YSSR von Smalley. Dabei handelt es sich um einlagige
Wellenfedern. Viele Konstrukteure der Antriebstechnik nutzen sie, um Wälzlager-Vorspannungen
zu realisieren. Lambertz erklärt: „Diese Wellenfedern haben kurze
Federwege und arbeiten insbesondere in Anwendungen mit geringen bis mittleren
Belastungen mit sehr hoher Präzision und Zuverlässigkeit.“
Die Wellenfedern werden in Ausführungen mit Spalt oder überlappenden Enden
angeboten. Sie lassen sich einfach radial in Bohrungen einspannen. Dort üben sie
ihre Kraft gezielt auf den Außenring eines Wälzlagers aus – ohne zu verrutschen. Auch
für eine einfache Über-Kopf-Montage sind die Wellenfedern geeignet.
CLEVERE LÖSUNG FÜR DÜNNRINGLAGER
Smalley-Wellenfedern bieten auch bei Anwendungen mit Dünnringlagern eine
clevere Vorspannungslösung. Dünnringlager haben sehr schmale Außen- und Innenringe.
Um Raum und Gewicht zu optimieren, werden sie häufig in Werkzeugkarussellen,
Robotergelenken, Prüfanlagen oder optischen Systemen verwendet. Die schlanke
DIE IDEE
„Das Vorspannen von Wälzlagern
erfolgt durch Aufbringen einer
permanenten Axiallast auf das
Lager. So lassen sich spezielle
Funktionen realisieren oder montagebedingte
Toleranzen ausgleichen.
Es gibt zwei Methoden: Die feste
Vorspannung, bei der Innen- und
Außenring per Verriegelungsmechanik
fixiert werden, und die dynamische,
flexible Vorspannung. Hier übt
eine Feder eine konstante Axiallast
auf eine Seite des Lagers aus. Die
ausgleichende Konstantkraft der
Feder sorgt für einen sicheren, stets
gleichstarken Kontakt zwischen
Wälzkörpern und Lagerringen. Das
Axial- und Radialspiel wird minimiert.
Dies verbssert die Funktion
und Lebensdauer von Wälzlagern.“
Marco Sturm, Freier Fachjournalist, Darmstadt, im Auftrag von TFC Ltd., Bochum
Johannes Lambertz, Local Manager
bei TFC Ltd., Bochum
28 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

WÄLZ- UND GLEITLAGER
TFC bietet im Standardprogramm Wellenfedern
in Feder- und Edelstahl sowie mit
Durchmessern von 9,0 bis 580 mm an
Bauform dieser Wälzlager stellt allerdings höhere Anforderungen
an die Konstruktion der Vorspannungslösung und die hierfür
eingesetzten Wellenfedern.
Lambertz erläutert: „Viele konventionelle Wellenfedern erweisen
sich hier als zu breit. Sie drücken daher bei der radialen Ausdehnung
in der Bohrung auf die Wälzkörper des Lagers. Das ist
ein KO-Kriterium, da es zu Lagerschäden führen kann.“
Mit einem Distanzring zwischen der überbreiten Wellenfeder
und dem Dünnringlager lässt sich das Problem zwar konstruktiv
lösen. Der Ring vermeidet den direkten Kontakt zwischen Feder
und Wälzkörper, erhöht jedoch die Komplexität. Dem Wunsch
nach Teilereduktion und Raumoptimierung wird dies mithin
nicht gerecht.
IMPROVISATION ÜBERFLÜSSIG
Gewalzte Smalley-Wellenfedern mit Spalt oder überlappenden
Enden eröffnen auch hier einen Ausweg. Denn TFC kann diese
Wellenfedern mit sehr schmalem Flachdraht anbieten. Sie liegen
optimal auf dem äußeren Ring des Dünnringlagers auf, stehen
nach innen nur minimal über und berühren daher den Wälzkörper
nicht.
Eine Distanzring-Improvisation ist damit überflüssig. Der Konstrukteur
spart so ein Bauteil, vereinfacht die Montage und
schließt eine potenzielle Fehlerquelle aus. Lambertz erläutert:
„Kraft und Federrate der Wellenfeder können exakt auf die Anforderungen
abgestimmt werden, und für ihre Montage gilt auch
hier: Einfach in die Bohrung klemmen.“
vergessen: Wellenfedern beanspruchen bei gleichem Federweg
und gleicher Belastbarkeit bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum
als konventionelle Runddraht- oder Spiralfedern. In der
Baugruppen-Konstruktion eröffnen sich dadurch ganz neue Weg
zur Raumoptimierung und Miniaturisierung.“
Bilder: TFC
www.tfc.eu.com
FÜR HOHE LASTEN GEEIGNET
Standardmäßig bietet TFC die Wellenfedern der Produktlinien
YSSB/ YSSR in Feder- und Edelstahl an sowie mit Durchmessern
von 9,0 bis 580 mm. In Sonderfällen können sie aber auch aus
seltenen Werkstoffen und in Abmessungen von 5,0 bis 2.000 mm
gefertigt werden. Wirken im Rahmen der Vorspannung größere
Kräfte, lassen sich die Wellenfedern auch stapeln. Lambertz weist
allerdings darauf hin, dass es für diese Aufgabe mit der Wellenfeder
des Typs Nested Spirawave bereits eine einbaufertige Lösung
gibt. „Die Flachdraht-Windungen dieser Wellenfeder liegen
werkseitig parallel und vollflächig aufeinander“, sagt Lambertz.
„Dabei gibt uns Smalley die Garantie, dass sie aus ein und demselben
Stück Flachdraht bestehen. Eine solche Nested Spirawave
stellt eine zwei bis drei Mal höhere Federkraft als eine einlagige
Wellenfeder bereit.“
Die gewalzten Flachdraht-Wellenfedern von Smalley sind eine
innovative Alternative zu anderen Federtypen bei der Konstruktion
von Wälzlager-Baugruppen. Sie können verwendet werden,
um definierte Vorspannungen in Wälzlager-Baugruppen einzustellen,
Lagerspiele auszugleichen und betriebsbedingte Toleranzen
zu kompensieren. Gegenüber gestanzten Federprodukten
bieten sie deutliche Vorteile: Die Belastbarkeiten, Toleranzen und
Federkonstanten lassen sich genauer spezifizieren. Über weite
Teile ihres Dehnbereichs steigt die Federkraft einer Smalley-
Wellenfeder nämlich gleichmäßig an.
Auch das ist zu beachten: Bei der Bearbeitung gestanzter Wellenscheiben
kommt es nicht selten zu Ermüdungsrissen, Ungenauigkeiten
bei der Federkraft und anderen Problemen. Smalley
fertigt die Wellenfedern hingegen aus massivem, gehärtetem und
temperiertem Stahl- oder Metalldraht. Bei der weiteren Wärmebehandlung
können sie sich deshalb nicht verformen. Nicht zu
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2024/04 29

WÄLZ- UND GLEITLAGER
RUNDTISCHLAGER
MEHR GENAUIGKEIT UND
PROZESSSICHERHEIT
RTB-ABS-Lager
der neuesten
Generation mit
absolutem
Messsystem
Hohe Steifigkeit, große Belastbarkeit und sehr hohe Genauigkeit:
Mit diesen Eigenschaften erfüllen Rundtischlager von Rodriguez die hohen
Anforderungen im Werkzeugmaschinenbau. Die RTB-Lager sind Garant für
stabile Produktionsprozesse und präzise Ergebnisse. Der Beitrag gibt
Einblicke in aktuelle Wälzlagertechnologie. Insbesondere der Typ RTB-ABS
überzeugt mit einer zukunftsweisenden Weiterentwicklung.
Axial-Radial-Zylinderrollenlager oder RTB-Lager (Rotary
Table Bearings) von Rodriguez eignen sich hervorragend
für Dreh- und Positioniereinheiten von Werkzeugtischen.
Aufgrund ihrer Kippsteifigkeit und Abrollgenauigkeit erfüllen
sie die hohen Anforderungen der spanenden Bearbeitung.
Oft werden die hochpräzisen Lager auch in Fräsköpfen eingesetzt,
da sie auch bei hohen Geschwindigkeiten und starker Beanspruchung
optimale Arbeitsergebnisse liefern.
Die Wahl des passenden RTB-Lagers sei bei Werkzeugmaschinen
wichtig, um Produktionsprozesse und die Leistung der Maschine
zu optimieren, sagt Ulrich Schroth, Geschäftsbereichsleiter Value
Added Products (VAP) bei Rodriguez. Gleichzeitig könnten so die
Gesamtkosten reduziert werden.
Julia Hartung, Assistant of Management & Marketing , Rodriguez GmbH
RTB-Lager eignen sich besonders für den Einbau in Anwendungen
mit kombinierten Belastungen und hohen Präzisionsanforderungen.
Sie sind vorgespannt und können sowohl Radiallasten
als auch bidirektionale Axiallasten und Kippmomente unter Beibehaltung
der Vorspannungseigenschaften aufnehmen.
Die Vorspannung sorgt dafür, dass die Lager geräuscharm laufen
und nur geringe Schwingungs- und Wärmewerte erzeugen.
Dafür werden die Rollen bei der Montage so kalibriert, dass beim
Anziehen des Bauteils zwischen Rollen und Laufbahnen eine
Spannung entsteht. Dadurch wird eine hohe Steifigkeit und Laufgenauigkeit
erreicht.
Die Standardausführung der RTB-Lager besteht aus einem geschmiedeten,
L-förmigen Innenring, einem Außenring, zwei Axialrollenlagern,
einem Zylinderrollenlager und einer Axialscheibe. Es
handelt sich um Präzisionslager bis zur Toleranzklasse P4. Die
kompakten Hochgenauigkeitslager sind einbaufertig erhältlich.
Darüber hinaus bietet Rodriguez die Möglichkeit von kundenspezifischen
Anpassungen.
30 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

WÄLZ- UND GLEITLAGER
PRÄZISIONSLAGER, DIE PASSEN
Rodriguez bezieht seine RTB-Lager vom Hersteller Unitec, einem
erfahrenen Spezialisten für Präzisionslager für Werkzeugmaschinen
und industrielle Anwendungen. Die Produkte werden aus
hochwertigem Qualitätsstahl hergestellt und ihre Geometrien
stetig optimiert. Sie halten damit selbst sehr hohen Beanspruchungen
durch die Bearbeitungskräfte stand. Ein Beispiel sind
kombiniert wirkende Lasten auf Positioniertische und Fräsköpfe.
Das Sortiment umfasst unterschiedliche Präzisions-RTB-
Lager: 1. RTB-Standard für verschiedenste Anwendungen,
2. RTB-HSA für Anwendungen mit geringem Reibmoment und
hohen Drehzahlen sowie 3. RTB-ABS mit absolutem Messsystem
und 4. RTB-AMS mit induktivem Messsystem. Letztere eignen
sich für den Betrieb unter anspruchsvollen Bedingungen wie
hohen Lasten, Vibrationen oder schmutzigen Umgebungen.
Dank der induktiven Messung sind diese Lager robust, temperaturstabil
und einfach zu installieren. Das System ist speziell für
den Einsatz in Rundtischen mit Torque-Antrieben ausgelegt und
modular aufgebaut.
ABSOLUTE POSITION OHNE NACHJUSTIEREN
Innerhalb der RTB-Baureihe wurde der Typ ABS nun noch weiter
optimiert. Die RTB-ABS-Lager der neuesten Generation sind in
verschiedenen Größen mit Innendurchmessern von 150 bis
580 mm Bohrung erhältlich. Sie zeichnen sich durch eine kompakte
Bauweise aus: Die integrierte Messeinheit macht die Installation
externer Positionssensoren überflüssig und vereinfacht die
Montage. Sie sind außerdem so konstruiert, dass sich das Messsystem
bei der Montage automatisch richtig positioniert und der
Abtastkopf nicht mehr nachjustiert werden muss. In der Mitte der
Drehachse gibt es darüber hinaus viel Raum für zusätzliche Werkzeuge
oder auch Pneumatik-, Kühlmittel- oder Signalleitungen.
Das Herzstück der RTB-ABS-Lager bildet das integrierte Messsystem.
Es ist schnell und einfach abzulesen und lässt sich an die
Numerische Steuerung anbinden. Es besteht aus einer ringförmigen
Präzisionsskala, die als Maßbandring auf dem Außendurchmesser
der Axialscheibe angebracht ist. Je nach Genauigkeitsanforderungen
sind ein oder zwei Abtastköpfe auf dem Außenring
positioniert und auf die Skala ausgerichtet. Der Abtastkopf
erkennt den Drehwinkel des Skalenrasters. Die eingebaute Signalauswerte-Elektronik
erzeugt ein Ausgangssignal für die CNC.
BEWEGUNG OPTIMAL KONTROLLIEREN
Die absolute Messung erfolgt direkt an der Drehachse. Mechanische
Fehler und Störungen werden dadurch vermieden. Auch
Verunreinigungen, Vibrationen oder Magnetfelder beeinflussen
die Ermittlung des Positionswertes nicht. Damit eignen sich die
Lager für die typischen Bedingungen von Werkzeugmaschinen
wie hohe Drehzahlen, Schwingungen oder schmutzige Umgebungen.
Der Absolutwertgeber sorgt für die Einhaltung enger
Toleranzen und eine hohe Bauteilpräzision.
Daneben überzeugen die Lager durch ihre Dynamik. Sie sind
jetzt noch leistungsfähiger und verfügen über eine verbesserte
Steifigkeit. Erreicht wurde dies unter anderem durch die Weiterentwicklung
der Software und das verbesserte Zusammenwirken
von Mechanik und Elektronik. Aufgrund der hohen
Messgenauigkeit und Auflösung von bis zu 26 Bit kann die Bewegung
optimal kontrolliert und gesteuert werden.
Es gibt Treiber für folgende Schnittstellen: Heidenhain Endat
2.2, Siemens Drive CLiQ, Fanuc αi, Mitsubishi, BiSS/C und SSI +
1Vpp. Die integrierten Sensoren liefern außerdem Informationen
zur Überwachung und Erfassung von Echtzeit-Leistungsdaten
des Getriebesystems. Stillstände können so vermieden
und Ausfälle minimiert werden. Mittels der Sensordaten lässt
sich der Systemzustand beurteilen und eine vorausschauende
Wartung umsetzen.
Bild: Rodriguez/Unitec
www.rodriguez.de
DIE IDEE
„Die Wahl des passenden RTB-Lagers
für eine bestimmte Werkzeugmaschinenanwendung
kann entscheidend
sein, um Produktionsprozesse und
Maschinenperformances zu optimieren,
und gleichzeitig zu einer Reduzierung
der Gesamtkosten beitragen.“
Ulrich Schroth, Geschäftsbereichsleiter
Value Added Products (VAP),
Rodriguez GmbH, Eschweiler

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
CONDITION-MONITORING-SYSTEM
EIN EYE DARAUF HABEN
In der industriellen Fertigung ist die präventive Wartung von Maschinen und Anlagen
von entscheidender Bedeutung. Durch die kontinuierliche Überwachung von
Betriebsparametern vom Ölmonitoring bis zur Schwingungsanalyse können
potenzielle Schäden frühzeitig erkannt werden, bevor sie zu kostspieligen
Maschinenausfällen führen. Für Antriebssysteme bietet die Eye-Produktreihe von
Sumitomo Drive Technologies eine integrierte Lösung zur Zustandsüberwachung und
Optimierung von Maschinen und Anlagen.
Eye verbindet drei entscheidende Aspekte der vorausschauenden
Maschinenwartung in einer Serie: Schwingungsanalyse,
Ölmonitoring und -filtration. Als einzelnes Produkt
für die spezifische Wartungsanforderung oder als
komplett integriertes System. Das ist laut Sumitomo Drive Technologies
eine Neuheit im Bereich des Condition Monitorings von
Antriebslösungen. Dabei ist die eye-Serie nicht nur mit sämtlichen
Industriegetrieben kompatibel, sondern auch mit denen
der Mitbewerber. Als „Standalone“-Lösung muss sie nicht in die
Getriebesteuerung integriert werden und ist damit für eine Vielzahl
unterschiedlicher Industriegetriebe geeignet.
André Sitzmann, Ingenieur für Condition-Monitoring-Systeme bei
Sumitomo Drive Technologies und Reza Golafshan, Teamleiter für
Condition-Monitoring-Systeme bei Sumitomo Drive Technologies
ÖLÜBERWACHUNG UND -FILTRATION
Die Überwachung der Ölqualität, oft vernachlässigt in der Maschinenwartung,
stellt lediglich etwa 14 Prozent des Marktes der
Zustandsüberwachungssysteme dar – so eine Analyse des globalen
Marken- und Beratungsunternehmens KBV Research. Die
Monitoring-Lösung Eye erfasst zentrale Parameter wie die Öltemperatur
und leitfähigkeit sowie Wasser- und Feststoffverunreinigung.
Damit liefert Eye wichtige Hinweise auf Katalysatoren,
welche die Ölalterung sowie -oxidation beschleunigen und die
Lebensdauer eines Getriebes negativ beeinflussen. Im Vergleich
zur reinen Schwingungsanalyse bietet die Überwachung der Ölqualität
klare Vorteile, insbesondere wenn das Ziel darin besteht,
potenzielle Schäden frühzeitig zu erkennen, bevor sie zu einem
Systemausfall führen.
Auf Basis jahrzehntelanger Erfahrung in der Entwicklung und
Fertigung sowie der Expertise bezüglich der Lebensdauer von
32 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

KOMPONENTEN UND SOFTWARE
Antriebssystemen hat Sumitomo Drive Technologies die Ölüberwachung
mit der Ölfiltration kombiniert. Eye bietet drei
unterschiedliche Ölfilterelemente an: in den Filtergrößen 3 µm
(µm: Mikrometer), 5 µm oder 10 µm, die unter Berücksichtigung
des jeweiligen Einsatzbereichs ausgewählt werden. Für
die optimale Filterleistung sind diese Tiefenfilterelemente mit
den industriell weit verbreiteten und bekannten Oberflächen-
Filterelementen, auch als „Spin-on“ bezeichnet, im Ölfilterwagen
kombiniert. Mit der Kombination aus Tiefen- und Oberflächen-Filterelementen
entfernt Eye effektiv schädigende Verunreinigungen
wie zum Beispiel Feststoffe, Verschleißpartikel
oder Wasser aus dem Öl.
FORTSCHRITTLICHE SCHWINGUNGSANALYSE
Die schwingungsbasierte Zustandsüberwachung von Antrieben
ist eine gängige Methode in industriellen Anwendungen und
bildet die Grundlage für Eye. Antriebssysteme, die E-Maschinen,
Getriebe und andere Maschinenelemente enthalten, erzeugen
während ihres Betriebs charakteristische mechanische
Schwingungen. Das frühzeitige Erkennen von Auffälligkeiten in
der Schwingungsanalyse ermöglicht es den Betreibern, präventive
Maßnahmen zu ergreifen, bevor ernsthafte Schäden am
Antriebssystem entstehen, die in Folge zu ungeplanten Ausfallzeiten
führen.
Die fortschrittliche Schwingungsanalyse innerhalb von Eye
liefert über fünfzig verschiedene Schlüsselkennzahlen (KPIs,
Key Performance Indicators) und Gesundheitsindikatoren (His)
sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich, um damit eine
ganzheitliche Schwingungsanalyse zu ermöglichen. Zusätzlich
ist das Dashboard in der Lage, Basis- und Hüllkurvenspektren
für detailliertere Analysen darzustellen, um Schwingungssignale
zu erkennen und frühzeitig auf potenzielle Maschinenschäden
eines Antriebssystems hinzuweisen.
Obwohl mehr als drei Viertel aller Schadendiagnose-Techniken
Schwingungsanalysen verwenden, kann die Effektivität bei
der frühzeitigen Schadenserkennung stark variieren, wenn diese
Methode isoliert eingesetzt wird. Laut einer Analyse von
ATEK Access Technologies, einem internationalen Hersteller
von Machine-to-Machine-Technologien, kann die Effizienz in
01 Die Eye-Produktreihe über -
wacht Antriebssysteme und sorgt
für mehr Nachhaltigkeit durch
kombinierte Schwingungs- und Ölanalyse
und sauberes Öl, beispielsweise für Getriebe, sondern bietet
gleichzeitig Echtzeit-Einblicke in den Zustand der Maschine.
Eye Complete besteht aus einem Ölfilterwagen, ausgestattet mit
Ölqualitätssensoren, die im Bereich der Öl-Einlasskupplung für
die kontinuierliche Überwachung des Ölzustandes installiert
werden. Beschleunigungssensoren, die direkt am Getriebe angebracht
sind, nehmen das dynamische Schwingungsverhalten
der Antriebseinheit auf.
Hilger u. Kern
Industrietechnik
ANALYSE LIEFERT ÜBER
50 SCHLÜSSELKENNZAHLEN
bestimmten Ausfallbereichen auf bis zu 16 Prozent sinken. Die
Kombination der fortschrittlichen Schwingungsanalyse im Zeitund
Frequenzbereich mit der Ölüberwachung, wie es mit Eye
möglich ist, steigert die Effizient erheblich und verbessert die
Lebensdauer von Antriebssystemen nachhaltig.
AUF WARTUNGSANFORDERUNGEN
ZUGESCHNITTEN
Die Eye-Serie umfasst drei neue Produkte: Eye Clean, Eye Connect
und das Flaggschiff, Eye Complete. Jedes Produkt der Serie
ist auf spezifische Wartungsanforderungen von Maschinen und
Antriebssystemen zugeschnitten, wobei bei Eye Clean die Ölfiltration
im Fokus steht. Eye Connect bietet fortschrittliche Zustandsüberwachung
und Eye Complete vereint die Stärken
beider in einer umfassenden Wartungslösung.
Eye Complete ist dabei das erste Produkt auf dem Markt, das
Ölfiltration im Mikrometerbereich mit einem schwingungsbasierten
Condition-Monitoring-System (CMS) kombiniert.
Dieser zweigleisige Ansatz gewährleistet nicht nur gepflegtes
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KOMPONENTEN UND SOFTWARE
02
SENSORDATEN IN DER CLOUD
Sowohl die Beschleunigungs- als auch die Ölqualitätssensoren sind
mit einem Edge-Computing-Gerät verbunden, das die Daten lokal
verarbeitet. Die ausgewerteten Daten und berechneten KPIs, die sich
unter anderem auf spezifische Maschinenelemente wie Wälzlager
und Zahnräder des Getriebes beziehen, werden in die Cloud übertragen
und in einem Dashboard visualisiert. Die Kommunikation mit
der Cloud erfolgt entweder über ein 4G-Netzwerk oder eine lokale
Internetverbindung. Auf Wunsch können Benutzer Rohdaten zusammen
mit verschiedenen Signalverarbeitungswerkzeugen auf einem
lokalen Dashboard abrufen und analysieren.
Durch die Analyse der Daten lassen sich Wartungsstrategien optimieren
und Betriebsparameter anpassen. Rückkopplungsschleifen
ermöglichen eine kontinuierliche Verbesserung des Condition-
Monitoring-Systems.
Die Schwingungsüberwachung erkennt vor allem ungewöhnliche
Schwingungsmuster, die auf sich entwickelnde Schäden wie Verschleiß
oder andere Anomalien im Getriebe hinweisen können. Das
Ölmonitoring erfasst Veränderungen in der Ölqualität und gibt unter
anderem Auskunft über Öloxidation, Wasser- oder Feststoffverunreinigungen,
die bei Nichtbeachtung zu Schäden am Getriebe führen
können.
CMS STEIGERT DIE NACHHALTIGKEIT
Eye kombiniert nun erstmals die verschiedenen Überwachungsansätze
in einem Condition-Monitoring-System. Dabei ist das Ganze
mehr als die Summe seiner Teile. Der umfassende Ansatz ermöglicht
es Unternehmen, ihre Antriebssysteme effizient zu überwachen, Instandhaltungsmaßnahmen
präventiv durchzuführen und die Gesamtleistung
ihrer Anlagen zu optimieren.
Durch die Implementierung einer ganzheitlichen Lösung, die eine
effektive Überwachung von Antriebssystemen ermöglicht und den
Bedarf an Ölwechseln reduziert, kann auch die Nachhaltigkeit in der
Industrie erheblich verbessert werden. Indem Unternehmen Maschinen
länger nutzen und Ölverbrauch reduzieren, verringern sie
ihren Ressourcenverbrauch und minimieren gleichzeitig ihre Umweltauswirkungen.
Eine längere Lebensdauer der Antriebssysteme trägt dazu bei, den
Bedarf an Neugeräten zu reduzieren und somit den ökologischen
Fußabdruck der Produktion zu verringern. Dieser ganzheitliche Ansatz
unterstützt die Bemühungen vieler Unternehmen, ihre Betriebsabläufe
nachhaltiger zu gestalten und einen positiven Beitrag zum
Umweltschutz zu leisten.
Bilder: Sumitomo Drive Technologies; Gorodenkoff/Shutterstock.com
www.sumitomodrive.com
03
02 Eye Connect kombiniert Schwingungs- und Ölanalyse
03 Ganzheitliche Maschinenüberwachung:
Eye Complete vereint Schwingungs- und Ölanalyse
mit Filtration
DIE IDEE
„Auf Basis jahrzehntelanger Erfahrung
bezüglich der Lebensdauer von
Antriebssystemen haben wir ein
Produkt entwickelt, das Ölfiltration
mit einem schwingungsbasierten
Condition-Monitoring-System
kombiniert. Dieser zweigleisige
Ansatz gewährleistet nicht nur
gepflegtes und sauberes Öl für
Getriebe, sondern bietet gleich -
zeitig eine Echtzeit-Zustandsüber
wachung der Maschine.“
Reza Golafshan, Teamleiter für
Condition-Monitoring-Systeme bei
Sumitomo Drive Technologies
34 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
NEIGUNGSWINKELSENSOREN MIT
ANALOGAUSGANG
Turck erweitert sein
bestehendes Portfolio
an QR20-Neigungswinkelsensoren
mit IO-Link
oder Schaltausgang um
neue Geräte mit
Analogausgang. Auch
die neuen Sensoren
sind als einachsige
Geräte für statische
(B1N) oder bewegte
Applikationen (B1NF)
sowie als zweiachsige
Sensoren für statische (B2N) oder bewegte Applikationen
(B2NF) erhältlich. Die QR20-Inklinometer generieren ihr
Signal aus der Fusion zweier Messprinzipien: einem
Gyroskopsignal und einer MEMS-Beschleunigungsmessung
(Micro-Electro-Mechanical Systems). Durch die Kombination
der Messprinzipien blenden sie Stöße und Vibrationen
deutlich effektiver aus als Geräte mit herkömmlichen
Signalfiltern. Daher liefern die Geräte eine bislang unerreichte
Dynamik für bewegte Applikationen oder vibrierende
Maschinen, unter anderem für Positionier- und Hebeapplikationen.
Der Analogausgang der QR20-Sensoren ist
auf unterschiedlichen Wegen konfigurierbar: Neben den
klassischen Varianten mit 0…10 V oder 4…20 mA können
die Signalbereiche 0…20 mA, 0,1…4,9 V; 0…5 V oder
0,5…4,5 V per IODD-Konfigurator eingestellt werden.
Alternativ lassen sich die Messbereiche pro Achse entweder
durch Texteingabe des Winkelwerts oder durch Übernahme
der jeweiligen Winkelposition einstellen. Zudem können
die Sensoren über Pin 5 oder einen Easy-Teach-Adapter
eingelernt werden. Durch Anpassen des Messbereichs
können Anwender die volle Auflösung ihres Eingangs selbst
auf einem schmalen Winkelausschnitt nutzen.
www.turck.com
DREHZAHL UND DREHRICHTUNG ERFASSEN
Die Rheintacho Messtechnik GmbH stellt neue zweikanalige
Hall-Differenzsensoren in den Größen M14 und M18 vor. Sie
erfassen die Drehzahl und Drehrichtung an Zahnrädern mit hoher
Auflösung und einem weiten Frequenzbereich von 0 bis 20 kHz. Mit
Schutzart IP67, Medienbeständigkeit gegen viele Hydrauliköle und
eine Auslegung für Betriebstemperaturen von - 40 bis 125 °C
eignen sich die Sensoren für den flexiblen Einsatz unter widrigen
Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel in Fahrzeugen und
mobilen Arbeitsmaschinen, oder auch Prüfständen. Für einen
unkomplizierte Integration in die Steuerung verfügen beide
Sensoren über Push-pull-Ausgangsstufen. Schraubsensoren
werden meist mit zwei Befestigungsmuttern ausgeliefert, sodass
eine sitzfeste Montage mittels Kontern gewährleistet werden
kann. Eine Standardbohrung ist ausreichend.
www.rheintacho.de
DRIVES FÜR PRÄZISION UND DYNAMIK
Maxon zeigt auf der Hannover
Messe Produktneuheiten im
Katalog 2024/25. Ab Messebeginn
wird der neue Katalog online und
druckfrisch am Stand C47 in Halle
6 verfügbar sein. Mit dem ECX
Prime 16L stellt das Unternehmen
im Frühjahr eine zweite Baugröße seiner Motorenbaureihe vor.
Ausgerüstet mit eisenlosen Wicklungen und 4-poligen Rotordesigns
weisen die bürstenlosen Motoren ein außerordentlich
steifes Drehmoment-Drehzahl-Verhalten auf. Das ermöglicht eine
stabile Regelung in hochdynamischen Anwendungen. Auch bei den
Flachmotoren gibt es Zuwachs: Der EC frameless DT 38 S und EC
frameless DT 38 M ergänzen die vielseitige Produktreihe. Die EC
frameless DT Motoren sind BLDC-Motor-Kits mit Innenläufertechnologie.
Rotor und Stator werden getrennt geliefert (ohne Lagerung
und Motorwelle) und erst beim Zusammenbau verbunden.
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SPECIAL: HANNOVER MESSE 2024
DYNAMISCHE ANTRIEBE FÜR PRÄZISE BEWEGUNGEN
SIMULATIONSEXPERIMENT FÜR
FLUGTECHNOLOGIE DER ZUKUNFT
Schon in zehn Jahren könnten elektrische Kipprotorflugzeuge als Flugtaxis oder
Lieferdrohnen am Himmel verkehren. Ein technisches Problem sind nach wie vor
dynamische Instabilitäten bei hohen Fluggeschwindigkeiten. Dieses Whirl-Flattern
möchten Forschende an der Universität Bath nun mithilfe von Mini-Tabs lösen. Um die
schnell ausfahrbaren, spoilerähnlichen Elemente der aktiven aerodynamischen
Steuervorrichtungen experimentell zu untersuchen, haben sie ein bewegliches
Tragflächenmodell gebaut – mit EC-Flachmotoren von Maxon.
maxon Group UK in Zusammenarbeit mit Dr. Sam Bull,
Institute for Propulsion and Mobility (IPM) at the University of
Bath Maxon Motor GmbH, München
Kipprotorflugzeuge können von einer Fläche aus starten,
die nur so groß wie ein Hausdach ist – ähnlich wie ein Helikopter.
Mit seinen herkömmlichen Tragflächen kann ein
solcher senkrecht startender und landender Starrflügler
dabei hohe Geschwindigkeiten erreichen. Man spricht auch von
Vertical Take-off and Landing (VTOL). Eine Herausforderung für
die Konstruktion von Kipprotorflugzeugen ist das Phänomen des
Whirl-Flatterns. Dabei handelt es sich um eine Instabilität, die
durch elastisch gelagerte Propellerrotoren entsteht und das gesamte
Flügel-Rotor-System in Schwingung versetzt. Dieses Phänomen
tritt auf, wenn eine design- und flugzeugspezifische
Grenzgeschwindigkeit erreicht wird. Jenseits dieser Grenzgeschwindigkeit
kann das Whirl-Flattern Vibrationen erzeugen,
die stark genug sind, um die Tragflächen zu zerreißen.
Bei heutigen Kipprotorflugzeugen wird die Steifigkeit des
Flügel-Rotor-Systems in der Regel durch dicke Tragflächenprofile
erhöht, was das Whirl-Flattern auf höhere Grenzgeschwindigkeiten
verlagert. Der Preis für diese Lösung ist jedoch ein höheres
Leergewicht und ein höherer Luftwiderstand. Im Helikoptermodus
wird dadurch wiederum mehr Energie zum Starten benötigt
und im Flugzeugmodus zur Überwindung des Luftwiderstands.
AKTIVE STEUERUNG BEI WHIRL-FLATTERN
Eine Lösung ist der Einsatz aktiver aerodynamischer Steuervorrichtungen,
welche die Tragflächenbelastung in Echtzeit ändern
36 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: HANNOVER MESSE 2024
01 Schwingungen in drei
Freiheitsgraden:
Bewegliches Tragflächenmodell
im Windtunnel
02 Tragflächenmodell mit
Mini-Tabs, die von Maxon
EC 60 Flachmotoren präzise
und mit hoher Frequenz
bewegt werden
01 02
und so den Vibrationen entgegenwirken können. Ein solches
Steuersystem, sofern erfolgreich, würde die Notwendigkeit dicker
Tragflächen verringern und es dem Flugzeug ermöglichen, die
bisherige Grenzgeschwindigkeit zu überschreiten.
Forschende am Institute for Propulsion and Mobility (IPM)
an der University of Bath wollen eine neue aerodynamische
Steuerungstechnik als Lösung für das Whirl-Flattern entwickeln.
Dazu haben sie ein neuartiges Windkanalexperiment
aufgebaut: Whirl-Flatter-Schwingungen können damit bei
gleichzeitigem Einsatz einer aerodynamischen Steuerstrategie
simuliert werden.
Dr. Sam Bull erklärt: „Die Erprobung aerodynamischer Steuerstrategien
für das Whirl-Flattern ist kein einfacher Prozess. Zum
einen müssen wir deren Leistungsverhalten über einen großen
Einsatzgeschwindigkeitsbereich hinweg beurteilen. Zum anderen
müssen wir genau beobachten, wie sich dieses Leistungsverhalten
auf einer vibrierenden Tragfläche verändert, ähnlich
wie das bei einem echten Flugzeug unter Einwirkung von Whirl-
Flattern geschehen würde.“
DYNAMISCHE MINIATURSPOILER
Am IPM wird eine aerodynamische Steuervorrichtung untersucht:
Ein sogenanntes Mini-Tab lässt sich wie ein Miniatur spoiler oberund
unterhalb der Tragfläche ausfahren und verändert die aerodynamische
Last. Wenn ein Flugzeug seine Grenz geschwindigkeit
erreicht, sollen diese Mini-Tabs in Hochgeschwindigkeit so positioniert
werden, dass sie oberhalb und unterhalb des Flügels um
bis zu 2 Prozent der Tragflächenbreite herausragen, um die Vibrationen
zu mindern. In den Experimenten sind das 10 mm.
Bei einem Flugzeug werden Steuerflächen, sogenannte
Flaperons oder Querruder, eingesetzt, um die Belastung um die
Trag fläche herum zu verändern. Aufgrund ihrer Größe und ihres
Gewichts können diese Steuerflächen jedoch nicht sehr schnell
bewegt werden. Mini-Tabs verfügen hingegen über eine relativ
geringe Masse, sodass sie viel schneller ausgefahren werden und
so potenziell den Whirl-Flatter-Effekten entgegenwirken können.
Mit einem selbst entwickelten Tragflächenmodell mit integrierten
Mini-Tabs können die instabilen Bedingungen im Wind-
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SPECIAL: HANNOVER MESSE 2024
03 Der Druck um die gesamte Tragfläche ändert sich,
wenn ein Mini-Tab ausgefahren wird
tunnel nachgebildet werden. Die Einwirkung von Whirl-Flattern
auf die Tragfläche eines Kipprotorflugzeugs lässt sich so simulieren.
Mit der Studie sollen Erkenntnisse über die Wirksamkeit
von Maßnahmen gegen das Whirl-Flattern gewonnen
werden.
MINI-TAB-EXPERIMENTE
Für die Experimente wurde die Mini-Tab-Vorrichtung im hinteren
Teil des Flügels installiert, also vor der Scharnierlinie, an der
bei einem realen Flugzeug ein Querruder angebracht wäre. Die
Tragfläche wurde an der Decke des Windtunnels aufgehängt.
Hydraulische Aktuatoren sorgen für Schwingungen in drei Freiheitsgraden:
parallel zur Luftströmung (Surge), senkrecht zur
Luftströmung (Plunge) sowie als Drehung (Pitch). Gleichzeitig
wird das Leistungsverhalten der Mini-Tabs mittels Drucksensoren
im Tragflächenmodell überwacht.
Ein in der Tragfläche montierter Motor bewegt die Mini-Tabs.
Die Bewegungslösung muss die Vorrichtung bei hohen Frequenzen
höchst präzise und mit geringer Latenzzeit positionieren
können. Hierfür kamen Motoren von Maxon zum Einsatz. Angetrieben
wird die Mini-Tab-Vorrichtung von einem bürstenlosen
Maxon EC 60 200W Motor mit integrierten Hall-Sensoren zur
BENÖTIGEN GANZ KLARE FEED-
BACK-SIGNALE FÜR EINE HOHE
POSITIONIERGENAUIGKEIT
Positionsrückmeldung. Die bürstenlosen EC-Flachmotoren
eignen sich dank ihrer flachen Bauform für viele Anwendungen.
Das Lüfterrad dient als aktive Kühlung während dem Betrieb.
Dadurch können hohe Dauerdrehmomente erreicht werden.
Bull berichtet: „Nachdem wir die Autotuning-Funktion ausgeführt
hatten, was weniger als eine Minute dauerte, lieferte der
Motor sofort die benötigte Steuerung.“ Das Bewegungssystem
wird sowohl mit Vorsteuerung als auch mit Feedback-Regelung
angetrieben. Diese Kombination sorgt für kürzere Verzögerungszeiten
und wirkt den Beschleunigungseffekten der Tragflächenschwingungen
entgegen, die sonst dazu führen würden, dass das
Mini-Tab von der beabsichtigten Position abdriftet.
Ihre größte Sorge sei eine genaue Positionsrückmeldung gewesen,
erzählt Bull und erläutert: „Wir benötigen ganz klare
Feedback-Signale, um eine hohe Positioniergenauigkeit bei der
jeweiligen Einsatzfrequenz zu erreichen. Das Maxon Bewegungssystem
liefert uns diese Leistung.“
VIBRATIONEN IN ZUKUNFT ZÄHMEN
Die Druckdaten aus den Experimenten zeigen: Der Druck um die
gesamte Tragfläche ändert sich, wenn ein Mini-Tab ausgefahren
wird. Die Vorrichtungen können auch eingesetzt werden, um den
Druck und die Belastung um die Flügel herum zu verbessern und
so den Vibrationen durch Whirl-Flattern entgegenzuwirken.
„Das aerodynamische Verhalten der Mini-Tabs ist nicht linear
und damit schwer voraussagbar. Dies erschwert zusätzlich die
Entwicklung einer Steuerung, die die Mini-Tabs effektiv positionieren
kann, um dem Whirl-Flattern entgegenzuwirken“, erklärt
Bull und beschreibt die nächsten Schritte: „Derzeit entwickeln wir
ein Verständnis für die Aerodynamik und ihre Charakteristiken,
doch wenn es uns möglich wäre, in Zukunft ein Modell davon zu
entwickeln, könnten wir möglicherweise eine Steuerung konzipieren,
mit der die Whirl-Flatter-Vibrationen gezähmt werden
können.“ Dies macht die Forschung am Institute for Propulsion
and Mobility für die nächste Generation von eVTOL-Flugzeugen
interessant.
Bilder: Maxon; chesky – stock.adobe.com
www.maxongroup.de
DIE IDEE
„EC-Flachmotoren von Maxon
überzeugen in wissenschaftlichen
Anwendungen. Das zeigt auch ihr
Einsatz in einem Experiment zur
Erprobung aerodynamischer
Steuerstrategien, um bei Kipprotorflugzeugen
dynamische Instabilitäten
durch Whirl-Flattern zu vermeiden.
Unsere bürstenlosen Motoren
für Drehzahlen bis zu 20.000 U/min
erfüllen hier die hohen Anforderungen
an die Präzision und minimale
Latenzzeiten. In einem beweglichen
Tragflächenmodell werden Mini-
Tabs wie kleine Spoiler sehr schnell
ein- und ausgefahren. Dadurch
ändert sich der Druck um die
Tragflächen. Die Erkenntnisse
können dazu beitragen, Tragflächenbelastungen
künftiger eVTOL-Flugzeuge
zu optimieren und Vibrationen
entgegenzuwirken.“
Patrik Britschgi, Product Manager
EC Flat Motoren, Maxon Group,
Sachseln (Schweiz)
38 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
FLACHMOTOREN ALS ANTRIEBE IN EXOSKELETTEN
Die bürstenlosen Servotecnica Flachmotoren der Serie SVTM F in Verbindung mit
den Planetengetrieben SVTG eignen sich gut für medizinische Anwendungen und
Spezialanfertigungen wie Exoskelette. Die Herausforderung beim Entwickeln
eines modernen medizinischen Exoskeletts besteht unter anderem darin, es
möglichst kompakt zu halten – hier spielen die bürstenlosen Flachmotoren der
Serie SVTM F ihre Stärken aus. In Verbindung mit den Planetengetrieben der
Baureihe SVTG oder mit Harmonic Drives dynamisieren sie die tragbare Konstruktion
in der gewünschten Weise. Mit ihrer flachen Bauweise und den geringen
Abmessungen fügen sie sich gut in Robotergelenke ein. Nicht zuletzt haben sie
einen Kostenvorteil, denn durch die Serienfertigung tragen die Flachmotoren und
Planetengetriebe dazu bei, die noch immer hohen Kosten eines medizinischen
Exoskeletts auf lange Sicht zu senken. Weitere technische Details der bürstenlosen
Flachmotoren der Serie SVTM F sind die Durchmesser von 20 bis 90 mm und die Leistung bis 200 W. Bei den Planetengetrieben
SVTG A sind es Durchmesser von 3 bis 44 mm und eine Leistung bis 300 W.
www.servotecnica.de
INTELLIGENT UND
KOMMUNIKATIV
Cybertronische und mechatronische
Antriebstechnik steht im
Zentrum des Auftritts von
Wittenstein auf der Hannover
Messe. Im Kontext der Digitalisierung
spielt „Cybertronic
Motion“ in allen wichtigen
industriellen Innovationssegmenten
eine Rolle. So zeigt
Wittenstein alpha auf der
Industriemesse unter anderem
Getriebe mit der zukunftsweisenden
Cynapse-Funktionalität:
Intelligent und kommunikationsfähig
ermöglichen die
Getriebe Smart Services, neue
digitale Geschäftsmodelle und
innovative Technologien. Ein
Anwendungsbeispiel sind Kite
Hydrogen Ships der Oceanergy
AG, die grünen Wasserstoff
gewinnen können. Dank
Cynapse können die Getriebe
auf See online überwacht
werden. Ausgewählte mechatronische
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SPECIAL: HANNOVER MESSE 2024
Herr Bründler, oftmals werden Finanzen und Nachhaltigkeit als
Gegensätze wahrgenommen. Sie verantworten bei Eichenberger
Gewinde in Burg als Leiter Finanzen in der Geschäftsführung
und Standortverantwortlicher für Nachhaltigkeit
beide Bereiche – ist das schwierig?
Daryl Bründler,
CFO Eichenberger
Gewinde AG
LINEARANTRIEBE
NACHHALTIGE
KRAFTENTFALTUNG
Nachhaltigkeit und Energieeffizienz sind in
allen Abschnitten des Antriebsstrangs ein
wichtiges Thema. Das Schweizer Unternehmen
Eichenberger hat sich zum Ziel gesetzt,
nicht nur die eigene Nachhaltigkeit
voranzutreiben, sondern auch seine Kunden
dabei zu unterstützen, ihren Ausstoß an
Klimagasen zu verringern. Die antriebstechnik
sprach mit Daryl Bründler, CFO und
Standortverantwortlicher für das
Thema CO 2
/Nachhaltigkeit
bei Eichenberger in Burg/CH.
Im Gegenteil! Das Prinzip der Nachhaltigkeit ist sowohl im ökologischen
als auch im ökonomischen Sinne das gleiche – der
schonungsvolle Umgang mit Ressourcen. Als mittelständisches
Unternehmen, verwurzelt in seiner Schweizer Region, ist Nachhaltigkeit
für uns keine Frage des Geldes, sondern der Verantwortung.
Dass der Stellenwert unserer natürlichen Ressourcen
ansteigt, wird auch dazu führen, dass diese auch in unseren
Wirtschaftssystem stärker gewichtet wird. Ich bin überzeugt,
dass nachhaltiges Denken und Handeln im ökologischen Sinne
für Unternehmen auch zu ökonomischer Nachhaltigkeit führen
wird. Der CO 2
-Preis wird stark steigen und damit wird sich die
Vermeidung von CO 2
-Emissionen auch auf finanzieller Seite
auszahlen. Wir wollen diese Entwicklung antizipieren und es
unseren Kunden leichter machen, ebenfalls diesen Weg zu beschreiten.
Als Teil der Festo Gruppe, die als ganzes diese Ziele
verfolgt, profitieren wir da von Synergieeffekten.
Wie sieht das genau aus?
Für Festo hat Nachhaltigkeit eine strategische Bedeutung. Die
Gruppe hat sich einer Corporate Sustainability verpflichtet, die
an den Zielen der Vereinten Nationen angelehnt ist. Festo wird
in den nächsten Jahren seinen CO 2
-Fußabdruck massiv verringern.
Seit 2023 sind alle unsere Gebäude in Deutschland sowie
unsere weltweiten Produktions- und Logistikstandorte bezüglich
unserer Scope 2-Emissionen CO 2
-neutral und wir kompensieren
unsere Scope 1-Emissionen. 2024, bereits zwei Jahre
früher als geplant, gilt dies für die gesamte Festo Gruppe. Das
Engagement von Festo in diesem Bereich wurde bereits durch
Preise honoriert. Im November erhielt das Unternehmen den
Deutschen Nachhaltigkeitspreis. Zudem wurde Festo vor Kurzem
als Successful-Practice-Unternehmen im Bereich Nachhaltigkeit
von der RWTH Aachen und der Complexity Management
Academy benannt. In der Festo Gruppe denken wir stets an die
beste und effizienteste Lösung auch im Hinblick auf Nachhaltigkeit.
Wir stellen ein Lernangebot bereit, um unsere Mitarbeiter
in dieser Richtung zu schulen. Wir sehen die nachhaltige Transformation
deswegen als gemeinsame Reise mit allen unseren
Mitarbeitern, Kunden und Lieferanten. Eichenberger Gewinde
als Teil der Festo Gruppe zieht bei dieser Reise voll mit.
Wie unterstützt Eichenberger Gewinde seine Kunden dabei,
nachhaltige Ziele zu verfolgen und zu erreichen?
Zuerst sorgen wir für Transparenz. Die Festo Gruppe lässt sich
regelmäßig auditieren und ist auf diversen Plattformen, u. a. bei
Eco Vadis gelistet. Eco Vadis misst die Qualität des Nachhaltigkeitsmanagementsystems
eines Unternehmens. Das unterstreicht
unsere Ernsthaftigkeit in diesem Bereich. Für unsere
Kunden ist es ein großer Vorteil, dass wir unsere Treibhausgas-
Emissionen in Scope 1 und Scope 2 sehr gut quantifizieren
können. Auch bei Scope 3 sind wir auf einem guten Weg.
Können Sie kurz die genannten Scope 1 bis 3 differenzieren?
Die Begriffe Scope 1 bis 3 entstammen dem sogenannten GHG
Protocol, eine privat organisierte und international anerkannte
Standardreihe zur Bilanzierung von Treibhausgasemissionen
und zum dazugehörigen Berichtswesen für Unternehmen.
Darin bezeichnet Scope 1 alle direkten Emissionen eines Unter-
40 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: HANNOVER MESSE 2024
01 Für spezielle Anwendungen stellt Eichenberger spezielle
Gewindetriebe her: u.a. für die grafische Industrie, mit großer
durchgehender Bohrung oder für Maschinenelemente
02 Die Produktionstechnologie des Rollens vermeidet viel Abfall
nehmens. Diejenigen also, auf die am einfachsten Einfluss genommen
werden kann. Scope 2 sind die Emissionen aus eingekaufter
Energie und Scope 3 schließlich beinhaltet alle sonstigen
indirekten Emissionen, die aus Herstellung und Transport
eingekaufter Güter und ähnlichem erwachsen. Die sogenannte
Corporate Sustanabilitiy Reporting Directive (CRSD) formuliert
eindeutige Regeln für das Nachhaltigkeitsreporting von Unternehmen
vor und beinhaltet Scope 1 bis 3. Ab 2026 müssen auch
KMU diese Pflicht erfüllen und für 2025 Zahlen vorlegen.
Wie weit ist Eichenberger Gewinde schon gekommen, um die
Emission zu verringern und zu quantifizieren?
Was plant Eichenberger Gewinde für die kommenden Jahre?
Unsere Scope 1-Emissionen werden wir kontinuierlich durch
eine Technologietransformation reduzieren, um planmäßig
2040 einen Net Zero zu erreichen. Darüber hinaus werden wir
unseren Scope 3 durch verschiedene Maßnahmen schrittweise
reduzieren, wobei der Schwerpunkt auf der effizienten Produktion
und Nutzung unserer Produkte liegt .
Bilder: Eichenberger Gewinde
www.eichenberger.com
Die für uns direkt steuerbaren und messbaren Emissionen unter
Scope 1 haben wir gut im Griff. Wir achten bei allem, von der
Beleuchtung bis zum Fuhrpark sehr genau auf die Nachhaltigkeit.
Wir haben einen modernen Maschinenpark mit geringen
Emissionen und hohen Standzeiten. Scope 2 gehen wir durch
die Installation von Photovoltaikanlagen und die Nutzung von
lokal produzierter Energie aus der Schweiz, zum großen Teil aus
Wasserkraft, an. Wir achten auch auf die Werkstoffauswahl und
haben selbst die Entwicklung und Konstruktion nach Nachhaltigkeitsgesichtspunkten
organsiert. Schließlich ist unsere Produktionstechnologie,
das Rollen, auch besonders effektiv u. a.
hinsichtlich der Vermeidung von Abfall. Scope 3 ist natürlich
der schwierigste Aspekt, denn Emissionen entlang der Lieferkette
können wir kaum beeinflussen. Wir setzen wann immer es
geht auf lokale Zulieferer und nutzen weitere Ansätze, um die
CO 2
-Werte für unsere Produktion bestmöglich zu kalkulieren.
Inwiefern profitieren die Kunden von Eichenberger Gewinde
von diesen Nachhaltigkeits-Initiativen?
Nun, wir sind das Scope 3 unserer Kunden. Je bessere Zahlen
wir haben, desto besser sind auch die Zahlen unserer Kunden.
Neben dem, dass wir für unsere Produkte den Verbrauch an CO 2
kalkulieren können, spielt auch das Recycling unserer Produkte
und die wenigen Abfälle durch unsere Produktionsweise eine
Rolle. Ein grundsätzlicher Vorteil von Gewindetrieben ist, dass
sie eine sehr energieeffektive und daher nachhaltige Antriebslösung
darstellen. Durch unsere Möglichkeiten zur Anpassung
unserer Produkte an die individuellen Bedürfnisse unserer Kunden,
schaffen wir es, Produkte anzubieten, die nicht nur ideal in
das Produkt und den Prozess unserer Kunden hineinpassen,
sondern auch nur so viel Material und Energie verwenden,
wie nötig. Dabei setzen wir unter anderem auf wirkungsvolle
Schmierlösungen bis hin zu einer Lebensdauerschmierung, welche
die Lebensdauer von Eichenberger-Produkten stark erhöht.
So reduzieren Anwender auch ihre Werte im Scope 1 und 2.

SPECIAL: HANNOVER MESSE 2024
ADDITIVE FERTIGUNG MIT CNC-TECHNOLOGIE VERBINDEN
PRÄZISION UND DYNAMIK FÜR KOMPLEXE
BAUTEILGEOMETRIEN
Laserauftragschweißen wird häufig zum
Beschichten rotationssymmetrischer
Bauteile eingesetzt. Mit dem 5-achsigen
pE3D-System erweitert Ponticon nun
das Einsatzspektrum, sodass eine
Beschichtung und additive Fertigung
beliebiger Geometrien möglich wird.
Die Ansteuerung und Koordination von
Tripod, Dreh-/Schwenktisch und Laser
erwies sich als besonders anspruchsvoll
und konnte mit Technologien von
Beckhoff realisiert werden.
DIE IDEE
Die pE3D-Anlage der Ponticon GmbH aus Wiesbaden ist nicht nur
im Hinblick auf die möglichen industriellen Anwendungen ein
echtes Schwergewicht: Aus massiven, bis zu 20 cm dicken Granitplatten
aufgebaut, bringt das über 3 m hohe Grundgestell über 7 t
auf die Waage. „Wer große Bauteile mit hoher Dynamik und Präzision aufbauen
oder hauchdünn beschichten will, braucht eine steife Konstruktion“,
erklärt Geschäftsführer Thomas Horr.
Konkret können auf der Anlage Bauteile bis 700 mm Durchmesser und
bis zu 800 mm Höhe mit 50 bis 200 µm dünnen Materialstärken beschichtet,
komplett neu aufgebaut oder repariert werden. Für letzteres Einsatzgebiet
hat Ponticon kürzlich eine Fertigungszelle einschließlich pE3D-Anlage an
das Institut für Produktionstechnik am KIT in Karlsruhe geliefert – finanziert
aus Mitteln der EU und des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung
und Kunst Baden-Württemberg.
Mit dem von Ponticon entwickelten 3DMD-Verfahren (Dynamic Material
Deposition) kann das Laserauftragschweißen zur hochproduktiven
Fertigung komplexer Bauteilgeometrien aus nahezu beliebigen Material-
„Gerade in der Anfangsphase, wenn
die Aufgabenstellung noch nicht so
deutlich formulierbar ist, braucht es
in der Automatisierung innovativer
Anwendungen die Flexibilität wie
sie TwinCAT von Beckhoff bietet.
Wir waren überrascht, wie schnell
wir die anspruchsvolle 5-Achs-
Anwendung in Betrieb nehmen
konnten. Das Laserauftragsschweißen
für komplexe Geometrien
erfordert höchste Präzision
und Dynamik. TwinCAT und die
eXtreme Fast Control Technology
(XFC) sowie EtherCAT haben sich
hier als sehr leistungsfähig und
innovationsoffen erwiesen, von den
harten Echtzeitanforderungen bei
der Ansteuerung des Lasers über die
Bahngenauigkeit bis zur nativen
Unterstützung der kinematischen
Transformation für unseren Tripod.“
Stefan Ziegler, Editorial Management PR, Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, Verl
Thomas Horr, Geschäftsführer der
Ponticon GmbH, Wiesbaden
42 antriebstechnik 2024/03 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: HANNOVER MESSE 2024
kombinationen genutzt werden. Dazu sind hohe Vorschubgeschwindigkeiten
bei kleinsten Abweichungen unabdingbar. Mit
einer Bahngenauigkeit von wenigen Hundertstel Millimetern arbeitet
die pE3D-Anlage nicht nur präzise, sondern mit bis zu
200 m/min Vorschubgeschwindigkeit und bis zu 5 g Beschleunigung
laut Horr auch außerordentlich dynamisch.
Die Verwendung einer Parallelkinematik ermöglicht die hohe
Vorschubgeschwindigkeit. Üblicherweise sind Parallelkinematiken
zwar sehr schnell, aber nicht unbedingt präzise. Durch spezielle
mechanische Elemente konnte dieses Manko bei dem Tripod
beseitigt werden. Die Dreh-/Schwenkeinheit als vierte und fünfte
Achse sorgt für zusätzliche Flexibilität bei der Bearbeitung komplizierter
Geometrien.
Zum Bearbeiten wird das Bauteil in der Standard-Betriebsart
auf dem Tripod eingespannt und unter der feststehenden Lasereinheit
bewegt (3-Achs-Betrieb). In der zweiten Konfiguration als
5-Achs-CNC ist dagegen der komplette Laserkopf auf dem Tripod
befestigt. „Dazu nutzen wir einfach den vorher als Werkstückträger
genutzten Rahmen“, erklärt Horr. Das Bauteil wird dann
auf der darunterliegenden Dreh-/Schwenkeinheit eingespannt
und kann zusätzlich gedreht und geneigt werden. Somit lassen
sich pulverförmige Metalle und Legierungen auf beliebig geformten
Oberflächen auftragen. Der Tisch wird benötigt, wenn beispielsweise
die Geometrie des Werkstücks eine Umorientierung
verlangt, um Überhänge oder bestimmte Winkel zu erreichen
oder um rotationssymmetrische Teile aufzubauen. Die drehende
Rotationsachse erlaubt auch in dieser Betriebsart Vorschubgeschwindigkeiten
von bis zu 200 m/min.
Diese Eckdaten stellen nicht nur hohe Ansprüche an den mechanischen
Aufbau. Auch die Steuerung muss die Dynamik der
Anlage unterstützen können, besonders was die Ansteuerung der
Peripheriegeräte betrifft. Horr stellt heraus, das Wichtigste seien
die exakten Schaltzeitpunkte des Lasers, damit er an der richtigen
Position schalte und das Material aufschmelze.
LASER EXAKT ANSTEUERN
Hier setzt Ponticon auf XFC von Beckhoff, in Verbindung mit den
Oversampling-Klemmen EL2262. XFC basiert auf einer optimierten
Steuerungs- und Kommunikationsarchitektur, die aus einem modernen
Industrie-PC, ultraschnellen I/O-Klemmen mit erweiterten
Echtzeiteigenschaften, EtherCAT und der Automatisierungssoftware
TwinCAT besteht. Mit XFC ist es möglich, I/O- Response-Zeiten
unter 100 μs zu realisieren.
Den Tripod dynamisch verfahren zu können, setzt voraus, dass
sich die Achs-Sollwerte mit hoher Frequenz vorgeben lassen und
die Istwerte entsprechend schnell zurückgeliefert werden. Dafür
bietet EtherCAT die nötige Performance. Safety-over-EtherCAT
erleichtert zudem die Umsetzung der Sicherheitsvorgaben.
Die Bahnregelung von Tripod und Dreh-/Schwenktisch erfolgt
über TwinCAT CNC. Die Achsregler sind dazu auf maximale Dynamik
getrimmt und arbeiten mit sehr geringen Schleppabständen.
„In den entsprechenden Funktionsbausteinen, mit denen
wir die Ansteuerung optimieren, steckt viel Entwicklungsarbeit
von uns“, betont Horr.
TwinCAT und ein
Schaltschrank-Industrie-PC
C6930 übernehmen die
Bahnsteuerung und
Koordi nation aller Achsen
nicht so deutlich formulierbar ist, braucht es Flexibilität wie sie
TwinCAT und das Lizenzmodell von Beckhoff bieten. Wir waren
überrascht, wie schnell wir alles in Betrieb nehmen konnten.
Und wenn einmal Hürden zu überwinden waren, war der Support
schnell zur Stelle, etwa bei Fragen zur Implementierung der
Oversampling-Klemmen. Die Zusammenarbeit mit den Experten
von Beckhoff war und ist so, wie wir es uns bei der Wahl unseres
Systempartners gewünscht hatten.“
Prof. Frederik Zanger leitet das Institut für Fertigungs- und
Werkstofftechnik am KIT, über die Kooperation mit Ponticon sagt
er: „Das Projekt begann während einer wirtschaftlich unsicheren
Phase. Niemand wusste, wie sich die Lieferzeiten der unterschiedlichen
Komponenten entwickeln werden. Wir sind heute
sehr froh, dass in der Zusammenarbeit mit Ponticon alles äußerst
professionell ablief und reibungslos funktioniert hat.“
INNOVATIONSOFFEN
Die Flexibilität von PC-based Control wird auch in künftigen Projekten
von Nutzen sein. Denn das Laserauftragschweißen ist
nicht an eine bestimmte Kinematik gebunden. Die bisherigen
Entwicklungen auf der Beckhoff-Plattform kann Ponicon auch
auf andere Kinematiken portieren, etwa auf einen 6-Achsroboter.
Die entsprechenden kinematischen Modelle stehen in TwinCAT
bereits zur Verfügung.
Bilder: Beckhoff
www.beckhoff.com
SOFTWARE UNTERSTÜTZT TRIPODS
Die in der Automatisierungssoftware TwinCAT bereits vorhandene
kinematische Transformation des Tripods war ein weiteres
Argument für Ponticon, PC-basierte Steuerungstechnik und insbesondere
TwinCAT CNC zu nutzen. So brauchten die Entwickler
die Kinematik nur zu konfigurieren und hatten keinen zusätzlichen
Entwicklungsaufwand.
Eine flexible und modulare Plattform ist Horr ganz wichtig:
„Gerade in der Anfangsphase, wenn die Aufgabenstellung noch
www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2024/03 43

SPECIAL: HANNOVER MESSE 2024
SCHMIERFREI ZUKUNFT BEWEGEN
WIR WOLLEN DIE ANTRIEBSTECHNIK
MASSIV PUSHEN
Spritzgussteile aus technischen Kunststoffen sind äußerst vielseitig einsetzbar.
Wenn es um Motion Plastics geht, setzen Konstrukteure und Entwickler weltweit
auf die schmierfreien Kunststoff-Lösungen von Igus. Im Bereich der Linear- und
Antriebstechnik bietet das Unternehmen ein umfassendes und stetig wachsendes
Portfolio. Über technische Möglichkeiten und Zukunftspläne sprach die
antriebstechnik im Februar mit Drylin-Produktmanager Michael Hornung und
Vice President Stefan Niermann.
44 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: HANNOVER MESSE 2024
Guten Tag, Herr Hornung. Sie sind Produktmanager International
für Drylin Linear- und Antriebstechnik. Was fasziniert Sie
an der Technologie?
HORNUNG: Nach wie vor fasziniert mich die enorme Anwendungsvielfalt.
Die Drylin Linearführungen sind die Basis
für unsere Antriebstechnik und auch für unsere Low-cost-
Automation.
Die Lineartechnik spricht nahezu jeden Industriezweig an, wie
zum Beispiel Möbelbau, Medizintechnik, Verpackungstechnik
oder die Automobilindustrie. Das geht bis hin zur Verstellung
eines Beamers, der Kopfstütze im Auto oder auch einer kundenspezifischen
Prismenführung für einen Kaffeevollautomaten.
Was sind die wesentlichen Komponenten einer Lösung?
HORNUNG: Igus bietet in der Lineartechnik unter anderem
Schienenführungen an. Die Drylin T-Schienenführungen etwa
haben die gleichen Abmessungen wie Kugelumlaufführungen.
Baugleich in Anschluss- und Bohrmaßen eignen sie sich für die
schnelle Umstellung bestehender Systeme, etwa in einer Abfüllanlage
in der Lebensmittelindustrie. Außerdem haben wir
KUNSTSTOFFGLEITELEMENTE
SIND DAS HERZ DER BEWEGUNG
Rundwellen- und Vierkantführungen sowie Teleskopschienen
im großen Lineartechnik-Portfolio. Gemeinsam ist allen
Systemen: Sie sind schmierfei und hygienisch. Kunststoffgleitelemente
sind das Herz der Bewegung. Ergänzend bieten wir
auch die zugehörige Antriebstechnik an. Die Bewegung der
Linearmodule wird dabei entweder über Spindeln, Zahnriemen
oder Zahnstangen realisiert. Die passenden Motoren und
Motor steuerungen liefern wir selbstverständlich auch.
Welche spezifischen Vorteile bietet Kunststoff im Vergleich zu
Kugelumlaufführungen oder Laufrollenführungen?
HORNUNG: Unsere Technologie ist schmiermittelfrei oder genauer
gesagt selbstschmierend. Wartungsarbeiten wie Fetten
und Nachschmieren entfallen also. Die Kunststoffelemente, die
auf Schienen oder Wellen aufliegen, haben alle eine breite Auflagefläche,
also keine punktuelle wie bei Kugelumlaufführungen.
Bei einer Kugelumlaufführung kommt als Gegenlaufpartner nur
eine gehärtete Stahlwelle in Frage oder eine hartverchromte
oder andere gehärtete, geschliffene Oberfläche. Dadurch ist
man an bestimmte Materialien gebunden. Unsere Lineartechnik
01 Stefan Niermann, Felix Berthold und Michael Hornung; im
Hintergrund der mit dem Fraunhofer Institut zusammen betriebene
Reinraum für Produktqualifizierungen
verfährt vollflächig und wir können daher auch mit leichteren
Materialien arbeiten, wie etwa Aluminium, Kunststoffen, Carbon
oder sogar Holz. Was gefettet und geschmiert ist, ist anfällig
für Staub und Schmutz. Auch hier bietet Kunststoff klare Vorteile.
Wie sieht es mit der Reibung aus?
HORNUNG: Man braucht schon mehr Kraft für ein Gleiten auf
der Fläche. Die Gleitreibung ist im Vergleich zur Rollreibung
höher, etwa um den Faktor 10. Systeme mit Rollreibung sind
daher leichtgängiger und unter Berücksichtigung des Schwerpunkts
kann der Antrieb flexibler positioniert werden. Wir forschen
permanent an Materialien, um die Gleitreibung weiter zu
verringern.
Was sollten Konstrukteure über Iglidur-Kunststoffe wissen,
aus denen die Gleitfolien und Gleitflächen bestehen?
HORNUNG: Alle Kunststoffe in unserer Lineartechnik sind
selbstschmierend. Die Festschmierstoffe sind im Polymer integriert.
Während des Spritzvorgangs wird ein definierter Schmierstoffanteil
homogen eingebracht. Dies bewirkt, dass die Folien
und Gleitlager sich auf den Gegenlaufpartnern mit einem möglichst
geringen Reibwert bewegen können. Eine zusätzliche
Schmierstoffzuführung ist nicht notwendig, was einiges wesentlich
vereinfacht – von der Schmierstofflogistik bis zur Wartungsvorschrift.
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SPECIAL: HANNOVER MESSE 2024
03
02 Stefan Niermann
und Michael Hornung
erklären Drylin-
Komponenten; für das
haptische Kennenlernen
stellt Igus Konstrukteuren
Muster zur Verfügung
02
03 Blick in eine
„Muckibude“ für
Linear- und Antriebstechnik,
hier simuliert
Igus anwendungsspezifische
Lastbedingungen in
Dauertests
Unsere Online-Konfiguratoren schlagen dem Konstrukteur geeignete
Komponenten für seine Einsatzbedingungen vor – und
zwar zertifizierte Komponenten für seinen Anwendungsbereich
und nach internationalen Normen. Nehmen Sie zum Beispiel
unseren letztes Jahr vorgestellten Drylin W-Linearschlitten im
Hygienic Design, er besteht aus FDA- und EU10/2011-konformen
Komponenten.
Wie unterstützt Igus Konstrukteure bei der Komponentenauswahl
und der Integration in ihren Workflow?
HORNUNG: In unseren frei zugänglichen Konfiguratoren beschreibt
der Konstrukteur seine Anwendung, also Parameter wie
Maße, Ausrichtung, Lasten, Antriebspunkte, Geschwindigkeit
und Beschleunigung … Dies ist die Basis für Produktvorschläge,
die auch empirische Daten aus unzähligen Tests berücksichtigen.
Der Konstrukteur kann die CAD-Daten jeder konfigurierten
Komponente in unserem Konfigurator direkt herunterladen.
Nun können wir in unserem Konfigurationstool sogar eine
Lebensdauergarantie für die Lineartechnik geben. Dies zeigen
wir erstmals auf der Hannover Messe.
Ganz wichtig ist aber auch das haptische Kennenlernen unserer
Komponenten. Wir stellen Konstrukteuren deshalb Muster zur
Verfügung. Darüber hinaus beraten wir Kunden persönlich –
virtuell oder schauen uns die Anwendung live vor Ort an.
Kunststoff verschleißt. Wie lässt sich dies überwachen –
etwa für Predictive Maintenance?
NIERMANN: Wir können den Verschleiß mit Sensoren erfassen,
die in den Kunststoff integriert werden. Die einfachste Form der
Signalisierung ist eine LED. Wird ein vorein gestellter Verschleißwert
erreicht, leuchtet sie auf. Aber auch die Ein bindung via
Bluetooth oder in die Steuerungsumgebung ist möglich.
Welche technischen Grenzen sollten Konstrukteure kennen?
NIERMANN: Bei all den Vorteilen der schmierfreien Technologie
gibt es bekannte Nachteile: Die Präzision ist durch das
Spritzgussverfahren limitiert. Hier gehen wir bis in den Hundertstel-Bereich.
Für das Hohnen mit einer Werkzeugmaschine,
das in den Bereich von Mikrometern geht, ist das nicht genug.
Der Aufwand, den man in der Kunststoffverarbeitung und -bearbeitung
treiben müsste, um diese Präzision zu erreichen, wäre
unverhältnismäßig. Im Herz der Werkzeugmaschine sehe ich
aber sowieso nicht unsere Anwendungen. In der Peripherie ist
unsere Technik allerdings vielfach anzutreffen, seien es Werk
zeugwechsler, Maschinentüren, Werkstückzuführungen oder
Transportsysteme. Ein anderer Punkt ist der Verschleiß, der
Einfluss auf die Präzision und Wiederholgenauigkeit hat. Hierfür
haben wir mit Vorspannmechanismen und Spieleinstellungen
viele patentierte Lösungen. Außerdem forschen wir an tribolo
gischen Eigenschaften, denn der Reibwert hat Einfluss auf die
benötigte Antriebsleistung. Auch bei extrem hohen Lasten und
extrem hohen Geschwindigkeiten gibt es technische Grenzen.
An welchen Themen arbeitet Igus aktuell?
NIERMANN: Das Thema PFAS sorgt gerade für viel Unsicherheit
und Diskussionsstoff in der Kunststoffbranche. Wir nehmen
unsere Verantwortung als kunststoffverarbeitendes Unternehmen
ernst und bieten hier schon jetzt Lösungen an. Ein Großteil
unserer Kunststoffe wurde bereits auf die 100 als kritisch geltenden
PFAS getestet. Neben den kritischen Substanzen geht es
aber auch um das weit verbreitete und oft alternativlose PTFE,
das bis heute nicht als gesundheitsschädlich gilt. Aus diesem
Grund bieten wir zusätzlich PTFE- und silikonfreie Produkte an,
die dennoch vergleichbar gute Eigenschaften aufweisen.
Wir wollen die Antriebstechnik massiv pushen und haben viel
investiert. In unserem jüngsten Neubau auf einer Fläche von
20.000 m² entsteht eine Produktion für Linear- und Antriebstechnik
mit ganz neuen Möglichkeiten. Zur Hannover Messe werden
wir eine neue Generation von Zahnriemenachsen und einen
neuen Lineartisch mit Spindelantrieb vorstellen. In Sachen
Schwerlast und Präzision werden wir unser Portfolio auch erweitern.
Es wird dieses Jahr noch ein angetriebenes Teleskop geben.
Miniaturantriebslösungen sind ein weiterer Schwerpunkt.
Inwiefern spielt Nachhaltigkeit im Produktdesign eine Rolle?
NIERMANN: Unser Ziel ist es, Produkte mit einem besonders
niedrigen Carbon Footprint herzustellen. Im besten Fall ist der
Null. Das erreichen wir durch komplett regranulierte Kunststoffmaterialien
bis hin zu Holzwellen, die wir auch schon als Studie
vorgestellt haben und an denen wir weiter arbeiten. Nachhaltigkeit
ist in unseren Entwicklungsplänen fest verwurzelt. Ein weiterer
Aspekt ist die sortenreine Trennbarkeit der Materialien in
unseren Produkten. Das Trennen ist bei uns kinderleicht und
mit einfachsten Mitteln möglich. Der Re-use-Gedanke ist uns
besonders wichtig. Wenn uns jemand eine Achse zurückschickt,
können wir Teile einfach austauschen. Für einen Lagerwechsel
in der Lineartechnik muss ich nur das Inlay austauschen.
Bilder: Berthold; Igus
www.igus.de
DER RE-USE-GEDANKE
IST UNS BESONDERS WICHTIG
46 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

MARKTPLATZ
INTEGRIERTE
TEMPERIERUNG
Höhere Prozessstabilität und
kürzere Zykluszeiten: Bosch Rexroth
stellt eine integrierte Temperierung
für Profilschienenführungen, Gewindetriebe und das
integrierte Messsystem IMS vor. Durch die Temperierung
kann – bei gleichem Bauraum – das thermische Verhalten
der linearen Führungs- und Antriebskomponenten
verbessert werden. Davon profitieren zum Beispiel das
Hochgeschwindigkeits- und das Präzisionsfräsen. Durch
die Lösung lassen sich Bearbeitungsprozesse in Werkzeugmaschinen
stabilisieren, Ausschuss vermeiden und
Material einsparen. Produktionsstarts und Taktzeiten
können verkürzt werden. Bei Profilschienenführungen
und Gewindetrieben mit der optionalen Temperierung
kommen Rohrsysteme zum Einsatz, die direkt in die
Führungsschiene oder in die Spindel des Gewindetriebs
integriert werden. Das System wird an den zentralen
Kühlkreislauf angeschlossen. So lässt sich Verlustenergie
durch Reibung aus der Linearführung abführen. Durch
Vorwärmen kann die optimale Betriebstemperatur schnell
erreicht werden: Die Maschine ist ohne Einlaufzeit verfügbar
und kann schon das erste Teil fehlerfrei bearbeiten.
www.boschrexroth.de
EINER DER KLEINSTEN
Etwa so groß wie eine Bleistiftspitze
sind die miniaturisierten Beschleunigungsmesser
der Serien 3224x
und 3225x von Disynet. Es handelt
sich um die einachsige Version des
Triax IEPE Schwingungssensors
3133xx. Die Sensoren mit integrierter
IEPE-Elektronik sind für die
Montage an Stellen konzipiert worden, die für viele andere Beschleunigungsmesser
unzugänglich sind. Nach eigenen Angaben gehören
sie zu den kleinsten Schwingungssensoren der Welt. Miniaturisierung
und geringes Gewicht sind vor allem bei sehr kleinen Strukturen
wichtig, um zu vermeiden, dass die Schwingung der zu prüfenden
Struktur durch die Montage des Sensors an ihr beeinflusst wird. Der
Mass-Loading-Effekt, also die Beeinflussung der Schwingung durch
die Masse des Sensors, wird so minimiert. Bei Satellitenanwendungen
zählt jedes Mikrogramm, auch hier bietet der Sensor durch sein
geringes Gewicht Vorteile. Der 3224AX misst zum Beispiel
3 × 3,5 × 5 mm und wiegt < 0,2 g. Durch den weiten Messbereich von
100 mV/g bis 0,2 mV/g, der den Messbereichen von 50 g und 25.000 g
entspricht, und einem Frequenzbereich bis 60 kHz können die
Sensoren vieltätig eingesetzt werden. Sie arbeiten bei Temperaturen
bis 149 °C, mit Ladungsausgang sogar bis 177 °C. In der E-Mobilität
besonders beliebt sind laut Hersteller die isolierten Versionen.
www.sensoren.de
DYNAMISCH UND PRÄZISE
Das Zahnstangengetriebe Lifgo hp von Leantechnik erlaubt lange Hübe mit hoher Präzision und
Dynamik. Seine Positioniergenauigkeit beträgt 2 µm. Ein Grund für diese Exaktheit ist die Schrägverzahnung
der Zahnstangengetriebe. Sie sorgt zudem dafür, dass sich die Stange sehr leise bewegt
und gleichmäßig belasten lässt. Das verlängert die Lebensdauer. Zur Präzision trägt zudem das
stufenlos einstellbare Zahnflankenspiel bei. Neben der hohen Positioniergenauigkeit bietet die
Komponente auch bei langen Hüben große Steifigkeit. Die Zahnstangengetriebe der Serie sind in
Ausführungen mit Hubkräften zwischen 1.800 und 22.600 N verfügbar. Sie erreichen eine Hubgeschwindigkeit von bis zu 3 m/s
und bauen sehr kompakt, maximal 180 × 156 × 160 mm.
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Die ROTEX-ZRS kann mit allen Nabenvarianten der drehelastischen ROTEX- und spielfreien ROTEX-GS-Baureihen
ausgestattet werden und ist drehsteifer als vergleichbare Zwischenrohrkupplungen mit Stahlrohr.

SPECIAL: HANNOVER MESSE 2024
SINGLE PAIR ETHERNET – DNA DES IIOT
STECKGESICHT FÜR INDUSTRIE 4.0
Single Pair Ethernet gilt als Enabler für digitale Infrastrukturen in der Industrie.
Daten und Energie können parallel mit nur einem Adernpaar übertragen werden.
Das Industrial IoT ist der wichtigste Treiber. Komponenten zur Implementierung
von SPE sind bereits verfügbar, wie etwa in der Verbindungstechnik.
Ein einheitliches Steckgesicht vereinfacht dabei die Integration. Mit neuen
M12-Hybrid-Steckverbindern geht das nun auch in der Robotik.
Single Pair Ethernet ermöglicht eine IP-basierte Kommunikation
bis hin zur Feldebene. Neben der Datenübertragung
unterstützt die SPE-Technologie auch die simultane
Stromversorgung von Endgeräten über die sogenannte
„Power over Data Line“ (PoDL). Dadurch eignet es sich besonders
für IoT-Geräte, Sensoren, Steuerungen und andere
Anwendungen, bei denen Effizienz, Kostenreduzierung und Einfachheit
im Vordergrund stehen.
VON IP20 BIS M12
Phoenix Contact hat Steckverbinder für SPE gemäß der Norm IEC
63171-2 entwickelt: für Umgebungen mit IP20 und IEC 63171-5
für M8- und M12-Ausführungen in IP67. Das Sortiment wird
Fabian Peper, Produktmanager Produktmarketing Industrial Field
Connectivity, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg
ständig erweitert und konzentriert sich auf Querschnitte im Bereich
von AWG 26 bis AWG 22. Diese Steckverbinder sind benutzerfreundlich
gestaltet und stehen sowohl als Patch-Kabel als
auch als frei konfektionierbare Varianten zur Verfügung.
Hinsichtlich Impedanz, Spannungsfestigkeit, Rückfluss- und
Kopplungsdämpfung erfüllen die Steckverbinder alle Anforderungen,
die in industriellen Umgebungen gefordert werden.
Durch seine Hochfrequenz-Performance kann das Steckgesicht
unabhängig von der Anwendung genutzt werden, wie zum Beispiel
am Arbeitsplatz, in Rechenzentren, in der Industrieverkabelung
oder bis hin zur Cloud.
EINFACHES DESIGN-IN
Die IP20- und IP65/67-Steckverbinder erfüllen die Normen IEC
63171-2 und -5 und besitzen ein einheitliches Steckgesicht. Ein
IP20-Patchkabel nach -2 kann ohne Adapter in einen M8- oder
M12-Anschluss passen, wie er in -5 beschrieben ist. Dies vereinfacht
die Handhabung für Anwender und erleichtert sowohl
48 antriebstechnik 2024/04 www.antriebstechnik.de

01
02
01 Breites Portfolio an SPE-Steckverbindern und Verkabelung
02 M12-Hybridsteckverbinder für Single Pair Ethernet können
auch in der Robotik eingesetzt werden
Service- als auch Installationsarbeiten. Die robusten feldkonfektionierbaren
IP20-Steckverbinder ermöglichen dank des
IDC-Anschlusses eine einfache Konfektionierung, sogar direkt
im Anlagenfeld.
Dank standardisierter M8- und M12- Gehäuseverschraubungen
lassen sich vorhandene Gehäuseformen weiter nutzen, was den
Design-in-Prozess erheblich vereinfacht. Dies erleichtert den
Übergang von bisherigen Ethernet- oder Bussystemen zum aktuellen
Standard. Die Steckverbinder sind für Datenübertragungsraten
bis in den Gigabit-Bereich geeignet und erfüllen auch die
Anforderungen zukünftiger SPE-Standards. Dadurch befördert
Phoenix Contact den Einsatz von SPE in Industrie-4.0-Umgebungen
und vielen anderen Anwendungsbereichen.
SCHIRMUNG DER ZUKUNFT
Die „Advanced Shielding Technology“ von Phoenix Contact ermöglicht
eine innovative Art der Schirmanbindung mit flüssigem
Metall und löst den traditionellen Zinkdruckguss für Crimphülsen
ab. Eine Vorumspritzung verbindet den konfektionierten
Steckbereich mit den einzelnen Adern, wobei das Polyamid die
mechanische Robustheit erhöht und Kurzschlüsse zwischen
Schirmumspritzung und Kontaktträger verhindert. Die stoff-
schlüssige Verbindung zwischen dem Leitungsschirm und dem
Spezialzinn ermöglicht eine 360-Grad-Schirmanbindung am
M8-/M12-Kopf.
Die steigenden Anforderungen an die Feldverkabelung erfordern
fortlaufende Entwicklungen bei Steckverbindern, insbesondere
im Bereich der Schirmanbindung. Die Advanced Shielding
Technology trägt zur weiteren Verbesserung der M8-/M12-Steckverbinder
bei, indem sie Robustheit, Verfügbarkeit, Langlebigkeit
und Widerstandsfähigkeit bei Überlastung bietet. Dies legt den
Grundstein für die Verkabelung der Zukunft, die den Anforderungen
von Industrie 4.0 und dem Industrial Internet of Things
gerecht wird. Diese Technologie ist für die Daten-, Signal- und
Leistungsübertragung verfügbar und zeichnet sich durch optimierte
EMV- und Übertragungseigenschaften aus. Dies macht sie
zukunftsfähig und unterstützt die zunehmende Miniaturisierung
in der Feld- und Geräteverkabelung.
HYBRIDE ANWENDUNGEN
Die PNO-Richtlinie „Profinet Cabling and Interconnection Technology
– Guideline for Profinet Version 5.3“ definiert das hybride
M12 Single Pair Ethernet gemäß der IEC 63171-7 als neues Steckgesicht
für hybride Anwendungen. Zum ersten Mal hat sich eine
Ich will einen BEN.
BEN ist Spezialist für maßgearbeitete Elektromotoren
und passt jeden Motor an meine
Wünsche, die Umgebungsbedingungen und
die jeweilige Einbausituation an.
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SPECIAL: HANNOVER MESSE 2024
03 Steckverbinder für die
Automatisierung von morgen
Nutzerorganisation für ein SPE-Steckgesicht entschieden. Die
veröffentlichte Guideline stellt Profinet-Nutzern eine verlässliche
Grundlage für die industrielle Verkabelung bereit.
ENERGIE UND DATEN
Ein großer Vorteil von Single Pair Ethernet (SPE) ist die Möglichkeit,
sowohl die Energieversorgung der angeschlossenen Geräte
als auch die Datenübertragung über dieselbe Leitung zu realisieren.
Durch Power over Data Line (PoDL) können bis zu 52 W
Leistung am Power Device (PD) bereitgestellt werden. Auch unter
beengten Verhältnissen können Sensoren so mit Energie und
einer Datenschnittstelle versorgt werden, ohne dass eine separate
Zuleitung benötigt wird.
Mit der 52-Watt-Marke ist noch nicht das Ende der Fahnenstange
erreicht: Die Phoenix Contact-Gruppe und TE Connectivity
haben gemeinsam an der Entwicklung neuer SPE-M12-
Hybridsteckverbinder gemäß IEC 63171-7 gearbeitet. Die im Mai
2023 veröffentlichte Norm spezifiziert hybride Schnittstellen mit
SPE- und Power-Kontakten im M12-Format, das von allen Marktbegleitern
unterstützt wird. Sie umfasst sieben Kodierungen für
verschiedene Anwendungen mit Leistungsklassen von 8 bis 16 A
und von 50 bis 600 V. Die Fokussierung liegt zunächst auf der
Kodierung 2 (2 x 8 A / 63 V DC).
MASCHINEN INTELLIGENT VERNETZEN
SPE eröffnet völlig neue Möglichkeiten bei der Kommunikation
von Maschine zu Maschine, da es intelligente Maschinen optimal
vernetzen kann. Es ermöglicht wirtschaftliche Visualisierung und
Optimierung von Prozessen über die gesamte Anlage hinweg, ohne
Gateways oder verschiedene Kommunikationsarten. Besonders
in der Robotik zeigt SPE seine Vorteile, da es flexible und
platzsparende Verdrahtung mit schnellen Reaktionszeiten verbindet.
SPE-M12-Hybridschnittstellen integrieren sich nahtlos in
bestehende Ethernet-Infrastrukturen und bieten einfache Plugand-play-Verbindungen.
Getrennte Pins für Daten- und Stromübertragung
tragen zu höherer Leistung bei.
WEGBEREITER FÜR SINGLE PAIR ETHERNET
Phoenix Contact bietet ein umfangreiches Programm an Single
Pair Ethernet (SPE) Verkabelungslösungen gemäß den Standards
IEC 63171-2/5/7. Dieses Portfolio erstreckt sich von IP20
bis IP65/67. Das einheitliche Steckgesicht erleichtert die Integration.
Mit der Einführung des neuen M12-Hybrid-Steckgesichts
wird zudem die Robotik als ein neues Anwendungsgebiet erschlossen.
Ein breites Angebot an Steckverbindern ermöglicht den Zugang
zum Single Pair Ethernet und ebnet den Weg für das Industrial
Internet of Things in der Automatisierung. Phoenix Contact baut
damit seine Position als Lösungsanbieter für die zukünftige Vernetzung
und Automatisierung weiter aus.
Bilder: Phoenix Contact
www.phoenixcontact.com
DIE IDEE
„Mit dem leistungsstarken M12-
Hybridsteckverbinder der Serie
Onepair für Single Pair Ethernet (SPE)
schafft Phoenix Contact die Basis für
anspruchsvolle IIoT-Anwendungen
und die nächste Stufe der industriellen
Automatisierung. Mit zwei Stromkreisen
von zweimal 8 A und bis zu
63 V sind Übertragungsraten bis zu
1 GBit/s möglich. Der neue Steckverbinder
wurde gemäß dem internationalen
Standard IEC 63171-7 entwickelt
und bietet Anwendern damit
Zukunftssicherheit beim Design-In.“
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Produktmarketing Industrial Field
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antriebstechnik.de
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Abo-Begrüßungsgeschenk:
Die Konturenlehre
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Mit dieser Konturenlehre können Sie die Form von unregelmäßigen
Objekten messen, um eine Sofortvorlage zu erstellen, mit der präzise
Schnitte markiert werden können. Messbreite 25 cm, Messtiefe 6 cm.
(Die Farbe der Konturenlehre ist variabel)
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