antriebstechnik 5/2024
antriebstechnik 5/2024
antriebstechnik 5/2024
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19174<br />
05<br />
Mai <strong>2024</strong><br />
€ 16,50<br />
Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.<br />
NEUE MOBILITÄT<br />
DC-Motoren überzeugen auf dem Green durch<br />
Effizienz, Langlebigkeit und Intelligenz<br />
<strong>antriebstechnik</strong>.de
Partner<br />
Regal Rexnord ist Ihr zentraler Ansprechpartner für technische Lösungen.<br />
Durch unsere jahrzehntelange Engineering-Erfahrung und unser Branchen-<br />
Know-how können wir unseren Kunden eine Vielzahl von Lösungen und<br />
Produkten aus einer Hand anbieten. In enger Zusammenarbeit mit Ihnen<br />
konzentrieren wir uns auf die Überwindung Ihrer Herausforderungen.<br />
Von Einzelkomponenten für Antrieb, Kraftübertragung und<br />
Bewegungssteuerung bis hin zu integrierten Komplettlösungen – wir helfen<br />
Ihnen bei der Zukunftsgestaltung Ihres Unternehmens.<br />
Creating A Better Tomorrow<br />
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EDITORIAL<br />
ROBOTER WISSEN NICHT,<br />
WAS SIE TUN<br />
Liebe Leserinnen, liebe Leser,<br />
die Roboterdichte gilt als Kennzahl für den Automatisierungsgrad.<br />
Laut World Robotics 2023 Bericht der International<br />
Federation of Robotics belegt Deutschland mit 415 Industrierobotern<br />
auf 10.000 Arbeitnehmer den dritten Platz – hinter<br />
Südkorea mit 1.012 Einheiten und Singapur mit 730 Einheiten.<br />
Ob Getriebe, Direktantriebe, Bremsen oder auch Mecanumräder<br />
für mobile Roboter: Antriebstechnik ist in Robotern allgegenwärtig.<br />
Sie ermöglicht Fortschritte hinsichtlich Dynamik,<br />
Präzision, Sicherheit sowie Flexibilität – letzteres gilt besonders<br />
für Cobots. Übernehmen Roboter immer mehr Aufgaben, wird es<br />
umso wichtiger, über die Aufgabenverteilung zwischen Mensch<br />
und Maschine nachzudenken. Menschen wissen, was sie tun und<br />
brauchen Pausen. Nicht nur deshalb finde ich den oft bemühten<br />
Ausdruck „Kollege Roboter“ fehl am Platz. Umso wichtiger ist es,<br />
nicht wie ein Roboter zu arbeiten und Roboter nur als unsere<br />
Werkzeuge zu begreifen. In einer Umfrage der Bundesanstalt für<br />
Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin gab von 17.000 Befragten<br />
mehr als jeder vierte an, vorgeschriebene Auszeiten nicht<br />
wahrzunehmen. Darunter leiden kreative Intelligenz sowie die<br />
Verantwortung für uns selbst und andere. Genau diese menschlichen<br />
Tugenden sind aber gefragt, wenn in Zukunft verstärkt KI<br />
in der Robotik und Automation zum Einsatz kommt.<br />
Apropos Freizeit und Sport: Auch hier ist auf die Antriebstechnik<br />
Verlass. Eine kleine „Auszeit“ beim alpinen Golfen erwartet Sie<br />
in unserer Titelgeschichte.<br />
Ich wünsche Ihnen viel Spaß bei der Lektüre.<br />
Das<br />
Original.<br />
Seit 1970<br />
Harmonic Drive ®<br />
Ihr Felix Berthold<br />
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Ihre Idee.<br />
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EDITORIAL<br />
03 Roboter wissen nicht, was sie tun<br />
SOFTSTARTER<br />
06 STANDPUNKT KI als Chance und Enabler<br />
07 Menschen, Märkte, Unternehmen<br />
32<br />
ANZEIGE<br />
ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK<br />
ELEKTROMOTOREN<br />
10 TITEL Neue Mobilität auf dem Green<br />
UMRICHTERTECHNIK<br />
16 Ausgangsfrequenzen bis 2.000 Hertz<br />
18 Hochpräzise Servoantriebe bereit für mehr Branchen<br />
TITELBILD<br />
Maxon Group,<br />
München<br />
SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />
26 Sensoren als Strom-Selbstversorger<br />
MECHANISCHE ANTRIEBSTECHNIK<br />
KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />
22 Dynamisch bremsen ohne Zahnflankenwechsel<br />
24 Drehzahl in Lamellenkupplung erfassen<br />
22 24<br />
4 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
KOMPONENTEN UND SOFTWARE<br />
28 Aufprall ohne Rückprall<br />
SPECIAL<br />
AUTOMATION UND ROBOTIK<br />
30 INTERVIEW Sensorlose Überwachung der Servobremsen<br />
32 Zykloidgetriebe machen den Unterschied<br />
36 Präzise Wegerfassung bei der Spulenfertigung<br />
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
38 Optimierter Zahneingriff durch gezielt verformte Zahnräder<br />
SERVICE<br />
27 Impressum<br />
MEIN TIPP<br />
Der Bericht über eine Innovation bei Schwerlast-<br />
Hubwerken auf Seite 22 hat mir in dieser<br />
Ausgabe besonders viel Freude gemacht. Ein<br />
Fachbericht, in dem so gut wie alles vorkommt:<br />
Bremsen, Steuerungen, Zahnflanken und noch<br />
mehr. Es hängt eben alles mit allem zusammen.<br />
Miles Meier, Chefredakteur, m.meier@vfmz.de<br />
16
STANDPUNKT<br />
IMMER BESSERE WERKZEUGE<br />
KÜNSTLICHE INTELLIGENZ<br />
ALS CHANCE UND ENABLER<br />
Das Innovationspotenzial der Künstlichen Intelligenz (KI) betrifft<br />
nahezu alle Lebensbereiche und lässt sich heute nur ansatzweise<br />
in seiner Bedeutung einschätzen. Dies gilt auch für den<br />
Maschinenbau und die Anlagenautomatisierung, und zwar<br />
besonders mit Blick auf die generative KI (GenAI) und die<br />
zugrunde liegenden Large Language Models (LLMs).<br />
Denn mit GenAI wird KI zu einem universell und von jedem<br />
nutzbaren Unterstützungstool, das als Chance und Enabler<br />
gesehen werden sollte, nicht aber als Ersatz für Konstrukteure<br />
und Entwickler.<br />
Mithilfe von GenAI und LLMs<br />
reicht es aus, lediglich einen<br />
Text in einen Computer<br />
einzugeben, und so ohne das<br />
bislang erforderliche Expertenwissen<br />
vom Innovationspotenzial der KI zu<br />
profitieren. Diese einfache Nutzung der<br />
Sprache als unser natürliches Interface<br />
stellt einen echten Quantensprung in der<br />
KI-Anwendung dar. Natürlich mit<br />
entsprechenden Auswirkungen auch auf<br />
den beruflichen Alltag der Maschinenkonstrukteure<br />
und -automatisierer, sei es<br />
hinsichtlich der Denk- und Arbeitsweisen<br />
oder mit Blick auf übergeordnete<br />
Arbeitsabläufe. Es eröffnet sich ein<br />
immenses Potenzial zur Steigerung der<br />
Effizienz innerhalb der gesamten<br />
Wertschöpfungskette des Maschinenund<br />
Anlagenbaus.<br />
Für den Maschinenbauer können LLMs<br />
den Entwicklungsprozess revolutionieren,<br />
indem sie Steuerungscode automatisch<br />
erzeugen und vervollständigen. Ein<br />
weiteres Beispiel ist die Funktion als<br />
Chatbot, der für eine Maschine automatisiert<br />
beispielsweise ein HMI-Projekt oder<br />
eine I/O-Konfiguration erstellt beziehungsweise<br />
als Interface zu einem<br />
Dokumentationssystem dient. Ziel ist,<br />
dass ein KI-Anwender nur noch formulieren<br />
muss, wie er zum Beispiel sein HMI<br />
aufgebaut haben möchte, und die<br />
Engineeringsoftware generiert im<br />
Hintergrund das komplette HMI-Projekt.<br />
Darüber hinaus kann man sich von LLMs<br />
sogar persönliche Tutorials erstellen<br />
lassen und gezielt nach Lösungen bei<br />
aufkommenden Problemen fragen, was<br />
den Prozess der Lösungsfindung beschleunigt.<br />
Ein weiterer Vorteil ist die<br />
Möglichkeit, Richtlinien und Best<br />
Practices konsequent umzusetzen und<br />
einzuhalten.<br />
Aus der Perspektive des Unternehmensmanagements<br />
fördern LLMs den<br />
Wissenstransfer innerhalb des Unternehmens.<br />
Sie können als zentrale Wissensdatenbank<br />
fungieren, die wertvolle<br />
Informationen speichert und bei Bedarf<br />
bereitstellt. Zudem können LLMs den<br />
Support entlasten, indem sie als erster<br />
Ansprechpartner für Kundenanfragen<br />
dienen. Dies verbessert nicht nur die<br />
Antwortzeiten, sondern führt auch zu<br />
einer höheren Kundenzufriedenheit.<br />
Insgesamt bietet GenAI somit eine<br />
effiziente und innovative Lösung für<br />
zahlreiche Herausforderungen in der<br />
modernen Geschäftswelt.<br />
DIE GENERATIVE<br />
KI ERSCHLIESST<br />
DIE VORTEILE<br />
KÜNSTLICHER<br />
INTELLIGENZ FÜR<br />
JEDERMANN<br />
Dr. Fabian Bause,<br />
Produktmanager TwinCAT,<br />
Beckhoff Automation<br />
Das Potenzial für eine echte Revolution<br />
ist also gegeben, muss aber auch flächendeckend<br />
akzeptiert und sinnvoll ausgeschöpft<br />
werden. Der moderne und<br />
innovative Maschinenbau insbesondere<br />
in Deutschland hat hier sicher sehr gute<br />
Voraussetzungen, um technologisch und<br />
im internationalen Wettbewerb überdurchschnittlich<br />
profitieren zu können.<br />
Zumal es weder das Ziel sein kann noch<br />
den derzeitigen technischen Entwicklungen<br />
entspricht, dass KI die Konstrukteure<br />
oder Entwickler vollständig ersetzen wird.<br />
Vielmehr erhalten die Experten immer<br />
bessere Werkzeuge und können damit<br />
zunehmend produktiver arbeiten.<br />
www.beckhoff.com<br />
6 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
SOFTSTARTER<br />
VDMA GRÜNDET FORUM MANUFACTURING-X<br />
Der VDMA hat zum 1. April <strong>2024</strong> das Forum Manufacturing-X gegründet.<br />
Damit bündelt und koordiniert der Verband sämtliche Aktivitäten zu<br />
diesem Thema in Richtung seiner Mitgliedsunternehmen und Stakeholder.<br />
Ziel ist, der zunehmenden Bedeutung von Datenräumen als Basis für neue,<br />
digitale Geschäftsmodelle Rechnung zu tragen. Der Verband wird mit dem<br />
Forum Manufacturing-X auf dem aufbauen, was in der letzten Dekade<br />
erfolgreich durch das VDMA Forum Industrie 4.0 erarbeitet wurde.<br />
Das Forum Manufacturing-X will das Thema nun weiter verbreiten und<br />
nach vorne bringen. Operativ geleitet wird das neue Forum von<br />
Dr.-Ing. Marc Hüske. Die Geschäftsführung liegt bei Dr.-Ing. Reinhard Heister,<br />
der bereits in den letzten drei Jahren das Forum Industrie 4.0 geleitet hatte.<br />
Zu den zentralen Aufgaben des neuen Forums gehören vor allem die<br />
Interessenvertretung der Verbandsmitglieder im Hinblick auf Manufacturing-X,<br />
die Orchestrierung aller Aktivitäten zu einem Gesamtbild, Schnittstellenbildung<br />
zu Initiativen, Projekten und Organisationen außerhalb des<br />
VDMA, die Information zu laufenden themenbezogenen Aktivitäten, der<br />
Wissenstransfer sowie Netzwerkarbeit.<br />
www.vdma.org<br />
Bild: ipopba – stock.adobe.com<br />
BAUMÜLLER GRUPPE ERNENNT<br />
NEUEN CFO<br />
Seit 1. April <strong>2024</strong> ist<br />
Jürgen Linhard neuer<br />
kaufmännischer<br />
Geschäftsführer der<br />
Baumüller Nürnberg<br />
GmbH und Chief<br />
Financial Officer (CFO)<br />
der Baumüller Gruppe.<br />
Linhard verfügt über<br />
langjährige Erfahrung<br />
in der Industrie – mit<br />
Stationen unter anderem bei Leoni, der<br />
Diehl Gruppe und der R. Stahl AG. Er folgt damit<br />
direkt auf Hartmut Bärtl. Die Geschäftsführung<br />
der Baumüller Nürnberg GmbH besteht zukünftig<br />
aus Andreas Baumüller (CEO), Jürgen Linhard<br />
(CFO) und Dr. Michael Wengler (COO). Andreas<br />
Baumüller, geschäftsführender Gesellschafter der<br />
Baumüller Gruppe, sagte: „Mit Jürgen Linhard<br />
haben wir einen erfahrenen Geschäftsführer und<br />
CFO aus den Bereichen Maschinen- und Anlagenbau<br />
sowie aus der Automobilzulieferindustrie an<br />
Bord.“ Gemeinsam mit Linhard würden sie die<br />
erfolgreiche Entwicklung der Unternehmensgruppe<br />
weiter vorantreiben.<br />
www.baumueller.com<br />
WELTUMSATZ UM 16 PROZENT GESTEIGERT<br />
Beckhoff Automation setzte<br />
seinen Wachstumskurs im<br />
Geschäftsjahr 2023 erfolgreich<br />
fort. Der Spezialist für<br />
Automatisierungstechnik<br />
konnte seinen weltweiten<br />
Umsatz auf 1,75 Milliarden<br />
Euro steigern. Dies entspricht<br />
einem Anstieg von<br />
Hans Beckhoff<br />
16 Prozent im Vergleich zum<br />
Vorjahresumsatz von<br />
1,515 Milliarden Euro. Kontinuierliche Innovationen in allen<br />
Bereichen der Automatisierung und eine enge Zusammenarbeit<br />
mit vielen weltweiten Technologieführern sind laut<br />
eigenen Angaben die Erfolgsfaktoren des Automatisierungsspezialisten<br />
aus Verl. „2023 war ein herausforderndes<br />
Geschäftsjahr“, sagt Geschäftsführer Hans Beckhoff und<br />
erläutert: „Die starke Entwicklung des Auftragseingangs<br />
aus 2022 setzte sich in den ersten Monaten 2023 fort und<br />
führte zu einem Rekord bei Auftragsbestand und Umsatz.<br />
Im weiteren Jahresverlauf schwächte sich der Auftragseingang<br />
jedoch sehr deutlich ab. Im Wesentlichen führen wir<br />
dies darauf zurück, dass unsere Kunden 2022 und zu Beginn<br />
2023 ihre Lagerbestände und Bestellungen überdurchschnittlich<br />
aufgebaut haben, um Lieferschwankungen der<br />
Bauteilkrise ausgleichen zu können. Dies korrigierten sie im<br />
Verlauf von 2023 durch geringere Bestellmengen. Darüber<br />
hinaus wirkten sich in einigen Regionen und Branchen<br />
konjunkturbedingte Rückgänge aus.“<br />
www.beckhoff.com
SOFTSTARTER<br />
ZWEITER GESCHÄFTSFÜHRER ERNANNT<br />
Die BMR elektrischer und<br />
elektronischer Gerätebau GmbH<br />
aus Schwabach hat ihre Geschäftsleitung<br />
neu aufgestellt:<br />
Stephan Brittling (36, Mitte)<br />
wurde zum weiteren Geschäftsführer<br />
ernannt und der langjährige<br />
Vertriebsleiter Michael Lämmermann<br />
erhielt Prokura.<br />
Zusammen mit BMR-Geschäftsführerin<br />
Susanne Brittling steht das innovationsorientierte<br />
Familienunternehmen nun unter Leitung eines dreiköpfigen<br />
Teams. Aktuell beschäftigt BMR laut eigenen Angaben 16 Mitarbeiterinnen<br />
und Mitarbeiter. BMR hat sich auf Frequenzumrichter<br />
in Modulbauweise spezialisiert und bietet auch kundenspezifische<br />
Lösungen an. Stephan Brittling ist seit 18 Jahren in dem<br />
Unternehmen tätig, das sein Vater im Jahr 1978 gründete.<br />
Während seiner Ausbildung im Unternehmen und anschließendem<br />
Studium zum Informatiktechniker lernte er jeden Schritt<br />
der Entwicklung eines Produktes in der Praxis kennen. Sein<br />
weiterer Tätigkeitsschwerpunkt liegt auf der Außendarstellung<br />
der Firma. In den letzten Jahren hat er sich besonders auf<br />
intelligente Lösungen zur Prozess-Visualisierung und präventiven<br />
Werkzeugkontrolle konzentriert. „Wenn ein, seit langem<br />
eingespieltes Team gemeinsam leitende Aufgaben übernimmt,<br />
ist das der Idealfall“, sagt Geschäftsführerin Susanne Brittling.<br />
„Teamspirit und höchstmögliche Kundenorientierung gehören<br />
seit Gründung zu den Eckpfeilern unserer Unternehmensvision.“<br />
www.bmr-gmbh.de<br />
NEUER GESCHÄFTSFÜHRER BEI JAT<br />
Simon Schwinger startet ab Mai als<br />
neuer Geschäftsführer bei der Jenaer<br />
Antriebstechnik GmbH (JAT).<br />
Stephan Preuß zieht sich nach<br />
langjähriger erfolgreicher Tätigkeit<br />
als Geschäftsführer Mitte dieses<br />
Jahres zurück. Wie das Unternehmen<br />
mitteilt, stelle Preuß sich aus<br />
persönlichen Gründen neuen<br />
Herausforderungen fernab der Antriebstechnik. Schwinger<br />
bringe umfangreiche Erfahrungen aus verschiedenen<br />
Führungspositionen in KMUs und Konzernen mit und<br />
werde die Erfolgsgeschichte der JAT weiterschreiben.<br />
Verbunden mit Jena kenne er laut Unternehmen die<br />
Herausforderungen und Chancen des Standorts bestens.<br />
Gleichzeitig fördert er als international agierender Netzwerker<br />
die globale Sichtbarkeit von JAT. Preuß prägte die<br />
Entwicklung der JAT mit viel Engagement – zunächst als<br />
Konstrukteur und seit dem Jahr 2008 als Geschäftsführer.<br />
Ursprünglich eine Ausgründung aus Carl Zeiss, baute er das<br />
Unternehmen zu einem Hidden Champion weiter auf.<br />
Heute bündeln 200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter<br />
35 Jahre Know-how und formen das Unternehmen zu<br />
einem Präzisions-Spezialisten der Antriebstechnik.<br />
www.jat-gmbh.de<br />
BETEILIGUNG AN<br />
KÜHLSYSTEMHERSTELLER<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Seit nahezu<br />
25 Jahren<br />
besteht<br />
zwischen CTX<br />
und PADA<br />
Engineering<br />
eine intensive<br />
und vertrauensvolle<br />
Kooperation.<br />
Jetzt<br />
heben die beiden Unternehmen ihre erfolgreiche Partnerschaft<br />
auf ein neues Level: CTX hat sich am italienischen<br />
Hersteller für Kühlkomponenten beteiligt. Vertrieb und<br />
Marketing von CTX und PADA rücken dadurch noch näher.<br />
PADA Engineering mit Sitz in Calcinelli in der Nähe von<br />
Rimini beliefert CTX mit Profil- und Flüssigkeitskühlkörpern.<br />
Das traditionsreiche italienische Unternehmen<br />
entwickelt und fertigt seit den neunziger Jahren Kühlkomponenten<br />
für elektronische Geräte und zählt zu den<br />
Marktführern der Branche. Mit der Beteiligung von CTX<br />
versprechen sich beide Unternehmen vor allem für ihre<br />
Kunden vielfältige Vorteile: Kundenwünsche werden in<br />
Zukunft noch schneller realisiert, Lieferketten verkürzt und<br />
beschleunigt – der Local-to-local-Content wird erhöht. Es<br />
ist geplant, das CTX-Lieferportfolio aus Italien in Zukunft<br />
um weitere Kühlkörpertechnologien zu erweitern, wie zum<br />
Beispiel Skived-Fin-Kühlkörper. Die aktuellen Lieferanten<br />
bleiben darüber hinaus weiter bestehen, um so auch wie<br />
bisher weltweit bedarfsgerecht liefern zu können. Im Bild<br />
sind CTX-Geschäftsführer Wilfried Schmitz (links) und Jens<br />
Mirau (rechts) sowie Benedetta Fiorani, Geschäftsführerin<br />
von PADA Engineering.<br />
www.ctx.eu
| Seite 1<br />
SOFTSTARTER<br />
VERNETZEN SIE SICH MIT<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />
digital.<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />
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EXPORT-WELTMEISTERTITEL VERTEIDIGT<br />
Die deutsche Werkzeugmaschinenindustrie<br />
verkaufte im Jahr 2023<br />
Maschinen im Wert von<br />
rund 9,5 Mrd. Euro ins<br />
Ausland – einschließlich<br />
Teile und Zubehör.<br />
Das waren 9 Prozent<br />
mehr als im Jahr 2022.<br />
„Damit haben wir<br />
unseren Weltmeistertitel<br />
vor China und<br />
Japan verteidigt“,<br />
Werkzeugmaschinenindustrie Deutschland<br />
Export nach Absatzregionen 2023<br />
%-Anteil am Gesamtexport Jahr 2023<br />
West-Europa (38,8)<br />
Ost-Europa (12,4)<br />
Nord-Amerika (16,1)<br />
Mittel-Amerika (3,5)<br />
Süd-Amerika (1,3)<br />
Naher/Mittlerer Osten (1,1)<br />
Zentral-/Süd-Asien (2,9)<br />
Ost-Asien (21,2)<br />
Südost-Asien (1,4)<br />
Australien, Ozeanien (0,5)<br />
Afrika (0,8)<br />
-7<br />
-6<br />
-3<br />
%-Veränderung 2023/22<br />
1<br />
5<br />
6<br />
10<br />
Gesamt +9%<br />
kommentiert Dr. Markus Heering, Geschäftsführer beim VDW (Verein<br />
Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken) das Ergebnis. Die Ausfuhren nach<br />
Amerika sind mit 18 Prozent Plus innerhalb der Triade am kräftigsten gewachsen.<br />
Mit einem Anteil von 15 Prozent waren die USA der Treiber, die insgesamt<br />
der zweitgrößte Absatzmarkt für die Deutschen sind. Sie haben Waren im<br />
Wert von 1,4 Mrd. Euro abgenommen. Das entspricht einem Wachstum von<br />
19 Prozent. „Unsere Mitglieder schätzen den US-Markt grundsätzlich positiv<br />
ein, auch für die Zukunft“, berichtet Heering. „Dortige Kunden haben geringere<br />
Kosten als hiesige Abnehmer, beispielsweise durch niedrigere Energiepreisen<br />
als hierzulande. Und die Automobilindustrie investiert in Heavy Duty-Motoren,<br />
weil ab 2027 strengere Abgasvorschriften in Kraft treten. Mexiko wird<br />
ebenfalls positiv bewertet. Viele international tätige Firmen investieren dort<br />
aufgrund der Nähe zum US-Markt“, so Heering weiter.<br />
www.vdw.de<br />
13<br />
19<br />
21<br />
29<br />
+6%<br />
+18%<br />
+7%<br />
Quellen: Statistisches Bundesamt, VDMA, VDW<br />
VDW | Aktuelles Grafikset | 04.03.<strong>2024</strong><br />
Zahnriemen!<br />
Wir lieben alle
ELEKTROMOTOREN<br />
TITEL<br />
Der DCX 35 L<br />
von Maxon<br />
sorgt mit seiner<br />
einzigartigen eisenlosen<br />
Wicklung für<br />
den nötigen langlebigen<br />
Antrieb auf dem<br />
Green<br />
10 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
TITEL<br />
ELEKTROMOTOREN<br />
ELEKTRISCHER CADDY<br />
NEUE MOBILITÄT AUF<br />
DEM GREEN<br />
Immer mehr Menschen in<br />
Deutschland spielen Golf – gerade<br />
seit der Corona-Pandemie. Die<br />
richtige Ausrüstung ist da ein Muss<br />
und ermöglicht erst die volle<br />
Konzentration auf das Spiel.<br />
Leistungsstarke DC-Motoren<br />
von Maxon treiben die Elektro-<br />
Golfcaddys von Golf Quant an.<br />
Mühelos mobil wird so selbst der<br />
alpine Golfgenuss zum<br />
schwungvollen Erlebnis.<br />
Nora Nuissl, externe Redakteurin im Auftrag der<br />
Maxon Group, München<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 11
ELEKTROMOTOREN<br />
TITEL<br />
Vor ihm erstrecken sich saftig grüne hügelige Wiesen,<br />
lediglich unterbrochen von einem flachen See, in dem<br />
sich das schneebedeckte Berggipfelpanorama spiegelt.<br />
Er hört nur Vogelgezwitscher, als er zum Abschlag ansetzt.<br />
Was für den (Alpin-)Golfer das Ideal ist, birgt einige Herausforderungen<br />
für dessen Ausrüstung. Ein 18-Loch-Golfplatz<br />
belegt zwischen 60 und 90 ha Fläche, der Spieler und sein Golftrolley<br />
legen somit rund 5 bis 7 km an Strecke zurück. Zudem ist<br />
der Trolley − das ist der Wagen, auf dem das Cartbag befestigt<br />
wird – jeglichen Witterungen und Temperaturspannen von<br />
Minus graden in den frühen Morgenstunden bis zu 35 °C am Mittag<br />
ausgesetzt.<br />
Langlebigkeit spielt laut Udo Hübner, Geschäftsführer und<br />
Gründer der Golf Quant GmbH, eine große Rolle: „Auf dem Golfplatz<br />
ist es nicht immer eben. Ein Golfcaddy rollt über holpriges<br />
Gelände und das im besten Fall ein Leben lang. Daher muss alles,<br />
von den Schrauben über Gelenke bis hin zu Motorgröße und Gesamtoptik,<br />
eine Einheit bilden.“ In den Elektro-Modellen des<br />
Premium-Golfcaddy-Herstellers aus Hessen sind Gleichstrommotoren<br />
der DCX-Reihe von Maxon verbaut.<br />
NACHHALTIGE QUALITÄT<br />
Hübner war selbst 15 Jahre lang in der Fertigung und Entwicklung<br />
bei einem Premium-Golftrolley-Unternehmen tätig. Als er<br />
sein Start-up im Jahr 2014 gründete, setzte er sich ein klares Ziel:<br />
„Ein Quantum Anders“ lautet das Unternehmensmotto.<br />
Die Golfcaddys von Golf Quant zeichnen sich durch ein einzigartiges<br />
Design sowie innovative und intelligente Handhabung aus.<br />
Ein optimales Zusammenspiel von Form und Funktionalität für<br />
den Golfer stehen im Vordergrund.<br />
Besonders wichtig sind dem Unternehmer Nachhaltigkeit und<br />
Langlebigkeit: „Wir fertigen in unserer Caddy-Manufaktur in<br />
Büdingen ein deutsches Qualitätsprodukt“, betont er stolz. Die<br />
Titanrahmen der Golfcaddys werden von Hand gebogen, gefräst<br />
und nachbearbeitet, auch die Näharbeiten werden in Handarbeit<br />
verrichtet.<br />
In puncto Elektronik und Antriebssystem arbeitet Golf Quant<br />
ausschließlich mit europäischen Herstellern zusammen. „Wir legen<br />
Wert auf Qualität und haben kurze Lieferantenwege“, sagt<br />
Hübner. „Unsere Produkte können in unserer Manufaktur repariert<br />
und immer wieder auf den aktuellen Stand gebracht werden.<br />
Das sichert Arbeitsplätze in Deutschland und schont dazu noch<br />
die Umwelt.“<br />
Maxon Motor begleitet den Caddy-Experten bereits sein gesamtes<br />
Berufsleben: Die Eigenschaften der DC-Motoren des<br />
Schweizer Antriebsspezialisten übertreffen laut Hübner im Vergleich<br />
zu Marktbegleitern die Werte für das Anwendungsfeld der<br />
TECHNISCHE DETAILS ZU DEN MOTOREN<br />
Maxon DCX-Motoren sind mit leistungsstarken<br />
Permanent magneten ausgerüstet und überzeugen mit<br />
sehr hoher Drehmomentdichte und Laufruhe. Die robuste<br />
Konstruktion und der eisenlose Maxon Rotor machen sie<br />
zu einem dynamischen Antrieb für die Anwendung in<br />
unterschiedlichen Branchen: von Mobilität über medizinische<br />
Versorgung bis hin zur Industrie. Die bürstenbehafteten<br />
Gleichstrommotoren sind in den Standard-Baugrößen<br />
von 6 bis 35 mm erhältlich sowie individuell nach<br />
Kundenwunsch konfigurierbar. Sie zeichnen sich durch ein<br />
Nennmoment von bis zu 138 mNm aus. Die Leistungswerte<br />
variieren von 0,3 bis 80 W.<br />
Golftrolleys. Das betreffe allen voran die Langlebigkeit, den Wirkungsgrad<br />
und Stromverbrauch. Hübner sagt: „Der Einsatz von<br />
Maxon Produkten in unseren Golfcaddys war der einzig logische<br />
Schritt – denn die Qualität der Motoren überzeugt.“<br />
In den drei Modellvarianten der Titan-Elektro-Golfcaddys von<br />
Golf Quant ist der DCX 35 L verbaut. Der bürstenbehaftete<br />
Gleichstrommotor mit 35 mm Baugröße ist mit Graphitbürsten<br />
und vorgespannten Kugellagern ausgestattet. Dieser Antrieb<br />
zeichnet sich durch eine hohe Drehmomentdichte, ein robustes<br />
Design und seine Laufruhe aus. Genau diese Eigenschaften sind<br />
auf dem Golfplatz gefordert. Denn das Gelände verursacht massive<br />
Vibrationen, was wiederum hohe Wechselbelastungen auf<br />
den Motor erzeugt.<br />
MOTORWELLE DIREKT VERZAHNT<br />
Durch die einzigartige eisenlose Wicklung verfügt der DCX 35 L<br />
Motor über ein Nennmoment von 128 mNm. Ein eisenbehafteter<br />
Standardmotor erreicht zum Vergleich nur etwa ein Drittel dieses<br />
Drehmomentwertes, nämlich rund 40 mNm. Mit den DCX-Kleinantrieben<br />
meistern die Caddys auch Steigungen in alpinem Golfgelände<br />
mühelos.<br />
Des Weiteren ist Golf eine ruhige Sportart: Ein geräuscharmer<br />
Golfcaddy ist Voraussetzung für die Konzentration der Golfer.<br />
Hier punktet der Motor, denn üblicherweise würden die Ritzel<br />
bei Motor-Getriebe-Kombinationen auf die Welle aufgepresst<br />
oder geschweißt. „Eine Besonderheit bei unserer DCX-Kombination<br />
ist, dass die Motorwelle direkt verzahnt ist. So erreichen wir<br />
einen besseren Rundlauf und die bestmögliche Geräuschopti-<br />
01 Die Elektro-Golfcaddys werden in liebevoller Handarbeit<br />
in der Caddy-Manufaktur im hessischen Büdingen gefertigt<br />
01<br />
02 Alle Gelenke und Verbindungsstücke des Titan-Elektro-<br />
Golfcaddys von Golf Quant werden aus hochfestem Aluminium<br />
mit aufwendiger Fünf-Achs-Fräsung komplett aus einem<br />
Stück gefertigt<br />
03 Mit nur wenigen Handgriffen ist der Premium-Trolley<br />
einfach montiert<br />
12 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
TITEL<br />
ELEKTROMOTOREN<br />
02<br />
03<br />
mierung“, erklärt Thilo Asprion, er arbeitet als Sales Engineer bei<br />
Maxon Germany.<br />
HÄLT DIE SPUR IM HANG<br />
Die Zusammenarbeit zwischen Maxon und Golf Quant verläuft<br />
seit Gründung des Caddy-Produzenten, also nunmehr zehn Jahren,<br />
sehr partnerschaftlich und auf Augenhöhe. „Wir haben das<br />
Produkt über die Jahre hinweg im stetigen Expertenaustausch<br />
optimiert“, berichtet Asprion. Gerade in der Kombination von<br />
Motor und Lithium-Ionen-Akku konnte der Caddyproduzent<br />
mehr Leistung aus dem Golftrolley erzielen als etwa mit anderen<br />
Motorherstellern, so Hübner.<br />
Die Premium-Golfcaddys sind mit effizienter Motorelektronik<br />
sowie eigens von Golf Quant entwickelter Sensortechnik ausgestattet,<br />
die dem Golfer viele Erleichterungen bieten. „Die Sensortechnik<br />
haben wir gemeinsam mit Maxon individuell auf den<br />
PERFEKTES ZUSAMMENSPIEL<br />
VON SENSORIK UND MOTOR<br />
Motor angepasst. So haben wir etwa die Möglichkeit, einen elektronischen<br />
Hangausgleich zu gewährleisten“, erklärt Hübner.<br />
Der Nutzer muss den Wagen nicht manuell am Hang korrigieren,<br />
denn der integrierte Spurhalteassistent gewährt trotz einer<br />
Links- oder Rechtsneigung des Hangs einen automatischen Geradeaus-Lauf.<br />
Außerdem bieten die Elektrocaddys Kipp- und<br />
Neigungssensoren, einen elektrischen Rückwärtsgang oder einen<br />
intelligenten Motorstart. Bei letzterem läuft der Golfer den Trolley<br />
zu Fuß an, der Trolley übernimmt automatisch die Geschwindigkeit<br />
und hält sie elektrisch bei. Bei dieser Funktion zeigt sich<br />
das perfekte Zusammenspiel der Stärken beider Partner.<br />
GOLFSPORT WÄCHST WEITER<br />
Golfen ist im Aufschwung: Die Zahl der organisierten Golfer und<br />
Golferinnen im Deutschen Golf Verband (DGV) ist in den vergangenen<br />
drei Jahren um mehr als 40.000 Personen gestiegen, was<br />
einem Plus von 6,3 Prozent entspricht. Im Jahr 2022 verzeichnete<br />
der DGV rund 683.000 organisierte Golfspieler in Deutschland,<br />
so die Ergebnisse des Golfreports 2023 der Sommerfeld AG. Gerade<br />
die Corona-Pandemie hat der Sportart Auftrieb gegeben und<br />
zeigt einen zunehmenden Wandel zum Breitensport. Das birgt<br />
Potenzial für kostengünstigere Caddy-Lösungen. Hübner sagt:<br />
„Derzeit bieten wir mit unserem 1e Golfcaddy ein Einstiegsmodell<br />
in die Premium-Titan-Klasse. Geplant ist, die 1e-Reihe<br />
um einen preiswerteren Titanwagen zu erweitern, den wir in<br />
Deutschland fertigen und der Golfern die Funktionen für ein<br />
bestmögliches Spielerlebnis bietet.“ Auch hier werden wieder die<br />
Motoren sowie das Know-how von Maxon zum Einsatz kommen.<br />
Bilder: Golf Quant, Maxon<br />
www.maxongroup.com<br />
DIE IDEE<br />
„Für den Anwender sollte der<br />
Golftrolley zunächst ein optisches<br />
Highlight darstellen. Was im Trolley<br />
verbaut ist, merkt man erst auf dem<br />
Golfplatz. Uns ist wichtig, dass alle<br />
Teile eine lange Lebensdauer haben<br />
und aus Europa kommen. Sollte ein<br />
Teil defekt sein, können wir es<br />
austauschen oder reparieren und<br />
der Golfcaddy muss nicht entsorgt<br />
werden. Maxon ist hierfür der ideale<br />
Partner. Wir haben gemeinsam ein<br />
hochwertiges Produkt geschaffen,<br />
das ein Golferleben lang genutzt<br />
werden kann.“<br />
Udo Hübner, Gründer und<br />
Geschäftsführer der Golf Quant<br />
GmbH, Büdingen<br />
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MARKTPLATZ<br />
VERSCHLEISSMONITORING<br />
Der Energieführungsspezialist<br />
Tsubaki<br />
Kabelschlepp hat sein<br />
Condition-Monitoring-<br />
System um eine neue<br />
Funktion ergänzt: So<br />
lässt sich nunmehr der<br />
Verschleiß auch<br />
außerhalb der Kette im<br />
Auge behalten, ohne<br />
dass zusätzliche Leitungen in der Energieführung nötig sind.<br />
Weiterhin überwacht das System die Schub-/Zug-Kräfte bei<br />
langen Verfahrwegen und schützt Anlagen vor Beschädigungen<br />
und ungeplanten Ausfällen. Die Funktionsweise des<br />
Systems ist so einfach wie effektiv: Zustandssensoren im<br />
Führungskanal oder im Mitnehmerschlitten messen den<br />
Verschleißgrad der Gleitschuhe sowie die Schub- und Zugkräfte<br />
an den Mitnehmern von Energieketten prozentgenau. Weil<br />
jede Maschine verschieden ist, können Anwender das System<br />
für unterschiedliche Einsatzfälle programmieren und die<br />
Grenzwerte individuell einstellen. Freie Schaltausgänge zur<br />
Anbindung an die eigene Maschinen- und Anlagensteuerung<br />
sind ebenfalls vorhanden. Das System eignet sich besonders<br />
für alle prozesskritischen Maschinen und Anlagen, bei denen<br />
eine hohe Verfügbarkeit gewährleistet sein muss, wie zum<br />
Beispiel bei Fertigungslinien oder Kranen sowie in Stahlwerken<br />
oder Schüttgutanlagen. Ein Stillstand von Anlagen und<br />
Maschinen lässt sich vermeiden, indem Wartungsarbeiten<br />
frühzeitig und geplant durchgeführt werden – Stichwort<br />
Predictive Maintenance. Betreiber sparen Zeit und Geld und<br />
profitieren von einer längeren Lebensdauer.<br />
www.kabelschlepp.de<br />
NEUE DIREKTBETÄTIGTE VENTILE<br />
Moog bietet eine Vielzahl von Servoventilen und Pro -<br />
por tionalventilen an, die je nach Bedarf mit integrierter<br />
Verstärker- und Regelelektronik oder ohne erhältlich sind.<br />
Die Ventile sind sowohl mit analoger als auch Feldbusschnittstelle<br />
verfügbar und wurden über Jahre hinweg<br />
erfolgreich weiterentwickelt, um den Anforderungen<br />
des Marktes und der Energieeffizienz gerecht zu werden.<br />
Ein neuer Meilenstein wird nun vorgestellt:<br />
Robust, dynamisch, zuverlässig – die neuen direktbetätigten<br />
Ventile für 4/3- und 4/4-Wegebetrieb setzen<br />
Maßstäbe in Sachen Leistung und Zuverlässigkeit.<br />
Die bewährten Proportionalventile der Serie D92x und<br />
Servo-Proportionalventile der Serie D93x von Moog<br />
bieten effiziente Lösungen mit kurzen Lieferzeiten und<br />
schneller Dokumentenverfügbarkeit. Durch die kompetente<br />
Unterstützung der Experten bei Moog haben<br />
Unternehmen die Möglichkeit, ihre Betriebsabläufe<br />
effizienter zu gestalten. Mit einem breiten Spektrum an<br />
Anwendungsmöglichkeiten und Konfigurationsoptionen<br />
ermöglichen die Ventile von Moog Unternehmen, ihre<br />
Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und sich erfolgreich<br />
am Markt zu positionieren.<br />
www.moog.de<br />
Anzeige<br />
KARTEN FÜR SICHERE ANTRIEBSFUNKTIONEN<br />
SEW-Eurodrive bietet mit der Serie CS..A fünf Einsteckkarten für die Applikationsumrichter<br />
Movidrive des Automatisierungsbaukastens Movi-C. Anforderungen an die funktionale<br />
Sicherheit von Antriebslösungen lassen sich damit laut Hersteller flexibel erfüllen.<br />
Während die sichere Stoppfunktion STO bereits in Performance Level PL e im Umrichter<br />
integriert ist, lassen sich mit diesen Karten auch eine sichere Bremsenansteuerung und<br />
Positionierung erreichen. Alle Karten haben vier sichere Eingänge und zwei sichere<br />
Ausgänge. Sind weitere sichere E/As nötig, lassen sich über die EtherCAT-Schnittstelle oder<br />
das eigene SBus Plus-Protokoll weitere Funktionsmodule anschließen.<br />
www.sew-eurodrive.de<br />
Wenn Innovation<br />
auf Tradition trifft:<br />
Maßgeschneiderte<br />
Antriebslösungen seit 1879.<br />
Weitere Informationen finden Sie hier: www.reintjes-gears.de<br />
14 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
NEUE MOTORROLLE<br />
Weniger Komplexität<br />
und Varianten,<br />
mehr Effizienz und<br />
Leistung sowie eine<br />
einfachere, schnellere<br />
Inbetriebnahme<br />
und Wartung: Lenze<br />
hat zusammen mit<br />
einem Intralogistik-<br />
Kunden eine neue Motorrolle (MDR) entwickelt. Die o450 zur<br />
direkten Integration in die Förderanlage leistet 115 W. Dank<br />
des Vernier-Prinzips ist sie leise im Betrieb. Aufgrund des<br />
speziellen Designs hat der Motor geringere Kupfer- sowie<br />
Eisenverluste, wodurch weniger Wärme in der Rolle anfällt.<br />
Das wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad aus, da kühlere<br />
Kupfer-Wicklungen einen kleinen Widerstand haben.<br />
Die kühleren Magnete haben eine höhere magnetische<br />
Flussverkettung und können mit kleinerem Strom das gleiche<br />
Drehmoment erzielen. Je nach Drehzahl erfüllt die MDR<br />
die Effizienzklassen IE7 - IE9. Der Anwender kann bis zu<br />
30 Prozent Energie gegenüber klassischen Systemen einsparen.<br />
Die MDR schafft bis zu 30 kg und bietet auch bei<br />
niedrigen Drehzahlen das volle nominale Drehmoment.<br />
Das ist für das Beschleunigen von Fördergut sehr vorteilhaft.<br />
Der Vernier-Motor überträgt seine Rotationsenergie über den<br />
Rotor direkt auf das Fördergut, das Förderband oder den -gurt.<br />
Der Motor selbst kombiniert einen 3-Phasenwechselstrom-<br />
Motor mit einem verlustfreien magnetischen Getriebe.<br />
www.lenze.com<br />
| AT19G |<br />
: Schwebend,<br />
kontaktlos, intelligent!<br />
Freie 2D-Produktbewegung<br />
mit bis zu 6 Freiheitsgraden<br />
kg<br />
Schwebende<br />
Planarmover<br />
Skalierbare<br />
Nutzlast<br />
5°<br />
Kippen<br />
um bis zu 5°<br />
Heben<br />
um bis zu 5 mm<br />
FRAMELESS-MOTOREN FÜR DIE DIREKTE<br />
MASCHINENINTEGRATION<br />
360°<br />
360°<br />
Rotation<br />
Dynamisch<br />
mit bis zu 2 m/s<br />
Mit der neuen Cyber<br />
Kit Line medium<br />
bietet die Wittenstein<br />
Cyber Motor<br />
GmbH ab sofort ein<br />
durchgängiges<br />
Portfolio gehäuseloser,<br />
drehmomentoptimierter<br />
Servomotoren<br />
in integrationsfreundlichen<br />
Bauformen. Die neuen Frameless-Motoren<br />
sind in kompakten Baugrößen mit Außendurchmessern von<br />
100 mm und 112 mm verfügbar – sowie in drei verschiedenen<br />
Längenausführungen mit 30 mm, 60 mm und 120 mm. Immer<br />
integriert sind ein PT1000- und ein PTC-Temperatursensor für<br />
den thermischen Überlastschutz und die konstante Temperaturüberwachung<br />
der Antriebe. Eine besondere Designflexibilität<br />
bietet der Motorenbaukasten zudem durch die Wahlmöglichkeit<br />
zwischen kleiner und großer Hohlwelle sowie zwischen<br />
Spannungsvarianten für 60 VDC und 600 VDC oder<br />
750 VDC. Darüber hinaus ist die Servomotoren nicht nur mit<br />
dem Servoregler Cyber Simco Drive 2 kompatibel, sondern<br />
auch mit gängigen Antriebsreglern. Durch die Vielfalt an<br />
Varinaten und hohe Anpassungsfähigkeit eröffnen die<br />
modular konfigurierbaren Frameless-Motoren zahlreiche<br />
Gestaltungsmöglichkeiten für hochdynamische Antriebslösungen<br />
in OEM-Maschinen.<br />
www.wittenstein.de<br />
XPlanar eröffnet neue Freiheitsgrade im Produkthandling:<br />
Frei schwebende Planarmover bewegen sich über individuell angeordneten<br />
Planarkacheln auf beliebig programmierbaren Fahrwegen.<br />
Individueller 2D-Transport mit bis zu 2 m/s<br />
Bearbeitung mit bis zu 6 Freiheitsgraden<br />
Transport und Bearbeitung in einem System<br />
Verschleißfrei, hygienisch und leicht zu reinigen<br />
Beliebiger Systemaufbau durch freie Anordnung der Planarkacheln<br />
Multi-Mover-Control für paralleles und individuelles Produkthandling<br />
Voll integriert in das leistungsfähige PC-basierte Beckhoff-Steuerungssystem<br />
(TwinCAT, PLC IEC 61131, Motion, Measurement,<br />
Machine Learning, Vision, Communication, HMI)<br />
Branchenübergreifend einsetzbar: Montage, Lebensmittel, Pharma,<br />
Labor, Entertainment, …<br />
Scannen und<br />
XPlanar direkt im<br />
Einsatz erleben<br />
Halle 1, Stand 330
UMRICHTERTECHNIK<br />
HIGH SPEED DRIVES<br />
AUSGANGSFREQUENZEN BIS 2.000 HERTZ<br />
Bearbeitungsspindeln,<br />
Turbogebläse oder<br />
-kompressoren, Gasturbinen,<br />
Expander oder<br />
Vakuumpumpen: Für diese<br />
und weitere Anwendungen,<br />
in denen Ausgangfrequenzen<br />
bis zu 2.000 Hz gefordert sind,<br />
hat KEB Automation<br />
neue High Speed Drives<br />
entwickelt.<br />
In vielen Hochgeschwindigkeitsapplikation müssen Motoren<br />
100.000 U/min oder mehr erbringen: Durch die neuen High<br />
Speed Drives von KEB Automation lässt sich dies effizient realisieren.<br />
Mit einer Leistung bis 450 kW und Schaltfrequenzen<br />
von 2 kHz bis 16 kHz sind die robusten und besonders kompakten<br />
Umrichter für anspruchsvolle Anwendungen optimiert. „Die High<br />
Speed Drives ermöglichen hohe Ausgangsfrequenzen von bis zu<br />
2.000 Hz“, sagt Fabian Fischer, Teamleiter Applikationsvertrieb bei<br />
KEB Automation. „Durch eine spezielle 3C3-Beschichtung der<br />
Platine sind die Geräte für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen,<br />
wie zum Beispiel in Kläranlagen, ausgelegt.“<br />
Zudem sind flüssigkeits- und luftgekühlte Versionen des Umrichters<br />
verfügbar. Die flüssigkeitsgekühlten Drives überzeugen<br />
darüber hinaus durch eine hohe Eintrittstemperatur von 55 °C<br />
und eine besonders platzsparende Bauweise. Genauso wie die<br />
luftgekühlte Variante bietet sie weiterhin die Möglichkeit,<br />
Magnet-Lager-Steuerungen über die Zwischenkreisspannung zu<br />
versorgen. Dadurch werden die empfindlichen Magnetlager<br />
auch bei einem Spannungseinbruch wirksam geschützt. Die<br />
geberlose Drehzahlregelung steht für alle heutigen Highspeed-<br />
Motorarten zur Verfügung – von IPM und PM bis hin zu Asynchron-<br />
oder Synchronreluktanzmotoren.<br />
FILTER UND DROSSELN<br />
In Kombination mit den Combiline Z2 Sinusfiltern erhalten Anwender<br />
eine leistungsfähige Systemlösung mit aufeinander abgestimmten<br />
Komponenten. Die Ausgangsfilter bestehen aus einer<br />
Motordrossel und einem Kondensator und lassen sich durch das<br />
Baukasten-Prinzip flexibel an verschiedene Anwendungen anpassen.<br />
„Für Motoren, die weniger empfindlich sind, ist die<br />
Motordrossel separat erhältlich. Auch bei der Montage der Filter<br />
im Schaltschrank haben Maschinen- und Anlagenbauer einen<br />
hohen Freiheitsgrad“, sagt Fischer.<br />
Die High-Speed-Filter der Z2 Serie weisen einen hohen Wirkungsgrad<br />
von mehr als 99,9 Prozent auf und verringern die<br />
oberwellenbehafteten Verluste im Motor deutlich. Nicht zuletzt<br />
wird das EMV-Verhalten des Gesamtantriebs durch die Filter verbessert<br />
und Leitungslängen von über 100 m werden ermöglicht.<br />
Auf Grundlage der Motor-, Sinusfilter- und Umrichterdaten<br />
wird die Inbetriebnahme vorab simuliert, ohne dass reale Komponenten<br />
dafür benötig werden. Variationen der systembezogenen<br />
Parameter sind so ohne Risiken jederzeit möglich und die<br />
fertige Parametrierung steht bei der nachfolgenden realen Inbetriebnahme<br />
bereits zur Verfügung, was Zeit und Kosten spart.<br />
Bild: KEB Automation<br />
www.keb-automation.com<br />
DIE IDEE<br />
„Im Vergleich zu Multilevel-Umrichtern<br />
erreichen unsere Kunden mit<br />
dem KEB System bestehend aus<br />
2-Level-Drive Controller und<br />
Sinusfilter einen höheren Systemwirkungsgrad<br />
bei vergleichbaren<br />
oder sogar niedrigeren Kosten und<br />
einer erhöhten Performance im<br />
Feldschwächebereich.“<br />
Fabian Fischer, Teamleiter<br />
Applikationsvertrieb,<br />
KEB Automation KG, Barntrup<br />
16 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
MARKTPLATZ<br />
SCHRITTMOTORANTRIEB DIREKT AN DER<br />
MASCHINE PLATZIERBAR<br />
Beckhoff stellt den<br />
integrierten Schrittmotorantrieb<br />
ASI8100 vor, der<br />
das Portfolio an kompakter<br />
Antriebstechnik bis<br />
48 V DC erweitert.<br />
Schrittmotor, Schrittmotorendstufe<br />
und Feldbusanschluss<br />
wurden in einer<br />
platzsparenden Bauform<br />
vereint. Als EtherCAT-Slave kann er ohne Schaltschrank und<br />
ohne vorgelagerte I/O-Ebene direkt an der Maschine platziert<br />
werden, sodass sich schaltschranklose, besonders kompakte<br />
Maschinen realisieren lassen. Die Baureihe deckt alle Motion-<br />
Anforderungen für Schrittmotoren im Leistungsbereich bis<br />
250 W ab. Mit der integrierten Fahrwegsteuerung sind einfache<br />
Funktionsbausteine für Motion-Anwendungen bereits vorintegriert.<br />
Mit den zwei zusätzlichen I/Os können antriebsnahe<br />
Funktionen umgesetzt werden, wie etwa die Erfassung von<br />
Endlagen oder das Latchen von Positionen. Der Antrieb verfügt<br />
über normierte M8- (für EtherCAT) und M12-Steckverbinder<br />
(L-codiert, für Leistung). Den Start der Baureihe bilden<br />
Nema-17-Antriebe (42 mm), in zwei Stacklängen mit 0,29 Nm<br />
respektive 0,8 Nm Haltemoment. Es folgen vier Nema-23-<br />
Geräte (56 mm) mit Haltemomenten von 0,75 Nm, 1,4 Nm,<br />
2,35 Nm und 2,5 Nm.<br />
www.beckhoff.com<br />
MEHR ANTRIEBE MIT EFFIZIENTEN<br />
PLANETENGETRIEBEN<br />
Oriental Motor erweitert<br />
sein Angebot an Antrieben<br />
mit leistungsstarken<br />
Neugart-Getrieben:<br />
Ab sofort sind die<br />
hybriden Schrittmotoren<br />
der AZ-Serie mit einem<br />
PLE-Planetengetriebe<br />
des Antriebstechnikspezialisten<br />
erhältlich.<br />
Das PLE-Getriebe<br />
zeichnet sich durch ein hohes Abtriebsdrehmoment von<br />
150 Nm aus und besitzt eine durchschnittliche Lebensdauer<br />
von 30.000 h. Selbst bei sehr hohen Drehzahlen arbeiten sie mit<br />
hoher Effizienz. Ein besonders niedriges Gewicht sowie eine<br />
hohe Drehmomentdichte und eine große Übersetzungsvielfalt<br />
(i=3 bis i=512) sind weitere Merkmale. Mit seinem reibungsarmen<br />
Rillenkugellager, der optimierten Schmierung und dem<br />
geringen Spiel eignet sich das PLE-Planetengetriebe selbst für<br />
den Einsatz in anspruchsvollen Produktionszyklen. Eine weitere<br />
Neuerung bei den AZ-Schrittmotoren: Durch eine konstruktive<br />
Veränderung erfolgt der Anschluss des Motors an den Treiber<br />
jetzt über ein einziges Kabel mit verriegelbarem Stecker. Die<br />
Leitungen für Motor, Signale, Bremse und Erdung werden damit<br />
gebündelt. Der innovative Steckeranschluss spart laut Hersteller<br />
viel Platz und Zeit bei der Installation.<br />
www.orientalmotor.de<br />
WARTUNGSFREIE UND LANGLEBIGE PRÄZISIONSGLEITLAGER<br />
Die selbstschmierenden Präzisionsgleit lager von Rodriguez bestehen aus der Aluminiumlegierung<br />
AlMg1 SiCu und verfügen über eine Frelon-Beschichtung. Die Oberfläche bewirkt eine<br />
dauerhafte Selbstschmierung und verringert so Reibung und Verschleiß. Die robusten und<br />
schmutzunempfindlichen Gleitlager eignen sich besonders für widrige Umgebungen, etwa in<br />
der Schwerindus trie oder in landwirtschaftlichen Betrieben. Rodriguez bietet die rost- und<br />
korrosionsbeständigen Lager in offener und geschlossener Form an. In der Standardgröße gibt<br />
es sie mit einem Durchmesser von 5 bis 100 mm, in der dünnwandigen Kompaktgröße mit<br />
einem Durchmesser von 6 bis 50 mm. Sie können sowohl bei sehr niedrigen als auch bei sehr<br />
hohen Temperaturen eingesetzt werden.<br />
www.rodriguez.de<br />
Bremsentechnologie 4.0<br />
für höchste Ansprüche<br />
ROBA ® -servostop ® — kompakte,<br />
leistungsdichte Sicherheitsbremse<br />
für Robotergelenke<br />
Besuchen Sie uns auf der Testing Expo: Halle 8, Stand 8126<br />
www.mayr.com
UMRICHTERTECHNIK<br />
PWM-ANTRIEBE UND MOTION CONTROL<br />
HOCHPRÄZISE SERVOANTRIEBE<br />
BEREIT FÜR MEHR BRANCHEN<br />
Zwei neue digitale PWM-Antriebe stellt Aerotech aus<br />
Pittsburgh, USA vor: Die schlanken ein- und mehrachsigen<br />
Servomotorantriebe Automation1 XA4 und iXA4 sind für den<br />
Einbau in Schaltschränken vorgesehen und laut eigenen<br />
Angaben relativ kostengünstig im Vergleich zu anderen<br />
Marktbegleitern.<br />
DIE IDEE<br />
Leistung muss nicht immer teuer sein, meint die Firma Aerotech: Der Motion-<br />
Control-Spezialist präsentierte Anfang des Jahres zwei neue leistungsstarke<br />
PWM-Servoantriebe zu vergleichsweise günstigen Konditionen. Sowohl die<br />
ein- als auch zweiachsige Version umfassen bisher einen vollständigen<br />
Motion Controller samt E/A-Erweiterungsoptionen. Den zweiachsigen PWM-<br />
Antrieb XA4 und den einachsigen iXA4 plant das Unternehmen zu einem Markteinführungspreis<br />
von unter 2.000 Euro anzubieten. Im Laufe des Jahres soll außerdem<br />
eine vierachsige Version folgen sowie E/A-Erweiterung und DC-Motorversorgung<br />
für die gesamte Serie.<br />
„Mit der neuen XA4-Antriebsserie sorgen wir für eine kleine Revolution am<br />
Markt für PWM-Antriebe und Bewegungssteuerungen“, sagt Norbert Ludwig,<br />
Geschäftsführer bei der Aerotech GmbH in Fürth. „Noch nie zuvor gab es so viel<br />
Leistung für einen vergleichsweise geringen Preis – damit öffnen wir den Markt für<br />
weitere Branchen und zeigen, wie auch andere von hochpräzisen Automatisierungslösungen<br />
profitieren können.“<br />
PLATTFORM FÜR MOTION CONTROL<br />
So sind die neuen Antriebe mit ein, zwei und bald auch mit vier Achsen erhältlich.<br />
Für den zweiachsigen XA4 und den einachsigen iXA4 plant Aerotech Markteinführungspreise<br />
von unter 2.000 Euro. Beide sind Teil der ebenfalls von Aerotech<br />
„Mit der neue XA4-Antriebsserie<br />
sorgen wir für eine kleine Revolution<br />
am Markt für PWM-Antriebe<br />
und Bewegungssteuerungen. Wir<br />
zeigen, wie weitere Branchen von<br />
hochpräzisen Automatisierungslösungen<br />
profitieren können.“<br />
Norbert Ludwig, Geschäftsführer der<br />
Aerotech GmbH, Fürth<br />
18 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
ÜBER AEROTECH<br />
BEWEGUNG!<br />
Die Aerotech Inc. mit Firmenstammsitz in Pittsburgh, USA, ist ein mittelständisches<br />
Unternehmen mit Mitarbeiterbeteiligung. Im Jahr 1970 von<br />
Stephen J. Botos gegründet, entwickelt und fertigt Aerotech leistungsstarke<br />
Motion-Control- und Positioniersysteme für Kunden in Industrie,<br />
Wissenschaft und Forschung. Weltweit beschäftigt Aerotech aktuell circa<br />
500 Mit arbeiter, mit Full-Service-Niederlassungen in Deutschland, UK,<br />
China und Taiwan. In Deutschland ist das mittelständische Unternehmen<br />
durch eine eigene Tochtergesellschaft vertreten: die Aerotech GmbH mit<br />
Sitz im fränkischen Fürth. Neben Vertriebs- und Service-Aktivitäten erfolgt<br />
in Fürth die kundenindividuelle Konfektionierung der Positioniersysteme<br />
für den europäischen Markt. Die innovativen und hochpräzisen Bewegungslösungen<br />
erfüllen dabei laut eigenen Angaben sämtliche kritischen<br />
Anforderungen, die für die anspruchsvollen Anwendungsbereiche von<br />
heute erforderlich sind. Sie werden überall dort eingesetzt, wo ein hoher<br />
Durchsatz gefordert wird – unter anderem in der Medizintechnik und Life<br />
Science-Anwendungen, bei der Halbleiter- und Flachbildschirmproduktion,<br />
in den Bereichen Photonik, Automotive, Datenspeicherung, Laserbearbeitung,<br />
Luft- und Raumfahrt, Elektronikherstellung, sowie beim Prüfen und<br />
Testen bis hin zur Montage.<br />
lancierten bedienerfreundlichen Motion-Control-Plattform Automation1, mit der<br />
Antriebssysteme präzise konfiguriert und gesteuert werden können. Die Plattform<br />
verfügt über einen eigenen softwarebasierten Bewegungscontroller, welcher die<br />
Steuerung der Servomotorantriebe und auch anderer verbundener Komponenten<br />
komfortabel möglich macht. Einsatzgebiete sind zum Beispiel Automatisierungssysteme,<br />
Präzisionslaserprozesse sowie Test- und Inspektionsprozesse.<br />
„Unsere schlanken ein- und zweiachsigen Servomotorantriebe eröffnen Anwendern<br />
eine präzise, leistungsstarke Steuerung für gleich mehrere Bewegungs achsen<br />
auf der gleichen Maschinenfläche“, erläutert Norbert Ludwig. „Der iXA4 reduziert<br />
zudem den Platzbedarf an der Maschine und macht einen Industrie-PC überflüssig.“<br />
Die Kommunikation mit der Automation1, PC und den antriebsbasierten<br />
Steuerungselementen erfolgt nämlich über den patentierten HyperWire-Bewegungscontroller<br />
der Automation1-Plattform.<br />
KOMMUNIKATION SO SCHNELL WIE DAS LICHT<br />
Als Antrieb unterstützt der iXA4 mehrere Feedback-Gerätetypen und verfügt zudem<br />
über einen On-Board-Speicher für die Hochgeschwindigkeitsdatenerfassung<br />
und Prozesssteuerung. So lassen sich über den integrierten Automation1-<br />
Controller ganze zwölf HyperWire-Bewegungsachsen steuern und bis zu neun<br />
Anwendertasks ausführen. HyperWire ist der faseroptische, lichtbasierte Motion-<br />
Control-Bus von Aerotech; er ermöglicht den 20-fachen Durchsatz von 100BASE-T<br />
Ethernet.<br />
Norbert Ludwig betont: „In Verbindung mit unserer Motion-Control-Plattform<br />
Automation1 erreichen Anwender so ein Höchstmaß an Präzision und Leistung.<br />
Für ihre Produkte heißt das wiederum: kürzere Entwicklungs- und Bauzeiten sowie<br />
eine bessere Qualität bei gleichzeitig höherem Durchsatz.“<br />
FRIZLEN Brems- und Anlasswiderstände<br />
sorgen weltweit für Dynamik<br />
bei Hub- und Fahrantrieben in<br />
Krananlagen, im Logistikbereich<br />
sowie bei mobilen Systemen<br />
im Hafenbereich und Offshore.<br />
Leistungen von 10 W bis 500 kW<br />
Bis IP67, mit UL / CE<br />
FRIZLEN Leistungswiderstände<br />
Belastbar<br />
Zuverlässig<br />
Made in Germany<br />
Bilder: Aerotech<br />
de.aerotech.com<br />
Tel. +49 7144 8100-0<br />
www.frizlen.com
MARKTPLATZ<br />
DYNAMISCH UND KOMMUNIKATIV<br />
Mit SD4B stellt<br />
Sieb & Meyer den<br />
Nachfolger des SD2B<br />
plus vor. Das Gerät<br />
kommt zum Einsatz bei<br />
rotativen und linearen<br />
Niedervolt-Servomotoren<br />
sowie hochdrehenden<br />
Niedervolt-<br />
Synchron- und Asynchronmotoren.<br />
Mit<br />
einer Breite von 25 mm benötigt der SD4B mit IP20-Gehäuse<br />
nur wenig Bauraum. Der Frequenzumrichter ist standardmäßig<br />
mit der Sicherheitsfunktion Safe Torque Off (STO) und Schnittstellen<br />
für CANopen und Modbus TCP ausgerüstet. Optional<br />
wird eine Multiprotokoll-Echtzeit-Ethernet-Schnittstelle<br />
angeboten, sodass eine flexible Kommunikation mit der<br />
übergeordneten Steuerung via EtherCAT (CoE), Profinet IO und<br />
Powerlink möglich ist. Neben dem TTL-Encoder-Ein- und<br />
-Ausgang stehen je fünf digitale Ein-/Ausgänge sowie eine<br />
Ethernet-Schnittstelle für die einfache Parametrierung bereit.<br />
Im Hochgeschwindigkeitsbereich lässt der SD4B als Frequenzumrichter<br />
neben dem sensorlosen Betrieb von Synchronmotoren<br />
bis 240.000 1/min und Asynchronmotoren bis 360.000 1/min<br />
auch eine sensorbehaftete Regelung auf Basis von TTL-Gebern<br />
zu. So können mehrere Motoren im Master-/Slave-Betrieb<br />
winkelsynchron betrieben werden. Die robuste Drehzahlregelung<br />
erlaubt auch hohe Massenträgheitsverhältnisse zwischen<br />
Motor und Werkzeug bis 1:100.<br />
www.sieb-meyer.de<br />
DEZENTRAL MEHR LEISTUNG<br />
Nord Drivesystems<br />
erweitert den Leistungsbereich<br />
seiner<br />
dezentralen Frequenzumrichter<br />
Nordac On<br />
auf 3 kW. Die Baureihe<br />
SK 300P wurde für die<br />
Anforderungen der<br />
horizontalen Fördertechnik<br />
in der Intralogistik<br />
und im<br />
Warehouse-Bereich entwickelt. Der Nordac On für Anwendungen<br />
mit Asynchronmotoren ist jetzt für Leistungsbereiche bis<br />
zu 2,6 kW – der Nordac On+ für bis zu 3 kW ausgelegt.<br />
Der Nordac On+ kann mit den hocheffizienten IE5+ Synchronmotoren<br />
des Herstellers kombiniert werden. Beide verfügen<br />
über integrierte Industrial-Ethernet-Interfaces. Die Kommunikationsprotokolle,<br />
wie Profinet, Ethernet IP oder EtherCAT,<br />
lassen sich einfach per Parameter einstellen. Auch Firmware-<br />
Updates sind über Ethernet möglich. Zur Ausstattung gehören<br />
außerdem eine Diagnoseschnittstelle, M12-Anschlüsse für<br />
Sensoren und Aktoren sowie beim Nordac On+ eine zusätzliche<br />
protokollbasierte und damit gut gegen Störungen geschützte<br />
Geberschnittstelle. Der Frequenzumrichter verfügt über eine<br />
SPS für antriebsnahe Funktionen. Diese kann die Daten<br />
angeschlossener Sensoren und Aktoren verarbeiten, Ablaufsteuerungen<br />
einleiten und die Antriebs- und Anwendungsdaten<br />
an den Leitstand, vernetzte Komponenten oder eine<br />
Cloud übermitteln.<br />
www.nord.com<br />
MUSTERBAU FÜR INDIVIDUELLE<br />
ANTRIEBSLÖSUNGEN<br />
Im Projektgeschäft von<br />
Kendrion spielt der<br />
Bremsen-Musterbau eine<br />
zentrale Rolle: Maßgeschneiderte<br />
Konstruktionen<br />
mit einer hohen<br />
Fertigungstiefe und<br />
Testmöglichkeiten unter<br />
realen Bedingungen sorgen<br />
dafür, dass die integrierte<br />
Bremse optimal mit der<br />
Spezifikation der Applikation und der Geometrie des Elektromotors<br />
harmoniert. Flexibilität, Pünktlichkeit und Qualität sind<br />
die entscheidenden Faktoren beim Musterbau. Mit einem Team<br />
aus vier Spezialisten, einem großen Maschinenpark und einem<br />
eigenen Testlabor ist der Bremsenhersteller aus Villingen-<br />
Schwenningen diesbezüglich hervorragend aufgestellt. „Der<br />
Musterbau ist der Schlüssel zum Erfolg unserer Projekte“,<br />
erklärt Bernd Fürst, Head of Prototyping & Laboratory. „Denn<br />
im Projektgeschäft müssen wir unsere Bremsen individuell an<br />
die spezifischen Anforderungen unserer Kunden anpassen.<br />
Unser Leistungsspektrum reicht dabei von der Beratung und<br />
Planung über die Konstruktion und Fertigung der Muster bis<br />
hin zu verschiedenen Testverfahren. Am Ende kann der Kunde<br />
den von uns hergestellten Prototyp wie ein Seriengerät<br />
nutzen.“<br />
www.kendrion.com<br />
KOMPAKTE SICHERHEITSKUPPLUNG FÜR<br />
DIREKTE ANTRIEBE<br />
Der Drehmomentbegrenzer ECPH von<br />
Enemac verhindert Überlastschäden<br />
an teuren Komponenten im Antriebsstrang.<br />
Zugleich kompensiert die<br />
Komponente axiale, angulare und<br />
laterale Versätze zwischen Antriebsund<br />
Abtriebswelle.<br />
Der kurz bauende Drehmomentbegrenzer<br />
wird für Ausrückmomente zwischen 1,8 und<br />
2.000 Nm und in 15 verschiedenen Baugrößen angeboten.<br />
Die Komponente ist im gesamten Maschinen- und Anlagenbau<br />
vielseitig einsetzbar. Die Konusbuchse des Metallbalganbaus<br />
kann Wellendurchmesser zwischen 6 und 75 mm aufnehmen.<br />
Die montagefreundliche Klemmnabe im Sicherheitsteil<br />
verbindet Welle und Kupplung spielfrei und kraftschlüssig und<br />
erlaubt Wellendurchmesser zwischen 5 und 100 mm. ECPH ist<br />
bei Betriebstemperaturen von -30 bis 150 °C und bei Drehzahlen<br />
von bis zu 4.000 U/min einsetzbar. Für anspruchsvolle<br />
Umgebungen bietet Enemac zudem die korrosionsgeschützte<br />
Variante ECPH KS an. Die Hauptbauteile des Drehmomentbegrenzers<br />
werden hierfür nitrocarburiert oder gasnitriert<br />
und anschließend oxidiert. Die verbauten Tellerfedern sind<br />
beschichtet, Kugeln und Kugellager werden aus Edelstahl<br />
ge fertigt. Hierdurch ist die Kupplungstype für viele Anwendungen<br />
im Freien und überall dort geeignet, wo Feuchtigkeit zum<br />
Problem werden könnte.<br />
www.enemac.de<br />
20 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
MARKTPLATZ<br />
NEUE BAUGRÖSSEN FÜR ELASTOMERKUPPLUNGEN<br />
R+W hat sein Produktportfolio erweitert. Ab sofort sind neue Baugrößen der Elastomerkupplungen<br />
in den Serien 400 und 600 erhältlich, die hohe Flexibilität und Präzision in einer<br />
breiten Palette von Anwendungen ermöglichen. Diese Erweiterung des Sortiments bietet<br />
nicht nur eine vielfältigere Auswahl, sondern ermöglicht auch eine flexiblere Anpassung an<br />
individuelle Anwendungen und die optimale Abbildung von Drehmomenten. Mit den<br />
schwingungsdämpfenden Elastomerkupplungen bietet R+W für vielfältige Applikationen<br />
die passende Kupplungslösung. Je nach Modell und Elastomerkranzausführung sind<br />
Drehmomente bis zu 25.000 Nm möglich. Anwender können zwischen Elastomerkränzen<br />
unterschiedlicher Härte wählen. Diese sogenannten Shore-Härten liegen im Bereich von 80<br />
ShA bis 64 ShD und bieten dem Anwender einen guten Kompromiss zwischen notwendigem<br />
Dämpfungsver halten und erforderlicher Torsionssteife. Zudem können sie in allen gängigen Anbindungsformen wie<br />
Klemmnaben, Pass federverbindungen oder Konusspreizdorn bezogen werden.<br />
www.rw-kupplungen.de<br />
ZANGENBREMSE<br />
IN SIEBEN<br />
BAUGRÖSSEN<br />
KTR hat sein Bremsenportfolio<br />
um eine pneumatische<br />
Zangenbremse erweitert.<br />
Die neue Baureihe KTR-STOP<br />
PB kann als Betriebs- oder<br />
Haltebremse eingesetzt<br />
werden – aktiv oder passiv<br />
betrieben. Sie ist als<br />
Baukastensystem ausgelegt<br />
und in sieben Baugrößen<br />
mit Bremskräften bis zu<br />
31 kN verfügbar. Wichtige<br />
Einsatzgebiete sind die<br />
allgemeine Antriebstechnik,<br />
Automatisierung, Verpackungsmaschinen<br />
sowie<br />
Prüfstandstechnik. Die<br />
Zangenbremse besteht aus<br />
zwei Bremshebeln, die im<br />
Zangengehäuse schwenkbar<br />
gelagert sind. An einem<br />
Ende der Bremshebel sind<br />
die Bremsbeläge mit<br />
Bremsschuh und Haltefedern<br />
angeordnet. Am<br />
anderen Ende befindet sich<br />
der Bremszylinder als<br />
Aktuator. Die Klemmung<br />
der Bremse erfolgt nach<br />
dem Prinzip „Aktion gleich<br />
Reaktion“, sodass immer<br />
nur ein Aktuator erforderlich<br />
ist, um die Bremse zu<br />
schließen.<br />
www.ktr.com<br />
FREILÄUFE<br />
Rücklaufsperren • Überholkupplungen • Vorschubfreiläufe<br />
www.ringspann.de
KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />
01<br />
SCHWERLASTHUBWERKE<br />
DYNAMISCH BREMSEN OHNE<br />
ZAHNFLANKENWECHSEL<br />
Hochdynamisch, sicher, wartungsarm und zudem energie- und kosteneffizient: So sollen<br />
Heavy-Duty-Hubwerke in modernen Kranen sein. Konstrukteure stellt dies vor enorme<br />
Herausforderungen. Fortschritte bei Brems- und Not-Stopp-Systemen eröffnen nun<br />
neue Perspektiven. Der Beitrag stellt eine innovative Komplettlösung zum einfachen<br />
Nachrüsten für elektrohydraulische Scheiben- und Trommelbremsen vor.<br />
Eine Neuentwicklung von Ringspann in der Bremsentechnik<br />
könnte die Konstruktion von Schwerlast-Hubwerken<br />
grundsätzlich verändern, wie sie in Industrie- und Hafenkränen<br />
zum Einsatz kommen. Die Innovation der Bremstechnik-Spezialisten<br />
setzt dort an, wo viele Konstrukteure von<br />
Hubwerken der Schuh drückt: Die Bewältigung sehr hoher dynamischer<br />
Kräfte – bedingt durch den Trend zu immer schnelleren<br />
und effizienteren Antriebssystemen.<br />
Eine der beiden Neuentwicklungen ist ein Lüftgerät: Es verleiht<br />
den elektrohydraulischen Bremsen der DX-, DS- und DT-Serien<br />
außergewöhnlich kurze Schließzeiten. Die Bremsen sind auf der<br />
Motorseite der Hubwerke montiert. Durch eine neue Steuereinheit<br />
kann außerdem die Lebensdauer der Hubwerkgetriebe er-<br />
Mirco von Stein, Freier Fachjournalist, Darmstadt<br />
im Auftrag der Ringspann GmbH, Bad Homburg<br />
heblich verlängert werden. Die Komplettlösung überzeugt<br />
gleichzeitig durch ihre Einfachheit: Der Einsatz des schnellen<br />
Lüftgeräts und der intelligenten Steuereinheit erfordert keinen<br />
kompletten Austausch der bestehenden Scheiben- oder Trommelbremsen.<br />
Martin Ohler ist Business Developer Brakes bei<br />
Ringspann und erläutert: „Von Beginn an ging es uns darum,<br />
nachrüstbare Lösungen zum sicheren Beherrschen der immer<br />
höheren Energieimpulse im Kranbau bereitzustellen, die mit<br />
hoher Verfügbarkeit und MRO-Affinität punkten und zudem die<br />
Performance der Hubwerke verbessern“.<br />
SCHLIESSZEIT UNTER 80 MILLISEKUNDEN<br />
Die sehr kurzen, überdurchschnittlich schnellen und flexibel einstellbaren<br />
Schließzeiten des neuen Lüftgeräts sind das Ergebnis<br />
eines Benchmarks. Die Ingenieure haben dazu die Auswirkungen<br />
verschiedener Pumpentypen auf den Schließprozess der motorseitig<br />
eingesetzten Hubwerkbremsen verglichen. Es zeigte sich:<br />
22 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />
Durch den Einsatz einer speziellen Zahnradpumpe ließ sich das<br />
beim Schließen zu verdrängende Ölvolumen erheblich reduzieren.<br />
„Das verleiht der Bremse eine bis dato kaum vorstellbare Dynamik.<br />
Wir konnten Schließzeiten von weniger als 0,08 Sekunden<br />
messen“, berichtet Ohler. Aus der Reaktionsschnelligkeit und<br />
Flexibilität der Bremse ergeben sich weitreichende funktionelle,<br />
sicherheits- und wartungstechnische Vorteile für das Antriebsaggregat.<br />
Der geringere Ölbedarf und der stromsparende Drucklos-Modus,<br />
in den die Bremse nach dem Öffnen schaltet, senken<br />
außerdem die Betriebskosten und verkleinern den ökologischen<br />
Fußabdruck.<br />
OHNE FLANKENWECHSEL KEIN PITTING<br />
Da das neue Lüftgerät von Ringspann die Möglichkeit bietet, die<br />
Schließzeiten zu variieren, lässt sich mit seiner Hilfe der Zahnflankenwechsel<br />
im Hubwerkgetriebe eliminieren. Dies löst ein<br />
Problem, das Konstrukteure von Hubwerken immer wieder<br />
haben. „Ein Zahnflankenwechsel tritt immer dann auf, wenn zuerst<br />
auf der ‚falschen‘ Seite gebremst wird. Beim Heben muss die<br />
Bremswirkung zuerst auf der Getriebeseite einsetzen, da die treibende<br />
Kraft der Motor ist“, erklärt Ohler und fährt fort: „Beim<br />
Senken hingegen ist die treibende Kraft der Kranhaken mit der<br />
Last. Da der Motor dieser Kraft nur folgt, ist zuerst auf seiner<br />
Seite zu bremsen. Über die Variation der Schließzeit kann sichergestellt<br />
werden, dass immer rechtzeitig auf der gegenüberliegenden<br />
Seite der treibenden Kraft gebremst wird, sodass die Zahnpaare<br />
permanent auf Tuchfühlung bleiben und nicht gegeneinanderschlagen<br />
können.“<br />
Das Getriebe wird unabhängig von der Fahrtrichtung zwischen<br />
Antriebsmotor und der Seilwinde entlastet: Ein schädlicher Flankenwechsel<br />
der Getriebezahnräder ist ausgeschlossen. Dies verhindert<br />
die Bildung von Rissen und Grübchen (Pitting) an den<br />
Kontaktflächen der Zahnradpaare, reduziert die Ausfallzeiten<br />
durch Reparaturen und erhöht die Standzeiten des Getriebes erheblich.<br />
Darüber hinaus werden Betriebsgeräusche des Hubwerks<br />
reduziert und schädliche Vibrationen vermieden.<br />
WENIGER LASTSPITZEN<br />
Die neuartige Steuereinheit von Ringspann bringt weitere wichtige<br />
Entlastungen: Über mehrere Ventile ist eine Vorauswahl der<br />
im Hubwerk eingesetzten Nothalte-Bremsen möglich. Die erforderlichen<br />
Bremskräfte können dadurch an die Fahrgeschwindigkeit<br />
und die Last angepasst werden. Der Anwender kann zwei<br />
verschiedene Schließzeiten einstellen, um den Sicherheitsfaktor<br />
der Not-Stopp- und Betriebsbremsen optimal auf das tatsächliche<br />
Fahrgeschehen abzustimmen. Ohler sagt: „Das Resultat ist<br />
eine Reduzierung der Lastspitzen auf die gesamte Kranstruktur –<br />
insbesondere der Lager und Getriebe.“<br />
Anwender können die bremstechnischen Neuerungen von<br />
Ringspann sehr einfach integrieren. Das neue Lüftgerät ist eine<br />
kompakte, analoge Einheit – relativ leicht ausgeführt, wartungsfreundlich<br />
und ganz ohne elektronische Bauteile (Platinen). Es<br />
lässt sich mit wenigen Handgriffen an die Stelle des bisherigen<br />
Lüftgeräts setzen. Fast alle weiteren Einstell- und Instandhaltungsarbeiten<br />
daran lassen sich ohne seinen Ausbau aus der<br />
Bremse realisieren. Ein weiterer Vorteil: Mit wenigen Lüftgeräte-<br />
Ausführungen lassen sich viele Bremsen unterschiedlicher<br />
Baugrößen ausrüsten. Die Variantenreduktion vereinfacht das<br />
Ersatzteilmanagement, erleichtert dem Anwender den Knowhow-Aufbau<br />
für alle MRO-Arbeiten und reduziert den Aufwand<br />
für die Lagerhaltung.<br />
Ähnlich verhält es sich mit der neuen Steuerung. Sie besteht<br />
komplett aus Komponenten von Ringspann und lässt sich durch<br />
kleine Modifikationen am Lüftgerät rasch einsetzen. Die hartver-<br />
01 Das neue Lüftgerät für<br />
die elektrohydraulischen<br />
Scheiben- und Trommelbremsen<br />
ermöglicht variable<br />
Schließzeiten und eliminiert<br />
schädliche Zahnflankenwechsel<br />
im Hubwerkgetriebe<br />
02 Das schnelle Lüftgerät<br />
ist ausgelegt für elektrohydraulische<br />
Bremsen der<br />
DX-, DS- und DT-Serien von<br />
Ringspann, die auf der<br />
Motorseite der Kranhubwerke<br />
montiert sind<br />
02<br />
drahtete Lösung entspricht zudem höchsten Sicherheitsstandards<br />
und lässt sich ebenfalls einfach tauschen oder nachrüsten.<br />
„Dabei sind die Anforderungen an die Datenschnittstelle<br />
beim Kunden schlicht“, erläutert Ohler. „Unsere neue Steuereinheit<br />
benötigt nur ein einziges Signal: Läuft das Hubwerk im<br />
Senk- oder Hebebetrieb?“<br />
Bilder: Ringspann; Amarinj – stock.adobe.com<br />
www.ringspann.com<br />
DIE IDEE<br />
„Unsere beiden Neuentwicklungen<br />
auf dem Gebiet der Bremsentechnik<br />
haben das Zeug dazu, die Konstruktion<br />
von Schwerlast-Hubwerken zu<br />
revolutionieren, wie sie in Industrieund<br />
Hafenkranen zum Einsatz<br />
kommen. Mit dem extrem schnellen<br />
Lüftgerät und der intelligenten<br />
Steuerung können Konstrukteure<br />
einen erheblichen Mehrwert für<br />
Kunden schaffen. Die Neuerungen<br />
sorgen für mehr Sicherheit bei<br />
dynamischen Anwendungen, sparen<br />
Kosten und schonen Ressourcen im<br />
Vergleich zu bisherigen Aggregaten.<br />
Mit der einfach zu integrierenden<br />
Komplettlösung trägt Ringspann<br />
den wachsenden Leistungs- und<br />
Qualitätsanforderungen im modernen<br />
Kranbau Rechnung.“<br />
Martin Ohler, Business Developer<br />
Brakes, Ringspann GmbH,<br />
Bad Homburg<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 23
KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />
PLUG-AND-PLAY-DREHZAHLSENSOR<br />
DREHZAHL IN<br />
LAMELLENKUPPLUNG ERFASSEN<br />
Wolfgang Sexauer, Vertriebs- und<br />
Marketingleiter, Rheintacho<br />
Messtechnik GmbH, Freiburg<br />
Die Firma Desch Antriebstechnik entwickelt und produziert Antriebslösungen und<br />
bietet Systemlösungen für viele Branchen – entlang des gesamten Antriebsstranges.<br />
Bei Tevox beispielsweise handelt es sich um eine Systemlösung für den elektrischen<br />
Direktantrieb von Zerkleinerern in Recyclinganwendungen. Der Beitrag zeigt den<br />
Einsatz von Plug-and-Play-Drehzahlsensoren der Firma Rheintacho zur<br />
Überwachung einer Lamellenkupplung von Desch. Eingesetzt werden die<br />
Kupplungen für hohe radiale und axiale Belastungen in mobilen Anwendungen.<br />
Die Rheintacho Messtechnik GmbH aus Freiburg beschäftigt<br />
sich seit 1901 mit der Drehzahl als entscheidender<br />
Steuergröße für maschinelle Prozesse. Ihre aktuellen<br />
2-Kanal Hall-Differenz FQ Drehzahlsensoren kommen<br />
unter anderem in einer anspruchsvollen Kupplungsanwendung<br />
der Firma Desch Antriebstechnik zum Einsatz: Bei dem Produkt<br />
handelt es sich um eine hydraulische betätigte trockenlaufende<br />
Lamellenkupplung für mobile Bau- und Arbeitsmaschinen, unter<br />
dem Produktnamen Planox PHRA 143/1 SR. Die Kupplung hat<br />
ein maximales Ausgangsdrehmoment 6.000 Nm und eine maximale<br />
Betriebsdrehzahl von 2.250 U/min. Die Schaltdrehzahl liegt<br />
bei 800 U/min. Montiert oder angeflanscht wird die Kupplung<br />
dabei direkt an den Dieselmotor in der Maschine.<br />
Die Aufgabe des Systems ist es, das Hauptwerkzeug der Maschine<br />
zu beschleunigen. Hierbei handelt es sich meist um große<br />
rotatorische Massen, insbesondere Trommeln und Schwung-<br />
räder, wie zum Beispiel Steinbrecher, Holzhacker, Straßenfräsen.<br />
Sobald das Steuergerät ein Startsignal erhält, wird ein Sanftanlauf<br />
ausgeführt. Das Steuergerät verfährt die Kupplung und sucht<br />
nach dem Schleifpunkt. Anschließend wird das Massenträgheitsmoment<br />
mit der rutschenden Kupplung bis zur Synchronisierung<br />
beschleunigt.<br />
SENSORIK ERMÖGLICHT FEINE REGELUNG<br />
Mittels Sensoren von Rheintacho werden während des kompletten<br />
Betriebs die Eingangsdrehzahl/Motordrehzahl (äußerer Sensor)<br />
und die Ausgangsdrehzahl der Kupplung (innerer Sensor)<br />
überwacht. Die Sensoren tasten Bohrungen auf dem Zahnkranz<br />
und der Kupplungsnabe ab.<br />
Diese Signale werden zur Regelung des Sanftanlaufs und zur<br />
Schlupf- und Fehlerüberwachung benötigt. Insbesondere die<br />
24 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
Die 2-Kanal Hall-Differenz FQ<br />
Drehzahlsensoren tasten<br />
Bohrungen auf dem Zahnkranz<br />
und der Kupplungsnabe ab<br />
hohe Inkrementenanzahl, die sich mit den FQ Sensoren realisieren lässt, ermöglicht<br />
eine feine Regelung und saubere Fehlererkennung.<br />
Die Umgebungsbedingungen sind in der Baumaschine relativ harsch: Viel Staub<br />
und Schmutz sowie hohe Temperaturen in der Nähe des Motors müssen bewältigt<br />
werden. Durch die beiden rückseitig umspritzten Steckervarianten des Sensors wird<br />
eine sehr gute Dichtigkeit erreicht. Rheintacho bietet sie unter anderem als Varianten<br />
mit Deutsch DT 04 Stecker und<br />
M12-Stecker an. Optimiert für die<br />
Anwendung unter kritischen Umgebungsbedingungen<br />
erreicht die FQ-<br />
DIE IDEE<br />
Baureihe bis zur Steckverbindung<br />
damit die Schutzklassen IP67/IP69K.<br />
VIELSEITIG UND SEHR<br />
JITTERARM<br />
Durch unterschiedliche Sensorlängen,<br />
Kabelabgangsrichtungen und<br />
die Vielfalt an verfügbaren Steckern,<br />
bietet die Baureihe Anwendern generell<br />
ein hohes Maß an Flexibilität. So<br />
ist eine Anpassung an individuelle<br />
Anforderungen möglich. Der elektronische<br />
Aufbau der FQ-Baureihe ist<br />
unabhängig von den mechanischen<br />
Ausführungen in zwei Varianten verfügbar:<br />
für den Frequenzbereich ab<br />
0,1 Hz bis 20 kHz und 0 Hz bis 40 kHz.<br />
Die Spannungsversorgung erfolgt mit<br />
7 bis 36 VDC.<br />
Das Erfassen von Drehzahl und<br />
-richtung an Zahnrädern mit kleinem<br />
Modul und hoher Auflösung ist eine<br />
typische Anwendung für die Drehzahlsensoren<br />
der FQ-Baureihe mit<br />
2-Kanal Hall-Differenz. Wobei das<br />
Tastverhältnis Links-, Rechtslauf bei<br />
Modul 1,25: 50 % ± 10 % liegt und die<br />
Phasenverschiebung Links-, Rechtslauf<br />
bei Modul 1,25: 90 ° ± 45 °.<br />
Einsetzbar bei Betriebstemperaturen<br />
von - 40 °C bis 140 °C kann der<br />
Sensor äußerst vielseitig verwendet<br />
werden, sei es in Fahrzeugen, mobilen<br />
Arbeitsmaschinen oder allgemein<br />
in elektrischen und hydraulischen<br />
Antrieben.<br />
Bilder: Desch Antriebstechnik, Rheintacho<br />
www.rheintacho.de<br />
„Wir verfolgen die Entwicklung zu<br />
elektrischen und hybriden Antriebskonzepten<br />
für Bau- und Landmaschinen<br />
mit großem Interesse.<br />
Unsere FQ-Baureihe eignet sich<br />
hervorragend für mobile Anwendungen,<br />
Fahrzeuge oder generell für<br />
elektrische und hydraulische<br />
Antriebe. Bei exakter Phasenverschiebung<br />
und minimalem Jitter<br />
können Anwender mit unseren<br />
2-Kanal Hall-Differenz FQ Drehzahlsensoren<br />
die Drehzahl und Drehrichtung<br />
mit kleinem Modul und<br />
hoher Auflösung erfassen. Durch<br />
unterschiedliche Sensorlängen,<br />
Kabelabgangsrichtungen und die<br />
Vielfalt an verfügbaren Steckern<br />
können Konstrukteure unsere<br />
Sensorlösungen dabei passgenau<br />
in ihre Anwendung integrieren.“<br />
Wolfgang Sexauer, Vertriebs- und<br />
Marketingleiter, Rheintacho<br />
Messtechnik GmbH, Freiburg<br />
Hol das Maximum<br />
heraus<br />
Unsere Ultra Performance Planetengetriebe<br />
GPX UP bieten ein Optimum<br />
aus Leistung, Drehmoment,<br />
Wirkungsgrad, Wärmeentwicklung<br />
und Lebensdauer. Die zusätzliche<br />
Funktion der Rückdrehbarkeit<br />
ermöglicht den Einsatz in Force-<br />
Feedback- Anwendungen oder im<br />
Anlagenbau.<br />
Mehr Informationen unter:<br />
www.maxongroup.de<br />
Precision Drive Systems
SENSORIK UND MESSTECHNIK<br />
WIEGAND-TECHNOLOGIE<br />
SENSOREN ALS STROM-SELBSTVERSORGER<br />
Wiegand-Sensoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen als<br />
Impulsgeber genutzt. Die Sensoren kommen ohne externe Stromquelle aus.<br />
Das ist möglich, da der Wiegand-Effekt im Material selbst einen<br />
Spannungsimpuls schafft. Posital ist es gelungen, die Energie auch für<br />
drahtlose Informationsübermittlung zu nutzen.<br />
Die Wiegand-Technologie, benannt nach ihrem Erfinder<br />
John R. Wiegand, basiert auf dem „Wiegand-Effekt“, der<br />
in den 1970er Jahren entdeckt wurde. Grundlage ist ein<br />
spezieller Draht mit einzigartigen Eigenschaften. Wird<br />
dieser sogenannte Wiegand-Draht einem beweglichen Magnetfeld<br />
ausgesetzt, verändert er seine Polarität nicht kontinuierlich,<br />
sondern behält sie zunächst bei und kippt dann plötzlich in die<br />
entgegengesetzte Polarität. Der Wechsel kann einen Stromimpuls<br />
in einer Kupferspule erzeugen – das ist der Wiegand-<br />
Effekt. Die Stärke und Dauer dieses Impulses ist unabhängig von<br />
der Geschwindigkeit des externen Magnetfeldes. Dieser Effekt<br />
wird schon einige Zeit in Wiegand-Sensoren genutzt, die unter<br />
anderem in Drehgebern zur Anwendung kommen.<br />
Das Unternehmen Posital sammelt bereits seit etwa 20 Jahren<br />
Erfahrungen mit der Wiegand-Technologie. Man stellt seit 2013<br />
sogar selbst die Drähte her, die auf komplexe Weise behandelt<br />
werden müssen, um ihre Eigenschaften zu erhalten. Schon im<br />
Jahr 2021 wurde die Marke „Ubito“ gegründet, um für die<br />
Wiegand-Technologie neue Marktsegmente zu eröffnen.<br />
VOLLAUTOMATISCHE FERTIGUNG IN AACHEN<br />
Ubito startete in Aachen die weltweit erste vollautomatische<br />
Fertigung von Wiegand-Sensoren. Mit einer Jahreskapazität von<br />
Ubitos neues Produkt „Wink“ ermöglicht<br />
Entwicklern die Erforschung von Wiegand-<br />
Sensorik und Energy Harvesting-Technologien<br />
durch innovative batterielose Umgebungssensoren<br />
für das Internet der Dinge (IoT)<br />
einer Million Exemplare pro Linie fokussiert das neue Fertigungskonzept,<br />
neben Skalierbarkeit, Kosten und Verfügbarkeit,<br />
auch auf zusätzliche Robustheit und höhere Qualität.<br />
Novum ist ein eigener Asic, mit dem Ubito sein bewährtes<br />
Wiegand-Harvesting-System konsequent ergänzt. Der direkt mit<br />
dem Wiegand-Sensor verknüpfte neue Asic steuert und regelt als<br />
Logic-Controller den Umdrehungszähler, der auch im stromlosen<br />
Zustand die Multiturn-Erfassung beibehält und somit immer<br />
einen echten absoluten Drehgeber ausmacht.<br />
„Der eigene Asic ist ein Megaschritt für uns,“ meint Jörg Paulus,<br />
Europachef von Posital. „Mit dem Einstieg in die Basissensorik<br />
rund um den Wiegand-Effekt reduzieren wir die Abhängigkeit<br />
von externen Lieferanten und stärken die Verfügbarkeit unserer<br />
Produkte. Und ganz wichtig: Je mehr Know-how und Kompetenz<br />
wir intern aufbauen und vorhalten, umso besser können wir unser<br />
Portfolio nachsteuern – zum Vorteil unserer Kunden.“<br />
NEUER KIT FÜR INGENIEURE<br />
Wie weit dieses Know-how schon fortgeschritten ist, zeigt die<br />
Kombination des Wiegand Effekts mit der UWB-Drahtlos-<br />
Technologie, die Ubito gelungen ist. UWB steht für Ultrabreitband<br />
und ist eine sehr energiesparende Form der drahtlosen<br />
Kommunikation. Der Wiegand-Effekt kann so genutzt werden,<br />
um eine Schaltung zu betreiben, die Datenerfassung, -verarbeitung<br />
und drahtlose Übertragung in einem gepulsten „Single-<br />
Shot“-Betriebsmodus durchführt. Bei Ubito rechnet man mit völlig<br />
neuen Anwendungsideen aus der Industrie. Zu diesem Zweck<br />
wurde das Produkt „Wink“ entwickelt, welches Entwicklern die<br />
Erforschung der Wiegand-Sensorik ermöglicht. „Wir denken zum<br />
Beispiel an neuartige Plug-and-Play-Lösungen für Fälle, in denen<br />
eine Stromversorgung über Kabel, Batterien oder andere<br />
Energy-Harvesting-Technologien bisher unmöglich oder nicht<br />
kostengünstig war“, meint Paulus.<br />
Bilder: Ubito<br />
www.ubito.com<br />
26 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
MARKTPLATZ<br />
PRÄZISE POSITIONIEREN<br />
Dunkermotoren stellt mit dem<br />
MR 38 einen kompakten<br />
magnetischen Geber für<br />
präzise Positionieraufgaben<br />
vor. Mit einer Auflösung von<br />
1.024 ppr auf den Kanälen<br />
A und B kann er komplexe<br />
Bewegungsprofile abdecken.<br />
Ein zusätzliches Index-Signal<br />
kann als Referenzimpuls für die Bewegung verstanden werden.<br />
Durch diesen kann die absolute Position des Motors innerhalb<br />
einer Umdrehung bestimmt und die Plausibilität der durch<br />
Kanal A und B übertragenen Signale sichergestellt werden. Eine<br />
einzige Motorumdrehung kann mit 4.096 Schritten aufgelöst<br />
werden: Positionen können so exakt ermittelt und millimetergenau<br />
angefahren werden. Kombiniert mit einem Ausgangsstrom<br />
von 20 mA ist eine präzise Übertragung selbst über weite<br />
Leitungsstrecken möglich. Alle drei Signale stehen darüber<br />
hinaus auch invertiert zur Verfügung.<br />
www.dunkermotoren.de<br />
ROBUSTE ALLROUND-DREHGEBER<br />
Das Drehgeber-Programm von FSG<br />
besteht aus mehreren Serien mit<br />
Baugrößen von 22 bis 100 mm<br />
Gehäusedurchmesser sowie<br />
kundenspezifischen Sonderausführungen<br />
mit Baugrößen von 13 bis<br />
125 mm Durchmesser. Das Gehäuse<br />
besteht in der Regel aus eloxiertem<br />
Aluminium oder Edelstahl. Mit<br />
einer Gehäuselänge von 36 mm sind die Drehgeber der<br />
Serie MH613 sehr kompakt. Das Messsystem ist magnetisch<br />
und damit berührungslos. Über eine Folientastatur auf der<br />
Gehäuserückseite lässt sich die Signaleinstellung auf einfache<br />
Weise programmieren; als Signalausgang stehen Ausführungen<br />
für 4–20 mA oder 0–10 V zur Auswahl. Sehr hohe Flexibilität bei<br />
der Anwendung bietet die Serie MH1023 (Bild). Sie kann mit<br />
gängigen analogen und digitalen Schnittstellen sowie mit<br />
unterschiedlichem Stecker- oder Kabelanschluss ausgerüstet<br />
werden. Der Signalausgang ist programmierbar.<br />
www.fsg-sensors.de<br />
PROGRAMMIERBARER ENCODER ERKENNT FEHLER IN ECHTZEIT<br />
Der neue HS35iQ-Encoder von Hengstler bietet eine Echtzeit-Fehlererkennung und hilft Ausfallzeiten<br />
zu reduzieren. Die Auflösung ist bis zu 20.000 Impulse pro Umdrehung programmierbar<br />
und benutzerdefinierte Konfigurationen sind möglich. Der Hohlwellendrehgeber mit PulseIQ-<br />
Technologie von Hengstler ist eine Rückmeldeeinrichtung mit Selbstdiagnose, farbigen LED und<br />
Digitalausgang. Das Gerät erlaubt den Zugriff auf den Funktionszustand des Encoders in<br />
Echtzeit. Spezifische Fehlermeldungen vermeiden Ausfallzeiten. Die patentierte Technologie<br />
erkennt, wenn die mechanische Kupplung nicht ausreichend fest ist oder die Größen von Schaft<br />
und Bohrung nicht zueinander passen. Bei Überdrehzahl gibt der Encoder Alarm.<br />
www.hengstler.de<br />
IMPRESSUM<br />
erscheint <strong>2024</strong> im 63. Jahrgang,<br />
ISSN 0722-8546 / ISSN E-Paper: 2747-7991<br />
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Tel.: 06131/992-208,<br />
E-Mail: m.meier@vfmz.de<br />
(verantwortlich i.S.d. § 18 Abs. 2 MStV)<br />
Redakteur:<br />
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Redaktionsassistenz:<br />
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(Redaktionsadresse siehe Verlag)<br />
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www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 27
KOMPONENTEN UND SOFTWARE<br />
STOSSDÄMPFER IN DER PRÜFTECHNIK<br />
AUFPRALL OHNE RÜCKPRALL<br />
Die Ansprüche an die Qualität und Sicherheit von Rollstühlen sind sehr hoch.<br />
Dies gilt auch für die Testreihen bei der Entwicklung oder Weiterentwicklung von<br />
Rollstühlen. Im Zuge ihrer Ausbildung haben drei Maschinenbautechniker einen<br />
Falltestprüfstand entwickelt – im Auftrag eines renommierten Herstellers.<br />
Zum Schutz der Konstruktion vertrauten sie dabei auf Kleinstoßdämpfer von ACE.<br />
Ihre berufsbegleitende Weiterbildung zum staatlich geprüften<br />
Techniker in der Fachrichtung Maschinenbau absolvierten<br />
Arne Hankemeier, Julian Raimann und Tobias Ridder am Felix-<br />
Fechenbach-Berufskolleg in Detmold. Volker Geise ist der pädagogische<br />
Leiter. In der Fachrichtung Maschinenbautechnik der<br />
Fachschule Technik werde der Anteil praxisorientierter Arbeit<br />
großgeschrieben, sagt er. Daher begrüßte er von Anfang an das<br />
Vorhaben seiner drei Absolventen, im Rahmen von deren Abschlussarbeit<br />
eng mit der Meyra GmbH zu kooperieren, die Teil<br />
der international agierenden Meyra Group aus Kalldorf ist.<br />
Das Unternehmen gehört zu den weltweit führenden Herstellern<br />
von hochwertigen Rollstühlen und hat sich darüber hinaus<br />
als Lieferant von Rehabilitationsmitteln profiliert. Dem eigenen<br />
Anspruch „Wir bewegen Menschen“ folgend, unterstützen und<br />
motivieren die Mitarbeiter weltweit viele Menschen mit Handi-<br />
Robert Timmerberg, Fachjournalist (DFJV), plus2 GmbH,<br />
Düsseldorf im Auftrag der ACE Stoßdämpfer GmbH, Langenfeld<br />
cap dabei, ihre Mobilität und Selbstständigkeit zu verbessern.<br />
Mit Know-how und Erfahrungen in einzelnen Kernkompetenzen<br />
werden innovative Lösungen entwickelt. Der ständige Austausch<br />
mit Betroffenen und Fachleuten aus Medizin, Therapie und Pflege<br />
und auch die enge Zusammenarbeit mit dem Sanitätsfachhandel<br />
ermöglichen die Entwicklung praxisorientierter Produkte.<br />
Dieser ganzheitliche und praxisorientierte Ansatz von Meyra<br />
kam der Lerngruppe des Felix-Fechenbachs-Berufskollegs sehr<br />
entgegen, wobei der Weg zum Techniker-Nachwuchs ohnehin<br />
nicht weit ist. Tobias Ridder, einer der drei Nachwuchskräfte,<br />
ist als Konstrukteur in der Sonderanfertigung des Rollstuhlherstellers<br />
beschäftigt. Zusammen mit seinen Kommilitonen<br />
Arne Hankemeier und Julian Raimann hat er als Abschlussarbeit<br />
einen Falltestprüfstand für Rollstühle entwickelt, der die Belastungsfähigkeit<br />
von neuen Modellen überprüfen soll.<br />
HOHE BELASTUNGSFÄHIGKEIT<br />
Dieses Testgerät ist so aufgebaut, dass jeder Prüfling mit dem maximal<br />
zulässigen Gewicht beladen und in den Prüfstand gefahren<br />
28 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
wird. Danach wird der jeweilige Rollstuhl an einem Greifer eingeklinkt<br />
und mittels Pneumatik angehoben und nach dem Ausklinken<br />
aus einer zuvor definierten Höhe fallen gelassen.<br />
Um die Kraft der Aufprallplatte der Anhebevorrichtung zu<br />
dämpfen und die Konstruktion zu schützen, dachten die drei<br />
Techniker über den Einbau von Stoßdämpfern nach. Schließlich<br />
sollte nicht nur die Stabilität der Rollstühle nachgewiesen werden,<br />
sondern auch das Testgerät selbst stabil sein und nicht nach<br />
wenigen Zyklen bereits repariert werden müssen. Für die hydraulischen<br />
Dämpfungselemente sprach außerdem, dass sie dank<br />
linearer Kennlinien ohne Rückpralleffekte auskommen. Dies<br />
sorgt dafür, dass die ohnehin zeitaufwendige sogenannte Droptest-Prüfung<br />
nicht zu sehr in die Länge gezogen wird.<br />
Sie hätten im Rahmen des Unterrichts an einer Präsentation<br />
der Firma ACE Stoßdämpfer teilgenommen, wie Hankemeier erzählt.<br />
So hätten sie gewusst, dass sich die vorgesehene Aufgabe<br />
mit Stoßdämpfern nicht nur hinsichtlich der Dämpfungseigenschaften<br />
besser lösen ließen. Die Technologie würde auch ein leiseres<br />
Testen ermöglichen als mit Stahlfedern oder Gummipuffern,<br />
so Hankemeier weiter.<br />
Da man potenzielle Fälle auf der Homepage des Herstellers jederzeit<br />
auslegen und die entsprechenden Produkte auch direkt<br />
bestellen kann, wandte sich das Team an ACE in Langenfeld. Zu<br />
ihrer Freude bestätigten die Vertriebsingenieure nicht nur die<br />
Auslegungsdaten des Nachwuchses, sondern bemusterten sie<br />
auch gratis mit vier Kleinstoßdämpfern.<br />
Dieses Vorgehen ist seit Jahren gelebte Praxis von ACE. Das<br />
Unternehmen hat die Erfahrung gemacht: Aus solchen Förderungsmaßnahmen<br />
und Kooperationen mit dem akademischen<br />
und fachschulischen Nachwuchs entstehen oft innovative<br />
Lösungsansätze – bis hin zu neuen Produktserien. Und nicht zuletzt<br />
haben der Rollstuhlhersteller Meyra wie auch ACE als<br />
Anbieter von Dämpfungslösungen aller Art das gleiche Ziel: Sie<br />
wollen Kunden mit Rat und Tat zur Seite stehen, damit diese so<br />
viel wie möglich selbstständig erledigen können.<br />
HYDRAULISCHE DÄMPFUNG<br />
Nachdem das Team die vier Kleinstoßdämpfer des Typs MC25E-<br />
UM von ACE erhielt, ging alles sehr schnell: Die hydraulischen<br />
Komponenten können aufgrund ihrer kompakten Bauart auch in<br />
bestehende Konstruktionen einfach integriert werden. Die<br />
Dämpfer sind mit und ohne Rollmembran erhältlich und optimieren<br />
eine Vielzahl von Maschinen, indem sie Massen schnell<br />
und zerstörungsfrei abbremsen. Kunden können dabei zwischen<br />
einstellbaren und selbsteinstellenden Varianten wählen.<br />
In der Applikation der jungen Techniker kommen selbsteinstellende<br />
Typen zum Einsatz. Die aus dem Vollen gefertigten Außenkörper<br />
der Dämpfer sind mit temperaturstabilem Öl befüllt<br />
und verfügen zudem über einen integrierten Festanschlag. Die<br />
Maschinenelemente sind überdies wartungsfrei. So eignen sich<br />
die verwendeten Modelle bei einem Hub von 6 mm für Energieaufnahmen<br />
von 2,8 Nm/Hub.<br />
NAHEZU GERÄUSCHLOS ABBREMSEN<br />
Die drei Absolventen arbeiteten während des ganzen Projektes<br />
hervorragend zusammen. Tobias Ridder hatte die Konstruktion<br />
übernommen, während Arne Hankemeier und Julian Raimann<br />
für Auslegung und Dokumentation zuständig waren. Die Integration<br />
der vier Komponenten von ACE sei am Ende eine kleine<br />
Übung, erzählt Arne Hankemeier. Sein Fazit: „Die Einstellung<br />
konnten wir präzise über das Feingewinde vornehmen und über<br />
die Kontermutter zuverlässig in der voreingestellten Position halten.<br />
Die Dämpfer federn die zulässige Last zuverlässig, leise und<br />
Mit Hilfe der<br />
Konstruktion werden<br />
die Rollstühle<br />
eingeklinkt,<br />
pneumatisch<br />
angehoben, ausgeklinkt<br />
und fallen gelassen;<br />
das empfindliche<br />
Innenleben der<br />
Vorrichtung wird<br />
hydraulisch gedämpft<br />
schnell ab und erfüllen ihren Zweck in vollem Maße. Wir haben<br />
daneben die positive Erfahrung gemacht, dass man auf kleinstem<br />
Raum eine große Last nahezu geräuschlos und ohne jegliches<br />
Nachfedern abbremsen kann.“<br />
Bilder: ACE; Felix-Fechenbach-Berufskolleg<br />
www.ace-ace.de<br />
DIE IDEE<br />
„Zum Schutz unseres Falltestprüfstands<br />
für Meyra vertrauten wir<br />
auf Kleinstoßdämpfer von ACE.<br />
Der Rollstuhl wird in der Vorrichtung<br />
eingeklinkt, pneumatisch angehoben,<br />
ausgeklinkt und fallen<br />
gelassen. Das empfindliche Innenleben<br />
der Vorrichtung ist hydraulisch<br />
gedämpft: Die Aufprallplatte<br />
darf selbst nicht aufprallen. Vier ACE<br />
Kleinstoßdämpfer bauen hier die<br />
Massenkräfte zuverlässig und<br />
punktgenau ab. So ist die Gesamtkonstruktion<br />
optimal geschützt.“<br />
Julian Raimann, Arne Hankemeier<br />
und Tobias Ridder, staatlich geprüfte<br />
Techniker der Fachrichtung Maschinenbau,<br />
Felix-Fechenbach-Berufskolleg,<br />
Detmold<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 29
SPECIAL: AUTOMATION UND ROBOTIK<br />
Martin Hecht,<br />
Entwickler bei<br />
Mayr Antriebstechnik<br />
in Mauerstetten<br />
Bernd Kees,<br />
Produktmanager<br />
bei Mayr<br />
Antriebstechnik<br />
in Mauerstetten<br />
INTERVIEW<br />
SENSORLOSE ÜBERWACHUNG<br />
DER SERVOBREMSEN<br />
Je enger Roboter mit Menschen zusammenarbeiten, desto größer wird die Bedeutung<br />
von Sicherheit und Sicherheitsbremsen. Wir sprachen mit Bernd Kees, Produktmanager<br />
bei Mayr Antriebstechnik, und Martin Hecht, Entwickler im selben Unternehmen,<br />
über Servobremsen aus dem Baukasten, Sensorik und die Nutzung gewonnener Daten.<br />
Vor einem guten halben Jahr hat Mayr auf der SPS einen neuen<br />
Standardbaukasten für Roboterbremsen vorgestellt. Geht es<br />
dabei nur um Haltebremsen oder auch um Arbeitsbremsen?<br />
BERND KEES: Bei den Servobremsen von Mayr Antriebstechnik<br />
handelt es sich um Sicherheitsbremsen, die über Federkraft<br />
schließen und elektrisch geöffnet werden. Bei Wegnahme der<br />
Stromzufuhr gewährleisten diese Bremsen einen sicheren Halt<br />
bei definierten Haltemomenten und ermöglichen genauso ein<br />
Abbremsen aus der Dynamik. Die Anzahl der möglichen Notstopps<br />
und alle für die Auslegung notwendigen Daten können<br />
Anwender aus unserer Dokumentation entnehmen.<br />
Was ist das genau, der Baukasten und wie profitiert der<br />
Anwender davon? Gab es schon Anpassungen der Module?<br />
MARTIN HECHT: Der Servobremsen-Baukasten von Mayr<br />
Antriebstechnik bietet ein breites Spektrum an Lösungen für<br />
vielfältige Einbausituationen und Anforderungen. Ideal geeignet<br />
für die Hohlwellenkonstruktionen der Leichtbauroboter ist die<br />
Baureihe ROBA-servostop Cobot mit ihrem schlanken und<br />
leichtbauenden Design mit großem Durchgang. Anpassungen<br />
gibt es natürlich immer wieder. Jedoch können wir mit diesem<br />
breiten Baukasten häufig auf die Katalogware zurückgreifen<br />
oder es reichen geringfügige Modifikationen, um die Kundenanforderungen<br />
zu erfüllen. Zudem erweitern wir das Spektrum<br />
im Baukasten mit den eingehenden Anforderungen des Marktes.<br />
Das Monitoring von Bremsen ist gerade in der Robotik ziemlich<br />
schwierig. Mayr hat einen ROBA-brake-checker im Angebot.<br />
Was checkt das Gerät und wie gelangt es an die Daten?<br />
BERND KEES: Bislang waren Servobremsen aufgrund der<br />
kleinen Luftspalte meist nicht überwachbar. Mit dem ROBAbrake-checker<br />
haben wir ein intelligentes Modul im Programm,<br />
das Servobremsen sensorlos überwacht und gleichzeitig versorgt<br />
– nämlich mit der für den Anzug der Ankerscheibe und<br />
das Geöffnet-Halten der Bremsen angepassten Energie. Zum<br />
Geöffnet-Halten der Bremse reicht ein Neuntel der Leistungsaufnahme<br />
im Vergleich zum Öffnen.<br />
MARTIN HECHT: Der ROBA-brake-checker erkennt die Ankerscheibenbewegung<br />
durch eine erweiterte Analyse von Strom<br />
und Spannung und weiß somit in welchem Zustand sich die<br />
30 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
SPECIAL: AUTOMATION UND ROBOTIK<br />
Bremse befindet. Darüber hinaus liefert dies Informationen, die<br />
über den Verschleiß, Funktionsreserve, kritische Spulentemperaturen<br />
und auftretende Fehler informieren.<br />
Natürlich helfen die Daten bei der vorausschauenden<br />
Wartung. Wofür können die gewonnenen Daten noch<br />
verwendet werden?<br />
BERND KEES: In einer erweiterten Ausführung ist das Modul<br />
mit einer zusätzlichen Platine mit kundenspezifischer Schnittstelle<br />
(zum Beispiel Ethernet basiert) ausgestattet. Über diese<br />
Schnittstelle kann es Daten zu Schaltzeit, Strom, Spannung,<br />
Widerstand, Leistung und relativem Anzugsstrom liefern. Damit<br />
sind auch Verläufe auswertbar, Auffälligkeiten im Prozess lassen<br />
sich schnell erkennen und somit Schlüsse aus komplexen Zusammenhängen<br />
ziehen und auch die Integration in Fernwartungssysteme<br />
ist möglich. Alles in allem Vorteile – nicht nur für<br />
die vorausschauende Wartung, sondern in der Konsequenz<br />
auch, um Instandhaltungskosten zu senken und technische<br />
Defekte und Stillstandszeiten zu reduzieren oder aber einen<br />
digitalen Zwilling aufzubauen und zu validieren.<br />
Welches sind hier übliche Anforderungen bezüglich<br />
Brems moment und Reaktionszeiten, die die Bremsen in<br />
den unterschiedlichen Anwendungen erfüllen müssen?<br />
MARTIN HECHT: Anwendungsabhängig müssen Unter- und/<br />
oder Obergrenzen des Bremsmomentes definiert sein und natürlich<br />
sind kurze Schaltzeiten für kurze Anhaltewege erforderlich.<br />
Dies sind Punkte, die wir bei der Entwicklung der Bremsen<br />
berücksichtigt haben. Detaillierte Angaben dazu finden sich in<br />
unseren Dokumentationen.<br />
Roboter gibt es immer mehr und in immer vielfältigeren<br />
Formen und Größen. Bis zu welchen Größenordnungen können<br />
die Technologien von Mayr eingesetzt werden?<br />
MARTIN HECHT: Die kleinste Bremse der ROBA-servostop Baureihe<br />
hat einen Außendurchmesser von < 30 mm und ein Bremsmoment<br />
< 0,1 Nm. Der Baukasten geht bis zu 100 Nm.<br />
BERND KEES: Für größere Robotik-Lösungen kommen dann<br />
Bremsen anderer Baureihen mit bis zu 3000 Nm oder Linearbremsen<br />
in Frage.<br />
Das Thema Sicherheit gilt als eines, in dem der deutsche und<br />
europäische Maschinenbau dem chinesischen klar überlegen<br />
ist. Sehen Sie das auch so und was denken Sie, wie die Entwicklung<br />
hier weitergehen wird?<br />
Die Sicherheitsbremsen sind unterschiedlichsten Anforderungen,<br />
etwa in Leichtbau-Robotern, gewachsen<br />
MARTIN HECHT: Der deutsche und europäische Maschinenbau<br />
muss bezüglich Sicherheit hohe Qualitätsstandards erfüllen.<br />
Dies ist schon durch unsere Vorschriften vorgegeben. Die<br />
Sicherheitsstandards im Bereich Robotik im chinesischen<br />
Markt sind oft nicht so streng. Aber auch hier wird das Thema<br />
Sicherheit zunehmend an Bedeutung gewinnen.<br />
MARTIN HECHT: Für den Markt insgesamt bedeutet das aber<br />
auch, dass wir in Deutschland und in Europa unter erhöhtem<br />
Druck stehen. Einerseits ist eine temporäre Wachstumsschwäche<br />
der chinesischen Wirtschaft ersichtlich und der Lokalisierungsdrang<br />
so groß wie nie zuvor, andererseits sind die Kostenniveaus<br />
gering und das Qualitätsniveau auf akzeptablem und<br />
wettbewerbsfähigem Stand. Dies führt zu erhöhtem Marktdruck<br />
in Europa und zu einer anstehenden Verschiebung der Märkte,<br />
was aktuell vor allem exportorientierte Unternehmen wie wir<br />
wahrnehmen. Um hier mithalten zu können, hinterfragen wir<br />
unsere Strategie und Denkweise.<br />
Wird das auch für die immer mehr ins Gespräch kommenden<br />
humanoiden Roboter gelten?<br />
BERND KEES: Die humanoiden Roboter sind für die enge Zusammenarbeit<br />
mit dem Menschen gedacht und deshalb ist die<br />
Sicherheit in diesem Bereich die Grundvoraussetzung für einen<br />
erfolgreichen Einsatz.<br />
Bilder: Mayr Antriebstechnik<br />
www.mayr.de
SPECIAL: AUTOMATION UND ROBOTIK<br />
AUTOMATISIEREN VON ROBOTERN, MASCHINEN & CO.<br />
ZYKLOIDGETRIEBE MACHEN<br />
DEN UNTERSCHIED<br />
Angesichts der zunehmenden Automatisierung von Prozessen in der Fertigungsindustrie<br />
stellt sich für viele große und kleine Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau die<br />
Frage nach der geeigneten Getriebetechnologie. Von der Robotik bis zum Fahrerlosen<br />
Transportsystem: Welche Vorteile Zykloidgetriebe hier bieten können, erläutert ein<br />
führender Hersteller. Neben Leistung, Präzision und Effizienz geht es dabei auch um mehr<br />
Anwenderfreundlichkeit durch kluge Plug-and-Play-Konzepte und Modularität für mehr<br />
Individualisierbarkeit bei Präzisionsgetrieben.<br />
Präzisionsgetriebe in zykloider Bauart: Dafür steht der Hersteller<br />
Nabtesco. Der Getriebespezialist mit Europazentrale<br />
in Düsseldorf versorgt die Industrie seit über 35 Jahren<br />
mit wegweisenden Antriebslösungen. Die hohe Präzision<br />
(Hystereseverlust von 0,5 bis max. 1 arcmin) und Steifigkeit der<br />
Getriebe ermöglichen exakte Bewegungen und ein punktgenaues<br />
Positionieren von Bauteilen, Werkstücken und Werkzeugen. Dies<br />
Jennifer Hagmeyer, Team Lead Marketing,<br />
Nabtesco Precision Europe GmbH, Düsseldorf<br />
gilt auch bei hohen Beschleunigungsmomenten, großen Lasten<br />
oder in hygienekritischen Umgebungen. Weitere Vorteile sind die<br />
hohe Schockbelastbarkeit von bis zu 500 Prozent des Nenndrehmoments,<br />
die kompakte Bauweise und die lange Lebensdauer.<br />
Aufgrund ihrer besonderen Konstruktion sind Zykloidgetriebe<br />
deutlich präziser, dynamischer und steifer als herkömmliche Planetengetriebe,<br />
Schneckengetriebe oder Drehtische. So steigern<br />
sie maßgeblich die Leistung und senken Kosten.<br />
Das umfangreiche Produktportfolio reicht von effizienten<br />
Ready-to-use-Lösungen für den Maschinenbau über vollintegrierte,<br />
dezentrale Antriebskonzepte für Fahrerlose Transportsysteme<br />
(FTS) bis hin zu hochintegrierbaren Einbausätzen für die<br />
32 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
15. + 16. Mai <strong>2024</strong><br />
Halle OG | Stand OG-110<br />
Robotik. „Um die Vorteile von Zykloidgetrieben weiteren Anwendungen zugänglich<br />
zu machen, entwickeln wir unser Portfolio kontinuierlich weiter. Dabei setzen wir<br />
uns natürlich auch intensiv mit Themen wie Energieeffizienz, Downsizing, Hybridisierung<br />
und Usability auseinander“, sagt Daniel Obladen, Head of Sales General<br />
Industries bei der Nabtesco Precision Europe GmbH.<br />
INDIVIDUELL AUS DEM BAUKASTEN<br />
01 Servogetriebe<br />
der Neco-Serie: Ein<br />
flexibles System mit<br />
modularen Hülsen<br />
und Flanschen zur<br />
einfachen Adaption<br />
an gängige<br />
Servomotoren<br />
PRÄZISE FÜHRUNG<br />
FÜR JEDE BEWEGUNG<br />
Jede Anwendung ist anders – deswegen<br />
bieten wir Ihnen Lineartechnik, die genau<br />
zu Ihren Anforderungen passt.<br />
Mit Rundführungen, Profilschienenführungen<br />
und Elektrohubzylindern<br />
in unterschiedlichen Baugrößen und<br />
Ausführungen.<br />
Individuell für Sie zusammengestellt<br />
und konfiguriert.<br />
Ein wichtiger Trend sind modulare Getriebesysteme: Die Servogetriebe Neco und<br />
die High-Torque-Getriebe Neco HT verbinden die Vorteile von Standardisierung<br />
und Individualisierung. Durch Kombinationen standardisierter Elemente kann ein<br />
breites Spektrum an Anforderungen abgedeckt werden. Innerhalb kürzester Zeit erhält<br />
der Kunde so ein Getriebe, das passgenau auf seine Applikation abgestimmt ist.<br />
Obladen erläutert: „Die Montage geht schneller und die Motoranbindung ist flexibler<br />
– schließlich können sämtliche auf dem Markt verfügbaren Motorenmarken und<br />
-typen ohne zusätzliche Flansche genutzt werden. Zudem ermöglicht die Standardisierung<br />
eine wirtschaftliche Serienfertigung und gewährleistet eine hohe Verfügbarkeit<br />
mit kürzeren Lieferzeiten.“<br />
GRÖSSTES PLUG-AND-PLAY-PRÄZISIONSGETRIEBE<br />
Die High-Torque-Getriebe Neco HAT wurden für die hochpräzise Positionierung bei<br />
großen Massen und Kräften entwickelt und definieren einen neuen Standard. Ein so<br />
hohes Maß an Modularität gab es bei großen Präzisionsgetrieben bislang nicht. Das<br />
neue Neco HT-900-Getriebe leistet ein Nenndrehmoment von 9.000 Nm sowie<br />
Beschleunigungs- und Bremsmomente von 22.500 Nm. Es ist derzeit das weltweit<br />
größte einbaufertige Präzisionsgetriebe für den Schwerlasteinsatz mit einem<br />
Hystereseverlust von < 0,5 arcmin. Ob Roboterperipherie, Schweißpositionierer,<br />
Indexing-, Positionier- oder Schwenkanwendungen: Dank der zykloiden Bauart realisiert<br />
das Neco HT-900 sehr hohe Untersetzungen mit nur zwei bis drei Getriebestufen<br />
und ermöglicht so eine präzise Positionierung bei sehr kompakter Bauweise.<br />
Die Neco HT-Getriebe sind Teil der Neco-Serie. Die anwenderfreundlichen<br />
Zykloidgetriebe, sind für die unkomplizierte Automatisierung im Maschinen- und<br />
Anlagenbau konzipiert worden. Mit nur wenigen Handgriffen sind sie einsatzbereit.<br />
Aufwendige Einbau- und Montagearbeiten gehören der Vergangenheit an. Die innovativen<br />
Servogetriebe setzen Maßstäbe in puncto Präzision, Wiederhol- und Gleichlaufgenauigkeit,<br />
Korrosionsschutz, Motoranbindung sowie Modularität und<br />
ermöglichen große Leistungssteigerungen. „Vor allem kleine und mittlere Unternehmen<br />
benötigen anwenderfreundliche und flexible Lösungen“, sagt Obladen. Mit den<br />
Neco- und Neco HAT-Getrieben gibt Nabtesco ihnen eine Technologie an die Hand,<br />
die sich seit mehr als 35 Jahren in der Robotik bewährt hat. Mit geringem Aufwand<br />
könnten Maschinen- und Anlagenbauer so ihre Automatisierung vorantreiben –<br />
ohne spezielles Expertenwissen.<br />
HOHLWELLENGETRIEBE MIT POWER<br />
BEDARFSGERECHTE SYSTEMLÖSUNG FÜR<br />
LINEARTECHNIK UND PRÄZISIONSLAGER<br />
Auch die Hohlwellengetriebe der RD-C-Serie lassen sich dank Plug-and-Play-Technologie<br />
schnell und einfach in den Antriebsstrang integrieren. Die kompakten<br />
RODRIGUEZ GmbH<br />
Tel. +49 (0) 2403 780-0 | info@rodriguez.de<br />
www.rodriguez.de
SPECIAL: AUTOMATION UND ROBOTIK<br />
02 03 04<br />
Servogetriebe sind als Koaxial- (RDS-C), Parallelwellen- (RDP-C) oder<br />
Winkelgetriebe (RDR-C) erhältlich und damit sehr vielseitig einsetzbar.<br />
Die Hohlwelle ist großzügig dimensioniert und bietet ausreichend Platz.<br />
Kabel und Schläuche können einfach und platzsparend durch die Mitte<br />
des Zykloidgetriebes hindurchgeführt werden, wie etwa Daten- und<br />
Versorgungsleitungen sowie Antriebswellen. Die Hohlwelle bleibt nicht<br />
starr, sondern dreht sich konstruktionsbedingt mit der Abtriebsdrehzahl<br />
mit. Dies hat den Vorteil, dass über einen Geber an der Hohlwelle<br />
die Position der Antriebswelle direkt ermittelt werden kann.<br />
„Viele Anwender im Maschinen- und Anlagenbau wissen gar nicht um<br />
die enormen Performance- und Effizienzvorteile von Zykloidgetrieben“,<br />
sagt Obladen. Dabei seien sie in vielen Anwendungen Planetengetrieben,<br />
Schneckengetrieben oder Drehtischen klar überlegen, und zwar hinsichtlich<br />
Präzision, Dynamik und Zuverlässigkeit. Die robusten Hohlwellen-<br />
Präzisionsgetriebe der RS-Serie sind für Axiallasten bis zu 9 t ausgelegt<br />
und überzeugen durch ihre kompakte Bauform, hervorragende<br />
Drehmoment leistungen und eine hohe Positioniergenauigkeit. Damit<br />
eignen sie sich hervorragend für den Einsatz in Drehtischen oder Positionierern<br />
und bieten eine echte Alternative zu herkömmlichen Drehtischen.<br />
STATIONÄRE UND MOBILE ROBOTER<br />
Inzwischen sind über elf Millionen Zykloidgetriebe weltweit im Einsatz.<br />
Über eine Million Getriebe verlassen bereits jetzt jedes Jahr die Produktionsstätten.<br />
Mit dem Bau eines dritten Fertigungsstandort in Hamamatsu<br />
(Japan) soll sich die Produktionskraft bis zum Jahr 2030 auf zwei<br />
Millionen Präzisionsgetriebe verdoppeln – hervorragende Vorrausetzungen<br />
also, um die wachsende Nachfrage nach Automatisierungslösungen<br />
und hohe Stückzahlen in der Robotik zu bedienen.<br />
In sechs von zehn Industrierobotern stecken Getriebe von Nabtesco – in<br />
einigen seit 2022 auch die Zeta-Serie (RV-ZTM). Die Zeta-Serie wurde<br />
speziell für den Einsatz in Robotergroßserien entwickelt: Die Einbausätze<br />
wurden dabei nach den Wünschen der Roboterhersteller designt<br />
und sind genau auf die Anforderungen der Robotik zugeschnitten.<br />
Im Vergleich zu jetzigen Robotergetrieben ist die Biege- und Torsionssteifigkeit<br />
um 20 Prozent höher. Dies garantiert ein sehr hohes Maß<br />
an Präzision. Durch den erreichten Grad an Modularität kann eine<br />
hohe Verfügbarkeit sichergestellt werden.<br />
Mobile Roboter profitieren von der vollintegrierten, dezentralen Antriebseinheit<br />
mit Mecanum-Rad. Die verwendeten RV-W Mecanum<br />
Radantriebe erlauben auch auf kleinstem Raum hohe Drehmomentleistungen.<br />
Sie verfügen über eine integrierte Hauptlagerung, welche die<br />
auftretenden Radial- und Axialkräfte optimal aufnimmt. Dank der Zykloidgetriebe<br />
arbeitet das kompakte und äußerst robuste Antriebskonzept<br />
zudem vollständig wartungsfrei. Alle erforderlichen Komponenten<br />
sind in der Radeinheit untergebracht. Anwendern gibt dies viel Gestaltungsfreiheit<br />
bei der Konstruktion von Fahrerlosen Transportsystemen.<br />
Bilder: Nabtesco Precision Europe; Aufmacherbild: DIgilife – stock.adobe.com<br />
www.nabtesco.de<br />
02 Hohlwellengetriebe der RD-C-Serie<br />
03 Die Getriebe der RS-Serie eignen sich für die<br />
rotatorische Positionierung<br />
04 Zykloidgetriebe von Nabtesco überzeugen<br />
durch hohe Dynamik, Präzision und einen geringen<br />
Verschleiß über die gesamte Lebensdauer<br />
DIE IDEE<br />
„Ob Roboter oder Maschine, ob<br />
kundenspezifisches Getriebe oder<br />
Standard, ob geringe oder hohe<br />
Stückzahlen: Mit unserem breiten<br />
Portfolio an Präzisionsgetrieben,<br />
hoher Engineering-Kompetenz und<br />
langjähriger Anwendungserfahrung<br />
ist Nabtesco ein starker und<br />
verlässlicher Partner für innovative<br />
Automatisierungslösungen.<br />
Unsere zukunftssicheren Getriebeund<br />
Antriebskonzepte überzeugen<br />
hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit,<br />
Zuverlässigkeit, Handhabbarkeit<br />
und Wirtschaftlichkeit. So sind sie<br />
Garant für effiziente und prozesssichere<br />
Produktionsabläufe.“<br />
Daniel Obladen, Head of Sales<br />
General Industries bei der Nabtesco<br />
Precision Europe GmbH, Düsseldorf<br />
34 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
MARKTPLATZ<br />
EINSPARUNGEN DURCH<br />
SCHMIERFREIE POLYMERLAGER<br />
Welche Einsparungen durch<br />
den Einsatz schmiermittelfreier<br />
Polymerlagern von<br />
Igus statt herkömmlichen<br />
Metalllagern möglich sind,<br />
das belegt eine neue Studie<br />
der WBA Werkzeugbau<br />
Akademie an der RWTH<br />
Aachen. Die Ergebnisse<br />
basieren auf Experteninterviews<br />
mit neun Unternehmen aus den Bereichen Automationstechnik,<br />
Baumaschinen, Agrarindustrie, Lebens mittelindustrie<br />
sowie der Verpackungs- und Abfüllindustrie. Ein Studienteilnehmer<br />
war Heineken Brasil. Durch den Umstieg auf Polymerlager in allen<br />
Förderbändern an 160 Standorten könnte das nieder ländische<br />
Brauereiunternehmen weltweit 20 t Schmierstoff pro Jahr einsparen,<br />
was Kosten von 450.478 Euro entspräche. Da die Lagerstellen<br />
nicht manuell nachgeschmiert werden müssen, könnten<br />
rechnerisch 5,4 Mio. Euro an Personalkosten pro Jahr entfallen.<br />
Heineken Brasil spart durch den Austausch von Metall lagern durch<br />
Polymerlager an 600 Lagerstellen jährlich 180 kg CO2-Äquivalente.<br />
Das Einsparpotential für alle 160 Brauerei-Standorte durch den<br />
Umstieg auf Polymerlager beziffert die Studie entsprechend mit<br />
28,8 t CO2-Äquivalenten.<br />
www.igus.de<br />
HOHE DYNAMISCHE TRAGFÄHIGKEIT<br />
Mit den neuen Zylinderrollenlagern<br />
der Baureihe NJ23-ILR<br />
stellt Schaeffler eine Serie von<br />
Wälzlagern für schwere<br />
Industriegetriebe und Baumaschinen<br />
vor. Die kompakt<br />
gebauten und mit Hochleistungs-MPAX-Käfig<br />
ausgestatteten<br />
Lager weisen eine sehr<br />
hohe dynamische Tragfähigkeit<br />
auf. Bezogen auf die Basistype NJ23 wurde die<br />
Tragzahl um durchschnittlich 24 Prozent erhöht und<br />
somit eine Verdoppelung der Lebensdauer erreicht. Unter<br />
den im Markt verfügbaren Zylinderrollenlagern für<br />
Schwerlastanwendungen nehmen die neuen NJ23-ILR-<br />
Lager damit eine herausragende Stellung ein. Selbst bei<br />
Mischreibung infolge von Mangelschmierung sind sie laut<br />
Hersteller markt üblichen Lagern desselben Basistyps<br />
überlegen. Der Austausch nach dem Ende des Lebenszyklus<br />
erfolgt in Einklang mit DIN 5412-1. Anwendern aus<br />
dem Industrie- und Offroad-Segment steht damit eine<br />
zukunftssichere, zuverlässige und komfortabel handhabbare<br />
Wälzlagerlösung für hochbelastete Wellen zur<br />
Verfügung. Sie überzeugt durch hohe Langlebigkeit und<br />
leistet so nicht zuletzt einen wert vollen Beitrag zur<br />
CO 2<br />
-Reduktion.<br />
www.schaeffler.com<br />
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Getriebe und Aktuatoren für Delta-Roboter<br />
Unterschiedliche Kundenanforderungen stellen immer<br />
größere Herausforderungen an Delta-Roboter und<br />
erfordern stetige Weiterentwicklung der Antriebe.<br />
Seit mehr als 15 Jahren entwickelt und fertigt<br />
WITTENSTEIN Getriebe- und Aktuator-Lösungen<br />
für Delta-Roboter, die so individuell sind wie die<br />
Anwendungen unserer Kunden.<br />
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SPECIAL: AUTOMATION UND ROBOTIK<br />
Vollautomatische Fischspulen-Wickelmaschine<br />
Selekta 245 – geeignet für alle<br />
Fischspulenformen und bis zu 20 Drahtabläufe<br />
INDUKTIVER LINEAR-SENSOR<br />
PRÄZISE WEGERFASSUNG<br />
BEI DER SPULENFERTIGUNG<br />
Sie werden überall in der Automatisierungstechnik benötigt: Weg- und<br />
Winkelsensoren mit unterschiedlichen Funktionsprinzipien. An einer<br />
Spulen-Wickelmaschine für Motor-, Generator- oder Transformatorenspulen<br />
ermöglichen induktive Wegaufnehmer zum Beispiel eine exakte Positionierung<br />
der automatischen Klemm- und Schneidvorrichtung, bevor die Spulenrohlinge<br />
entnommen und weiterbearbeitet werden.<br />
Die Qualität der Wickeltechnik bestimmt wesentlich die<br />
Eigenschaften von wicklungsbehafteten, elektromechanischen<br />
Baugruppen wie Motoren, Generatoren oder<br />
Transformatoren. Hierzu zählen die Isolationsfestigkeit,<br />
der Gütefaktor, die für eine bestimmte Leistung oder Magnetkraft<br />
erforderlichen Abmessungen oder auch das magnetische<br />
Streufeld.<br />
Weil die Anforderungen an die Energieeffizienz stark zunehmen,<br />
wachsen auch die Ansprüche an die automatisierte Wickeltechnik<br />
und Fertigung. Die Heinrich Schümann GmbH & Co. KG<br />
in Lübeck gehört zu den Spezialisten in diesem Bereich. Das Unternehmen<br />
entwickelt und baut halb- und vollautomatische<br />
Maschinen, die elektrische Spulen wickeln, formen, isolieren<br />
und pressen. Im Elektromaschinen- und Transformatorenbau<br />
gehören diese zur Grundausstattung.<br />
Dipl.-Ing. Stefan Sester, Leiter technischer Vertrieb bei Novotechnik,<br />
Ostfildern (Ruit); Ellen-Christine Reiff, M. A., Redaktionsbüro Stutensee<br />
Ein Beispiel dafür ist die vollautomatische Fischspulen-Wickelmaschine<br />
Selekta 245, die sich für alle Fischspulenformen und<br />
bis zu 20 Drahtabläufe eignet. Die Drähte werden automatisch<br />
abgeschnitten, gewickelt und abisoliert. Je nach Ausstattung verarbeitet<br />
die Maschine Drähte mit unterschiedlichen Querschnitten<br />
mit hoher Präzision und Geschwindigkeit zu hochwertigen<br />
Spulenrohlingen bis zu 4 m Länge. Diese sogenannten Loops<br />
werden in den folgenden Bearbeitungsschritten dann zu Spulen<br />
für Motoren oder Generatoren weiterverarbeitet.<br />
ZUVERLÄSSIGE POSITIONSERFASSUNG<br />
Damit ein fertig gewickelter Loop entnommen werden kann,<br />
muss der Verfahrschlitten mit der Klemm-/Schneid-Vorrichtung<br />
zum Abtrennen präzise positioniert werden. Für diese Aufgabe<br />
suchten die Lübecker Maschinenbauer nach einem kontaktlosen<br />
Sensor, der möglichst genaue und reproduzierbare Messergebnisse<br />
liefert. Gleichzeitig sollte er robust genug sein, um in der –<br />
wegen nachgelagerten Werkzeugmaschinen – oftmals staubigen<br />
Industrieumgebung zuverlässig zu funktionieren.<br />
36 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
INDUKTIVE WEGMESSUNG<br />
Der induktive Linearsensor arbeitet nach dem patentierten<br />
Novopad-Verfahren. Er besteht aus einem Sende- und<br />
Empfangsspulensystem, die im Sensor auf einer gemeinsamen<br />
Leiterplatte aufgebracht sind sowie einem<br />
separaten, „schwebenden“ Positionsgeber. Dieser aktive<br />
Positionsgeber wird durch ein hochfrequentes Wechselfeld<br />
gespeist, das von der rechteckigen Sendespule<br />
erzeugt wird. Entsprechend der Position wird vom<br />
Positionsgeber Spannung in das Empfangsspulensystem<br />
induziert. Die Sin-/Cos-Strukturen des Empfangsspulensystems<br />
sind in eine Grob- und Feinspur unterteilt. Die<br />
Grobspur erfasst die ungefähre Lage des Positionsgebers,<br />
die Feinspur dient dann zur hochpräzisen Positionsbestimmung.<br />
Die Phasenbeziehung der Spannung ist das<br />
Maß für die aktuelle Position des Positionsgebers und<br />
wird von der Elektronik in ein lineares Positionssignal<br />
umgerechnet.<br />
Damit ein fertig gewickelter Loop entnommen werden<br />
kann, muss der Verfahrschlitten mit der<br />
Klemm-/Schneid-Vorrichtung zum Abtrennen<br />
präzise positioniert werden<br />
Dominik Klatt ist Einkaufsleiter bei Heinrich Schümann und berichtet:<br />
„Wir beziehen schon seit vielen Jahren fast alle unsere<br />
Wegmesssysteme von Novotechnik, schätzen die gute Zusammenarbeit<br />
und die Vielfalt an hochwertiger Sensorik. Angefangen<br />
vom klassischen Leitplastikpotentiometer bis hin zum magnetoresistiven<br />
Messprinzip setzen wir an unseren Maschinen und Anlagen<br />
viele verschiedene Sensoren erfolgreich ein. Bei der neuen<br />
Fischspulen-Wickelmaschine entschieden wir uns für einen induktiven<br />
Sensor vom Typ TF1, im Prinzip ist er die beste kontaktlose<br />
Alternative zu einem linearen Leitplastikpotentiometer.“<br />
Der induktive Wegaufnehmer TF1, der in Standard-Messlängen<br />
von 100 bis 1.000 mm angeboten wird, ist für viele Positionieraufgaben<br />
im Maschinenbau sehr gut geeignet. Er arbeitet<br />
nach dem patentierten Novopad-Verfahren (siehe Infokasten)<br />
und damit ohne mechanischen Verschleiß. Dabei ist die genutzte<br />
Technologie unempfindlich gegenüber Magnetfeldern, die beispielsweise<br />
von großen Motoren, Hydraulikventilen oder magnetisch<br />
aktivierten Spannvorrichtungen erzeugt werden.<br />
Der Sensor eignet sich auch für hochdynamische Anwendungen.<br />
Die Update-Rate des Messsystems beträgt mehr als 10 kHz,<br />
das bedeutet einen Zeitverzug von nur 0,2 ms zwischen realer Position<br />
und dem zugehörigen Messwert. Durch diese Dynamik lassen<br />
sich in Produktionsanlagen kürzere Zykluszeiten erreichen,<br />
da die jeweilige Zielposition mit höheren Geschwindigkeiten angefahren<br />
werden kann.<br />
GENAU UND REPRODUZIERBAR<br />
In der beschriebenen Anwendung spielt die hohe Dynamik eine<br />
eher untergeordnete Rolle. Hier ist vor allem Genauigkeit gefragt<br />
und auch da kann der Sensor punkten. Die an der Fischspulen-<br />
Wickelmaschine eingesetzte Variante mit einem Messbereich<br />
von 300 mm arbeitet mit einer Auflösung von 10 µm bei einer Reproduzierbarkeit<br />
von ebenfalls 10 µm. Dabei lässt er sich von<br />
Schwingungen und Vibrationen nicht beeinträchtigen. Die zulässigen<br />
Umgebungstemperaturen liegen zwischen - 40 und 85 °C.<br />
Dank der geschützten Profilbauform erfüllt der Sensor zudem die<br />
Schutzart IP67; es kann also kein Staub eindringen.<br />
„Codierte Magnetbänder zur Positionsbestimmung des Verfahrschlittens<br />
der Klemm-Schneidvorrichtung waren schon deshalb<br />
für uns keine Alternative, weil es bei der Produktion oft staubig<br />
zugeht“, erläutert Klatt. Auch die Montage mithilfe von längsverschiebbaren<br />
Spannklammern erwies sich als praxisgerecht. Zur<br />
Betriebsspannungs- und Zustandsanzeige direkt vor Ort an der<br />
Maschine hat der Sensor zwei Multifunktions-LEDs.<br />
In der beschriebenen Anwendung kommuniziert der Sensor<br />
mit der übergeordneten Steuerung über ein 0…10 V Ausgangssignal.<br />
Das Messsignal steht aber nicht nur als analoges Strom-/<br />
Spannungssignal, sondern auch digital über SSI zur Verfügung.<br />
Darüber hinaus werden Kommunikationsschnittstellen gemäß<br />
CAN open-Standard oder IO-Link angeboten.<br />
Im Maschinenbau finden sich viele weitere Anwendungen für<br />
den induktiven Wegaufnehmer. Als Beispiel seien genannt:<br />
Linearantriebe, Spritz- und Druckgussmaschinen, Pressen und<br />
Stanzen in der Blechbearbeitung, Verpackungs- oder Holzbearbeitungsmaschinen<br />
oder die Positionserfassung an schnellen<br />
Bewegungseinheiten in Fertigungslinien. Speziell für metallverarbeitende<br />
Betriebe ist interessant: An dem nichtmagnetischen<br />
Positionsgeber sammeln sich keine Metallspäne an.<br />
Bilder: Novotechnik, Heinrich Schümann<br />
www.novotechnik.de<br />
DIE IDEE<br />
„Für die Positionserfassung am<br />
Verfahrschlitten suchten wir einen<br />
kontaktlosen Sensor, der möglichst<br />
genaue und reproduzierbare<br />
Messergebnisse liefert, dabei aber<br />
auch robust ist.“<br />
Dominik Klatt, Einkaufsleitung bei<br />
Heinrich Schümann GmbH & Co. KG,<br />
Lübeck<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 37
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
TRAGFÄHIGKEITSANALYSE<br />
OPTIMIERTER ZAHNEINGRIFF DURCH<br />
GEZIELT VERFORMTE ZAHNRÄDER<br />
Zahnräder sind komplexe Gebilde, deren Eigenschaften gerade unter<br />
Belastung nur schwer zu optimieren sind. Ein Grund dafür sind<br />
Verformungen, denen die Zahnräder unterliegen. Der vorliegende Artikel<br />
beschreibt die Möglichkeit, eine lastabhängige und gezielte Verformung<br />
des Radkranzes zu erzeugen. So soll für alle Lastzustände ein optimales<br />
Tragbild geschaffen werden können.<br />
In der Zahnradauslegung kommt dem Tragfähigkeitsnachweis<br />
[5] eine besondere Bedeutung zu. Die ideale Anlage von zwei<br />
kämmenden Zähnen mit einer großen Anlagefläche über der<br />
gesamten Zahnbreite stellt sich auch bei geradverzahnten<br />
Zahnrädern nicht immer ein. Das Tragbild wird durch eine Vielzahl<br />
an Einflussfaktoren negativ beeinflusst. Zuerst ist eine Fertigungsabweichung<br />
zu nennen, die bereits eine partiell stärkere<br />
Belastung erzeugt. Weiterhin haben Verformungen im Betrieb einen<br />
häufig negativen Einfluss. Darüber hinaus wird üblicherweise<br />
für nur einen Lastzustand eine Optimierung durchgeführt. Bei<br />
abweichenden Belastungen treten geänderte Verformungen am<br />
Zahnrad auf, die sich in der Regel negativ auf das Tragbild auswirken.<br />
Die aufgebrachte Last führt darüber hinaus durch den radialen<br />
Kraftanteil neben der Verformung des Zahnrades, auch zu<br />
einer Verformung der Welle und besonders bei auf der Welle exzentrisch<br />
angeordneten Zahnrädern ebenfalls zu einem Einfluss<br />
auf das Tragbild der Stirnradpaarung.<br />
Diese Auswirkungen einer ungleichmäßigen Kraftverteilung<br />
über der Zahnbreite werden in der Tragfähigkeitsanalyse über<br />
die Flankenbeanspruchung K Hb<br />
berücksichtigt. Die Abweichungen<br />
aus der Fertigung werden über herstellungsbedingte Flankenlinienabweichung<br />
f ma<br />
und die Montage sowie die elastischen<br />
Verformungen über die Flankenlinienabweichung durch Verformung<br />
f sh<br />
berücksichtigt. In diese fließt auch die Ritzellage zu den<br />
Lagern über den Faktor K´ ein.<br />
γγ = 00<br />
01 Stirnradpaar unbelastet (links)<br />
und belastet/verformt (rechts)<br />
38 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de<br />
γγ ≠ 00<br />
γγ = 00<br />
γγ ≠ 00<br />
γγ ≠ 00<br />
Der nachfolgenden Abhandlung liegt das Ziel zugrunde, eine<br />
lastabhängige und gezielte Verformung des Radkranzes der<br />
Zahnräder zu erzeugen, so dass das Zahnrad immer senkrecht<br />
zur Mittellinie der unverformten Welle verbleibt. Somit kann für<br />
alle Lastzustände ein optimales Tragbild der Zähne im Zahneingriff<br />
erzeugt werden. Die Verformung wird dabei von zwei Faktoren<br />
bestimmt. Zum einen wird die Steifigkeit durch die Dicke der<br />
Radkranzaufnahme bestimmt, zum anderen wird die axiale Kraft<br />
zur Verformung des Trägers über den Schrägungswinkel ß angepasst.<br />
Dabei ist zu beachten, dass dieses Verfahren nur bei Torsionsmomenten<br />
mit gleichbleibender Drehrichtung anzuwenden<br />
ist. Bei wechselnden Drehmomentenrichtungen würde ein deutlich<br />
negativer Zustand nach der Drehrichtungsumkehr erzeugt.<br />
Der Ablauf zur Auslegung dieser gezielt elastischen Verformung<br />
des Radkranzes wird in Bild 02 gezeigt. Die Vorgehensweise<br />
ist iterativ vorzunehmen durch die Anpassung der Radkranzdicke<br />
zur Sicherstellung einer rein elastischen Verformung mit<br />
Berücksichtigung einer geforderten Sicherheit und der Anpassung<br />
des Schrägungswinkels ß zur Erreichung der gewünschten<br />
Verformung des Radkranzes.<br />
Das Ziel dieser gezielten Verformung ist Bild 03 zu entnehmen.<br />
Trotz der Durchbiegung der Wellen mit einem Neigungswinkel<br />
an der Zahnradaufnahme von γ ≠ 0, wird eine parallele Anordnung<br />
der Zähne und damit eine optimierte Anlage im Zahneingriff<br />
durch γ´ = 0 erreicht.<br />
Unter der Voraussetzung der üblichen Wälzlagerung von Getriebewellen<br />
und der maximal zulässigen Neigung der Wellen in<br />
den Lagerstellen, kann in diesem Anwendungsfall nach [3] von<br />
dünnen Scheiben mit kleinen γγγ = 00Durchbiegungen<br />
ausgegangen<br />
werden. Dies ermöglicht die Anwendung des Kirchhoff-Modells<br />
auf den Radkranz. γγ ≠ 00<br />
Durch diese geringfügige Verformung ist für die Plattentheorie<br />
die Tragwerkstheorie 1. Ordnung anwendbar, was eine Kombination<br />
der Scheibentheorie für die Radial- und Tangentialkraft bei<br />
schrägverzahnten Stirnrädern mit der Plattentheorie der Axialkraft<br />
des schrägverzahnten Zahnrades zulässt.<br />
γγγ = 00<br />
NEIGUNGSWINKEL DES ZAHNRADES<br />
Begonnen wird mit der Berechnung der Biegelinie der Welle. An<br />
der Position des Zahnrads ist der Neigungswinkel γ der Welle zu<br />
bestimmen, dieser bestimmt den auszugleichenden Neigungs-
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
winkel des Zahnrades. Die Vorgehensweise wird an einer Welle<br />
analytisch nach [6] bestimmt. Die Welle wird dazu vereinfacht<br />
betrachtet, Freistiche, Nuten für Sicherungsringe oder auch die<br />
Stützwirkung des Querpressverband zwischen Zahnrad und Welle<br />
werden in der Betrachtung der Biegelinie nicht berücksichtigt.<br />
Diese Ermittlung des Neigungswinkels ist genauso mit KISSsys<br />
oder Romax denkbar.<br />
02 Flow-Chart Optimierung Radkranz<br />
RADIAL- UND TANGENTIALKRAFTANTEIL<br />
DES ZAHNEINGRIFFS<br />
Die Radialkraft sowie die Tangentialkraft des Zahneingriffes wirken<br />
in der Mittelebene des betrachteten Radkörpers. Da die Belastungen<br />
innerhalb der Mittelebene des Radkörpers auftreten,<br />
ist in diesem Fall die Anwendung der Scheibentheorie ausreichend.<br />
Alle Spannungs- und Verzerrungskomponenten sind dabei<br />
als konstant über der Radkörperdicke t anzunehmen.<br />
Für beide Scheibentheorien wird der äußere Radius r a<br />
als ortsfest<br />
definiert. Der radiale Strahl von der Mittellinie des Radkörpers<br />
zum Kraftangriffspunkt wird mit der Koordinatenachse r am Winkel<br />
φ = 0 definiert. Im Uhrzeigersinn läuft der Winkel φ um. Somit<br />
ergibt sich für die Scheibentheorien das bevorzugte Koordinatensystem<br />
in Polarkoordinaten für rotationssymmetrische Körper.<br />
AXIALKRAFTANTEIL DES ZAHNEINGRIFFS<br />
Die bei schrägverzahnten Zahnrädern auftretende Axialkraft<br />
γγ = 00<br />
wirkt senkrecht zur Mittelebene des Radkörpers und wird eine<br />
Biegung des Radkörpers hervorrufen. Diese Biegung soll so abgestimmt<br />
werden, dass die Mittellinie des verformten Zahnkranzes<br />
parallel zur Mittellinie der unverformten Welle liegt bzw. der<br />
Zahnkranz weiterhin parallel zum unverformten Zahnkranz liegt.<br />
Damit wird der Neigungswinkel bei einer Positionierung zwischen<br />
den Lagerstellen kleiner als die zulässige Neigung in den<br />
Wälzlagerstellen sein. Aufgrund der restriktiven Einschränkung<br />
des Neigungswinkels in Lagerstellen durch die Wälzlagerhersteller,<br />
ist von geringen erforderlichen Durchbiegungen γγ ≠ 00 an der Platte<br />
auszugehen. Dies erlaubt die Anwendung in der Plattentheorie<br />
von kleinen Durchbiegungen im Vergleich zur Radkörperdicke<br />
und damit eine Superposition der Ergebnisse mit den Ergebnissen<br />
der Scheiben betrachtung. Die Zahneingriffskräfte werden separat<br />
nach dem Stand der Technik betrachtet, die Verformungen<br />
der drei Eingriffskräfte bestimmt und abschließend die Verformungen<br />
durch Superposition überlagert.<br />
03 Zielzustand: Zahneingriff des verformten Systems<br />
γγγ = 00<br />
γγ ≠ 00<br />
04 Superposition der drei Einzelmodelle<br />
VERFORMUNG DURCH DIE RADIALKRAFT<br />
Beispielhaft wird die Betrachtung an der in der Mittelebene wirkenden<br />
Radialkraft vorgestellt. Die Radialkraft erlaubt die Anwendung<br />
der Scheibentheorie. In der Betrachtung kann entwe-<br />
Tabelle 01: Umrechnung kartesische Koordinaten in<br />
Zylinderkoordinaten<br />
Tabelle 02: Gegenüberstellung der Beanspruchungen<br />
verglichen zur Radialspannung<br />
Last F r<br />
/ F t<br />
Last F a<br />
σ φ<br />
(0°/180°) σ yy<br />
σ yy<br />
σ φ<br />
(90°/270°) σ xx<br />
σ xx<br />
σ φ<br />
(0°/180°) σ xx<br />
σ xx<br />
σ φ<br />
(90°/270°) σ yy<br />
σ yy<br />
T r φ<br />
T xy<br />
T xy<br />
σ z<br />
- σ z<br />
σ r<br />
(0°)<br />
[N/mm 2 ]<br />
σ r<br />
(90°)<br />
[N/mm 2 ]<br />
σ r<br />
(180°)<br />
[N/mm 2 ]<br />
σ r<br />
(270°)<br />
[N/mm 2 ]<br />
Rechnung F r Simulation F r<br />
Rechnung F t Simulation F t<br />
97,8 102 0,0 15<br />
19,2 4 0,0 18<br />
97,8 102 0,0 15<br />
19,2 4 0,0 18<br />
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FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
05 Gleichgewicht Radialkraft<br />
06 Modell<br />
07 Beanspruchungen und Verformungen des Gesamtsystems<br />
(nach Superposition)<br />
Ergebnisse: Vergleich<br />
σ GEH<br />
(0°)<br />
[N/mm 2 ]<br />
σ φ<br />
(90°)<br />
[N/mm 2 ]<br />
σ φ<br />
(180°)<br />
[N/mm 2 ]<br />
σ φ<br />
(270°)<br />
[N/mm 2 ]<br />
Rechnung<br />
Simulation<br />
245 249<br />
178 143<br />
245 249<br />
145 122<br />
v A<br />
29,8 28,6<br />
08 Simulation – Verformung Radkörper<br />
der die Welle-Nabe-Verbindung, also der Innenkranz, als ortsfest<br />
angenommen werden, analog kann auch der äußere Zahnkranz<br />
als ortsfest definiert werden. Danach richtet sich die Einleitung<br />
der Belastung. Der äußere Zahnring wird bei allen weiteren Betrachtungen<br />
als ortsfest angesehen, deshalb wird die Herleitung<br />
mit der Reaktionskraft am Innenring vorgenommen. Durch die<br />
einheitliche ortsfeste Betrachtung des Zahnkranzes für alle drei<br />
Zahnkräfte wird die spätere Überlagerung durch Superposition<br />
erleichtert.<br />
Das Gleichgewicht an der Kreisringscheibe mit einem Radius<br />
nahe dem inneren Radius ergibt sich zu<br />
und mit einer Radkranzdicke von t und dA = dφ ∙ r i<br />
∙t zu<br />
<br />
2<br />
0<br />
<br />
cos sin <br />
r r r td<br />
F<br />
r i r<br />
i i r<br />
Die Verschiebung am Kraftangriffspunkt wird in radialer Richtung<br />
mit v r<br />
(r = r i<br />
; φ = 0)= v M<br />
festgesetzt. Die Randbedingungen<br />
ergeben sich am ortsfesten Außenring zu<br />
<br />
und am ideal steifen Innenring zu<br />
Mit den noch unbekannten Verschiebungsfunktionen ergibt sich<br />
Die Verschiebungsfunktionen werden durch die Differentialgleichungen<br />
aus [2] mit der Airyschen Spannungsfunktion betrachtet<br />
und gelöst. Die Spannungskomponenten ergeben sich zu<br />
40 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
09 Vergleichsspannung der Gestaltänderungsenergiehypothese<br />
(Beispiel: Radiallast)<br />
Die noch unbekannte Verschiebung v M<br />
am Kraftangriffspunkt<br />
kann nur über die zusätzliche Randbedingung ermittelt werden.<br />
Analog wird die angreifende Tangentialkraft mit der Scheibentheorie<br />
betrachtet, der biegesteife Innenring erfährt dabei eine<br />
Verdrehung um den Mittelpunkt durch die Belastung des Torsionsmoments.<br />
Die Axialkraft benötigt durch die Wirkrichtung<br />
senkrecht zur Mittelebene die Berechnung mit der Plattentheorie.<br />
Durch die geringen Verformungen dürfen die Teilergebnisse abschließend<br />
wie in Bild 03 dargestellt durch Superposition überlagert<br />
werden.<br />
BERECHNUNG<br />
Die Berechnung wurde abgeleitet und an mehreren Beispielen<br />
geprüft. In diesem Artikel wird auf die Anwendung eines Zahnrades<br />
mit einer Zähnezahl von z = 45 und einem Normalmodul<br />
von m n<br />
= 2,5 mm Bezug genommen. Die zu übertragende Last beträgt<br />
M t<br />
= 200 Nm. Die Dimensionen des Radkranzes sind mit<br />
r i<br />
= 15 mm und r a<br />
= 50 mm festgelegt. Nach der analytischen Optimierung<br />
haben sich eine Radkranzdicke von t = 4 mm und ein<br />
Schrägungswinkel von β = 20° ergeben.<br />
SIMULATION<br />
In der FEM-Simulation werden die Kraftanteile der Axial-, Radial-<br />
und Tangentialkraft separat simuliert und mit den Einzelwerten<br />
der Berechnung verglichen. Neben dem Vergleich dieser<br />
Tabelle 03: Gegenüberstellung der Beanspruchungen<br />
vergleichen zur Tangentialspannung<br />
σ φ<br />
(0°)<br />
[N/mm 2 ]<br />
σ φ<br />
(90°)<br />
[N/mm 2 ]<br />
σ φ<br />
(180°)<br />
[N/mm 2 ]<br />
σ φ<br />
(270°)<br />
[N/mm 2 ]<br />
Rechnung F r<br />
Simulation F r<br />
Rechnung F t<br />
Simulation F t<br />
38 47 0,0 25<br />
0,0 0,1 0,0 15<br />
-38 -47 0,0 -25<br />
0,0 -0,1 0,0 15<br />
Ergebnisse mit der Berechnung, wird auch die von-Mises-<br />
Vergleichsspannung durch die Überlagerung der drei Lastanteile<br />
berechnet. Diese darf die zulässige Spannung des Radkörpers<br />
nicht überschreiten. Die zulässige Spannung ergibt sich<br />
aus der Fließgrenze des Materials und einer Sicherheit, um eine<br />
rein elastische Verformung sicherzustellen. Die Optimierung erfolgt<br />
durch einen dickeren Radkranz bei zu hoher Vergleichsspannung<br />
sowie einer Anpassung des Schrägungswinkels β der<br />
Zähne zur Optimierung der elastischen Verformung des Radkranzes.<br />
Generell ist zu bemerken, dass bei einem dickeren Radkranz<br />
mit größerer Radkranzdicke t die Steifigkeit erhöht wird.<br />
10 Krafteinleitung und Spannungen bei Radialkraft (σ xx<br />
links; σ yy<br />
rechts)<br />
www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2024</strong>/05 41
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
11 Momenteinleitung und Spannungen bei Tangentialkraft (σ xx<br />
links; σ yy<br />
rechts)<br />
Um weiterhin die geforderte Verformung zu erreichen, ist im<br />
Nachgang der Schrägungswinkel β zu erhöhen, damit steigt<br />
auch die Axialkraft F a<br />
.<br />
Damit einher geht die Ermittlung der Verformung des Radkranzes.<br />
Wie in der Tabelle in Bild 07 zu ersehen, wird in der<br />
analytischen Rechnung eine axiale Verschiebung des Zahn-Kontaktpunktes<br />
(Wälzpunkt C) von 30 µm gefordert, die Simulation<br />
ergibt im Ausgleich eine Verschiebung in entgegengesetzter<br />
Richtung von 29 µm. Damit kann der durch die Neigung der Welle<br />
verursachte negative Einfluss auf das Tragbild annähernd vollständig<br />
ausgeglichen werden. Je nach gewähltem Material der<br />
Radkranzscheibe, ist ggf. eine Anpassung zu den erreichten Beanspruchungen<br />
erforderlich. Unabhängig davon ist auch hier<br />
eine ausreichende Übereinstimmung der berechneten analytischen<br />
und in der Simulation ermittelten Beanspruchungen<br />
erkennbar. Dabei sind die maximalen Beanspruchungen am Innenring<br />
zu erwarten, hier wurden in den vier angegebenen<br />
Winkellagen die Spannungen ermittelt und gegenübergestellt.<br />
In Creo Simulate ist die Ausgabe der Ergebnisse ausschließlich<br />
in kartesischen Koordinaten möglich, weshalb nachfolgend die<br />
vergleichbaren Spannungsanteile in kartesischen Koordinaten<br />
im Bild dargestellt werden. In den vergleichenden Tabellen 02<br />
und 03 werden die Spannungsanteile der kartesischen Koordinaten<br />
in die Zylinderkoordinaten überführt. Die Bilder 08 und 09<br />
bilden die Ergebnisse der FEM-Simulation mittels Creo Simulate<br />
ab.<br />
Die Ergebnisse zeigen eine hinreichende Übereinstimmung<br />
der analytischen Berechnung mit der FEM-Simulation und lassen<br />
so auf eine realitätsnahe Abbildung der analytischen Berechnungen<br />
schließen. Damit kann über die analytische Auslegung<br />
eine gute, realitätsnahe Auslegung erfolgen, die abschließend<br />
durch eine Simulation optimiert werden kann. Ausstehend sind<br />
noch Versuche, die in einem zweiten Schritt geplant sind.<br />
Abschließend wird auf den Vergleich der einzelnen Belastungen<br />
in der analytischen Berechnung und Simulation eingegangen.<br />
In der Scheibentheorie werden die Radial- und Tangentialkraft<br />
betrachtet. Deshalb werden beide Bilder hier zusammengefasst.<br />
Die Tangentialspannungen werden um die Übersichtlichkeit<br />
zu wahren nicht aufgeführt. Die Umschlüsselung wird in<br />
Tabelle 01 deutlich.<br />
In den Bildern 10 und 11 sind die Spannungen durch die beiden<br />
Kraftanteile dargestellt. Anschließend werden die Beanspruchungen<br />
am innenliegenden Punkt gegenübergestellt. Auch diese<br />
zeigen eine hinreichende Übereinstimmung in den Ergebnissen<br />
zwischen den analytischen Berechnungen und der Simulation.<br />
Auffällig ist, dass bei einem Ersatzmoment zur Tangentialkraft<br />
die maximalen Beanspruchungen um 45 ° verdreht zu den Koordinatenachsen<br />
auftreten. Dies bestätigt die Spannungstheorie,<br />
die maximalen Werte der Vergleichsspannung treten jedoch in<br />
Koordinatenrichtung auf. Deshalb werden in der Gegenüberstellung<br />
diese Werte aufgeführt.<br />
In der Axialkraft wird nur auf die Diskussion der Beanspruchung<br />
eingegangen. Die Axialkraft ist die einzige Kraft, die eine<br />
Verformung senkrecht zur Mittelebene des Radkranzes erzeugt,<br />
damit entspricht die Analyse dem bereits vorgestellten Ergebnis<br />
der axialen Verschiebung in der Gesamtverformung.<br />
Abschließend ist festzuhalten, dass sowohl die Einzelergebnisse,<br />
als auch die Superposition in der Gesamtbetrachtung eine<br />
hinreichende Übereinstimmung zwischen den analytisch bestimmten<br />
Ergebnissen und den FEM-Simulationen aufzeigt.<br />
Adrian Technologies GmbH; TH Nürnberg<br />
Literaturhinweis:<br />
[1] Göldner, H. und andere; „Lehrbuch Höhere Festigkeitslehre“; Leipzig:<br />
Fachbuchverlag; Band 1 Grundlagen der Elastizitätstheorie; 3. Auflage; ISBN<br />
3-343-00495-2<br />
[2] Göldner, H. und andere; „Übungsbuch Höhere Festigkeitslehre“; Leipzig: VEB<br />
Fachbuchverlag; Elastizitätstheorie, Plastizitätstheorie, Viskoelastizitätstheorie;<br />
1978; ISBN 3-87664-037-7<br />
[3] Altenbach, H. und andere; „Ebene Flächentragwerke“; Berlin: Springer-Vieweg-Verlag;<br />
Grundlagen der Modellierung und Berechnung von Scheiben und<br />
Platten; 2. Auflage; 2016; ISBN 978-3-662-47229-3<br />
[4] Mußchelischwili, N. I.; „Einige Grundaufgaben zur mathematischen<br />
Elastizitätstheorie“; München: Carl Hanser Verlag; 1971; ISBN 3-446-10089-X<br />
[5] DIN 3990-1 – Tragfähigkeitsberechnung von Stirnrädern – Einführung und<br />
allgemeine Einflussfaktoren; Beuth-Verlag; Dezember 1987<br />
[6] Wittel, H. und andere; „Roloff/Matek Maschinenelemente“; Springer-Verlag;<br />
24. Auflage; ISBN 978-3-658-26279-2<br />
DIE AUTOREN<br />
Dr.-Ing. Franz-Werner Adrian<br />
Geschäftsführer<br />
Adrian Technologies GmbH,<br />
Dortmund<br />
Prof. Dr.-Ing. Jörg Adrian<br />
Fakultät Maschinenbau und<br />
Versorgungstechnik<br />
TH Nürnberg, Nürnberg<br />
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