DER KONSTRUKTEUR 11/2016

DER
11 NOVEMBER 2016
KONSTRUKTEUR
AM PULS DER TECHNIK
19073
42 I WAS BEWEGT
DIE GREIFERSPINNE?
82 I SENSOREN MIT
BESTEN KONTAKTEN
TITELSTORY
ZAHN UM
ZAHN
JÖRG BECKER SETZT IN
SEINEN SÄGEMASCHINEN AUF
DYNAMISCHE ANTRIEBE
PRÄZISE
DerKonstrukteur.de

EDITORIAL
AM PULS DER TECHNIK
Sie haben es schon beim Blick auf die Titelseite bemerkt? Ja, Ihr Fachmagazin
hat ein neues Erscheinungsbild. Der Titel „Der Konstrukteur“
bleibt! Der Claim „Am Puls der Technik“, mit dem wir den Anspruch an
unsere Arbeit und unsere redaktionellen Inhalte manifestieren, kommt
neu hinzu. Wenn Sie nun blättern, werden Sie eine Vielzahl weiterer
Neuerungen erkennen, die sich übrigens schon in der Neugestaltung der
Titelseite mehr als andeuten. Persönliche Stellungnahmen und Einschätzungen
werten für Sie den Informationsgehalt der Fachbeiträge auf.
Gestaltung und Bildsprache lassen Sie in die Beiträge einfach ein -
tauchen. Dabei werden Sie feststellen, dass wir, wie Sie es von uns
gewohnt sind, höchsten Wert auf fachlich kompetente und für Sie
interessante Inhalte legen.
Diese Inhalte ergänzen wir um neue redaktionelle Formate, die auch
Emotionen transportieren, die Sie als Konstrukteure und Innovationstreiber
berühren. So lassen wir auch Sie zu Wort kommen (Seite 6 ),
sammeln Meinungen von Experten (Seite 14), blicken über den Tellerrand
und in die Zukunft (Seite 8 ) und lassen uns unsere Fragen nicht nur
mit Worten, sondern auch mit Bildern beantworten (Seite 12). Damit
bieten wir Ihnen neue Perspektiven auf die Problemstellungen Ihrer
täglichen Arbeit und vielleicht auch neue Ansätze zur Lösung Ihrer
Konstruktionsaufgaben.
Viele von Ihnen erleben zurzeit den Aufbruch in der Produktentwicklung
hin zu agilen Methoden, die Ihre Teams schneller, produktiver und
erfolgreicher machen sollen. Agilität leben auch wir mit dem neuen
„Der Konstrukteur“ – und das nicht nur in gedruckter Form. Jede unserer
Ausgaben hat heute schon ihren Digitalen Zwilling, den Sie auf
www.DerKonstrukteur.de finden. Darüber hinaus können Sie unsere
Newsletter als topaktuelle Informationsquelle nutzen, und Sie können
mit uns auch in den sozialen Netzwerken kommunizieren. Mit dem
neuen „Der Konstrukteur“ bieten wir Ihnen eine gut vernetzte
Infor mations-Plattform, die wir im Sinne Ihrer
Ansprüche agil weiterentwickeln werden.
Unser Team freut sich auf Ihre Anregungen
und den Dialog mit Ihnen.
Seien Sie mit uns am Puls der Technik.
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MAXIMALES
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22.–24.11.2016
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Dr. Michael Döppert
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m.doeppert@vfmz.de
• Kompaktes Format mit 40 mm
Durchmesser in vier Längen
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enger oder breiter Abstrahlung
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Vibrationen und hohe Temperaturen
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elektrischen Verkettung
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INHALT
MENSCHEN UND MÄRKTE
03 Editorial:
Am Puls der Technik
06 Der Konstrukteur persönlich:
Kurt Husistein
08 Konstruktion 2025:
Daten sind das Lebenselixier der Industrie 4.0
10 Standpunkt: Der Konstrukteur als Öko-Aktivist?
12 Whiteboard: Bewegt – Mit Rainer Rössel in die
spannende Welt der Leitungen
14 Klartext: Nachhaltigkeit! Konkret nachgefragt
20 5 Trends:
Wie sich das Berufsbild des Konstrukteurs infolge der
Digitalisierung ändert
114 Mythen der Produktentwicklung:
Geplante Obsoleszenz
12
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
ANTRIEBSTECHNIK
TITELSTORY
22 Antriebstechnik: Zahn um Zahn präzise
28 Frequenzumrichter und Servoregler:
Wunder brauchen Helfer
32 Getriebemotoren: Leidenschaft für Perfektion
36 Elektrische Antriebssysteme: Agilität im All
38 Trommelmotoren: Zeit, dass sich was dreht
42 Kleinservomotoren: Greiferspinne
46 Dezentrale Antriebe: Schlank im Flug
50 EMV-Schutz: Gebändigt
FLUIDTECHNIK
54 Hydraulik-Zylinder: Kraft und Präzision
CAD / PLM
58 Berechnungsprogramm: Von Rennfieber getrieben
62 Laserprojektionssoftware: Ein voll digitaler Ansatz
WERKSTOFFTECHNIK
64 Kunststoffbauteile: Entdecke die Leichtigkeit
68 Compound: Flammschutz für Pedalritter
KONSTRUKTIONSELEMENTE
70 Radialventilatoren: Effizienztiere
Titelbild: SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG, Bruchsal
32
20

72
SPECIAL
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
72 Codesys-Gateway: Auf der Spur der Codes
78 Safety Bridge: Volle Flexibilität – Null Risiko
82 Sensoren mit besten Kontakten
86 Automatisierungspaket: Einfach machen!
90 Leitungen: Drei Punkte für den Roboter
94 IO-Link: Mit Vollgas in die Zukunft
98 Umrichter: Geregeltes Abenteuer
102 Kombi-Schutzschalter: Auf den Zahn gefühlt
82
SERVICE
97 Inserentenverzeichnis
104 Impressum
106 Summer of Engineering
115 Vorschau
SPS IPC Drives
Nürnberg
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Halle 1, Stand 100
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Trends, Technologien und Wissen rund um Antriebstechnik.
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KURT HUSISTEIN
Was zeichnet einen Schweizer
Konstrukteur aus?
Schweizer Qualität für anspruchsvolle
Kunden! Die Herausforderung ist,
einen hohen technischen Wert
im wettbewerbsfähigen Produkt zu
entwickeln. Ich habe den rationellen,
automatisierten Produktions-Prozess
stets im Hinterkopf.
Kann Sie Mechanik noch faszinieren?
Mechanik ist Faszination! Wenn ich
auf einem Vierwaldstättersee Raddampfer
in den offenen Maschinenraum hinunterschaue,
sehe ich die Kolbenstangen,
die sich langsam hin und her bewegen.
Ich rieche das Maschinenöl und spüre
auf eindrückliche Weise die Verwandlung
mechanischer Arbeit in lebendige
Kraft.
MENSCHEN UND MÄRKTE
2D-, 3D-, Simulationssoftware,
womit arbeiten Sie / würden Sie
gerne arbeiten?
Wir setzen 2D- und 3D-Konstruktionssoftware
ein. Die Festo Gruppe arbeitet
mit ausgereiften Simulationstools. Die
Synergien innerhalb der Festo Gruppe
und aller Entwicklungstools zu erfahren
und zu nutzen, ist das was mich reizt.
Aus welcher Branche kommen
für Sie die spannendsten
Konstruktionsaufgaben?
Für unsere Gewindetriebe sind viele
Arbeitsfelder sehr spannend – vor allem,
wenn wir von Anfang an, im Dialog
mit dem Kunden, massgeschneiderte
Lösungen erarbeiten können. Dabei
kann es sich um Medizintechnik handeln
oder auch um Geräte der Baubranche.
Den Kunden bei seiner Innovation zu
unterstützen, das ist meine Leidenschaft.
www.gewinde.ch
KURT HUSISTEIN
LEITER F&E, EICHENBERGER
GEWINDE AG, BURG (CH)
MECHANIK IST
FASZINATION
6 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

SENSOR-SPEZIALISTEN GEMEIN-
SAM AUF DER SPS IPC DRIVES
DER
ANTRIEB
■ Sicher ■ Flexibel ■ International
Der AMA Verband für Sensorik und Messtechnik
präsentiert auf der SPS IPC Drives an einem
Gemeinschaftsstand elf Aussteller. Diese
informieren über Technologien für die elektrische
Automatisierung: vom einzelnen Sensorelement
über spezifische Messtechnik, System- und
Komplettlösungen bis hin zu industrieller
Ersatzteilbeschaffung. Ihre Produkte vorstellen
werden u. a. Althen, DIS Sensors, das Fraunhofer-
Institut für Integrierte Schaltungen (IIS), IMC
Meßsysteme und IMC Test + Measurement,
Megauto, Noris und VTLG. Der Verband selbst
wird ebenfalls am Stand präsent sein und sich
als Branchennetzwerk vorstellen.
www.ama-zentren.de/sps-ipc-drives/
SPS/IPC/DRIVES
22.–24.11. Nürnberg
Halle 3, Stand 218
INNOVATIVE GLEITLAGER-ANWENDUNGEN GESUCHT
Der internationale Manus Award
geht in die nächste Runde.
Bewerben können sich Unternehmen
und Entwickler mit
innovativen Polymer-Gleitlager-
Anwendungen, sowohl mit
Serienanwendungen als auch mit
Einzelstücken. Polymer-Gleitlager
finden Anwendung in Bereichen
zu Wasser, zu Lande und in der
Luft. In Solarflug zeugen sparen
sie Gewicht, im Wellenkraftwerk
schützen sie vor Korrosion, auf der Straße sorgen sie für reibungslosen Lauf und können
dabei günstiger und langlebiger sein als Metall-Lösungen. Und das Potenzial ist noch
nicht ausgeschöpft. Der Wettbewerb wird von Igus, dem Institut für Verbundwerkstoffe,
dem Industrieanzeiger und der TH Köln ausgerichtet. Im vergangenen Jahr hatte ein
System für die Ohrchirurgie der Uni Hannover den 1. Platz belegt. Bewerben kann man
sich bis Februar 2017 online unter www.manus-wettbewerb.de. Die Gewinner werden
auf der Hannover Messe ausgezeichnet. Die Sieger erhalten Preisgelder bis 5000 Euro.
www.igus.de
MICHAEL KOCH ERHÄLT MITTELSTANDS-PREIS
Michael Koch (Bild), Hersteller von
Bremswiderständen und Energiespeichern
für die elektrische Antriebstechnik
aus Ubstadt-Weiher (Baden-
Württemberg), ist beim „Großen Preis des
Mittelstandes“ in der Kategorie „Premier“
ausgezeichnet worden. Diese höchste
Auszeichnung des Wettbewerbs erhielten
in diesem Jahr außerdem das Gummiwerk
Kraiburg Relastec, Salzwedel
(Sachsen-Anhalt), und der Elektronik­
Spezialversender Pollin Electronic,
Pförring (Bayern). Der Preis wird seit 1995
von der Oskar-Patzelt-Stiftung in mehreren
Kategorien und seit 2003 in allen Bundesländern vergeben. Für die Auszeichnung
werden folgende Kriterien bewertet: Gesamtentwicklung des Unternehmens über die
letzten fünf Jahre, Schaffung und Sicherung von Arbeits- und Ausbildungsplätzen,
Innovation und Modernisierung, Engagement in der Region und bei den kundenorientierten
Bereichen Service, Kundennähe und Marketing. In diesem Jahr waren 4796
Unternehmen nominiert.
www.bremsenergie.de
Das
Getriebe
■ Starke Lagerung
■ Geräuscharmer Lauf
■ Hohe Leistungsdichte
Der
Motor
■ Hohe Effizienz
■ Weltweite Standards
■ Alle Einsatzbedingungen
Die
Antriebselektronik
■ Steckbarer Feldverteiler
■ Einfache Inbetriebnahme
■ Skalierbare Funktionalitäten
Weiter Leistungsbereich
Flexible Komplettlösungen
Hohe Systemeffizienz
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Getriebebau NORD GmbH & Co. KG
Fon +49 (0) 4532 / 289-0, info@nord.com
Member of the NORD DRIVESYSTEMS Group

KONSTRUKTION 2025
Welche Rolle spielt Software in der
Automatisierungstechnik der Zukunft?
Software wird in Zukunft auch in der Automatisierungstechnik
eine zentrale Rolle übernehmen.
Daten sind das Lebenselixier für Industrie 4.0.
Diese Daten zur richtigen Zeit am richtigen Ort im
richtigen Format verfügbar zu haben, ist die große
Herausforderung, die wir auf dem Weg zur smarten
Produktion meistern müssen. Da ist entsprechend
leistungsfähige Software ein wichtiges Werkzeug,
aber alleine auch kein Allheilmittel. Nach wie vor
müssen die Daten zunächst einmal erfasst, aufbereitet
und kommuniziert werden – das klassische
Einsatzfeld von Automatisierungsspezialisten wie
Turck.
Was prägt die Automatisierungstechnik
außerdem in den nächsten 10 Jahren?
Die Verfügbarkeit der relevanten Produktionsdaten
ist das zentrale Thema. Ob dies mit oder
ohne Cloud geschieht, ist dabei erstmal zweitrangig.
Wichtig ist im ersten Ansatz, Standards zu
definieren und auszubauen, wie dies etwa bei
IO-Link oder OPC-UA geschieht. Wo Daten aus
vielen Quellen zusammenkommen, müssen diese
soweit es geht kompatibel sein. Selbstverständlich
werden wir uns auch mit dem Thema Datensicherheit
intensiv auseinandersetzen müssen, denn die
größeren Möglichkeiten der Datenverfügbarkeit
bergen zwangsläufig auch größere Risiken. Für
Automatisierer, aber auch für Maschinenbauer
eröffnen sich zudem auch neue Geschäftsmodelle,
etwa dann, wenn nicht mehr die Maschine selbst,
sondern deren Leistung berechnet wird.
CHRISTIAN WOLF
Geschäftsführer Hans Turck
GmbH & Co. KG, MÜLHEIM
MENSCHEN UND MÄRKTE
Was bedeutet das für die Arbeit von
Konstrukteuren und Entwicklern?
In der Konstruktion bzw. Elektroplanung wird
künftig mehr Wissen um die Möglichkeiten der
Datenkommunikation erforderlich sein. Die einzelnen
Komponenten werden über alle Ebenen
der Automatisierungspyramide miteinander
kommunizieren müssen, was zunehmend Endgeräte
mit einer gewissen Intelligenz verlangt.
Trotzdem werden wir hier weiterhin einen Trend
zur Miniaturisierung sehen, der Konstrukteuren
und Entwicklern wiederum mehr Freiraum bei
der mechanischen Konstruktion von Maschinen
und Anlagen bringt.
www.turck.de
DER TREND ZUR
MINIATURISIERUNG
BRINGT KONSTRUKTEUREN MEHR
FREIHEIT
8 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

KATALOG RUND UM MODERNE
KABELEINFÜHRUNGEN
Auf über 550 Seiten
präsentiert Pflitsch
in seinem Katalog
„Kabelverschraubungen“
seine
Produktlösungen
rund um die
moderne Kabeleinführung
in der
Industrie sowie
jede Menge
Neuheiten. Der
Katalog umfasst 15
Kapitel – von der
Unternehmensvorstellung
über Uni
Dicht, Blueglobe,
geteilte Kabelverschraubungssysteme,
Ex- und EMV-Kabelverschraubungen,
Schlauch-Kabelverschraubungen,
Winkel und Flansche bis hin zu Zubehör, Maschinen
und Werkzeuge. Zu den Neuvorstellungen zählt u. a. die
Blueglobe HP für besondere Anforderungen an die Dichtigkeit.
Neu im Katalog sind die Kapitel „Kabelverschraubungen nach
Hygienic Design“ für die Lebensmittel-, Pharma- und Reinraumtechnik
sowie „Brandschutz-Kabelverschraubungen“ für die
moderne Bahntechnik. Das Exemplar ist als gebundene Ausgabe
mit Hardcover sowie im PDF-Format als Download auf www.
pflitsch.de verfügbar.
www.pflitsch.de
RITTAL HALBIERT DURCHLAUFZEIT MIT NEUEM
GLOBAL DISTRIBUTION CENTER
40 Mio. Euro an
Investitionen,
24 km Regale, 24
oder 48 Stunden
Lieferzeit: Vom
neuen Global
Distribution
Center (GDC) am
Standort Haiger
(Hessen) aus
liefert Rittal ab
sofort in die
ganze Welt. Der Systemanbieter für Gehäuse- und Schaltschranktechnik
hat damit nach eigenen Angaben die Durchlaufzeit
seiner Produkte halbiert. In dem mehr als 4000 m 2 großen und
32 m hohen Logistikzentrum werden Produkte mit 14 km/h
vollautomatisch an ihren Platz transportiert und abgeholt. Im
Hochregallager befinden sich 21 500 Palettenplätze für Großschränke
und ein Kleinteilelager mit 25 000 Behälterplätzen. Ein
Hochleistungsrechner steuert ein gehende Aufträge rund um die
Uhr und berechnet, welche Palette in den Lkw verladen werden
soll. In bis zu 80 Lkws täglich verlassen Schaltschränke, Kleingehäuse,
Kühlgeräte und Zubehör das Zentrum. Damit verfügt das
Unternehmen nun weltweit über mehr als 225 000 m 2 Lagerfläche
und über 170 000 Palettenplätze.
www.rittal.de
Schneller im Ziel mit sicherer
Antriebstechnik von Pilz
Setzen Sie auf Servoantriebstechnik von Pilz: Dank Safe Motion erreicht
Ihr Antrieb auch mit allen gängigen Motor-Feedbacks und Feldbussen
Performance Level PL e und steigert die Produktivität Ihrer Maschinen bis zu
20 %. Komplette Lösungen inklusive Engineering von der Antriebsauslegung
bis zur Inbetriebnahme sparen Zeit, reduzieren Fehler und erhöhen die
Sicherheit.
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Weitere Informationen zu Servoantriebstechnik
von Pilz: www.pilz.com/antriebstechnik
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www.pilz.de

STANDPUNKT
MANFRED E. NEUBERT
VORSITZENDER DER GESCHÄFTS FÜHRUNG
DER SKF GMBH, SCHWEINFURT
MENSCHEN UND MÄRKTE
Eine oft zitierte Weissagung vom Stamm der Cree besagt:
„Erst wenn der letzte Baum gefällt, der letzte Fluss vergiftet,
der letzte Fisch gefangen ist, werden die Menschen
feststellen, dass man Geld nicht essen kann.“ Bekannte
Botschaften wie diese suggerieren, dass sich Ökologie und
Ökonomie gegenseitig ausschließen.
Vermutlich haben weder die amerikanischen Ureinwohner noch
die Öko-Aktivisten der 80er geahnt, dass der mutmaßliche Gegensatz
zwischen Ökologie und Ökonomie keinen nachhaltigen Bestand hat.
Ironie der Geschichte: Heutzutage ist es nicht zuletzt das Geld, das
unzählige Unternehmen zum ökologischen Handeln zwingt. Viele
sehen sich mit steigenden Rohstoff- oder Energiekosten konfrontiert,
die nach ressourcenschonenderen Lösungen verlangen.
ÖKOAKTIVISTEN DER GEGENWART
SIND EBENSO KUNDENORIENTIERTE
WIE KOSTEN- UND UMWELT-
BEWUSSTE KONSTRUKTEURE
Die Schonung von Ressourcen erfordert Effizienzsteigerungen.
Wichtig dabei ist, Umweltaspekte schon bei der Produkt-Neuentwicklung
zu berücksichtigen. Zu den relevanten Gestaltungsprinzipien
gehören nicht nur Energie- und Ressourceneffizienz,
sondern auch hohe Qualität und lange Nutzungsdauer sowie
Wiederverwendbarkeit bzw. Recyclingfähigkeit.
Deshalb ist die eigentliche Herstellung der Produkte gemäß
Ökodesign-Richtlinie der EU auch nur der Anfang. Insbesondere
Konstrukteure der Zulieferindustrie müssen mindestens zwei
Schritte weiter denken. Warum? Weil auch deren Kunden unter
Effizienzzwang stehen: Hier wie dort geht es darum, das Kosten-/
Nutzen-Verhältnis zu optimieren. Das bedeutet: Konstrukteure,
deren Lösungen dem Anwender helfen, Energie, Verbrauchsmaterial
oder Gewicht zu sparen, verhelfen dem Kunden zu einer
besseren Ökobilanz.
Wir bei SKF tragen dazu bei, indem wir durch die Umsetzung
tribologischer Erkenntnisse Reibungswiderstände minimieren und
dabei leichtere sowie langlebigere Lösungen schaffen, die
zudem den Schmiermittel-Verbrauch senken. Das Schlagwort vom
Downsizing gilt unseres Erachtens für all diese Aspekte.
Weiter geht’s mit dem nächsten bedeutenden Schritt im
Produktlebenszyklus: Wenn sich der Konstrukteur von Anfang an
Gedanken über das Ableben seines Produkts macht, kann die Umwelt
ein weiteres Mal profitieren: zum Beispiel dank der
Recyclingfähigkeit von Werkstoffen oder durch die Option,
Komponenten wieder instand setzen zu können. Das spart
gegenüber einer Neuproduktion enorm viel Material, Energie und
letztlich Geld.
Natürlich ist das Ziel, bei größtmöglicher Ressourcenschonung
qualitativ höchstwertige Produkte zu entwickeln, eine enorme Herausforderung.
Das gilt umso mehr, als wir in Zeiten ziemlich reifer
Technologien leben. Um trotzdem weitere Optimierungspotenziale
zu erschließen, wird es immer wichtiger, dass der Endkunde die Experten
beim Zulieferer bereits in der Projektplanungsphase ins
Boot holt. Und dass Ingenieure unterschiedlicher Fachgebiete
auf beiden Seiten von Beginn an eng miteinander kooperieren.
Schließlich lassen sich Effizienzsteigerungen vor allem dadurch
realisieren, indem das gebündelte Know-how der involvierten
Fachkräfte in eine optimale Konstruktion umgemünzt wird.
www.skf.de
Sind Sie auch ein Öko-Aktivist?
Wir freuen uns über Ihre Meinung:
m.heimerl@vfmz.de, Redaktion Der Konstrukteur
10 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

AKTUELL
EVONIK UND HP KOOPERIEREN IM
BEREICH 3D-DRUCK
MARKE SOMMER-AUTOMATIC WIRD ABGELÖST
Evonik und
Hewlett
Packard
kooperieren
bei der
Entwicklung
von Kunststoffpulvern
für den
3D-Druck.
Das Spezialchemie-Unternehmen
platziert mit Vestosint
3D Z2773 das erste zertifizierte Produkt für
das „Open Platform Program“ von HP. Das
Kunststoffpulver basiert auf Polyamid 12, zeigt
gute mechanische Eigenschaften und ist
FDA-geeignet, d. h. ausgedruckte Bauelemente
aus dem Material können in den USA für den
Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen
werden. So ist etwa der Einsatz additiver
Fertigungstechnologien im Umfeld der
Lebensmittelproduktion denkbar, in der
aufgrund kleiner oder limitierter Mengen
Flexibilität gefragt ist.
www.evonik.de
Die Marke Sommer-Automatic für Greifer-, Handhabungs- und
Roboterkompo nenten der Zimmer Group wird aufgegeben. Die Produkte
werden jedoch weiterhin unter der Dachmarke des Unternehmens weitergeführt.
Diese Veränderung sei Teil einer Reihe von strategischen Entscheidungen
und internen Umstrukturierungen, teilte das Unternehmen mit. Der
Übergang zu der Dachmarke stehe auch für den Übergang zu Industrie 4.0:
Früher rein mechanische Komponenten werden nun mit Sensoren und
Steuerungen ausgestattet, pneumatische Antriebe durch elektrische ersetzt,
und reine Mechaniklösungen durch Mechatronik-Komponenten abgelöst. Die
dabei anfallenden Daten werden über Bussysteme an die zentralen Steuerungen
übertragen. Die Datenauswertung eröffne neue Möglichkeiten der
Produktionssteuerung, hieß es.
www.zimmer-group.de
OUR HEART BEATS
– FOR INDUSTRY 4.0
Die 4. industrielle Revolution verändert alles: Produkte, Prozesse, Geschäftsmodelle und vor allem unsere Sichtweisen.
Sind Sie bereit für intelligente Fertigungssysteme, die flexibel auf neue Anforderungen reagieren? Erleben Sie jetzt Sensorsysteme
und Automationslösungen, die auch Ihr Herz höher schlagen lassen. Live auf der SPS oder bei Ihnen vor Ort.
Besuchen Sie uns auf der SPS IPC Drives 2016, Halle 7A, Stand 303 oder unter www.balluff.com/sps

MENSCHEN UND MÄRKTE
WHITEBOARD
BEWEGT
MIT RAINER RÖSSEL IN
DIE SPANNENDE WELT
DER LEITUNGEN
12 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

RAINER RÖSSEL
LEITER GESCHÄFTSBEREICH CHAINFLEX
LEITUNGEN, IGUS GMBH, KÖLN

KLARTEXT
NACHHALTIGKEIT!
KONKRET NACHGEFRAGT
DR. PETER JAHNS
Leiter der Effizienz-Agentur NRW, Duisburg
Bei der Produktentwicklung stehen seit jeher die Herstellkosten im
Vordergrund. Dieses Ziel steht einer nachhaltigen Gestaltung von Produkten
aber nicht im Weg. Innovative Produkte zeichnen sich dadurch aus,
dass sie Synergien zwischen ökonomischen und ökologischen Betrachtungen
schaffen und sich daraus Wettbewerbsvorteile für den Produzenten
ergebenen. Die Reduzierung der Teilevielfalt durch integrale Bauteile
verringert den Montageaufwand genauso, wie es die Demontage und das
Recycling erleichtert. Gewichtseinsparungen führen in der Gebrauchsphase
zu Energieeinsparungen und reduzieren auch die Menge der
einzukaufenden Materialien. Die Vermeidung von toxischen Stoffen
verringert den Aufwand für Umweltsicherungsmaßnahmen. Andererseits
stehen Unternehmen oft vor einem Dilemma. Zwar ist die Sensibilität der
Kunden beim Thema Energieverbrauch hoch, aber ein günstiger Einkaufspreis
überstrahlt häufig Themen wie Langlebigkeit oder Reparaturfähigkeit.
Hier gilt es, das Bewusstsein für nachhaltige Produkte weiter zu
schärfen.
Nachhaltigkeit im Sinne von
Ressourcenschonung ist ein
latentes Thema in unserer
Gesellschaft und speziell
auch in der Industrie. Wird
sie aber auch konsequent
gelebt? Wir machten uns auf
die Spur der Nachhaltigkeit
und fragten in einigen
Unternehmen konkret:
Welcher Aspekt der Nachhaltigkeit
ist in Ihrer
Produktentwicklung
vorrangig, und steht
Nachhaltigkeit auch an
oberster Stelle der
Kundenforderungen?
NACHHALTIG UND
WIRTSCHAFTLICH
STEHEN NICHT IM
WIDERSPRUCH
OPTIMIERTER
WIRKUNGSGRAD
IST EIN STARKES
ARGUMENT
MENSCHEN UND MÄRKTE
KARL-PETER SIMON
Managing Director and President, Bauer Gear Motor GmbH, Esslingen
Schonung von natürlichen Ressourcen ist ein wichtiger Bestandteil unserer
Unternehmenspolitik. Wir haben hier entschieden, beim Design unserer
Getriebemotoren die Langlebigkeit höher zu bewerten als die Materialeinsparung.
Letztere würde nur kurzfristig die Ressourcen schonen. Ein
langlebiges Produkt schont Ressourcen nachhaltiger durch eine wesentlich
längere Lebensdauer und sichert zusätzlich eine höhere Verfügbarkeit.
Das gleiche Prinzip wenden wir bei der Elektromotorenkonstruktion
an. Elektromotoren benötigen mehr als 70 % der elektrischen Energie in
Produktionsfabriken. Unser Fokus liegt vor allem auf der Wirkungsgradoptimierung
der Antriebe auch für den Teillastbereich. Dies ermöglicht
zusätzliche Energieeinsparungen von bis zu 30 %, da viele Anlagen oft in
diesem Bereich betrieben werden. Die stark steigende Verkaufszahl dieser
Getriebemotoren zeigt uns, dass wir mit einer nachhaltigen Schonung der
natürlichen Ressourcen auch mehr verkaufen können.
14 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

KLARTEXT
TOBIAS STENGEL
Teamleiter Technik & Logistik und Umweltbeauftragter der Michael Koch GmbH, Ubstadt-Weiher
Der nachhaltige Umgang mit der Bremsenergie stationärer, elektrischer Maschinen
war der Ursprungsgedanke der Entwicklung unserer Dynamischen Energiespeicher,
die Bremsenergie aufnehmen und bei Bedarf direkt zurück ins Antriebssystem
geben. Das spart Energie, Ressourcen und Kosten. Nachhaltigkeit beginnt bei
uns bereits in der Beschaffung der Komponenten für unsere Produkte, die hohe
Anforderungen erfüllen müssen und beim Auswahlprozess der Lieferanten. Dabei
bevorzugen wir Lieferanten, die umweltschonend wirtschaften oder ein lebendes
Umweltmanagementsystem vorweisen können. Den eigenen Anspruch an ein
Nachhaltigkeitsbewusstsein, wie z. B. die Verwendung von 100 % Ökostrom, geben
wir durch eine Qualitätssicherungsvereinbarung an unsere Lieferanten weiter.
Wir selbst haben uns das Ziel der CO 2
-Neutralität bis 2020 gesteckt. Unser stetig
wachsender Kundenstamm begrüßt unsere Anstrengungen, an oberster Stelle der
Anforderungen steht dort Nachhaltigkeit allerdings nicht.
WIR HABEN EINEN
INDIKATOR FÜR
ÖKOEFFIZIENZ
DEFINIERT
WIR HABEN UNS
DAS ZIEL DER
CO 2
-NEUTRALITÄT
GESETZT
RALF PETERSEN
Manager Industrial Bearings, European
Technology Center (ETC), NSK Deutschland
GmbH, Ratingen
Verringerte Reibung, verlängerte
Lebensdauer, geringerer Schmierstoffverbrauch
und möglichst
geringer Einsatz von Ressourcen und
Material in der Produktion: Das sind
Faktoren, die wir prinzipiell bei der
Entwicklung neuer Produkte berücksichtigen.
Für die Bewertung dieser
Faktoren nutzen wir einen eigenen
Ökoeffizienz-Indikator, der den Mehrwert
jedes neuen Produktes im Hinblick
auf seine Nachhaltigkeit quantifiziert.
Auf der Anwenderseite ist die
Nachhaltigkeit der Treiber dafür, dass
„Commodity“-Lager und Hochgenauigkeitslager
kontinuierlich weiterentwickelt
werden. Die Konstrukteure im
Maschinen- und Fahrzeugbau streben
nicht nur eine verringerte Reibung
im Antriebsstrang an. Sie wünschen
Lager, die höhere Tragzahlen und
geringere Reibung bieten und –
Stichwort „Downsizing“ – in einer
kleineren Baugröße gewählt werden
können. Mit diesen Zielen haben wir
die NSKHPS-Reihe der Standardlager
nochmals verbessert.
Spindeltechnik
Hochpräzisionskugellager
Freiläufe
Dichtungen
GMN Paul Müller Industrie GmbH & Co. KG
Äußere Bayreuther Str. 230 · D-90411 Nürnberg
Phone: +49 911-5691-515 · Fax: +49 911-5691-699
Mail: vertrieb.spi@gmn.de
.de

KLARTEXT
THOMAS BRAUN
Marketing Manager, Parker Engineered Materials Group,
Prädifa Technology Division, Bietigheim-Bissingen
Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung sind bei Dichtungen zumindest indirekt
Teil der Kundenanforderungen nach möglichst langen Standzeiten, bestmöglicher
Funktionssicherheit und Energieeffizienz, z. B. durch Reibungsoptimierung. Auch
die steigende Energiedichte (gleiche oder höhere Belastungsprofile bei gleichzeitiger
Reduktion der Baugröße) stellt die Dichtungshersteller vor Herausforderungen,
die durch kontinuierliche Weiterentwicklung der Dichtungswerkstoffe
und Optimierung der Geometrien gemeistert werden. So haben wir beispielsweise
mit der Stangendichtung HL für translatorisch bewegte Kolbenstangen eine
sowohl geometrisch als auch werkstofftechnisch optimierte Dichtungslösung
entwickelt. Ansätze, Elastomere aus nachwachsenden Rohstoffen herzustellen,
haben sich bislang meist aus Kostengründen nicht durchgesetzt. Sobald es für die
Anwender wirtschaftlich erscheint, kann die Dichtungsbranche hier Alternativen
anbieten, die sich jedoch in der Praxis erst bewähren müssen.
NACHHALTIG­
KEIT IST EINE
KUNDENAN­
FORDERUNG
LANGLEBIGE
PRODUKTE
SPAREN
RESSOURCEN
MENSCHEN UND MÄRKTE
UWE BURK
Senior Director Sales, Professional Channel, Dassault Systèmes
SUSTAINABILITY
IST EINE
KONSTRUKTIONS-
AUFGABE
Wir haben mit Solidworks Sustainability sogar ein Tool entwickelt, mit dem
Konstrukteure Nachhaltigkeit umsetzen können. Sie können damit die Ökobilanz
eines Produktes über die gesamte Lebensdauer anhand von vier Faktoren
ermitteln: CO 2
-Bilanz, den Auswirkungen auf Luft und Wasser sowie dem
Gesamtenergieverbrauch. Damit lassen sich umweltverträgliche Materialien
und Fertigungsverfahren auswählen und anschließend sofort die Umweltauswirkungen
von Material, Beschaffung, Transport und Herstellung analysieren.
Das Revolutionäre an unserer Technologie ist, dass diese Bewertung integriert
im Entwicklungsprozess stattfindet, d.h. der Konstrukteur kann in seiner
gewohnten Solidworks-CAD-Umgebung weiterarbeiten. Dadurch wird die
Umweltverträglichkeitsprüfung zu einem selbstverständlichen Teil des Workflows.
Unternehmen profitieren neben den etablierten Entwicklungszielen
wie Kosten, Qualität und Time-to-Market von der Möglichkeit, sich und ihre
nachhaltig konstruierten Produkte am Markt zu differenzieren.
ROBERT HELLER
Assistent der Betriebsleitung, Weiss Kunststoffverarbeitung
GmbH & Co. KG, Illertissen
Gemeinsam mit unseren Kunden der
Automobilindustrie erarbeiten wir
Lösungen für anspruchsvolle Kunststoffkomponenten,
die sich durch extreme
Langlebigkeit und kompromisslose
Funktionalität auszeichnen. Nachhaltigkeit
heißt für uns: Eine Baugruppe
erfüllt ohne Einschränkungen alle
Anforderung des Anwenders über einen
sehr langen Zeitraum. Sie muss also
nicht kurz- oder mittelfristig durch die
nächste Generation ersetzt werden. So
sparen wir Ressourcen. Den Grundstein
dafür legt ein detailliertes Anforderungsprofil,
das zu einem cleveren
Produktionskonzept führt. Mit Hilfe
von Computersimulationen bringen wir
bedarfsgerechte Materialeinsparungen
und Versteifungen ein. Auch die Materialauswahl
spielt eine wichtige Rolle.
Diese ehrgeizigen Ziele sind nicht immer
mit dem ersten Wurf zu er reichen.
Konsequente Verbesserung aller Produktionsprozesse
ist deshalb die Devise.
Tabus haben hier keinen Platz!
16 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

AKTUELL
KÜHLLÖSUNGEN FÜR DEN KONSTRUKTEURSWELTMEISTER
Das Formel-1-Team Mercedes AMG Petronas hat mit dem Rennen in
Japan vorzeitig die Konstrukteursweltmeisterschaft gewonnen – zum
dritten Mal in Folge. Seit 2014 kommen in den Boliden des Teams
Kühllösungen von EBM-Papst zum Einsatz. Sobald der Rennwagen in
der Box zum Stehen kommt, regelt ein Kühlkonzept die Stauwärme
über die Seitenkästen- und die Überrollschutz-Öffnungen. Seit 2015
werden auch Mitarbeiterbereiche an Rennstrecken in Asien und in der
Zentrale in Brackley mit Klimalösungen des Herstellers ausgestattet.
Seit 2016 sorgt ein Gebläse des Klimaspezialisten am Kommandostand
dafür, dass die Strategen dort einen kühlen Kopf bewahren. Durch den
Einsatz von Teilen aus glasfaserverstärktem Kunststoff, z. B. in den
Hyblade-Axialventilatoren und beim Radipac-Radialventilator, wird am
Auto Gewicht eingespart und die Belastung der Mechanik reduziert. Ein
Winglet am Hyblade-Flügel verringert den Energieeinsatz und erhöht
den Wirkungsgrad.
www.ebmpapst.com
VOM SENSOR ZUR
SENSORINTELLIGENZ IN
70 JAHREN
Es begann 1946 mit einem
klassischen Garagenunternehmen,
das sich bis heute zu einem
Weltmarktführer entwickelt hat:
Der Sensortechnik-Spezialist Sick
aus Waldkirch im Breisgau feierte
am 26. September sein 70.
Firmen- jubiläum. „Die zeitnahe
Entwicklung neuester Technologien
und deren Einsatz für die
Sensorik sind Gründe für den
Erfolg des Unternehmens. Heute
gestalten wir die Zukunft von
Sick im Umfeld von Industrie 4.0“,
sagte der Vorstandsvorsitzende
Robert Bauer (Bild r.). Gisela Sick
(l.), Witwe des Firmengründers
Erwin Sick, erinnerte an die
Anfänge des Unternehmens und
an die Idee, zwei Technologien zu
vereinen: „Man hatte elektrotechnische
Dinge gebaut und
optische. Aber die Kombination
von beidem in einem Gerät, aus
der dann die Sensoren entstanden
sind, das war eine Neuerung.“
Minister präsident
Winfried Kretschmann (M.)
betonte beim Festakt das
„soziale und gesellschaftliche
Verantwortungsbewusstsein“
des Unternehmens.
www.sick.de
Die SYNTEX ® -NC ist in Hybridbauweise konstruiert und baut
aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte sehr kompakt. Damit trägt
die Überlastkupplung zur Energieeinsparung in dynamischen
Antrieben bei und erhöht die Verfügbarkeit der Anlage.
Halle 3
Stand 269
Weniger ist mehr – Überlastsystem in Leichtbauweise
www.ktr.com
SYNTEX ® -NC

AKTUELL
LAPP-GRUPPE KAUFT ZWEI FIRMEN VON COFIMA
Die Lapp-Gruppe hat den italienischen Hersteller Ceam übernommen.
Das Unternehmen mit 110 Mitarbeitern stellt Datenleitungen für
industrielles Ethernet und Feldbus her. Außerdem übernahm der
Kabelhersteller die Firma S.C. Fender mit 20 Mitarbeitern in Rumänien,
die Kabel für Alarm- und Brandschutzsysteme produziert. Beide Firmen
gehörten zuvor zur Cofima Holding. Die Übernahme trat zum 13.
Oktober in Kraft. Über den Kaufpreis wird keine Auskunft gegeben. Das
italienische Unternehmen hatte 2015 einen Umsatz 23 Mio. Euro
gemacht, bei Fender waren es 3,5 Mio. Euro. Mit Ceam verbindet Lapp
bereits eine langjährige Partnerschaft. Der neue Besitzer will eigenen
Angaben zufolge beide Produktionsstandorte weiterführen. Im
italienischen Monselice sollen ein Kompetenzzentrum für die industrielle
Datenübertragungstechnologie und ein Testzentrum entstehen. Dort
sollen u. a. Lösungen zur Datenübertragung für Industrie 4.0 vorangetrieben
werden.
www.lappkabel.de
WIR STEHEN AUF ORIGINALE
ENORME ZEIT- UND
KOSTENERSPARNIS
DURCH 3D-DRUCK
Willkommen bei Wacker Neuson, einem weltweit führenden Anbieter von Baugeräten und Kompaktmaschinen.
Wir bieten unseren Kunden aus dem Hoch- und Tiefbau, dem Garten- und Landschaftsbau,
Kommunen und dem Gleisbau zuverlässige Lösungen. Im Jahr 2015 haben weltweit 4.600 Mitarbeiter
zu unserem Erfolg beigetragen und dabei rund 1,38 Mrd. Euro Umsatz erwirtschaftet. Alles, was unsere
Kunden für ihre anspruchsvollen Projekte benötigen, finden sie bei uns. Alles, was wir zur Erreichung
unserer ambitionierten Ziele benötigen, sind Originale wie Sie! Werden Sie Teil unseres Teams.
Im Zuge unserer Wachstums- und Innovationsoffensive suchen wir Sie am Standort Hörsching/
Oberösterreich als:
Entwicklungsingenieur Bagger (m/w)
Entwicklungsingenieur Mobilhydraulik (m/w)
Entwicklungsingenieur Antriebsstrang (m/w)
Versuchsingenieur Bauteilvalidierung (m/w)
Assistenz für technische Produktentwicklung (m/w)
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Werden Sie Teil eines weltweiten Erfolgs.
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Wir bieten Ihnen eine verantwortungsvolle Position in einem internationalen Konzern mit den Werten
eines mittelständischen Familienunternehmens. Flache Hierarchien, hohe Dynamik und schnelle Entscheidungen
bieten Ihnen den Rahmen, Ihre Fähigkeiten voll einzubringen.
Wir freuen uns über Ihre aussagekräftige
Online-Bewerbung.
Wacker Neuson Linz GmbH
Flughafenstraße 7, 4063 Hörsching
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@
Schneider Electric nutzt für die
Produktentwicklung, für
Prototypen und zur Produktindustrialisierung
eine Kombination
aus Polyjet und FDM-basierten
3D-Drucklösungen von
Stratasys. Dazu gehören z. B. die
Herstellung von Spritzguss- und
Montagewerkzeugen oder die
Konstruktion und Produktion
von allem, was über die interne
Modellwerkstatt Openlab
verwaltet wird. Durch diese
3D-Drucklösungen spart
Schneider Electric eigenen
Angaben zufolge bis zu 90 % der
Produktionskosten und -zeit. Die
Kosten für die Herstellung von
Spritzgusseinsätzen aus
Aluminium z. B. hätten sich von
1000 auf 100 Euro und die
Herstellungszeit von zwei
Monaten auf eine Woche
reduziert. Die Mechanical­
Design- und Engineering-Abteilung
stellt im 3D-Druck Montage-,
Kontroll- und Einstellwerkzeuge
her. Für Prototypen von Haltevorrichtungen
wird die Technik
Connex Multimaterial von
Stratasys genutzt, um die
Ergonomie und Funktionalität
der finalen Montagewerkzeuge
zu validieren.
www.stratasys.com
Wacker-Neuson.indd 1 13.10.2016 11:43:36
18 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

AKTUELL
TURCK ERÖFFNET NEUE VETRIEBS- UND
MARKETINGZENTRALE IN MÜLHEIM
Mit einer feierlichen
Eröffnung hat der
Automatisierungsspezialist
Turck seine neue
Vertriebs- und Marketingzentrale
in Mülheim
eingeweiht. Gemeinsam
mit Kunden, Geschäftspartnern,
Gesellschaftern,
Beiräten und Mitarbeitern
übergaben die Turck-Geschäftsführer
Ulrich Turck
und Christian Wolf das
neue Gebäude seiner
Bestimmung. Zu den Ehrengästen zählten auch Nordrhein-Westfalens Ministerpräsidentin
Hannelore Kraft sowie Mülheims Oberbürgermeister Ulrich Scholten.
„In den letzten vier Jahren hat die Turck-Gruppe eine erhebliche Investitionsoffensive von über
100 Millionen Euro initiiert, mit dem klaren Ziel, eine nachhaltige und erfolgreiche Unternehmensentwicklung
zu gewährleisten“, so Wolf. Erhebliche Erweiterungen der Fertigungskapazitäten habe
es in dieser Zeit nicht nur in der Fertigungs- und Entwicklungszentrale im sauerländischen Halver
gegeben, sondern auch im sächsischen Beierfeld, in Delémont in der Schweiz sowie in Minneapolis
(USA) und in Saltillo (Mexiko).
Ministerpräsidentin Hannelore Kraft zeigte sich beeindruckt von dem offenen, transparenten
Gebäude und der Unternehmensentwicklung: „Turck ist ein sehr gutes Beispiel dafür, wie Familienunternehmen
mit einer langfristigen Strategie erfolgreich sind, indem sie rechtzeitig in neue
Technologien und Infrastruktur investieren und so für anhaltendes Wachstum und Innovationsfähigkeit
sorgen.“
www.turck.de
PROZESSAUTOMATION
WÄCHST 2016 UM 2 %
Die elektrische Prozessautomation
befindet sich nur noch
auf leichtem Wachstumskurs.
„Wir rechnen für dieses Jahr
mit einem währungsbereinigten
Wachstum von ca. 2 % bei
den weltweiten Auftragseingängen“,
sagte Nikolaus
Krüger, neu gewählter
Vorsitzender des Fachbereichs
Messtechnik und Prozessautomatisierung
im ZVEI-Fachverband
Automation. Krüger,
Vertriebsvorstand der
Endress + Hauser Management
AG, wurde für drei Jahre zum
Vorstandsvorsitzenden des
Fachbereichs gewählt. Im
Vorstand bestätigt wurden:
Stephan Neuburger (1. Stellv.
Vorsitz), Krohne; Dr. Dirk
Steinmüller, Knick; Johannes
Kalhoff, Phoenix Contact und
Günter Kech, Vega. Neu im
Vorstand sind Eckard Eberle
(2. Stellv. Vorsitz), Siemens,
und Carsten O’Beirne, ABB.
www.zvei.org
Leistung (%)
140
120
100
80
60
40
20
0
Polyurethan
T-AT
iSync ® T-AT
iSync® T- AT
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Leistungssteigerung
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DER KONSTRUKTEUR 11/2016 19

MENSCHEN UND MÄRKTE
TRENDS
WIE SICH DAS BERUFSBILD DES
KONSTRUKTEURS INFOLGE DER
DIGITALISIERUNG ÄNDERT
Autor: Wilfried Gassner, Dassault Systèmes, München
20 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

CLOUD UND MOBILE FIRST
Allmählich werden sich Cloud-Lösungen durchsetzen. Nicht nur Ingenieure starten dann branchenund
aufgabenspezifische Apps direkt aus der Cloud von einem beliebigen Gerät aus. Dabei gewinnt
die Vernetzung und Zusammenarbeit erheblich an Bedeutung, gerade auch mit remote arbeitenden
Kollegen in virtuellen Teams. Ob die Bildschirme dann wirklich schon am Handgelenk getragen
werden oder im Auto, im Smart Home, im Konferenzraum oder direkt an der Bearbeitungsmaschine
genutzt werden, bleibt der Präferenz des Anwenders überlassen. Immer wieder werden die
Projektteilnehmer aber auch in die virtuelle Welt der firmeneigenen CAVE (Cave Automatic Virtual
Environment, wörtlich übersetzt: Höhle mit automatisierter, virtueller Umwelt) abtauchen
können, um ihre Konstruktionen höchst realistisch erleben zu können. Via Engineering Networking
werden sie Feedback der Endkunden erhalten, das in ihre Entscheidungen einfließen kann.
PROZESSE ÜBERWINDEN UNTERNEHMENSGRENZEN
Produkte werden heute zunehmend kooperativ entworfen, auch von Akteuren in unterschiedlichen
Unternehmen. So können Konstrukteure den Kollegen bei ihren Lieferanten einen Ad-hoc-
Zugang zu den Daten geben. Auf dieser Basis kann der Konstrukteur beim Lieferanten dann ein
Bauteil, das er später zuliefern soll, exakt so konstruieren, dass es in die gewünschte Umgebung,
etwa die Baugruppe passt. Produktentwicklungsprozesse werden dadurch komplexer und
klassische CAD-Werkzeuge werden immer mehr zur Drehscheibe eines ganzheitlichen Entwicklungsprozesses.
Auch mit immer leistungsfähigeren digitalen Möglichkeiten werden Konstrukteure
und ihr profundes Fachwissen also nicht überflüssig. Neue Aufgaben kommen hinzu, die
mehr Verständnis für Prozesse, Systeme und die Kunden erfordern.
GANZHEITLICHE ENTWICKLUNG MIT SYSTEMS ENGINEERING
Von der Definition der Anforderungen bis zum fertigen Produkt und sogar bis zur Vermarktung
und zum Recycling – diese früher getrennten Schritte werden heute von Anfang an ganzheitlich
bedacht und geplant. Beschäftigten sich Ingenieure früher hauptsächlich mit der Frage „Was will
ich entwickeln?“, lenkt Systems Engineering den Blick auf die Frage „Wie will ich es entwickeln?“,
der Entwicklungsprozess wird zum erfolgskritischen Faktor für das künftige Produkt. Systems
Engineering hilft, die Reibungspunkte zwischen Anforderungen, Funktionsbeschreibung,
Mechanik, Elektronik und Software zu entschärfen und dokumentiert die Abhängigkeiten
vorwärts und rückwärts.
SIMULATION ERSETZT PROTOTYPEN
Virtuelle Tests helfen, späte Konstruktionsänderungen zu vermeiden, Produkte schneller auf den
Markt zu bringen und auch mit neuen Entwürfen zu experimentieren, die z. B. Gewicht einsparen.
Dazu greift die Simulationsanwendung direkt auf die Konstruktionsdaten aus dem CAD-Programm
zu und errechnet auf Knopfdruck, ob verschiedenste physikalische Eigenschaften wie
Festigkeit, Wärmeleitung, Rheologie und vieles andere mehr einen sicheren Betrieb erlauben.
Falls nicht, wird die Konstruktion verändert, simuliert und erneut angepasst, bis die physikalischen
Eigenschaften stimmen und eine für die Fertigung sinnvolle Konstruktion und
Produktionsweise herauskommt.
3D-DRUCK ERSETZT KLASSISCHE FERTIGUNG
Dank 3D-Druck lassen sich knifflige Geometrien herstellen, beispielsweise Strukturen in
Hohlkörpern (sog. Lattice-Strukturen). Und sie sind in ihrer Topologie optimiert, weil ja fast jede
Geometrie auch gefertigt werden kann. Stand beim 3D-Druck bisher das Rapid Prototyping im
Vordergrund, also die Herstellung von Design-Prototypen, fertigen die Nutzer nun zunehmend
echte Teile im Original-Werkstoff. Dadurch sind Teile mit viel besseren Eigenschaften möglich:
leichter, komplizierter, integrierter. Ohne die Verzahnung mit CAD- und Simulationswerkzeugen
wäre das nicht möglich. Diese neue Art des Workflows und diese neue Technologie bieten
enorme Vorteile: Die Konstruktionsphase verkürzt sich und Losgröße 1 ist Fakt; außerdem
sparen Unternehmen teure Prototypen und Fehlkonstruktionen. Mehr noch: Ob sich eine
Geometrie überhaupt fertigen lässt, muss den Konstrukteur nicht mehr kümmern, er kann sich
voll auf die Funktion des Teils konzentrieren.
www.3ds.com/de
Bilder: 1: freshidea/Fotolia, 2-5: Dassault Systèmes
DER KONSTRUKTEUR 11/2016 21

ANTRIEBSTECHNIK
ZAHN UM
ZAHN
PRÄZISE
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Gunthart Mau
„Losgröße 1“ ist in der holzverarbeitenden
Industrie längst ein Thema. Jede Küche ist
anders – und jede Tür. In Sondermaschinen sind
Komponenten gefragt, die hier mitspielen:
Präzision ist wichtig – und hohe Effizienz. Wir
präsentieren: Antriebstechnik für
Sägemaschinen in der Türenproduktion.
Autor: Gunthart Mau, SEW EURODRIVE, Bruchsal
Kaum ein Bauherr, Wohnungseigentümer oder Mieter macht
sich wohl Gedanken, wie Türen hergestellt werden oder ihr
modernes Design entsteht. Umso mehr Überlegungen
stellen natürlich die Hersteller an. Die Grauthoff-Türengruppe
im ostwestfälischen Rietberg-Mastholte ist seit Jahrzehnten
in ihrer Branche durch ständige Innovationen bekannt. Auch die
Türzarge – auch Türfutter oder Futterzarge genannt – gehört zum
Fertigungsumfang des Unternehmens. Die Türrahmen, wie die Zargen
umgangssprachlich genannt werden, werden je nach Wandstärke
in standardisierten Breiten gefertigt, z. B. 9, 12, 14 cm und größer.
Weil der allgemeine Gesellschaftstrend auch bei Innenausstattungen
zu mehr Individualität geht, werden zudem verstärkt Sonderbreiten
nachgefragt. Darauf müssen die Türenhersteller reagieren.
MASSGESCHNEIDERTE SONDERMASCHINEN
Grauthoff gab bei der Firma Becker Sondermaschinenbau in
Langenberg, einem Nachbarort von Mastholte, für die Zargenfertigung
eine sogenannte Futterstreifensäge in Auftrag. Der Spezialist
für Präzisionsmaschinen im Sondermaschinenbau entwickelt und
baut maßgeschneiderte Systeme, vielfach für Sägeapplikationen,
die sich bei Bedarf an schnell wechselnde Anforderungen anpassen
lassen. Auch die Futterstreifensäge ermöglicht die Herstellung sehr
individueller Produkte in kleinen Losgrößen.
22 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

ANTRIEBSTECHNIK
01
01 Die Motoren zum Antreiben und zur Höhenverstellung
der vier Mangel-Walzen (links im Bild)
02 Die Futterstreifensäge ist mit elf ultrakompakten
Synchron-Sägemotoren ausgestattet
03 Die Positionierung der Sägeblätter erfolgt
über eine Zahnstange mit Servomotoren von
SEW-Eurodrive (Foto: SEW)
02
In seinem Zargenwerk am Standort Mastholte fertigt Grauthoff Türfutter
aus Holzwerkstoffen. Eine zentrale Bedeutung hat der exakte
Zuschnitt des Materials. Im ersten Arbeitsschritt legt ein Handlingportal
das Rohmaterial – Holzplatten, die geschnitten werden
sollen – auf eine Rollbahn ab. Dann werden diese Platten gebürstet,
DIE STUFENLOSE VERSTELLUNG
DER SÄGEBLÄTTER WAR EINE
ZENTRALE ANFORDERUNG DES
MASCHINENBETREIBERS
um anhaftenden Staub zu entfernen. Anschließend gelangen sie
über eine Schrägrollenbahn zur Sägeeinrichtung. Alle Rollen
werden durch einen Getriebemotor von SEW-Eurodrive und über
eine Königswelle und Riemen angetrieben.
Um die Spanplatten beim Sägen korrekt zu positionieren, drücken
vier gummierte Walzen, auch Mangel genannt, auf die Spanplatten.
Ein Motor treibt über Ketten alle vier Walzen an. Ein weiterer sorgt entsprechend
der Dicke des Rohmaterials (12 bis 31 mm) für die Höhenverstellung.
Der dabei herrschende Anpressdruck lässt sich beliebig
03

-
ANTRIEBSTECHNIK
05 Die Servomotoren zur Positionierung der
Sägen werden durch Antriebsumrichter der
Baureihe Movidrive angesteuert
06 Bei allen Umrichtern Movitrac LTP-B wird
die integrierte STO-Funktion verwendet ...
07 ... Durch diese Safety-Lösung spart man
wertvollen Platz im Schlatschrank
05
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
"ANTRIEBSTECHNIK AUS
EINER HAND KANN
SICH FÜR MASCHINEN-
BAUER LOHNEN"
www.DerKonstrukteur.de
Dr. Michael Döppert,
Chefredakteur
Der Sondermaschinenbauer Becker
holte sich bei der Umsetzung des
Maschinenkonzeptes der vorgestellten
Sägeanlage mit SEW einen
Antriebstechnik-Hersteller ins Boot,
der über seine weite Produktpalette
an Motoren, Getrieben, Umrichtern
und Steuerungen in der Lage ist,
komplette Anwendungen mit
unterschiedlichsten Anforderungen
zu realisieren. Alles aus einer Hand
– auch hinsichtlich der Antriebstechnik
– kann sich für Maschinenbauer
und Maschinenbetreiber
auszahlen.
www.DerKonstrukteur.de
SÄGEMASCHINEN-
VIDEO APPLIKATION
Antriebstechnik von
SEW-Eurodrive unterstützt
die Produktion von
individuellen Türzargen. Das ist ein
Stück Industrie 4.0 in der Holzverarbeitung.
Das Video veranschaulicht
dies auf YouTube:
http://bit.ly/2 axGaZp
einstellen. „Hierbei spielt Erfahrung eine wichtige Rolle“, weiß Frank Schmellenkamp, der
die Technische Leitung Projekte und Anlagentechnik bei Grauthoff innehat. Jeweils vor
den Pressrollen wird die Oberfläche gebürstet, damit keine Späne eingedrückt werden.
Beim Trennprozess entstehendes Sägemehl wird durch Absauger beseitigt.
Die komplette Sägemaschine wiegt 7,5 t. Diese Masse verhindert wirkungsvoll unerwünschte
Schwingungen, die den Schnittverlauf beeinflussen könnten. Die Sägemaschine
bearbeitet bis zu drei Holzplatten in der Minute. Somit kann Grauthoff präzise
fertigen und einen hohen Durchsatz erzielen.
INDIVIDUELLE SÄGEBLATTVERSTELLUNG
Die Abmessungen der Zargen sind in den Schnittplänen enthalten. Sie werden als Datensatz
in die Steuerung der Sägemaschine eingelesen, die auch von Becker Sondermaschinenbau
geliefert und programmiert wurde. „Um verschiedene Breiten produzieren
zu können, lässt sich die Position der einzelnen Sägeblätter stufenlos verstellen“,
erläutert Jörg Becker, Geschäftsführender Gesellschafter. „Für jeden Fertigungsauftrag
werden die Sägen neu positioniert.“ Daher kann Grauthoff auch sehr kleine Losgrößen
fertigen.
Die Futterstreifensäge von Becker ist – neben den Motoren zur Positionierung, für
den Vorschub und zur Absaugung – mit elf ultrakompakten Synchron-Sägemotoren
ausgestattet. Sie werden durch Frequenzumrichter Movitrac LTB-P von SEW- Eurodrive
mit je 7,5 kW Nennleistung angesteuert. Die Umrichter mit IP20- und IP55-Gehäuse
ermöglichen den Betrieb von Synchron- und Asynchronmotoren mit einer innovativen,
geberlosen Vektorregelung. Über das gesamte Leistungsspektrum von 0,75 bis 160
kW erlauben die Frequenzumrichter eine hohe Drehzahl mit gleichzeitig sehr guter
Drehzahlstabilität. Dadurch eignen sie sich auch für hochtourige Bearbeitungsmotoren.
Jede Säge lässt sich einzeln auf die geforderten Schnittbreiten positionieren, z. B.
3 x 67 mm oder 11 x 80 mm. Diese Positionierung erfolgt entweder über Zahnstange mit
SEW-Servomotoren oder mit synchronen Linearmotoren. Die Motoren werden durch
Antriebsumrichter der Baureihe Movidrive und ihre bewährte Buspositionierung angesteuert.
Mit der Futterstreifensäge von Becker Sondermaschinenbau konnte Grauthoff
den Verschnitt bei der Zargenfertigung auf ein Minimum reduzieren.
INNOVATIVE UMRICHTERTECHNIK
Bei allen Umrichtern Movitrac LTP-B wird die TÜV-geprüfte, integrierte STO-Funktion
(Safe Torque Off) verwendet. Durch diese Safety-Lösung spart der Kunde Bauteile
und außerdem wertvollen Platz im Schaltschrank. Das beweist auch ein Blick in das
Innere des sehr geordneten und aufgeräumten Schaltschranks, der ebenfalls „Made
by Becker“ ist.
Zusätzlich hat sich der Einsatz der Frequenzumrichter Movitrac LTP-B zur Regelung
der speziellen Synchron-Sägemotoren hinsichtlich Aufbau und Inbetriebnahme der Maschinen
gelohnt. Dies weiß auch Michael Krähenhorst, Konstrukteur bei Becker Sondermaschinenbau
zu schätzen: „Früher haben wir uns für die Inbetriebnahme der Antriebe
oft eine einfache und innovative Lösung zur Inbetriebnahme von Spezialanfertigungen
und Synchronmotoren gewünscht. Heute setzen wir den MOVITRAC LTP-B
von SEW mit der Auto-Tune-Funktion zur automatischen Ermittlung der Motorkennwerte
ein. Dadurch sparen wir jetzt bei der Inbetriebnahme signifikant Zeit und Geld.“
www.sew-eurodrive.de
24 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

INDUSTRIE 4.0
FROM VISION TO REALITY
06
07
„Smarter“
Handarbeitsplatz, der
sowohl Assistenz- als auch
Schulungsaufgaben im
industriellen Umfeld
wahrnehmen kann.
WIR SETZEN AUF
STARKE PARTNER
IN DER ANTRIEBSTECHNIK
JÖRG BECKER Geschäftsführender
Gesellschafter, Becker Sondermaschinenbau
Als Hersteller von leistungsstarken Präzisionsmaschinen im Sonder-Maschinenbau
setzt die Becker Gruppe auf starke Partner in der Antriebstechnik.
Bei der Auswahl der richtigen Antriebslösungen spielen hier viele Faktoren
eine wichtige Rolle. Gerade bei unseren hochkomplexen Sonderlösungen
auf engem Raum wie beispielsweise den flexiblen Becker Durchlaufsägen
sind Dynamik und Leistungsdichte die wichtigsten Anforderungen. Da
unsere Kunden häufig schnelle Reaktionen von uns erwarten, setzen wir als
Zulieferer ebenso auf flexible und leistungsstarke Partner, die diesen Weg
gemeinsam mit uns gehen. SEW zeichnet sich für uns durch die gute
Unterstützung bereits in der Phase der Auslegung der Antriebstechnik aus.
Ein einfaches und intuitiv zu bedienendes Inbetriebnahme-Tool ermöglicht
schnelle Inbetriebnahmen bei uns und beim Kunden vor Ort.
MiniTec GmbH & Co. KG
MiniTec Allee 1
66901 Schönenberg-Kbg.
Telefon +49 (0)6373 81270
info@minitec.de
www.minitec.de
DER KONSTRUKTEUR 11/2016 25
MiniTEC.indd 1 04.11.2016 07:42:34

ANTRIEBSTECHNIK
MITTELSPANNUNGS­
UMRICHTER BIS 6 MW
Danfoss Drives stellt den
Mittelspannungsfrequenzumrichter
Vacon 3000 als
maßgeschneiderte Lösung zur
Erfüllung härtester Anforderungen
vor. Damit bietet der
Hersteller erstmals Frequenzumrichter
für Spannungen von 3300
bis 4160 V an. Die neue wassergekühlte
Umrichterlösung mit
Leistungen bis 6 MW zeichnet
sich durch einen modularen
Aufbau aus, der dem Anwender
und Systemintegrator hohe
Flexibilität bei seinen Lösungen
erlaubt. Der Umrichter lässt sich
durch das modulare Design in
vielen Anwendungen auch bei
wenig Platz oder besonderen
Einbauräumen integrieren.
www.danfoss.de
DREHGEBER IN HOHLWELLEN-AUSFÜHRUNG
www.heidenhain.de
Die Drehgeber ECI 4000/EBI 4000 ergänzen das
Programm induktiver Positionsmessgeräte von
Heidenhain. Die modularen Geräte ohne
Eigenlagerung haben eine Hohlwellenabmessung
von 90 mm. Sie können Zahnriemenantriebe
zur Ankopplung eines Motor-Feedbacksystems
an Torque-Motoren ersetzen und eröffnen
auch neue Einsatzmöglichkeiten für induktive
Drehgeber, z. B. an hochdynamischen Motoren,
Antriebsmodulen und Maschinenkomponenten.
Die Singleturn-Ausführung ECI 4000 weist eine
Auflösung von 20 Bit auf, die Multiturn-Variante
EBI 4000 verfügt über eine Umdrehungszähleroption
mit einer Auflösung von 16 Bit und ist
durch eine externe Batterie gepuffert. Die
induktiven Drehgeber bestehen aus Abtasteinheit
und Teilungstrommel. Die Abtastung ist als
Rundumabtastung ausgeführt, bei der der
Drehgeber zwei inkrementelle Abtastspuren
unterschiedlicher Periodizität auswertet. Dies
wirkt sich positiv auf die Anbautoleranzen und
die Positionsgenauigkeit aus.
FLEXIBLE ZAHNKUPPLUNGEN FÜR
HOHE DREHMOMENTE
Neue Modellreihen
der
flexiblen
Zahnkupplungen
BZ
ergänzen das
Programm von
R+W. Die
robusten
Kupplungen
sind mit
Passfederverbindung und zylindrischer Bohrung zum
Aufschrumpfen erhältlich und können nun auch für
Drehmomente bis 2 080 000 Nm bezogen werden. Der
Versatzausgleich erfolgt über die hochgenaue
Verzahnung von Kupplungsnabe und Flanschteil.
Diese übertragen das Drehmoment spielarm und
torsionssteif.
Neu im Portfolio ist zudem die Baureihe BZA: Zwischen
den beiden Naben verfügt diese über ein
längenvariables Zwischenstück und eignet sich somit
zur Überbrückung großer Achsabstände. Weitere
Bauformen, z. B. Kupplungslösungen mit Bremsscheibe
oder verlängerten Naben, sind ebenfalls lieferbar.
www.rw-kupplungen.de
ANTI-KOLLISIONS-FUNKTIONEN DURCH
ABSTANDSSENSOREN
Durch die
Verwendung
von Abstandssensoren,
die an
den vorderen
und
hinteren
Stoßfängern
des Fahrzeugs
montiert
sind,
kommuniziert
das Obstacle Proximity Control (O.P.C.) System mit dem Lastschaltgetriebe
und bietet somit eine kompromisslose bedienerfreie Steuerung der
Geschwindigkeit und der Bremse. Das O.P.C. System stellt automatisch
extrem niedrige Drehzahlen ein (Tippbetrieb), wenn sich das Fahrzeug in
unmittelbarer Nähe von einem Hindernis befindet, sodass sich der Bediener
auf das Manövrieren und die Positionierung konzentrieren kann. Das Herz
des Systems ist die Transfluid-MPCB-Steuereinheit mit geeigneter programmierbarer
Software. Die MPCB hat mehrere E-Stop-and E-Tippbetrieb-Eingänge,
die dazu verwendet werden können, das Fahrzeug aus verschiedenen
Gründen zu verlangsamen.
www.transfluid.eu
ANTRIEBSREGLER MIT AUSGEPRÄGTER ÜBERLASTFÄHIGKEIT
Moderne Intralogistikanwendungen wie Crossbelt-Sorter, Lager-Shuttles oder fahrerlose Transportsysteme brauchen innovative Elektroniklösungen.
Ein gutes Beispiel ist der neue Antriebsregler Variotronic VTD-24.40-K4 von EBM-Papst zum positionsgeregelten Betrieb von
BLDC-Motoren mit ausgeprägter Überlastfähigkeit. Mit Nennspannungen von 24 und 48 V DC sind bei einem Dauerstrom von 40 A
Abgabeleistungen bis 1000 W möglich. Die integrierte Schnittstelle bietet umfangreiche Parametrier- und Diagnosemöglichkeiten.
www.ebmpapst.com
26 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

CovestroDeutschlandAG, D-51365 Leverkusen ·COV00080482
INVENTING
DURABILITY
FORYOU
Räder undRollenmüssen in der Fördertechnikpermanent Spitzenleistung bringen.
Langzeit-Materialtests beweisen, dass Vulkollan®höchste mechanischeBelastbarkeit
mit höchster dynamischerTragfähigkeit vereint. Darumentscheidensichimmer mehr
Herstellervon Gabelstaplern,Regalbediengerätenund Fördereinrichtungeninder
Erstausstattungund beiErsatzteilenfür Vulkollan®. Und erreichensoreduzierte
Wartungskostenund wesentlichlängere Laufzeiten.
Vulkollan®ist eineeingetrageneMarke derCovestro Gruppe, einem weltweit führenden
Herstellervon Hightech-Polymerwerkstoffen.Gemeinsam mitunseren Kunden
schaffenwir immerwieder Innovationen fürmehr Nachhaltigkeitund verbesserte
Wirtschaftlichkeit.Was dürfenwir fürSie entwickeln?
Mehr Informationen erhalten Siebei elastomers@covestro.com
www.vulkollan.de

ANTRIEBSTECHNIK
WUNDER
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Autor: Frank Erben, Lenze, Hameln
BRAUCHEN
HELFER
01

ANTRIEBSTECHNIK
Frank Erben
Adi Dassler half 1954 mit seinen völlig neu
entwickelten Fußballschuhen mit, dass die
Fritz-Walter-Elf Weltmeister werden konnte.
Heute hilft eindrucksvolle Bühnentechnik, damit
Deutschlands „Wunder von Bern“ als Musical
Abend für Abend in Hamburg über die Bühne
gehen kann. In tragenden Nebenrollen:
innovative Antriebs- und Steuerungstechnik.
Auswechselbar und variabel anpassbar, zuverlässig und
standsicher: Was für die von Adi Dassler seinerzeit neu
entwickelten Fußballschuhe mit Nylonschraub-Stollen
gilt, die der deutschen Mannschaft 1954 auf dem klatschnassen
Rasen den nötigen Tritt verschafften, passt auch auf die von
Stage Entertainment im Theater an der Elbe eingesetzte Bühnentechnik.
Dabei kommt auf der E/A-, SPS-, Servoumricher- und
Netzwerkebene statt individuell zugeschnittenen Einzellösungen
Standardindustrietechnik zum Einsatz. Denn Standardkomponenten
bieten eine Reihe von Vorteilen.
INDUSTRIETECHNIK MIT ERSTAUNLICHEN
EINSATZMÖGLICHKEITEN
„Wir verbauen Standards aus Überzeugung“, unterstreicht Stephan
Hückinghaus, geschäftsführender Gesellschafter von Fülling &
Partner aus Dortmund. Sein Unternehmen hat die Bühnentechnik
01 Frequenzumrichter der Reihe 8400 Highline als
Teil der Bühnenautomatisierung der Untermaschinerie
des Musicals den Wünschen der Produzenten und Kreativen entsprechend
konzipiert und gebaut. So speziell die Anforderungen
sind, so konsequent setzt die Ingenieurgesellschaft sie mit industriell
bewährter Technik um. Sämtliche Frequenzumrichter und Servoantriebsregler
kommen von Lenze – und das schon in bewährter
Partnerschaft seit Jahrzehnten.
„Egal welche Aufgabe, wir bedienen uns aus dem Lenze-Produktportfolio“,
sagt Hückinghaus. Sein Unternehmen ist ganz vorne
dabei, wenn es um den Einsatz industriell erprobter Komponenten
und Antriebslösungen in der Bühnen- und Veranstaltungstechnik
geht. Und weil sich die Bühnentechnikspezialisten bei der Fabrikautomatisierung
bedienen, können sie bei Bedarf wesentlich einfacher
abgenommene Sicherheitsfunktionen integrieren.
Warum das notwendig ist und wie gut das Ganze jeden Abend im
Stage Theater funktioniert, belegt eindrucksvoll eine der Schlüsselszenen
im Familiendrama um Kriegsheimkehr, Vater-Sohn-Beziehung
und ein Land zu Beginn des Wirtschaftswunders, das 1954 unerwartet
den Cup holt. Das Spielfeld ist spektakulär in Szene gesetzt
FREQUENZUMRICHTER UND
SERVOREGLER MÜSSEN HOHE
ANFORDERUNGEN HINSICHT-
LICH VERFÜGBARKEIT UND
SICHERHEIT ERFÜLLEN
auf der größten LED-Wand, die je in einem Theater eingebaut wurde.
Darsteller spielen sich, scheinbar schwebend, den Ball auf der
16 x 8 m großen LED-Leinwand zu. Dabei hängen die Spieler um
90 Grad gedreht an von Fülling & Partner entwickelten Flugwerken.
Die Musical-Besucher haben so die Gelegenheit, von oben auf den
nassen Finalrasen zu schauen – und das 3:2 gegen Ungarn mit Gänsehaut
beinahe mitzuspielen. Der „Boss“ – Helmut Rahn – hat wieder
getroffen, sechs Minuten vor Schluss. Die Flugwerke halten dessen
Neu
für den
Leistungsbereich
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INDUSTRIELLE ANTRIEBSTECHNIK
IST BÜHNENREIF
Das Musical Das Wunder von Bern zeigt jeden
Abend in Hamburg aufs Neue, welchen Stellenwert
eine ausgefeilte Bühnentechnik mit perfekt
abgestimmter Automatisierung einnimmt. In der
Fabrikautomation bewährte Antriebs- und
Steuerungstechnik schafft dabei die Basis für
hohe Verfügbarkeit sowie Langlebigkeit – ein
wichtiger Aspekt, damit jede Show frei von
Störungen das Publikum begeistern kann.
02
FREQUENZUMRICHTER UND
SERVOREGLER
In der Bühnentechnik von „Das Wunder von Bern“
kommen industrieerprobte Antriebsregler zum
Einsatz. In der Untermaschinerie der Bühnentechnik
die Frequenzumrichter der Lenze-Reihe 8400
Highline, in der Obermaschinerie die Servoregler
der Lenze-Reihe 9400 – beide für den Einbau in
den Schaltschrank.
02 Servoregler der Reihe 9400 treiben die
Winden an, die Kulissenteile heben und senken;
der DC-Verbund senkt den Energieverbrauch
03 03 Die Schwerlastzüge auf dem Schnürboden
können bis 1,5 Tonnen ziehen und werden von
zwei Motoren angetrieben
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Darsteller und seine Mitspieler und fahren dabei programmierte
XY-Wege auf dem Bildschirm ab, unterlegt von den originalen
Kreidepfeilen aus der strategischen Hand von Trainer Sepp Herberger.
VERFÜGBARKEIT DER TECHNIK ZÄHLT
Dank der Flugwerke wird das Ende des Stücks zu einem visuellen
Highlight schlechthin. „Wenn die Technik an einer so entscheidenden
Stelle wie dieser ausfällt, ist die Szene im Eimer“, bringt es
Stephan Hückinghaus auf den Punkt. Höchstens zehn Minuten
haben sich die Bühnentechniker der Stage Entertainment zugestanden,
um während der laufenden Show Störungen infolge von
Defekten oder Fehlbedienungen in den Griff zu bekommen. Fülling
& Partner hat für solche Momente – parallel zur durchgängigen Profibus-Kommunikation
– den CAN-Systembus von Lenze zum
Service bus gemacht, um im Rahmen einer Fernwartung Zugriff bis
hin zur Antriebsregelung zu haben.
Verfügbarkeit zählt – und kommt in der Wertigkeit gleich nach
der Sicherheit für Darsteller und Besucher. Die Hamburger tun
alles, damit das Vergnügen nicht zum unkalkulierbaren Risiko wird.
„Darsteller und Techniker wollen nach der Show heil nach Hause
gehen“, betont Frank Schrölkamp. Mit Verfügbarkeit meint der
Leiter der Bühnentechnik Ausfallsicherheit und Langlebigkeit.
Würde etwa ein einzelner Antrieb ausfallen, wären davon sämtliche
Cues betroffen, bei denen dieser Antrieb eine Rolle spielt.
Unter einer Cue verstehen die Bühnentechniker eine Zusammenfassung
mehrerer Antriebe zu einer szenischen Verwandlung auf
der Bühne. Bei „Das Wunder von Bern“ fahren z. B. in einer Cue
zwei Häuser auf die Bühne und drehen sich dann. Ausreichend
Ersatzteile hält Stage Entertainment für den Fall der Fälle selbstverständlich
vor. Die Servo Drives 9400 von Lenze machen es dem Musical-Unternehmen
einfach, diesen Aufwand möglichst klein zu
halten, weil lediglich wenige Standardgeräte in den unterschiedlichen
Leistungsklassen vorzuhalten sind.
REGLEREINBAU MIT WENIGEN HANDGRIFFEN
Die spezielle Anpassung der Servoregler erfolgt über ein steckbares
Memory-Modul, das im Fall eines Gerätetauschs einfach aus dem
vorhandenen herausgezogen und in den neuen Regler gesteckt
wird. Ebenfalls steckbar sind optionale, zertifizierte Safety-Module
für die Sicherheitstechnik. Das Ganze wird flankiert von der Installationsbackplane
mit DC-Zwischenkreisanschluss. In sie wird der
Regler mit einem Griff eingeschoben und verriegelt. „Das geht sehr
schnell und vor allem sind wir selber in der Lage, hier tätig zu
werden“, sagt Frank Schrölkamp. Das klingt spätestens jetzt mehr
nach Maschinenbau als nach Bühnentechnik. In der Tat: Die
Bühnen- und Beleuchtungsmeister bei der Stage Entertainment
sind auch fit in der Automatisierung.
Der Leiter der Bühnentechnik kann jedoch gelassen bleiben,
denn der Austausch von Modulen ist nur ganz selten notwendig, da
Standardindustriekomponenten ausfallsicher sind und lange halten.
„Diese guten Erfahrungen mit dem Fülling & Partner Steuerungskonzept
haben wir in allen Produktionen gemacht. Letztlich
hat dies ganz selbstverständlich dazu geführt, dass wir das nehmen,
was wir immer nehmen“, fasst Frank Schrölkamp zusammen.
Bilder: Lenze
www.lenze.com
30 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

ANTRIEBSTECHNIK
HOHLWELLENANTRIEBE MIT BESSERER PERFORMANCE
Die kompakten Hohlwellenantriebe der Baureihe Canisdrive von Harmonic Drive zeichnen sich durch eine erhebliche Verbesserung in
der Performance und Leistungsdichte, ein um 30 % höheres Drehmoment sowie eine 40 % längere Lebensdauer aus. Diese Baureihe, die
als Weiterentwicklung der Baureihe CHA konzipiert wurde, ist in sechs Baugrößen und fünf Untersetzungen zwischen 50 und 160 bei
einem maximalen Drehmoment zwischen 23 und 841 Nm erhältlich. Die zentrische Hohlwelle des Antriebssystems ermöglicht eine
Vereinfachung der Maschinenkonstruktion. Das kippsteife
Abtriebslager erlaubt die direkte Anbringung hoher Nutzlasten
ohne weitere Abstützung und ermöglicht so eine einfache und
platzsparende Konstruktion. Durch den neuen Schmierstoff
Flexolub-A1, die hohe Schutzart und den Korrosionsschutz ist die
Baureihe gut geeignet für den Einsatz unter extremen Umgebungsbedingungen.
Die Baureihe bietet optimale Kombinationsmöglichkeiten
aus einem hochdynamischen kompakten AC-Hohlwellenmotor,
einem Getriebe der Cobaltline-Technologie und
einem leistungsfähigen Motorfeedbacksystem.
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ANTRIEBSSTRANG FÜR
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an. Motor, Getriebe und
Kupplung werden zu einem
Integrated Drive System aus
Siemens-Komponenten verbunden.
Die Simotics FD-Motoren sind
auf extreme Bedingungen wie
lange Strecken, beengte Raumverhältnisse
und raues Klima ausgerichtet.
Mit einem Leistungsbereich
von 200 bis 1800 kW, einem
Grauguss-Gehäuse und verschiedenen
Kühlarten sind sie sehr
anpassungsfähig. Das Flender-
FZG-Getriebe ermöglicht durch
seine Wärmegrenzleistung Einsparpotenziale.
Die Flender-B3SH-Getriebe
in 25 Baugrößen sind
kompakt und leistungsdicht. Die
Bolzenkupplungen Rupex werden
als elastische Ausgleichskupplungen
für eine zuverlässige
Drehmomentübertragung bei
rauen Betriebsbedingungen
genutzt. Die Baureihe hat einen
Drehmomentbereich von 200 bis
130 000 Nm. Der konische Sitz der
Pufferbolzen erleichtert die
Montage und sorgt für einen
wartungsarmen Betrieb.
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Nürnberg, 22.-24.11.2016
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ANTRIEBSTECHNIK
LEIDENSCHAFT
FÜR PERFEKTION
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Norbert Reisner
Ein Getriebemotorenprogramm, das die Grenzen
des mechanisch Machbaren voll ausgeschöpft –
das war das ehrgeizige Ziel des Teams um
Chefentwickler Norbert Reisner. Das Ergebnis:
hocheffiziente Stirnrad-, Flach- und
Kegelstirnradgetriebemotoren in robusten
Aluminiumdruckgussgehäusen. Den Weg der
Konstrukteure von der Idee bis hin zur komplett
neuen Baureihe zeichnet er für uns nach.
Autor: Norbert Reisner, Watt Drive, Markt Piesting
Trotz des existierenden Programms vom Tochterunternehmen
Watt Drive und des reichhaltigen Angebots am Markt
entschied sich WEG, ein komplett neues Getriebemotorenprogramm
für Nennmomente von 50 bis 600 Nm aufzulegen.
Einer der Hauptgründe hierfür war, als Lösungsanbieter für den
gesamten Antriebsstrang ein komplett im eigenen Hause entwickeltes
Getriebe-Portfolio anbieten zu können, das optimal mit den eigenen
Motoren harmoniert. Ebenfalls sollte im Sinne der weltweiten Austauschbarkeit
ein Programm aufgelegt werden, das über marktübliche
Anschlussmaße verfügt und dem enormen Preisdruck am
Markt standhalten kann – trotz Entwicklung und Fertigung in Österreich,
insbesondere was diese kleinen Baugrößen des WG20 betrifft.
Das neue Getriebemotorenprogramm WG20 wurde über einen
Zeitraum von rund zwei Jahren bei Watt Drive in Österreich in
enger Zusammenarbeit mit dem Stammwerk von WEG in Brasilien
entwickelt. Folgende Frage stellte sich den Entwicklern gleich zu
Beginn: Wie kann man in heutiger Zeit, wo das sprichwörtliche Rad
schon erfunden ist, ein neues Getriebe entwickeln, das noch
nennenswerte Verbesserungen bringt?
VOR DER ENTWICKLUNG STEHT DIE ANALYSE
Zunächst wurde die bestehende Getriebetechnik am Markt
eingehend analysiert. Daraufhin kamen die Entwickler zu dem
32 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

ANTRIEBSTECHNIK
Schluss, die Getriebe bis 600 Nm im Aluminiumdruckgussverfahren
zu fertigen, da in diesem Leistungsbereich die Eigenschaften
des Materials besonders gut genutzt werden können.
Mithilfe der FE-Methode und umfangreicher Belastungstests
prüften sie die Robustheit und Eignung der Gehäuse für die anvisierten
Anwendungen – und wurden bestätigt. In Sachen
Aluminiumdruckguss konnte Watt Drive von der jahrzehntelangen
Erfahrung von WEG profitieren. So wurden beispielsweise
die 3D-Daten mithilfe einer Guss-Simulationssoftware in Brasilien
berechnet und optimiert.
Die zweite, entscheidende Erkenntnis der Analyse war, dass der
Schlüssel zu einem effizienteren, präziseren und kostenoptimierten
Getriebe in der Konzeption des Motorritzels liegt. Die größte Herausforderung
bestand darin, ein Übertragungskonzept zu entwerfen,
das hohe Übersetzungsbereiche in einer zweistufigen Ausführung
ermöglicht und sich trotz neu berechneter Zahnraddurchmesser
und Achsabstände in die neu gestalteten Aluminiumdruckgussgehäuse
integrieren lässt.
Ein Aspekt, auf den WEG in der Motorenentwicklung besonderen
Wert legt, ist die Effizienz. Die hohen Wirkungsgrade der Motoren
02
01
01 Das Ritzel-Konzept der Getriebemotoren sorgt für die Abdeckung einer großen
Bandbreite an Anwendungen in zweistufiger Ausführung
02 Die Aluminiumdruckgussgehäuse sind mithilfe der FE-Methode entwickelt worden
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GETRIEBEN GIBT ES IMMER
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Dr. Michael Döppert,
Chefredakteur
03 Die Getriebemotoren lassen
sich dank Standardanschlussmaßen
weltweit einfach und kosteneffizient
austauschen
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
"Auch im Zeitalter von Mechatronik
und Software, von hochkomplexen
Maschinenkonstruktionen,
bleiben mechanische Konstruktionselemente
wichtige Grundkomponenten
des Maschinenbaus.
Und trotz ihrer langen Geschichte,
wie im Fall von Getrieben, eröffnen
sich für sie immer wieder neue
Optimierungspotenziale zum
Nutzen von Maschinenbauern und
-anwendern."
"MIT UNSERER NEUEN
GETRIEBEMOTOREN-
BAUREIHE SIND WIR
NAHE AM OPTIMUM"
Norbert Reisner,
Leiter Getriebetechnik
beim WEG-Tochterunternehmen
Watt Drive
"Mit der WG20-Baureihe von
Stirnrad-, Flach- und Kegelstirnradgetriebemotoren
in robusten
Aluminiumdruckgussgehäusen für
Nennmomente von 50 bis 600 Nm
können Anwender von effizienter
Kraftübertragung und hohen
Wirkungsgraden profitieren. Dank
globaler Verfügbarkeit und
marktüblicher Anschlussmaße sind
die Getriebemotoren echte Weltmarktprodukte.
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sollten auch in Kombination mit den Getrieben erreicht werden. Für die Konstrukteure
bedeutete das, jeden noch so kleinen Verlust aufzuspüren und wenn möglich zu
eliminieren.
Eine ganz zentrale Bedeutung kam dabei dem innovativen Ritzel-Konzept zu. Das
neu entwickelte Einsteckritzel sorgt zum einen für eine besonders präzise Kraftübertragung
und zum anderen schafft es die Grundlage dafür, dass die WG20-Getriebemotoren
einen großen Übersetzungsbereich zweistufig abdecken. Der Grund hierfür
sind u. a. die niedrigeren Umfangsgeschwindigkeiten in der Eintriebsstufe. Indem die
bis Energieeffizienzklasse IE3 erhältlichen Getriebemotoren einen weiten Drehzahlbereich
zweistufig abdecken, bieten sie einen besonders hohen Wirkungsgrad, denn jede
zusätzliche Stufe bedeutet Energieverlust.
MEHR ALS NUR EINE NEUE HÜLLE
Durch die Getriebegehäuse aus Aluminiumdruckguss erreichten die Entwickler eine
signifikante Gewichtsreduktion im Vergleich zu herkömmlichen Graugussmodellen.
Die Verwendung von Aluminium hat nicht nur den Vorteil einer glatten Oberfläche, die
auch für hygienisch anspruchsvolle Anwendungen geeignet ist. Der Werkstoff besitzt
auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine deutlich höhere Prozesssicherheit in der
Fertigung als Grauguss.
Auch im Bereich Gehäuse holten die Konstrukteure das Maximum raus: Um die neuen
Getriebemotoren möglichst effizient zu gestalten, wurde die ohnehin gute Leitfähigkeit
des Aluminiumgehäuses zusätzlich durch die Art des Gehäusedesigns verstärkt. Das
führt zu kühleren Gehäuseoberflächen, was sich positiv auf Effizienz und Lebensdauer
der Getriebe auswirkt.
Nicht zuletzt lassen sich die Getriebemotoren dank marktüblicher Anschlussmaße
weltweit einfach und kosteneffizient einsetzen, sowohl in neu entwickelte als auch in
bestehende Anlagen. Der modulare Aufbau des Getriebeanbaumotors erleichtert
zusätzlich die weltweite Austauschbarkeit und deckt dank motorinterner Spannungsumschaltung
nahezu alle Weltspannungen ab.
HÖCHSTE PRÄZISION
Die strengen Qualitätsstandards in der Fertigung am Standort Markt Piesting in Österreich
und die ausschließliche Verwendung hochwertiger Bauteile garantieren eine hohe
Prozesssicherheit. Das Ergebnis sind Getriebemotoren mit erhöhter Laufruhe und
Leistungsdichte sowie verlängerter Lebensdauer. Die geringeren Umfangsgeschwindigkeiten
in der Eintriebsstufe reduzieren zudem die Geräuschentwicklung.
Darüber hinaus gelang mithilfe der Finite-Elemente-Berechnung die Optimierung der
Verzahnungssicherheit speziell im Zahnfußbereich. Die präzise gefertigten Zahnräder sorgen
für einen stabilen und gleichmäßigen Betrieb bei gleichzeitig erhöhter Lebensdauer.
Das kompakte WG20-Gesamtdesign wirkt sich auch positiv auf die verwendete
Schmierstoffmenge aus. Aufgrund der Anordnung der Verzahnungsteile und des optimierten
Gehäuseinnenraumes sind nur geringe Ölstände im Getriebe notwendig. Die
Verwendung hochwertiger Schmierstoffe und Dichtungen sorgt für einen zuverlässigen,
wartungsarmen Betrieb. Aufgrund der geringen Verluste und daraus resultierenden niedrigen
Temperaturen kommen die Getriebe bis 600 Nm ohne Entlüftung aus und sind
unter normalen Einsatzbedingungen lebensdauergeschmiert.
www.weg.net/de
34 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

ANTRIEBSTECHNIK
EFFIZIENTER ELEKTRISCHER SCHIFFSANTRIEB
Eine um 20 % erhöhte Treibstoffeffizienz im Vergleich zu aktuellen Wellenantrieben
erreicht Azipod XL, das neue Modell der Reihe elektrischer Schiffsantriebe Azipod, laut
Hersteller ABB. Dies werde durch ein Düsensystem erreicht, das den Wasserzufluss in den
Propeller beschleunigt, um den Schub zu erhöhen. Zudem wurde das Strahlruder zur
Senkung des Wasserwiderstands neu konzipiert. Azipod ist ein getriebeloses, lenkbares
Antriebssystem, bei dem der Elektromotor außerhalb des Schiffrumpfes in einer Gondel
unter Wasser angebracht ist. Mit dem um 360° drehbaren Antrieb wird das System
zeitgleich für die Steuerung und den Antrieb von Schiffen verwendet. Das Azipod-XL-Konzept
kann so gestaltet werden, dass bei einer niedrigeren Geschwindigkeit eine hohe
Schubkraft erzielt wird und bei höherer Geschwindigkeit weiterhin gute Leistungsmerkmale
erreicht werden. Deshalb eignet sich der Antrieb für Schlepper und Offshore-Konstruktionsschiffe,
Fähren und LNG-Tanker.
www.abb.com
LEISTUNGSSTARKE
TORQUEMOTOREN
Mit den leistungsstarken High-Torquemotoren
HTM, HTMx und
STMx erweitert Kessler Energy
sein Angebot an Direktantrieben.
Bei der Evaluierung der neuen
Baureihen standen Themen wie
Energieeffizienz, Robustheit und
die individuelle Konfigurierbarkeit
nach einem modularen System im
Vordergrund. Die Motoren
verfügen über eine maximale
Leistungsdichte und bewähren
sich trotz ihrer kompakten
Bauweise gerade bei hoher
Dauerlast.
Ein verlustoptimiertes Design und
eine optimierte Wärmeabfuhr
sind die Grundpfeiler der innovativen
Cool-Motion-Technologie,
welche in den neuen Torquemotoren
realisiert ist. Die Rotorund
Statorverluste konnten
insgesamt um 25 % verringert
werden. Darüber hinaus wurde
beim Design der Torquemotoren
als umrichtergespeiste Antriebssysteme
auf Robustheit gegenüber
Resonanzen und Reflektionen
besonderer Wert gelegt. Im
Ergebnis verfügt z. B. die neue
leistungsstarke HTM (High-
Torquemotoren)-Baureihe über ein
bis zu 10 % größeres Drehmoment
in minimiertem Bauraum im
Vergleich zu herkömmlichen
Motoren.
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ANTRIEBSTECHNIK
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Anja Schütz
Mehr als 200 Astronauten haben in den
vergangenen Jahren auf der ISS gearbeitet. Der
neueste Mitarbeiter ist allerdings überwiegend
aus Metall und hört auf den Namen REX. Seine
besondere Agilität verdankt er elektrischen
Antrieben.
Die Internationale Raumstation kreist schon seit 15 Jahren
um die Erde. Seit Inbetriebnahme sind 216 Astronauten
zur Raumstation geflogen, um sie zu erweitern und
Forschungen durchzuführen. Seit 2001 konnten mehr als
900 Experimente aus 63 Ländern realisiert werden. So wird u. a.
erforscht, wie sich Pflanzen ohne Schwerkraft orientieren, warum
der Mensch im Weltall Muskeln und Knochen abbaut. Technisches
Equipment ist für die Experimente an Bord der ISS unentbehrlich.
Eine entscheidende Rolle spielen auch Roboter.
Autor: Anja Schütz, maxon motor ag, Sachseln (CH)
SPEZIELLES ROBOTEREXPERIMENT
Ein solcher experimenteller Roboter namens REX-J (Robot Experiment
on JEM) wurde von 2012 bis 2013 im japanischen Modul Kibo
der ISS eingesetzt. Entwickelt hat ihn die japanische Raumfahrtbehörde
JAXA. Ziel des Experiments war es, eine neue Generation von
Robotern (Astrobots) zu entwickeln, die in der Lage sind, sich entlang
der Außenhaut der Raumstation und im Innern der ISS zu bewegen,
Lasten zu transportieren oder auch Inspektionen durchzuführen.
Die Einzigartigkeit des Roboters liegt in seiner speziellen Fortbewegungsart,
welche auf einem Haltesystem mit Kabeln basiert.
Befestigt werden diese mit Haken an bereits vorhandenen Griffstangen
der ISS, die den Astronauten zur Sicherung bei Außeneinsätzen
dienen. Der mobile Roboter verfügt über einen ausfahr baren
Arm, an dessen Ende eine Roboterhand befestigt ist, welche die
Sicherungskabel an bis zu drei verschiedenen Fixpunkten anbringen
kann. Dadurch ist der Roboter in der Lage, sich spinnenartig auf
einer Oberfläche fortzubewegen. Der Roboter wird per Fernsteuerung
von der Bodenstation aus bedient, so dass keine Unterstützung
durch die ISS-Crew notwendig ist.
ANTRIEBSSYSTEME FÜR PRÄZISE BEWEGUNGEN
In REX-J kommen gleich mehrere Antriebssysteme von Maxon
Motor zum Einsatz – so auch im ausfahrbaren Roboterarm. Das
Handgelenk verfügt über zwei Freiheitsgrade: vertikal und horizontal.
Im Gelenk und im Arm befinden sich bürstenlose EC-max-
36 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

LINEARMOTOREN
Motoren, Planetengetriebe und Encoder. Die Steuerelektronik für die Motoren befindet
sich am Ende des Roboterarms. Weitere Maxon-Antriebssysteme befinden sich
u. a. im Drehmechanismus des Roboters und in der Kabelspule, der Aufrollmechanik.
Alle Experimente mit REX-J waren erfolgreich. JAXA wird nun das Robotersystem
weiterentwickeln, damit dieses in Zukunft für ganz verschiedene Tätigkeiten
auf der Raumstation eingesetzt werden kann. Dazu gehören das Monitoring von
ISS-Geräten und die visuelle Inspektion der Raumstation, um Beschädigungen an
der Außenhaut zu identifizieren. Langfristig sollen Astrobots konstruiert werden,
die im Weltall mit großen Strukturen hantieren können.
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Wir bewegen.
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ANTRIEBSTECHNIK
ZEIT, DASS SICH
WAS
DREHT
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Andreas Flies
Ein Trommelmotor erfüllt die Schutzart IP66/
IP69, und trotzdem dringt im Betrieb Wasser ein.
Wie kann das sein? Und wie kann man es
verhindern? Ein Motorenhersteller hat sich etwas
einfallen lassen.
Autor: Andreas Flies, Rulmeca Germany, Aschersleben
In der Lebensmittelverarbeitung zählen vor allem Hygiene, Hygiene
und Hygiene. Sie war und ist die wichtigste Grundvoraussetzung
für qualitativ hochwertige Lebensmittel mit langer Haltbarkeit.
Dabei steigen die Hygieneanforderungen ständig: Gesetzesvorgaben
und Empfehlungen sehen immer kleinere Grenzwerte für
Schadstoffe und Mikroorganismen vor. Gleichzeitig erwarten die
Konsumenten immer weniger Zusatz- und Konservierungsstoffe in
ihren Lebensmitteln. Trotzdem darf die Haltbarkeit nicht leiden.
HYGIENISCHE DESIGNS
Die wesentliche Grundlage für die Hygiene wird durch die Konstruktion
von Anlagen geschaffen. Förderanlagen sollen insbesondere
versiegelte, glatte, nicht absorbierende und leicht zu reinigende
Lebensmittel-Kontaktflächen sowie einfach zu reinigende Konstruktionen
ohne Schmutzecken und Toträume aufweisen. Unter
diesen Vor gaben haben sich hygienische Komponenten wie zum Beispiel
Edelstahl-Trommel motoren für die Fördertechnik schon seit
vielen Jahren in der Lebensmittelindustrie etabliert. Als All-in-One
Komponente integrieren sie Motor und Getriebe direkt in der
Trommel, die man ohnehin für die Fördertechnik braucht. Dadurch
sind Trommelmotoren anderen Antriebsarten – wie zum Beispiel
dezentralen Antrieben mit separatem Getriebe oder gar zentralen
Antrieben mit Ketten – aus hygienischer Sicht weit überlegen.
38 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

ANTRIEBSTECHNIK
Trommelmotoren vermeiden zudem schwer erreichbare Schmutzecken
und Toträume, sodass sich keine Verunreinigungen und
Keime an unzugänglichen Stellen sammeln können.
Bei der Konstruktion ist zudem zu berücksichtigen, dass Anlagen
täglich wirksam und leicht gereinigt werden können. Dies bedingt
auch eine hohe Robustheitsanforderung. Trommelmotoren
müssen also nicht nur resistent sein gegen aggressive Reinigungsund
Desinfektionsmittel, sondern auch bei mehrfacher täglicher
Reinigung mit Schwallwasser sowie Hochdruck- und Dampfstrahlreinigung
hundertprozentig dicht sein.
IP66, IP69 ODER BEIDES
Ob eine Komponente die erforderliche Dichtheit bietet, wird
zumeist in IP-Schutzgraden angegeben. Wichtig ist dabei, dass Motoren
mit einem doppelten IP-Schutz ausgestattet sind, denn es ist
ein Unterschied, ob ein System für einen Schutz nur nach IP66 oder
nur nach IP69 oder nach beiden Schutzarten mit IP66/IP69 spezifiziert
ist. Wissen muss man nämlich, dass der hochwertiger wirkende
IP69 Schutz nicht automatisch auch den IP66 Schutz beinhaltet.
Wie verhält es sich aber genau?
Beim IP66-Schutz hat starkes Strahl wasser aus drei Metern Entfernung
mit 100 Litern pro Minute (12,5 mm Düse) bei einem Druck
von 1 bar (1000 hPa) gegen das Gehäuse aus jeder Richtung für
mindestens drei Minuten keine schädliche Auswirkungen. IP69
bietet Schutz gegen Hochdruck- oder Dampfstrahlreinigung. Damit
sind Systeme gegen Strahlwasser aus unmittelbarer Nähe mit hoher
Temperatur geschützt. Die Wassermenge ist zwar mit 14 bis 16
IP-SCHUTZARTEN SOLLTEN
AUCH ROTIEREND GELTEN
Litern pro Minute geringer, der Druck ist aber mit 80 bis 100 bar
(80 000-100 000 hPa) höher und der Abstand mit 0,1 bis 0,15 m viel
kleiner und die Wassertemperatur beträgt bei IP69 80° C, wo hingegen
für IP66 keine Wassertemperatur vorge geben wird, sodass mit
normalen Leitungswassertemperaturen getestet wird.
Die Edelstahl Trommelmotoren von Rulmeca weisen genau
diese doppelte IP66/IP69 Schutzstufe auf. Damit sind sie nachweislich
geschützt gegen eine Vorreinigung und ein nachträgliches
Ausspülen der Reinigungs- und Desinfektionsmittel sowie
gegen die mikrobiologische Reinigung mit Dampfstrahl- und
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aber die Anforderungen der
Praxis nicht von den Normen
erfasst werden? Dann ist es
vorteilhaft, wenn ein Anbieter
mitdenkt – und, wie in diesem
Fall, seine Trommelmotoren
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AUCH IM LAUFENDEN BETRIEB
Dieser doppelte Schutz ist augenscheinlich hinreichend. Er trifft bei Trommelmotoren jedoch
nicht ganz zu, denn man muss wissen, dass die IP-Tests bei Stillstand gefahren werden.
Wie sieht es aber bei Förderan lagen aus, die mit Cleaning-in-Place-Verfahren bei laufendem
Motor gereinigt werden, um z. B. die Zwischenräume von Kunststoffmodulbändern
zu reinigen? Für solche Anwendungen müssten Trommelmotoren auch im laufenden
Betrieb einen IP66/69-Schutz aufweisen! Wie unterscheidet sich diese Anforderung aber?
Bei montiertem und drehendem Motor belasten die Bandkräfte das Lager der Achse
einseitig. Dadurch können mikroskopisch kleine Spalten auftreten, die bei Stillstand
nicht vorhanden sind. Diese Spalten können zu einem Eindringen von Reinigungsmitteln
und Wasser führen. Um seine Kunden vor solchen unnötigen Risiken und Aufwenden
zu schützen, hat Rulmeca seine Trommelmotoren deshalb als erstes Unternehmen
der Branche auch im laufenden Betrieb getestet. Und auch bei Betrieb konnte nachgewiesen
werden, dass die Motoren einen zuverlässigen Schutz sowohl unter IP66- als
auch unter IP69-Bedingungen bieten.
Hierzu legt Rulmeca seine Trommelmotoren auch anders aus, als der Wettbewerb.
Der kritische Punkt ist die Dichtung zwischen dem statischen Achszapfen und der drehenden
Trommel. Hier hat Rulmeca eine höchst dichte Lösung entwickelt. Diese nutzt
eine Reibschlussdichtung aus hochwertigem PTFE. Im Dichtungsbereich ist der Achszapfen
durch Rollieren ober flächenvergütet worden. Die Dichtfläche wird dadurch
sowohl härter als auch glatter. Die PTFE-Mikropartikel sorgen sodann auf dieser Oberfläche
für einen reibungsfreien und langzeitdichten Lauf ohne Abrieb.
Damit auch im Betrieb und bei den hier zusätzlich auftretenden Bandzugkräften eine
hundertprozentige Dichtigkeit gegeben ist, verfügt die PTFE-Dichtung über eine im
Hause Rulmeca eigenentwickelte Doppellippendichtung ohne Mikroschraubeffekt. Bei
normalen gedrehten Dichtungen entstehen nämlich feinste Gewinderiefen, durch die
Flüssigkeiten bei Rotation wandern können, wie ein Tonabnehmer über eine Schallplatte.
Dieser Effekt tritt bei den Rulmeca Trommelmotoren nicht auf.
www.rulmeca.de
Die Trommelmotoren für hygienische Fördertechnik gibt es
in unterschiedlichen Durchmessern und Leistungsklassen
40 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

ANTRIEBSTECHNIK
INTELLIGENTE ANTRIEBSSYSTEME BESEITIGEN AUTARK BLOCKADEN IM BETRIEB
Nord Drivesystems hat intelligente Antriebssysteme mit
integrierter SPS im Portfolio. Diese übernehmen in Kundenanwendungen
komplette Ablaufsteuerungen. Dank umfangreicher
Diagnostikfunktionen, Sensorschnittstellen und Prozessregler
können sie insbesondere Blockaden erkennen und in vielen
Fällen normale Beweglichkeit selbstständig wieder herstellen.
Dies steigert die Anlagenverfügbarkeit und senkt den Servicebedarf.
Lässt sich ein Hindernis, wie zum Beispiel eine Verstopfung
in einer Leitung, durch Geschwindigkeits- und Laufrichtungswechsel
beseitigen, so nimmt der Antrieb anschließend den
Normalbetrieb wieder auf. Andernfalls kann er eine Störmeldung an die Leitebene veranlassen und dazu ein Ausweichmanöver
einleiten, indem er beispielsweise vernetzte Antriebseinheiten anweist, einen Bypass freizuschalten. Die Aktionen lassen sich individuell
anwendungsspezifisch programmieren. Zugleich ist die optimale Einbindung in Automatisierungsnetzwerke gewährleistet. Die
Umrichter-SPS bereitet Antriebs- und Anwendungsdaten bei Bedarf für eine übergeordnete Steuerung oder zu Diagnosezwecken auf.
www.nord.com
KOMFORTZONE FÜR
HEISSE UMRICHTER
Rittal hat sein System LCP
Industrie zur flüssigkeitsbasierten
Kühlung von Leistungselektronik
in Schaltanlagen weiterentwickelt.
In ihm sind nun Aussparungen
vorgesehen, durch die sich
Sammelschienensysteme und
Kabel führen lassen. So kann es
auch in angereihten Schaltschränken
eingesetzt werden. Platz für
die Durchführung des Sammelschienensystems
ist oben im
Klimaschrank, unten ist Platz für
die N/PE-Schienen. An beiden
Positionen lassen sich Kabel
zusätzlich durchführen. Zu jeder
Seite des Wärmetauscher-
Schranks können zwei Schaltschränke
gekühlt werden. Mit
einer Kühlleistung bis 10 kW lässt
sich z. B. die Kühlung von Frequenzumrichtern
realisieren. In dem
optimierten System kommen auch
EC-Lüfter zum Einsatz, die ca. 50 %
weniger Energie verbrauchen.
Durch die optionale Drehzahlregelung
der Lüfter kann in sensiblen
Bereichen zudem der Geräuschpegel
reduziert werden. Mit einem
UL-Listing kann das System auch
für Anwendungen in den USA
eingesetzt werden.
www.rittal.de

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
ANTRIEBSTECHNIK
Foto: Giant Japanese spider crab, shutterstock
GREIFER
SPINNE
42 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

Carolin Ank, Jan Rohde
Spinnen können ihre acht Beine unabhängig voneinander bewegen.
Die bionische Greiferspinne setzt noch eins drauf. Eine Armada
von intelligenten Servoantriebssystemen macht sie zum flexiblen
Bewegungstalent, das in der Fertigung von Verbundbauteilen
alles im Griff hat.
Autoren: Carolin Ank, Jan Rohde,
WITTENSTEIN cyber motor GmbH,
Igersheim
DER KONSTRUKTEUR 11/2016 43

ANTRIEBSTECHNIK
Insgesamt 19 industrietaugliche Kleinservomotoren der Baureihe
Cyber Dynamic Line, jeweils in Verbindung mit einem kompakten
Antriebsverstärker Simco Drive, ermöglichen präzise und filigrane
Bewegungsabläufe, die stufenlos und unabhängig voneinander
angesteuert werden können. Neun dieser Kleinservomotoren positionieren
je einen Vakuumsauger vertikal über einen Spindeltrieb.
Mit ihnen nimmt die Greiferspinne zum einen PU-Kerne in verschiedenen
Dimensionen und zum anderen unterschiedliche
flache Composite-Zuschnitte auf, die dabei für den Verarbeitungsprozess
vorgeformt werden. Die übrigen Kleinservomotoren verfahren
die Sauggreifer formatabhängig in der Horizontalen; ebenfalls
mittels Spindeltrieb. Alle Servoantriebe sind in Einkabeltechnik
ausgeführt – und über eine Energiekette auf je einen Simco
Drive im Schaltschrank verdrahtet.
HANDLINGSYSTEM FÜR VERBUNDBAUTEILE
„Im Rahmen des EU-Förderprojektes Lowflip haben wir den von
der spanischen Forschungsgesellschaft Tecnalia konzipierten
Prototypen der Greiferspinne zu industrietauglicher Serienreife
weiterentwickelt“, erläutert Michael Schneiderbauer von der Produktentwicklung
bei Fill. Lowflip (Low cost flexible integrated
composite process) hat zum Ziel, neue Prozesse zur flexiblen,
automatisierten Fertigung von Verbundbauteilen aus Kohlefaserstoffen
(CFK) und Glasfaserstoffen (GFK) zu entwickeln. „Eine der
DIE KLEINSERVOMOTOREN
TRAGEN ENTSCHEIDEND ZUR
GEWICHTSREDUKTION DER
GREIFERKONSTRUKTION BEI
zentralen Ideen dabei ist, den Schichtaufbau und das Aushärten
der Bauteile, die z. B. als Domstreben in Automobilen zum Einsatz
kommen, auf einem einzigen Werkzeug zu realisieren“, so Michael
Schneiderbauer. „Dies wiederum erfordert ein hochgradig bewegliches
Handlingsystem, das verschiedene Linearpositionen ohne
mechanisches Umrüsten flexibel anfahren kann, um die unter-
schiedlich dimensionierten Composite-Zuschnitte und PU-Kerne
aufnehmen, vorformen und absetzen zu können.“
Diese technologische Herausforderung war wie geschaffen für
Fill. Das Unternehmen mit seinen etwa 700 Mitarbeitern ist ein
international führender Hersteller von Maschinen- und Anlagen,
u.a. zur Produktion und Verarbeitung von Verbundwerkstoffen.
Fill hat sich neben der grundsätzlichen Industriereife des Spinnengreifers
– u. a. Schutzart IP54, ProfiNet-Schnittstelle und einfache
Inbetriebnahme – drei besondere Ziele vorgegeben: „Höchste
Flexibilität beim Greifen, deutliche Gewichtsreduzierung des Endeffektors
und minimierte Total Cost of Ownership, d. h. Kosteneffizienz
bei Beschaffung und Betrieb eines solchen Handlingsystems“,
fasst Michael Schneiderbauer zusammen. „Mit dem Einsatz von
Carbonrohren für die tragende Struktur sowie den Kleinservomotoren
von Wittenstein haben wir eine Gewichtsreduktion des Greifers von
mehr als 50% erreicht. Dies schlägt sich sowohl in der Auslegung
des Roboters selbst nieder, der nun auch eine Nummer kleiner sein
kann, als auch in den Betriebskosten, vor allem in einer signifikanten
Energieeinsparung.“
KLEINSERVOMOTOR MIT KOMPAKT-VERSTÄRKER
Die mechatronische Komplettlösung für die Greiferspinne besteht
zum einen aus dem Antriebsverstärker Simco Drive als Schaltschrankvariante
in IP20. Aufgrund der vorhandenen Siemens-Steuerung
hat sich Fill für die Simco Drive-Version mit Profinet-Interface
entschieden. Teil zwei des Mechatronik-Duos ist ein industrietauglicher
Kleinservomotor der Baureihe Cyber Dynamic Line. „In
der Greiferspinne ist ein Servomotor mit einem Außendurchmesser
von 32 mm und einer Nennleistung von 110 Watt integriert“, erklärt
Michael Schneiderbauer. „Die runde Bauform passt vom Design
her sehr schön in die mechanische Ausführung des Carbonrohr-Rahmens.“
Auch die Leistungsdaten sind ideal: „Mit seinem
Gewicht von nur etwa 220 Gramm ist dieser Motor deutlich leichter
als vergleichbare Antriebe auf dem Markt.“
SCHICHTAUFBAU IN EINEM WERKZEUG
Die besondere Prozessinnovation, die mit der neuen Greiferspinne
realisiert wird, ist das lagenweise Schichten und Aushärten der ver-
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
01
02
01 Alle Servoantriebe sind über eine Energiekette
im Schaltschrank auf je einen kompakten
Antriebsverstärker in Schutzart IP20 verdrahtet
02 Insgesamt 19 industrietaugliche Kleinservomotoren
ermöglichen präzise Bewegungsabläufe, die
stufenlos und unabhängig voneinander ausgeführt
werden können
44 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

„UNSER ZIEL: PERFEKTE
ANTRIEBSLÖSUNGEN
FÜR BEWEGTE
MASCHINEN-
STRUKTUREN"
Carolin Ank,
Produktmanagerin
WITTENSTEIN cyber
motor GmbH
„Wer platzsparende Antriebslösungen
sucht, dem bietet
Wittenstein mit den kompakten
Antriebsverstärkern und innovativen
Kleinservomotoren eine
Technologie-Konstellation mit
hohem Performance-Potenzial –
und das ohne Schnittstellenrisiken.
Verschiedene Bus-Systeme
ermöglichen die freie Anbindung
an übergeordnete Steuerungen.
Eine Parametrierung ist nicht
erforderlich – was die Inbetriebnahme
beschleunigt.“
„UNSERE
SERVOANTRIEBE
BAUEN EXTREM
KOMPAKT“
Jan Rohde, Technischer
Vertrieb, WITTENSTEIN
cyber motor GmbH
„Das punktgenaue Anfahren
unterschiedlicher Greifpositionen
durch unsere intelligenten
Antriebssysteme bietet in der
Applikation der Greiferspinne für
die Herstellung von Composite-
Bauteilen die notwendige
Flexibilität für eine prozessgerechte
und wirtschaftlich effiziente
Handhabungslösung.“
www.DerKonstrukteur.de
www.DerKonstrukteur.de
schiedenen Composite-Bestandteile
in einem Werkzeug. Zu Beginn
des Handlings werden die Greifpositionen
entsprechend der zu verarbeitenden
Lagenformate – von
300 x 100 mm bis 1300 x 400 mm –
aus dem CAD in die Maschinensteuerung
übernommen. Diese positioniert
zunächst die Sauggreifer
in x- und y-Richtung, bevor sie dann
innerhalb eines Linearhubes von
100 mm entsprechend der Höhe der
Composite-Matte bzw. des PU-
Kerns vorpositioniert werden. Während
die Greiferspinne durch den
Roboter abgesenkt wird, werden die
Sauggreifer durch die Kleinservomotoren
passend zur Geometrie individuell
an das Werkstück herangefahren,
so dass sie dieses mit Unterdruck
aufnehmen können.
„Nachdem eine Matte gegriffen
wurde, wird sie durch Verfahren
der Achsen vorgeformt, um ein faltenfreies
Ablegen auf dem Werkzeug
zu gewährleisten“, beschreibt
Michael Schneiderbauer den Prozess.
„Danach wird die Matte vakuumiert
und bei ca. 80 °C umgeformt.
Als zweite Lage setzt die
Greifspinne jetzt den PU-Kern auf
die erste Matte. Im letzten Schritt
wird über die Greifeinheit millimetergenau
und vorgeformt die
zweite Composite-Matte aufgelegt
und in weiterer Folge das gesamte
Bauteil bei 120 °C ausgehärtet.
Dann ist das Compositebauteil aus
faserverstärkten Kunststoffen fertig,
ohne dass das Gewebe wie in
bisherigen Verfahren zwischen den
einzelnen Prozessschritten aufwändig
gehandelt und gelegt
werden musste.“
UNTERSTÜTZUNG
IM ENGINEERING
Auch wenn die Komponenten der
mechatronischen Antriebslösung
perfekt aufeinander abgestimmt
sind, war es doch hilfreich, sich
gemeinsam Gedanken über die
Auswahl der Antriebe zu machen –
und beispielsweise mit der Auslegungssoftware
Cymex 5 zu arbeiten.
„Hier haben wir von Wittenstein
professionellen Support erhalten,
der maßgeblich zu einer
funktionsgerechten und effizienten
Auslegung der Antriebslösung
sowie der schnellen Umsetzung
beigetragen hat“, blickt Michael
Schneiderbauer zurück.
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Ausdruck
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ANTRIEBSTECHNIK
SCHLANK
im
FLUG
…
Denzentrale Antriebe verschlanken Schaltschränke
und Verkabelung. Aber was haben sie
mit leichteren Flugzeugen zu tun? Die Antwort
liefert eine Reise ins „CFK-Valley“ bei Stade.
Beim Flugzeugbau zählt jedes Gramm. Die seit Jahrtausenden
im Schiffsbau bewährte „Spantenbauweise“ bringt
auch in der Luftfahrt entscheidende Stabilitäts- und Gewichtsvorteile.
Ist die Hülle zudem aus faserverstärktem
Kunststoff (FVK), sind weitere Verbesserungen möglich. Deshalb
erforschte das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und angewandte
Materialforschung (IFAM) im Rahmen des durch das
Luftfahrtforschungsprogramm des Bundes geförderten Verbundprojekts
VIA/F-AroMon ein automatisiertes, klebetechnisches
Fügen von FVK-Platten. Die erste Testanlage im „CFK-Valley“ bei
Stade entstand in Kooperation mit dem Anlagenbauer Broetje-
Automation und Bosch Rexroth als Lösungspartner.
MIT DEZENTRALEN ANTRIEBEN
Vor dem automatischen Fügen durch einen Roboter werden die
FVK-Platten von den Schablonen über mehrere Sauger aufgenommen,
die von je einer Lineareinheit aus elektromechanischem Zylinder
(EMC), Servomotor und dezentralem Servoantrieb
IndraDrive Mi gesteuert werden. Die vier Schablonen der Seiteneinheit
sind mit jeweils sechs, die vier Schablonen der Dacheinheit
mit zehn Lineareinheiten versehen. Kooperationspartner Broetje-
Automation, der das Vorkonzept erstellte und die Dacheinheit baute,
hatte sich für Bosch Rexroth als Lösungspartner ausgesprochen.
„Der flexible Bauplatz erforderte zwingend ein modulares und dezentrales
Antriebssystem“, erklärt Holger Tietje, operativer Leiter
des zur Broetje-Automation Gruppe gehörenden Consulting Unternehmens
Compose 2 Compete. „Dank der Komplettlösung von
Rexroth konnten wir dem IFAM ein zugleich innovatives und leistungsfähiges
Konzept vorstellen, mit dem die Forscher die Anzahl
der Schablonen und EMCs in Abhängigkeit vom jeweiligen Bauteil
beliebig variieren können.“
Die hohen Anforderungen nach Flexibilität und Modularität erfüllt
das dezentrale Antriebskonzept unter anderem mittels eines
Hybridkabels. Neben der Versorgung und Steuerung der Servomotoren
lassen sich darüber auch einfache I/O-Signale übertragen.
Für Holger Tietje ist die Rexroth-Lösung dank dieser Eigenschaften
auch für komplexe Produktionssysteme mit hundert und mehr
Antrieben interessant sowie für verfahrbare, künftig vielleicht sogar
mobile Fügesysteme. „Die Baukastenlösung von Rexroth ist
bezüglich ihrer Funktions- und Zukunftssicherheit weit fortgeschritten.
Das gilt im Übrigen auch für die Verwendung offener
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
FLEXIBLER BAUPLATZ …
Eine flexible Fügevorrichtung, die
sich an unterschiedliche Stärken
und Größen anpassen lässt, war
Voraussetzung für die Verarbeitung
der FVK-Platten und die anschließende
Untersuchung der Material- und Klebeeigenschaften.
Denn die beiden Dach- und
Seiteneinheiten eines Flugzeugs, die es zu erproben
galt, wurden aus mehreren Bügeln, den
Schab lonen, zusammengestellt, die sich bis zu
einem Abstand von einem Meter manuell
verschieben lassen.
46 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

ANTRIEBSTECHNIK
Schnittstellen wie OPC UA im Zusammenhang mit der Software-
Lösung Open Core Engineering.“
RICHTUNG INDUSTRIE 4.0 …
Nachdem Broetje-Automation alle Funktionen erfolgreich getestet
hatte, ging die Dacheinheit an das IFAM, das mit derselben von Broetje-
Automation vorgeschlagenen dezentralen Antriebstechnik die Seiteneinheit
der Flex-Bau-Vorrichtung erstellte. Im Hinblick auf ein
möglichst breites Einsatzspektrum des neuen Verfahrens legten die
Wissenschaftler neben der kompakten Bauweise mit integrierter
Steuerung großen Wert auf eine hohe Positioniergenauigkeit, Traglast
und Automatisierungsfähigkeit. Eine weitere Anforderung bildete die
Kraftüberwachung anhand der Motorströme. Weil diese Funktion in
den Rexroth-Antrieben bereits softwareseitig hinterlegt war, brauchten
keine zusätzlichen Sensoren in das System integriert zu werden,
was sich letztlich auch positiv auf die Projektkosten auswirkte. „Über
den in der Steuerung integrierten OPC-UA-Server lassen sich die Geometriedaten
der Schalen, die mittels komplexer Algorithmen durch
einen separaten Rechner ermittelt werden, in der ganzen Anlage verfügbar
machen“, erklärt IFAM-Projektingenieur Daniel Valencia.
… UND SCHALTSCHRANKLOSE ANTRIEBSTECHNIK
Momentan erfolgt die Steuerung der dezentralen Rexroth-Antriebe
mittels Profinet über eine Fremd-SPS, was sich laut Daniel Valencia
trotzdem sehr einfach realisieren ließ und die Schaltschrankfläche
im Vergleich zu einem konventionellen Antrieb um 72 % auf 0,2 m 2
begrenzte. Der Unterschied bei der Verkabelung ist nicht minder
01 Die Dacheinheit
der Fügevorrichtung besteht
aus vier Schablonen mit jeweils
10 Lineareinheiten mit dezentraler,
schaltschrankloser Antriebstechnik
ausschlaggebend für die Wahl der Rexroth-Lösung. Allein die Seiteneinheit
der Anlage hätte mit herkömmlicher Antriebstechnik mindestens
50 Kabel mit einer Gesamtlänge von über 1,1 km verursacht,
was eine Bedienung unmöglich gemacht hätte. Die dezentrale Antriebstechnik
von Rexroth kommt dagegen mit nur sechs Hybridkabeln
und 147 m aus. Das sind 87 % weniger.
„Bosch Rexroth hat uns mit einem klaren Konzept, einer gelungenen
Komplettlösung und gutem Support mit schnellen Reaktionszeiten
überzeugt“, so das Fazit von Daniel Valencia, „und damit wesentlichen
Anteil an der termingerechten Realisierung unserer
Versuchsanlage.“
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ANTRIEBSTECHNIK
02 Kompaktes Layout: Für eine
Schablone der Dacheinheit mit zehn
dezentralen Antrieben sind insgesamt
nur 55 m Hybridkabel erforderlich
"INTELLIGENTE MASCHINEN-
BAU-KOMPONENTEN
ERWECKEN LEICHTBAU-
LÖSUNGEN ZUM
LEBEN"
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Martina Heimerl,
Redakteurin
02
Bei Leichtbau denke ich als
allererstes an innovative Werkstoffund
Verbindungstechnik. Aber
Leichtbau hat, wie man hier sieht,
auch viel mit intelligenten Maschinenbau-Komponenten,
wie z. B.
dezentralen Antrieben, zu tun. Als
wichtige Bausteine innovativer
Fertigungsanlagen überführen sie
Leichtbau-Technologien, -Werkstoffe
und -Bauteile von der Theorie in die
Praxis.
AUF DEN PUNKT GEBRACHT
Mit seiner Testanlage in Stade hat das Fraunhofer IFAM ein zukunftsweisendes Anwendungsfeld
für den Einsatz von FVK-Platten erforscht, dessen Bedeutung sich über den Flugzeugbau
hinaus in alle Branchen erstreckt, die leichte, formstabile und kostengünstige Bauteile
benötigen. Im Rahmen des Verbundprojekts in Stade ist es dem IFAM gelungen, die
bisher manuelle Spantmontage mit einem Füllen der Spalte durch einen vollständig automatisierten
Ablauf zu ersetzen. Im Hinblick auf eine künftige Serienfertigung ist darüber
hinaus bereits für die erforderliche Antriebsintelligenz gesorgt. Denn mithilfe des dezentralen
Konzepts lässt sich selbst eine hohe Anzahl an Antrieben auf engstem Raum konzentrieren
und mit geringstem Verkabelungsaufwand modular anpassen und effizient steuern.
Bilder: Fraunhofer IFAM, Broetje Automation, Bosch Rexroth AG
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SERVOUMRICHTER AUF NEUEM DYNAMIKLEVEL
Die TQ-Group bringt Ende 2016 unter der
Marke Robodrive ihre eigene Servoumrichter-
Technologie auf den Markt. Mit dem universellen
Niederspannungsinverter SDB-40-100
können Prozesszykluszeiten und Gleichlaufeigenschaften
optimiert werden. Die Servo-
Drive-Box unterstützt alle marktüblichen
Sensortypen und Feldbusse. Auch in Netzwerken
mit dreistelliger Teilnehmerzahl können
alle Achsen im Nanosekunden-Bereich
aufeinander abgestimmt werden. Mit dem Rechenmodul werden alle Regelkreise mit
100 kHz getaktet. Die Regeldynamik reicht aus, um Motoren bis 600 000 min -1 . zu
betreiben. Die Drehzahlinversion von negativer auf positive Maximaldrehzahl geht so
schnell vonstatten, dass sie nicht sichtbar ist. Der entstehende Ruck des Rotors ist
wiederum mit der Hand deutlich spürbar. Das digitale Datenlogging stellt neben den
üblichen Zustandsgrößen auch sämtliche internen Reglervariablen mit einer zeitlichen
Auflösung von 100 kHz direkt am PC zur Verfügung.
www.tq-group.com
MOTORSCHUTZRELAIS: KOMPAKTER UND MIT ATEX-VARIANTEN
Von seinen Thermistor-Motorschutzrelais
hat Siemens eine
neue Generation auf den Markt
gebracht. Sirius 3RN2 benötigt
mit 17,5 und 22,5 mm Baubreite
weniger Platz im Schaltschrank
als sein Vorgänger. Durch eine
durchgängige Weitbereichs-Versorgungsspannung
werden nun
mit nur einem Gerät alle Versorgungsspannungen
weltweit
abgedeckt. Die Relais schützen
den Motor vor Überhitzung, indem sie die Temperatur an thermisch gefährdeten
Stellen im Motorinneren messen. In die Motorwicklungen eingebaute PTC-Temperaturfühler
überwachen kritische Erwärmungen. Die Atex-Varianten der neuen Generation
eignen sich für SIL-1-Anwendungen und erfüllen so eine wesentliche Anforderung der
DIN EN 50495. Der Nachweis der Atex-Tauglichkeit gilt für Gas- und Staubatmosphären.
Für die Inbetriebnahme der neuen Modelle ist keine Parametrierung notwendig, womit
sich Fehlermöglichkeiten reduzieren. Zudem sind keine zusätzlichen Kenntnisse über
Motordetails nötig.
www.siemens.com
IN DIE STEUERUNGSUMGEBUNG INTEGRIERBARE UMRICHTER
Neben dem am Markt bereits verfügbaren MFR-Umrichter hat das Unternehmen
Ruhrgetriebe jetzt für Anwendungen mit variablem und konstantem Drehmoment im
Innen- und Außeneinsatz den Frequenzumrichter Inveor α im Programm. Das Gerät
wurde bei einphasiger Eingangsspannung von 230 V für den Leistungsbereich von 0,25
bis 0,75 kW konzipiert. Sein modularer Aufbau und die Vielzahl an Schnittstellen
ermöglichen eine individuelle Anpassung an applikationsspezifische Anforderungen.
Der Frequenzumrichter Inveor α kann entweder fest auf einem Drehstrom-Getriebemotor
aufgebaut oder als Einzelgerät an die Wand montiert werden. Aufgrund seiner
CE-, UL- und CSA-Zertifizierungen ist das Gerät für den weltweiten Einsatz geeignet.
Sein Druckgussgehäuse in der Schutzart IP65 stellt vollständige Staubfreiheit sicher
und ermöglicht den Einsatz im Innen- und Außenbereich bei Temperaturen von - 25 bis
+ 40 °C im S1-Betrieb.
Die integrierte Soft-SPS, eine optionale Canopen-Feldbus-Variante sowie Standardanschlüsse
für Handbediengerät, Potentiometer und PC-Anschluss machen den
Umrichter zu einer komfortablen Lösung in der dezentralen Antriebstechnik.
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ANTRIEBSTECHNIK
GEBÄNDIGT
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Carsten Jürgens
EMV-Probleme treten bei Frequenzumrichtern
nicht nur am Eingang, sondern auch am Ausgang
auf. Es gibt hierfür ein breites Spektrum an
Filtern und Drosseln, mit denen sich die
unterschiedlichsten Störungen beseitigen lassen.
Bei Applikationen, in denen Umrichter und Motor über eine
längere Leitung miteinander verbunden sind, treten parasitäre
Kapazitäten zwischen den Leitern und gegen Erde
auf. Hinzu kommt, dass die Anstiegszeit der Rechteckimpulse
der Umrichter-Ausgangsspannung im Bereich 5 bis 10 kV/µs
liegt, was bei jedem Schaltvorgang zu hochfrequenten Strömen in
der Leitung führt. Diese haben eine ganze Reihe von ungünstigen
Auswirkungen:
Autor: Carsten Jürgens, EPCOS AG, München
Die Überlagerung der Leitung mit hochfrequenten Strömen verringert
den zur Verfügung stehenden Strom für den Betrieb des
Motors. Zum Ausgleich muss der Umrichter größer dimensioniert
werden. Störströme können bei langen Leitungen so groß werden,
dass die Überstromschutzschaltung des Umrichters anspricht. Hochfrequente
Ströme verursachen mit ihrem hohen Schaltfrequenzgehalt
Verluste in der Leitung wie auch im Motor. Da ein Teil der hochfrequenten
Ströme gegen Erde fließt, verursachen sie asymmetrische
Störungen. Bei Verwendung ungeschirmter Motorleitungen würden
dadurch unzulässig hohe Störfelder erzeugt, weshalb in der Regel
kostspielige geschirmte Motorleitungen verwendet werden.
Die hohe Flankensteilheit der Umrichterspannung regt außerdem
parasitäre Schwingkreise an, die aus Kabel- und Motorkapazitäten
sowie Leitungsinduktivitäten bestehen. Deren Ausschwingvorgänge
überlagern sich der Umrichterspannung. Dies führt vor
allem auf der Motorseite zu kurzzeitigen Spannungsüberhöhungen,
die die Motor-Nennspannung weit überschreiten können und
durch Teilentladungen die Motorisolation belasten, was wiederum
zu einem Motorausfall führen kann.
01 Die Motordrosseln unterdrücken Spannungsspitzen
02 Motordrosseln, Sinusfilter und EMV-Sinusfilter für effektive Entstörung
50 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

In Summe ergeben sich daraus am Umrichterausgang
folgende Probleme: große hochfrequente
Blindströme in der Motorleitung,
EMV-Probleme, Überspannung am Motor, Beschädigung
der Motorisolation, Lagerschäden
durch Ableitströme über die Motor lager und
Motorengeräusche.
MOTORDROSSELN
Für eine effektive Entstörung sind im Wesentlichen
Faktoren wie Leitungslänge, Spektrum
der Störfrequenz, Motortyp oder auch die Leistung
entscheidend. Welcher Aufwand bei der
Entstörung der Umrichterausgänge tatsächlich
erforderlich und sinnvoll ist, muss im Einzelfall
entschieden werden.
Die du/dt-Drosseln von Epcos, auch als Motordrosseln
bezeichnet, sind typische Bauelemente,
mit denen sich Störungen unterdrücken
lassen, die durch lange Motorleitungen entstehen.
Durch diese Längsdrosseln fließt der gesamte
Motorstrom. Steile Strom- und Spannungsflanken
am Ausgang des Frequenzum-
richters werden durch die Induktivität abgeflacht
und die parasitären Kapazitäten der
Motorkabel werden weniger stark ge- und entladen.
Motordrosseln werden hauptsächlich zum
Schutz der Motorwicklungen vor Spannungsspitzen
eingesetzt.
Die Bauelemente der Serie B86301U* sind für
eine Bemessungsspannung von 520 V AC ausgelegt.
Je nach Typ betragen die Stromtragfähigkeiten
8 bis 1500 A. Sie eignen sich für Motorleitungen
mit einer Länge von bis zu etwa 100 m
bei Motorfrequenzen von 0 bis 400 Hz. Die kleineren
Typen sind für eine maximale Taktfrequenz
von 16 kHz ausgelegt, bei Varianten mit
Stromtragfähigkeiten >500 A liegt diese bei
2,5 kHz. Das Design der Drosseln entspricht der
Norm IEC 60076-6.
SINUSFILTER
Werden höhere Anforderungen an die Entstörung
gestellt, empfehlen sich Sinusfilter.
Auch sie sind als LC-Filter aufgebaut, ihre
Grenzfrequenz liegt aber im Gegensatz zu den
Motordrosseln zwischen der Ausgangsfre-
SPINPLUS
AN LEICHTIGKEIT
KAUM ZU ÜBERBIETEN
Leicht und schlank präsentiert
sie sich und ist die
ideale Präzisionskupplung
für hochdynamische Anwendungen.
01
Egal ob präzise positioniert,
bestückt oder gemessen wird
– das Leichtgewicht fühlt sich
überall zu Hause.
02
SCHMIDT-KUPPLUNG
GmbH
www.schmidt-kupplung.com
SPS HALLE 3 · STAND 3-511

ANTRIEBSTECHNIK
quenz und Umrichter-Taktfrequenz. Da das Sinusfilter hauptsächlich
auf symmetrische Störungen zwischen den Leitungen wirkt,
werden Störungen gegen den Schutzleiter kaum verringert. Daher
muss die Motorleitung weiterhin geschirmt ausgeführt werden.
Sinusfilter reduzieren Motorgeräusche und Wirbelstromverluste
und erlauben die Verwendung von Motorleitungen von deutlich
mehr als 100 m Länge.
Typische Sinusfilter sind die Bauelemente der Epcos-Serie
B84143V*R227, R229 oder R230. Sie sind für Dauerströme von 4 bis
WENN UNGESCHIRMTE MOTOR-
LEITUNGEN EINGESETZT WERDEN
KÖNNEN, HAT DAS TECHNISCHE
UND WIRTSCHAFTLICHE VORTEILE
320 A bei Nennspannungen zwischen 520 und 690 V ausgelegt. Die
zulässige Taktfrequenz der Umrichter liegt je nach Typ zwischen
1,8 und 16 kHz.
EMV-SINUSFILTER
Motordrosseln und Sinusfilter reduzieren Spannungsspitzen auf
den Motorleitungen, zeigen aber bei Störungen gegen Schutzleiter
kaum Wirkung. Auch Motorlagerströme werden nur wenig bedämpft.
Außerdem sind nach wie vor geschirmte Motorleitungen erforderlich.
Um die asymmetrischen Störungen auf der Motorleitung
soweit zu reduzieren, dass auf die Schirmung der Motorleitung verzichtet
werden kann, muss ein EMV-Sinusfilter verwendet werden.
Dieses besteht aus einem Sinusfilter, das durch eine stromkompensierte
Drossel mit Kondensatoren gegen Masse ergänzt ist. Diese
Schaltungstechnik kommt beim Epcos Sine Former zum Einsatz.
Abhängig von Querschnitt und Länge der Leitung ist der Einsatz
von Sine Former in Kombination mit ungeschirmten Leitungen
meist kostengünstiger als die Verwendung geschirmter Leitungen.
Häufig sind die Mehrkosten für Sine Former bereits ab einer Leitungslänge
von rund 100 m bei Verwendung eines ungeschirmten
Kabels kompensiert. Werden allein die Preise des Sine Former und
der ungeschirmten Leitungen mit den Kosten eines Sinusfilters und
geschirmter Leitungen verglichen, kann der Break-even bereits bei
Leitungslängen von weniger als 50 m erreicht werden. Dabei ist
noch nicht einmal der höhere Montageaufwand für geschirmte
Leitungen berücksichtigt. Zudem kann eventuell sogar die Motorgröße
reduziert werden.
Mit der Sine Former-Technologie werden selbst bei gekreuzter
Verlegung von Netzleitung und ungeschirmter Motorleitung die
Grenzwerte sicher eingehalten. In Summe lassen sich so die
Systemkosten senken und die Anlagenverfügbarkeit erhöhen.
Sine Former B84143V*R127 eignen sich auch zur Anlagennachrüstung,
nämlich dann, wenn erst bei der Inbetriebnahme durch
die Motorleitung verursachte EMV-Probleme auftreten. Auf die geeignete
Auslegung des netzseitigen EMV-Filters ist selbstverständlich
in jedem Fall auch weiterhin zu achten, etwa mit Hilfe der kompakten
Netzfilterreihe B84243A*. Hier sind in Kombination mit Sine
Former und bis zu 300 m ungeschirmter Leitung die Grenzwertklassen
C2 nach EN 61800-3 erreichbar.
www.epcos.com
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
WORK
www.elektror.de.
Elektror.indd 1 13.10.2016 10:53:28
52 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

ANTRIEBSTECHNIK
PROFINET-DREHGEBER: SCHNELL & KOMPAKT
Wachendorff
Automation hat die
absolute Drehgeber-Serie
WDGA um
die Industrial-
Ethernet-Schnittstelle
Profinet-IRT
erweitert. Das
Modell WDGA58F
hat eine besonders
kleine Bauform in
axialer und radialer
Richtung. Hohe
Lagerlasten gewähren dabei trotzdem eine lange Gebrauchsdauer.
Durch die minimale Bus-Zykluszeit von 125 µs halten die
Drehgeber auch mit den neuesten SPS-Technologien mit. Der
Singleturn-Bereich mit Quattromag-Technologie liefert eine
Auflösung bis 16 Bit, eine Genauigkeit von ± 0,0878° (12 Bit) und
eine interne Dynamik von 50 μs. Im Bereich des Multiturn sind die
Profinet-Geber mit der wartungsfreien und platzsparenden
Endra-Technologie ausgestattet. So können diese Geber mit
magnetischer Abtastung in vielen Applikationen eingesetzt
werden, in denen bisher nur absolute Drehgeber mit optischem
Prinzip eingesetzt werden konnten.
www.wachendorff-automation.de
SCHLEIFRINGE UND SERVOMOTOREN
Servotecnica, italienischer
Hersteller von Schleifringen
und mechatronischen Antrieben,
hat eine Niederlassung in
Raunheim bei Frankfurt
eröffnet und bietet nun seine
Produkte verstärkt auf dem
hiesigen Markt an.
Die Schleifringe sind für die
Automation optimiert und
können fertig verdrahtet oder
als kombinierte Ausführung
mit Drehübertrager geliefert
werden. Einsatzgebiete sind
der Maschinenbau, Abfüllanlagen und medizinische Applikationen,
Security-Kameras und Lichttechnik. Die Schleifringe und
rotativen Übertrager werden in der Signal- und Energieübertragung
sowie bei der Übertragung in Bussystemen verwendet.
Die Servomotoren sind als Gehäuse- oder als Einbauversion bis
6 kW und 240 mm Außendurchmesser verfügbar. Ihre Anwendungsgebiete
reichen vom Maschinenbau über die Medizintechnik
und die Automobilherstellung bis zur Verteidigungsindustrie.
Für alle Produkte werden auch individuelle Lösungen
angeboten.
www.servotecnica.de
STAND-ALONE-MOTION-CONTROL-
STEUERUNG
Ein Stand-alone Motion
Controller mit hoher
Performance ist der PMC
Primo MC von Pilz.
Skalierbar und mit
1,3-GHz-Prozessor kann er
in komplexeren Maschinen
und Anlagen zum
Einsatz kommen. Mit ihm
sind größere Programme
bei gleicher Zykluszeit
realisierbar, und bei gleicher Programmgröße können kürzere
Zykluszeiten umgesetzt werden. Mit Soft PLC nach EN/IEC 61131
ermöglicht er eine schnelle Inbetriebnahme. An Kommunikationsschnittstellen
unterstützt werden von ihm u. a. Modbus TCP,
Canopen und Profibus DP-S. Der Motion Controller besitzt drei
Gebereingänge für Absolutwert- oder Inkrementalgeber. Damit
lassen sich Master-Geberfunktion und Lageregelungen umsetzen.
Eine USB-Schnittstelle für die Datensicherung steht zur Verfügung.
Dazu kommen 16 digitale Ein- und Ausgänge, sodass er
E/A-Schnittstellen für viele Applikationen bietet. Das neue
Steuerungssystem ergänzt als offenes, externes Steuerungssystem
das antriebsintegrierte PMCprimo C.
www.pilz.com
STEUERUNG UNTERSTÜTZT
MODULARISIERUNG
Platzsparende Technik für modularisierte Maschinen: Lenze hat
seine Controller-Plattform 3200 C um Motion-Control-Steuerungen
für die Hutschiene erweitert, die mit neuen Prozessoren die
doppelte Leistung erbringen. Das bedeutet mehr Rechenpower
für die Steuerung von noch mehr koordinierten Achsen, z. B. für
Roboterzellen. Durch eine geringere Verlustwärme lassen sich die
Controller zudem ohne Lüfter oder Klimageräte aufbauen. Der
Hintergrund: Nur wenn die Steuerungsfunktionen einer Maschine
auf die einzelnen Module verteilt werden und in einem
eigenen Schaltschrank gekapselt werden, lassen sich die Vorteile
der Modularisierung nutzen. Gefragt sind schlanke Gehäuse mit
einer Automatisierungstechnik im Inneren, die nicht nur klein,
sondern auch ohne
Klimatechnik oder
Lüfter ausreichend
Performance liefert. In
diesem Sinne hat der
Hersteller zudem auch
die Servoumrichter für
Mehrachsanwendungen
i700 lüfterlos in
Durchstoßtechnik
konstruiert.
www.lenze.com
Group
www.vma-antriebstechnik.de
AUSGLEICHSKUPPLUNGEN
Präzise. Zuverlässig. Flexibel.
Reaktionsschnell. Dämpfend.

FLUIDTECHNIK
KRAFT
UND
PRÄZISION
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Hydraulik-Zylinder erfüllen diese Anforderungen
in Recycling-Anlagen. Sie helfen, stabile
Werkstoffverbünde aufzubrechen und extremen
mechanischen Belastungen standzuhalten.
Zudem ist für ein möglichst präzises Trennen der
verschiedenen Recycling-Endprodukte eine
präzise Einstellung der zu erzielenden
Partikelgrößen wichtig. All diese Anforderungen
machen Hydraulik zu einer Schlüsseltechnologie
in solchen Anlagen.
Kraft, Präzision und Qualität sind für den Betrieb von
Recycling-Anlagen unverzichtbar, betont Dipl.-Ing. Dirk
Dietrich, Spezialist für die Entwicklung bei der Pallmann
Maschinenfabrik GmbH & Co. KG in Zweibrücken. Die
Unternehmensgruppe ist führender Hersteller von Zerkleinerungsmaschinen
und -anlagen für die Kunststoff- und Recycling-
Industrie. Diese werden entsprechend den Kundenspezifikationen
maßgeschneidert ausgelegt oder als Standardanlage hergestellt.
Hydraulik spielt dabei eine wichtige Rolle. Bewährter Partner
für Hydraulik-Zylinder ist die Herbert Hänchen GmbH & Co.
KG aus Ostfildern bei Stuttgart.
HOHE ANSPRÜCHE ERFÜLLEN
Begonnen hat der Bau von Maschinen für die Bearbeitung insbesondere
von Verbundwertstoffen vor zehn Jahren mit einer Anlage
für Autoreifen. Die einzelnen Maschinen wie auch die gesamten
Anlagen waren und sind im Rahmen des Sondermaschinen- und
-Anlagenbaus für verschiedenste Verbundstoffe ausgelegt: So lassen
sich Holzverbünde – auch wenn sie stark verschmutzt sind –, Elektronikschrott,
Fußböden oder Fördergurte trennen.
Dies gilt auch für Reifen, die als Gummi, Stahl und Textil mit
einem Reinheitsgrad von 98 % der Wiederverwertung als Sekundär-
Rohstoffe zugeführt werden. Drei bis vier Arbeitsschritte sind dabei
für das Zweibrücker Unternehmen typisch: die Grobzerkleinerung
auf eine Größe von maximal 150 mm, das Trennen der Verbünde,
die Feingranulierung und bei Bedarf die Feinstgranulierung. In
jedem Fall ist dies ein Arbeitsschritt weniger als marktüblich.
Die Rahmenbedingungen sind – wie branchenüblich – extrem:
Große Kräfte zerkleinern letztlich unberechenbares Material in einem
äußerst rauen Umfeld. Alle Bauteile sind Belastungen durch Schmutz,
Staub und auch chemisch aggressive Stoffe ausgesetzt. Da Klappen,
Siebe, Rotoren und Zerkleinerungseinheiten großen Kräften standhalten
müssen und sehr schwer sind, ist Hydraulik unverzichtbar.
„Gerade im Recycling-Bereich müssen Bauelemente nach dem
Prinzip Einbauen und Vergessen arbeiten“, betont Dietrich. „Nach
entsprechenden Erfahrungen mit anderen Anbietern haben wir
uns deshalb bei anspruchsvolleren Einsatzbereichen für Hydraulik-
DIE ZYLINDER SIND HINSICHT-
LICH REIBUNG, VIBRATION UND
STICK-SLIP-EFFEKT OPTIMIERT
Zylinder von Hänchen entschieden. In einem spanischen Wiederverwerter
von Reifen arbeiten sie beispielsweise seit zehn Jahren
ohne Wartung oder Verschleiß.”
PRÄZISION IN RAUER UMGEBUNG
Für den Hydraulik-Spezialisten Hänchen ist Präzision der Schlüssel
für derartige Herausforderungen. Entscheidend ist, dass Fremdstoffe
und insbesondere kleinste Fremdkörper nicht in das Innere
des Zylinders gelangen und dort Dichtungen und Kolbenstange
54 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

FLUIDTECHNIK
02
01
langfristig beschädigen. Dazu trägt die Dichtungskombination entscheidend
bei. Bereits in der Basisausführung der Hänchen-Zylinder
sind daher optimierte Reibungseigenschaften, Vibrationsarmut
und minimaler Stick-Slip-Effekt selbstverständlich.
Sie resultieren u. a. aus einem Konstruktionsmerkmal, das die
Hydraulik-Experten aus Ostfildern inzwischen auf nahezu alle
Katalog-Zylinder ausgedehnt haben: Diese sind mit einer aufgespritzten
und nachbearbeiteten Kunststoff-Führung ausgerüstet.
Die Gleitflächen dieser Führungen wirken vibrationsdämpfend
und vermeiden Kantenpressung. Sie garantieren darüber hinaus
auch eine gewisse Aufnahmefähigkeit für Seitenkräfte.
Die ungewöhnlich lange Lebensdauer ist durch die hohe Fertigungsgenauigkeit
ebenso sichergestellt wie kleine Führungsspiele.
Bei den Dichtungskombinationen mit dem Markennamen Servocop,
die bei Pallmann im Einsatz sind, sorgt ein zusätzlicher kolbenstangenseitiger
Dichtring für praktisch stick-slip-freie Bewegungen.
Die Leckagefreiheit wird bei diesem sehr reibungsarmen
Dichtungspaar durch einen zusätzlichen drucklosen Lecköl-Anschluss
mit abschließender Lecköl-Dichtung ermöglicht. So lassen
sich bei dieser preisgünstigen Qualitätslösung sehr geringe Reibung
und hohe Dichtigkeit miteinander vereinbaren.
Zur Robustheit trägt auch bei, dass jeder Zylinder aus nur drei
Grundbauteilen besteht und serienmäßig mit einer höheren Genauigkeitsklasse
gefertigt ist als markt üblich. Durch eine dick verchromte
und gehonte Kolbenstangen-Oberfläche werden optimale
Laufeigenschaften bei minimalem Verschleiß garantiert. Und die
untrennbare Verbindung von Kolben und Stange ist besonders aus-
01 Aufbau des Dichtungskonzeptes der Zylinder
02 Beste Laufeigenschaften bei minimalem Verschleiß ermöglicht die
dicke Chromschicht auf der Kolbenstangen-Oberfläche der Zylinder
fallsicher und bietet außergewöhnliche geometrische Genauigkeit.
Zusätzlich gewährleistet das Innen honen des Rohres eine hohe
Standfestigkeit und Präzision.
Mit diesen Eigenschaften passt Hydraulik von Hänchen optimal
in das Profil von Pallmann. Dies gilt auch für den Einwellen-Schredder
Tiger, der im Zerkleinerungsprozess die Werkstoffverbünde
trennt. Es handelt sich hier um eine kundenspezifische Maschine,
die im Rahmen des Sondermaschinenbaus angepasst wird: Je nach
Aufgabe integriert sie vorgeschaltete Zerkleinerungswerkzeuge, unterschiedliche
Walzen und selbstschärfende, besonders wartungsarme
und in einem selbst ent wickelten Prozess gehärtete Schneidmesser.
Der Tiger ist für eine hohe Lebensdauer ausgelegt, ein Maßstab,
dem auch die Bauelemente genügen müssen.
HYDRAULIK-ZYLINDER IM DREISCHICHT-BETRIEB
Die Maschinen zerkleinern stündlich bis zu 4 t aller schneidfähigen
Materialien auf Korngrößen von maximal 20 mm. Massive, wellenförmige
Rotor-Reißleisten bewegen sich – von einem 355 kW-Motor
angetrieben – an Stator-Reißleisten vorbei. Durch regelmäßiges Reversieren,
also einen Richtungswechsel des Rotors, schärfen sie
Magnetsysteme ı Magnetgummi ı Magnetfolie ı Bedruckte Magnete ı Magnethaftflächen
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FLUIDTECHNIK
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HYDRAULIK-
ZYLINDER
SIND EIN
QUALITÄTSBAUTEIL
IN RECYCLING-
ANLAGEN
"LIFECYCLE-KOSTEN
ZÄHLEN – AUCH
BEI HYDRAULIK-
ZYLINDERN"
Dr. Michael Döppert,
Chefredakteur
Lebensdauerkosten schlagen mehr
zu Buche als die Anschaffungskosten
– dieser Erkenntnis folgt die
Pallmann Maschinenfabrik GmbH &
Co. KG als Hersteller von Recycling-
Anlagen konsequent. Ein besonderes
Augenmerk wurde dabei auf die
Qualität der eingesetzten Hydraulikzylinder
gelegt. Das macht sich
dann auch unter dem wichtigen
Aspekt der Maschinenverfügbarkeit
für die Betreiber mehr als bezahlt.
www.DerKonstrukteur.de
03 Der Einwellen-Schredder
trennt im Zerkleinerungsprozess
die Werkstoffverbünde
sich selbsttätig. Hier ist ein erster Hänchen-Zylinder im Einsatz, mitten im Bereich
der Einlaufklappe.
Im Gehäuseunterteil der Maschine ist ein großzügig dimensioniertes Sieb installiert.
Dieses hält das Material so lange im Arbeitsraum, bis es durch die Sieblochung
ausgetragen werden kann. Zwei weitere Zylinder bewegen schwere Siebe, die im Bedarfsfall
oder beim Messerwechsel ausgeklappt werden. Auch sie sind ständig den
Umwelteinflüssen durch Schmutz und Vibration ausgesetzt.
Ein weiterer Hydraulik-Zylinder drückt den Messerbalken zu Wartungszwecken
nach außen: Er ist bei einem Hub von 1700 mm, einem Stangendurchmesser von
50 mm und bei einem Kolbendurchmesser von 80 mm montiert. Im Normalbetrieb
ist die Kolbenstange andauernd ausgefahren und der geschredderte Wertstoff fällt
ständig über den Zylinder. So treten hohe statische Kräfte und Vibrationen auf, die
die Dichtungskombination besonders belasten. Außer einer Sonderlackierung und
einer speziellen Position der Buchsen ist auch dieses Bauteil bei Hänchen ein Katalogprodukt,
was sich auf den Preis wie auch auf die Zuverlässigkeit positiv auswirkt.
Der letzte Zylinder bewegt einen Hydraulikmotor zur Drehung des Rotors für Wartungszwecke.
Beim Tiger wird wie bei allen anderen vergleichbaren Anlagen das
Hydrauliksystem von Pallmann einschließlich Aggregat und groß dimensioniertem
Speicher mitgeliefert.
„Zehn Jahre Dreischicht-Betrieb ohne Probleme zeigen, dass unser Konzept aufgeht”,
ergänzt abschließend Dirk Dietrich stolz. „Die Hydraulik-Bauteile von Hänchen
sind dabei ein wesentliches Qualitätsbauteil“.
www.haenchen.de
Hohe Fertigungsgenauigkeit und
kleine Führungsspiele sorgen für
eine präzise Kraftumsetzung und
eine sehr lange Lebensdauer der
Hydraulik-Zylinder auch unter den
extremen Bedingungen in der
Recycling-Industrie.
DistanzEn
ÜbErbrÜCKEn
Mit unseren intelligenten LWL-Lösungen
rücken weit entfernte Orte ganz nah
zusammen. Das ist unser beitrag zur
Vernetzung der Welt.
eks Engel GmbH & Co. KG
Schützenstraße 2
57482 Wenden-Hillmicke,
Germany
Tel. +49 2762 9313-600
Fax +49 2762 9313-7906
info@eks-engel.de
www.eks-engel.de

MEHRSTELLUNGSZYLINDER MIT INDUKTIVEN
NÄHERUNGSSCHALTERN
Verschiedene Positionen gezielt ansteuern
und dort die volle Kraft zur Verfügung
haben – das ermöglicht der Mehrstellungszylinder
von Hydropneu. Für ihn ist
keine aufwendige elektronische Regelung
notwendig, da in ihm die Einzelhübe
definiert sind. Standard-Wegeventile
reichen für die Ansteuerung aus, und das Gesamtpaket bietet durch seine Einfachheit
eine hohe Prozesssicherheit. Einen dieser Zylinder entwickelte der Hersteller für ein
Bearbeitungszentrum. Für Wartungszwecke musste er komplett eingefahren werden
können. Zum Wechsel der Werkzeuge war es aber nötig, dass der er eine genau
definierte Position anfährt. Zur Bearbeitung des Bauteils fährt der Hydraulikzylinder
dann in die komplett ausgefahrene Stellung. Um die Bewegungen in den Endlagen
schonend zu gestalten, wurde der Zylinder mit drei einstellbaren Dämpfungen ausgestattet.
Zwei induktive Näherungsschalter informieren sicher darüber, ob die geforderte
Stellung erreicht ist.
Konfigurieren
leicht gemacht.
Der EV2S-BT & die HAWEeControl-
App steuern Proportionalventile
jetzt einfacher als je zuvor.
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DRUCKREGELVENTILE FÜR SCHIENENFAHRZEUGE
Die Druckregelventile der Serie ED05 von Aventics kombinieren
Regelelektronik, Drucksensor und den direkten Antrieb über
einen Proportionalmagneten in einer geschlossenen Einheit.
Inzwischen haben auch Hersteller von Schienenfahrzeugen die
Produktserie für sich entdeckt. Sie setzen ED05-Ventile ein,
weil diese robust, temperaturbeständig und langfristig
verfügbar sind. Entwickelt wurden die ED05-Druckregelventile
ursprünglich für den Einsatz in Nutzfahrzeugen. Darüber
hinaus haben sie sich in mobilen Arbeitsmaschinen bewährt.
In Zügen regeln diese Druckregelventile zuverlässig Bremszylinder
für komfortorientierte Bremsvorgänge oder passen als
Luftfedersteuerungsventil die Fahrzeugeinstiegshöhe an jede
Bahnsteighöhe an. Durch die robusten Komponenten aus
Aluminium-Druckguss und Stahl erfüllt ED05 die in der Bahntechnik geltenden
Anforderungen an Brandschutz sowie die Robustheit gegenüber Stößen und Vibrationen.
Der Einsatz-Temperaturbereich reicht von - 40 °C bis + 70 °C.
www.aventics.com
DRUCKLUFTANTRIEB MIT TANDEMKOLBEN
Als Ergänzung zum bestehenden Antriebsprogramm für Armaturen
stellt die Luxemburger KSB-Tochter Sisto Armaturen S.A. ihren neuen
doppelt- und einfachwirkenden Pneumatikantrieb der Baureihe
Sisto-Lap 500 vor. Der Kolbenantrieb ist zum Aufbau auf Ventile und
Schieber vorgesehen, deren Stellglied eine Linearbewegung ausführt.
Eine technische Besonderheit des Antriebs besteht darin, dass er bei
hoher erforderlicher Stellkraft mit Doppelkolben in Tandemanordnung
ausgestattet ist. Das bedeutet, zwei Kolben arbeiten an einer
gemeinsamen Kolbenstange in getrennten pneumatischen
Kammern.
Bei einem Kolbendurchmesser von 500 mm und einem Steuerdruck
von 7 bar ergibt sich eine Stellkraft von mehr als 250 000 N. Die
Kolben bestehen aus einer Scheibe mit einem einlippigen Profildichtring.
Dieser Aufbau sorgt für einen ruckfreien und reibungsarmen
Lauf. Ein Nutring und ein Abstreifring dichten die Kolbenstange ab.
Optional sind auch manuelle Handnotbetätigungen sowie mechanische Hubbegrenzungen
in Geschlossen- und Offenstellung lieferbar. Als Arbeitsmedien sind trockene,
saubere und nicht brennbare sowie nicht aggressive Gase geeignet.
Ihr Smartphone macht‘s möglich.
Die HAWE eControl-App verbindet sich via Bluetooth
blitzschnell mit dem HAWE EV2S-BT Proportionalverstärker.
So können Sie mühelos Live-Werte abfragen,
Einstellungen vornehmen und die Funktion Ihrer
hydraulischen Anwendung optimieren. Speichern Sie
außerdem Ihre Wunscheinstellungen und übertragen
Sie diese kabellos auf weitere EV2S-BT.
Was der EV2S-BT & HAWE eControl können:
■ Einfache Inbetriebnahme
■ Ferndiagnose & Condition-Monitoring
■ Optimierung d. Konfiguration in Echtzeit
■ Fehlersuche auch an schwer zugänglichen Orten
■ Duplizieren von Konfigurationen ohne Computeroder
Bus-Anbindung
HAWE eControl
verfügbar im App Store & im Google Play Store
Wir sind Partner.
info@hawe.de | www.hawe.com
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CAD / PLM
VON RENNFIEBER
GETRIEBEN
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Die Teilnehmer bei der Formula Student
schenken sich nichts! Jedes Team baut jedes Jahr
einen neuen Rennwagen – und jedes Mal wird
weiter an den Komponenten geschliffen, auch an
den Schaltgetrieben. Dabei hilft dem Hawks-
Racing-Team der HAW Hamburg eine Berechnungssoftware.
Jens Milde berichtet exklusiv aus
der Getriebe-Entwicklung.
Als erfolgreichster Ansatz für den Beginn einer Entwicklung
einer Baugruppe hat sich bei uns folgende Frage herauskristallisiert:
Was sind die Funktionen, die erfüllt sein
müssen? Da unsere Monoposto-Rennwagen für den Rennbetrieb
ausgelegt werden, wird auch unser Schaltgetriebe an eine
Rennstrecke angepasst. Maximal- sowie Minimalgeschwindigkeit
werden also durch die Strecke vorgegeben und definieren zusammen
mit dem Drehzahlband des Motors das nötige kleinste und
größte Gesamtübersetzungsverhältnis. Für diese beiden Geschwindigkeiten
sind realistische Werte sehr wichtig, da eine zu geringe
Minimal geschwindigkeit eine größere Übersetzung, somit größere
Durchmesser und mehr Material sowie mehr Gewicht bedeutet −
eine zu hohe Maximalgeschwindigkeit bedeutet bei gleichbleibender
Spreizung letztendlich Beschleunigungspotenzialverlust.
DER AUFWAND BEI DER RAD-
PAARAUSLEGUNG HAT SICH
DURCH DEN EINSATZ DER SOFT-
WARE MASSGEBLICH REDUZIERT
Nach der Vorgabe der Spreizung, geht es in einem zweiten Schritt
um die Gangabstufung: Da das originale Getriebe am einfachsten
von einem Sechs- auf ein Vier-Gang-Getriebe umzurüsten ist, haben
wir uns aus Aufwand-Nutzen-Gründen für insgesamt vier Gänge
entschieden. Aufgrund der gegebenen Motorcharakteristik haben
wir eine leicht progressive Gangabstufung gewählt.
Die Auslegung der Drehmomentkurve des Verbrennungsmotors
war ebenfalls ein großer Einflussfaktor für die Getriebeauslegung.
In den Vorjahren mit den Originalen und bei der ersten Iteration
unseres eigenen Getriebes mussten wir mit einer Einschränkung
der Performance durch das Schaltgetriebe leben. Ein Problem war
z. B. instabiles Verhalten bei kurzem und verschenktem Zugraftüberschuss
bei zu langen Übersetzungen. Indem wir Verbrennungsmotor
und Getriebe aufeinander angepasst haben, konnten
diese Einschränkungen minimiert werden.
Da bis jetzt alles nur theoretische Rechnungen und Überlegungen
waren, mussten die angestrebten Übersetzungen noch aufgrund
eingeschränkter technischer Umsetzbarkeit in der Fertigung angepasst
werden. Diese Iterationsarbeit haben wir in dieser Saison
58 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

Faszination
Bewegung.
01 Maßgeschneidert: Der
Getriebevarianten-Generator fand
den besten Kompromiss zwischen
angestrebten Übersetzungen,
umsetzbaren Zahnrad-Durchmessern
und geringem Gewicht
Perfektes Handling – beim
Greifen, Drehen, Positionieren.
Mit unserem
umfangreichen Programm
für Handhabungstechnik
haben Sie Ihre Abläufe
optimal im Griff.
Gestern. Heute. Morgen.
JENS MILDE
LEITUNG BAUGRUPPE POWERTRAIN
H12, DEUTSCHLAND, HAWKS
RACING e.V., HAMBURG
afag.com

CAD / PLM
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
erstmalig mit den Berechnungsprogrammen Kisssoft und Kisssys
durchgeführt. Ein großer Vorteil dabei war, dass der Getriebevarianten-Generator
die zur Verfügung stehende Auswahl an möglichen
Kombinationen durch Parameter filtern konnte. So konnte
das Programm den besten Kompromiss zwischen angestrebten
theoretischen Übersetzungen, den umsetzbaren Durchmessern der
Zahnräder und einem möglichst geringem Gewicht finden.
ENTWICKLUNG DER VERGANGENEN JAHRE
Das in dem Rennwagenmodell H0X von 2014 verbaute originale
Getriebe von Kawasaki brachte den Nachteil des extrem kurzen ersten
Gangs mit sich, weshalb nur die Gänge zwei bis vier gefahren wurden.
Da jedoch die Durchschnittsgeschwindigkeit auf den Rundkursen bei
ungefähr 55 km/h liegt, wurde effektiv nur der zweite, also der niedrigste
Gang, genutzt. Durch einen relativ unüblichen Drehmomentverlauf
über dem Drehzahlband führte die Kombination mit dem originalen
Getriebe zu Zeitverlust aufgrund von Mangel an Zugkraft bei
der Beschleunigung. Außerdem konnte aus baulichen Gründen des
Getriebes bei dieser Art der Nutzung fast kein Gewicht eingespart werden.
Das sollte beim H0XI aka Ananya, dem Hawks-Racing-Rennwagenmodell
von 2015, anders werden. Um hier auf einige Komponenten
in der Getriebeschaltung verzichten zu können − beispielsweise
eine Schaltgabel und den fünften sowie sechsten Gang auf der Eingangswelle
−, wurde die Endübersetzung so angepasst, dass der erste
Gang nun als niedrigster Gang gefahren werden kann, während die
restlichen Gänge Spezialanfertigungen sind. Da leider Festigkeitsprobleme
mit dem eigentlich geplanten zweiten Gang auf dem Motorenprüfstand
auftraten, mussten wir den Modul und dementsprechend
die Zähnezahl anpassen, weshalb die Stufensprünge suboptimal ausfielen.
Der große Nachteil bei der Wahl der Übersetzungen war der zu
lange erste Gang und eine damit kombinierte deutlich zu geringe Zugkraft,
was zu massivem Zeitverlust bei Beschleunigungsrennen und in
langsamen Haarnadelkurven geführt hat. Die Übersetzungen waren,
"DURCH KISSSOFT KONNTEN
WIR BEI DER ENTWICKLUNG
UNSERES RENNWAGEN-
GETRIEBES ZEIT SPAREN
UND VIEL LERNEN"
Jens Milde, Leitung
Baugruppe Powertrain
H12, HAWKS Racing e.V.,
Hamburg
Durch das Sponsoring der
Kisssoft AG war es unserem
Team möglich, sich an das
Optimum der Getriebestufen die
konkreten Projekte heranzutasten,
dabei viel Zeit zu sparen
und gleichzeitig viel über
Verzahnungsauslegung zu
lernen. Außerdem ist es von
Vorteil für den Berufseinstieg,
diese in der Industrie gängige
Software kennenzulernen.
www.DerKonstrukteur.de
da handgerechnet und ohne Vorerfahrung, im Nachhinein alles andere
als optimal gewählt. Aufgrund unserer Datenaufzeichnungen dienten
sie allerdings als gute Ausgangslage für eine Weiterentwicklung.
RENNWAGENMODELL 2016 –
EIN GROSSER SCHRITT
Für die Wahl der neuen Übersetzungen des Rennwagenmodells H12
aka Hidaya haben wir uns vor allem mit den aufgezeichneten Daten
der letzten Saison beschäftigt. Stimmten die angenommenen Maximal-
und Minimalgeschwindigkeiten? In welchen Situationen ist Performanceverlust
zu erkennen? Wie häufig wurde jeder Gang gefahren?
Die Auswertung der Daten deutete darauf hin, dass eine Änderung
der Übersetzungen zu Punktevorteilen in den dynamischen
Disziplinen der Formula Student führen würde. So haben wir das
sequenzielle Getriebe des Rennwagenmodells für 2016 ausgelegt.
Allerdings ist die theoretische Errechnung der optimalen Übersetzungen
der einzelnen Gänge und der Endübersetzungen, die
Schnittstellenarbeit mit dem Motor, Fahrwerk und Aerodynamik,
im Aufwand vergleichbar mit der fertigungsgerechten Umsetzung
dieser Übersetzungen. Simulationsprogramme geben zwar optimale
Gangsprünge für bestimmte Disziplinen aus, jedoch muss ein
Kompromiss für alle Disziplinen gefunden werden, da ein Getriebeumbau
auf einem Event zeitlich nicht realisierbar wäre. Außerdem
müssen Kompromisse in der Umsetzung gefunden werden, da
die aus Gründen des Aufwands behaltenen Originalteile im Getriebe
die möglichen Übersetzungen der Gänge und damit die Durchmesser
der Zahnräder auch geometrisch einschränken. So ist zum
Beispiel die Festigkeit des Antriebsrads des zweiten Gangs ein
Problem, da die Übersetzung deutlich kürzer sein sollte als im
Original. Dank Kisssoft war es iterativ möglich eine simulierte optimale
Übersetzung in eine realisierbare Getriebestufe umzusetzen.
Wir konnten mit Hilfe der Software aus einer Vielzahl an möglichen
Zahnradpaarungen den besten Kompromiss zwischen guter Festigkeit,
nötiger Laufleistung und Gewicht finden.
Kisssoft hat für uns den Aufwand bei der Radpaarauslegung maßgeblich
reduziert, da die Software den gesamten Rechenaufwand
für die Auslegung der Verzahnung übernommen hat. Dabei blieben
sämtliche Operationen des Programms nachvollziehbar, was für
uns ein wichtiges Kriterium bei dem Einsatz der Software war. Erstellte
Projekte konnten einfach bearbeitet und bei Bedarf schnell
und zielführend geändert werden, für uns ein großer Schritt von
den selbstgeschriebenen Tools in Microsoft Excel kommend.
Außerdem konnte die Besprechung mit unseren Fertigungspartnern
deutlich einfacher ablaufen, da viele Firmen im Bereich der
Verzahnungstechnik eben mit der Software von Kisssoft arbeiten.
Konkret wurden folgende Änderungen umgesetzt: Um massiv an
Zugkraft im niedrigsten Gang zu gewinnen, haben wir die Endübersetzung
deutlich von 2,6 auf 3,3 angehoben, da wir wissen, dass wir
uns auf unsere Traktionskontrolle verlassen können. Außerdem haben
wir die Spreizung erhöht, um das Drehzahlband zu kürzen, damit
wir weniger Sprit verbrauchen und uns der Einfluss des Ansaugrestriktors
nicht so sehr einschränkt. Wir haben permanent mit der
Motorauslegung kommuniziert, um Performancegewinn zu erzielen,
indem wir Fahrsituationen vermeiden, in denen die Gangwahl einerlei
ist. Die Stufensprünge wurden so gewählt, dass von der maximalen
Leistung in einen Bereich großen Drehmoments schalten kann. Wenn
man sich die Steigerung in der Beschleunigungsdisziplin anschaut,
kann man deutlich sehen, dass wir schon beträchtliche Schritte in die
richtige Richtung gemacht haben. So haben wir mit dem H0XI für die
Beschleunigung über 75 m noch 4,7 s gebraucht, diese Strecke wurde
mit dem H12 in 3,9 s bewältigt. Der nächste Schritt für uns sind Rundenzeitsimulationen
mit einem Modell des Gesamtfahrzeugs, um das
Getriebe und die Motorcharakteristik für den Rundkurs zu optimieren.
Entsprechende Modelle befinden sich gerade im Aufbau.
www.kisssoft.ch
60 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

CAD / PLM
NEUE RECHENTOOLS VERBESSERN MÖGLICHKEITEN
DER ADDITIVEN FERTIGUNG
Ansys, Anbieter von CAE- und Multiphysik-
Software, etabliert im Rahmen einer
Partnerschaft das neue Ansys Additive
Manufacturing Research Laboratory an
der Swanson School of Engineering. So
ermöglicht die neue Kooperation zwischen
dem Software-Spezialisten und der
Universität Pittsburgh Unternehmen –
mit einer von energieeffizienten Strahltriebwerken
bis hin zu personalisierten
medizinischen Geräten reichenden Produktpalette –, erstklassige, sichere und
zuverlässige Produkte schnell und einfach zu entwickeln und zu produzieren. Die
Partnerschaft soll Ausbildung und Forschung unterstützen, um einige der schwierigsten
Problemstellungen der additiven Fertigung zu lösen.
www.ansys-germany.com
SENSOR-MODELLE IN
CAD-BIBLIOTHEKEN VERFÜGBAR
Native und multi-CAD-fähige Modelle und
Daten seiner Sensoren stellt Autosen nun in
den Bibliotheken Cadenas, Traceparts, Eplan
und WSCAD zur Verfügung. Nach einer
Sortimentserweiterung um Prozesssensoren
im ersten Halbjahr 2016 will der Hersteller nun
über die CAD-Bibliotheken gezielt Konstrukteure
ansprechen. Die Sensoren des Herstellers sind
besonders kompatibel und eignen sich für
einen breiten Einsatzbereich. Sie lassen sich daneben
auch weiterhin auf der Internetseite des
Unternehmens bestellen. Dort stehen auch ein
interaktiver Produktvergleich und eine
Online-Produktberatung zur Verfügung.
www.autosen.com
SIMULATIONSDATENMANAGEMENT VON BERECHNERN FÜR BERECHNER
Simulation ist aus dem Alltag des Produktentwicklers nicht
mehr wegzudenken. Mit ihrer zunehmenden Relevanz wird das
sichere und effiziente Simulationsdatenmanagement zur immer
drängenderen Herausforderung. Der Münchner CAE-Experte Isko
Engineershat im September 2016 mit Simuspace V1.1 eine
SDM-Lösung veröffentlicht, die konsequent an den Bedürfnissen
und Anforderungen von Berechnern ausgelegt ist. Simuspace
sorgt als schlankes, offenes und flexibel skalierbares System für
Transparenz und eine prozesssichere Dokumentation aller
Simulationsdaten – auch in kleinen bis mittleren standortübergreifen
CAE-Teams mit bis ca. 100 Mitarbeitern. Simuspace soll
Rahmenbedingungen schaffen, in denen sich Berechner
hundertprozentig auf ihre eigentlich wertschöpfende Tätigkeit
konzentrieren können.
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CAD / PLM
EIN VOLL DIGITALER
ANSATZ
Dunja Kandel
Laserprojektionssoftware reduziert Zeitaufwand
und Kosten in der Composite-Fertigung.
Laserprojektionssysteme übertragen Umrisse
aus CAD-Daten präzise und schnell als
Laserlinien auf 3D-Objekte und unterstützen den
digitalen Arbeitsablauf von der Konstruktion bis
zur Produktion.
Bei der Fertigung von Composite-Bauteilen sind Design und
Produktion eng miteinander verzahnt, entstehen Struktur
und Struktureigenschaften doch erst Lage für Lage durch
die Konstruktion. Laserprojektionssysteme, welche die
exakte Positionierung der Gelege anzeigen, sind daher ein
entscheidendes produktionsunterstützendes Werkzeug.
ohne zusätzliche Konvertierung. Dies spart Zeit und Kosten. Ein optionales
Import-Modul erlaubt zudem die direkte Nutzung von Catia-
Daten. Der Export von LAP-Laserprojektionsdaten kann auch aus den
Composite-Programmen Fibersim von Siemens, TruLaser von Autodesk
und dem Laser Projection Operator von Dassault Systèmes erfolgen.
Die neueste Softwareversion LAP Pro-Soft 5.0 wurde um Features
erweitert, die eine noch flexiblere Konfiguration und Steuerung ermöglichen.
Die auf Anwenderfreundlichkeit optimierte grafische
Nutzeroberfläche visualisiert die aktuelle Arbeitssituation aus den
CAD-Daten als Umrisse und in unterschiedlichen 3D-Ansichten.
Sämtliche Projektionsschritte sind der Reihe nach mit ihren je -
wei ligen Status übersichtlich dargestellt und lassen sich einfach
via PC, Fernbedienung oder Tablet aufrufen. Erfolgen Änderungen
in der Konstruktion, können aktualisierte Projektionsdaten automatisch
nachgeladen werden. Der Reportgenerator ermöglicht
zudem anwenderspezifische Anlagenreports.
„Die menschliche Arbeit bleibt auch in der Zukunft ein wichtiger
Bestandteil der Fertigung. Die Aufgaben traditioneller Konstruktions-
und Produktionsarbeit wachsen im Kontext der Industrie 4.0
jedoch immer weiter zusammen. Mitarbeiter müssen bei kurzfristigeren
Tätigkeiten schnell und qualifiziert unterstützt werden“, sagt
Ralf Müller-Polyzou, Leiter Marketing und Produkt-Management
der LAP GmbH. „LAPs voll digitaler Ansatz vom Design zur Fertigung
unterstützt Betriebe unterschiedlichster Branchen, diese
Herausforderungen zu meistern.“
www.lap-laser.com
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
CAD-DATEN ALS GRUNDLAGE
FÜR LASERPROJEKTION
Die Laserprojektionssoftware Pro-Soft des Laserspezialisten LAP steuert
den gesamten Arbeitsablauf im Layup-Prozess: vom Import der CAD-
Daten, der Bearbeitung von Projektionsdaten, über die Kalibrierung
und Projektionssteuerung, bis hin zur Visualisierung und Dokumentation
der Projektionsschritte. Kernfunktion der Software ist es, die
grafischen Daten für die Laserprojektion aufzubereiten und an die
Laserprojektoren zu übermitteln. Diese projizieren die Konturen aus
den digitalen Konstruktionsplänen dann lagegerecht auf die 3D-Objekte.
Anhand der Laserlinien kann der Werker die Gelege in korrekter
Reihenfolge, Position und Ausrichtung millimetergenau platzieren.
Die CAD-Daten, die durch die Konstruktion bereitstehen, können
von der Arbeitsvorbereitung direkt an die Laserprojektionssoftware
in der Produktion übergeben werden. Neben dem gesicherten
Produktionsmodus, in dem Kontur-Projektionen nur in der Reihenfolge
projiziert werden, wie sie in der Projektionsdatei vorgegeben
sind, bietet die Software auch einen Simulations- und einen Testmodus.
Der Testmodus erlaubt es, die Software ohne angeschlossene
Hardware zu betreiben und die zu projizierenden Daten zu überprüfen.
Der Simulationsmodus dient der einfachen Über prüfung
der Projektionsschritte und damit des Produktionsablaufes mit angeschlossenen
Laserprojektoren.
VIELZAHL AN CAD-FORMATEN
WIRD UNTERSTÜTZT
Die Laserprojektionssoftware unterstützt eine Vielzahl an CAD-
Datenformaten wie IGES, DXF, HPGL, LPD oder PLY. Dies bietet
Anwendern die gewünschte Flexibilität und einen einfachen Import
Autorin: Dunja Kandel, LAP GmbH Laser Applikationen, Lüneburg
62 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

CAD / PLM
SOFTWARE FÜR SPRITZGIESSSIMULATION ERWEITERT
Simcon hat seine Software für Spritzgießsimulation Cadmould 3D-F
überarbeitet und mit zusätzlichen Optionen für das Thermoplastschaumspritzgießen
und die Prozessoptimierung erweitert. Mit der
Version 9.0 kann man nun mehr Simulationsergebnisse direkt verfolgen,
auswerten und optimieren. Ebenheiten und Rundheiten können jetzt
gemäß DIN EN ISO 1101 definiert und ausgewertet werden. Mit dem
neuen Geometry Explorer erhält der Nutzer über die zentrale Arbeitsumgebung
Zugang zu allen Komponenten, die er mittels „direct
manipulation“ einfach bearbeiten kann – von Formteilen über Einlegeteile
bis hin zu Heiß- und Kaltkanalsegmenten. Die grafische Hervorhebung
der Komponenten beim Überfahren mit der Maus vereinfacht
die Bearbeitung von komplexen Komponenten, z. B. von konturnahen
Temperiersystemen. Zudem wurde die Handhabung von Lizenzen flexibler
gestaltet und die eingebundene Materialdatenbank ausgebaut.
www.simcon-worldwide.com
SIMULATIONSUM-
GEBUNG FÜR GEREGELTE
ANTRIEBSSYSTEME
Wngr st mhr!
Simster ist eine von Bosch Rexroth
entwickelte, kostenfrei verfügbare
Multidomain-Simulationsumgebung,
mit der sich geregelte
Antriebssysteme innerhalb von
Werkzeugmaschinen modellieren
und optimieren lassen. Um schnell
einen digitalen Zwilling erstellen
zu können, bringt die Simulationsplattform
eine umfassende
Modellbibliothek aus verschiedenen
Domänen mit, darunter Hydraulik,
Mechanik und Regelungstechnik.
Über Open Core Interface lässt
sich das Simster-Modell direkt mit
einer Rexroth-Steuerung als
„Hardware-in-the-Loop“ (HiL)
verknüpfen. So lassen sich alle
Regelungsstrukturen inklusive
integrierter SPS-Programme mit
dem virtuellen Abbild zuverlässig
testen und optimieren. Mittels
Rapid-Control-Prototyping können
die Steuerprogramme auf der
Simulationsplattform über einen
Generator erstellt werden. Auch
für spätere Tests und Modifikationen
lassen sich die erstellten
Modelle heranziehen, etwa bei
geänderten Rahmenbedingungen
in der Produktion.
www.boschrexroth.de
Reduziert auf das Wesentliche: der neue i500
Schlankes Design, skalierbare Funktionalität und außerordentlich
anwenderfreundlich. Der wegweisende Inverter
i500 ist so schmal gebaut, dass Sie jede Menge Platz im
Schaltschrank einsparen. Dank innovativer Interaktionsmöglichkeiten
ist Ihnen eine Inbetriebnahme in Rekordzeit
spielend möglich. Und das Beste: Die modulare Bauweise
passt sich im Handumdrehen an unterschiedliche
Maschinenanforderungen an. Manchmal ist weniger mehr.
Noch Fragen? Erfahren Sie mehr auf der SPS IPC Drives 2016
in Halle 1, Stand H360 oder auf www.Lenze.com
So einfach ist das.

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
WERKSTOFFTECHNIK
ENTDECKE
DIE
LEICHTIGKEIT
Beim Leichtbau gibt es nicht die eine Lösung – aber
für jede Konstruktion das passende Material. Und
das ist immer häufiger ein Kunststoff. Dabei gibt es
unterschiedliche Wege, das Bauteilgewicht zu
reduzieren, Bauteilfunktionalitäten zu erhöhen
und gleichzeitig die Kosten zu senken. Die Reise
lohnt sich in jedem Fall!

WERKSTOFFTECHNIK
Öldruckrohre, die vorher aus Aluminium gefertigt wurden, aus
Kunststoff.
Besonders in der Automobilindustrie spielt Leichtbau eine
entscheidende Rolle. Denn jedes eingesparte Gramm hilft,
den Kraftstoffverbrauch zu senken und die gesetzlichen
CO 2
-Vorgaben einzuhalten. Aber auch in anderen Industriezweigen
gewinnt das Thema zunehmend an Relevanz – spätestens
dann, wenn sich durch konsequente Reduzierung des Gesamtgewichts
ein Teil der Betriebskosten einsparen lässt. Pöppelmann
K-Tech bietet verschiedene Strategien und Lösungen, um erhebliche
Gewichtseinsparungen zu erzielen.
So vielfältig wie die Anwendungsbereiche und technischen
Anforderungen sind, umso komplexer sind die Zielvorgaben –
gerade in Bezug auf die Gewichtsreduzierung. Die Erfahrungen
der letzten Jahre haben gezeigt, dass es nicht die „eine“ Lösung
gibt. Stattdessen muss jedes Produkt und jeder Prozess separat
durchleuchtet werden. Pöppelmann K-Tech betreut seine Kunden
von der Entwicklung bis zur Serie. Mit Hilfe von leistungsfähigen
Polymeren produziert Pöppelmann z. B. hochbelastbare
DER CHECK STEHT AM ANFANG
KUNSTSTOFFE ERMÖGLICHEN DIE
KONSTRUKTION HOCHWERTIGER
UND KOMPLEXER BAUTEILE
Bevor Pöppelmann K-Tech mit einem neuen Projekt startet, führen
die Experten des Kunststoffverarbeiters aus Lohne bei Oldenburg
gemeinsam mit dem Kunden eine intensive Bauteilbewertung
durch: den K-Tech Check. Dabei wird jede Anfrage auf die Parameter
Material, Konstruktion, Werkzeug und Prozess überprüft, sodass
sich beurteilen lässt, an welcher Stellschraube die Ingenieure
drehen müssen, um das Gesamtgewicht der Lösung zu reduzieren.
Ein entscheidender Faktor für Gewichtsreduzierung ist das Material
– gerade wenn es darum geht, Metallteile in Kunststoff umzukonstruieren.
„Jedes Bauteil muss z. B. von Anfang an kunststoffgerecht
in Relation zum Material ausgelegt werden – damit schon in der
Konstruktion frühzeitig wichtige Weichen in Bezug auf Funktionalität
gestellt werden können“, erklärt Reinhard Böckmann, Projektleiter
bei Pöppelmann K-Tech. „Gleichzeitig schauen wir uns den Prozess
an, sprich: mmit welcher Technologie und nach welchen Vorgaben wir
am sinnvollsten produzieren. Parallel kümmern wir uns um das Werkzeug:
Was muss es leisten? Wie lasten wir es am effektivsten aus?“
Die Entscheidung für das passende Material fällt nach Sichtung
der CAD-Daten: „Denn erst, wenn das Material zu hundert Prozent
zur Konstruktion passt, wird am Ende eine wirtschaftliche Lösung
daraus“, sagt Projektleiter Sascha Arkenau. Wie fest muss das
Material sein? Welcher Temperatur muss es standhalten? Wie flexibel
muss es sein, wie teuer darf es sein? Und wie sieht es mit Recycling
aus? Natürlich spielt auch das Gewicht eine entscheidende
Rolle. „Das sind Fragen, die wir uns jedes Mal stellen – auch bei bestehenden
Kunststoffteilen“, so Arkenau weiter.
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DER KONSTRUKTEUR 11/2016 65

-
WERKSTOFFTECHNIK
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
"JE FRÜHER DER KUNST-
STOFF-EXPERTE IN DEN
ENTWICKLUNGSPROZESS
EINGEBUNDEN
WIRD UMSO
BESSER"
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Dr. Michael Döppert,
Chefredakteur
Spätestens wenn die Forderung
Leichtbau auftaucht, sollte das
Potenzial von Kunststoffen für die
Anwendung geprüft werden. Das ist
keine einfache Aufgabe, allein schon
wegen des weiten Eigenschaftsspektrums
des großen Angebots
Technischer und Hochleistungs-
Kunststoffe. Der Hinweis, den
Kunststoff-Experten schon in einer
frühen Entwicklungsphase einzubeziehen,
ist mehr als berechtigt.
VON DER
BAUTEIL-
KONSTRUKTION
ZUM SERIENTEIL
Das Video beschreibt den
Entstehungsprozess von
Kunststoffbauteilen bei
Pöppelmann K-Tech.
https://youtu.be/UGTRsyGBTL8
"ENTWICKLUNGSZEITEN
FÜR KUNSTSTOFFBAU-
TEILE MÜSSEN KÜRZER
WERDEN"
Reinhard Böckmann,
Projektleiter bei
Pöppelmann K-Tech
www.DerKonstrukteur.de
www.DerKonstrukteur.de
BESSERE DIMENSIONSSTABILITÄT BEI
GERINGEREM GEWICHT
Außer über den Aspekt Material kann das Bauteilgewicht auch über neue Herstellungsverfahren
reduziert werden. Seit vielen Jahren setzt Pöppelmann das Mucell-
Verfahren ein, eine Technologie zum physikalischen Schäumen von Thermoplasten.
Dieses Verfahren bietet eine Menge von Vorteilen. Mit Hilfe der Maschinenparameter
ist der Fertigungsprozess sicher zu steuern und somit absolut reproduzierbar.
Weiterhin kann durch die Schaumbildung das Bauteilgewicht um bis zu 15 %, je
nach Materialtyp, reduziert werden.
Doch die Gewichtsreduzierung ist nur ein wesentlicher Vorteil des Mucell-Verfahrens.
Stärker überwiegen funktionelle Vorteile wie u.a. die verbesserte Dimensionsstabilität
der Formteile: Dank des thermoplastischen Schäumens lassen sich
Formteile mit geringem Verzug und hoher Steifigkeit herstellen. Außerdem lassen
sich Einfallsstellen reduzieren. Gerade bei verzugsanfälligen Bauteilen, wie z. B.
bei Batteriege häusen, ein wichtiger Faktor.
„Am Ende erhält man mehr Funktionen bei reduziertem Gewicht bei gleichzeitiger
Kostenkontrolle“, fasst Karen Rußmann, bei Pöppelmann K-Tech zuständig für
die Prozessumsetzung, zusammen. Mit über 4,5 Mio. produzierter Serienbauteile
allein im Jahr 2015 ist Pöppelmann einer der führenden Verarbeiter, wenn es um
Mucell geht.
ORGANOBLECHE – NOCH LEICHTER UND FESTER
Doch nicht für jedes Bauteil ist dieses Verfahren das richtige. Hier können dann
Organobleche neue, vielversprechende Konstruktionsmöglichkeiten bieten. Bei Organoblechen
handelt es sich um vorgefertigte Halbzeuge, bestehend aus in Polymer
getränktem Endlosglasfaser-Gewebe. Diese werden je nach Kontur zugeschnitten,
aufgeheizt und direkt im Spritzgusswerkzeug umgeformt. Das Besondere: Die Funktionsbereiche
werden einfach auf den Einleger gespritzt. Zusätzliche, aufwändige
Nacharbeitsschritte entfallen.
„Diese Funktionsintegration ist ein großer Vorteil gegenüber Metallbauteilen“, sagt
Frank Schockemöhle, Leiter Prozessumsetzung bei Pöppelmann K-Tech. „Hinzukommt,
dass die Steifigkeit und Festigkeit vergleichbar sind. Aber die Bauteile sind
deutlich leichter.“ Der Einsatz von Organoblechen ist nicht neu, erhält aber durch die
Zielvorgabe Gewichtsreduktion immer mehr an Bedeutung. Pöppelmann produziert
bereits mehrere Bauteile für laufende Serienanwendungen.
www.poeppelmann.com
Die Möglichkeiten, das Gewicht von Bauteilen zu
reduzieren und zugleich die Funktionalität zu
erhalten oder sogar zu erweitern, sind vielfältig.
Pöppelmann K-Tech bietet seinen Kunden hierzu
verschiedene innovative Lösungen. Da das
Unternehmen Bauteilentwicklung und Serienproduktion
aus einer Hand bietet, profitieren
Kunden von besonders kurzen Entwicklungszeiten.
Mit Hilfe von 3D-Entwicklungstools wie
FEM- Berechnungen oder Füllsimulationen
können Konstruktionsdaten bereits in frühen
Projektphasen bewertet werden.
66 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

WERKSTOFF- / VERBINDUNGSTECHNIK
3D-DRUCK AUS METALL: NEUARTIGE
KOMPONENTE FÜR RAUMFAHRZEUGE
Atos und
Materialise
stellen einen
neuen Titaneinsatz
für
Raumfahrzeuge
vor. Durch den
gemeinsamen
Ansatz können
beide Unternehmen
qualitativ
hochwertige
Lösungen im 3D-Druck anbieten. Das Gewicht der Komponente
konnte durch spezielle Strukturen auf ein Drittel des ursprünglichen
Gewichts von 1454 auf 500 g reduziert werden. Dadurch
verbessern sich einige Eigenschaften sowie die Gesamtleistung
des Materials. Die Einsätze dienen in der Luft- und Raumfahrt
dazu, hohe mechanische Belastungen in Strukturen wie Satelliten
zu übertragen. Üblicherweise bestehen die ziegelförmigen
Komponenten aus Aluminium oder Titan, da sie mittels Zerspanung
gefertigt werden. Dank additiver Fertigung kann der
Innenraum der Objekte ausgehöhlt bleiben oder mit Leichtbaustrukturen
gefüllt sein. Der Einsatz aus Titan wurde von Metall-3D-Druckern
im Selective Laser Melting (SLM)- Prozess
gefertigt. Die Einsätze entstanden im Rahmen einer Studie, die
von beiden Unternehmen verfasst und vorgestellt wurde.
www.atos.net
NEU
JHS-3i Gehäuselager
1 Optimiertes Design
Keine Vibration
30% stabiler
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KUNSTSTOFFGEHÄUSE
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den Compound
Tecacomp EMI
für abschirmende
Kunststoffgehäuse
vor.
Durch die
Einarbeitung
absorbierender
Füllstoffe
gelingt es,
Raumresonanzen
zu glätten
und somit Dämpfungseinbrüche zu minimieren. Die Compounds
vermeiden Schirmdämpfungseinbrüche, indem absorbierende
Additive im Kunststoff eine erneute Reflexion der eingedrungenen
Wellen verhindern. Sie erleichtern durch eine höhere
Betriebssicherheit auch bei höheren Frequenzen das Bestehen der
CE-Prüfung. Durch das Spritzgießverfahren lassen sich Bauteile
frei gestalten und auch komplexe Bauformen umsetzen. Nach
dem Spritzguss sind keine zusätzlichen Arbeitsschritte zum
Aufbringen einer Abschirmschicht erforderlich. Das Verfahren
ermöglicht es, auch große Stückzahlen kostengünstig herzustellen.
Die Compounds bieten zuverlässige Abschirmeigenschaften,
unabhängig von möglichen Schichtdickenschwankungen. Es
kommt nicht zu Beeinträchtigungen durch Zerkratzen oder
Abblättern. Ein Schutz vor elektrostatischer Entladung ist vom
gesamten Material gegeben.
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DER KONSTRUKTEUR 11/2016 67

WERKSTOFF- / VERBINDUNGSTECHNIKTECHNIK
FLAMMSCHUTZ
FÜR PEDALRITTER
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Wer Fahrrad fährt, ist umweltfreundlich mobil.
Wer E-Bike fährt, ist zusätzlich hip und noch
immer ein Early Mover. Ein Compound sorgt
künftig dafür, dass keine Batterie in Flammen
aufgeht.
Zweiräder mit Elektroantrieb sind nicht nur umweltfreundlich
und bequem, sondern eignen sich auch bestens, um im
städtischen Verkehr zügig voranzukommen. Mit den
Modellen eS 1
und eS 2
sowie eB 1
und eB 2
sind erstmals
E-Scooter und E-Bikes erhältlich, die in Italien entwickelt und
designt wurden. Hersteller der farbigen Klassiker mit Retro-Touch
ist die in Dueville bei Vicenza ansässige Askoll Holding srl. Sie verlässt
sich bei der Herstellung der Gehäuseteile für die Batterien der
Zweiräder auf ein Material von Lanxess, das künftig unter dem
Namen Pocan AF 4110 vermarktet werden soll.
„Der neue Werkstoff gehört zu unserer umfangreichen Produktpalette
für Elektrofahrzeuge. Wir sehen in diesem Anwendungssegment
gute Wachstumschancen für unsere Polyester der Marke
Pocan sowie Polyamide der Marke Durethan und werden das Sortiment
in enger Zusammenarbeit mit Entwicklungspartnern aus dem
Bereich Elektromobilität systematisch erweitern“, erklärt Tim
Arping, Marketingexperte im Geschäftsbereich High Performance
Materials (HPM).
Das neue Compound ist ein mit 12 % Glasfasern verstärktes Blend
aus PBT (Polybutylenterephthalat) und ASA (Acrylester- Styrol-
Acrylnitril). Das flammgeschützte Material ist für geometrisch komplexe
und großflächige Gehäuseteile in Elektro- und Elektronik -
anwendungen konzipiert und zeichnet sich wegen des ASA-Anteils
durch eine sehr geringe Verzugsneigung aus. Gleichzeitig ist es exzellent
flammwidrig. In Brandprüfungen nach der US-Prüfnorm UL
94 (Underwriters Laboratories) erreicht es die beste Klassifizierung
V-0 bei 0,4 mm Prüfkörperdicke. Bauteile aus dem Compound zeigen
gute Oberflächen, die gemäß Thermodesorptionsmessungen
nach VDA 278 zudem sehr emissionsarm sind.
GEHÄUSE DER BATTERIEZELLEN FÜR E-SCOOTER
Askoll nutzt den Werkstoff bei den E-Scootern für das Gehäuse der
Batteriezellen. Er substituiert eine bisherige Materiallösung auf
Basis eines Polycarbonat+ABS-Blends. „Den Ausschlag für unser
Material gab neben seiner Verzugsarmut und hohen Flammwidrigkeit,
dass es die strengen Anforderungen in puncto chemischer
Resistenz, Wärmestabilität und Schlagzähigkeit erfüllt. Außerdem
lässt es sich in einem sicheren Prozess per Ultraschall schweißen“,
erläutert Fabio Passeri, Lanxess Sales Manager für die Region
Italien/Schweiz.
BATTERIEGEHÄUSE UND -RAHMEN FÜR E-BIKES
Bei den beiden E-Bikes findet das Compound bei der Herstellung
der Batteriegehäuse und -rahmen in einer für Askoll entwickelten
weißen und schwarzen Einfärbung Verwendung. Ersetzt wird ein
glasfaserverstärktes und flammgeschütztes PBT mit UL 94 V-0-Einstufung.
Für den Blend-Werkstoff von Lanxess sprach seine hohe
Beständigkeit gegen Licht und Feuchtigkeit. Er erfüllt daher die
geforderten Bewitterungstests nach den Bedingungen der Norm
ISO 4892-3. Passeri: „Dank der hohen Farbstabilität kann auf eine
separate UV-Schutzlackierung der Bauteile verzichtet werden, was
beträchtliche Kosteneinsparungen ermöglicht.“ Die exzellente
Witterungsstabilität stellt außerdem sicher, dass das hohe mechanische
Eigenschaftsniveau des Blends unter Licht- und Feuchteeinfluss
sehr lange erhalten bleibt. Das bestätigen Tests am Fertigteil
nach verschiedenen Standards für die Sicherheit von Batterien und
Akkumulatoren sowie E-Bikes wie etwa UN 38.3, IEC 62133 und
UNI EN 15194.
AUSBAU DER PBT-BLEND-PRODUKTREIHE
Die Pocan AF-Produktreihe umfasst bisher Varianten mit 20 und
30 % Glasfasergehalt. Sie sind in ihrer Flammwidrigkeit, Hydrolysestabilität
und in ihrem Verzugsverhalten mit dem neuen,
von Askoll eingesetzten Werkstoff vergleichbar und bieten
sich für Anwendungen an, in denen es auf etwas höhere
DER KUNSTSTOFFANBIETER VERFÜGT
ÜBER EINE UMFANGREICHE PRODUKT-
PALETTE FÜR DIE ELEKTROMOBILITÄT
Steifigkeiten und Festigkeiten ankommt. Potenzielle Anwendungen
sind neben Batteriezellengehäusen u.a. mechanisch belastete
Steckverbinder und Gehäuse für elektronische Schaltungen wie
z. B. Batteriemanagementsysteme.
www.lanxess.de

WERKSTOFF- / VERBINDUNGSTECHNIK
INDIVIDUELL ANPASSBARE FILAMENTE
FÜR 3D-DRUCK
Eine breite Auswahl
an Filamenten für
den 3D-Druck
bietet Herz an. In
der Premium Line
werden die
Materialien ABS
und PLA angeboten.
In der Tech Line
reicht das Spektrum
von PMMA, HIPS,
PVA, PA-6.66 bis hin
zu PP, TPE, PETG und
PC/PBTP-Qualitäten.
Diese zehn
Sorten werden standardmäßig in den Durchmessern 1,75 und
2,90 mm sowie in einer ganzen Bandbreite von Farben, jeweils
rund auf Spulen, vorgehalten. Neben den standardmäßigen
0,75 kg- und 3 kg-Spulen können auch individuelle Mengen
bestellt werden. Dazu bietet der Hersteller auch eigens nach
Kundenwünschen kreierte Filamente an, bei denen Material,
Zusatzstoffe, die Berücksichtigung von Formen, angepasste
Farben oder Durchmesser individuell angepasst werden können.
Häufig Anwendung finden die Werkstoffe des Herstellers bereits
vor allem in der Medizintechnik – und hier insbesondere in der
Zahnmedizin –, aber auch in der Spielzeugindustrie.
www.herz-gmbh.com
AUSGLEICH VON RADIAL- UND WINKELVERSATZ
Schnellsteckkupplungen
von Erwin
Halder
verbinden
axial verschiebbare
Bauteile
formschlüssig
und spielfrei.
Sie dienen als
Verbindung
zwischen
Kolbenstange
und Linearbewegungseinheit und zur Montage von pneumatischen
oder hydraulischen Zylindern an einer Welle. Bei Spritzgießmaschen
können sie für schnelle Formenwechsel eingesetzt
werden. Die Verbindungen bestehen aus Klaue oder Anschraubflansch
und Kupplungsteil. Das Kupplungsteil wird werkzeuglos
montiert, indem es in die T-Nut der Klaue gesteckt wird. Die
Kupplungen gibt es in drei Varianten, die Radialversätze bis
1 mm ausgleichen können. Eine Variante gleicht zusätzlich
einen Winkelversatz bis 4° aus und eignet sich so für nicht
ausgerichtete Linearbewegungen. Alle Varianten sind in zehn
Durchmessern von M6 bis M20 x 1,5 erhältlich. Klaue, Flanschteil
bzw. Klaue und Pfanne werden aus Vergütungsstahl
gefertigt. Die Kontermutter besteht aus schwarzem Stahl und
die Feder aus rostfreiem Stahl.
www.halder.de
We are the benchmark
for special steel solutions
Sunniberg-Brücke (Klosters)
Die SCHMOLZ + BICKENBACH Gruppe ist einer der führenden
Produzenten von hochwertigen Spezialstahl-Langprodukten. Wir sind
weltweit die Nummer 2 bei Werkzeugstahl sowie rost-, säure- und
hitzebeständigem Stahl und die Nummer 2 in Europa bei Edelbaustahl.
Mit unserem Vertriebs- und Servicenetz fokussieren wir uns
auf die spezifischen Bedürfnisse unserer Kunden weltweit.
www.schmolz-bickenbach.com
Production
Deutsche Edelstahlwerke
Finkl Steel
Steeltec
Swiss Steel
Ugitech
Sales & Services
Weltweit
DER KONSTRUKTEUR 11/2016 69

KONSTRUKTIONSELEMENTE
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
EFFIZIENZTIERE
Der massige Buckelwal ist im Wasser erstaunlich
wendig unterwegs und die Eule fliegt nahezu
geräuschlos durch die Lüfte. Von Flossen und
Flügeln dieser beiden „Effizienztiere“ ließen sich
die Konstrukteure einer neuen Generation von
Radialventilatoren inspirieren.
Ziehl-Abegg liegt mit dem Spitzenwirkungsgrad von Radialventilatoren
bei mehr als 70 %. Daher muss jeder Ansatz zur
Optimierung genutzt werden. Der Luftstrom trifft bei Radialventilatoren
je nach Volumenstrom in unterschiedlichen
Winkeln auf die Ventilatorschaufeln. Der Wal hat beim Schwimmen
im Meer ähnliche Herausforderungen zu meistern: Durch die
Bewegung der Flossen ändert sich deren Winkelstellung ständig.
Würden seine Brustflossen in einem zu steilen Winkel zur
Gegenströmung stehen, würde sich das Wasser mit großen Verwirbelungen
von den Flossen ablösen.
STRÖMUNGSVERLUSTE UND
GERÄUSCHE REDUZIEREN
„Große Verwirbelungen sind gekennzeichnet von hohen
Strömungsverlusten und Geräusch“, erläutert Dr. Walter Angelis,
Technischer Leiter bei Ziehl-Abegg. In Jahrtausenden hat der
Buckelwal seine Flossen optimiert. So weisen die Vorderkanten der
Walfischflossen golfballgroße Beulen auf (Fachbegriff: Tuberkel).
Dadurch kann ein 25 bis 30 t schweres Tier mit seinen langen Brustflossen
schnell und wendig schwimmen. „Dies haben wir an der
Vorderkante der Ventilatorschaufel nachempfunden und als
gewelltes Profil umgesetzt“, erklärt Angelis.
Auch bei der Hinterflosse des Wales, der Fluke, haben die Strömungstechniker
genauer hingeschaut. Die V-förmige Kontur des
hinteren Flügelabschnitts verzögert mögliche Strömungsabrisse –
was den Ventilator für viele unterschiedliche Druckbereiche einsetzbar
macht. Insgesamt hat die Evolution den Buckelwal im Hin-
blick auf die Strömungseffizienz so optimiert, dass er trotz seiner
Körpergröße als guter und wendiger Schwimmer gilt.
Von diesen bionischen Erkenntnissen profitiert nun bei Ziehl-
Abegg die neueste Ventilatorgeneration im Radialbereich bei Baugrößen
ab 710 mm. Der Produktname ZAbluefin lehnt sich an das
englische Wort für Flosse fin an. „Zusätzlich haben wir die Ventilatorschaufel
noch mit einer Verwindung versehen“, fügt Angelis hinzu.
Dadurch wird über die gesamte Spannweite ein optimaler Zuströmwinkel
geschaffen. Nicht nur die gezackten Hinterkanten machen
das Laufrad leiser. Auch die Wellung der Schaufelflächen ergibt eine
Schallreduzierung.
ZWEI BIONISCHE ANSÄTZE VEREINT
Etwa zwei Jahre haben sich die Experten bei Ziehl-Abegg mit dem
neuen Radiallaufrad für Klimazentralgeräte und Industriebelüftung
beschäftigt. Eine bionische Profilierung hat sich als sehr effektiv für
Effizienz und Schallarmut herausgestellt. Bei der bionisch profilierten
Schaufel gibt es im Gegensatz zu derzeit marktüblichen Hohlschaufeln
keine Zwischenräume, in die Schmutz oder Kondenswasser eindringen
kann, was dann neben Korrosion auch zur Unwucht führen
würde. Daher wird der Stahl mit einer 600-t-Presse in Wellenform gebracht,
was die bionische Profilierung ergibt – „dadurch erhalten wir
zusätzliche Festigkeit und können das Gewicht optimieren“, betont
Angelis. Weniger Gewicht schont die Lager in den Motoren.
Das neue Radiallaufrad weist Merkmale von zwei völlig unterschiedlich
bionischen Ansätzen auf: sowohl von der Aerodynamik
DURCH DIE BIONISCHE PROFILIE-
RUNG WERDEN DIE VENTILATOREN
ENERGIEEFFIZIENTER UND LEISER
(Vogelkunde) als auch von der Hydrodynamik (Meeresbiologie). So
sind die Hinterkanten der Ventilatorschaufeln dem Eulenflügel nachempfunden.
„Die Eule als leisester Raubvogel ist bei uns schon für
mehrere Designs Vorbild gewesen“, sagt Vorstandsvorsitzender Peter
Fenkl. Mittlerweile gelten gezackte Hinterkanten von Ventilatoren als
ein Marken zeichen von Ziehl-Abegg. Bei dem neuen Ventilator wurden
die Zacken allerdings etwas angepasst und weicher gezeichnet.
Die neuen Radialventilatoren ermög lichen eine Energieeinsparung
bis zu 10 %. „Unsere Ingenieure haben damit ihre Spitzenstellung
in der Bionik und als Technologieführer in der Ventilatorentechnik
deutlich unterstrichen“, freut sich Peter Fenkl.
Bild: Ziehl-Abegg; Hintergrundbild Fotolia/NoraDoa
www.ziehl-abegg.com
70 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

Nächste Messe:
14.03.-16.03.2017 LogiMAT Stuttgart
KUNDENSPEZIFISCHE EMV-DICHTUNGEN MIT IP-SCHUTZ
Zur Abdichtung gegen HF- und Umwelteinflüsse
bietet Infratron neben seinem
umfangreichem Standardprogramm
auch maßgeschneiderte Lösungen an.
Das Basismaterial ist ein wasserdichter
Neoprenschaum, der je nach Bedarf mit
verschiedenen leitfähigen Materialien
kombiniert wird. Dafür kommen
Drahtgestricke, Textilien, Metallfolien
oder auch leitfähige Silikone in Frage.
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sehr flexibel Flachdichtungen genau
nach Kundenspezifikation gefertigt werden. Auf diese Weise werden hohe und höchste
HF-Dämpfungswerte und bei Bedarf auch Umweltdichtigkeit bis IP69k erzielt. Neben
einer umfassenden Design-Unterstützung bietet der Hersteller auch die Möglichkeit an,
die benötigte Dichtung werksseitig an einen vorhandenen Prototypen anzupassen.
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von Sitzen und Lenksäulen ermöglichen die
blockierbaren Gasfedern Varilock von Suspa.
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Passagiersitzen in Bus, Bahn und Flugzeug,
für die Winkelverstellung von Lenksäulen in
Landmaschinen und Lkws oder für höhenverstellbare
Armlehnen in Nutzfahrzeugen
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Wohn-, Büro- und Schulmöbel oder
Anwendungen der Medizin- und Rehatechnik.
Ein Baukastensystem ermöglicht
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bestehen aus einem Druckrohr mit Kolbenstange inklusive Kolben, dessen Ventil über
einen Auslösestift betätigt wird. Bei geschlossenem Ventil arretiert die Gasfeder in der
gewünschten Position und löst je nach Druckmedium eine elastische oder starre Blockierung
aus. Der Kolbenstangendurchmesser beträgt 10 mm. Die Sonderfunktion Time Reset
sorgt für die automatische Rückstellung der Rückenlehnen von Passagiersitzen.
Das
nach da?
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BIODYNAMISCHE BELEUCHTUNG AM MONTAGEARBEITSPLATZ
Gesundheit, Sicherheit, Produktivität und Energieeffizienz
lauten die Ziele für industrielle Beleuchtungslösungen,
denen sich Waldmann verschrieben hat. Der
Hersteller hat neue Beleuchtungslösungen für die
Raum- und Maschinenbeleuchtung im Portfolio. Mit der
Studie Tameto VTL zeigt er außerdem, wie biodynamisches
Licht am Industriearbeitsplatz umgesetzt
werden kann. Tameto VTL basiert auf den Empfehlungen
der Berater von A.T. Kearney, des Verbands ZVEI sowie der
langjährigen Erfahrung von Waldmann in der Entwicklung
von industriellen und biologisch wirksamen
Beleuchtungslösungen. Die Studie Tameto VTL zeigt nun
die erste Umsetzung einer biologisch wirksamen
Beleuchtung im industriellen Umfeld. Damit bringt Waldmann die positive Wirkung des
natürlichen Lichts an den Montagearbeitsplatz. Dazu orientiert sich der Indirektlichtanteil
am Tageslicht und verändert die Lichtintensität und Lichtfarbe nach einer fest
definierten zeitlichen Regelkurve. Das neutrale Licht im Direktlichtanteil ist stufenlos
dimmbar und sorgt so für den bestmöglichen visuellen Komfort.
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SPECIAL
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
SPECIAL
Autor: Uwe Tiedemann, Hans Turck GmbH & Co. KG, Hamburg
72 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
Wo kommt eigentlich die Medikamentenpackung mit
dem Kopfschmerzmittel her? Wer war an der Produktion
beteiligt? Wer hat die benötigten Chemikalien
und Vorprodukte geliefert? Wer hat die Palette
mit der Packung ins Lager gestellt? Welcher Spediteur hat die
Schachtel wann abgeholt und zu welchem Zeitpunkt ist sie in der
Apotheke gelandet? All das verrät der Datamatrix-Code auf der
Packung – bei Zugriff auf die entsprechenden Datenbanken des
Herstellers.
AUF DER
SPUR
DER
CODES
Uwe Tiedemann
Kennen Sie die Geschichte Ihrer
Medikamentenpackung? Ein kompaktes
Gateway, das in Bildverarbeitungssystemen
die Kontrolle von Data-Matrix-Codes und
Klarschrift steuert, hilft mit, dass Sie sie
erfahren könnten …
TRANSPARENZ IM GESAMTEN PROZESS
Nur in wenigen Branchen sind die Prozesse derart transparent
und rückverfolgbar gestaltet wie in der Pharma- und in der Lebensmittelindustrie.
Das liegt an der Gesundheitsrelevanz der
Produkte. Menschen nehmen Lebensmittel und Pharmazeutika
zu sich. Die durchgehende Transparenz der Prozesse sichert in
den beiden Branchen eine absolut fehlerfreie Produktion und
minimiert somit das Risiko für die Verbraucher. In der Pharmabranche
verlangt zudem der Plagiatschutz eine rückverfolgbare
Produktion. Wenn jede einzelne Schachtel von der Apotheke bis
ins Produktionswerk zurückverfolgt werden kann, wird Plagiateuren
ihre Arbeit erschwert. Händler, die die Ware verkauft
haben, können leichter belangt werden. Die meisten großen
Hersteller haben Sicherheitssysteme zur Rückverfolgbarkeit
ihrer Produkte ohnehin schon implementiert. Die EU­
Fälschungsrichtlinie 2011/62/EU Falsified Medicines Directive
(kurz FMD) fordert, dass ab dem zweiten Quartal 2018 alle
Arzneimittelhersteller in der EU eine lückenlose Verfolgbarkeit
ihrer Produkte umgesetzt haben.
Möchte ein Pharmahersteller heute eine transparente, rückverfolgbare
Produktion einrichten, so könnte seine Recherche
ihn zur Firma Industrielle Sensorsysteme Wichmann GmbH
(ISW) nach Kölln-Reisiek bei Elmshorn führen. Das rund 20 Mitarbeiter
zählende Unternehmen hat sich zu einem Spezialisten
für optische Identifikationslösungen entwickelt. ISW fing als
Integrationspartner mit dem Schwerpunkt Bildverarbeitungssysteme
an und entwickelte sich bis heute zu einem namhaften
Hersteller von Spezialmaschinen und Anlagen, deren Kernaufgabe
meist eine Bildverarbeitungslösung ist. „Die Kunden schätzen an
uns, dass wir flexibler sind als manch größeres Unternehmen und
trotzdem ein Rundum-Sorglos-Paket aus Bildverarbeitungsmaschinen
samt Integration in die Produktion sowie die ERP- und
MES-Systeme des Kunden anbieten können“, nennt Tobias
Wichmann, Prokurist Vertrieb und Applikation, eine der Stärken
von ISW.
INDIVIDUELLE PRÜFANLAGEN
Das Angebot nehmen Kunden aus dem Pharma-Bereich, aber auch
aus anderen Branchen wie der Verpackungs- oder Automobilindustrie
gern an. ISW hat eine Reihe von Standard-Maschinen für Identifikationslösungen
im Programm, die dann an die jeweiligen
Anforderungen des Kunden individuell angepasst werden. Darunter
finden sich auch Lösungen, die über Track and Trace hinausgehen.
So zum Beispiel Anlagen, die die Güte und Qualität von Motorteilen
optisch prüfen.
Der Maschinentyp Palc Unit wird meistens in der Pharmaindustrie
eingesetzt. Palc steht für Package Aggregation Line Controller:
DER KONSTRUKTEUR 11/2016 73

-
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
"TRACEABILITY UND
ACHTSAMKEIT:
DER CODE
ERZÄHLT EINE
GESCHICHTE"
www.DerKonstrukteur.de
Martina Heimerl,
Chefredakteur
Wo kommt eigentlich das Produkt,
das Lebensmittel, das Medikament
her, das ich konsumiere? Wer stellt
sich heute schon noch diese Frage?
Die Rückverfolgbarkeit bringt in
erster Linie Sicherheit, minimiert
Fehler und Risiken in der Produktion.
Mich erinnert sie aber auch an das
Thema Achtsamkeit. Vielleicht kann
ich, wenn ich künftig einen Code auf
einer Verpackung sehe, daran denken,
welche Geschichte das Produkt wohl
hat und mich bewusster entscheiden.
01
01 Diese Lichtschranke am Auslauf der Palc Unit
dient der Gegenauswurfkontrolle
02 DISW programmierte die Steuerung der gesamten
Palc Unit mit Codesys auf dem BL20-Gateway
03 Qualitätskontrolle: Die Kamera überprüft die
Druckqualität
04 Die Palc Unit markiert eine Faltschachtel mit
einer Seriennummer, Produktionsdaten und einem
Data-Matrix-Code und kontrolliert anschließend die
Qualität des Drucks
SPECIAL
www.DerKonstrukteur.de
"FÜR UNSERE APPLIKATION
IST DAS CODESYS-GATE-
WAY VON TURCK GENAU
RICHTIG
DIMENSIONIERT"
Tobias Wichmann,
Prokurist Vertrieb und
Applikation, ISW GmbH,
Kölln-Reisiek
In unseren Bildverarbeitungssys temen
Palc Unit steuert Turcks Codesys-Gateway
BL20 die Kontrolle von Data-
Matrix-Codes und Klarschrift. Es
ersetzt dabei eine SPS, die unnötig
komplex und teuer wäre. Entscheidende
Vorteile dieser Lösung waren
außerdem die einfache Programmierbarkeit
und für uns passende
Abmessungen. Nicht zu letzt war es
auch die gute Betreuung durch den
Turck-Vertrieb, die den Ausschlag für
die Turck-Produkte gegeben hat.
Im Standardfall markiert die Maschine eine Faltschachtel mit einer eindeutigen
Seriennummer, produktionsspezifischen Daten und einem Data-Matrix-Code.
Anschließend kontrolliert sie die Qualität des Drucks. Dies ist erforderlich, um die
Lesbarkeit beim Endkunden, sprich in der Apotheke, zu garantieren. Im Extremfall
können nicht lesbare Arzneimittelschachteln nicht verkauft werden. Die Anlage wird
für die jeweiligen Kunden unterschiedlich modularisiert, um optimale Anschlüsse
an deren Produktionsbänder zu erreichen oder den unterschiedlichen Markierverfahren
zu genügen.
Die Palc Unit besteht aus einem Förderband, das die Faltschachteln einer Kamera
mit Beleuchtung zuführt. Der Leseprozess der Kamera wird über einen Reflexlichttaster
ausgelöst. Die Kamera überprüft die Qualität des Drucks anhand der eingelernten
Parameter. Stimmt das Druckergebnis nicht mit den Soll-Werten überein,
wird diese Faltschachtel anschließend durch eine Druckluftdüse vom Band in
einen Auswurfschacht geblasen. Alle anderen Faltschachteln werden im Prozess
weitergeführt und gegebenenfalls zu einer angeschlossenen Verpackungseinheit
geführt. Parametriert wird die Palc Unit über ein HMI, das eine grafische Benutzeroberfläche
abbildet. Wird die Produktion auf eine andere Faltschachtelgröße umgestellt,
kann diese über das HMI geändert werden.
CODESYS-GATEWAY ALS SPS
„Das Herzstück der Anlage ist die SPS“, sagt ISW-Prokurist Wichmann. Die Steuerungsaufgabe
übernimmt in diesem Fall ein programmierbares BL20-Gateway von
Turck. „Auf der SPS laufen alle Signale zusammen und werden verarbeitet: die
Signale des IPC, der Sensoren, Trigger-Signale, Signale der Kamerainspektion, des
Druckluftwächters und so weiter“, so Wichmann. „Für diese Aufgabe ist das mit
Codesys programmierbare BL20-Gateway von Turck genau richtig dimensioniert.
Die SPSen der großen Hersteller könnten die Aufgabe natürlich auch meistern,
wären aber an dieser Stelle unnötig teuer und komplex“, begründet Wichmann seine
Entscheidung für BL20 und ergänzt: „Ein anderer Vorteil war, dass wir im Haus
74 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

03
Geschickt
gekoppelt
DAS GATEWAY VERARBEITET ALS SPS
DIE SIGNALE UNTERSCHIEDLICHER
SENSOREN UND GERÄTE
04
schon Codesys-Erfahrung hatten und mit der BL20 schnell unsere Lösung programmieren
konnten. Die Wahl der geeigneten Steuerung für die Palc fiel uns daher leicht“. Die
Kommunikation zwischen dem Industrie-PC und dem Gateway läuft über eine
TCP/IP-Ethernet-Verbindung.
EINFACHES HANDLING
Eine Lichtschranke am Einlauf löst einen Starttrigger für den Druck- und Messvorgang
aus. Dieser wird mit einem Drehgebersignal vom Motor kombiniert, das zum passenden
Zeitpunkt den Drucker und die Kamera auslöst. Eine Lichtschranke triggert die Druckluftdüse,
die fehlerhafte Schachteln (NIO) vom Band in den Auswurfschacht bläst. Beide
Lichtschranken stammen von Turcks Opto-Partner Banner Engineering. Deren Einfachheit
ist in diesem Fall auch ihre Stärke. „Wir mussten hier nichts teachen oder ähnliches.
Die Lichtschranke wird mit einem Reflektor als Reflexionslichtschranke montiert. Eine
Vorder- oder Hintergrundausblendung ist in diesem Fall gar nicht nötig“, so Wichmann.
Einfaches Handling spricht auch für den Turck-Drucksensor aus der PK-Serie, der an der
Wartungseinheit der Druckluftdüse sitzt und die anliegende Druckluft überwacht.
Noch ein weiteres Turck-Produkt setzt ISW in der Palc Unit ein: Den Schluss des Auswurfschachts
überwacht ein induktiver Näherungsschalter BI4U-M12 aus der Uprox+
Serie von Turck. Das Signal, ob der Schacht geschlossen oder offen ist, verarbeitet dann
das BL20. Ist der Schacht nicht geöffnet, wird das Band gestoppt.
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02
C
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POSITIONIERSYSTEME
SPRECHEN IO-LINK
DIE SPRACHE DER
SMART FACTORY
IO-Link – der Kommunikationsstandard,
den führende
Hersteller aus den Bereichen
Sensorik, Aktuatorik und
Steuerungstechnik zusammen
entwickelt haben, ist heute in
aller Munde. Gemeinsam
erfolgreich – das sehe ich als
das Motto der Zukunft.
Zusammenhalt, Kooperation,
Integration, Verschmelzung
sind gefragt. Und die Grundlage
dafür ist eine
gemeinsame Sprache. Auch
auf der SPS IPC Drives 2016
wird sie natürlich gesprochen
und es kommen wieder viele
neue Kommunikationstalente
hinzu ...
Martina Heimerl, Redakteurin
Positioniersysteme vom Typ PSE / PSS / PSW
sind intelligente Antriebe mit integriertem
Motor, Getriebe, Motorregelung, Kommunikation
und Absolut-Encoder. Sie bringen das
Führungsgeländer, Werkzeuge oder die Inspektionskamera
automatisch an die richtige Position für
das neue Format im Maschinenprozess. Halstrup-Walcher
ist nach eigenen Angaben der erste Aktoren-Hersteller, der Positioniersysteme
mit IO-Link anbietet. Somit hält IO-Link nicht nur Einzug in die Welt der
Sensoren, sondern auch der Aktoren. Mit nur einem ungeschirmten 3-adrigen Anschlusskabel
können die Positioniersysteme kostengünstig in Maschinen integriert werden. Gateways setzen
dann auf beliebige kundenspezifische Feldbusse um. Das in den Positioniersystemen implementierte
Time-Stamp-Verfahren ermöglicht einen synchronisierten Start mehrerer Positioniersysteme,
auch zeitversetzt zum Fahr befehl. IO-Link schafft einen transparenten Durchgriff und
verringert die Komplexität, erleichtert das Einrichten und spart Kosten.
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MASTER FÜR INDUSTRIE 4.0
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Mit zwei neuen IO-Link
Devices sowie einem
neuen IO-Link-Master
verfügt SMC über drei
aktuelle Produkte, die in
die Richtung Industrie 4.0
gehen. Alle drei Geräte
unterstützen die
schnellstmögliche
Übertragungsgeschwindigkeit
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WINKELSENSOREN
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Sensor-Programm, bei dem
der Anwender die Vorteile der
IO-Link-Schnittstelle nutzen
kann: beispielsweise absolute,
magnetostriktiver Wegaufnehmer
in Profilbau- oder
Stabform sowie induktive, magnetfeldunempfindliche
Wegaufnehmer. Rotative
Sensoren, wie robuste Single- und Multiturngeber
sowie berührungslose Winkelsensoren
runden das Programm ab.
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76 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
FÜR DIE POSITIONS-
ÜBERWACHUNG
Neben der genauen Positionsüberwachung
übertragen die
neuen induktiven Sensoren von
IFM Electronic den Abstand als
linearisierten Prozesswert. Durch
den großen Temperaturbereich
von 40 bis 85 °C sind die neuen
Geräte universell einsetzbar. Die
Sensoren messen derart genau,
dass sie auch kleinste Veränderungen
erfassen. Selbst Bremsbacken-Verschleiß,
die Spindelüberwachung
auf Verformung
oder die Spannung eines Sägeblatts
werden sicher erkannt. Über
IO-Link sind Öffner/Schließer
sowie PNP/NPN einstellbar und
alle gewonnenen Daten lassen
sich übertragen und aufzeichnen.
MINI-SENSOR MIT HINTERGRUNDAUSBLENDUNG
Optoelektronische Minisensoren von Balluff bieten neben einer
hohen Schaltpräzision auch Vorteile durch ihre kleinen Bauformen
und ihr geringes Gewicht. Neu in diesem Portfolio ist
der der erste zylindrische Mini-Sensor mit Hintergrundausblendung
(HGA) und IO-Link-Schnittstelle. Ideal eingesetzt ist der
Lichttaster der Baureihe BOS 08E mit seiner über IO-Link
einstellbaren Tastweite von 7…30 mm überall dort, wo kleine
Objekte in beengten Verhältnissen vor nahem Hintergrund
zuverlässig erkannt werden müssen. Der robuste Sensor im
Edelstahlgehäuse (1.4305) mit Schutzart IP67 verfügt über
einen gut sichtbaren Rotlichtspot und ist daher schnell zu
montieren und justieren. Dank IO-Link gelingen Anschluss,
Parametrierung und Inbetriebnahme schnell, einfach und kostengünstig. Besonders interessant
dürfte der Winzling mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Gehäuselänge von etwas über
40 mm für Maschinen- und Sondermaschinenbauer sein, die bereits IO-Link verwenden.
www.balluff.de
www.ifm.de
ETHERNET-BLOCK-I/O
Turck stellt den Multiprotokoll-IO-
Link-Master TBEN-L-8IOL in IP67
und IP69K vor. Das Ethernet-Block-
I/O-Modul bietet acht IO-Link-
Master-Ports im robusten
TBEN-L-Gehäuse. Wie alle anderen
IO-Link-Master der TBEN-Reihe
bietet auch das TBEN-L-8IOL die
vereinfachte IO-Link-Geräteintegration
SIDI (Simple IO-Link
Device Integration).
Turck ist Systempartner mit
durchgängigem Portfolio für
IO-Link-Applikationen. Der
Automatisierungsspezialist
erweitert sein IO-Link-Portfolio
neben den Ethernet-Block-I/Os
aktuell u. a. um kapazitive Sensoren,
Drucksensoren für Ex-Bereiche
und Laser-Distanzsensoren.
www.turck.de

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
VOLLE FLEXIBILITÄT – NULL RISIKO
SPECIAL
Steffen Horn, Markus Gerster
In den Werkzeugschleifmaschinen der Ulmer
Werkzeugschleiftechnik GmbH & Co. KG sollen
die sicherheitsgerichteten Funktionen ohne
zusätzliche sichere Steuerung ausgeführt
werden. Mit der Safety Bridge Technology steht
eine flexibel konfigurier- und einfach
handhabbare Lösung zur Verfügung, die diese
und weitere Anforderungen erfüllt.
Autoren: Steffen Horn, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont;
Markus Gerster, Ulmer Werkzeugschleiftechnik GmbH & Co. KG, Ulm
Die Ulmer Werkzeugschleiftechnik GmbH & Co. KG entwickelt
und fertigt Schleifmaschinen, mit denen sich Präzisionswerkzeuge
herstellen lassen. Das in Ulm-Einsingen
ansässige Unternehmen hat sich seit vielen Jahren auf leistungsfähige
Mehrachs-Werkzeug- und Rundschleifmaschinen spezialisiert.
Die Maschinen der Typen WZS (Werkzeugschleifmaschine),
RS (Rundschleifmaschine) und SF (Endbearbeitungsmaschine)
werden unter einem Dach konstruiert, gefertigt, zusammengebaut
und in Betrieb genommen. Die Produktion von Fertigteilen und die
Montage der Maschinen übernimmt dabei das Schwesterunternehmen
Ulmer Maschinenteile GmbH. Neueste CAD-Technologien
und CNC-Maschinen kommen zum Einsatz, um schnell marktgerechte
Lösungen zu realisieren.
ALLE SIGNALE IN DER
STANDARD-STEUERUNG SICHTBAR
In allen Maschinentypen wird die CNC-Steuerungsplattform der
NUM AG genutzt. Daher suchten die Konstrukteure von Ulmer
78 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

KIT-ENCODER
nach einem Konzept zur Umsetzung sicherheitsgerichteter Funktionen ohne zusätzliche
Safety-Steuerung. Dabei sollten die Sicherheitssignale über das vorhandene Standard-
CAN-Bussystem übertragen werden.
Eine andere Anforderung war, dass sowohl die sicheren als auch die nicht sicheren
Signale in der Standard-Steuerung von NUM sichtbar sind. Vor diesem Hintergrund
bietet sich die Safety Bridge Technology (SBT) von Phoenix Contact an, die ihre Vorteile
schon seit einigen Jahren in zahlreichen Applikationen unter Beweis gestellt
hat. SBT erfüllt die höchsten Sicherheitsanforderungen der aktuellen Normen
IEC 61508 Ed2, IEC 62061 und EN 13849-1.
Da sie alle sicherheitsgerichteten Aufgaben ohne zentrale Safety-Steuerung gemäß
der neuen Maschinenrichtlinie ausführen kann, eignet sich die Lösung insbesondere
für Applikationen, in denen die netzwerkfähige Sicherheitstechnik von der
zentralen spezialisierten Steuerung – wie der CNC-Steuerung von NUM – getrennt
werden soll.
FLEXIBLE KONFIGURATION
Die Safety Bridge Technologie wird zur Absicherung in allen Maschinentypen eingesetzt.
Die SBT-Komponenten übernehmen hier sämtliche sicherheitsrelevanten Funktionen.
Neben den typischen Not-Halt-Überwachungsfunktionen müssen Schutztüren sicher
überwacht sowie ver- und entriegelt werden. Darüber hinaus sind Einricht- und Service-
Funktionen sicher anzuwählen sowie Ladetüren zu überwachen.
Eine weitere Anforderung besteht in verschiedenen Freigaben für die Pneumatik und
Hydraulik sowie Kühlmittel. Weil diese sicherheitsrelevanten Funktionen teilweise in
zeitlichem oder zeitlich verzögertem Zusammenhang stehen, gestaltet sich die flexible
Konfiguration über das Software-Tool Safeconf deutlich einfacher als eine hart verdrahtete
Lösung mit Sicherheitsschalt-Komponenten. Für die zusätzliche potentialfreie Abschaltung
der Versorgungsspannung der Servoantriebe, Hydraulik und Kühlmittel verwendet
Ulmer ein dezentrales Ausgangsmodul mit eingebautem Sicherheitsrelais.
AUFWÄNDIGE RÜCKVERDRAHTUNGEN ENTFALLEN
Als besonders vorteilhaft erweist sich die tiefe Integration aller Safety Bridge-Module in
die CNC-Steuerung. Hier zeigt sich CAN als einfach handhabbares, kostengünstiges und
performantes I/O-System. Da SBT die Sicherheitssignale busunabhängig übertragen
SAFETY BRIDGE ERFÜLLT DIE HÖCHSTEN
SICHERHEITSANFORDERUNGEN DER IEC
61508 ED2, IEC 62061 UND EN 13849-1
kann, werden die entsprechenden Komponenten lediglich über eine Inline-Busklemme
IL CAN an das Bussystem angeschlossen. Die sicheren Safety Bridge-Module lassen sich
dann in der Inline-Station flexibel neben den Standard-I/O-Modulen anordnen.
Die Software-seitige Einbindung von Safety Bridge gestaltet sich genauso einfach. Ein
spezieller Operate-Funktionsbaustein für SBT, der aus der Codesys-Bibliothek importiert
werden kann, stellt der Standard-Anwendung sämtliche Diagnose- und Statusinformationen
der Safety Bridge-Komponenten zur Verfügung. Außerdem werden die Status aller
sicheren Ausgangskanäle für Standard-Eingänge zurückgespielt, sodass die ansonsten
üblichen aufwändigen Rückverdrahtungen entfallen.
Weil die Standard-Steuerung ferner direkten lesenden Zugriff auf die Diagnose-Merker
des SBT-Logikmoduls hat, ist sie jederzeit über den aktuellen Zustand sämtlicher Sicherheitsfunktionen
informiert. Ausgangsseitig kann die CNC-Steuerung die Freigabe- und
Rücksetzsignale innerhalb des Logikmoduls ansteuern. Bei Nutzung des so genannten
Zustimmprinzips hat sie sogar schreibenden Zugriff auf alle sicheren Ausgangskanäle.
Fast.
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Motor-Feedback
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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
"MIT SAFETY BRIDGE SIND
MODULARE MASCHINEN-
KONZEPTE EINFACH
UMSETZBAR"
www.DerKonstrukteur.de
Steffen Horn, Fachleiter
Sicherheitstechnik,
Phoenix Contact
Electronics GmbH,
Bad Pyrmont
Mit dem Systemschritt V3 der Safety
Bridge Technology lassen sich
innerhalb einer Safety Bridge-Insel
bis zu 16 unterschiedliche sichere
I/O-Module, die abgesetzt installiert
sind, anforderungsgerecht in das
Standard-Netzwerk integrieren.
Somit können dort maximal 256
sichere Eingänge verarbeitet
werden. Zudem erlaubt die Version
V3 die Kommunikation von bis zu
31 Safety Bridge-Inseln untereinander,
was sich für die Umsetzung
modularer Maschinen und Anlagen
als besonders wichtig erweist. Denn
auf diese Weise ist das sichere Anund
Abkoppeln von Maschinenteilen
möglich.
SPECIAL
EIN EFFIZIENTER
UND WIRTSCHAFT-
LICHER WEG ZUR
SICHEREN
MASCHINE
Wenn die wirtschaftliche Umsetzung
von Maschinensicherheit mit
einer nicht-sicheren Steuerung
gefordert ist, kann Safety Bridge von
Phonix Contact eine effiziente
Lösung bieten. Wenn sowohl die
sicheren als auch die nicht-sicheren
Signale in der Standard-Steuerung
sichtbar sein sollen, bietet sich vor
dem Hintergrund dieser Anforderungen
die Safety Bridge Technology
umso mehr an.
www.DerKonstrukteur.de
TIEFE INTEGRATION IN STEUERUNGSTYPEN
Die mit der Konfigurations-Software Safeconf erstellte Sicherheitslogik wird als
X.export.xml-file abgelegt und lässt sich in der Flexium-Software der NUM AG als POE
(Programm-Organisations-Einheit) importieren. Dort lässt sie sich dann als Bestandteil
des Gesamtprojekts mit auf der NUM-Steuerung speichern. Darüber hinaus können
auch mehrere unterschiedliche Sicherheitsprojekte je nach Maschinentyp vorab
konfiguriert, geprüft und erst bei Bedarf konkret angefordert werden.
Als weiterer Vorteil, den die Verwaltung des Sicherheitsprojekts auf der Standard-
Steuerung bietet, sei die einfache Handhabung genannt. So wird zum Auswechseln von
Modulen kein Software-Tool oder eine Speicherkarte benötigt. Die beschriebene tiefe
Integration funktioniert nicht nur bei Codesys-basierten Steuerungstypen wie Flexium/NUM,
sondern ist auch für sämtliche anderen gängigen Steuerungen anwendbar.
Der Einsatz der Safety Bridge Technology bei Ulmer belegt erneut, dass die umfassende
Einbindung der Safety-Lösung kein Widerspruch zur Philosophie einer klaren
Trennung von Standard- und Sicherheitsfunktionen sein muss.
www.phoenixcontact.de
Die Safety Bridge-Komponenten werden über eine
Inline-ILC CAN an die CNC-Steuerung von NUM angeschlossen
80 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

ETHERNET-DREHGEBER BIETET VIEL FREIRAUM
BEI DER KONSTRUKTION
steute Extreme
Kompakt und wirtschaftlich
im Aufbau und
ausgestattet mit
aktueller Kommunikationstechnologie
sind die
absoluten Ethernet-Drehgeber
EAL580 von
Baumer. Die Optoturn-
Technologie gewährleistet
für die rein optische
Single- und Multiturn-Positionserfassung
hohe Genauigkeit und Magnetfeldresistenz.
Mit der kleinsten Einbautiefe in der Klasse der 58-mm-Ethernet-
Drehgeber bietet das Modell viel Freiraum für die Konstruktion.
Dazu braucht es auch keine Winkelstecker, was zusätzlich Platz
spart. Auch enge und störungsanfällige Biegeradien im Kabel
fallen durch den radialen Steckerabgang weg. Das Modell hat
eine durchgehende Hohlwelle und wahlweise einen A- oder
B-seitigen Klemmring. Das vereinfacht die Integration in den
Antriebsstrang. Als erste Variante der Serie ist das Gerät mit
Profinet-Schnittstelle erhältlich. Diese unterstützen auch den
OPC UA-Standard.
www.baumer.com
MASCHINEN FIT FÜR IOT UND WELTWEITEN
EXPORT MACHEN
Extreme Cool
Technologien mit denen sich Maschinen einfach in die Fabrik der
Zukunft einbinden, mit aktuellen Bedien- und Visualisierungskonzepten
ausstatten und auf den reibungslosen weltweiten
Einsatz vorbereiten lassen, bietet Eaton an. Kleine oder komplexe
Maschinen lassen sich mit Smartwire-DT, einem Verbindungssystem
auf Geräteebene, fit für das Internet of Things (IOT)
machen. Es ermöglicht direkten Zugriff auf wertvolle Informationen
bis hin zum einfachen Positionsschalter und schließt die
Integration von hydraulischen Bauteilen ein. Aufgrund von Änderungen
der NEC-Richtlinien zur Kurzschlussfestigkeit müssen
Anlagenbauer, die nach Nordamerika exportieren, ihre Systeme
entsprechend anpassen. Dazu bietet Eaton neben den Produkten
auch Beratung, Seminare und ein Handbuch zur Konstruktion
von Schaltschränken an. Ein modernes Design, Multitouch-Bedienung
und die Unterstützung mobiler Konzepte bieten HMI/
PLC XV300 sowie Befehls- und Meldegeräte der RMQ-Familie.
Ex 97 -60°C
Zuverlässig bei Temperaturen
bis -60 °C
• Ex-Positionsschalter für Zonen 1 und 21
• Bauart gemäß EN 50 047
• ATEX- und IECEx-Zulassung
• robustes Kunststoffgehäuse
• besteht den 7-Joule-Schlagtest
Wir freuen uns auf ihren Besuch:
SPS IPC Drives 2016, Nürnberg (Halle 9-450)
Valve World 2016, Düsseldorf (Halle 3-G81)
Weitere Informationen unter www.steute.com
www.eaton.de

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
SENSOREN MIT BESTEN KONTAKTEN
Stefan Horvatic, Holger Unger
Innovative Lichtschranken- und Drehgebertechnologien
eines führenden Sensorherstellers
eröffnen im Maschinenbau neue konstruktive
Freiheiten. Ergänzt werden die Optoelektronikund
Drehgeberportfolios durch eine Vielzahl von
Sensorbaureihen auf der Basis weiterer physikalischer
Wirkprinzipien – so dass aus einer Hand
für nahezu jede Anwendung eine passende
Lösung verfügbar ist.
Mit weltweit ca. 5700 Mitarbeitern und mehr als 40
Tochter gesellschaften ist Pepperl+Fuchs einer der
Marktführer in der Entwicklung und Herstellung von
elektronischen Sensoren und Komponenten für den
weltweiten Automatisierungsmarkt. Das Portfolio industrieller Sensorlösungen
umfasst induktive, magnetische und optoelektronische
Wirkprinzipien ebenso wie Ultraschall, Bildverarbeitung,
Rotativsensorik oder Identifikationssysteme auf der Basis von optischen
Codes oder elektronischen Transpondern (RFID). Die Entwicklung
neuer Sensorbaureihen orientiert sich unmittelbar an den
Marktanforderungen. Hieraus resultiert eine im doppelten Sinne
konstruktive Umsetzung von Integrationswünschen sowie von Anforderungen,
die sich aus neuen Anwendungen der Sensoren oder
besonderen Einsatzbedingungen ergeben.
OPTOSENSOREN: VIELSEITIG UND
BEDIENFREUNDLICH
Konsequent auf die Bedürfnisse des Maschinen- und Anlagenbaus
ausgerichtet ist die Lichtschrankengeneration R10x. Dies gilt zum
einen für die marktgängigen und montagekompatiblen Gehäusebauformen,
denn den Baureihen R100 in Kleinbauform, R101 im
Miniaturgehäuse und R103 im Gehäuse mit frontseitigem M18-Gewinde
liegt eine zukunftsorientierte Produktarchitektur zugrunde,
die sich an den häufigsten Montagesituationen in Maschinen und
Anlagen orientiert. Gleichzeitig bilden sie innerhalb jeder dieser
mechanischen Integrationslösungen alle optoelektronischen Funktionsprinzipien
ab: Einweg-Lichtschranken, Reflex-Lichtschranken
ALLE OPTOSENSOREN HABEN
DAS GLEICHE LOOK-AND-FEEL
mit Polfilter, Reflexions-Lichtschranken für die Detektion transparenter
Objekte, energetische Reflex-Lichttaster und solche mit Vorder-
und Hintergrundausblendung sowie messende Lichtschranken
und Distanzsensoren.
Für den Konstrukteur bedeutet dies, dass jede Baureihe sowohl
mit Power Beam-LEDs als auch mit der innovativen Dura Beam-
Lasertechnologie von Pepperl+Fuchs das komplette Spektrum
möglicher Anforderungen abdeckt. Diese reichen vom kompakten
Highend-Distanzsensor über schaltende Sensorvarianten mit
und ohne MPT-Messkern (Multi-Pixel-Technologie) bis hin zu
rein auf Basisfunktionen fokussierten Geräteausführungen. Im
Bedarfsfall kann sogar nachträglich ohne konstruktive Änderungen
auf ein anderes Sensorprinzip umgestellt werden, z. B. von
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Autoren: Stefan Horvatic, Pepperl + Fuchs GmbH, Mannheim,
Holger Unger, Pepperl+Fuchs GmbH, Berlin
82 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

einem Taster auf eine Lichtschranke oder von einem detektierenden auf einen Abstand
messenden Sensor.
Inbetriebnahmefreundlich gelöst sind die Bedienung und das Visualisierungskonzept
dieser innovativen Lichtschrankengeneration. Die Sensoren werden über die Baureihen
hinweg und in jeder Ausprägung einheitlich am Gerät eingestellt und visualisiert. Per
Multiturn-Potenziometer lassen sich Empfindlichkeit, Schaltschwelle und Betriebsmodus
einstellen; die Wahl der Schaltungsart sowie das Teach-in des Schaltpunktes erfolgt
über eine Drucktaste. Zwei LEDs visualisieren die Betriebsbereitschaft, die Schaltungsart,
die freie Lichtstrecke für die Detektion bzw. Distanzmessung, das Erreichen der Funktionsreserve
sowie eine eventuelle Strahlunterbrechung.
DREHGEBER: ERWEITERTES EINSATZSPEKTRUM
MAGNETISCHE DREHGEBER
BEWÄHREN SICH IN RAUESTEN
UMGEBUNGEN
Drehgeber sind rotative Sensoren, mit denen physikalische Größen wie Drehzahl,
Geschwindigkeit, Beschleunigung und Weg erfasst werden können. Mit Hilfe von Spindeln,
Zahnstangen, Messrädern oder Seilzügen lässt sich ihr Einsatzspektrum auch auf
lineare Bewegungen erweitern. Die automatisierungstechnische Funktion von Drehgebern
besteht darin, diese mechanischen Bewegungen und physikalischen Größen in
elektrische Signale umzuwandeln, die von Steuerungen genutzt werden können. Vom
Wirkprinzip her bietet das Portfolio von Pepperl+Fuchs eine Vielzahl von Drehgebervarianten
mit optischer Abtastung. Sie sind sowohl als Inkrementalgeber als auch als Absolutwertgeber
mit Singleturn- oder Multiturnfunktionalität verfügbar und bieten höchste Auflösungen
und Messgenauigkeiten. Sie decken ein breites Anwendungsspektrum ab, das
den unterschiedlichsten Branchen gerecht wird.
Gleichzeitig jedoch gibt es eine Vielzahl von anspruchsvollen Anwendungen, in denen
Drehgeber starken Stößen und Vibrationen ausgesetzt sein können oder in denen die Gefahr
der Betauung des
Sensorelementes besteht.
In anderen Applikationen
soll die
Anzahl von Umdrehungen
gezählt und
ohne Getriebemechanik
erfasst werden
oder die Sensoren müssen energieautark, d. h. ohne Batterie, betrieben werden. Für solche
Herausforderungen hat Pepperl+Fuchs ein Portfolio innovativer Drehgeber mit magnetischem
Abtastprinzip entwickelt. Sie bieten zugleich eine kompakte Bauformen, eine
besondere Robustheit und eine lange Lebensdauer sowie eine hohe Auflösung und Genauigkeit.
Eingesetzt werden sie z. B. in Maschinen wie Stanzen, Pressen und sonstiger
Umformtechnik, in Sägewerken und Anlagen zur Holzverarbeitung oder in Offshore-,
Windkraft- und Mobile-Equipment-Anwendungen, aber auch in der Fördertechnik, in
Druckmaschinen oder der Robotik.
Neben magnetischen Inkremental-Drehgebern mit AMR-Abtastung (Anisotrope Magnetoresistive
Effekt) oder GMR-Abtastung (Giant Magnetoresistive Effekt) bieten vor allem die
neuen magnetischen Absolutwertgeber der Serie ENA58IL ein besonderes Performance-
Potenzial. Zweiachsige Hallsensoren erkennen über ein rotierendes Magnetfeld eine
SENSOREN FÜR NAHEZU JEDE ANWENDUNG
Anwesenheit, Position, Abstand – mit den innovativen Lichtschranken der
R10x-Generation und dem breiten Portfolio optischer und magnetischer Encoder
von Pepperl+Fuchs stehen Konstrukteuren im Maschinenbau für Mess- und
Detektionsanwendungen leistungsstarke und bedienfreundliche Sensoren zur
Verfügung, die sich zudem durch ihre vielseitigen mechanischen und elektrischen
Integrationsmöglichkeiten auszeichnen – und so für nahezu jede Anwendung eine
passende Lösung bieten.
UNSER
HERZ
SCHALLT
ULTRA.
Dipl.-Ing. Harry Pilz
Qualitätssicherung Entwicklung
Seit mehr als 25 Jahren entwickeln unsere
Ingenieure Ultraschallsensoren für die
industrielle Automatisierungstechnik.
Zum Beispiel den nano – den kürzesten
Ultraschallsensor in einer M12-Gewindehülse
am Markt.
Besuchen Sie uns vom 22.-24. November
2016 auf der SPS IPC Drives in Nürnberg,
Halle 7A, Stand 7A-401.
microsonic.de

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
"IO-LINK IST EIN
ENABLER FÜR
INDUSTRIE 4.0"
www.DerKonstrukteur.de
02 Mit einer
Zykluszeit von
weniger als 80 µs
setzen die magnetischen
Absolut-
Drehgeber ENA58IL
einen neuen
Standard
Dr. Michael Döppert,
Chefredakteur
IO-Link ist ein großes Thema in der
Sensorwelt, auch bei diesem
Hersteller. IO-Link ist kein Feldbus,
bietet aber eine einfache und daher
effiziente und wirtschaftliche
Möglichkeit einer Zwei-Wege-Kommunikation
auf der untersten
Feldebene. Damit ist eine Voraussetzung
geschaffen, Sensorsignale
bis in die Cloud zu bringen. Zudem
unterstützt IO-Link modulare
Maschinenkonzepte und – das ist
für mich besonders interessant –
Sensoren werden konfigurierbar
und Konfigurationsänderungen
können im laufenden Betrieb
vorgenommen werden. All das geht
sicher Richtung Industrie 4.0.
absolute Singleturnposition. In der Multiturnausführung
kommt zusätzlich ein Wiegand sensor
zum Einsatz. Dieser setzt anstelle eines mechanischen Getriebe
nicht nur die Multiturnfunktionalität um, sondern ermöglicht es auch, den Drehgeber
ohne eine Pufferbatterie für den Fall eines Spannungsausfalls zu betreiben. Mit
Messgenauigkeiten von bis zu 0,1° bei einer Singleturn-Auflösung von bis zu 16 Bit, einer
Multiturn-Auflösung von bis zu 39 Bit und einer hochdynamische Zykluszeit von weniger
als 80 Mikrosekunden setzen die magnetischen Absolut-Drehgeber ENA58IL einen
neuen Standard. Gleichzeitig bietet die Kompaktbauform der Serie mit einem Gehäusedurchmesser
von lediglich 36 mm ein Höchstmaß an Integrationsfreundlichkeit. Und
überall dort, wo es gilt, ganz harte Einsatzfälle zu meistern, sorgt der Heavy-Duty-Inkremental-Drehgeber
ENI11HD auch unter extremen Einsatzbedingungen für eine zuverlässige
Drehzahlrückführung – selbst bei Asynchronmotoren mit hohen Wellenströmen.
ZUKUNFTSSICHERE KONNEKTIVITÄT
Neben der einfachen mechanischen Integration von Optosensoren und Drehgebern
ist die elektrische Konnektivität ein weiteres wichtiges Konstruktionsmerkmal im
Maschinenbau. Während bei den Drehgebern Schnittstellen wie RS-422, Ethercat,
Profibus, Profinet, Ethernet/ IP, CANopen oder SSI für eine durchgängige Kommunikation
der Sensoren bis in die Steuerung sorgen, sind die Lichtschrankenserien R100,
R101 und R103 neben digitalen Schaltausgängen durchgängig mit IO-Link ausgerüstet.
Als Bestandteil des Sensorik 4.0-Portfolios von Pepperl+Fuchs sind sie damit bestens
für die digital vernetzte Fabrik der Zukunft – die Smart Factory – vorbereitet. Mit
der Bluetooth-basierten Smart Bridge-Technologie können die Lichtschranken zudem
per Smart Bridge-App auf mobilen Endgeräten abgebildet, über diese parametriert und
bis in die virtuelle Welt der Cloud automatisierungstechnisch integriert werden.
www.pepperl-fuchs.com
Besuchen Sie uns:
SPS IPC Drives in Nürnberg
Rittal: Halle 5, Stand 111
Eplan: Halle 6, Stand 210
Unsere Kompetenz.
Ihr Nutzen.

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
MAGNETISCHE HOCHLEISTUNGSDREH-
GEBER – JETZT AUCH MIT CANOPEN
Die hochpräzisen
magnetischen
Absolutdrehgeber
der
IXARC-Serie
von Posital
sind jetzt
auch mit
CANopen-
Schnittstellen
verfügbar.
Diese neue Interface-Option ergänzt die bereits
vorhandenen SSI-, EtherNet/IP-, EtherCAT-,
Powerlink-, Profibus-DP- und Profinet-Schnittstellen.
Die Vielfalt der angebotenen Interfaces
macht die robusten und kompakten IXARC-Drehgeber
zu einer universellen Geräteserie.
Die leistungsstarken IXARC-Geräte wurden 2013 im
Markt eingeführt. Dank signifikanter Verbesserung
der Sensorik für die Magnetfeldmessung und
bedeutender Fortschritte bei der Signalverarbeitung
konnten die Geber mit 16-Bit-Auflösung und
einer Genauigkeit von 0,09° aufwarten – und sich
so erfolgreich als kompakte, robuste und kostengünstige
Alternative zu den bei Präzisionseinsätzen
traditionell gesetzten Sensoren mit Optoelektronik
etablieren.
Die neuen IXARC-Geber mit CANopen-Interface
sind prädestiniert für Einsätze in Fahrzeugen,
mobilen Maschinen, Kränen, Aufzügen und
Offshore-Anlagen. Die Schnittstelle verfügt über
eine Autobaud-Funktion. Hierdurch lassen sich die
Geräte schnell und problemlos an ein CANopen-
Netzwerk anschließen – ganz ohne lästiges und
zeitaufwendiges manuelles Einstellen der Übertragungsgeschwindigkeiten.
www.posital.de
BLAU ODER ROT – AUF DIE ANWENDUNG KOMMT ES AN
Sensoren für optische
Messverfahren von
Micro-Epsilon für die
Laser-Triangulation sind
für unterschiedliche
Anforderungen mit roten
und blauen Lasern
erhältlich. Das blaue
Licht dringt im Gegensatz
zum roten nicht in
das Messobjekt ein und
bildet einen scharfen
Punkt bzw. eine scharfe
Linie ab. So können
organische oder semitransparente Objekte vermessen werden. Bei glühenden
Objekten bietet der blaue Laser einen maximalen spektralen Abstand zum
Infrarotlicht und zeigt sich so unempfindlich bei roter Strahlung. Die roten
Lasersensoren sind dagegen auch mit höheren Laserklassen verfügbar und
liefern eine höhere Lichtintensität. Rot ist damit etwa bei dunklen Oberflächen
besser geeignet, z. B. bei frisch extrudiertem, schwarzem Reifengummi. Bei
glänzenden Metallen und rauen Oberflächen sind mit dem roten Laser mehr
Informationen zur Bildung eines Mittelwerts abrufbar, während das blaue Licht
bei glatten Oberflächen genauere Ergebnisse zulässt.
www.micro-epsilon.de
STEUERUNG IM ZEICHEN VON INDUSTRIE 4.0
Die Maschinenautomationslösung System One CM von LTI Motion lässt sich als
dezentrale intelligente Insel integrieren. Die typische Leitebenen-Kommunikation
läuft über Ethernet-basierte Schnittstellen wie TCP/IP, Profinet und Ethernet IP.
Mit Diensten wie OPC UA können Systeme über standardisierte Kommunikationsdienste
miteinander verbunden werden. Maschinenintern sind Realtime-
Bussysteme wie Ethercat für das Handling von Sensoren und Aktoren vorhanden,
um eine echtzeitfähige Datenübertragung, z. B. zur Bewegungssteuerung der
Antriebe zu gewährleisten. Steuerung-4.0-Lösungen mit zusätzlichen flexiblen
Lösungen zur Maschinensicherheit unterstützen Hersteller in der Umsetzung der
Maschinenrichtlinie und der Einbindung in Vernetzungskonzepte.
www.lti-motion.com
Steuerungsbau 4.0
Engineering System Automation
Erleben Sie live Lösungen für die lückenlose,
integrierte Wertschöpfungskette im Steuerungsund
Schaltanlagenbau. Sichern Sie sich Ihren
Wettbewerbsvorsprung und setzen Sie auf das
Leistungsnetzwerk der Zukunft für Industrie 4.0.

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
EINFACH
MACHEN!
SPECIAL
Frank Kästner, Susanne Aufmuth
Das Bestücken mit Halbzeugen und die
Entnahme von Produkten mit 3-Achs-Handlingsystemen
sind Aufgabenstellungen in den
unterschiedlichsten Produktionsprozessen. Ein
komplettes Automatisierungspaket – von den
Motoren bis zum Mensch-Maschinen-Interface
– für solche Handlingsysteme stellt ein
Automatisierungsspezialist vor. Besonderer
Vorteil: die intuitive Visualisierung, bei der die
Entwickler von Anfang an alle Nutzergruppen
vom Programmierer bis zum Maschinenführer
berücksichtigt haben.
Autoren: Frank Kästner, Susanne Aufmuth,
Baumüller Nürnberg GmbH
Das Komplettpaket des Nürnberger Automatisierungsspezialisten
Baumüller besteht aus der Steuerungshardware
sowie der kompletten Software und Visualisierung,
Servoumrichtern und Servomotoren. Mit der umfangreichen
Softwarebibliothek bekommt der Maschinenbauer eine
Handlingeinheit mit zahlreichen Funktionen. Das komplette
System kann er entweder bereits bei der Entwicklung in die Maschine
integrieren, oder aber einfach nachrüsten. Dabei hat er die Wahl,
das System über die übergeordnete Maschinensteuerung oder als
komplett autarke Einheit zu betreiben. Dies wird durch die genormte
digitale Euromap-67-Schnittstelle möglich, über die die
Handlingeinheit mit der Produktionsmaschine verbunden werden
kann. Die Hauptsteuerung der Anlage kann dann über einen Netzwerkanschluss
auf die Visualisierung der Einheit zugreifen. So kann
der Bediener das Handling bequem am Hauptterminal bedienen.
Da bei allen Funktionalitäten die üblichen Programmiernormen
berücksichtigt wurden, spielt es dabei außerdem keine Rolle, von
welchem Hersteller die übergeordnete Steuerung ist. Eine digitale
Schnittstelle ermöglicht dazu noch die Kommunikation mit externen
Teilnehmern. So erfährt z. B. das Förderband, wann die Palette
voll ist und weitertransportiert werden muss.
VISUALISIERUNG WÖRTLICH GENOMMEN
„Wir haben uns bei der Visualisierung in die verschiedenen Anwender
hineinversetzt“ sagt Entwickler Frank Kästner. „Aus Erfahrung
86 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

Ganz groß,
wenn’s eng wird:
der neue RFD-4000
01
Präzise Winkelmessung auf
engstem Raum:
Der neue RFD-4000 ist die
Sensorlösung, wo Platz knapp
und Budgets klein sind.
Unsere mehr als 65-jährige
Erfahrung sorgt für starke
Leistung bis ins Detail:
• 7 mm flacher Sensor
• hochwertige Ausführung
• magnetisch, absolut
• misst berührungslos
• ein- und mehrkanalig
• robust, IP69k
• Messbereich bis 360°
• einfache Montage
• Kennlinien nach Wunsch
02
Datenblatt-Download
01 Im Schrittketteneditor werden Schrittketten geladen
und die jeweiligen Schritte einzeln bearbeitet
02 Im Handmodus werden manuell Zielpositionen im
3D-Raum gezielt angefahren
wissen wir, dass nicht nur erfahrenes Technikpersonal mit unserer Visualisierung zurechtkommen
muss. Darum nahmen wir das Wort Visualisierung mal ganz genau und
haben die Bedienwege in klarem und optisch ansprechendem Design visuell abgebildet.
Dadurch geht das Bedienen und Parametrieren auf dem Touch-Display ohne lästiges
Suchen und langwierige Einarbeitung ganz einfach von der Hand.“
Weil heute auch alles mobil gehen muss, kann der Anwender die Maschine auch auf
seinem Tablet oder Smartphone bedienen. Um Rüstzeit zu sparen, kann an einem Display
die Anlage gesteuert
WIR HABEN UNS BEI DER
VISUALISIERUNG IN DIE
VERSCHIEDENEN ANWENDER
HINEINVERSETZT
werden, während an
einem anderen die nächste
Schrittkette bereits vorbereitet
wird. Weil die
Handlingeinheit möglichst
flexibel einsetzbar
sein soll, haben sich die
Entwickler außerdem
entschieden, dass die Sequenzen des Handlings direkt in der Visualisierung und ohne
Eingriff in die Maschinensoftware eingegeben werden. Damit eignet sich das System zur
Erweiterung jeder beliebigen Maschine.
OPTIMALE WEGE MIT GEGENCHECK
Mit der übersichtlichen Visualisierung fallen die Eingabe des Greiferwegs und die Festlegung
von Toleranz- und Sperrbereichen ganz leicht. Auf der mehrsprachigen Benutzeroberfläche
kann der Anwender individuelle Schrittketten erstellen und so die Entnahmeposition,
den Weg und die Ablageposition festlegen. Die Bewegungen werden
Wir stellen aus:
SPS/IPC/DRIVES, Halle 4A, Stand 125
www.novotechnik.de

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
EFFEKTIV AUTOMATISIEREN!
Kartons, Flaschen, Kunststoffteile – Produkte
müssen in Produktionsanlagen
zum Weitertransport in Paletten und
Behälter gestapelt werden. Am effektivsten
geht das automatisiert, z. B. mit dem
Komplettpaket für die Automatisierung
von 3-Achs-Handlingsystemen.
03 Die gesamte Software für eine Handlingeinheit
wird mit Bibliotheksbausteinen realisiert
03
SPECIAL
„VISUALISIERUNG
MUSS BENUTZER-
FREUNDLICH
SEIN“
Dr. Michael Döppert,
Chefredakteur
Wie muss eine wirtschaftliche
Lösung für automatisierte Handlingprozesse
aussehen, was sind die
entscheidenden Kriterien? Eine
Antwort ist: Die Visualisierung muss
benutzerfreundlich sein. Dahinter
stehen eine einfache Programmierung
und eine intuitive Bedienung.
Dank Softwarebibliotheken
brauchen Maschinenbauer kein
Programmier-Know-how und
Anwender kein tiefgreifendes
Verständnis der Technik. Die
Antwort auf den Punkt gebracht:
Fehlerquellen darf es möglichst
keine geben – auch nicht bei der
Mensch-Maschine-Interaktion.
www.DerKonstrukteur.de
hier mit Coordinated-Motion-Bausteinen realisiert, was ein freies Verfahren aller
drei Achsen im Raum sowie ein Verketten von Bewegungen ermöglicht. So werden
ruckfreie, kontinuierliche Bewegungsabläufe möglich, die hohe Geschwindigkeiten
zulassen und die Mechanik schonen. Außerdem können durch die freie Programmierung
im Raum die optimalen Wege ohne Verzögerungen und Umwege gefahren
werden.
Um möglichst viel Zeit zu sparen, findet der Anwender im Werkzeugkasten häufige
Aktionen, wie z. B. „Schritt löschen“, „Leer-Schritt einfügen“, „Schrittbereich kopieren“,
etc., die er direkt aufrufen kann. Neue Schrittketten kann er sogar während des laufenden
Betriebs erstellen. Die einzelnen Schritte in einer Schrittkette können von einem
Watchdog beobachtet werden, so dass die Schrittkette bei einem Fehler sofort stoppt
und eine Fehlermeldung gegeben wird.
Nach Erstellung der Schrittkette prüft das System in einem automatischen Check die
Konsistenz der Eingabedaten z. B. bezüglich Reihenfolge oder Geschwindigkeit. Die
fertigen Schrittketten kann der Anwender dann in einem Filesystem speichern, das
auch Templates enthält. Diese Templates erleichtern besonders am Anfang den Einstieg
in die Programmierung. Außerdem kann ein Sperrbereich definiert werden, spezielle
Softwarebausteine für Kollissionsschutz verhindern dann, dass der Sperrbereich
im Verfahrweg des Greifers liegt.
Damit die Einheit auch wirklich flexibel in vielen Bereichen eingesetzt werden
kann, hat der Anwender die Möglichkeit, die Maße des Greifers individuell festzulegen.
Positionen können dann sowohl über x/y/z-Koordinaten angegeben werden als
auch über eine bereits voreingestellte Auswahl. Außerdem können die drei Achsen
einzeln verfahren werden, so dass Positionen einfach angefahren und dann fixiert
werden können. Dank der Palettierfunktion im Schrittketteneditor müssen pro
Palettentyp nur die Start-Position und dann einfach die Rasterung und die Maße der
Palette eingegeben werden. Das System errechnet dann selbständig die übrigen
Ablagepositionen.
Und taucht doch mal ein Problem auf, dann verfügt das Handlingsystem über eine
Alarmverwaltung und Diagnose. Über eine Analyse des EtherCAT-Systems und der
digitalen I/O-Signale können automatisiert Zustände, wie z. B. Leitungsbrüche, Fehler
im Antrieb oder auch einfach nur die Aktualität der Firmware ermittelt werden. Damit
werden Serviceeingriffe deutlich beschleunigt und Kosten gespart.
www.baumueller.de
88 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
STECKERVERSTÄRKER FÜR PROPORTIONALVENTILE
Wegeventile, Druckventile oder Pumpenregler lassen sich mit dem elektronischen
Verstärker EV2S von Hawe ansteuern. Zur Inbetriebnahme wird er lediglich auf den
Magneten aufgesteckt, und die Parameter werden mit Drucktastern, PC oder
Smartphone eingestellt. LEDs plus integriertes Display zeigen den aktuellen
Betriebszustand in Echtzeit an. Das einfache Kopieren von Einstellungen und
Programmen von einem Stecker zum anderen ist für die Serienproduktion interessant.
Durch eine direkte Anbindung an das CAN-Netzwerk und eine Datenverarbeitung
im Stecker kann zusätzlich die zentrale Maschinensteuerung entlastet
werden. Mit der Bluetooth-Version EV2S-BT lassen sich die Ventile über das
Smartphone mit der App Hawe eControl konfigurieren und überwachen. Diese
Lösung eignet sich z. B. für Erstinbetriebnahmen an schwer zugänglichen Orten,
Ferndiagnose und Condition-Monitoring von Proportionalventilen oder die
Fehlersuche in hydraulischen Anlagen.
www.hawe.com
SENSORLÖSUNGEN 4.0
Im Bereich der Sensorlösungen
für die elektrische Automatisierung
hat Leuze mehrere
Neuheiten entwickelt. Der
Kontrasttaster KRT 18B z. B. ist
ein flexibler Multicolor-Taster,
der aus den LED-Farben rot,
grün und blau automatisch
diejenige ermittelt, die den
maximalen Kontrast zur
detektierenden Marke bildet.
Der kamerabasierte Codeleser
DCR 200i für das schnelle
Decodieren von 1D-, Stapelund
2D-Codes ist nun auch im
Ecolab-zertifizierten IP69K-
Edelstahlgehäuse verfügbar
und eignet sich damit für die
Verpackung von Lebensmitteln
und Pharma-Produkten. Eine
Industrie-4.0-fähige Sensorlösung
auf Basis des Barcodelesers
BCL 348i gibt es in
Zusammenarbeit mit
Microsoft. Die Prozess- und
Metadaten werden dabei ohne
zwischengeschaltetes Gateway
über die OPC-UA-Schnittstelle
an die Microsoft Azure
Cloud übertragen, dort vom
IOT-Hub erfasst und den Cloud
Services zur Analyse und
Visualisierung bereitgestellt.
Der Barcodeleser kann über die
Cloud Services gesteuert
werden.
ABB Machinery Drives. Maschinen noch
einfacher konstruieren.
SPS/IPC/DRIVES Nürnberg
22. – 24. November 2016
Halle 4, Stand 4-420
Die neuen ABB Machinery Drives sind speziell für den Maschinenbau
optimiert. Durch die Modularität in Hard- und Software sind sie
sehr anpassungsfähig und bieten ein neues Maß an Konnektivität.
Maschinen lassen sich wirtschaftlicher und effizienter konstruieren,
die Maschinenleistung steigt und die Kosten für die Integration und
Wartung sinken.
Erfahren Sie mehr über die neuen Machinery Drives unter
www.abb.de/drives
www.leuze.de
ABB.indd 1 02.11.2016 11:55:56
DER KONSTRUKTEUR 11/2016 89

FÜR DEN
ROBOTER
3DREI PUNKTE
SPECIAL
Roboter werden immer kompakter und
können immer mehr, zum Beispiel
Basketbälle in den Korb werfen. Dabei sind
nicht nur in Industrieanwendungen
Zuverlässigkeit und Langlebigkeit gefordert.
Das stellt hohe Anforderungen an alle
Komponenten, auch an die Achillesfersen der
Roboter – die Leitungen.
90 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
Mit der kompakten Kleinrobotik-Baureihe Racer will
Comau Anwendungen außerhalb der Automobil -
in dustrie erobern. Dabei legt die Tochter von Fiat
Chrysler Automobiles wie immer großen Wert auf
Langlebigkeit. Das bringt neue Herausforderungen für die
Verkabelung mit sich – die von der Lapp Gruppe gemeistert wurden.
Industrieroboter kennen keine Pausen. Sie verrichten oft Jahre
ohne Unterbrechung ihre Arbeit und bewegen sich acht Millionen
Zyklen hin und her, wenn es gut läuft auch zehn Millionen. Erst
dann dürfen sie eine Verschnaufpause einlegen, bei der in der Regel
die Kabel getauscht werden, denn sie sind das schwächste Glied an
einem Roboter. Nach so vielen Biege- und Torsionsbewegungen
sind sie durch die stete Reibung in ihrem Inneren und die wiederkehrenden
dynamischen Biegungen verschlissen.
Dass es meist auch anders geht, beweisen Comau und die Lapp
Gruppe. Das italienische Unternehmen Comau stellt Roboter zum
Be wegen schwerer Teile oder zum Schweißen sowie Fördereinrichtungen
für Bauteile vorwiegend für die Automobilindustrie
01 Der Basketball-Roboter
ist ein Racer 7 mit einer
Traglast von 7 kg
ROBOTERLEITUNGEN BRAUCHEN
BESTES TORSIONS-
UND BIEGEVERHALTEN
her. Bei der neuen Kleinroboter-Baureihe von Comau kommt es
zusätzlich auf Flexibilität und Schnelligkeit an. Die Racer-Serie,
die u.a. in Handling- und Montageanwendungen zum Einsatz
kommt, besteht aus besonders kompakten Robotern für Traglasten
von 3 bis 7 kg mit hoher Präzision und Bewegungsgeschwindigkeit.
Dafür hat die Lapp Gruppe platzsparende und
hochbewegliche Kabel entwickelt.
Comau bereitet sich damit auf die bevorstehenden Umbrüche in
der Fertigung in der Automobilindustrie vor. Die tauschte bisher ihre
Fertigungssysteme entsprechend den Produktzyklen aus. In der
Regel läuft ein Fahrzeugmodell fünf Jahre, dann kommt der Nachfolger
und mit ihm neue Maschinen. Das ändert sich gerade. Roboter
müssen so flexibel und haltbar sein, damit sie sich über mehrere
Produktzyklen hinweg immer wieder anpassen lassen.
Präzision perfektionieren.
Flexibilität nutzen.
Langlebigkeit garantieren.
Halle 7A, Stand 330
ENA58IL – Magnetischer Drehgeber
Einteiliges, kompaktes Gehäusekonzept in
allen gängigen Schnittstellen zur einfachen
Systemintegration
Magnetische Drehgeber mit weiterentwickelter
Hall-Technologie für hochdynamische Prozesse
Sehr hohe Auflösung und absolute Genauigkeit
von

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
DIE PROTOTYPEN-
FERTIGUNG FÜR
ROBOTERLEITUNGEN
IST EINE
BESONDERHEIT
IN DER BRANCHE
Während viele Anbieter Prototypen
ihrer Kabel erst ab mehreren Kilometern
Länge fertigen, bietet Lapp eine
Musterfertigung schon ab einer Länge
von 100 m. Die Muster werden bei Lapp
und beim Anwender in realitätsnahen
Tests auf ihre Haltbarkeit bei Biegeund
Torsionsbewegungen getestet.
Daraus schließen die Lapp-Ingenieure,
wie lange das Kabel im echten Einsatz
halten wird. Für den Comau Racer hat
Lapp ebenfalls ein 100 Meter langes
Muster gefertigt und erfolgreich
getestet. Käufer können damit sicher
sein, dass ihr Roboter jahrelang ohne
Ausfälle seinen Dienst tun wird.
"ALS LEITUNGSANBIETER
NEHMEN WIR DIE
HERAUSFORDERUNGEN
DER ROBOTIK AN"
Frank Rothermund,
Market Manager Robotics
in der Lapp Gruppe
www.DerKonstrukteur.de
www.DerKonstrukteur.de
KOMPAKTE KABEL FÜR KOMPAKTE ROBOTER
Für die Verkabelung ist der Trend zur Miniaturisierung eine Herausforderung.
Denn ein kompakter Roboter benötigt auch kompakte Kabel. Lapp hat früh damit
begonnen, platzsparende Versionen seiner Kabel zu entwickeln, ohne die Langlebigkeit
zu vernachlässigen. Die Racer von Comau sind ein gelungenes Ergebnis
dieser Bemühungen.
Wozu ein Racer fähig ist, konnten die Besucher der Hannover Messe am Stand
von Lapp bewundern. Dort warf der Roboter einen Basketball nach dem anderen
zielsicher in einen Korb und stach damit alle Besucher aus, die den Mut hatten, gegen
ihn anzutreten. Der Basketball-Roboter ist ein Racer 7 mit 7 kg Traglast, der seit
wenigen Jahren auf dem Markt ist. Mittlerweile hat Comau auch Racer 3 und Racer 5
mit den entsprechenden Traglasten in den Markt eingeführt.
Die Arme und Motoren des Comau Racer sind aufgrund der geringeren Traglast
kleiner als bei den Robotern in der Automobilindustrie. Entsprechend weniger
Platz haben die Kabel, die zum einen die elektrische Energie für die Motoren
liefern und zum anderen für den Austausch der Daten etwa von den Sensoren
sorgen. Weil die kleineren Motoren weniger Leistung benötigen, können die
Kabel etwas dünner ausfallen. Doch das allein reicht nicht, um genug Platz zu
sparen. Weitere konstruktive Maßnahmen sind nötig.
FÜLLMATERIAL REDUZIERT VERSCHLEISS
Diese Feinheiten verstecken sich im Kabelinnern. Der Querschnitt der Adern der so
genannten Servoleitungen, die die Motoren ansteuern, ist wegen der geringeren
Motorleistung etwas kleiner. Keinen Unterschied gibt es bei den Isolatoren der
Adern. Weil die Betriebsspannung gleich ist, gibt es hier keinen Spielraum für eine
dünnere Isolation. Auch das Isolationsmaterial ist wie bei vielen anderen Kabeln für
die Robotik ein Thermoplastisches Elastomer (TPE). Die Verringerung des Leiterquerschnitts
allein reicht aber nicht, um genug Platz zu sparen, weitere konstruktive
Tricks und Kniffe sind nötig – über die schweigen sich die Leitungsspezialisten allerdings
aus.
Das Geheimnis eines hochbeweglichen Servokabels liegt auch im Füllmaterial,
also in den Komponenten, die keine elektrische Funktion haben. So enthält das
Kabel Nylonfäden, die in den Aderverbund eingeflochten werden und die Adern
an ihrem Platz halten, auch wenn das Kabel verdreht oder gebogen wird. Das vermindert
die Reibung der Adern untereinander und damit einen Verschleiß des Isolationsmaterials.
Eine weitere Maßnahme, die Lebensdauer eines solchen Kabels
zu erhöhen, sind Bandierungen aus gleitfähigem Vlies oder Kunststoff, die um die
Ader gewickelt werden und so die Reibung weiter reduzieren. Die Adern gleiten
dann leichter gegen den Mantel, was insbesondere bei Torsionsbewegung den
Verschleiß deutlich senkt.
SPECIAL
Die kompakten Roboter erobern
immer mehr Branchen, etwa in der
Fertigung von Elektronik oder bei
Pick-and-Place Anwendungen. Heute
ein Smartphone, morgen ein TV-Gerät
am selben Fließband – noch ist das
eine Vision, aber im Zusammenhang
mit der digitalen und hochflexiblen
Fertigung nach Industrie 4.0 werden
solche Szenarien in nicht allzu ferner
Zukunft Wirklichkeit. Lapp wird hierfür
die passenden Leitungen bereithalten.
AUF WUNSCH MIT UL-ZERTIFIZIERUNG
Am Kabelmantel lässt sich das meiste Material einsparen, um das Kabel dünner zu
machen. Allerdings dürfen die elektrischen und mechanischen Eigenschaften nicht
darunter leiden. Mehr noch: Lapp liefert Comau auf Wunsch auch Kabel mit
UL-Zertifizierung, also mit Zulassung für den nordamerikanischen Markt. Dort liegt
die Latte beim Brandverhalten und auch bei der chemischen Beständigkeit meistens
höher als bei den europäischen Normen. „Dünnerer Mantel, aber besseres
Brandverhalten – das geht nur mit einem echten Highend-Material“, sagt Frank
Rothermund Market Manager Robotics bei der Lapp Gruppe in Stuttgart.
Rothermund ist davon überzeugt, dass trotz aller Fortschritte das Ende der
Fahnenstange noch nicht erreicht ist. Comau werde Lapp weiter fordern, das hätte
der italienische Partner bereits angekündigt.
Bilder: Lapp Gruppe
www.lappkabel.de
92 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
NEUHEITEN FÜR DIE INDUSTRIELLE
BILDVERARBEITUNG
Im ID-Bereich führte
Cognex kürzlich das
mobile Terminal MX-1000
ein. Es vereint handelsübliche
Smartphones mit der
herstellereigenen
Technologie und eignet
sich bestens für die
Datenerfassung u. a. in
Intralogistik-Anwendungen. Aus aktuellem Anlass rückt der
Hersteller seine Vision-Sensoren In-Sight 2000 in den
Mittelpunkt. Sie verbinden die Leistungsstärke der branchenführenden
In-Sight-Bildverarbeitungssysteme mit der
Einfachheit und dem günstigen Preis eines Sensors. Mit der
Kombination von In-Sight-Bildverarbeitungstools, einfacher
Einrichtung und modularem Design mit austauschbarer
Beleuchtung und Optik will der Hersteller neue Maßstäbe bei
Preis-Leistungsverhältnis, Benutzerfreundlichkeit und
Flexibilität setzen. Zudem entwickelte das Unternehmen eine
neue Technologie, die grundlegend zur einfacheren Einrichtung
und Verwaltung von In-Sight-Multi-Smart-Kamera-Anwendungen
beiträgt und dabei äußerst benutzerfreundlich
über plattformunabhängige, webbasierte HMIs funktioniert.
cognex.com
TELEMATIK-PLATTFORM FÜR MOBILE
ARBEITSMASCHINEN
Sensor-Technik
Wiedemann
stellt mit der
ESX-TC1-Familie
eine neue
Telematik-Plattform
für den
Einsatz in
mobilen
Arbeitsmaschinen
in drei
Varianten vor.
Die Plattform dient als Onboard-Datenlogger in der Kommunikation zu
Steuerungen und Sensoren mittels CANbus. Dabei werden CANopen,
SAE J1939 und offene CAN-Kommunikation unterstützt. Über die
Software „Vehicle Data System (VDS)“ kann man konfigurieren, welche
CANbus Parameter aufgezeichnet, im 1 GByte großen Datenspeicher
abgelegt und anschließend weitergeleitet werden. Durch die freie
Programmiermöglichkeit, die das Embedded Linux System der TC1 bietet,
lassen sich die Daten aber auch auf dem Modul vorverarbeiten und
auswerten. Die Weiterleitung kann in allen TC1-Varianten über Ethernet
oder die jeweilige drahtlose Schnittstelle erfolgen. Die TC1-WiFi und die
TC1-WiFi+ verfügen dabei über WLAN und Bluetooth 4.0.
www.sensor-technik.de
DRUCKTRANSMITTER FÜR BIDIREKTIONALE DIFFERENZDRUCKMESSUNG
Die Serien AMS 4711/ AMS 4712 von Amsys kombinieren Silizium-MEMS-Elemente mit Mikroelektronik zu hochgenauen Drucktransmittern
im Miniaturformat. Die Sensoren sind ohne weitere Komponenten einsatzbereit und für die Außenmontage geeignet. Die
AMS-4712-Serie wird mit einem industriellen 4-20-mA-Stromausgang in 2-Leiter-Technik (Current Loop) angeboten, die AMS-4711-
Serie hat einen 0-5-V-Ausgang. Der Betrieb erfolgt mit einer Versorgungsspannnung von 8 bis 36 V. Neben den Absolutdrucksensoren
(1 bar, 2 bar 1,2 bar) sind die Transmitter als Differenzdrucksensoren für 0-5 und bis 0-2000 mbar in verschiedenen Druckstufen
erhältlich. Als differenziell bidirektionale Versionen können sie in den Bereichen: ± 5, ± 10, ± 20, ± 50, ± 100 mbar sowohl Unter- als auch
Überdruck messen. So sind Luftstrommessungen möglich, bei denen eine Druckumkehr zum herrschenden Druck entstehen kann. Dank
der Rückseitenbeaufschlagung der Druckmesszelle eignen sich die Drucktransmitter auch zur Messung des Füllstand in Flüssigkeiten.
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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
MIT
VOLLGAS
IN DIE ZUKUNFT
Detlef Zienert
Wasserstoff als saubere Energiequelle der Zukunft? Dafür müsste die Brennstoffzelle
serienreif werden. Dazu gehört auch das automatische Prüfen im Sekundentakt.
Dank IO-Link wird ein Prüfanlagen-Demonstrator mit über 90 schaltenden Sensoren
schnell und platzsparend aufgebaut.
SPECIAL
Um Brennstoffzellen marktfähig, also reproduzierbar und
kostengünstig sowie in gesicherter, hoher Qualität herstellen
zu können, sind automatisierte und hochpräzise
Fertigungs- und Kontrollverfahren erforderlich. Ein automatisiertes
Prüfverfahren wurde jetzt in Form eines Demonstrators
realisiert. Der Solinger Sondermaschinenbauer P+K Maschinen
und Anlagenbau hat die Anlage im Rahmen eines ZIM-Kooperationsprojekts
mit Fördermitteln des Bundes konstruiert und gebaut.
„Dank IO-Link konnten wir die Anlage in rekordverdächtiger Zeit
einfach und platzsparend installieren“, schildert Peter Kronenberg,
Geschäftsführer von P+K. Projektpartner waren das Zentrum für
Brennstoffzellentechnik (ZBT), die Intelligent Solutions GmbH
(divis) sowie die Gesellschaft zur Förderung angewandter
Informatik e.V (Gfal).
Autor: Dr. Detlef Zienert, Balluff GmbH, Neuhausen
Aufgabe der Prüfanlage ist es, in einem einzigen kompakten Aufbau
durch spezielle Bildaufnahmetechnik und -verarbeitung relevante
Fertigungsfehler wie Haarrisse, Grate und Löcher an den Bipolarplatten
zu erkennen und die Verwendung defekter Ausschussprodukte
auszuschließen. Darüber hinaus soll der Demonstrator durch
eine systematische, kontinuierliche Datenauswertung und Informationsrückkopplung
helfen, den Spritzgießprozess permanent zu
über wachen und die Spritzgießparameter laufend zu optimieren, sodass
im späteren industriellen Herstellungsprozess eine Null-Fehlerrate
erreicht wird. Diese anspruchsvolle Prüfaufgabe ist in einer Zeitspanne
zu bewältigen, die unterhalb des Prozesstaktes der Fertigung liegt.
„Auf das Thema IO-Link sind wir über unseren Außendienstler
Frank Rüger von Balluff gekommen“, berichtet Peter Kronenberg. „Wir
haben ihm erzählt, was wir vorhaben. Er sagte, IO-Link sei an dieser
Stelle genau das Richtige, wenn man gleichzeitig Zustände erfassen,
Daten auslesen sowie Motoren und Ventile ansteuern und dabei noch
erheblich Zeit bei Installation und Inbetriebnahme sparen will.“
94 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

01
KEL-FG
01 In zwei Inspektionskammern
werden
die Bipolarplatten von
Digitalkameras
fotografiert
02 Die Zuordnung der
Fotos zu den Bipolarplatten
erfolgt über die
mit einem RFID-Chip
gekennzeichneten
Werkstückträger
02
IO-Link ist eine universell einsetzbare I/O-Schnittstelle unterhalb der Bussysteme, die zu
sämtlichen Feldbussen kompatibel ist. Als digitale und bidirektionale Punkt-zu-Punkt Verbindung
schafft IO-Link einen leistungsfähigen Kommunikationskanal bis auf Aktor- und
Sensorebene.
DIE SPREU VOM WEIZEN TRENNEN
ÜBER 90 SCHALTENDE SENSOREN
UND DIE MASCHINE MACHT TROTZDEM
EINEN VERKABELUNGSTECHNISCH
ÜBERSICHTLICHEN EINDRUCK
Der von P+K entwickelte Demonstrator einer Prüfanlage für Bipolarplatten ist eine kompakte
Maschine, die am Boden gerade einmal 3,7 mal 1,7 und in der Höhe etwa 2 m misst.
Im operativen Einsatz ist sie über ein Förderband direkt mit der Spritzgießmaschine verbunden.
Über dieses gelangen die Bipolarplatten, die zu 70 % aus Kunststoff und zu 30 %
aus Kohlenstoff bestehen, nach dem Spritzgießvorgang zur Prüfeinrichtung.
Nachdem Näherungsschalter ihre Ankunft gemeldet haben, saugt ein spezielles Dreiachshandling
sie mittels Venturidüsen an, um sie dann auf mit RFID-Tags gekennzeichnete
Werkstückträger zu transferieren. Von dort werden sie mittels Elektrozylindern mit einer
Taktrate von 4, 2 s auf die jeweils nächste Position geschoben. Dies geschieht im Demonstrator
in vorgegebener Reihenfolge, um die Zuordnung ihrer Identität sicherzustellen. Im
späteren praktischen Betrieb erhält jede Platte auf ihrer Oberkante eine individuelle
Markierung mittels eines Lasers.
Die nächste Station ist dann auch schon die erste Inspektionskammer, in der zwei Kameras
von der Kühlseite jeweils zwei Bilder sowohl unter „Hellfeld-“ als auch unter „Dunkelfeldbeleuchtung“
aufnehmen, um dann nach dem Wenden der Bipolarplatten durch einen
Teilbare90°
Kabeleinführung
für Leitungen
mit Stecker
Garantieerhaltkonfektionierter
Leitungen
Nachrüstungen,Servicearbeiten
einfach durchführbar
Geschützte 90°Einführung
Schnelle Montage
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Ideal für Kabelschutzschläuche
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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
"IO-LINK FÖRDERT
DIE BRENN-
STOFFZELLE?"
Martina Heimerl,
Redakteurin
www.DerKonstrukteur.de
03 Sensorhubs (links
unten) sammeln die
Signale einfach
schaltender Sensoren
ein, über Profinet
IO-Link-Master (oben
links) lassen sich über
IO-Link-Ports
IO-Link-Devices
anschließen
03
SPECIAL
www.DerKonstrukteur.de
„Die Umsetzung von innovativen
Zukunftstechnologien hängt
maßgeblich von den Potenzialen des
Maschinenbaus ab. Serienreife
Produktions- und Prüfverfahren sind
gefragt. So können kompakte,
hochleistungsfähige Komponenten,
Schnittstellen und Kommunikationsstandards
völlig neue Möglichkeiten
eröffnen und wiederum Enabler für
Zukunftstechnologien sein.“
"IO-LINK HAT UNS VIEL
ZEIT GESPART UND
DIE KABELMENGEN
REDUZIERT"
Peter Kronenberg,
P+K Maschinen- und
Anlagenbau, Solingen
„Trotz anfänglicher Skepsis konnten
wir die Anlage zu zweit an einem
Vormittag komplett auflegen. Das ist
ein neuer Rekord für eine Anlage
dieser Größenordnung. Zum
Vergleich: Ohne IO-Link und mit
einem schnellen Elektriker hätte es
erfahrungsgemäß drei Tage gedauert.
Außerdem haben wir jetzt
wenige schlanke Kabel bis zum
Schaltschrank statt dicker Kabelbäume
bei konventioneller Verkabelung. Die
serielle Schnittstelle vereinfacht den
Installations- und Verkabelungsprozess
also ganz erheblich.“
Greifer in einer zweiten, identisch ausgelegten Inspektionskammer weitere Bilder zu
machen. Alle Fotos bleiben für die weitere Auswertung gespeichert und können jederzeit
auf einem Monitor begutachtet werden.
Die Zuordnung der Bilder zu den einzelnen Bipolarplatten erfolgt über die mit einem
RFID-Chip gekennzeichneten Werkstückträger. Dafür befinden sich an allen relevanten
Übergangspositionen M18-Leseköpfe mit abgesetzter Auswerteeinheit des Balluff-
RFID-Systems BIS L (read only System). Das berührungslos arbeitende Identifikationssystem
liest die Informationen der Datenträger aus. Die Daten liegen über die IO-Link-
Schnittstelle direkt in den Prozessdaten vor und können in der SPS weiterverarbeitet
und ausgewertet werden. An einer weiteren Station erfolgt dann die Dickenmessung
der Platte mit sechs Laser-Sensoren mit Analogausgang, die im Demonstrator direkt mit
der Auswerteeinheit verbunden ist.
Am Ende haben die künftigen Elektroden ein komplexes Prüfszenario durchlaufen,
für jeden Prüfling stellt die Software die zugehörige Prüfhistorie zur Verfügung. Entsprechen
sie in allen Punkten den geforderten Anforderungen, werden sie als
I.O.-Bipolarplatten an einer weiteren Station maschinell abgefräst, die Graphit-Partikel
an der Oberfläche freigelegt und so für den operativen Einsatz vorbereitet. Die N.I.O.-
Platten dagegen werden ausgeschleust und in einem Magazin gesammelt.
IO-LINK VERSCHLANKT DIE INSTALLATION
Besonders auffällig ist: Obwohl in der Anlage über 90 schaltende Sensoren im Einsatz
sind, macht die Maschine einen überraschend aufgeräumten und verkabelungstechnisch
übersichtlichen Eindruck. Dies spiegelt sich dann auch in der besonders geringen
Größe des Schaltschranks wider, denn die Zahl der hier erforderlichen I/Os ist
vergleichsweise niedrig.
Dies liegt maßgeblich am Einsatz von IO-Link, weiß Martin Prims vom Balluff Tec-
Support: „Automatisierungsexperten vergleichen den IO-Link-Standard auch gerne mit
der USB-Schnittstelle im EDV-Bereich: Alles lässt sich mit einem Standardkabel verbinden.
Jegliche Art von Sonderkabel sowie zusätzliche Anschaltboxen entfallen. Kein
Klemmen mehr, nur noch M12-Stecker setzen und die Verbindung steht. Dabei ist
IO-Link auch noch abwärtskompatibel zu sämtlichen Standardsensoren und unempfindlich
gegenüber Störeinflüssen.“
Über die Maschine verteilt sammeln elf Sensorhubs die Signale der einfach schaltenden
Sensoren ein und bündeln je nach Variante acht bzw. 16 Eingänge auf einen IO-Link-Port.
An jedem installierten Balluff-Profinet-IO-Link-Master stehen bis zu acht IO-Link-Ports
zur Verfügung. Es sind fünf IO-Link-Master in der Maschine installiert. Von den insgesamt
40 IO-Link-Ports bleiben fünf als Reserve für eventuelle Erweiterungen frei, 35 IO-Link
Ports sind belegt. Sie machen die IO-Link-fähigen Devices für die Steuerungsebene verfügbar.
Im Einzelnen sind dies die IO-Link-fähigen Leseeinheiten des Balluff-RFID-Systems
BIS L, zwei Ventilinseln mit ihren jeweils bis zu 24 Spulen zur Ansteuerung der Pneumatik-
Komponenten, eine IO-Link-Smart-Light sowie die Sensorhubs mit ihren nicht IO-Link
sprechenden Standard-Sensoren für die Steuerungsebene. Über 13 universelle Balluff-IO-
Link-Module – dies sind einzelne IO-Link-Anschaltungen mit einem offenen Kabelende
für 10 bzw. 16 Ein- oder Ausgänge – werden 13 Achssteuerungen über Standardsensorkabel
mit der Steuerungswelt verbunden. Diese Achsen können nun mit einfachen digitalen
Signalen an zuvor einmalig eingelernte Positionen gesteuert werden. Ein komplexes
Protokoll und eine Verbindung der Achssteuerungen mit der SPS via Ethernet entfallen.
www.balluff.de
96 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

KOMPLETTLÖSUNGEN ZUR STEUERUNG VON
TURBOMASCHINEN, BRENNERN UND KESSELN
Die Hima Paul Hildebrandt GmbH bietet Komplettlösungen aus
Hardware, Software und Dienstleistungen. Die flexiblen, readyto-use
Sicherheitsapplikationen beinhalten alle notwendigen
Komponenten und Dienstleistungen für die Steuerung, Regelung
und Überwachung von Turbomaschinen und Kompressoren
(Flexsilon TMC), Brennern und Kesseln (Flexsilon BCS) sowie
Gas- und Flüssig-Pipelines (Flexsilon PMC). Indem sie alle
wichtigen Funktionen der jeweiligen Anwendung in ein System
integrieren, sollen sie einen sicheren und gleichzeitig kosteneffizienten
Anlagenbetrieb ermöglichen.
Anwender können mit den Lösungen Safety- und Critical-Control-
Applikationen realisieren. Baustein dafür ist das Safety-System
Himax, mit dem sich Turbinen, Brenner, Kessel und Pipelines
automatisieren lassen. Hierunter fallen nicht nur Schutzfunktionen,
sondern auch das Steuern und Regeln der Applikationen.
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Elektror, Ostfildern52
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Heidenhain, Traunreut 4.US
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Icotek, Eschach95
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KTR, Rheine17
Kübler Group, Villingen-Schwenningen93
Lenze, Aerzen63
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Mayr, Mauerstetten35
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MiniTec, Schönenberg-Kübelberg25
Neugart, Kippenheim47
Novotechnik, Ostfildern87
Nozag, CH-Pfäffikon61
Pepperl+Fuchs, Mannheim91
Pilz, Ostfildern9
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PM°DM, Villingen-Schwenningen61
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GEREGELTES
Hans Wiedemann, Karl-Heinz Lochner
Arthur und die Minimoys laden im
Europa-Park Rust zum Achterbahn-
Abenteuer. Das Besondere an dem
Stahlgetüm: Alle acht Züge verfügen
über einen eigenen Antrieb. Der sorgt
nicht nur für Gänsehaut durch
Beschleunigung und Geschwindigkeit,
sondern auch für einen hohen
Fahrkomfort. Der Schlüssel liegt in
einer ausgeklügelten Regelung durch
intelligente Umrichter.
SPECIAL
Autoren: Hans Wiedemann und
Karl-Heinz Lochner, Sensor-Technik
Wiedemann GmbH (STW), Kaufbeuren
Das Familienunternehmen Mack ist mit Mack
Rides nicht nur Hersteller von Achterbahn-
Anlagen, sondern auch Betreiber des Europa-
Park Rust. Diese Konstellation ermöglicht es
der Firma, aus der Praxis für die Praxis optimale Lösungen
für ihre Kunden zu entwickeln. Beim Entwurf
und der Entwicklung der Stahlachterbahn für den
Themenbereich „Arthur und die Minimoys“ wurde ein
Schwerpunkt auf den Fahrkomfort des durch
E-Motoren angetriebenen Inverted Powered Coaster
gelegt. Inverted bedeutet, dass die Züge unter den
Schienen hängen, powered beschreibt, dass die Züge
einen eigenen Antrieb haben. Bei Mack Rides kommt
hinzu, dass die Powered Coasters auf Abwärtsstrecken
frei rollen können.
DYNAMISCHE ANPASSUNG
Die Steuerungstechnik der Wagen ist komplex. Für
deren Integration zeichnete die Firma Emis Electrics
GmbH verantwortlich. Jeder einzelne der acht
DANK DER UMRICHTER IST DIES DIE
ERSTE DYNAMISCHE ACHTERBAHN,
DIE BEIM BREMSEN ENERGIE INS
NETZ ZURÜCKLIEFERT
„Arthur“-Züge besitzt vier eigenständige, mit Umrichtern
ausgestattete E-Motoren. Ohne starre Verbindung
über Getriebe sind die Antriebe indirekt miteinander

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
INDIREKTE LASTAUSGLEICHSREGELUNG
DIREKTE LASTAUSGLEICHSREGELUNG
01
01 Vorteile der direkten Lastausgleichsregelung
gekoppelt, um über eine Regelung dynamische Anpassungen vornehmen
zu können. Bei reiner Drehzahlregelung würden die Antriebe
aufgrund von unterschiedlichen Durchmessern im Antriebsstrang
(z. B. abgenutzte Antriebsräder, Fertigungstoleranzen) oder
aufgrund von Toleranzen in der Drehzahlmessung, die über Resolver
erfolgt, gegeneinander arbeiten. Denn kleinere Räder wollen die
Drehzahl erhöhen, größere Räder möchten die Drehzahl verkleinern.
Bei Kurvenfahrten müssen die Außenräder mit größerer
Drehzahl arbeiten. Damit ist eine reine Drehzahlregelung nicht
praktikabel. Auch eine reine Drehmomentregelung kommt praktisch
nicht in Frage, da die Antriebe bei fehlender Belastung durchdrehen
können. Dazu kann es u.a. durch ungenügenden Anpressdruck
(Kurvenlage) oder die Vereisung von Schienen im Außenbereich
kommen.

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
02
02 Der Wechselrichter ist für den Einsatz in mobilen
Arbeitsmaschinen mit IT-Netz konzipiert
SPECIAL
"HARMONIE
IN DER ACHTERBAHN
DANK DEZENTRALER
LASTAUSGLEICHS-
REGELUNG"
Martina Heimerl,
Redakteurin
Thrill ist gut, aber bitte mit
Komfort. Deshalb gilt es auch in der
Achterbahn, die Antriebe eines
Wagens optimal aufeinander
abzustimmen, Drehmomentgleichheit
sicherzustellen. Dabei sind
schnelle Reaktionszeiten das A und O.
Deshalb ist die direkte, dezentrale
Lastausgleichsregelung mithilfe in
die Umrichter integrierter Steuerungskomponenten
hier der
richtige Weg.
www.DerKonstrukteur.de
INTELLIGENTE LASTAUSGLEICHSREGELUNG
Eine indirekte Lastausgleichsregelung könnte dieses Problem adressieren und in der
Steuerung der Leitstelle erfolgen. Aufgrund der für die Kommunikation entstehenden
Latenzzeiten kann diese zentrale Version jedoch nicht zum Einsatz kommen. Die Lösung
ist also eine direkte Lastausgleichsregelung mittels in den Umrichtern integrierten,
in „C“ frei programmierbaren ESX-Steuerungskomponenten. Diese Art der Regelung
stellt die Drehmomentgleichheit aller Antriebe sicher.
Zur technischen Realisierung trug die enge und konstruktive Zusammenarbeit der
Firmen STW und Emis bei. In gemeinschaftlicher Entwicklung entstand eine intelligente
Lastausgleichsregelung, bei der die auftretenden Drehmomentrippel auf ein Viertel
des Wertes der indirekten Regelung reduziert werden. Dies wirkt sich nun direkt auf den
Fahrkomfort und damit das Fahrerlebnis aus.
In jedem E-Motor ist eine Temperaturüberwachung mittels PT1000 Elementen integriert,
die im Falle des Überhitzens zum Einsatz kommt und die Belastung reduziert.
Zudem wurden innerhalb der ESX-Steuerungskomponenten bestimmte Fehlerreaktionen
definiert, sodass sich die Leitstelle dazu keine Gedanken mehr machen muss. Jeder
Slave kann auch durch einfache Umkonfiguration die Master-Rolle übernehmen, sodass
jeder Zug jederzeit sicher zurückgefahren werden kann.
Parallel werden sämtliche CAN-Nachrichten, die zwischen Master und Slaves ausgetauscht
werden, auf einer TC3G, dem Telemetrieprodukt von STW, aufgezeichnet. Die
TC3G fungiert als Gateway und gibt die Daten an die Zentrale weiter. So können die
Funktionalität des Regelkreises überprüft und Fehlerfälle dokumentiert und mittels
MatLab/Simulink analysiert werden. In umgekehrter Richtung lassen sich die ESX-Steuerungskomponenten
neu konfigurieren bzw. programmieren. Zu guter Letzt gibt es einen
weiteren positiven Effekt, der durch die Nutzung der Umrichter von STW erzielt
wurde: Bei „Arthur und die Minimoys“ handelt es sich um die erste dynamische Achterbahn,
die rekuperieren kann und somit beim Bremsen Energie ins Netz zurückliefert.
Bilder: Europa-Park Mack KG, STW
www.sensor-technik.de
100 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
HIGH-SPEED-KAMERA FÜR
HIGH-END-AUTOMATION
Eine High-Speed-Kamera für die
High-End-Automation im Bereich
Machine Vision und 2D/3D AOI ist
die Camperform CP 70-1 von
Optronis. Sie erreicht Geschwindigkeiten
bis 200 000 fps bei der
kleinsten und 1000 fps bei
maximaler Sensorauflösung.
Einsatzmöglichkeiten sind z. B. die
Bewegungsanalyse, Objekterkennung
und Positionskontrolle, wo
oft nur Bildausschnitte oder
bestimmte Koordinaten gefragt
sind. Dafür bietet die Kamera mit
einem Lux1310 Global Shutter
Cmos eine besonders hohe
Lichtempfindlichkeit bei einem
Sensorformat von 2/3“ und einer
quadratischen Pixelgröße von
6,6 µm. Ein integrierter FPGA
filtert bereits im Betrieb die für die
Bildverarbeitung wichtigen
Informationen aus den Daten und
sorgt so bereits in der Bilderstellung
für eine Optimierung der
Bildqualität. Die Kamera ist mit
einem Monochrom- oder Farbsensor
erhältlich. 4-Kanal-Coaxpress-
Schnittstellen nach DIN 1.0/2.3
sorgen für stabile und hochperformante
Verbindungen.
www.optronis.com
ECHTZEITSTATISTIKEN AUF EINEN BLICK
Das Sammeln von Überwachungs- und
Informationsdaten in Echtzeit für die
Fabrikautomation und die Logistik-Branche
ermöglicht die Software Web
Sentinel Plus von Datalogic. Sie wird für
die Kontrolle von Lesegeräten genutzt
und stellt die Informationen über ein
webbasiertes Interface zur Verfügung.
Über ein Ethernet-TCP/IP-Netzwerk
werden die Daten von Abtastpunkten
gesammelt. Der Informationsfluss wird
in Bildschirmgrafiken dargestellt
– Echtzeitstatistiken werden auf einen
Blick geliefert. Die Startseite zeigt im Vordergrund Leseleistung, Paketaktivität und Gerätediagnostik.
Das ermöglicht einen übergeordneten Blick auf die Gesamtperformance der Anlage
und auch eine detaillierte Ansicht spezifischer Geräte. Die Informationen werden in einer
Datenbank gespeichert, wo mit ihnen Berichte über Leistung, Diagnostik und Tracking-Ergebnisse
erstellt werden können. Durch diese Überwachung kann der Betrieb kontinuierlich auf hohem
Niveau gehalten werden.
www.datalogic.com
WINKELSENSOREN FÜR DIE PRÄZISE STELLUNG
Die analogen Multiturn-Winkelsensoren
AL17xxM und AL19xxM von Megatron
eignen sich als Sollwertgeber, wenn eine
präzise Winkelmessung mit analogem
Ausgangssignal wirtschaftlich realisiert
werden soll. Mit Mehrwendel-Drahtpotentiometern
werden lineare Verfahrwege
gemessen, die über einen Spindel- oder
Schneckenantrieb in eine Drehbewegung
umgesetzt werden. In Flugzeugsitzen der
First Class z. B. geben sie eine exakte
Rückmeldung der Achsenpositionen. Sie
haben eine Linearitätstoleranz von ± 0,25 %.
Das 22 mm-Gehäuse mit Zentralbefestigung
kann mit einem Wellendichtring abgedichtet werden. Weitere Optionen sind eine Tandemausführung
für redundante Anschlüsse, unterschiedliche Widerstandswerte, Sonderwellengeometrien,
eine rückseitige Welle sowie Kabel- und Steckervarianten. Ab Ende 2016 ist auch ein
integrierter Stecker mit Klemmleiste verfügbar. Die Serien ALIR17xxM und ALIR19xxM ermöglichen
außerdem den Betrieb mit einer radialen Achslast bis 4 N.
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Tel. 089 381537 400 | info@tecnotion.de

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
AUF DEN ZAHN GEFÜHLT
SPECIAL
Thomas Schmid
Bauteile bei gleichem oder vielleicht sogar
erweitertem Funktionsumfang reduzieren, das
ist eine dominante Aufgabenstellung für die
Konstruktion. In der elektrischen Ausrüstung von
Maschinen und Apparaten, wie einem Zahnarztstuhl,
geht das zum Beispiel mit Kombi-Schutzschaltern
mit zwei geschützten Lastabgängen,
die gleichzeitig Ein-/Ausschalter sind.
Entwickler müssen heute konsequent auf eine systematische
Bauteilereduzierung achten. Sie ist einer der Schlüssel für
eine Kosten sparende Konstruktion. Zudem bedeuten in der
Regel weniger Bauteile einen zusätzlichen Raumgewinn und
ermöglichen so die Konstruktion kompakterer Produkte. Um Entwickler
bei der Bauteilereduzierung zu unterstützen, bietet E-T-A
sogenannte Kombi-Schutzschalter an. Hierbei handelt es sich um
Überstromschutzschalter, die gleichzeitig als Ein- und Ausschalter
von Geräten, Maschinen und Anlagen dienen. Oder anders formuliert:
Im Ein-/Ausschalter ist der Überstromschutz gleich platzsparend
integriert.
Im Falle eines Überstroms springt das Betätigungselement dabei
selbsttätig in die AUS-Position. Zur Auswahl stehen unterschiedlichste
Bauformen und Betätigungselemente. So kann der Kunde
z. B. zwischen Wippen, Druckknöpfen und Tastern in verschiedensten
Farben und mit zahlreichen Beschriftungen wählen – auf
Wunsch auch mit Beleuchtung.
Autor: Thomas Schmid, E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH, Altdorf
Dank der Doppelfunktion – Ein-/Ausschalter und rückstellbarer
Überstromschutz in einer einzigen Komponente – reduzieren Kombi-
Schutzschalter nicht nur den Montage- und Verkabelungsaufwand,
sondern sorgen auch für deutlich verringerte Dispositions- und
Lagerkosten. Hinzu kommt: Weniger Bauteile bedeuten auch immer
weniger Fehlerquellen. Durch den Einsatz von Kombi-Schutzschaltern
erhöhen Hersteller somit auch konsequent die Gesamtzuverlässigkeit
ihrer Produkte.
KOSTENSPARENDE TWIN-LOAD-ANSCHLÜSSE
In der Praxis werden nun oftmals zwei, drei oder sogar mehr Verbraucher
durch einen einzigen Schutzschalter abgesichert. Der
Schutzschalter dient in diesen Fällen nicht als Absicherungselement
für einen bestimmten Verbraucher, beispielsweise einen
Elektromotor. Er überwacht gleichzeitig den Summenstrom aller
angeschlossenen Lasten. Überschreitet der Summenstrom den
Nennstrom des Schutzschalters, trennt er alle angeschlossenen
Lasten gleichzeitig von der Versorgungsspannung.
Eine sogenannte selektive Absicherung der einzelnen Laststromkreise
ist in diesem Fall nicht gegeben. In vielen Anwendungsfällen
ist diese auch nicht notwendig, manchmal sogar unerwünscht. Ein
Beispiel: Medizinische Laborzentrifugen verfügen in aller Regel über
eine eingangsseitige Hauptsicherung. Im Fehlerfall trennt das Sicherungselement
die gesamte Zentrifuge mit all ihren internen Einzelverbrauchern
vom Netz. Damit ist sichergestellt, dass die Zentrifuge
nicht in Teilbereichen weiter läuft und falsche Ergebnisse produziert.
Der häufigste Praxisfall beim Anschluss mehrerer Leiter ist, zwei
Verbraucher direkt an einen Kombi-Schutzschalter anzuschließen.
Für diesen Fall bietet E-T-A den zweipoligen EIN-/AUS-Schutzschalter
Typ 3120 optional mit Doppelleiteranschluss an. Der Schutzschalter
verfügt über vier Ausgangsklemmen (2 x Line, 2 x Load) an
die direkt zwei Laststromkreise angeschlossenen werden können.
Damit entfällt der Einsatz zusätzlicher Durchgangsklemmen. Und
dies wiederum bedeutet reduzierten Verdrahtungsaufwand sowie geringeren
Platzbedarf. Außerdem kann ein Bauteil eingespart werden.
102 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
01 Kombi-Schutzschalter mit zwei geschützten
Lastabgängen und Push-in Anschlussklemmen
02 Schaltbild des Schutzschalters
ZUVERLÄSSIGE PUSH-IN-ANSCHLÜSSE
Um Anwendern den Verkabelungsprozess zu vereinfachen, bietet
E-T-A den Typ 3120 neben Flachsteck- und Schraubanschlüssen
auch mit Push-in-Anschlussklemmen für den direkten Leiteranschluss
an. Dies bedeutet: Starre oder mit Aderendhülsen vorkonfektionierte
Leiter lassen sich direkt in die Klemme stecken. Ein
Werkzeug ist hierfür nicht notwendig. Die Kontaktfeder wird beim
Einsteckvorgang vom Leiter selbsttätig geöffnet und sorgt so für die
erforderliche Anpresskraft des Leiters gegen den Strombalken.
Aufgrund der gleichmäßig hohen Federkräfte an der Klemmstelle
garantiert die Push-in-Anschlusstechnik eine langzeitstabile Leiterkontaktierung.
Durch den hohen Anpressdruck der aus speziellem
Federstahl bestehenden Kontaktfeder hält die Verbindung selbst
höchsten Schock- und Vibrationsbelastungen stand. Bei Flachsteckanschlüssen
lassen sich vergleichbare Leistungsdaten nur mit
speziellen Verriegelungskabelschuhen erreichen.
01
ANWENDUNG AM ZAHNARZTSTUHL
Viele Hersteller von Behandlungseinheiten für Zahnarztpraxen bieten
als individuelle Ausstattungsoption Touchscreen-Monitore für die
Patientenkommunikation an. Der Monitor lässt sich bereits bei der
Erstinstallation vorsehen, kann aber auch zu einem späteren Zeitpunkt
nachgerüstet werden. In beiden Fällen stellt sich jedoch die
Frage: Wie kann der zumeist mit AC 230 V betriebene Monitor kosteneffizient
angeschlossen werden. Die sichere und gleichzeitig wirtschaftliche
Lösung ist hier der Kombi-Schutzschalter Typ 3120 mit
Twin-Load-Anschlüssen (Doppelleiteranschluss). Er dient in dieser
EIN-/AUSSCHALTER UND RÜCK-
STELLBARER ÜBERSTROMSCHUTZ
IN EINER EINZIGEN KOMPONENTE
Anwendung als zentraler Ein-/Ausschalter und schützt gleichzeitig
die gesamte Behandlungseinheit im Falle auftretender Überströme.
Der zweite Lastabgang des Schutzschalters wird in dieser Anwendung
als Anschluss für den optionalen Monitor genutzt. Damit entfällt
die Notwendigkeit des Einsatzes einer zusätzlichen Verteilerklemme.
Um im Anschlussbereich 100 %ige Fingersicherheit zu
haben, entschied sich ein renommierter deutscher Hersteller von
Zahnarztstühlen außerdem bewusst für eine Ausführung mit modernen
Push-in-Anschlussklemmen. Gefährliche Stromschläge
sind so zuverlässig ausgeschlossen.
Bei diesen Klemmen besteht der Strombalken aus einer hochwertigen
und oberflächenvergüteten Kupferlegierung und sorgt so
für geringste Übergangswiderstände und eine maximale Stromübertragung.
Ein besonderer Vorteil der Push-in-Anschlusstechnik
ist insbesondere das völlig mühelose Einstecken der Leiter. Bis zu
50 % geringere Steckkräfte im Vergleich zu herkömmlichen Federkraft-Anschlüssen
beugen Arbeitsermüdungen in der Fertigung
spürbar vor. Im Gegensatz zu Flachsteckanschlüssen muss auch
keine Steckorientierung beachtet werden. Der runde Leiter lässt
sich einfach und bequem in den Kontaktierungsslot einführen.
Bilder: Tyler Olson – Fotolia (Aufmacher) und E-T-A
www.e-t-a.de
SCHUTZSCHALTER MIT DOPPELFUNKTION
In Medizin- und Laborgeräten sowie im Apparate- und
Automatenbau besteht oftmals die Anforderung, zwei
Verbraucher an einen Schutzschalter anzuschließen. Hierzu
wird in aller Regel lastseitig eine zusätzliche Durchgangsklemme
mit Doppelleiteranschluss eingesetzt. Damit steigt
jedoch nicht nur die Anzahl der eingesetzten Bauteile, auch
der Verdrahtungsaufwand und der Platzbedarf nehmen zu.
Eine zeit- und kostensparende Alternative ist hier der neue
Kombi-Schutzschalter von E-T-A Typ 3120 mit Twin-Load-Anschlüssen,
also zwei geschützten Lastabgängen. Die moderne
Push-in-Anschlusstechnik sorgt dabei für eine einfache,
schnelle und vor allem langzeitstabile Leiterkontaktierung.
02
DER KONSTRUKTEUR 11/2016 103

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
NEUE SENSOR-LÖSUNGEN
FÜR ZYLINDERDRUCK
Sensor-Technik Wiedemann weitet sein
Angebot von Sensor- und Datenmanagement-Lösungen
für Hersteller
großer Motoren, insbesondere für den
maritimen Bereich, aus. Zwei Schwerpunkte
sollen dabei die Messung von
Zylinderdruck großer Diesel-, Gas- und
Zweistoffmotoren und Gasmotoren als
Hauptantrieb und für die Bordstromerzeugung
auf Schiffen sein. Hinzu
kommt die zunehmende und komplexere
Nutzung von Zylinderdruckdaten
in modernen Steuerungssystemen.
Diese umfasst eine ausgeklügelte
Erkennung von Klopfen, den Abgleich
der Zylinderleistungen und die
Berechnung von NO x
-Bildung. Ebenfalls
im Fokus stehen sollen Anforderungen
an beständigere Messsysteme durch
steigende Spitzendrücke.
www.sensor-technik.de
MODULARE SICHERUNGSFASSUNGEN UND
ZYLINDRISCHE SICHERUNGEN
Für eine höhere Bedienersicherheit und Maschinenverfügbarkeit
hat Eaton modulare Sicherungsfassungen und
zylindrische gR-Sicherungen in sein Bussmann-Hochgeschwindigkeitsportfolio
aufgenommen. Die Modelle der
MFH-Baureihe sind sehr kompakt. Eine DIN-Schienenmontage
ist mit ihnen ohne Werkzeug möglich. Zudem steht eine
große Auswahl an Kabel- oder Kabelschuhanschlüssen zur
Verfügung. Alternativ kann die Sicherungsfassung mit zwei
M4-Schrauben zur Plattenmontage angeschraubt werden.
Mit einer Nennleistung von 690 V ist die Sicherungsfassung IEC-, UL- und CCC-konform. Sie
ist in ein-, zwei-, drei- oder vierpoliger Ausführung sowie ein- und dreipolig mit Nullleiter
erhältlich. Die zylindrischen, superflinken gR-Sicherungen schützen Halbleitergeräte wie
Thyristoren, Dioden, Gleichrichter und statische Relais. Sie ermöglichen es, Überstromfehler,
Überlast und Kurzschlüsse zu beheben. Der Aufbau mit Keramikrohr hält laut Anbieter
höchsten Innendrücken und Wärmeschocks stand.
www.eaton.de
ROBOTERSTEUERUNG DIREKT INTEGRIERT
Eine vollständige Integration der Robotersteuerung in eine mit Automatisierungskomponenten
des Herstellers B+R ausgestattete Maschine oder Produktionslinie ermöglicht das
Open-Robotics-Konzept von Comau. Es steuert damit den Roboter direkt aus der Anlage
heraus. Zwei der neuesten Robotermodelle von Comau – der modulare Scara Rebel-S und
das kleinste Mitglied der Racer-Familie – sorgen für Geschwindigkeit und Präzision auf dem
neuen industriellen Transportsystem Supertrak von B+R. Hier kann jede beliebige Losgröße
flexibel und wirtschaftlich hergestellt werden. Dabei sind die Bewegungen der Roboter mit
der des Transportsystems synchronisiert, sodass die Roboter am laufenden Band Pick-and-
Place-Aufgaben verrichten können.
www.comau.com
IMPRESSUM
SPECIAL
erscheint 2016 im 47. Jahrgang, ISSN 0344-4570
Redaktion
Chefredakteur: Dr. Michael Döppert (md), M.A.
Tel.: 06131/992-238, (verantwortlich für den
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Redaktion: Dipl.-Ing. (FH) Martina Heimerl (mh),
Tel.: 06131/992-201,
Dipl.-Geogr. Martina Laun (ml), Tel.: 06131/992-233 ,
Redaktionsassistenz: Gisela Kettenbach,
Tel.: 06131/992-236, E-Mail: g.kettenbach@vfmz.de,
Angelina Haas, Melanie Lerch, Ulla Winter
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Mario Wüst, Doris Buchenau, Anette Fröder,
Sonja Schirmer
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Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer
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in elektronischen Systemen, zur Veröffentlichung in Datennetzen
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CD-ROM, CD und DVD und der Datenbanknutzung
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104 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
ROBUST UND FLEXIBEL:
INDUKTIVSENSENSOR
VIELSEITIGER EMBEDDED-PC
Der Industrie-PC der Serie Arrakis-LTE-Mk2 ist die
Weiterentwicklung des Arrakis-LTE. Im Vergleich zum
Vorgänger bietet er zwei externe SIM-Karten-Slots, die
einen Einbau von zwei LTE-Modulen erlauben. Neu ist
auch ein Anschluss für einen externen Ein/Ausschalter:
Wird der Embedded-PC in eine Maschine verbaut,
lässt sich der Ein/Ausschalter über diesen Anschluss
einfach anbinden. Drei Erweiterungssteckplätze erlauben
es, zwischen drei Netzen und Funktechnologien
zu vermitteln. Das ist für Anwendungen interessant,
die eine redundante Anbindung benötigen oder
zwischen Feldbussen wie z. B. CAN, Zigbee oder
Wireless Hart und (W)LAN oder WAN vermitteln müssen. Anwender können über UMTS oder LTE
auf den PC zugreifen und ihn z. B. über Teamviewer steuern. Der Hutschienen-PC lässt sich für die
Anlagensteuerung und Fernwartung in der Automatisierung einsetzen, ist aber auch als IoT-Gateway
nutzbar. Das System ist für den Einsatz in der Netzwerksicherheit IPCop-kompatibel.
www.welotec.com
Contrinex bietet die C44-Induktivsensoren
mit IO-Link-Schnittstelle
an. Die Sensoren eignen
sich für Anwendungen in der
Automobilindustrie sowie für
den Außeneinsatz bei Hafenanlagen
oder Fahrgeschäften.
Besonders in rauen Umgebungen
sorgen ein Temperaturbereich
von -25 bis +85 °C sowie die
Schutzklasse IP68/IP69K für
zuverlässiges Schalten. Ein
Schaltabstand bis 40 mm
schließt mechanische Beschädigungen
nahezu aus. Dank
schwenkbarem Sensorkopf
lassen sich die kubischen
Induktivsensoren in fünf verschiedene
Richtungen drehen,
was für große Flexibilität beim
Einbau sorgt. Die werkzeuglose
Montage minimiert die Installationszeit.
Den Betriebszustand
zeigen vier LEDs an. Serienmäßig
sind die Sensoren auch IO-Linkfähig
und damit für Industrie 4.0
vorbereitet. Der Anwender
entscheidet, ob er den Induktiv-
Sensor im IO-Link-Modus oder
klassisch betreibt. Da in beiden
Fällen Sensor und Verkabelung
identisch bleiben, werden
Validierungs- und Lagerhaltungskosten
erspart.
www.contrinex.de
E/A-SYSTEME: ECHTZEIT-KOMMUNIKATION MIT DER PERIPHERIE
Die E/A-Familien Indra Control S20 und S67 von Rexroth verringern durch einfache Integration die
Engineering-Aufwände. Sie fügen sich in den Schutzarten IP20 und IP67 auch in extreme Umgebungsbedingungen
ein. Mit hoher Performance durch kurze Update-Zeiten und hohe Synchronität
sorgen sie zwischen Steuerung und Peripherie für eine Datenkommunikation in Echtzeit. Die
Buskoppler unterstützen die Kommunikation mit Sercos, Profinet, Profibus und Ethernet/IP. Bei der
S20 ermöglicht die Push-in-Technologie eine werkzeuglose Direktverdrahtung von starren und
vorkonfektionierten Leitern. Mit integrierten elektronischen Typenschildern sind alle Module
eindeutig identifizierbar. Die S67-Module ermöglichen einen Abstand bis 50 m zwischen zwei
Modulen und bis 500 m Gesamtlänge je Station. Die elektromechanische Konstruktion fängt bei
der S20 Stöße bis 10 g ab, die vollvergossenen S67 sogar Dauerschocks bis 30 g.
www.boschrexroth.com
CLOUD-EINBLICKE IM INDUSTRIEUMFELD OPTIMIERT
Schneider Electric hat neue Updates für die
Cloud-Plattform Wonderware Online herausgegeben.
Mit der Plattform können operative Daten
gesammelt, visualisiert und gemanagt werden.
Sie ist auf Microsoft Azure aufgebaut und bietet
eine nahtlose Konvergenz von operativer- und
Informationstechnologie. Das umfasst Bereiche
wie Security, Auffindbarkeit und Erweiterbarkeit.
Mit dem Insight Connector lassen sich gespeicherte
Zeitserien mit denen in Excel und Excel
Online verbinden. So können Formeln ausgeführt,
Ad-hoc-Analysen laufen gelassen und Excel-basierte Reports und Charts generiert werden. Mit
der Plattform können zudem verteilte Datenquellen konsolidiert und die Daten kontextualisiert
werden. Zugleich erhält man einen unternehmensweiten Zugriff auf sämtliche Informationen
von überall aus. Kostenlose Test-Version unter: www.online.wonderware.com.
www.schneider-electric.de
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www.mda-technologies.com
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SUMMER
ZU GAST
BEI IGUS
of
DAS HIGHLIGHT DES JAHRES
SUMMER OF ENGINEERING
2016
ENGINEERING
INNOVATION-SCOUTS AUF DER
SPUR VON INDUSTRIE 4.0
Im Sommer 2016 ging unsere Redaktion auf Deutschland-Tour,
um mehr über Industrie 4.0 und die vernetzte
Produktion zu erfahren. Eine Station dieser Roadshow
führte uns zum Hersteller von Energiekettensystemen
und Polymer-Gleitlagern igus in Köln. Tauchen Sie mit uns
ein in die Welt der Smart Plastics. SUMMER of ENGINEE-
RING ist aber noch viel mehr. In unserem Blog und in
unseren Social-Media-Kanälen berichten wir über Ideen,
Visionen und Umsetzungen in Sachen Industrie 4.0. Was
sagen Experten? Welche Umsetzungen gibt es bereits?
Was verstehen verschiedene Berufsgruppen unter diesem
Thema? Wie wird sich die Arbeitswelt verändern? Welche
konkreten Aufgaben sind zukünftig zu lösen?
Lassen Sie sich von den Artikeln und Videos überraschen
und inspirieren. Gerne dürfen Sie auch Ihren Kommentar
hinterlassen oder uns einfach nur liken, posten und
empfehlen.
www.summer-of-engineering.de
SMART PLASTICS FOR LONGER LIFE
SUMMER OF ENGINEERING
Dirk Schaar
Das Unternehmen igus befasst sich seit über
50 Jahren mit Kunststoffen für die Bewegung in
der Industrie. Was aber haben Kunststoffe mit
Industrie 4.0 zu tun. Das wollte ich bei meinem
Besuch in Köln herausfinden. Eine spannende
Reise durch die Welt der Kunststoffe hat mich
erwartet.
Isch mööch zo Fooß noh Kölle gon – so formulierte es einst der
Liedermacher Willi Ostermann in seinem populären Mundartlied
in kölschem Dialekt, das immer noch als inoffizielle Kölner
Stadthymne gilt. Ich habe mich aber nicht zu Fuß nach Köln aufgemacht,
sondern bin mit meinem Tretroller angetreten, um die
großen Distanzen durch die igus-Produktion heute schneller zu
überbrücken. Denn hier auf meinem Weg möchte ich nicht nur
mehr über die neuesten Kunststoffprodukte erfahren, sondern vor
allem mehr über die Philosophie von igus, die man in Sachen
Industrie 4.0 verfolgt. Wie kann man also Hochleistungs-Kunststoffe
durch integrierte Sensoren fit macht für die Fabrik der Zukunft?
INTELLIGENZ IN DIE WIEGE LEGEN
Motion Plastics sind Hochleistungskunststoffe für die Bewegung.
Sie sind seit vielen Jahren in den weltweit unterschiedlichsten Applikationen
im Einsatz, z. B. bei Regen, Salz, extremen Temperatu-
ren. Sie sind resistent gegen Öl oder Chemikalien, sind leichter,
dynamischer, energieeffizienter als vergleichbare Lösungen und
dazu noch günstig. Reichten diese Fähigkeiten bisher in den meisten
Anwendungsfällen aus, kommen im Zeitalter von Industrie 4.0
und vernetzter Produktion ganz neue Herausforderungen auf den
Spezialisten igus zu. Daher ist das Kölner Unternehmen nun den
nächsten Schritt gegangen: intelligente Smart Plastics. Das Ziel ist
klar: Die vorausschauende Wartung der Produkte soll noch einfacher
werden und die Kosten in der Produktion der Zukunft sollen
weiter gesenkt werden. Die Anforderungen des Kunden kennt auch
igus-Geschäftsführer Frank Blase: „Wir wollten dem Wunsch vieler
Kunden nach verbesserter Aussage fähigkeit zu Wartungsintervallen
oder Ausfallwahrscheinlichkeiten unserer Produkte nachkommen.
Das haben wir mit unseren neuen Smart Plastics erreicht.“
Basis für die neuen Entwicklungen sind dabei die umfangreichen
Tests im 2 750 m² großen Testlabor hier in Köln. So sind die Entwickler
bereits seit vielen Jahren in der Lage, genaue Aussagen über
die Lebensdauer der Motion Plastics zu treffen. „Die notwendige
Intelligenz ist ihnen insofern in die Wiege gelegt, als dass unser
Labor die Geburtstätte unserer Produkte ist und sie die Intelligenz
in Form von Testdaten erhalten. Diese Daten und alle, die im Leben
des Produkts weiter dazu kommen, können den Produkten jetzt
digital mitgegeben werden."
DEN AUSFALL VORHERSAGEN
Noch ein einen Tritt und ein paar Meter und ich bin am nächsten
Ziel angekommen. Hier im Testlabor treffe ich Harald Nehring, Prokurist
E-Kettensysteme bei igus, der mir sicherlich genau sagen
kann, was nun die Kunststoffe mit Industrie 4.0 zu tun haben: „Jede
Menge sogar. Auf der einen Seite kommen mittlerweile in der Produktion
der Kunststoffe sowie auch bei deren Vertrieb intelligente
106 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

01 Chefredakteur
Dirk Schaar im Gespräch
mit igus-Geschäftsführer
Frank Blase (rechts)
und vernetzte Automatisierungssysteme zum Einsatz. Auf der
anderen Seite ist es unser Ansatz, die Intelligenz, die Industrie 4.0
mit sich bringt, direkt in unsere Produkte zu integrieren.“ Wie das
geht? Ganz einfach: Die isense Produktfamilie umfasst unterschiedliche
Sensoren und Überwachungsmodule. Sie erfassen im
laufenden Betrieb den Verschleiß und geben Alarm, sobald eine
Reparatur oder ein Austausch erforderlich ist. Werden Messwerte
überschritten, weisen die intelligenten Produkte frühzeitig auf den
notwendigen Austausch hin. Durch die Vernetzung mittels des igus
Communication Moduls icom erfolgt danach die direkte Integration
z. B. in die jeweilige unternehmensweite Infrastruktur. „Ab da entscheidet
der Kunde dann selbst, wie mit den Daten umgegangen
werden soll", weiß Harald Nehring. Eine optionale Anbindung an
das igus Datacenter eröffnet zukünftig weitere Möglichkeiten: individuelle
Lebensdauerberechnung und Optimierung der Geschäftsprozesse.
Hierzu gehören z. B. Wartungsbeauftragung oder Ersatzteilbestellung.
Durch permanente Zustandsmessungen und das
Gegenrechnen mit den Parametern der Anlage sowie den tausenden
Versuchsdaten aus dem Testlabor lässt sich so auch im Realbetrieb
das reibungslose Funktionieren zuverlässig vorhersagen. Die Vorteile
liegen für Harald Nehring jedenfalls auf der Hand: „Dank
unserer Smart Plastics steigt die Anlagenverfügbarkeit und die Wartungskosten
sinken. Verlängerte Lebensdauer, reduzierter Energieverbrauch
und erhöhte Sicherheit sind die weiteren Vorteile.“
VON KETTE BIS LEITUNG
Im Rahmen von isense hat igus bereits drei intelligente Produkte
vorgestellt: Energieketten, Linearlager und Leitungen. Bei der intelligenten
Energiekette wird der Abnutzungszustand laufend durch
einen eingearbeiteten Sensor-Chip überwacht. Ist der Abrieb so
weit fortgeschritten, dass sich die Lebensdauer der e-kette dem Ende
zuneigt, meldet der Chip dieses. Eine rechtzeitige Reparatur bzw.
ein Austausch lassen sich planen und Ausfallzeiten werden minimiert.
Hierzu stehen in der isense-Familie Module zur Überwachung
der Zug-/Schubkräfte von Energieketten und zur Bruchermittlung
eines Kettenglieds durch Fremdkörper oder Vandalismus
zur Verfügung. Ein im Kunststoff des Linearlagers integrierter,
nachrüstbarer Sensor meldet mittels Funk-Technologie, wenn der
Verschleiß den Ausfall einer Linearführung wahrscheinlich werden
02 Harald Nehring (rechts) erklärt mir die Funktionsweise
von isense
03 Rainer Rössel: „Leitungen werden die zentrale Rolle bei
Industrie 4.0 spielen“
VIDEO
Mehr zu Smart Plastics und unsere Tour
durch die igus-Fabrik erfahren Sie auch
in unserem Video:
http://bit.ly/SOE2016_igus
DER KONSTRUKTEUR 11/2016 107

04 Drei Produktreihen sind bereits mit
isense erhältlich
05 Auf der Messe Motek kann ich mir
die Funktion von isense live anschauen
04
05
SUMMER OF ENGINEERING
lässt. Ein rechtzeitiger Wechsel des Lagers verhindert unvorhergesehene
Ausfälle und unnötige Kosten.
Typische Anwendungsbereiche finden sich dort, wo vorausschauende
Wartung gefordert wird, z. B. in Hafenanlagen, in Kranen oder
in Automobilwerken. Erste Testanlagen laufen erfolgreich im eigenen
Unternehmen und auch bei verschiedenen Kunden sind schon
Systeme im Testeinsatz. „Überall dort, wo lange Verfahrwege, hohe
Geschwindigkeiten und große Verfahrhäufigkeiten gegeben sind,
erhöht sich das Ausfallrisiko. Somit sind diese Applikationen für uns
von besonderer Relevanz und hier haben wir bisher nur positive
Erfahrungen machen können“, erklärt mir Harald Nehring.
MEHR ALS NUR GARANTIE
Fehlen also noch die Leitungen. Hierzu muss ich mich allerdings
auf den Weg nach Stuttgart zur Messe Motek begeben. Mit dem Roller
fahre ich natürlich nicht die ganze Strecke, nehme ihn aber mit.
Hier treffe ich Rainer Rössel, Leiter des Geschäftsbereichs Chainflex
Leitungen: „Wir bieten in unserem Chainflex Programm schon
heute 27 verschiedene Ethernet- und 29 verschiedene LWL-Leitungen
für die Dauerbewegung ab Lager an. Diese große Vielfalt beruht
dabei auf dem Bestreben, die unterschiedlichsten mechanischen
Anforderungen im Markt zu erfüllen, ohne dabei die Kosten aus
den Augen zu verlieren. Ganz nach unserem Motto „die günstigste
Leitung, die sicher funktioniert, ist die richtige.“ So gibt es für fast
alle denkbaren bewegten Anwendungen elektrisch gleiche, aber
mechanisch unterschiedliche Leitungen, die sich für verschiedene
Fälle eignen: Für lineare oder Torsionsbewegungen, für besonders
tiefe Temperaturen, für sehr enge Biegeradien, für hängende Anwendungen
und so weiter. Da igus Hersteller sämtlicher Komponenten
eines Systems für die Energie- und Datenübertragung ist, ist
es uns möglich, diese optimal aufeinander abzustimmen. Diese
Komplettsysteme aus Ketten, Leitungen und weiteren Zubehörteilen
werden ebenfalls im Labor getestet, wodurch die Sicherheit
gewährleistet werden kann.
„Hier bei igus werden ausschließlich Leitungen konfektioniert,
die bereits heute eine im Markt einzigartige Garantie von 36 Monaten
bieten. Für Anlagen aber, die wesentlich länger, dynamischer
und vollbeschäftigt laufen, wünschen sich viele Betreiber Bauteile,
deren Lebensdauer sich nicht nur online berechnen lässt, sondern
die zusätzlich auch im Realbetrieb permanent eine Rückmeldung
zu ihrem Zustand geben. Für maximale Verfügbarkeit und Betriebssicherheit“,
weiß Rainer Rössel. So gibt es für die mechanische
Überwachung der Energieketten oder auch für die Überwachung
der elektrischen Eigenschaften der Leitungen jeweils eigene isense
Systeme. Diese in Kombination bieten eine komplett überwachte
Energie- und Datenübertragung. Jede Chainflex Leitung kann dazu
an das isense CF.Q angeschlossen werden. Dieses System misst verschiedene
Parameter und vergleicht diese laufend mit den Testdaten
aus vielen 100 Millionen elektrischen Messungen der vergangenen
25 Jahre. Werden Grenzwerte überschritten, informiert die Leitung
den Betreiber, der daraufhin den Austausch planen kann. Das isense-System
für die intelligente Leitung ist mobil und kompakt, es wird
durch neue Erkenntnisse aus dem Testlabor ständig aktualisiert.
LEITUNGEN MIT SCHLÜSSELROLLE
Wie aber passen die Leitungen und Energieketten von igus und
Industrie 4.0 eigentlich zusammen? Hierzu Rainer Rössel: „Wenn
wir davon ausgehen, dass die Maschinen bei Industrie 4.0 viel mehr
miteinander kommunizieren müssen, auch mit der Außenwelt, ist
eine sichere und schnelle Datenübertragung der Key bei der Umsetzung.
Die sichere Datenübertragung ist also das Maß der Dinge
– und das noch bewegt in der Energiekette mit den richtig konzipierten
Leitungen, dauerbewegt mit Funktion. Daher ist Industrie 4.0 für
igus das wesentliche Entwicklungspotenzial für die nächsten Jahre.“
Die Anforderungen der Kunden, denen sich das Kölner Unternehmen
stellen muss, stehen auf jeden Fall fest: Die sichere und
schnelle Datenübertragung. Und zwar in verschiedener Hinsicht:
Im Sinne von elektrischer Sicherheit, wo Leitungen einen hohen
EMV-Schutz bieten, auch bei kontinuierlicher Bewegung. Und im
Sinne von mechanischer Sicherheit, dass keine ungeplanten Ausfälle
durch Ader- oder Mantelbrüche auftreten. „Leitungen werden
also definitiv die zentrale Rolle bei Industrie 4.0 spielen, denn ohne
sichere Datenübertragung wird die Smart Factory nicht funktionieren“,
ist sich Rainer Rössel sicher.
Ich bin am Ende meiner Reise durch die igus-Welt angelangt und
durfte jede Menge über die Aufgabenstellungen und Umsetzungen
auf dem Weg zur digitalen Fabrik erfahren. Fasziniert hat mich, was
in naher Zukunft möglich sein wird: „Online konfigurieren und
online bestellen, anschließend innerhalb von 24 Stunden geliefert
bekommen – vor dieser Aufgabe stehen wir in der Industrie. Hier ist
es eine Herausforderung, aber gleichzeitig auch unser Anspruch, als
Lieferant eine Vorreiterrolle zu spielen“, so Frank Blase. Die Kunststoffprodukte
von igus haben jedenfalls sehr viel mehr mit Industrie
4.0 zu tun, als ich dachte. – Sie spielen sogar eine Hauptrolle!
www.igus.de
108 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

INTERVIEW
WAS HABEN KUNSTSTOFFE
AUS KÖLN EIGENTLICH MIT
INDUSTRIE 4.0 ZU TUN?
Herr Blase, welchen Stellenwert
hat Industrie 4.0 heute
schon bei igus?
Einen enorm hohen Stellenwert. Daher unternehmen wir gerade die mit Abstand größte
IT-Investition unserer Firmengeschichte. Wir haben dabei festgestellt, dass wir alles anpacken
müssen, um den Prozess vom Erstkontakt bis zum After Sales zu automatisieren. Für uns
ergeben sich damit große Chancen für die Zukunft unseres Unternehmens.
Sprechen wir noch von
Visionen oder sind wir
schon in der Realisierung
angekommen?
Die Entwicklungen werden deutlich schneller vorangetrieben, als ich mir das vorgestellt hatte.
Nehmen wir nur als Beispiel die bereits 100 selbstfahrenden Taxen in Pittsburg – da hätten wir
auch nicht gedacht, dass solch ein Projekt so rasant umgesetzt wird. Wir sind also mitten in der
Realisierung. Für uns ist die Aufgabe, unsere Millionen von Produktvarianten so aufzustellen,
dass diese innerhalb kürzester Zeit lieferbar sind. Das gleiche gilt für die Entwicklung der Smart
Products. Die Bereitschaft für die nächsten Schritte ist auf jeden Fall da.
Welche Auswirkungen hat
Industrie 4.0 und die
vernetzte Produktion auf die
Mitarbeiter bzw. auf die
Führungsebene von igus?
Wir stecken in einer starken Umbruchphase. Da wird die Frage kommen, ob wir als Führungskraft
schnell alt oder obsolet werden, oder uns rasch auf die neuen Herausforderungen ein stellen
können. Auch die Mitarbeiter spüren den Umbruch und die Gefahr des Wegfalls von Arbeitsplätzen.
Unser Ziel muss daher sein, die Menschen mit neuen Aufgaben zu beschäftigen. Das
lässt sich nur über Wachstum kompensieren.
Ist Industrie 4.0 also
Chefsache?
Alle wichtigen Entscheidungen, die ein Unternehmen in eine bestimmte Richtung lenken,
müssen letztlich Chefsache sein. Wir müssen die Themen, wie Industrie 4.0, vorleben. Ich habe
mich zum Beispiel heute morgen wieder zwei Stunden mit den Smart Plastics beschäftigt, denn
es ist wichtig, den Weg gemeinsam mit unseren begeisterten Mitarbeitern zu gehen.
Wie setzt igus Industrie 4.0 in
der eigenen Produktion ein?
Über die vergangenen 25 Jahre war unsere Produktion nur begrenzt digitalisiert. Die entscheidenden
Schritte hin zu Industrie 4.0 kommen erst jetzt. Daran arbeiten wir fieberhaft. Denn
man kann sagen, dass wir für uns selbst der beste Pilotkunde sind, weil unsere eigene Produktion
alle Voraussetzungen mitbringt und so gerade zum Schaufenster für Low-Cost-Automation
heranwächst.
Wo möchte igus in den
nächsten fünf bis zehn Jahren
stehen?
In fünf Jahren soll jedes igus-Produkt, das älter als sechs Monate ist, komplett konfigurierbar
sein, automatisiert hergestellt werden und in kürzester Zeit bei Kunden sein – und das weltweit.
Weiterhin werden wir mit neuen smart plastics dem Kunden zusätzliche Mehrwerte bei der
Wartung der Produkte bieten. Und noch viel wichtiger: Wir haben die Lösungen, die zeigen, was
Kunststoffe alles leisten können. Daher soll Igus auch die erste Adresse für Bewegungsverbesserungen
aller Art sein. z
DER KONSTRUKTEUR 11/2016 109

DAS HIGHLIGHT DES JAHRES
SUMMERof 2016
SUMMER OF ENGINEERING
ZU GAST
BEI SCHNEIDER ELECTRIC
VIDEO
Was Industrie 4.0 für Schneider
Electric bedeutet, erfahren Sie
auch in unserem Video:
http://bit.ly/SOE2016_schneider
INNOVATION-SCOUTS AUF DER SPUR
VON INDUSTRIE 4.0
Im Sommer 2016 ging unsere Redaktion auf Deutschland-
Tour, um mehr über die vernetzte Produktion zu erfahren.
Eine Station dieser Roadshow führte uns zum Global Player
Schneider Electric in Marktheidenfeld. Tauchen Sie mit uns
ein in die Welt von Energiemanagement und Automation.
SUMMER of ENGINEERING ist aber noch viel mehr. In
unserem Blog und in unseren Social-MediaKanälen
berichten wir über Ideen, Visionen und Umsetzungen
in Sachen Industrie 4.0. Was sagen Experten? Welche
Umsetzungen gibt es bereits? Was verstehen verschiedene
Berufsgruppen unter diesem Thema? Wie wird sich die
Arbeitswelt verändern? Welche konkreten Aufgaben
sind zukünftig zu lösen?
Lassen Sie sich von den Artikeln und Videos überraschen
und inspirieren. Gerne dürfen Sie auch Ihren Kommentar
hinterlassen oder uns einfach nur liken, posten und
empfehlen.
www.summer-of-engineering.de
DIE DENKWEISE DES
AUTOMATISIERERS ABLEGEN
So hilft Schneider Electric Kunden bei der Umsetzung von Industrie 4.0
SUMMER OF ENGINEERING
Dirk Schaar
Schneider Electric ist globaler Spezialist für
Energiemanagement und Automation – und
damit auch für Industrie 4.0? Das wollte ich
herausfinden und bin nach Marktheidenfeld
gefahren. Wie also kann das Unternehmen
seine Kunden konkret bei der Planung
industrieller Anlagen unterstützen und die
vernetzte Produktion Realität werden lassen?
Die Digitalisierung ist in vollem Gange und die Industrie
macht sich mehr und mehr die Vernetzung von Maschinen
zu Nutze. Intelligente Kommunikationsbausteine bieten
heute bereits neue Möglichkeiten der Datenerfassung und
-auswertung, um Prozesse zu optimieren und Kosten zu sparen.
Dies beinhaltet die gesamte Automatisierungstechnik, ebenso wie
auch den digitalen Wandel in der Energieverteilung. Bei Schneider
Electric kommt gleich beides zusammen, vereint man doch alle
Disziplinen unter einem Dach.
Marktheidenfeld, hier am Schneider Electric-Standort bin ich
unterwegs auf den Spuren von Industrie 4.0. Denn auch hier
verbindet sich in idealer Weise die Automatisierungstechnik mit
den Themen aus der Energieverteilung, ist doch mitten im Spessart
das internationale Headquarter für den Bereich Machine Solutions
zuhause. Um herauszufinden, wie Industrie 4.0 schon im Unternehmen
angekommen ist, treffe ich Jürgen Siefert, Vice President
Industry OEM: „Wir haben schon im Jahr 1997 damit begonnen,
erste Industrie-4.0-ready-Lösungen zu realisieren. So konnten wir
damals mit dem Modbus TCP die Basis legen. Der offene Standard
hat sich bis heute zu dem weltweit am meisten genutzten Ethernet-
Protokoll entwickelt.“ Zur Jahrtausendwende besaßen also die
SPSen bereits die ersten Ethernet-Module, über die Anlageninformationen
in relationalen Datenbanken erfasst wurden. So war man
einer der ersten Hersteller, der seine Steuerungen mit integrierten
Web-Servern versehen hat. 2013 konnte mit der Markteinführung
der Steuerung Modicon M580 ePAC Embedded Ethernet sogar bis
in die Backplane erweitert werden. Auch befasst sich Schneider
Electric seit fast 20 Jahren mit intelligenten, vernetzten Schaltanlagen
110 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

01 Jürgen Siefert: „Schon seit 1997 haben wir
Industrie-4.0-ready-Produkte.“
02 Antonin Guez: „Für uns ist die enge Zusammenarbeit
mit dem Kunden wichtig.“
03 Thomas Matschke: „Easy-to-use heißt die Zukunft.“ 04 Michael Kuhnert: „Software wird in Zukunft das wichtigste
Industrie-4.0-Produkt sein.“
und dem Energiemonitoring. „Für uns ist nur der Begriff Industrie 4.0
neu. Und wenn man auf die Entwicklungen der vergangenen Jahre
schaut, dann ist dieser aktuelle Trend für uns keine Revolution,
sondern eine Evolution, die uns noch viele Jahre beschäftigen wird“,
erklärt Antonin Guez, Vice President Partner Projects & Buildings
und Kollege von Jürgen Siefert.
MEHRWERTE SCHAFFEN
Neben den schon lange realisierten Ethernet-basierten Lösungen
steht für Schneider Electric vor allem die Vernetzung von Modulen,
Produkten und Anlagen im Fokus. So soll der Anwender die Möglichkeit
bekommen, wesentlich effizienter zu produzieren, aber
auch Störungen und Probleme in seinen Prozessen früher zu erkennen.
„Ziel ist es, mit Industrie-4.0-Ansätzen für den Kunde einen
Mehrwert zu schaffen und es ihm in Zukunft zu ermöglichen, Vorgänge
auszuwerten, die im bisher verwehrt blieben“, erklärt Jürgen
Siefert. Um das zu erreichen, muss es zu einem kompletten Umdenken
in den Unternehmen kommen. Nur so lässt sich Industrie 4.0
effizient machen und ein deutlicher Kostenvorteil erzielen. „Wir
haben das bereits heute bei einigen Kunden realisiert. Ein gutes Beispiel
stellt hier die Firma Mangelberger dar“, berichtet mir Michael
Kuhnert, Director Sales & Marketing Industrie bei Schneider Electric.
Die Mangelberger Elektrotechnik GmbH mit Sitz in Roth bei Nürnberg
ist ein Lösungsanbieter für Gebäudeautomation mit Schwerpunkt
in den Segmenten Retailer, Discounter und Fast-Food-Ketten.
Eine Alleinstellung hat sich das Unternehmen insbesondere durch
seine Dienstleistungen auf Basis selbst entwickelter Technologien
für Internet-gestützte Fernwartung, Fernsteuerung, Energie-
Management und Smartmetering erarbeitet. Der Elektro- und
Schaltanlagenbau ist eine tragende Säule bei Mangelberger. Für das
dezentrale Sammeln von Daten in einer Cloud und deren weitere
Verwendung wird jede Schaltanlage mit einer in Eigenregie entwickelten
Kommunikationstechnologie ausgestattet, welche die
Verbrauchs-, Referenzierungs- und Zustandsdaten aus dem Schaltschrank
im Feld im XML-Format an eine Cloud liefert. Von dort
kann Mangelberger weltweit online z. B. Strom-Messwerte und
andere Messgrößen für einzelne, in einem Objekt befindliche Verbraucher
abrufen. Mehr als 5 000 mit der Technologie ausgerüstete
Schaltanlagen-Systeme befinden sich bereits weltweit im Feld.
„Zum Verteilen und Schalten von Energie kam nun Schneider Electric
ins Spiel. In diesem Pilotprojekt möchten wir das Potenzial einer
Industrie-4.0-Strategie in noch größerem Umfang ausschöpfen:
Unser Ziel ist die automatisierte, robotergestützte Bestückung kompletter
Schaltanlagen. Den Automatisierungs-Part übernehmen wir
mit unserem umfassenden Programm für die Automatisierung
kompletter Maschinen und Anlagen sowie mit unseren eigenen
Engineering-Spezialisten“, berichtet Michael Kuhnert über das Projekt.
Während bei Mangelberger eine Betrachtung der Gesamtstrategie
von hoher Bedeutung ist, fangen viele Unternehmen an, zunächst
nur in Teilbereichen ihrer Produktion zu optimieren. Auch das ist
letztlich ein gangbarer Weg, denn eine fertige Industrie-4.0-Lösung
erwartet heute noch kein Kunde vom Hersteller oder Zulieferer.
Eher gehen die Erwartungen in die Richtung, dass beide Seiten die
anstehenden Aufgaben gemeinsam in Angriff nehmen. Und so war
es auch in Roth. „Bei Mangelberger hat man erkannt, dass Industrie
4.0 kein Selbstzweck ist, sondern notwendig, um auch in
Zukunft wettbewerbsfähig zu bleiben“, weiß Michael Kuhnert.
ALLIANZEN BILDEN
Betrachtet man eine Studie der KfW, so wird man feststellen, dass
erst 30 % der Unternehmen überhaupt in den Kinderschuhen von
Industrie 4.0 angekommen sind. Daher steht es für Schneider
Electric außer Frage, sich so früh wie möglich mit den zukünftigen
Technologien auseinanderzusetzen und mit Kunden oder auch
Hochschulen Allianzen zu schließen. „Die Schlagzahl der Innovationen
nimmt aber exponentiell zu. Mit Start-ups und kreativen
DER KONSTRUKTEUR 11/2016 111

Köpfen entstehen Innovationen, über die wir vor einem Jahr nicht
mal nachgedacht haben. Daher müssen wir bei den technischen
Innovationen dabei sein und in die notwendigen Kompetenzen
investieren“, ist Jürgen Siefert überzeugt.
An diesem Punkt gehen aber die Welten für Schneider Electric
deutlich auseinander. Kann man sich im Bereich der OEMs auf die
sogenannten Early-Adapters konzentrieren, also die Unternehmen,
die bereits konkrete Vorstellungen von der Umsetzung der Industrie-4.0-Strategie
haben, so sieht die Welt der Energieverteilung
noch etwas anders aus. „Natürlich haben wir ähnliche Erfahrungen
aus unserem Bereich, wenn wir große Kraftwerke oder Stahlwerke
betrachten. Gerade in der Energieverteilung und im Gebäudemanagement
gibt es aber viele Unternehmen, die noch keine
Vorstellungen von Industrie 4.0 haben. Umso wichtiger ist es für
uns, diese Unternehmen an die Thematik heranzuführen und
gemeinsam über die Bedürfnisse der Branche und deren Kunden
zu diskutieren, um letztlich mögliche Kosteneinsparungen zu realisieren“,
ist sich Antonin Guez sicher.
BEREIT FÜR INDUSTRIE 4.0
Auch die moderne Energietechnik muss kommunikations- und
zukunftsfähig durch Schnittstellen zum Internet der Dinge sein. Um
diese Anforderungen erfolgreich umzusetzen und einen effizienten
Betrieb sowie aussagekräftiges Energiemanagement in Gebäuden,
Data Centern und Fertigungsstätten zu gewährleisten, braucht es
Innovationen auf allen Ebenen: angefangen bei Smart Panels bis
hin zu Leistungsschaltern. Schneider Electric hat dazu den Masterpact
MTZ vorgestellt. „Mit der neuen Generation von Leistungsschaltern
reagieren wir auf die Herausforderungen der Digitalisierung
und Industrie 4.0. Der komplett kommunikationsfähige und
vernetzte Leistungsschalter ist Schutz- und Messgerät in einem und
sorgt als Lösungsbaustein für Betriebsanalyse, Wartungsmanagement
und Fehlerdiagnose für eine hohe Anlagenverfügbarkeit“,
erklärt mir Thomas Matschke, im Team von Antonin Guez, zuständig
für das Projektmanagement Schaltanlagensysteme. Die im Masterpact
MTZ integrierte Kommunikationsfunktion ermöglicht es, die
Energieeffizienz, Produktivität und Flexibilität zu steigern. Der offene
Leistungsschalter kann an jedes Energie- oder Gebäudemanagementsystem
angebunden werden und eignet sich so optimal zur
Ergänzung von intelligenten Schaltanlagen. Eine integrierte Ethernet-
Schnittstelle macht den Schalter netzwerk- und internetfähig. Auch
besitzt er die Fähigkeit zur Selbstdiagnose in Echtzeit. „Der Masterpact
MTZ ist auf jeden Fall bereit für Industrie 4.0, denn auch seine
Bedienung lässt er sich problemlos über ein Smartphone realisieren“,
blickt Thomas Matsche stolz
auf das neue Produkt. Und Antonin
Guez fügt hinzu: „Wenn unsere Kunden
heute in eine intelligente Anlage investieren, müssen sie sicher
sein, dass die verwendeten Systeme auch den zukünftigen Anforderungen
gerecht werden können. Mit dem Masterpact MTZ haben
wir genauso ein Future-ready-Produkt entwickelt.“
SOFTWARE IST DIE ZUKUNFT
Wo aber liegt die wahre Zukunft von Industrie 4.0? Sind es dann
noch die Produkte, die im Vordergrund stehen? Sind es die Lösungen?
„Alle unsere Produkte sind bereits Industrie-4.0-ready. Nun machen
wir uns Gedanken, wie wir die Softwarebausteine so optimieren
können, dass der Kunde aus seinen vielen Daten die optimalen
Schlüsse ziehen kann. Wichtigstes Industrie-4.0-Produkt wird also
in Zukunft die Software sein“, ist sich Michael Kuhnert sicher. So
beschäftigt Schneider Electric bereits heute sehr viele Softwareentwickler
und Mathematiker in seinen Teams, die mit den Kunden
Lösungen entwickeln. „Mit der Denkweise eines Automatisierers
kommen wir jedenfalls nicht weiter! Wir müssen neue Ideen entwickeln.
Wir müssen querdenken“, so auch die Meinung von
Jürgen Siefert.
Software und vor allem Apps werden auch für Thomas Matschke
immer mehr zu Produkten. So wurde der Masterpact MTZ bereits
als Plattform aufgebaut, die jede Menge Software bietet, die dem
Anwender zu neuen Möglichkeiten verhilft. „Der Kunde kann so in
seiner gewohnten Umgebung „Smartphone“ neue Dinge ausprobieren.
App laden – loslegen. Easy-to-use heißt die Zukunft. So
werden wir bei Schneider Electric immer mehr zum Softwareengineer
und können behaupten, dass wir hier schon einer der Top-
Player im Markt sind.“
ENGE ZUSAMMENARBEIT
Wie kann Schneider Electric seine Kunden konkret bei der Planung
industrieller Anlagen unterstützen und die vernetzte Produktion
Realität werden lassen? Das war meine Eingangsfrage heute hier in
Marktheidenfeld. Ich durfte jede Menge über die Strategie des
Unternehmens, das Zusammenspiel der verschiedenen Produktbereiche
und über die ganzheitliche Betrachtung von Industrie 4.0
erfahren. Bei Schneider Electric hat man große Pläne und Ziele,
aber wie die Zukunft genau aussieht, weiß natürlich auch hier noch
niemand genau, auch nicht Antonin Guez: „Für uns ist daher die
enge Zusammenarbeit mit den Kunden wichtig. Nur gemeinsam
können wir Produkte, Software und natürlich auch notwendige
Datensicherheit vorantreiben. Wenn wir dann noch die eigenen
Softwarekompetenzen erhöhen, die wegweisenden Technologien
wie Cloud-Lösungen ausbauen und mit etablierten Partnern
zusammenarbeiten, werden wir auch das Vertrauen
beim Kunden genießen. Das ist unser Ziel!“
www.schneider-electric.de
SUMMER OF ENGINEERING
05 Servo-Drive steht für sicherheitsgerichtete
Kommunikation
06 Der Altivar Prozess ist der erste
Frequenzumrichter mit Embedded Services
07 Der Masterpact MTZ ist auf die
Anforderungen von Industrie 4.0 vorbereiet
112 DER KONSTRUKTEUR 11/2016

INTERVIEW
WAS BEDEUTET INDUSTRIE 4.0
FÜR SCHNEIDER ELECTRIC?
Wo steht Schneider Electric
aktuell bei den Entwicklungen
rund um Industrie 4.0?
Guez: Heute haben wir bereits Innovationen auf allen Ebenen der Automatisierung, der Elektrotechnik,
der Stromverteilung, dem Energiemanagement und der Software. Wir nennen das
„Innovation@every level“. Das bedeutet, dass wir die relevanten Daten zum richtigen Zeitpunkt
bei den richtigen Personen zur Verfügung stellen müssen. Es geht also um mehr als nur Big Data.
Dazu müssen wir unsere Kunden in die Prozesse involvieren und sie motivieren, mit uns die
notwendigen Schritte zu gehen.
Was braucht man dazu, um
Erfolg zu haben?
Siefert: Industrie 4.0 heißt, die richtige Basis bei Hardware und Software zu liefern und diese
gemeinsam mit dem Kunden in Lösungen umzusetzen. Um das zu schaffen, brauchen wir die
notwendigen Kompetenzen im eigenen Hause. Und die haben wir sowohl in der Automatisierung,
als auch im Schaltanlagenbau. Wenn wir dann im Markt als ein Team auftreten, werden wir die
Themen von Industrie 4.0 auch erfolgreich spielen können. Der Teamgeist beginnt dabei am Kopf
des Unternehmens und zieht sich dann durch alle Abteilungen.
Denkt denn ein Automatisierer
heute schon so weit, dass er
auch die Energieverteilung
seiner Anlage im Blick hat?
Guez: Leider noch viel zu wenig. Wir müssen ihm daher die Vorteile aufzeigen, die wir gemeinsam
erreichen können. So ist es z. B. möglich, über die Analyse der Stromverbräuche einer
Maschine zu identifizieren, wann ein Maschinenbauteil ausfällt. Predictive Maintenance ist also
ein guter Ansatz. Die Vernetzung der Disziplinen schafft auf jeden Fall eine Menge Potenzial. Ein
Beispiel sehen wir heute in unserem Produkt Masterpact MTZ, in dem sich alles vereint.
Verändert sich dann auch die
Arbeitswelt mit Industrie 4.0?
Siefert: Absolut! Industrie 4.0 ist ein Thema für alle. Dem sollten sich nicht nur Unternehmen
annehmen, sondern auch jeder Arbeitnehmer. Die Herausforderung ist für jeden, sich weiterzubilden.
Das fördern wir bei Schneider Electric, wir fordern das aber auch!
08 Jürgen Siefert
ist Vice President
Industry OEM
09 Antonin Guez ist
Vice President Partner
Projects & Buildings

MYTHEN
DER PRODUKTENTWICKLUNG
GEPLANTE
OBSOLESZENZ
Designed zum
Wegwerfen – gibt
es die absichtlich
verkürzte Lebensdauer
wirklich?
MENSCHEN UND MÄRKTE
Man muss klar unterscheiden zwischen geplanter
Gebrauchsdauer von Produkten und dem Phänomen
geplanter Obsoleszenz, das stellt auch die Studie „Einfluss
der Nutzungsdauer von Produkten auf ihre Umweltwirkung“
des Umweltbundesamtes von 2016 heraus. Das Erstgenannte
ist die ökonomisch und ökologisch sinnvolle, am Marktbedarf orientierte
Abschätzung eines Produktmerkmals, wohingegen das Zweite
die vorsätzliche und bewusste Verkürzung der Produktlebensdauer
meint. Sowohl die Studie als auch die öffentliche Debatte beschränken
sich im Wesentlichen auf bestimmte Produktgruppen: Klein- und
Großgeräte des Haushalts, Unterhaltungselektronik und Informations-
und Kommunikationstechnik. Entgegen der öffentlichen Debatte
konnten im Rahmen der Studie keinerlei Belege für geplante Obsoleszenz
in den genannten Produktgruppen gefunden werden. Bereits
im Jahr 2013 bestätigte die Stiftung Warentest, dass derlei Geräte keine
kürzere Lebensdauer aufwiesen als noch vor einigen Jahren.
Die adressierten Problemfelder umfassen werkstoffliche Obsoleszenz,
funktionale Obsoleszenz, psychologische Obsoleszenz
(Produkt ist "out") und ökonomische Obsoleszenz (z. B. hohe Reparaturkosten).
Der Artikel „Geräte-Verschleiß: Wege aus der Wegwerfgesellschaft“
, der im Februar in "Der Spiegel" erschienen ist,
nennt als Hauptkritikpunkt, dass diese Faktoren für den Verbraucher
derzeit nicht ersichtlich seien, wobei die Hersteller selbst unter
Umständen nicht in der Lage seien, die Gebrauchsdauer ihrer
Produkte und all deren Teilsysteme korrekt abzuschätzen.
Meine Meinung ist: Unternehmen produzieren das, was am Markt
nachgefragt wird. Wobei natürlich Nachfrage auch – zum Beispiel
durch Werbung – stimuliert und gesteuert wird. Das führt zu einer
großen Bandbreite an Qualität, Nutzungsszenarien sowie im Bereich
des Preises. Bei der Diskussion um enttäuschte Kunden aufgrund
von Produktversagen muss kritisch hinterfragt werden, ob eine Auslegung
auf eine höhere Gebrauchsdauer einen gesteigerten Kundennutzen
bewirkt. Andernfalls wäre das pure Verschwendung.
Genau hier setzt wissenschaftliche Produktentwicklung an: Wir
erforschen und lehren Methoden, mit denen die Balance zwischen
tatsächlichem Kundennutzen, ökonomischem und ökologischem
Nutzen bedarfsgerecht gestaltet werden kann.
Eine verbesserte Transparenz durch Information über die geplante
Gebrauchsdauer und das zugrundeliegende Nutzungsprofil
eines Produkts könnte zum Vertrauen in die Unternehmen beitragen.
Sie birgt jedoch die Gefahr, dass Kunden die komplexen Informationen
fehlinterpretieren wodurch unter Umständen sogar Wettbewerbsverzerrungen
entstünden. Ein Durchschnittsverbraucher
114 DER KONSTRUKTEUR 11/2016
kann nur schwer beurteilen, ob eine Auslegung einer Bohrmaschine
mit 40 h Gebrauchsdauer ausreichend oder zu gering für seine
Bedürfnisse ist. Im Allgemeinen ist die Forderung nach mehr
Transparenz richtig – jedoch besteht noch Forschungsbedarf in
Hinblick auf geeignete produkt- und zielgruppenspezifische Kennzeichnungen,
die vom Endverbraucher schnell nachvollzogen
werden können, aber die Thematik nicht unzulässig verkürzen.
www.ipek.kit.edu
DER EXPERTE
UNIV.-PROF. DR.-ING.
DR. H. C. ALBERT ALBERS,
JAHRGANG 1957, IST SEIT 1996
ORDINARIUS UND HEUTE SPRECHER
DER INSTITUTSLEITUNG DES IPEK
– INSTITUT FÜR PRODUKTENT-
WICKLUNG AM KARLSRUHER INSTITUT
FÜR TECHNOLOGIE (KIT).

VORSCHAU
IM NÄCHSTEN HEFT: 12/2016
ERSCHEINUNGSTERMIN: 12. 12. 2016 • ANZEIGENSCHLUSS: 25. 11. 2016
01
02
03
01 Mehr Modelle, mehr Seriengrößen – ein Kupplungshersteller
erweitert stetig sein Angebot an Industrie- und Präzisionskupplungen,
um eine noch umfangreichere Palette an Standardlösungen zu bieten.
Bild: R+W Antriebselemente
04
DER DIREKTE WEG
IM INTERNET
www.DerKonstrukteur.de
ALS E-PAPER
www.engineering-news.net
REDAKTION
m.doeppert@vfmz.de
WERBUNG
a.zepig@vfmz.de
IN SOZIALEN NETZWERKEN
www.Facebook.com/DerKonstrukteur
www.twitter.com/derkonstrukteu
02 Es ist nicht nur die Sanftheit, die diese mechatronischen Greifer
gegenüber pneumatischen bieten. Ihr Einsatz reduziert zudem die
Gesamtkosten, was Begeisterung bei den Anwendern hervorruft.
Bild: Gimatic
03 Ein Haus aus dem 3D-Drucker ist längst keine Utopie mehr. In
solchen Druckern bedarf es dann aber anforderungsgerechter Linearbzw.
Portalsysteme und dem entsprechenden technischen Know-how.
Bild: Igus
04 Bewährte Wälzlager für innovatives Elektro-Zweirad – dahintersteht
die Erfolgsgeschichte des Münchner Startup-Unternehmens Evinci
mit seinem neuen Zweiradkonzept.
Bild: Evinci
(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)
DER KONSTRUKTEUR 11/2016 115

HEIDENHAIN auf der
SPS/IPC/DRIVES – Nürnberg
Halle 7 – Stand 7-190
Muss Wärme das Bearbeitungsergebnis
beeinflussen?
Die Vorschubspindel bei Werkzeugmaschinen ist während der Bearbeitung hohen Belastungen ausgesetzt. Sie überträgt
enorme Kräfte, verformt und erwärmt sich aufgrund hoherVerfahrgeschwindigkeiten. Dies hat axiale Verlagerungen
in der Vorschubmechanik zur Folge. Werkzeugmaschinen ohne Längenmessgeräte können diese Verlagerungen
nicht erkennen. Es kommt zu erstaunlichen Maßabweichungen am gefertigten Werkstück. Längenmessgeräte in der
Closed-Loop-Anordnung ändern natürlich nichts an der Erwärmung und Ausdehnung der Vorschubmechanik. Aber
sie erfassen immer die tatsächliche Achsposition, unbeeinflusst von thermisch bedingten Verlagerungen und anderen
Einwirkungen auf die Vorschubmechanik. Auf diese Weise sorgen sie für deutlich höhere Genauigkeiten der Werkstücke
und eine höhere Reproduzierbarkeit der Bearbeitung.
DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 83292 Traunreut, Deutschland Tel. +49 8669 31-0 www.heidenhain.de
Winkelmessgeräte Längenmessgeräte Bahnsteuerungen Positionsanzeigen Messtaster Drehgeber
116 Der Konstrukteur 4/2016