antriebstechnik 10/2020
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19174<br />

<strong>10</strong> OKTOBER <strong>2020</strong><br />

Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.<br />

SMARTE<br />

UMRICHTER<br />

Mehr als nur Drehzahlregler<br />

<strong>antriebstechnik</strong>.de

WISSEN SCHAFFT IDEEN<br />

<strong>antriebstechnik</strong><br />

19174<br />

MARKTÜBERSICHT UND UMFASSENDER EINKAUFSFÜHRER<br />

Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.<br />

SONDERAUSGABE<br />

<strong>2020</strong><br />

11 Print-Ausgaben im Jahr<br />

+ Sonderausgabe <strong>antriebstechnik</strong><br />

Marktübersicht (1x jährlich)<br />

19174<br />

TITELSTORY<br />

18 I WÄLZLAGER<br />

Findling: <strong>10</strong>0 Jahre<br />

Innovationskraft<br />

FIRMENVERZEICHNIS:<br />

Alle wichtigen<br />

Informationen von<br />

über 1 000 Anbietern<br />

Organ der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.<br />

DIE GESAMTE<br />

ANTRIEBSTECHNIK<br />

IN <strong>10</strong>0 TABELLEN<br />

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Ja, ich möchte die Zeitschrift „<strong>antriebstechnik</strong>“ abonnieren<br />

Das Jahresabonnement umfasst 11 Ausgaben und kostet € 153,- (Ausland € 168,- netto) inkl. Versandkosten. Als Begrüßungsgeschenk<br />

erhalte ich die Konturenlehre. Das Abonnement verlängert sich jeweils um ein weiteres Jahr, wenn es nicht spätestens 4 Wochen<br />

zum Ende des Bezugsjahres schriftlich gekündigt wird.<br />

Unser Dienstleister, die Vertriebsunion Meynen, Eltville, erhebt Ihre Daten im Auftrag der Vereinigte Fachverlage (VFV) zum Zweck der Vertragsdurchführung, zur Erfüllung der<br />

vertraglichen und vorvertraglichen Pflichten. Die Datenerhebung und Datenverarbeitung ist für die Durchführung des Vertrags erforderlich und beruht auf Artikel 6 Abs. 1 b) DSGVO.<br />

Zudem verwenden wir Ihre Angaben zur Werbung für eigene und VFV verwandte Produkte. Falls Sie keine Werbung mehr auf dieser Grundlage erhalten wollen, können Sie jederzeit<br />

widersprechen. Weitere Infos zum Datenschutz: ds-vfv.vfmz.de<br />

Name/Vorname<br />

Position<br />

Firma<br />

Abteilung<br />

Straße oder Postfach<br />

PLZ/Ort<br />

Telefon/E-Mail<br />

Datum, Unterschrift<br />

Vereinigte Fachverlage GmbH . Vertrieb . Postfach <strong>10</strong> 04 65 . 55135 Mainz . Telefon: 06131/992-0 . Telefax: 06131/992-<strong>10</strong>0<br />

E-Mail: vertrieb@vfmz.de . Internet: www.vereinigte-fachverlage.de<br />

„<strong>antriebstechnik</strong>“ ist eine Zeitschrift der Vereinigten Fachverlage GmbH, Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz, HRB 2270, Amtsgericht Mainz,<br />

Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen, Matthias Niewiem, Umsatzsteuer-ID: DE 149063659, Gerichtsstand: Mainz

EDITORIAL<br />

VERTRAUEN GEGEN<br />

DISRUPTION<br />

Liebe Leserinnen, liebe Leser,<br />

viele Branchen wurden bereits durch disruptive<br />

Geschäftsmodelle komplett umgekrempelt. In der<br />

B2C-Welt mussten sich alte Geschäftsmodelle an<br />

neue digitale Player anpassen. Der Maschinenbau<br />

blieb bisher davon verschont. Zu komplex, zu<br />

individuell schienen die Anwendungen, als dass<br />

sich eine Firma wie Google einklinken könnte.<br />

Aber nun soll Amazon einen Dienst zum<br />

Condition Monitoring entwickeln, und Palantir,<br />

ein Analyst für große Datenmengen, befasst sich<br />

mit Predictive Maintenance. An was Facebook<br />

wohl arbeitet? Wie man mit Big Data erfolgreich<br />

ist, das wissen diese Unternehmen. Der Maschinenbau<br />

in Deutschland hinkt da etwas hinterher,<br />

wie der VMDA in einer Studie herausarbeitete<br />

(mehr dazu auf Seite 6).<br />

Noch ist das Vertrauen in Internetriesen gering,<br />

Produktionsgeheimnisse und Unternehmensinterna<br />

will man nicht mit ihnen teilen.<br />

Das Vertrauen bleibt noch in der Branche, wo<br />

Unternehmen und Verbände der Antriebstechnik<br />

mit Hochdruck auf vielen Ebenen an smarten<br />

Lösungen arbeiten. In diesem Heft stellen wir<br />

sowohl in der Titelstory ab Seite 12 als auch in<br />

unserem Special ab Seite 40 einige spannende<br />

Ideen vor.<br />

Viel Spaß beim Sammeln und Verarbeiten<br />

der „Daten“ in dieser Ausgabe.<br />

Verbindung<br />

mit Zukunft.<br />

Teamplay auf höchstem Level: Die Antriebslösungen<br />

von ebm-papst für SIMATIC Antriebsregler von<br />

Siemens verbinden Netzwerkfähigkeit nach neuestem<br />

Standard mit funktionaler Sicherheit. Für Sie<br />

bedeutet das: ein zusätzliches Plus an Einfachheit<br />

und Verlässlichkeit. Auch in der Zusammenarbeit.<br />

Willkommen im Team unter<br />

ebmpapst.com/siemens-partnerschaft<br />

Ihr Miles Meier<br />

m.meier@vfmz.de

28<br />

EDITORIAL<br />

03 Vertrauen gegen Disruption<br />

SOFTSTARTER<br />

06 Großes Marktpotenzial für digitale Mehrwertdienste<br />

09 Menschen, Unternehmen, Märkte<br />

ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK<br />

UMRICHTERTECHNIK<br />

12 TITEL Hey Motor, wie geht´s dir so?<br />

16 Fallturm mit Frequenzumrichter<br />

SPECIAL<br />

Hengstler GmbH, Aldingen<br />

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ELEKTROMOTOREN<br />

20 Die DNA des Bohrens<br />

24 Der richtige Dreh für automatische<br />

Rotationsverdampfer<br />

28 Ideenschmiede: Innovationen gemeinsam entwickeln<br />

DIREKTANTRIEBE<br />

32 Rauchgas nahezu vollständig reinigen<br />

DREHGEBER<br />

36 Energieautarke Multiturn-Fähigkeit geschaffen<br />

SPECIAL: EFFEKTIVE VERNETZUNG<br />

40 Schnittstelle verleiht Motoren elektronisches<br />

Typenschild<br />

44 Interview: „Connectivity ist Commodity“<br />

56<br />

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TITELBILD<br />

Danfoss GmbH,<br />

Offenbach<br />

4 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

MECHANISCHE ANTRIEBSTECHNIK<br />

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />

46 Mit Look und Leistung überzeugen<br />

WÄLZ- UND GLEITLAGER<br />

48 Lager per Simulation bewerten<br />

KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />

52 Trennen, wo es sinnvoll ist<br />

LINEARTECHNIK<br />

54 Linearmodule erweitern Anwendungsreichweite<br />

von Cobots<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />

56 Potenziale des Zahnflankenprofilschleifens mit<br />

keramisch gebundenem cBN<br />

SERVICE<br />

59 Impressum<br />

MEIN TIPP<br />

Kennen Sie schon den Einstein-Elevator? Nein?<br />

Dann lesen Sie auf Seite 16, wie der 40 Meter hohe<br />

Fallturm der Leibniz Universität Hannover neben<br />

Schwerelosigkeit auch außerirdische Gravitationsbedingungen<br />

simuliert.<br />

Ivo Greuloch, Redakteur,<br />

i.greuloch@vfmz.de<br />

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SOFTSTARTER<br />

STUDIE<br />

GROSSES MARKTPOTENZIAL FÜR<br />

DIGITALE MEHRWERTDIENSTE<br />

Nach der Vernetzung von Systemen und Anlagen<br />

steht für den deutschen Maschinen- und Anlagenbau<br />

nun die Vernetzung mit dem Kunden an. Laut einer<br />

gemeinsamen Studie von VDMA und McKinsey lag<br />

das Marktvolumen für Anwendungen im Bereich<br />

digitaler Plattformen und Mehrwertdienste 2019<br />

bei 40 Milliarden Euro. Das zeigt, welches Potenzial<br />

technisch wie wirtschaftlich noch zu erschließen ist.<br />

In einer gemeinsamen Studie haben der VDMA (Verband<br />

Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer) und die Unternehmensberatung<br />

McKinsey & Company untersucht,<br />

wie weit die Digitalisierung des Produkt- und Serviceportfolios<br />

im Maschinenbau vorangeschritten ist. Das Ergebnis:<br />

Aktuell liegt der Umsatzanteil für digitale Plattformen<br />

und Mehrwertdienste erst bei rund 0,7 Prozent (etwa sechs<br />

Milliarden Euro) des Gesamtumsatzes im europäischen<br />

Maschinenbau. Das sind rund 850 Milliarden Euro.<br />

Digitale Plattformen und Mehrwertdienste werden in der<br />

Studie „Kundenzentrierung als Chance für den digitalen<br />

Durchbruch“ wie folgt definiert. Mehrwertdienste stehen<br />

für fertig entwickelte digitale Lösungen, Software und Apps.<br />

Sie beruhen auf der bestehenden internen Infrastruktur<br />

oder digitalen Plattformen und bieten dem Kunden einen<br />

6 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

geschäftlichen Nutzwert. Als Beispiele gelten Condition Monitoring<br />

oder Predictive Maintenance. Auf digitalen Plattformen wiederum<br />

werden unterschiedliche Teilnehmer, wie Unternehmen oder Maschinen,<br />

miteinander vernetzt, um Daten und Informationen auszutauschen.<br />

Durch diesen gegenseitigen Austausch wird ein Netzwerkeffekt in<br />

Gang gesetzt, der ein digitales Ökosystem entstehen lässt.<br />

Um dieses Potential besser zu nutzen, setzen viele Unternehmen auf<br />

eine stärkere Öffnung für Kooperationen. Laut der Studie von VDMA<br />

und McKinsey, für die 200 Maschinen- und Anlagenbauer befragt<br />

wurden, geben 77 Prozent der Firmen an, die Zusammenarbeit in<br />

Anbieterkonsortien sei ein erfolgversprechender Weg für den Aufbau<br />

digitaler Plattformen. 71 Prozent nennen darüber hinaus Kooperationen<br />

mit Startups als gute Lösung, 24 Prozent können sich auch Kooperationen<br />

mit Wettbewerbern vorstellen.<br />

WACHSENDER MARKT IN DEN KOMMENDEN<br />

JAHREN<br />

2019 lag das Marktvolumen für Westeuropa im Bereich IIoT-Plattformen,<br />

Mehrwertdienste und Services der Studie zu Folge bei 40 Milliarden<br />

Euro. Bis 2024 wird dem Vertrieb solcher Anwendungen sogar ein jährliches<br />

Wachstum von durchschnittlich zehn Prozent in Aussicht gestellt.<br />

Damit liegt der derzeitige Umsatz mit digitalen Anwendungen<br />

noch beträchtlich hinter dem geschätzten Marktpotenzial.<br />

„Der aktuell relativ geringe Marktanteil für digitale Plattformen und<br />

Mehrwertdienste sowie das zu erwartende zweistellige Wachstum dieses<br />

Marktes birgt ein großes Potenzial für die Maschinen- und Anlagenbauer<br />

– ist aber gleichzeitig auch eine Warnung“, so Dorothee Herring,<br />

Partnerin im Düsseldorfer Büro von McKinsey und Co-Autorin der<br />

Studie. „Hochwertige Produkte bleiben die Basis für den Erfolg. Allerdings<br />

erwarten die Kunden zunehmend integrierte digitale Services<br />

rund um die Maschine. Hier muss der Maschinen- und Anlagenbau<br />

nachlegen. Vor allem wünschen sich Kunden Lösungen, die nicht in<br />

Abhängigkeit eines einzelnen Herstellers stehen.“<br />

DIGITALE PLATTFORMEN IN DER PRAXIS<br />

Die Maschinenbaufirmen sehen sich mehrheitlich selbst als am besten<br />

in der Lage, die wesentlichen Bedürfnisse ihrer Kunden hinsichtlich<br />

digitaler Plattformen zu erfüllen. Auch weitere industrienahe<br />

Lösungen mithilfe ausgegründeter Start-ups werden als geeignete<br />

Vehikel zur Digitalisierung angesehen. Wichtigste Funktionalitäten<br />

digitaler Plattformen sind laut den befragten Unternehmen Verfügbarkeit,<br />

Performance und Sicherheit. Für die Kunden spielen laut Interviews<br />

die Themen Offenheit und Kompatibilität der Plattformen allerdings<br />

eine größere Rolle als von den Maschinen- und Anlagenbauern<br />

angenommen.<br />

Als größte Hürden für die Entwicklung eigener digitaler Dienste werden<br />

von den Unternehmen fehlende Geschäftsmodelle (61 Prozent),<br />

fehlende Standards (59 Prozent) und mangelnde strategische Relevanz<br />

(57 Prozent) angesehen. Allerdings haben bereits 52 Prozent der befragten<br />

Unternehmen Software und Apps für eigene oder fremde digitale<br />

Plattformen programmiert. Jedes zehnte Unternehmen konnte<br />

diese bereits erfolgreich skalieren.<br />

Beispiele für gelungene Plattformen benennt die Studie ebenfalls.<br />

Dazu zählt „Sigma Smart Air“ des Unternehmens Kaeser. Das System<br />

erfasst die gesamte Druckluftversorgung von Unternehmen. Ein integriertes<br />

Modul übernimmt darin alle Steuerungsaufgaben der Druckluftstation.<br />

Weitere Applikationen ergänzen die Plattform um Optimierungsoptionen<br />

hinsichtlich Wartung und Effizienz der Anlage.<br />

Auch die Unternehmensgruppe Festo hat für seine mechatronischen<br />

Systeme eine ausgereifte Cloud-Lösung aufgebaut. Die Cloud bietet<br />

seinen Nutzern eine Reihe diverser Funktionen an. Dazu gehören jeweils<br />

eigene Apps für die übersichtliche Darstellung der Zustände von<br />

Komponenten, für das Wartungsmanagement und um Aufgaben samt<br />

Live-Foto-Unterstützung digital zu notieren.<br />

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Ansprüche in der<br />

Servotechnik<br />

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SOFTSTARTER<br />

01 Industrial-IoT-Markt als potenzieller zukünftiger Wachstumsmotor für Maschinen- und Anlagenbauer<br />

Quelle: VDMA; McKinsey-Analysen basierend auf IDC-Daten (Mai <strong>2020</strong>); VDMA-McKinsey-Umfrage zu<br />

kundenzentrierten digitalen Plattformen im Maschinenbau (<strong>2020</strong>)<br />

02 Maschinen- und Anlagenbauer haben Notwendigkeit von Kooperationen klar erkannt,<br />

aber häufig Vorbehalte gegenüber Zusammenarbeit mit Wettbewerbern<br />

Quelle: VDMA-McKinsey-Umfrage zu kundenzentrierten digitalen<br />

Plattformen im Maschinenbau (<strong>2020</strong>)<br />

BEI DIGITALEN GESCHÄFTSMODELLEN<br />

KOOPERIEREN<br />

„Es gibt nicht die eine gültige Strategie, wie Maschinen- und Anlagenbauer<br />

die Digitalisierung angehen sollten“, erläutert Prof. Oetter,<br />

Experte des VDMA. Darüber bestimme auch die Endkundenbranche.<br />

Jedoch lassen sich neben den industriespezifischen auch generelle<br />

Empfehlungen aus der Studie ableiten. Oetter: „Für den Großteil<br />

der Unternehmen wird sich eine eigene Plattform nicht auszahlen –<br />

hier sollten sie vielmehr auf Kompatibilität und gemeinsame Standards<br />

setzen.“ Bei den Mehrwertdiensten gelte es, die Kundenbedürfnisse<br />

genau zu kennen, um maßgeschneiderte Angebote für<br />

die Zielgruppe zu entwickeln.<br />

Dafür brauche es aber Austausch, erklären die Autoren der Studie,<br />

sowohl unter Anbietern als auch mit Endkunden. Das könne etwa<br />

durch Partnerschaften und Kooperation gelingen, um aus neuen<br />

Perspektiven nutzbringende Lösungen zu entwickeln. Denn aktuell<br />

befänden sich europäische Maschinenbauer in einer hervorragenden<br />

Ausgangsposition, erklärt McKinsey-Autorin Herring. Tiefes Maschinenverständnis<br />

und Prozessnähe stieße bei gleichzeitig geringerem<br />

Investitionsrisiko auf einen potenziellen großen Markt.<br />

Bilder: Fotolia/Nirut Sangkeaw; VDMA; McKinsey<br />

www.vdma.de<br />

www.mckinsey.com<br />

8 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

SOFTSTARTER<br />

MASCHINENBAU SETZT AUCH IN DER KRISE AUF DEN NACHWUCHS<br />

Die Ausbildung von Nachwuchskräften spielt im Maschinenbau auch während der Corona-Pandemie<br />

eine unverändert große Rolle. Im laufenden Jahr haben die Unternehmen rund 85 Prozent ihrer<br />

ausgelernten Azubis übernommen. Dies geht aus einer aktuellen Mitgliederbefragung des VDMA<br />

unter 366 Mitgliedsfirmen hervor. Dieser Durchschnittswert ist höher als in der Gesamtwirtschaft<br />

vor der Pandemie: 2018 lag der Wert bei 71 Prozent. Fast 60 Prozent der befragten Maschinenbaufirmen<br />

haben <strong>2020</strong> sogar alle ihre ausgelernten Azubis übernommen. „Mit der hohen Übernahmequote<br />

sendet der Maschinen- und Anlagenbau ein starkes Signal an den Nachwuchs: Wir halten auch<br />

während der Corona-Krise an der beruflichen Ausbildung fest, denn wir brauchen die jungen Leute“,<br />

sagt Dr. Jörg Friedrich, Leiter der Bildungsabteilung des VDMA. Tatsächlich suchen viele Betriebe nach<br />

wie vor vergeblich Nachwuchs. „Im Maschinenbau haben wir seit Jahren ein Problem mit unbesetzten<br />

Ausbildungsstellen. Das scheint auch in Zeiten von Corona zu gelten”, erläutert der VDMA-Bildungsexperte.<br />

Dies zeigen auch die jüngste Umfrage des VDMA Ost und die aktuellen Zahlen der Bundesagentur für Arbeit. Demnach<br />

waren im Juli <strong>2020</strong> in den maschinenbaurelevanten Berufen rund 52 000 Ausbildungsstellen der Unternehmen noch unbesetzt.<br />

www.vdma.org<br />

SENSORIKANBIETER<br />

MACHEN GEMEINSAME<br />

SACHE<br />

Die Sensorspezialisten Siko und<br />

Sensor-Technik Wiedemann<br />

(STW) haben die Vereinbarung<br />

einer strategischen Partnerschaft<br />

bekanntgegeben. Verfolgt wird<br />

das Ziel, den Markt der mobilen<br />

Arbeitsmaschinen auf Basis<br />

individueller Stärken systematischer<br />

erschließen zu können. Im<br />

Fokus stehen Komplettsysteme<br />

sowie Cloud-basierte Konzepte.<br />

Dazu Mathias Roth, Leiter<br />

Geschäftsbereich Mobile<br />

Automation bei Siko: „Mit dieser<br />

Partnerschaft bündeln wir die<br />

Kompetenzen der beiden Firmen<br />

und schaffen die Basis für eine<br />

optimale Zusammenarbeit als<br />

Grundlage für wegweisende<br />

Projekt- und Kundenlösungen.<br />

Gerade in den Bereichen der<br />

Positionssensorik, Digitalisierung<br />

sowie Automatisierung sehen wir<br />

hier große gemeinsame Chancen.“<br />

Einvernehmliche Entwicklungsprojekte<br />

sind die Planung,<br />

darunter der Ausbau des Sensorikbaukastens<br />

für die Mobilhydraulik<br />

und die Bereitstellung funktional<br />

sicherer Systeme. Auf vertrieblicher<br />

Ebene sind kollektive<br />

Vermarktungsaktivitäten auf<br />

Basis des Eco-Systemgedankens<br />

vorgesehen.<br />

www.siko-global.com<br />

DIE KUPPLUNG.<br />

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YASKAWA UND PHOENIX CONTACT<br />

BESCHLIESSEN PARTNERSCHAFT<br />

Yaskawa und Phoenix<br />

Contact verkünden die<br />

Vereinbarung einer<br />

Partnerschaft zur<br />

Nutzung der PLCnext<br />

Technology von Phoenix<br />

Contact bei der Entwicklung<br />

von Maschinensteuerungs-<br />

und Steuerungsplattformen<br />

der nächsten<br />

Generation, mit denen<br />

unter der Federführung<br />

von Yaskawa das i³-Mechatronics-Lösungskonzept<br />

umgesetzt wird.<br />

Gemeinsames Ziel ist laut<br />

Aussagen beider Unternehmen, ein offenes und zukunftssicheres<br />

Ökosystem für die industrielle Automatisierung<br />

anzubieten. In diesem Zuge hat Phoenix Contact seine<br />

PLCnext-Laufzeitumgebung an Yaskawa lizensiert und<br />

stimmt künftigen gemeinsamen Weiterentwicklungen zu.<br />

Yaskawa sieht in PLCnext Technology die offenste unter den<br />

heute verfügbaren Automatisierungsplattformen, die eine<br />

Programmierung nach IEC 61131-3, moderne Programmiersprachen,<br />

Safety-Hardware und -Software sowie die<br />

Sicherheit industrieller Steuerungssysteme kombiniert. Das<br />

Unternehmen wird PLCnext Technology dazu nutzen, das<br />

Angebot an Maschinensteuerungen weiter auszubauen<br />

und fortzuentwickeln. PLCnext Technology ist das offene<br />

Ökosystem für die industrielle Automatisierung von<br />

Phoenix Contact. Mit der Kombination aus offener Steuerungstechnik,<br />

modularer Engineering-Software und<br />

Online-Community ermöglicht diese Lösung eine einfache<br />

Adaption an wechselnde Anforderungen sowie eine<br />

effiziente Nutzung von bestehenden und neuen Software-<br />

Anwendungen. Zusammen mit einem digitalen Marktplatz<br />

für Software und einer systematischen Cloud-Integration<br />

ist PLCnext Technology für die Herausforderungen der<br />

IoT-Welt gerüstet.<br />

Bild: xiaoliange – stock.adobe.com<br />

www.yaskawa.eu.com<br />

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AUTOMATICA <strong>2020</strong> KEINE<br />

PRÄSENZVERANSTALTUNG<br />

Die für den 8.-11.<br />

Dezember <strong>2020</strong><br />

geplante Automatica<br />

findet im Zusammenhang<br />

mit der<br />

Corona-Pandemie<br />

nicht statt. Diese<br />

Entscheidung hat die<br />

Messe München in<br />

Übereinkunft und<br />

enger Abstimmung<br />

mit dem VDMA Robotik + Automation als ideellem Träger sowie dem<br />

Automatica-Fachbeirat getroffen. Gemeinsam mit der Branche<br />

entwickelt die Messe München jetzt für Mitte 2021 ein neues<br />

Präsenzformat mit digitalen Elementen. Das neue Event ist als<br />

‚Messe vor der Messe‘ für den Frühsommer 2021 angedacht und soll<br />

ein Add-on zur Automatica werden. Zusätzlich baut die Automatica<br />

ihr regelmäßiges Digitalangebot weiter aus. So beleuchten in der<br />

neuen Online-Event-Reihe „Let’s talk by Automatica“ Experten,<br />

Anbieter und Anwender aktuelle Fragestellungen und Trends rund<br />

um Robotik und Automation.<br />

www.automatica-munich.com<br />

TRIO ALS NEUE GESCHÄFTSFÜHRUNG BEI R+W<br />

Die R+W Antriebselemente<br />

GmbH setzt mit drei<br />

langjährigen Prokuristen auf<br />

Erfahrung aus den eigenen<br />

Reihen. Mit Maximilian<br />

Crößmann, Frank Kronmüller<br />

und Holger Vogt bilden nun<br />

drei langjährige R+W-Manager<br />

die Geschäftsführung des<br />

führenden Herstellers für<br />

Präzisions- und Industriekupplungen.<br />

Nach dem<br />

bereits in 2019 erfolgten<br />

Umzug in die neue Unternehmenszentrale<br />

in Wörth am Main sind damit die Weichen für die<br />

Zukunft auf Innovation und Erfolg gestellt. Maximilian Crößmann<br />

verantwortet die Bereiche Finanzen, IT und Personal. Für den<br />

35-Jährigen mit internationaler MBA-Ausbildung stehen klare<br />

Strukturen und nachvollziehbare Prozesse im Fokus – die Basis für<br />

einen kontrollierten Expansionskurs. Frank Kronmüller leitet bereits<br />

seit 22 Jahren die Bereiche Vertrieb und Marketing. In dieser Zeit war<br />

er beispielsweise maßgeblich beim Aufbau der Auslandstöchter in<br />

China und den USA beteiligt, seit 2008 ist er außerdem Geschäftsführer<br />

der italienischen R+W-Tochter. In seiner neuen Position am<br />

Stammsitz setzt der 53-Jährige unter anderem den Ausbau der<br />

Vertriebs- und Marketingautomation innerhalb der strategischen<br />

Unternehmensentwicklung ins Zentrum. Holger Vogt stieg Ende<br />

2017 in den Operations-Bereich bei R+W ein und hat das Unternehmen<br />

bereits durch die Leitung des umweltfreundlichen Neubauprojektes<br />

„Firmenzentrale“ und der Zusammenführung von drei<br />

Standorten geprägt. Seit Oktober 2019 ist er Geschäftsführer für die<br />

Poppe und Potthoff Slovakia k.s und leitet nun ebenfalls die Bereiche<br />

Produktion, Logistik und Einkauf bei R+W. Der erfahrene 51-jährige<br />

Diplom-Ingenieur setzt einen Schwerpunkt im Ausbau der industriellen,<br />

datenbasierten Prozessstrukturen und der Einführung einer<br />

LEAN-Kultur.<br />

www.rw-kupplungen.de<br />

<strong>10</strong> <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

SOFTSTARTER<br />

NEUER VORSTAND FÜR VDMA<br />

ROBOTIK + AUTOMATION<br />

Ralf Winkelmann,<br />

Geschäftsführer der<br />

Fanuc Deutschland<br />

GmbH und Vice<br />

President Fanuc Europe<br />

Corporation, ist neues<br />

Mitglied im Vorstand<br />

des VDMA-Fachverbandes<br />

Robotik + Automation.<br />

Mit der Berufung<br />

folgt Ralf Winkelmann auf Helmut Schmid, Universal<br />

Robots, der aus satzungsgemäßen Gründen aus dem<br />

R+A-Vorstand ausgeschieden ist und sich für die<br />

erfolgreiche und kollegiale Zusammenarbeit<br />

bedankt. „Den Ausbau neuer Technologien in<br />

Bereichen wie IoT, Künstliche Intelligenz und OPC UA<br />

sehe ich als essenziell notwendigen Bestandteil für<br />

die Erhaltung der Innovationsfähigkeit der deutschen<br />

und europäischen Industrie. Dabei ist es mir ein<br />

besonderes Anliegen, dass auch kleine und mittelständische<br />

Unternehmen einen Zugang zu diesen<br />

Technologien haben. Ich freue mich darauf, im<br />

Vorstand von VDMA Robotik + Automation einen<br />

Beitrag zu leisten, um die hocheffiziente Produktion<br />

in Deutschland und Europa voranzubringen“, sagte<br />

Ralf Winkelmann zu seiner neuen Aufgabe.<br />

www.vdma.org<br />

CHINESISCHES GERICHT STOPPT<br />

PRODUKTFÄLSCHER<br />

Das chinesische Gericht für<br />

geistiges Eigentum in<br />

Guangzhou hat ein früheres<br />

Urteil zu Gunsten von<br />

Mitsubishi Electric bestätigt.<br />

Im Rechtsstreit um<br />

Verletzung der Warenzeichen<br />

wurden die Firmen<br />

Guangzhou Lingye Automation<br />

Equipment, Guangzhou<br />

Longyan Automation Technology, Guangzhou Ouye Automation<br />

Technology und deren Eigentümer mit Sitz in Guangzhou in der<br />

chinesischen Provinz Guangdong abermals für schuldig gesprochen,<br />

teilte Mitsubishi über die internationale Konzernseite mit.<br />

Die Angeklagten produzierten und verkauften ab etwa 2012 eine<br />

große Menge toter Nachahmerprodukte, darunter SPS, AC-Servos,<br />

Wechselrichter und andere Fabrikautomationsgeräte mit gefälschten<br />

Mitsubishi-Marken. Die Angeklagten wurden im Mai 2016 für die<br />

illegale Herstellung und den illegalen Verkauf dieser Produkte verurteilt,<br />

woraufhin Mitsubishi Electric die Angeklagten wegen Markenrechtsverletzung<br />

verklagte und den Fall gewann. Mitsubishi Electric<br />

möchte auch weiterhin strikte Maßnahmen gegen Hersteller von<br />

gefälschten Produkten ergreifen. Rechtliche Maßnahmen zum Schutz<br />

seines Markenwerts gelte es aufzudecken und anzuwenden, um das<br />

Vertrauen des Kunden in die eigenen Produkte auch zukünftig<br />

aufrechtzuerhalten.<br />

www.mitsubishielectric.com<br />

Die Freiheitsstatue in den USA, der Heimat unseres<br />

Tochterunternehmens BRECOflex Co., L.L.C.<br />

BRECOFLEXmove BRECOprotect BRECOFLEXgreen BRECObasic<br />

f.steffen@breco.de<br />

www.breco.de

UMRICHTERTECHNIK<br />

TITEL<br />

12 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

TITEL<br />

UMRICHTERTECHNIK<br />

CONDITION-BASED MONITORING<br />

HEY MOTOR,<br />

WIE GEHT´S DIR SO?<br />

Frequenzumrichter können<br />

mehr als reine Drehzahlregler<br />

sein. Als intelligenter Sensor<br />

können sie wichtige Parameter<br />

überwachen und so zum<br />

Condition-based Monitoring<br />

beitragen. Hilfreich sind hier<br />

die Überwachung von<br />

mechanischen Schwingungen,<br />

möglichen Fehlern in der<br />

Motorstatorwicklung und die<br />

Entwicklung der Lasthüllkurve.<br />

Martin Cerny ist Produkt Marketing<br />

Manager bei Danfoss Drives in Offenbach<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 13

UMRICHTERTECHNIK<br />

TITEL<br />

Drehzahlvariable Antriebe werden seit über einem halben<br />

Jahrhundert eingesetzt. Mit Industrie 4.0 verschiebt sich<br />

die Rolle des Frequenzumrichters weiter im Antriebssystem:<br />

Vom einst reinen Drehzahlsteller mehr und mehr hin<br />

zu einem intelligenten Bestandteil des Automatisierungssystems.<br />

Frequenzumrichter von Danfoss, die mit drei zusätzlichen Funktionen<br />

ausgestattet sind, arbeiten als intelligente Sensoren und ermöglichen<br />

dem Betreiber die Zustandsüberwachung. Die drei<br />

Funktionen sind die Zustandsüberwachung von mechanischen<br />

Schwingungen, der Motorstatorwicklung und der Lasthüllkurve. So<br />

wie bspw. ein Drucker über den Tonerstand auf dem Laufenden<br />

hält, können auch Frequenzumrichter frühzeitig warnen, bevor es<br />

zum Motor- und Anlagenstillstand kommt. Das Konzept dahinter<br />

nennt sich zustandsorientierte Wartung.<br />

WAS DEN FREQUENZUMRICHTER ZUM<br />

INTELLIGENTEN SENSOR MACHT<br />

Intelligente Umrichter von Danfoss sammeln Daten aus verschiedenen<br />

Quellen. Sie kombinieren dafür Signale von internen und<br />

externen Sensoren wie beispielsweise Schwingungs- und Drucksensoren.<br />

Mit Edge Intelligence werden die wertvollen Informationen<br />

lokal im Gerät ausgewertet und gegebenenfalls in die<br />

Cloud oder an das unternehmensinterne System gesendet. So stehen<br />

die Daten dort bereit, wo sie benötigt werden und ermöglichen<br />

eine vorausschauende, zustandsorientierte Wartung, die die Leistung,<br />

Effizienz und Betriebszeit von Anlagen erhöht, die Lebensdauer<br />

der Anlagenkomponenten verlängert und gleichzeitig die<br />

Komplexität verringert.<br />

DIE ÜBERWACHUNG MECHANISCHER SCHWINGUNGEN<br />

Viele mechanische Fehler wie beispielsweise Lagerverschleiß, Wellenversatz<br />

und Unwuchten erzeugen Schwingungen. Diese kann<br />

der Danfoss-Frequenzumrichter zusammen mit einem Sensor – einem<br />

externen Schwingungstransmitter – überwachen. Indem das Transmittersignal<br />

mit antriebsinternen Signalen, etwa der Drehzahl oder<br />

anderen relevanten Signalen korreliert wird, kann der Antrieb Fehler<br />

frühzeitig erkennen. Er informiert über den Zustand des Systems.<br />

Die Wartung kann dadurch im Voraus vorbereitet und geplant werden.<br />

Die Anlage arbeitet bis zur nächstmöglichen Wartungspause weiter<br />

und hat keinen überraschenden Betriebsausfall.<br />

Die Schwingungsüberwachung erfolgt mittels standardisierter<br />

Methoden und Schwellwerte, welche in Normen wie ISO 13373 zur<br />

Zustandsüberwachung und -diagnostik von Maschinen oder ISO<br />

<strong>10</strong>816/20816 zur Messung und Klassifizierung mechanischer<br />

Schwingungen vorgesehen sind. Die Überwachung im Umrichter<br />

ermöglicht es, Daten mit den tatsächlichen Betriebsbedingungen<br />

bei Dauerbetrieb/Rampen, Lastbedingungen oder Drehzahl gegeneinander<br />

abzugleichen.<br />

01<br />

BLICK AUF DIE STATORWICKLUNG<br />

Fehler bei Motorwicklungen treten nicht plötzlich auf; sie entwickeln<br />

sich im Laufe der Zeit. Alles beginnt mit einem kleinen Kurzschluss<br />

an einer Windung, der zu zusätzlicher Erwärmung führt.<br />

Nun setzt sich der Schaden unerkannt weiter fort, bis der Überstromschutz<br />

aktiviert und der Betrieb gestoppt wird. Dies führt zu<br />

unerwünschten Ausfallzeiten. Abhilfe schafft die kontinuierliche<br />

Zustandsüberwachung des Motors mittels einer Analyse der elektrischen<br />

Signaturen.<br />

Aus den Motorströmen und Spannungssignalen können Zustandsinformationen<br />

gezogen und mit Motor- oder Anwendungsfehlern<br />

in Verbindung gebracht werden, wie beispielsweise mit<br />

Wellenversatz oder Fehlern in der Statorwicklung. Die Strom- und<br />

Spannungssensoren, die diese Informationen liefern, sind ohnehin<br />

wesentliche Bestandteile von Frequenzumrichtern.<br />

MIT DER LASTHÜLLKURVE VERSANDUNG<br />

FRÜHZEITIG ERKENNEN<br />

Die Pumpe scheint normal zu arbeiten, aber der intelligente Frequenzumrichter<br />

erkennt eine größere Last als üblich. Damit gibt er<br />

ANTRIEBSTECHNIK FÜR DIE OHREN: IN DER PODCASTFOLGE „WIE LERNT EIN UMRICHTER?“<br />

Im Antriebspodcast „Drehmoment“ erklären die Danfoss-<br />

Ingenieure Jörg Dannehl und Holger Schmidt wie ein Umrichter<br />

lernt und was sich mit Condition-based Monitoring in der<br />

Antriebstechnik verändert. Die Idee: Der Frequenzumrichter<br />

wird durch Neuentwicklungen immer schlauer und regelt lange<br />

nicht mehr nur den Antrieb, sondern erkennt auch Fehler. Der<br />

Umrichter erlernt nach der Inbetriebnahme die typischen<br />

Muster der Anlage, definiert den Normalzustand und startet die<br />

Überwachung, wenn er mit ausreichend Daten trainiert wurde.<br />

Das System gleicht die Modelle aus der Lernphase dann mit<br />

dem realen Betrieb ab und gibt im Zweifel eine Warnung oder<br />

Alarm. Ein Ampelsystem warnt den Anwender vor auftretenden<br />

Fehlern in Echtzeit. Vertiefende Informationen liefert das White<br />

Paper „Zustandsüberwachung mit intelligenten Antrieben“.<br />

14 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

TITEL<br />

UMRICHTERTECHNIK<br />

02<br />

03<br />

den entscheidenden Hinweis: Die Pumpe ist versandet. Bevor es zu größeren<br />

Problemen kommt, kann sie vorzeitig gereinigt werden und die Anlage normal<br />

weiterlaufen. Ganz nebenbei trägt die Zustandsüberwachung so zu Energieeinsparungen<br />

bei, da die Pumpe stets unter optimalen Bedingungen betrieben<br />

werden kann.<br />

Um diesen Fehler zu ermitteln, greift der Frequenzumrichter wieder auf<br />

die Werte der Strom- und Spannungsmessung zur Steuerung des Motors zurück.<br />

Erkennt der Frequenzumrichter Über- oder Unterlastbedingungen,<br />

die bei Pumpenanwendungen durch Verockerungen, Versandungen, Korrosion<br />

oder anderem auftreten, schlägt er Wartungsalarm.<br />

ZUSTANDSÜBERWACHUNG ALS GRUNDLAGE FÜR<br />

VORAUSSCHAUENDE WARTUNG<br />

Über die Zustandsüberwachung mit intelligenten Frequenzumrichtern<br />

können Anlagen vorausschauend instandgehalten werden. Dies bietet zahlreiche<br />

Vorteile gegenüber korrektiven und präventiven Wartungskonzepten.<br />

Allerdings ist die Zustandsüberwachung auf Sensordaten angewiesen<br />

und die Installation zusätzlicher Sensoren in Anlagen kann teuer sein.<br />

Wenn jedoch Frequenzumrichter von Danfoss in der Anwendung eingesetzt<br />

werden, sind sie eine wertvolle Datenquelle, die für die Zustandsüberwachung<br />

genutzt werden können. Das schafft Mehrwert durch Wissensvorsprung<br />

und spart unnötige Kosten durch Anlagenstillstand oder erhöhten<br />

Verschleiß.<br />

SOFTWARE LEICHT ZU BEHERRSCHEN<br />

Natürlich braucht ein Frequenzumrichter mit solchen Fähigkeiten eine leistungsfähige<br />

Software. Danfoss bietet dafür eine ganze Reihe von Tools an,<br />

die Konfiguration und Dokumentation der Frequenzumrichter vereinfachen.<br />

Sämtliche Tools, Apps und Online-Ressourcen für die Frequenzumrichter<br />

sind in der MyDrive-Suite von Danfoss zusammengefasst.<br />

Fotos: Danfoss<br />

www.danfoss.de<br />

01 Intelligente Frequenzumrichter analysieren<br />

die Daten von internen und externen Sensoren mit<br />

Hilfe ihrer Edge Intelligence und senden wertvolle<br />

Erkenntnisse an die dafür vorgesehenen Empfänger<br />

02 Die Produktgruppe der VLT-AutomationDrive-<br />

Frequenzumrichter<br />

03 Ein intelligenter Frequenzumrichter überwacht<br />

den Zustand einer Pumpe; die Inbetriebnahme erfolgt<br />

einfach über die PC-Software<br />

DIE IDEE<br />

„Frequenzumrichter sind heute viel<br />

mehr als einfache Antriebe. Durch<br />

stetige Weiterentwicklung werden<br />

sie zu intelligenten Sensoren in den<br />

Anlagen und Maschinen und können<br />

durch das Aufnehmen und Analysieren<br />

der relevanten Daten maßgeblich<br />

zu vorausschauenden Wartungskonzepten<br />

beitragen.“<br />

Martin Cerny, Produkt Marketing<br />

Manager bei Danfoss Drives<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 15

UMRICHTERTECHNIK<br />

DER EINSTEIN-ELEVATOR<br />

FALLTURM MIT FREQUENZUMRICHTER<br />

Komplexe physikalische und<br />

produktionstechnische<br />

Experimente für Anwendungen<br />

im Weltraum führt die Leibniz<br />

Universität Hannover in einem<br />

Fallturm durch, dem Einstein-<br />

Elevator. Darin erzeugen die<br />

Wissenschaftler variable<br />

Gravitationsbedingungen bis<br />

hin zu vier Sekunden<br />

Schwerelosigkeit. Der Antrieb,<br />

sowie die Mess-, Regel- und<br />

Führungstechnik der Anlage sind<br />

extrem anspruchsvoll.<br />

Giuseppe Savoca ist Vertriebsleiter Antriebstechnik<br />

Deutschland bei Gefran in Seligenstadt<br />

Viele Unternehmen und Wissenschaftler träumen von einer<br />

Basis auf dem Mond. Eine ressourcensparende Methode für<br />

Fabrikation auf dem Erdtrabanten wäre es, den Mondstaub<br />

per 3D-Druck in Geräte und Baumaterial zu verwandeln.<br />

Im Projekt Moonrise entwickeln das Laser Zentrum Hannover e. V.<br />

und das Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) der Technischen Universität<br />

Braunschweig zu diesem Zweck einen Laser, der Mondstaub<br />

aufschmelzen und in feste Kugeln verwandeln soll. „Das ist ein erster<br />

Schritt, um später den 3D-Druck auf den Mond zu bringen“, berichtet<br />

Prof. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer, Leiter des Instituts für Transport- und<br />

Automatisierungstechnik (ITA) der Leibniz Universität Hannover sowie<br />

Vorsitzender des wissenschaftlichen Direktoriums am Laser Zentrum<br />

Hannover e. V. und Projektleiter des Moonrise-Projektes. „Produktions-<br />

oder Bearbeitungsprozesse müssen dabei unter ganz anderen<br />

Gravitationsbedingungen als auf der Erde stattfinden.“ Um außerirdische<br />

Umgebungsbedingungen zu simulieren, hat das ITA<br />

gemeinsam mit dem Institut für Quantenoptik der Leibniz Universität<br />

Hannover ein Großprojekt auf die Beine gestellt: Den Einstein-<br />

Elevator, einen außergewöhnlich variablen Fallturm.<br />

Während die Wiederholrate bei anderen Falltürmen bei nur etwa<br />

zwei bis drei Versuchen am Tag liegt, kann im Einstein-Elevator maximal<br />

alle vier Minuten ein neuer Durchlauf stattfinden. Anstelle<br />

von großen Vakuumkammern und freiem Fall, wie sonst üblich,<br />

saust hier eine Versuchskammer in Form einer Gondel an Schienen<br />

geführt in enormer Geschwindigkeit auf und ab. Der Einstein-Elevator<br />

ist die erste Anlage weltweit, die neben Schwerelosigkeit auch<br />

unterschiedliche Gravitationsbedingungen simulieren kann. In der<br />

Gondel haben experimentelle Aufbauten mit einem Durchmesser<br />

von 1,7 Metern und einer Höhe von 2 Metern bei einem maximalen<br />

Gewicht von 1 000 Kilogramm Platz.<br />

MEISTERWERK INTERDISZIPLINÄRER<br />

INGENIEURSKUNST<br />

„Der Einstein-Elevator vereint die Antriebstechnik aus dem Achterbahnbau<br />

mit der Positioniergenauigkeit einer Werkzeugmaschine“,<br />

so Overmeyer. Die Herausforderung besteht darin, große Lasten mit<br />

sehr hoher Geschwindigkeit zu bewegen und punktgenau wieder abzubremsen.<br />

Dies bedarf hoher Motorleistung, präziser Mess-, Regelund<br />

Führungstechnik und einen hohen Automatisierungsgrad.<br />

Für den Gleichlauf sind darüber hinaus die Umrichter von großer<br />

Bedeutung. In der Anlage sind drei unabhängige Antriebsstränge<br />

verbaut. Zwei davon dienen zum Beschleunigen der Gondel. „Pro<br />

Strang werden fünf Frequenzumrichter der ADV200 Baureihe von<br />

Gefran mit einer Leistung von jeweils 400 kW zzgl. Überlast von bis<br />

zu 180 Prozent parallelgeschaltet. So ist es möglich, die Anlage sehr<br />

symmetrisch nach oben zu bewegen“, erklärt Christoph Lotz, Projektmanager<br />

für den Einstein-Elevator am ITA. Der dritte Antriebsstrang<br />

dient der Regelung der Schwebehöhe (Schwerelosigkeit)<br />

und der Erzeugung variabler Beschleunigungen.<br />

16 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

Das ausgeklügelte Antriebs-, Brems- und Steuerungssystem für den<br />

Fahrtablauf des Einstein-Elevators inklusive Schweberegelung hat<br />

die Intrasys GmbH gemeinsam mit der Leibniz Universität Hannover<br />

entwickelt. Damit kann die tonnenschwere Gondel mit 5 g vertikal<br />

in 0,5 Sekunden auf 72 km/h beschleunigt und sicher wieder<br />

abgebremst werden. Die Linearantriebe des Unternehmens benötigen<br />

dafür für wenige Sekunden sehr hohe Ströme. „Bei einem Abschuss<br />

der Gondel wird eine große Menge an Energie durch die Gefran-Umrichter<br />

aus dem Supercap-Energiespeicher der Stercom<br />

GmbH entnommen und an die Statoren weitergegeben“, erläutert<br />

Dr. Tobias Hollmer, Geschäftsführer Forschung und Entwicklung<br />

bei Intrasys, das Funktionsprinzip des Antriebs. Dort erzeugt der<br />

Strom ein magnetisches Feld, welches dann mit einem Magnetfeld<br />

wechselwirkt und das Fahrzeug antreibt.<br />

Im Einstein-Elevator kommen nicht nur Standard-, sondern<br />

auch Sonderkomponenten des Antriebsherstellers zum Einsatz,<br />

die individuell für den Fallturm entwickelt wurden. „Im Gegensatz<br />

zu unseren bewährten Achterbahnantrieben mussten wir hier<br />

zum Beispiel eine wesentlich präzisere Positionserfassung realisieren“,<br />

erklärt Hollmer weiter. „So konnten wir die hohen Anforderungen<br />

an die Regelgenauigkeit der Anlage einhalten.“ Um der<br />

Dynamik der Anwendung gerecht zu werden, setzt das Unternehmen<br />

darüber hinaus eine eigens entwickelte Methode zur optischen<br />

Datenübertragung ein.<br />

MESSEN UND REGELN IM EINSTEIN-ELEVATOR<br />

Von entscheidender Bedeutung ist auch das nahtlose Zusammenspiel<br />

der Steuerung mit der Messtechnik. „Unsere Sensoren befinden<br />

sich direkt an der Gondel und senden Daten in Echtzeit an<br />

den Antrieb, der unten im Turm verbaut ist“, erläutert Christoph<br />

Lotz vom ITA. „Die Herausforderung bestand dabei nicht nur aus<br />

den hohen Geschwindigkeiten, sondern auch aus der weiten<br />

Übertragungsstrecke im 40 Meter hohen Fallturm.“<br />

Um die genaue Schweberegelung realisieren zu können hat Intrasys<br />

zudem eine neue Anlagensteuerung entwickelt und ein speziell<br />

konstruiertes Magnetjoch eingesetzt, welches eine deutliche Gewichtsreduktion<br />

erzielt. „Mit dieser Anlage haben wir definitiv technisches<br />

Neuland betreten“, so Hollmer. „Aus meiner Sicht ist die<br />

Kombination aus einer so hohen Antriebsleistung mit bis zu fünf<br />

Megawatt und einer exakten Regelgenauigkeit – die es ermöglicht,<br />

die Schwebehöhe des Experiments in der Gondel bis auf wenige<br />

Millimeter genau konstant zu halten – besonders beeindruckend.“<br />

Als während der Planung des Fallturms klar wurde, dass eine so<br />

hohe Leistung für den Antrieb nicht einfach aus dem Netz gezogen<br />

werden kann, kam die Firma Stercom ins Spiel, die sich auf den<br />

Aufbau von Hochleistungsspeichern spezialisiert hat. „Wenn man<br />

die Gefran-Umrichter einfach an das Stromnetz angeschlossen<br />

hätte, damit sie aus der Wechselspannung eine DC-Spannung er-<br />

| AT12-17G |<br />

Multiachs-Servosystem<br />

AX8000: Minimale Zykluszeit,<br />

maximale Leistung<br />

Schneller Strom- und Lageregler:<br />

■ Stromregler-Reaktionszeit 1 µs<br />

■ Stromregler-Zykluszeit 62,5 µs (bis zu 16 µs)<br />

■ Drehzahlregel-Zykluszeit 62,5 µs (bis zu 32 µs)<br />

■ Lageregler-Zykluszeiten 62,5 µs<br />

■ EtherCAT-Zykluszeit 62,5 µs<br />

connect<br />

The digital automation hub<br />

24. – 26.11.<strong>2020</strong><br />

Virtuell<br />

www.beckhoff.de/AX8000<br />

Das AX8000-System komplettiert die hochskalierbare Beckhoff<br />

Antriebstechnik. Das modular kombinierbare Multiachs-Servosystem<br />

AX8000 bringt Hochleistungs-Antriebstechnik mit optimierter<br />

Raumausnutzung in den Schaltschrank. Der AX8000 ermöglicht<br />

gleichmäßigere Bewegungsabläufe durch erhöhte Abtastraten und<br />

somit eine optimierte Produktqualität. Die Strommessung erfolgt<br />

innerhalb 1 µs in einem FPGA.<br />

01 Schnitt durch die Konstruktion des Einstein-Elevators

UMRICHTERTECHNIK<br />

02 In jedem der zwei Antriebsstränge des Einstein-<br />

Elevators sorgen fünf parallelgeschaltete ADV200-<br />

Umrichter mit einer Leistung von jeweils 400 kW für<br />

eine symmetrische Aufwärtsbewegung<br />

DIE IDEE<br />

zeugen, würde das Netz extrem belastet werden und die Spannung in den sensiblen Forschungseinrichtungen<br />

in der Nachbarschaft stark einbrechen“, erklärt Diplom-Ingenieur<br />

(Univ) Robert Sterff, CEO und Gründer von Stercom. „Deshalb musste für die notwendige<br />

Leistung im Einstein-Elevator ein Hochleistungsspeicher als Puffer zum Einsatz kommen,<br />

der langsam aufgeladen wird und dann sehr hohe Ströme – bis zu 7 000 A – in kurzer Zeit<br />

wieder abgeben kann.“ Nachdem die Energie bei einem Versuch verbraucht wurde, hat<br />

das System vier Minuten Zeit zum Wiederaufladen. Als Speicherelemente kommen sogenannte<br />

Doppelschicht-Kondensatoren oder Supercaps zur Anwendung, das sind innovative<br />

Hochleistungskondensatoren mit enormer Kapazität. Mit ca. einer Million Ladezyklen<br />

ist die Lebensdauer eines Supercaps im Vergleich zu einer normalen Batterie mit nur einigen<br />

tausend Zyklen viel höher. Sie können im Vergleich zu modernen Lithiumbatterien zwar<br />

weniger Energie speichern, diese aber wesentlich schneller und öfter wieder abgeben.<br />

WEITERENTWICKLUNG IN PLANUNG<br />

Die Forscher der Leibniz Universität Hannover sind zufrieden mit dem Zusammenspiel<br />

der eingesetzten Antriebskomponenten und der interdisziplinären Zusammenarbeit der<br />

Projektpartner. „Bald soll es im Zuge neuer Experimente Weiterentwicklungen an der Anlage<br />

geben“, erzählt Overmeyer. Dann wird Intrasys gemeinsam mit dem Forschungsteam<br />

des ITA zusätzliche Fahrprofile für ein noch breiteres Versuchsspektrum im Einstein-Elevator<br />

erstellen.<br />

Fotos: Gefran, Leibnitz Universität Hannover<br />

www.gefran.com<br />

„Für den Einstein-Elevator hat Gefran<br />

Intrasys mit Frequenzumrichtern<br />

beliefert, die mit einer speziellen<br />

Regelungssoftware ausgestattet<br />

worden sind. Um die Gondel zu<br />

bewegen, werden die Linearmotoren<br />

mit Strom aus einem Energiespeicher<br />

versorgt, der über einen DC-<br />

Zwischenkreis angekoppelt ist.<br />

Gefran entwickelt bei Bedarf auch<br />

Sonderlösungen und ganze Schaltschrankkonzepte.“<br />

Giuseppe Savoca Vertriebsleiter bei<br />

der SIEI-Areag GmbH (Gefran)<br />

Der Teamplayer<br />

SD2 – zertifizierte Sicherheit für sensorlose Systeme<br />

Die universelle Antriebslösung<br />

für Multiachs- und Hochgeschwindigkeitsanwendungen<br />

SFM<br />

SLOF<br />

Kundenspezifische<br />

Lösungen möglich<br />

STO<br />

www.sieb-meyer.de<br />

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18 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

UMRICHTER SIMULATIONSGESTÜTZT IM STRESSTEST<br />

Wie wird sich der Umrichter im realen Betrieb verhalten? Welche<br />

Sequenzen müssen gefahren werden, welcher Typ passt und was<br />

passiert bei Überlast? Bei den Umrichtern GA500 und GA700 von<br />

Yaskawa lassen sich derartige Fragen über den „Drive Programming<br />

Simulator“ vorab klären. Darin sind beide Serien durchgängig<br />

abgebildet. Der virtuelle Umrichter ist über ein Keypad auf<br />

dem Bildschirm wie sein reales Pendant programmier- und<br />

bedienbar. Der Simulator assistiert beim Test eigener Sequenzen<br />

und bei der Erstellung von Parametersätzen. Die Ansteuerung<br />

erfolgt über Eingangsklemmen, es können Starts und Stopps<br />

gesetzt und Eingangsfunktionen aktiviert werden. Die Reaktion lässt sich direkt an den virtuellen<br />

Ausgangsklemmen ablesen. Auch Fehler, wie etwa Überlast, sind simulierbar. Die Einstellungen<br />

können über die DriveWizard-Steuerungssoftware eingelesen und auf reale Umrichter übertragen<br />

werden. Der Simulator steht auf http://YDPS.yaskawa.eu.com kostenfrei zum Download bereit.<br />

www.yaskawa.eu.com<br />

Anzeigen<strong>2020</strong>_146x202+3mm-DerKonstrukteur,<strong>antriebstechnik</strong>_190201_Layout 1 24.08.20 09:59 Seite 1<br />

SENSIBLE BAUTEILE<br />

AUS DEM REINRAUM<br />

FREILÄUFE<br />

Rücklaufsperren • Überholkupplungen • Vorschubfreiläufe<br />

2 - 1 230 000 Nm<br />

Reinraum-Prozesse werden bei<br />

Rodriguez in einer Flow-Box<br />

durchgeführt, die sich in einem<br />

temperierten Grauraum<br />

befindet. Die Box – eine Art Glasvitrine,<br />

deren Vorderseite sich<br />

öffnen lässt – saugt Umgebungsluft<br />

an und filtert diese. So<br />

entsteht ein Überdruck mit<br />

sauberer Luft. In der Flow-Box<br />

werden Komponenten oder<br />

Bauteile montiert und verpackt,<br />

etwa für die Halbleiterbranche,<br />

die Luft- und Raumfahrt, der<br />

optischen Industrie und<br />

zunehmend auch der Medizintechnik.<br />

Werden Standard-Produkte<br />

im Reinraum bearbeitet,<br />

werden auch die regulären Fette<br />

ausgewaschen und Reinraumfette<br />

eingebracht. Die Reinraum-<br />

Produkte werden in einer zweilagigen<br />

Verpackung geliefert: Die<br />

erste Verpackung wird im<br />

Reinraum angebracht, danach<br />

wird außerhalb noch eine<br />

Transportverpackung angebracht.<br />

Nach der Anlieferung<br />

wird die oberste Verpackung<br />

entfernt und dann die innere<br />

beim Kunden im Reinraum. So<br />

wird sichergestellt, dass es zu<br />

keiner Verschmutzung während<br />

des Transports kommt.<br />

www.rodriguez.de<br />

www.ringspann.de<br />

Ihr Nutzen ist unser Antrieb

ELEKTROMOTOREN<br />

SERVOMOTOREN FÜR INTELLIGENTEN VORSCHUB<br />

DIE DNA DES<br />

BOHRENS<br />

In der Trockenbearbeitung von<br />

Holz, Aluminium oder<br />

Kunststoff ist ein individuell<br />

einstellbares, fein dosiertes<br />

Bohren wichtig. So kann man<br />

der Beschaffenheit<br />

verschiedener Materialien<br />

gerecht werden und Schäden<br />

vermeiden. In einem neuen<br />

intelligenten Bearbeitungsmodul,<br />

entwickelt von der<br />

Firma ToolDrives, kommen als<br />

zentrales Antriebselement<br />

speziell modifzierte<br />

Servomotoren von Groschopp<br />

zum Einsatz.<br />

Christian Skaletz ist Produktmanager bei der<br />

Groschopp AG Drives & More in Viersen<br />

Versierte Heimwerker kennen das Gefühl, wenn die Wand beim Bohren mal<br />

ganz hart oder relativ weich ist. Entsprechend dosiert der Heimwerker die<br />

Kraft, mit der er die Maschine führt. So verhindert man Ausbrüche und erhält<br />

ein sauberes Bohrloch. Ein Bearbeitungsmodul mit der Fähigkeit, auf verschiedene<br />

Materialeigenschaften differenziert zu reagieren, hat das Unternehmen Tool Drives<br />

vorgestellt. „Diese Intelligenz liefern wir in unseren neu entwickelten Bearbeitungsmodulen<br />

gleich mit“, sagt Volker Meier, Geschäftsführer der ToolDrives GmbH & Co. KG.<br />

„Die intelligente Abstimmung von Werkzeug, Material, Spindeldrehzahl und Vorschub<br />

nennen wir die DNA des Bohrens – für perfekte Löcher.“<br />

20 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

ELEKTROMOTOREN<br />

01 Das IHS-ADU60 ist<br />

ein Bearbeitungsmodul<br />

zum intelligenten Bohren<br />

ToolDrives aus Medebach wurde 2019 gegründet und hat sich auf<br />

die Entwicklung, Herstellung sowie Vermarktung direktangetriebener<br />

Werkzeugantriebe für die CNC-Hochleistungstrockenbearbeitung<br />

spezialisiert. Das Portfolio von ToolDrives umfasst einen<br />

kompletten Systembaukasten bestehend aus einer Control Box,<br />

inklusive der passenden Leistungs- und Steuerungselektronik als<br />

dezentrale Schaltschrankeinheit sowie der dazugehörigen Software.<br />

Auch ein Frame, also ein individueller Aufnahmerahmen zur Befestigung<br />

der Bearbeitungsmodule an der Maschinenkonstruktion ist<br />

darin enthalten. Die Module selbst bieten direktangetriebene Werkzeugspindeln,<br />

die – je nach Kundenanforderung – unterschiedlich<br />

ausgestattet werden können. Um Trockenbearbeitungsprozesse<br />

zu optimieren, hat ToolDrives jüngst ein Bearbeitungsmodul auf<br />

den Markt gebracht, dass von Haus aus eine eigene Intelligenz<br />

mitbringt – das IHS-ADU60 (Intelligent High Speed – Automatic<br />

Drilling Unit).<br />

SO ENTSTEHT DAS PERFEKTE LOCH<br />

In der Holzbearbeitung ist es besonders wichtig, dass das Material<br />

beim Bohren nicht geschädigt wird. So kann es z. B. durch zu hohe<br />

Drehzahlen oder eine zu lange Verweildauer des Werkzeuges im<br />

Holz zu Brandspuren kommen. Fremdkörper zu erkennen ist<br />

ebenfalls wichtig, denn Bohrer sollten sich sofort zurückziehen,<br />

wenn sie bspw. auf einen Nagel oder andere harte Objekte stoßen.<br />

Dieses feine Fühlen und Reagieren – wie von Menschenhand –<br />

übernimmt in dem neuen Bearbeitungsmodul die entsprechende<br />

Sensorik in Kombination mit einem intelligenten Regler. So ist eine<br />

feine Dosierung des Vorschubes bzw. die Drehzahlanpassung des<br />

Servomotors von Groschopp möglich. Dieser treibt die Linearachse<br />

an, mit der das Werkzeug bewegt wird. „Wenn zum Beispiel<br />

in eine Küchenplatte gebohrt wird, muss der Bohrer in die harte<br />

Beschichtung mit einer anderen Vorschubkraft und Geschwindigkeit<br />

eintauchen, als es beim Bohren im Material der Platte selbst<br />

notwendig ist“, erläutert Volker Meier.<br />

Ein weiterer Pluspunkt des Systembaukastens rund um das IHS-<br />

ADU60 ist die passende Absaugeinheit für die Trockenbearbeitung.<br />

Die Absaugvorrichtung an der Spindel sorgt dafür, dass entstehender<br />

Feinstaub sich gar nicht erst am Bohrloch absetzt und<br />

Rest späne sofort sicher entfernt werden. „Da viele Materialien<br />

nach dem Bohrprozess noch lackiert werden müssen, ist die Reinigung<br />

der Werkstücke auf diese Weise viel einfacher“, ergänzt Meier.<br />

Auch die Maschine und die Umgebung bleiben viel sauberer.<br />

„Durch die Symbiose aller Systemkomponenten sind unsere Kunden<br />

in der Lage, in kurzer Zeit perfekte Löcher zu bohren“. Anwendungsfelder<br />

finden sich z. B. in der Fertigung von Fenstern, Treppen<br />

und Möbeln, aber auch in der Fahrrad- oder Automobilindustrie<br />

mit Materialien wie Holz, Carbon, Aluminium oder anderen wie<br />

etwa Kunststoffen.<br />

KONNEKTIVITÄT UND HANDLING<br />

LEICHTGEMACHT<br />

„Beim IHS-ADU60 war es uns besonders wichtig, dass der Antrieb,<br />

die Sensorik und die dazugehörige integrierte Leistungs- und Steuerelektronik<br />

gut zusammenpassen“, erzählt Meier. „In der Historie<br />

haben wir bereits eng mit einem Elektronikanbieter beziehungsweise<br />

mit einem Hersteller von Servo reglern zusammengearbeitet,<br />

der wiederum seit Jahren eine Partnerschaft zum Hause Groschopp<br />

unterhält. Somit wissen wir, dass die Anbindung des Motors an die<br />

Elektronik bereits in der Vergangenheit hervorragend funktioniert.<br />

hat.“ Der Vorteil: Die Parametrierung entfällt, da der Motor vom<br />

COG SETZT ZEICHEN:<br />

Das größte<br />

O-Ring-Lager weltweit.<br />

Präzisions-O-Ringe in 45 000 Varianten abrufbereit.<br />

01. – 03.12.<strong>2020</strong><br />

Besuchen Sie uns in:<br />

Halle 3, Stand 3E28<br />

DICHTUNGSTECHNIK<br />

PREMIUM-QUALITÄT SEIT 1867<br />

www.COG.de

ELEKTROMOTOREN<br />

02<br />

03<br />

Regler automatisch eingemessen wird. Dieser kann schon während der Initialisierung<br />

feststellen, welche Eigenschaften und Motordaten vorliegen.<br />

Ein Kernelement bzw. die sogenannte DNA des Bearbeitungsmoduls ist die<br />

integrierte LCM-Elektronik (Life Cycle Management) in Form einer Mikroprozessorplatine.<br />

Sie schaltet die Pneumatikventile, verarbeitet Sensorsignale vor<br />

und speichert Daten wie die Fehlerhistorie oder absolvierte Betriebsstunden.<br />

Zudem gibt sie Auskunft über die Ausprägung des Moduls hinsichtlich des<br />

verbauten Spindelmotors, der enthaltenen Sensorik und der angebauten Werkzeugaufnahme.<br />

Eine Condition-Monitoring-Software bringt zusätzlich Transparenz,<br />

indem sie Daten zu Drehmoment, Drehzahl, Leistung und Lageerfassung<br />

verarbeitet. Dadurch kann Spindelzustand und Werkzeugbruch<br />

überwacht werden, was eine reibungslose Produktion mit optimierten Wartungsintervallen<br />

ermöglicht. Das einfache Handling und die hervorragende<br />

Konnektivität der leistungsstarken Groschopp-Motoren in der Vorschubeinheit<br />

der Module machen diese zu perfekt passenden Systemkomponenten.<br />

KONSTRUKTIVE OPTIMIERUNG AUF KUNDENWUNSCH<br />

Die in den Bearbeitungsmodulen von ToolDrives verbauten Servomotoren der<br />

Black Panther Serie von Groschopp mit der Bezeichnung EGK 48-60 NR zeichnen<br />

sich nicht nur durch ihre geringe Größe und hohe Leistungsdichte aus. Sie<br />

sind darüber hinaus besonders dynamisch, positioniergenau und flexibel konfigurierbar.<br />

Die Motoren bieten die Möglichkeit, einen Servo regler zu integrieren,<br />

der dadurch nur wenig Bauraum benötigt. Die Servo motoren können mit einer<br />

Vielzahl von Gebersystemen ausgerüstet werden und passen somit gut in das<br />

ToolDrives-Konzept. Abgesehen davon können die Antriebe durch die Verwendung<br />

von Beschichtungen oder die Ausführung in Edelstahl auch in besonders<br />

anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt werden – wie z. B. in der Lebensmittelund<br />

Verpackungsindustrie.<br />

Groschopp bietet seinen Kunden auf Wunsch individuell angepasste Antriebslösungen,<br />

die den Anforderungen der jeweiligen Anwendung gerecht werden. Für<br />

ToolDrives wurden die Servomotoren z. B. eigens mit einer praktischen Einkabellösung<br />

versehen, die das Geber- und Leistungskabel integriert. „Anstelle separater<br />

Anschlüsse haben wir uns für einen Kombi- bzw. Hybridstecker entschieden, was<br />

die Kabelführung am Roboter oder an der Maschine stark ver einfacht“, so Meier.<br />

Außerdem wurde die Anschlussleitung in Richtung AS-Lagerschild gedreht, damit<br />

der Motor gut in die Applikation passt. „Auch die Bemusterung in der Startphase<br />

sowie die Bereitstellung von CAD-Daten hat gut und schnell geklappt“, erzählt<br />

Meier weiter. „So konnten wir unseren Kunden bereits CAD-Modelle zur Verfügung<br />

stellen, als wir den Prototypen der intelligenten Bohreinheit fertig hatten<br />

und im Vorfeld prüfen, ob das System in die jeweilige Anlage passt.“<br />

Bislang werden die EGK-Servomotoren zwar nur in den IHS-ADU60-<br />

Modulen verbaut, doch da die Partnerschaft mit Groschopp so positiv angelaufen<br />

ist, sieht der Geschäftsführer von ToolDrives noch Potenzial für weitere<br />

gemeinsame Projekte und einen Ausbau der Zusammenarbeit.<br />

Fotos: Groschopp AG Drives & More, ToolDrives GmbH & Co. KG<br />

www.groschopp.de<br />

02 Der Servomotor EGK48-60 ist in der<br />

Linear-Feed-Unit des Bearbeitungsmoduls<br />

verbaut<br />

03 Der elektronisch kommutierte<br />

Niederspannungs-Servomotor ist kompakt,<br />

flexibel konfigurierbar und leistungsstark<br />

DIE IDEE<br />

„Der EGK 48-60NR ist ein kompakter<br />

Motor, der sich aufgrund seines<br />

integrierten Reglers gut in ein<br />

bestehendes Konzept einfügen lässt.<br />

Damit haben wir ein bewährtes,<br />

leistungsstarkes System noch<br />

flexibler und vielfältig einsetzbarer<br />

gemacht. Auch gängige Feldbusprotokolle<br />

wie zum Beispiel CANopen,<br />

Profibus oder Profinet können so<br />

genutzt werden. Aufgrund seiner<br />

minimierten Verkabelung eignet sich<br />

der Antrieb insbesondere für<br />

modulare Lösungen – wie zum<br />

Beispiel das Bearbeitungsmodul<br />

IHS ADU60 von ToolDrives.“<br />

Christian Skaletz, Produktmanager,<br />

Groschopp AG Drives & More<br />

22 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

MARKTPLATZ<br />

MIT AUSWAHLHILFEN SCHNELLER ZUM<br />

PASSENDEN PRODUKT<br />

Das Berechnungstool<br />

Linear Motion Designer<br />

von Bosch Rexroth<br />

unterstützt nun nicht nur<br />

die Auslegung von<br />

Profilschienenführungen<br />

und Gewindetrieben,<br />

sondern auch von<br />

Kugelbüchsenführungen.<br />

Zudem ermöglicht es<br />

durch die Integration<br />

neuer Funktionen eine<br />

schnellere und komfortablere<br />

Auslegung. Mit Auswahlhilfen wird der Anwender durch die<br />

Dimensionierung von Komponenten geführt und gelangt<br />

schneller zur passenden Lösung. Dazu zählt auch die Auswahlhilfe<br />

bei Führungswagen: Hat der Nutzer alle relevanten Daten<br />

eingegeben, kann er das zukünftige Einsatzgebiet genauer<br />

spezifizieren. Auf Basis dieser Angaben wird ein bevorzugter<br />

Führungswagen angeboten, der anschließend direkt zur Auslegung<br />

übernommen werden kann. Bei der Eingabe der Lebensdauer<br />

bzw. Laufleistung werden dann nur passende Führungswagen<br />

anzeigt. Ebenfalls neu: Von ausgewählten Profilschienenführungen<br />

und Gewindetrieben kann man sich die Schmierintervalle<br />

und -mengen anzeigen lassen.<br />

www.boschrexroth.de<br />

KONNEKTIVITÄT UND DIVERSITÄT IM<br />

SCHLANKEN DESIGN<br />

Nord Drivesystems<br />

bringt Frequenzumrichter<br />

der<br />

Baureihe Nordac<br />

Pro SK 500P auf<br />

den Markt. Sie<br />

verfügen über eine<br />

integrierte<br />

Multi-Protokoll-<br />

Ethernet-Schnittstelle,<br />

ein Multi-<br />

Geber-Interface und einen USB-Port. Die im Booksize-Format<br />

konzipierten Schaltschrankumrichter decken Motornennleistungen<br />

von 0,25 bis 5,5 kW ab. Ein Multi-Chip für Industrial Ethernet<br />

ermöglicht die Nutzung aller gängigen Echtzeit-Ethernet-Standards.<br />

Über den USB-Port ist ein spannungsloses Parametrieren<br />

möglich. Weiter bereitgestellt werden u. a. eine CANopen-Schnittstelle,<br />

digitale und analoge Ein-/Ausgänge, zwei potenzialfreie<br />

Multifunktionsrelais und eine HTL-/TTL-Inkrementalgeber-<br />

Schnittstelle. Das Gerät kann bis zu vier Drehgebersysteme<br />

parallel lesen, sodass sich mehrere Motoren im Positionierbetrieb<br />

sequentiell steuern lassen. Die integrierte PLC leitet die Ablaufsteuerungen<br />

autark ein und übermittelt die Antriebs- und<br />

Anwendungsdaten an den Leitstand, vernetzte Komponenten<br />

oder eine Cloud.<br />

www.nord.com<br />

voith.com<br />

Autarke Servoantriebe<br />

und Hydrauliksysteme<br />

Autarke Antriebe und Hydrauliksysteme<br />

sind ressourcenschonend, energiesparsam,<br />

robust und produktiv. Die ideale Wahl für<br />

alle Antriebs aufgaben, die sich durch hohe<br />

Leistungsdichte und hohe Dynamik auszeichnen.<br />

Progressive Hybridtechnologie,<br />

Hydrauliksysteme für Blech-, Kunststoffverarbeitungsanlagen,<br />

Werkzeugmaschinen,<br />

Pressen, Maschinen- und Anlagenbau und<br />

für erneuerbare Energien und Kraftwerke.<br />

Profitieren Sie von unserer technischen<br />

Expertise und langjähriger Erfahrung in der<br />

Realisierung spezifischer Antriebslösungen.

ELEKTROMOTOREN<br />

SERVOMOTOREN<br />

DER RICHTIGE DREH FÜR<br />

AUTOMATISCHE ROTATIONSVERDAMPFER<br />

Rotationsverdampfer sorgen für die schonende<br />

und gezielte Aufkonzentrierung von Lösungen<br />

und Extrakten oder die Rückgewinnung von<br />

Lösungsmitteln aus Prozessen in chemischen<br />

Laboratorien. Da viele dieser Lösungsmittel<br />

und Destillationsprodukte brennbar sind, hat<br />

das Unternehmen Servotecnica<br />

explosionsgeschützte Servomotoren<br />

konzipiert, die vor allem für diese<br />

Anwendungen geeignet sind.<br />

Dipl.-Ing. Christian Becker ist Geschäftsführer<br />

bei der Servotecnica GmbH in Raunheim<br />

Die Antriebsmotoren von Servotecnica erfüllen hohe Qualitätsstandards<br />

und werden z. B. in den explosionsgeschützten<br />

Powervap-Systemen von Genser Scientific Instruments<br />

eingesetzt. Diese Systeme finden überall dort Verwendung,<br />

wo es darauf ankommt, große Produktmengen kostenoptimal,<br />

schnell und produktschonend mit geringem Personalaufwand zu<br />

verarbeiten.<br />

DIE ANFÄNGE DES ROTATIONSVERDAMPFERS<br />

Konventionelle Rotationsverdampfer für den Laboreinsatz sind aufgrund<br />

der rotierenden Dichtung nicht über einen Zeitraum von<br />

mehreren tausend Stunden dicht. Daher entwickelte das Unternehmen<br />

Genser in den 1980er Jahren mit dem Pendelsystemrotationsverdampfer<br />

ein Gerät, das langfristig dicht und zuverlässig und damit<br />

auch für den automatisierten Dauerbetrieb und größere Volumina<br />

geeignet ist.<br />

Wichtige Schritte dazu waren die Entwicklung einer Messmethode<br />

für den Inhalt des frei im Heizbad schwimmenden Rotationskolbens<br />

24 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

ELEKTROMOTOREN<br />

(Inklinometersystem) und einer unter Vakuum entleerenden Destillatentnahmevorrichtung.<br />

Mithilfe des Hochleistungsdichtsystems<br />

und der oberflächenbehandelten Glasflansche erreicht das System<br />

Dichtheit und eine hohe Rate bei der Lösungsmittelrückgewinnung.<br />

INDIVIDUELLE ANPASSUNGEN MÖGLICH<br />

Das Befüllen und Entleeren des Rotationskolbens sowie die Entleerung<br />

des Destillatgefäßes erfolgen automatisch. Temperatur, Vakuum<br />

und andere Prozessparameter werden überwacht, um z. B. auch<br />

schäumende Produkte zuverlässig verarbeiten zu können. Gesteuert<br />

wird das gesamte Destillationssystem über eine Software, die sowohl<br />

die Sensoren, Ventile und Aggregate des Destillationsapparates ansteuert<br />

und überwacht, als auch eine intuitive grafische Benutzeroberfläche<br />

zur Verfügung stellt. Durch Anpassungen der Software<br />

lassen sich anwenderspezifische Anforderungen erfüllen, d. h. der<br />

Rotationsverdampfer kann auf die jeweilige Anwendung ausgerichtet<br />

werden. Hierfür wird das eigenentwickelte Linux-basierte System<br />

über Konfigurationsdateien individualisiert.<br />

Da das System im Betrieb ständig alle Systemparameter im CSV-<br />

Format abspeichert, ist eine Auswertung zur Prozessoptimierung<br />

mit gängigen Programmen möglich. Die Leistungsfähigkeit des<br />

Powervap-Systems ist laut Hersteller etwa fünf Mal so hoch wie<br />

konventioneller Rotationsverdampfer mit gleicher Rotationskolbengröße.<br />

Daher soll das System je nach Anwendungsfall bis zu<br />

fünf herkömmliche Rotationsverdampfer ersetzen können.<br />

Für den durchgehenden automatischen Betrieb muss der Antriebsmotor<br />

des Rotationskolbens zuverlässig, langlebig, energiesparend<br />

und leistungsstark sein. In vielen Fällen ist es außerdem unabdingbar,<br />

dass der Motor explosionsgeschützt ausgeführt ist.<br />

EX-SCHUTZ GENÜGT BESONDEREN<br />

ANFORDERUNGEN<br />

Im Produktportfolio des Herstellers aus Raunheim befinden sich<br />

Antriebe für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen<br />

nach ATEX-Richtlinie 94/9/EG, welche auch in den Rotationsverdampfern<br />

von Genser eingesetzt werden. Die bürstenlosen Servomotoren<br />

der Baureihe SVTM E sind zertifiziert nach ATEX II 2G Ex d<br />

IIB T4 Gb, abgenommen nach EN60079-0, EN60079-1 und getestet

ELEKTROMOTOREN<br />

02<br />

01<br />

01 Die explosionsgeschützten Antriebsmotoren<br />

versetzen den Destillationskolben<br />

des Rotationsverdampfers in Drehbewegung<br />

02 Gesteuert wird das gesamte Destillationssystem<br />

über eine Software – sie überwacht die<br />

Sensoren, Ventile und Aggregate des<br />

Destillationsapparates<br />

nach EN 60034-18-41. Somit dürfen die bürstenlosen Servomotoren in Bereichen<br />

mit explosionsgefährdeten Staub- und Gas atmosphären betrieben<br />

werden.<br />

ATEX-Motoren stellen die geforderte hohe Sicherheit bei Einsatz in den<br />

Ex-Zonen 1 und 2 sicher. Mit ihrem feuerfesten Metallgehäuse entsprechen<br />

sie der Temperaturklasse T4 (max. Oberflächentemperatur 135 °C) und der<br />

Feuerwiderstandsklasse „D“ (metallische Brände). Zur Erhöhung der Anwendungssicherheit<br />

ist für jede Wicklung ein Temperatursensor montiert,<br />

um Schäden durch Überhitzung zu vermeiden und die Lebensdauer des<br />

Motors zu erhöhen.<br />

LANGE LEBENSDAUER UND HOHE LEISTUNGSDICHTE<br />

Die explosionsgeschützten, bürstenlosen Servomotoren zeichnen sich durch<br />

eine oberflächengekühlte Konstruktion vom Typ IC 400 aus. Ihr vollständig<br />

gekapselter Motor benötigt keinerlei zusätzliche Belüftung. Um eine längere<br />

Lebensdauer zu erzielen, wurden fast ausschließlich Isolationsmaterialien der<br />

Isolierstoffklasse bis 200 °C verwendet, die sämtlich UL-zertifiziert sind. Die<br />

Stator-Packung mit Wicklung in der Nut und der Einsatz von Neodym-Magneten<br />

schaffen die Voraussetzung für eine hohe Leistungsdichte der kompakten<br />

ATEX-Motoren und resultieren in einer sinusförmigen Quellenspannung.<br />

Für erhöhte Sicherheit sorgen Temperatursensoren an jeder Motorwicklung.<br />

Sie schützen vor Überhitzung und erhöhen auf diese Weise die Lebensdauer<br />

des Motors. Die ATEX-Motoren wurden in Übereinstimmung mit<br />

EN 60034-18-41 bezüglich Teilentladungen zwischen den Spulen getestet.<br />

Im Portfolio von Servotecnica sind die Ex-Schutz-Antriebe von Servotecnica<br />

in zwei Baugrößen verfügbar. Alle ATEX-Motoren sind mit unterschiedlichen<br />

Gebersystemen (Resolver oder Absolutwertgeber) und Bremse verfügbar. Ihr<br />

Flanschmaß beträgt 92 mm, die Nennspannung 120/230 VAC und die<br />

Nenndrehzahl 3 000 U/min. Das Haltemoment der Motoren liegt bei<br />

2,1 Nm, der Haltestrom bei 5.6 /2.7 Arms und das Spitzenmoment bei 4,3 Nm.<br />

Die explosionsgeschützten Servomotoren der Baureihe SVTM E zeichnen<br />

sich durch eine hohe Leistungsfähigkeit, große Robustheit und eine kompakte<br />

Bauweise aus.<br />

Fotos: Aufmacher Trendsetter – adobe.stockcom, Einklinker Servotecnica,<br />

sonstige Genser Scientific Instruments<br />

www.servotecnica.com<br />

DIE IDEE<br />

„Rotationsverdampfer arbeiten oft<br />

mit entzündlichen Lösungsmitteln.<br />

Da sind ATEX-konforme Servomotoren<br />

unabdingbar. Durch den automatisierten<br />

Betrieb der Powervap-Systeme<br />

von Genser Scientific Instruments<br />

wird der Durchsatz der Destillationssysteme<br />

erhöht und der Personaleinsatz<br />

verringert. Ex-Schutz-Antriebe<br />

von Servotecnica sind zuverlässig,<br />

wartungsfrei und können mit<br />

unterschiedlichen Gebersystemen<br />

ausgerüstet werden – wichtige<br />

Voraussetzungen für den automatisierten,<br />

unbeaufsichtigten Betrieb.“<br />

Dipl.-Ing. Christian Becker, Geschäftsführer,<br />

Servotecnica GmbH<br />

26 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

MARKTPLATZ<br />

KORREKT GEPFLEGT LÄUFT’S WIE<br />

GESCHMIERT<br />

Wälzlager geraten<br />

nach dem Einbau<br />

oft in Vergessenheit.<br />

Das kann<br />

Konsequenzen bis<br />

hin zum Produktionsstopp<br />

haben.<br />

Um Ausfällen<br />

entgegenzuwirken,<br />

empfiehlt das<br />

Unternehmen<br />

Perma-Tec eine permanente Versorgung mit frischem<br />

Schmierstoff. Das eigenentwickelte Schmiersystem<br />

verhindert das Eindringen von Schmutzpartikeln und<br />

Flüssigkeiten. So wird die Lebensdauer des Wälzlagers<br />

verlängert. Eine Mangel- oder Überschmierung lässt sich<br />

durch die Abstimmung auf Umgebungsbedingungen, wie<br />

etwa hohe Temperaturen, vermeiden. Bei starken Vibrationen<br />

kann mittels Schlauchleitung eine entfernte Montage<br />

vorgenommen werden. Ein Wechsel der Schmiersysteme ist<br />

während des laufenden Betriebs möglich und Wartungsintervalle<br />

lassen sich einfacher planen. Um ein breites<br />

Anforderungsfeld abdecken zu können, hält Perma-Tec eine<br />

große Auswahl an Schmierfetten und -ölen bereit.<br />

www.perma-tec.com<br />

BREMSSÄTTEL FÜR<br />

HARDCORE-APPLIKATIONEN<br />

Klemmkräfte bis 560 000 N<br />

kennzeichnen die neuen,<br />

federbetätigten und<br />

hydraulisch gelüfteten<br />

Bremssättel von Ringspann.<br />

Mit diesem Angebot<br />

adressiert das Unternehmen<br />

Hersteller von<br />

Antriebssystemen für die<br />

Schwerlast- und Montagetechnik,<br />

den Kraftwerksbau<br />

sowie die Offshore-Industrie.<br />

Die Modelle HS/HW 145, HS/HW 165 und HS/HW 215 sind<br />

in Fest- und Schwimmsattel-Ausführung erhältlich. Für individuelle<br />

Anpassungen werden Reibbeläge angeboten, darunter<br />

Sinterbeläge für hohe Umfangsgeschwindigkeiten bei starker<br />

thermischer Belastung. Die HS/HW-Hochleistungsbremssättel<br />

können zudem als Marine- und Tieftemperatur-Variante<br />

bezogen werden. Konsolen vereinfachen den parallelen oder<br />

rechtwinkligen Ein- oder Anbau vor Ort. Ergänzt wird das<br />

Industriescheibenbremsen-Portfolio durch Hydraulikaggregate,<br />

eine elektrische Reibklotz-Verschleißdetektion, Sensorik zur<br />

Statusabfrage sowie Rohteile für Bremsscheiben mit einem<br />

Durchmesser bis 1 000 mm.<br />

www.ringspann.de<br />

ELEKTROMAGNETISCHE KUPPLUNGEN STEIGERN TEMPO<br />

Um das Tempo eines Kommissioniersystems für einen Kunden zu steigern,<br />

hat ein europäischer Fördertechnik-Hersteller schnell schaltende,<br />

elektromagnetische Kupplungen von Warner Electric einbauen lassen. Bei<br />

der Entwicklung des Systems hatte der Hersteller festgestellt, dass im<br />

Bereich der Barrieren noch höhere Geschwindigkeiten realisiert werden<br />

könnten. Er fragte bei Warner eine Lösung für die Kupplungen der<br />

computergesteuerten Elektromotoren an, welche die Barrieren in der<br />

richtigen Reihenfolge öffnen und schließen. Diese Kupplungen sitzen auf<br />

einer mit 40 min -1 rotierenden Welle. Warner empfahl eine modifizierte<br />

elektromagnetische Einscheiben-Kupplung der Serie SFM VAR. Diese hat<br />

ein Nenndrehmoment von 20 Nm, ist kompakt, montagefreundlich und<br />

spielfrei im Betrieb. Die Kupplung wurde an das System angepasst, u. a. durch eine Nabe zur Direktmontage. Nun kann das<br />

Kommissioniersystem eine deutlich höhere Anzahl von Artikeln pro Stunde bearbeiten.<br />

www.warnerelectric-eu.com<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 27

IDEENSCHMIEDE SIEB & MEYER<br />

INNOVATIONEN<br />

GEMEINSAM<br />

ENTWICKELN<br />

28 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

IDEENSCHMIEDE SIEB & MEYER<br />

Das Normale ist die Ausnahme: Mit den<br />

Standardausführungen seiner Produkte im Bereich<br />

Antriebstechnik erzielt Sieb & Meyer weniger Umsatz als<br />

mit kundenspezifischen Projekten. Innovative Ideen<br />

gehören daher zum Tagesgeschäft im Unternehmen.<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 29

IDEENSCHMIEDE SIEB & MEYER<br />

Sieb & Meyer ist weltweit bekannt für seine Frequenzumrichter<br />

und Servoverstärker im Bereich Hochgeschwindigkeitsanwendungen.<br />

„Geräte von Sieb & Meyer steuern<br />

die Maschinen, auf denen etwa 70 bis 80 Prozent der<br />

Leiterplatinen weltweit gebohrt und gefräst werden“, schätzt<br />

Torsten Blankenburg, Vorstand Technik bei dem Lüneburger<br />

Unternehmen. Mit der Konzentration auf diese relativ kleine<br />

Marktnische ist Sieb & Meyer ein Hidden Champion wie aus<br />

dem Lehrbuch. Der Unternehmenssitz liegt dabei bescheiden<br />

zwischen einem Wohngebiet und einem Supermarkt in Lüneburg.<br />

Nichts deutet darauf hin, dass im Inneren des Gebäudes<br />

Werkzeugmaschinen für Kunden aus weit entfernten Ländern<br />

auf Herz und Nieren geprüft werden.<br />

Dieser scheinbare Gegensatz ist einer der Gründe für den Erfolg<br />

von Sieb & Meyer: Das Unternehmen ist authentisch, es<br />

hat seinen Charakter als Mittelständler und Partner seiner<br />

Kunden bewahrt. „Es war eine strategische Entscheidung,<br />

nicht in alle Bereiche zu wachsen, sondern sich auf einen<br />

überschaubaren Markt zu konzentrieren. Wir haben beschlossen,<br />

uns auf wenige Produkte zu beschränken und hier die<br />

Besten zu sein. In der Nische ist die Zahl der Wettbewerber<br />

klein“, erklärt Blankenburg. So blieb auch das Unternehmen<br />

überschaubar und bewahrte sich eine Unternehmenskultur,<br />

die viel vom Kontakt der Mitarbeiter untereinander profitiert.<br />

Spezialisierung und die Authentizität sind Gründe, die es<br />

Sieb & Meyer ermöglichen, den Vorsprung vor der internationalen<br />

Konkurrenz zu erhalten: „Wir entwickeln Lösungen gemeinsam<br />

mit unseren Kunden. Die Kommunikation ist da sehr wichtig.<br />

Wir müssen den Kunden verstehen und er muss uns vertrauen.<br />

Nur so kann es uns gelingen, seine Bedürfnisse in ein Produkt<br />

zu gießen!“, ist Blankenburg überzeugt.<br />

MITARBEITER ALS INNOVATIONSBASIS<br />

Entsprechend wichtig sind für Sieb & Meyer die Mitarbeiter und<br />

deren individuelle Innovationskraft, denn die müssen ebenso<br />

technisch wie kommunikativ begabt sein. Darauf achtet man im<br />

Unternehmen schon bei der Einstellung: „Wir entscheiden uns<br />

für Bewerbende mit Wissbegier, mit Neugier. Häufig befassen<br />

sich unsere Mitarbeiter auch privat mit technischen Dingen.“ So<br />

bringt man einen gewissen Innovationsgeist ins Unternehmen,<br />

der dann mitwächst. Für Sieb & Meyer ist eine Kontinuität im<br />

Mitarbeiterstamm wichtig, denn so wird Kenntnis über die<br />

Technik, aber auch über die Kunden bewahrt. Und dieses Wissen<br />

dient einer schrittweisen Verbesserung der Produkte. Für die<br />

etwa 220 Mitarbeiter wird entsprechend viel getan. Unter anderem<br />

ist ein Kindergarten direkt neben dem Unternehmenssitz<br />

aufgebaut worden.<br />

Innovation sieht man bei Sieb & Meyer dementsprechend als eine<br />

kontinuierliche Entwicklung. „Es ist nicht unser Ziel, eine Game-<br />

Changer-Applikation zu entwickeln. Wir entwickeln Produkte<br />

nach den Bedürfnissen unserer Kunden. Und wenn die keine höhere<br />

Drehzahl brauchen, arbeiten wir auch nicht in diese Richtung“,<br />

erklärt Blankenburg. Bei Sieb & Meyer verbessert man die Produkte<br />

entlang der Kompetenzfelder, wie Blankenburg es ausdrückt.<br />

01<br />

HOHE FERTIGUNGSTIEFE, LANGE ZYKLEN<br />

Diese pragmatische Sicht auf die Dinge zieht sich durch den gesamten<br />

Produktionsprozess der Lüneburger. Man verfügt dort<br />

über eine hohe Fertigungstiefe, auf die man auch stolz ist. Viele<br />

Produktionsschritte, die andere Unternehmen outgesourct haben,<br />

werden bei Sieb & Meyer selbst durchgeführt. So hat man<br />

die Qualität der Arbeit immer im Auge. Zum Beispiel werden<br />

die Gehäuse von Frequenzumrichtern bei Sieb & Meyer nicht<br />

nur selbst bedruckt, sondern auch selbst hergestellt. Überhaupt<br />

scheinen alle Mitarbeiter in der Produktion bei Sieb & Meyer<br />

stolz auf ihre Arbeit zu sein. Mit großer Sorgfalt werden die<br />

Arbeitsschritte erledigt, viele Kontrollen per Hand durchgeführt.<br />

„Wir nennen es auch unsere Manufaktur“, sagt Blankenburg.<br />

Bisweilen haben Kunden ihre Geräte über Jahrzehnte in Betrieb.<br />

Das funktioniert nur durch die hohe Ausgangsqualität<br />

und regelmäßige Wartung in den Werkshallen von Sieb & Meyer.<br />

„Wir wollen unseren Kunden Produktlebenszyklen von mindestens<br />

zehn Jahren garantieren“, meint Blankenburg.<br />

30 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

IDEENSCHMIEDE SIEB & MEYER<br />

02<br />

01 Torsten Blankenburg, Vorstand<br />

Technik, mit Begeisterung für Details<br />

02 Das Entwicklungszentrum auf dem<br />

Gelände von Sieb & Meyer in Lüneburg<br />

03<br />

03 Bauteil eines sich in Entwicklung<br />

befindenden Frequenzumrichters mit<br />

Mulit-Level-Technologie<br />

NEUE GERÄTE MIT NEUEN FÄHIGKEITEN<br />

Aber selbst die zuverlässigsten Geräte kommen an ihre Grenzen,<br />

wenn die Anwendungen immer komplexer und digitaler<br />

werden. „Unsere Produktfamilie SD2x ist als Entwicklungsplattform<br />

bereits seit 2006 auf dem Markt und hat somit ein Alter erreicht,<br />

wo man sich als Hersteller Gedanken über die Zukunft<br />

machen muss“, erläutert Blankenburg, „wir haben viele Ideen<br />

für die Weiterentwicklung unserer Produkte, die sich mit<br />

den bisher verwendeten Prozessoren und Speichergrößen nicht<br />

realisieren lassen.“<br />

Das Entwicklungszentrum von Sieb & Meyer arbeitet daher<br />

gerade intensiv an dem neuen Frequenzumrichter der SD4x-<br />

Reihe. Die Geräte werden neue Schnittstellen und Protokolle<br />

wie ProfiNet, TNC oder Biss unterstützen. Blankenburg hält<br />

die verbesserte Prozessorleistung für das zentrale Element:<br />

„Der neue 32-Bit-Prozessor ist bis zu fünfmal schneller und erlaubt<br />

somit eine höhere Auflösung und genauere Berechnungen.<br />

Zudem sind wir von einer Festkomma- auf eine Fließkomma-Arithmetik<br />

umgestiegen, was eine flexiblere Softwaregestaltung<br />

erlaubt. Auch speicherseitig haben wir deutlich<br />

aufgestockt – mit dem um das 500-fache größeren<br />

Speicher wird es auf absehbare Zeit keine Engpässe in diesem<br />

Bereich geben.“ Bei diesem Schwerpunkt auf Digitales verwundert<br />

es nicht, dass drei Viertel der Mitarbeiter im Entwicklungszentrum<br />

von Sieb & Meyer sich um die Entwicklung von<br />

Software kümmern.<br />

Aber ob digital oder nicht, Torsten Blankenburg definiert für<br />

Sieb & Meyer ganz klar: „Innovation ist für uns, wenn wir mit<br />

den Ideen und Impulsen unserer Mitarbeiter eine Lösung<br />

schaffen, die unserem Kunden einen signifikanten Mehrwert<br />

bietet.“<br />

Fotos: Aufmacher Sieb & Meyer, sonstige <strong>antriebstechnik</strong><br />

www.sieb-meyer.de<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 31

DIREKTANTRIEBE<br />

ZERSTÄUBERSPINDELN<br />

RAUCHGAS NAHEZU<br />

VOLLSTÄNDIG REINIGEN<br />

Rotationszerstäuber sind vielseitig<br />

einsetzbar – für die Erzeugung von<br />

Lebensmittelpulver, Pharmazeutika<br />

und Parfümbestandteilen ebenso<br />

wie in der Rauchgasreinigung.<br />

Das Unternehmen Weiss<br />

Spindeltechnologie hat für den<br />

Einsatz in der Rauchgasreinigung<br />

Zerstäuberspindeln konzipiert,<br />

die eingesetzt in Sprühtrocken-<br />

Absorbern das Rauchgas von<br />

Kraftwerken nahezu vollständig<br />

reinigen.<br />

Peter Klingauf ist Fachjournalist und Geschäftsführer<br />

der K+K-PR GmbH in Augsburg<br />

Saubere Luft ist wichtig. Um sie zu erhalten, müssen die z. B. in<br />

Müllverbrennungsanlagen entstehenden Rauchgase gefiltert<br />

und Schadgasanteile abgeschieden werden. Dafür gibt es eine<br />

Vielzahl von Reinigungssystemen, die unterschiedlichen technischen<br />

Prinzipien folgen. Neben trockenen und nassen Verfahren haben<br />

sich halbtrockene Verfahren als effizient etabliert, nach deren Prinzip<br />

u. a. Sprühtrocken-Absorber mit Rotationszerstäubern arbeiten.<br />

FUNKTIONSWEISE EINES<br />

ROTATIONSZERSTÄUBERS<br />

Rotationszerstäuber haben generell die Eigenschaft, dass sie große<br />

Mengen an aggressiven und nicht aggressiven Flüssigkeiten, Suspensionen<br />

und Dispersionen sowie schwerflüssige Konzentrate zerstäuben<br />

können. Mit unterschiedlichen Rädern ausgerüstet, lassen sich zudem<br />

die Pulvereigenschaften und Schüttdichten verändern. Nicht zu vergessen:<br />

Durch Veränderung der Betriebsdrehzahl ist es möglich, die<br />

entstehende Partikelgröße in Bereichen von etwa 5 µm bis zu 150 µm<br />

flexibel einzustellen.<br />

Beim Sprühtrocken-Absorber mit Rotationszerstäuber werden<br />

Rauchgase mit einer Temperatur von ca. 230 °C in den Abgasschacht<br />

(Reaktionsbehälter) geleitet. Die dort befindliche Zerstäubereinheit<br />

erzeugt durch Zuführung von Kalkmilch und Wasser einen Flüssigkeitsnebel,<br />

der weitestgehend alle Schadstoffe im Abgasstrahl bindet.<br />

Bei diesem Vorgang entsteht Gips, der in der Anlage separiert und letztlich<br />

als Rohstoff in der Baustoffindustrie sowie im Landschaftsbau<br />

verwendet wird.<br />

32 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

DIREKTANTRIEBE<br />

KOMPAKTE UND PLATZSPARENDE<br />

MOTORSPINDELN<br />

Die Anwendung in Rotationszerstäubern stellt für die eingesetzten<br />

Spindeln – das entscheidende Kernelement – eine große Herausforderung<br />

dar. Sie müssen hohe Drehzahlen zur Verfügung stellen,<br />

schwingungsarm laufen, kompakt aufgebaut und einfach zu installieren<br />

sein. Die Basis der Zerstäuberspindeln von Weiss sind Direktantriebe<br />

mit flüssigkeitsgekühltem, bürstenlosem – damit verschleißfreiem<br />

– Hochgeschwindigkeitsmotor, die mit dem Zerstäuberrad eine<br />

Einheit bilden. Sie sind kompakter und platzsparender als alternative<br />

mechanische Spindeln, die ein zusätzliches Getriebe samt externem<br />

Motor benötigen. Die Spindeln des Herstellers erreichen zudem eine<br />

hohe Laufruhe sowie Haltbarkeit.<br />

Im Detail kommt es bei diesen Spindeln auf die Auslegung und<br />

Ausführung der Wälzlager an. Denn sie müssen vor allem bei den<br />

im Betrieb herrschenden hohen Temperaturen den idealen Lagervorspannungszustand<br />

erreichen und somit für langlebige Betriebsbedingungen<br />

der Spindel sorgen. Es gibt aber noch eine<br />

weitere Herausforderung für den Einsatz von Zerstäuber-Spindeleinheiten.<br />

Einige Bauteile wie etwa die arbeitsseitigen Deckel der<br />

Spindel, die mittels eingearbeiteter Kanäle das Wasser mit der<br />

Kalkmilch mischen, befinden sich stets in ätzender und aggressiver<br />

Atmosphäre. „Um diesem Zustand gewachsen zu sein, stellen<br />

wir alle relevanten Einzelteile unserer Spindel aus einer speziellen<br />

Edelstahllegierung her“, so Fred Elflein, Projektleiter bei Weiss<br />

Spindeltechnik.<br />

01 Basis der Zerstäuberspindeln sind Direktantriebe – sie<br />

sind kompakter und platzsparender als alternative<br />

mechanische Spindeln, die ein zusätzliches Getriebe samt<br />

externem Motor benötigen<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 33

DIREKTANTRIEBE<br />

Eintritt Rauchgas<br />

Zerstäuberspindel<br />

02<br />

03<br />

Zerstäubte Kalkmilch<br />

und Wasser<br />

Austritt<br />

gereinigtes Gas<br />

Austritt Reststoffe (Gips)<br />

UNTERBRECHUNGSFREIER AUSTAUSCH DER<br />

ZERSTÄUBERSCHEIBE<br />

Trotz hochwertiger Oberflächen lagern sich kalkartige Rückstände<br />

an der Zerstäuberscheibe ab, die durch die chemische Reaktion von<br />

Reinigungsmedium und Rauchgas entstehen. Das beeinträchtigt<br />

zum einen das Reinigungsergebnis, zum anderen belastet die daraus<br />

resultierende Unwucht die Spindel. Deshalb sind Anlagenbetreiber<br />

gefordert, das Schwingungsverhalten regelmäßig zu prüfen und<br />

schnell zu reagieren, wenn sich entsprechende Veränderungen<br />

ergeben. Ist dies der Fall, muss der Anwender die Zerstäuberscheibe<br />

ausbauen und durch eine gereinigte und gewuchtete oder neue<br />

Disk ersetzen.<br />

Erfahrungen zeigen, dass dies – abhängig von Kraftwerkstyp und<br />

eingesetztem Verbrennungsmaterial – durchschnittlich einmal im<br />

Monat notwendig wird. Als entsprechend wichtig erachten es Anlagenbetreiber,<br />

diesen Vorgang schnell und einfach ausführen zu<br />

können. Ein schwenkbarer Aufbau und mehrere parallel arbeitende<br />

Zerstäuber ermöglichen einen unterbrechungsfreien Betrieb. Gleiches<br />

gilt, wenn eine Motorspindeleinheit zu wechseln ist. „Da unsere<br />

Kunden im Anlagenbau stets eine betriebsbereite Austauschspindel<br />

bevorraten, geht dies ebenso schnell, ist aber nur in großen Zeitabständen<br />

notwendig“, sagt Elflein und ergänzt: „Abhängig vom stets<br />

rechtzeitigen und regelmäßigen Disk-Tausch erreichen die eingesetzten<br />

Weiss-Spindeleinheiten trotz hoher Belastungen hohe Laufzeiten<br />

von durchschnittlich eineinhalb bis zwei Jahren.“<br />

UMFANGREICHES SERVICE-NETZWERK<br />

Weiss bietet diesen Service wie auch alle anderen Aufgaben rund<br />

um Wartung und Reparatur für alle Kunden auf der Welt an. Entscheidend<br />

dafür sind die in 13 Ländern befindlichen SWSS-Standorte<br />

(Siemens Weiss Spindle Service). Dort werden zahlreiche für<br />

Revisionen erforderlichen Ersatzteile sowie diverse Austausch- und<br />

Ersatzspindeln bevorratet. Darüber hinaus bietet Weiss durch weitere<br />

Service-Points ländersprachliche Unterstützung und erhält<br />

zudem bedarfsgerechten Beistand von unzähligen Standorten des<br />

Mutterkonzerns Siemens.<br />

Fotos: Aufmacher: Balipadma/istock; sonst.: Weiss Spindeltechnologie<br />

www.weissgmbh.com<br />

02 Die Zerstäuberspindel erzeugt im Inneren des<br />

Zerstäuberturms durch schnelle Rotation einen<br />

Kalkmilch-Flüssigkeitsnebel, der saure Rauchgasbestandteile<br />

bindet<br />

03 Trotz hochwertiger Oberflächen lagern sich an<br />

der Zerstäuberscheibe kalkartige Rückstände ab,<br />

die durch die chemische Reaktion von Reinigungsmedium<br />

und Rauchgas entstehen<br />

DIE IDEE<br />

„Als Anbieter von Motorspindeln für<br />

Werkzeugmaschinen sind es unsere<br />

Ingenieure und Produktionsfachkräfte<br />

gewohnt, ruhig laufende Einheiten<br />

herzustellen, die lange Standzeiten<br />

erreichen. Dieses Know-how stellen<br />

wir nun auch Kraftwerksbetreibern<br />

zur Verfügung. Im Detail kommt es<br />

bei diesen Spindeln auf die Auslegung<br />

und Ausführung der Wälzlager<br />

an. So erreichen wir einen langlebigen<br />

Betrieb, indem wir z. B. die im Betrieb<br />

herrschenden hohen Temperaturen<br />

beim Lagervorspannungszustand<br />

berücksichtigen.“<br />

Fred Elflein, Projektleiter,<br />

Weiss Spindeltechnologie<br />

34 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

MARKTPLATZ<br />

STIRNRADPAARE MIT „FALSCHEM“<br />

ACHSABSTAND BERECHENBAR<br />

GWJ hat sein<br />

Berechnungsmodul<br />

für Stirnradpaare in<br />

der Software<br />

eAssistant erweitert.<br />

In dem Modul<br />

wurde die Option<br />

für die Entkopplung<br />

der Profilverschiebungssumme<br />

und<br />

dem Achsabstand<br />

implementiert. Mit<br />

der Funktion „Fester<br />

Betriebsachsabstand (Nachrechnung)“ sind die Profilverschiebungsfaktoren<br />

unabhängig zum Achsabstand vorgebbar. Dies<br />

ermöglicht z. B. die Berechnung von Stirnradpaaren, die mit<br />

„falschem“ Achsabstand im Gehäuse verbaut werden sollen.<br />

Profilüberdeckung, Flankenspiel und Tragfähigkeit werden dabei<br />

mitberechnet. Zudem kann die Funktionalität auch bei der<br />

Auslegung von kleinmoduligen Verzahnungen eingesetzt werden.<br />

Für Werkzeuge mit verschobener Profilbezugslinie wird neben<br />

dem Kopfhöhenfaktor haMP0* des verschobenen Profils auch der<br />

Fußhöhenfaktor hfMP0* mitangezeigt und im Protokoll ausgegeben.<br />

Zusätzlich kann dieser so vorgegeben werden, dass der<br />

Fußhöhenfaktor des umgerechneten, nicht verschobenen<br />

Bezugsprofils immer 1,0 ist.<br />

www.gwj.de<br />

3D-DRUCK MIT ZWEI KOMPONENTEN<br />

Igus hat sein<br />

3D-Druckservice<br />

um Zwei-Komponenten-Drucker<br />

(2K) erweitert,<br />

mit denen das<br />

Unternehmen ab<br />

sofort auch<br />

Bauteile mit<br />

verschiedenen<br />

Filamenten<br />

fertigen kann. So<br />

lassen sich z. B. Komponenten im 3D-Druck herstellen, bei<br />

denen gleichzeitig eine besondere Steifigkeit wie auch eine<br />

hohe Verschleißfestigkeit gefordert sind. Dadurch erhalten<br />

Unternehmen mehr Freiheit und Flexibilität im Design. Die<br />

2K-Drucker arbeiten dabei mit dem FDM-Verfahren. Dabei<br />

fließen die beiden geschmolzenen Kunststoffe jeweils durch<br />

eine eigene Druckdüse. Die 2K-Drucker können beim Druck<br />

jederzeit zwischen den Materialien wechseln, sie verschmelzen<br />

an den Übergängen. Zum Filament-Portfolio zählen<br />

Schmier- und Hochleistungskunststoffe u.a. mit brandhemmenden,<br />

hygienischen, antistatischen Eigenschaften. Der<br />

Körper besteht aus einem Iglidur Filament, das Robustheit<br />

und Verschleißfestigkeit ermöglicht. Die Flächen hingegen<br />

sind aus einem flexiblen Werkstoff gefertigt, der für<br />

Rutschfestigkeit sorgt.<br />

www.igus.de<br />

HÖHERE TRAGFÄHIGKEIT DANK<br />

DOPPELREIHIGER KUGELLAGER<br />

Die Compact Rail-Reihe von Rollon ist ab sofort mit einem<br />

neuartigen Stahlläufer erhältlich. Mit Compact Rail Plus wurde<br />

zudem ein auf Fest-Los-Lagerausgleich und hohe Tragzahlen<br />

zielendes Schienenkonzept umgesetzt. Bei der Compact Rail<br />

handelt es sich um Linearführungen aus kaltgezogenem Stahlprofil<br />

mit induktionsgehärteten, geschliffenen Laufbahnen. Der<br />

neue Stahlläufer verfügt über selbstzentrierende Abstreifer,<br />

Längsdichtungen zum Schutz der inneren Komponenten und<br />

einen Dichtungsstreifen, der ein Verstellen der Rollen verhindert.<br />

Die Schmiermittelfreigabe erfolgt über ölgetränkte Filze in den<br />

Läuferköpfen. Compac Rail Plus zeichnet sich durch ein steifes<br />

C-Profil, konvexe Laufbahnen und Laufrollen mit doppelreihigen<br />

Kugellagern aus. Folge dieses Konstruktionsprinzips sind erhöhte<br />

Tragzahlen bei gleicher Baugröße: bis 170 % in axialer und 65 % in<br />

radialer Richtung. Diese Alternative zur Profilschienenführung ist<br />

obendrein korrosionsbeständig und arbeitet geräuscharm.<br />

www.rollon.de<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 35

DREHGEBER<br />

HOHLWELLEN-MONTAGEKITS<br />

ENERGIEAUTARKE<br />

MULTITURN-FÄHIGKEIT GESCHAFFEN<br />

Das Unternehmen Posital schafft mit<br />

den neuen Hohlwellen-Kits die<br />

Voraussetzung für Hohlwellengeber und<br />

Multiturn beim Motorenfeedback.<br />

Mithilfe von Energy Harvesting per<br />

Wiegand-Effekt kommt die integrierte<br />

Zählelektronik ohne Batterien oder<br />

aufwändige Getriebe aus – und ist dabei<br />

komplett wartungsfrei.<br />

Jörg Paulus ist General Manager, Sales – Europe<br />

bei Posital-Fraba in Köln<br />

36 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

DREHGEBER<br />

Da die passende Multiturn-Technologie lange nicht existierte, gab<br />

es klassische Durchgangsgeber nahezu ausschließlich als Singleturn-Lösung.<br />

Diese Lücke hat der Kölner Sensorhersteller Posital<br />

mit seinen kapazitativen Hollow Shaft-Kits geschlossen. Sie verfügen<br />

über einen integrierten Rotationszähler, der jede einzelne Umdrehung<br />

erfasst und dokumentiert. Die Zählelektronik des Multiturn-Systems<br />

kommt ohne externe Stromversorgung, wartungsanfällige Batterien oder<br />

aufwändige Getriebe aus. Ein von Posital seit Jahren bei Vollwellen-Gebern<br />

eingesetzter Wiegand-Harvester, der Rotationsbewegungen in elektrische<br />

Impulse umsetzt und mit viel Aufwand für das Hohlwellen-Design fit gemacht<br />

wurde, sorgt für komplett energieautarken Betrieb.<br />

VORWIEGEND FÜR DEN EINSATZ IM ROBOTER<br />

Zu den bevorzugten Einsatzfeldern der neuen Hollow Shaft-Kits zählen<br />

Roboter – vom klassischen 6-Arm-Knickroboter für Industrieeinsätze bis<br />

hin zu kleineren, sensitiven Cobots. Eingesetzt werden können die<br />

Durchgangsgeber auch dort, wo es um die direkte Montage auf der Achse<br />

eines Motors geht. Was die neuen Hohlwellen-Kits in der Praxis leisten,<br />

lässt sich am besten an typischen Robotik-Einsätzen zeigen. Installiert<br />

sind sie hier direkt in den Gelenken, von wo sie die dreidimensionalen<br />

Bewegungsabläufe der einzelnen Roboterarme überwachen und steuern.<br />

Wie hoch dabei die Messlatte in Sachen Präzision liegt, wird daran deutlich,<br />

dass moderne Industrieroboter mit Wiederholgenauigkeiten von bis<br />

zu 0,1 mm arbeiten.<br />

In Cobots wie in klassischen Robotern wird die zentrale Bohrung der<br />

Hohlwellen-Kits (wahlweise 30 und 50 mm) für die Führung von Kabeln<br />

und Medienschläuchen innerhalb des Robotergehäuses genutzt. Das<br />

schlanke Design (gerade mal 17,8 mm Tiefe bei einem Außendurchmesser<br />

von 80 mm) und das geringe Gewicht (mit 1<strong>10</strong> g wiegt die gesamte Konstruktion<br />

kaum mehr als eine Tafel Schokolade) sorgen für einfache Montage<br />

und schnelle Inbetriebnahme. Ein paar Handgriffe und Schrauben genügen<br />

– und das Messsystem ist voll einsatzfähig, ganz ohne schwierige und<br />

zeitaufwändige Kalibrierung.<br />

Wie groß das Sparpotenzial in der Robotik ist, zeigt ein Blick auf die Ist-<br />

Situation. Während für die Drehzahlüberwachung und Positionssteuerung<br />

bislang zwei parallel arbeitende Singleturngeber – plus Getriebe für die<br />

Synchronisation – nötig sind, schafft der neue Kit-Encoder dies, laut Posital,<br />

im Alleingang.<br />

01 Design mit zentraler Öffnung für eine optimale<br />

mechanische Anpassung an Robotergelenke<br />

und Antriebswellen<br />

DER WIEGAND-EFFEKT<br />

Beim Wiegand-Effekt handelt es sich um Energy<br />

Harvesting pur. Die magnetisch induzierte Energie<br />

kommt direkt aus der Rotation. Und das – anders<br />

als etwa bei einem Dynamo – auch bei langsamen<br />

Bewegungen. Herz des Wiegand-Systems, das auf<br />

einem US-Patent basiert, ist ein haarfeiner Draht<br />

aus Vicalloy. Am Ende eines komplexen Fertigungsprozesses<br />

mit Kaltumformung und Tempern<br />

verfügt er über einen weichmagnetischen Kern<br />

und einen hartmagnetischen Mantel. Clou dieser<br />

Kombination: Bei der Ummagnetisierung des<br />

Wiegand-Drahts durch ein äußeres Magnetfeld<br />

entsteht ein Impuls, der sich in Energie umwandeln<br />

lässt. Praktisch umgesetzt wird der Effekt in<br />

kompakten Wiegand-Sensoren, von denen Posital<br />

jährlich eine Million Stück fertigt.<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 37

DREHGEBER<br />

02<br />

02 Die Wiegand-Sensoren sorgen für<br />

den energieautarken Multiturn-Betrieb<br />

03<br />

03 Rotor und Stator – die kapazitative<br />

Messtechnik setzt auf verschieden<br />

gestaltete leitfähige Oberflächen<br />

KAPAZITATIVE MESSTECHNIK<br />

Während Posital bei Drehgebern seit Jahren den Switch von optischer zu magnetischer<br />

Messtechnik forciert, wurde bei der Hollow Shaft-Serie gezielt ein anderer Weg<br />

gewählt. Da sich magnetische Systeme nur schwer in Hohlwellen-Designs umsetzen<br />

lassen, gab man der kapazitativen Messtechnik den Vorzug. Auch sie steht für Zuverlässigkeit<br />

und Präzision – zu moderaten Kosten. Dies zeigt sich in Performancedaten<br />

wie einer elektronischen Auflösung von 18 Bit für die Singleturn-Abtastung – gepaart<br />

mit einer Genauigkeit von ± 0,02 °.<br />

Key-Komponenten der kapazitativen Kits sind die mit unterschiedlichen Mustern<br />

gestalteten leitfähigen Oberflächen von Rotor und Stator. Sie erzeugen elektrische<br />

Hochfrequenzsignale, die über ASIC-Prozessoren gescannt und ausgelesen werden.<br />

Dabei werden die aktuellen Weg- und Winkelparameter als eindeutiger Positionswert<br />

über die Open Source-Schnittstellen SSI oder BiSS C an die zentrale Steuerung gegeben.<br />

Da beim Scannen immer die komplette Oberfläche erfasst wird, lassen sich die neuen<br />

Kits auch von punktuellen Verschmutzungen nicht aus dem Takt bringen.<br />

ENERGIE-ERNTE MITTELS IMPULSEN<br />

Herzstück des autarken Multiturn-Systems ist ein Energy Harvester, der als SMDbestückbare<br />

Komponente von Posital industriell gefertigt wird. Hier sorgen Impulse<br />

aus einem konditionierten Wiegand-Draht für die Energie-Ernte. Während der klassische<br />

Wiegand-Harvester beim Vollwelleneinsatz mit einem zentralen Permanentmagnet<br />

operiert, musste für das Hohlwellen-Design ein neues Setup gefunden werden.<br />

Über Feldtests und intensive Magnetfeldsimulation wurde eine zuverlässige Lösung<br />

mit vier Diametralmagneten entwickelt, die gleichmäßig im Rotor platziert wurden.<br />

Die vier Magnete sorgen für ein stabiles Magnetfeld, das der im Stator installierte<br />

Wiegand-Sensor detektieren und nutzen kann. Mit jeder 360 °-Rotation des externen<br />

Magnetfeldes erzeugt der haarfeine Wiegend-Draht, der in eine Kupferspule eingebettet<br />

ist, einen Spannungsimpuls. Er versorgt die Zählelektronik, die jede einzelne<br />

Umdrehung erfasst. Der Multiturn-Zähler verfügt über einen 43-Bit-Speicher, der für<br />

einen Messbereich von fast neun Billionen Umdrehungen ausgelegt ist.<br />

Die Bemusterung mit den Hollow Shaft-Kits erfolgt seit Sommer 2019. „Die Resonanz<br />

ist groß, wobei wir den stärksten Schub vor allem bei Neuentwicklungen sehen,<br />

die im wachsenden Robotergeschäft in immer kürzeren Intervallen auf dem Plan<br />

stehen,“ unterstreicht Fraba-CEO Christian Leeser.<br />

Fotos: Posital-Fraba<br />

www.posital.com<br />

DIE IDEE<br />

„Multiturn- statt Singleturn – jetzt<br />

auch bei Hohlwellengebern. Was<br />

lange nicht ging, weil die passende<br />

Technik fehlte, ist nun mit den neuen<br />

Hollow Shaft-Kits realisierbar. Die<br />

handlichen Hohlwellen-Kits, die sich<br />

in Robotergelenken oder direkt auf<br />

der Achse eines Motors montieren<br />

lassen, verfügen über eine energieautarke<br />

Zählelektronik, die auch<br />

im stromlosen Zustand jede einzelne<br />

Umdrehung erfasst und die genaue<br />

Position dokumentiert – ohne<br />

Batterien oder Getriebe. Hierbei<br />

hervorzuheben ist vor allem die<br />

clevere Energieernte per Wiegand<br />

Sensor.“<br />

Jörg Paulus, General Manager,<br />

Posital-Fraba<br />

38 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

MARKTPLATZ<br />

HOHE REGELGÜTE UND FUNKTIONALE<br />

SICHERHEIT INKLUSIVE<br />

Bonfiglioli kündigt die<br />

Markteinführung der<br />

Frequenzumrichterreihe<br />

AxiaVert an, die ein<br />

breites Spektrum<br />

industrieller Anforderungen<br />

mit unterschiedlichen<br />

Komplexitätsgraden<br />

abdeckt.<br />

AxiaVert eignet sich<br />

unter anderem für<br />

Asynchron-, Synchronund<br />

synchrone Reluktanzmotoren<br />

und ist<br />

zunächst in vier Größen mit Leistungen von 0,25 kW bis<br />

15 kW erhältlich. Die offenen Kommunikationsprotokolle<br />

bedienen Industrie 4.0-Standards und sind kompatibel mit<br />

einer Vielzahl von Feldbusprotokollen und Maschinensteuerungen.<br />

Eine Kommunikationsverschlüsselung unterstützt<br />

den sicheren Informationsaustausch. Applikationen zur<br />

Zustandsüberwachung ermöglichen Echtzeitdiagnosen und<br />

liefern Hinweise auf anstehende Wartungen sowie den<br />

Energieverbrauch – vom Antriebssystem bis hin zur gesamten<br />

Maschine. Die integrierten Sicherheitsfunktionen entsprechen<br />

den Vorgaben gemäß EN ISO 13849-1 und IEC 61508<br />

und sind frei konfigurierbar. Auch Softwareparameter und<br />

Hardwaremodule können individuell angepasst werden.<br />

www.bonfiglioli.com<br />

MEHR ENERGIEEFFIZIENZ BEI HEBEZEUGEN<br />

UND KRANEN<br />

Die erweiterten Anforderungen<br />

der Hebetechnik erfüllen<br />

die intelligenten Frequenzumrichter<br />

ADV200 HC mit<br />

feldorientierter Vektorregelung<br />

von Gefran. Dabei sind<br />

sie sparsam im Stromverbrauch.<br />

Antriebe, die in der<br />

industriellen Hebetechnik<br />

eingesetzt werden, müssen<br />

besonders robust, zuverlässig<br />

und flexibel sein. Die Umrichter<br />

sind für Motorleistungen<br />

von 0,75 kW bis 1,65 MW<br />

ausgelegt und können als<br />

universelle Antriebe definiert<br />

werden. Sie regeln Asynchronmotoren<br />

mit oder ohne Drehzahlsensor und steuern alle<br />

Hebe- und Verstellbewegungen – z. B. in Hubwerk, Portal<br />

oder Laufkran. Sie zeigen hohe Leistungen, haben anspruchsvolle<br />

Steuerfunktionen und sind dabei einfach zu installieren.<br />

Mit Ein- und Rückspeiseeinheiten ermöglichen sie zudem<br />

hohe Energieeinsparungen, etwa mit der Active-Frontend-<br />

Einheit AFE200. Auch die Ein- und Rückspeiseeinheiten<br />

SMB200 und FFE200 können bei geeigneter Auslegung zu<br />

einem wirtschaftlicheren Betrieb einer Anlage beitragen.<br />

www.gefran.com<br />

INTEGRIERTES, BI-GESTÜTZTES<br />

ANALYSE- UND REPORTING-TOOL<br />

Dürr hat das Produktionsleitsystem DXQcontrol um<br />

DXQbusiness.intelligence erweitert. Mithilfe dieser<br />

kennzahlenbasierten Anwendung haben Hersteller die<br />

Verfügbarkeit und Leistung ihrer Anlagen stets im Blick.<br />

DXQbusiness.intelligence führt Produktionsdaten aus<br />

verschiedenen Quellen zusammen und speichert sie in<br />

einem separaten Data Warehouse ab. Dort stehen die<br />

gewonnenen Informationen für Analysen und individuelle<br />

Reports zur Verfügung. Durch die Trennung vom operativen<br />

System ist sichergestellt, dass die laufende Fertigung beim<br />

Zugriff auf das Data Warehouse nicht beeinträchtigt wird.<br />

Vorkonfigurierte Dashboards geben Auskunft über relevante<br />

Daten, die die Entscheidungsfindung, speziell in kritischen<br />

Situationen, erleichtern. Nutzer können über den<br />

gesamten Standort hinweg navigieren oder sich auf<br />

ausgewählte Produktionsbereiche und Linien fokussieren.<br />

Angezeigt werden die Gesamtanlageneffektivität, Qualitäts-<br />

und Quantitätsinformationen sowie zeitliche Verläufe.<br />

www.durr.com<br />

GERÄUSCHARMES GEBLÄSE FÜR<br />

BEATMUNGSGERÄTE<br />

Das Radialgebläse BL 42 von<br />

MAE – ein Tochterunternehmen<br />

von Ametek – ist für medizinische<br />

Anwendungen wie Beatmungsgeräte<br />

geeignet, da es dynamisch,<br />

geräuscharm und kompakt ist.<br />

Das Kleingebläse ist für den<br />

Batteriebetrieb ausgelegt und<br />

dadurch auch für mobile Anwendungen<br />

geeignet. Das dynamische<br />

Verhalten des Gebläses, das durch<br />

einen BLDC-Außenläufermotor angetrieben wird, erlaubt es in<br />

Kombination mit einem Motorcontroller, dass der erzeugte<br />

Luftstrom und Druck so geregelt wird, dass er dem Atemrhythmus<br />

des Patienten folgen kann. Die Leistungsaufnahme beträgt<br />

bis 60 W. Die Nenndrehzahl von 35 000 min -1 ermöglicht eine<br />

hohe Leistungsabgabe. Das bürsten lose Gleichstromgebläse<br />

gibt es in den Ausführungen sensorlos, mit drei herausgeführten<br />

Hallsensoren oder in Kombina tion mit einer externen<br />

4Q-Motorsteuerung. Eine integrierte Motorsteuerung ist in<br />

Planung. Außerdem kann das Gebläse auch für industrielle<br />

Anwendungen eingesetzt werden.<br />

www.ametekmae.com<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 39

SPECIAL: EFFEKTIVE VERNETZUNG<br />

AUTOMATISIERUNSTECHNIK<br />

SCHNITTSTELLE VERLEIHT MOTOREN<br />

ELEKTRONISCHES TYPENSCHILD<br />

Mit einem herstellerübergreifenden Kommunikationsprotokoll<br />

zeigen Wissenschaftler der Hochschule Köln, wie elektronische<br />

Typenschilder die Inbetriebnahme von Motoren erleichtern.<br />

Johann Bücher ist Director Encoder Strategy<br />

bei der Hengstler GmbH in Aldingen<br />

40 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

SCS open link wurde für die hochperformante bidirektionale<br />

Datenübertragung zwischen Motor und Antriebsstrang<br />

konzipiert. Die Schnittstelle ermöglicht<br />

eine reibungslose Interoperabilität von Geräten verschiedener<br />

Hersteller. Mit einem ganz ähnlichen Thema beschäftigte<br />

sich seit 2017 auch das Forschungsprojekt „Der<br />

Motor als cyber-physisches System – elektronisches Typenschild“<br />

der TH Köln. Prof. Dr. Jens Onno Krah und seine<br />

Mitarbeiter vom Institut für Automatisierungstechnik konzipierten<br />

ein offenes digitales Kommunikationsverfahren für<br />

elektronische Motortypenschilder, das von Frequenzumrichtern<br />

verschiedenster Hersteller genutzt werden kann. Auf<br />

diese Weise können Umrichter jeden angeschlossenen Motor<br />

automatisch erkennen und mit den passenden Parametern<br />

konfigurieren – der Motor arbeitet dann mit dem optimalen<br />

Wirkungsgrad. Bisher erkennen Frequenzumrichter nur die<br />

Motoren automatisch, die mit einem Encoder ausgestattet<br />

sind und von demselben Hersteller stammen. Motoren von<br />

Wettbewerbern müssen dagegen aufwändig manuell konfiguriert<br />

werden, was aufgrund der mangelnden Genauigkeit<br />

nicht selten zu Leistungseinbußen des Antriebs führt.<br />

ZIEL: MEHR KOMPONENTEN-FREIHEIT<br />

Der Impuls zu dem wissenschaftlichen Projekt an der<br />

TH Köln kam vom Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau<br />

(VDMA) und von der Forschungsvereinigung Antriebstechnik<br />

e. V. Beide Institutionen wollen die Entwicklung<br />

eines offenen elektronischen Motortypenschilds vorantreiben,<br />

damit Maschinenbauer ihre Komponenten künftig nach<br />

der besten Leistung anstatt nach ihrer Kompatibilität auswählen<br />

können. Das würde nicht nur zu effizienteren Maschinen<br />

führen, sondern gleichzeitig auch den Wettbewerb<br />

zwischen den Komponentenherstellern steigern.<br />

Über ein universell auslesbares elektronisches Typenschild<br />

ließe sich zudem der Zustand des gesamten Antriebsstrangs<br />

einer Maschine aus der Ferne überwachen (Condition Monitoring),<br />

sodass bei drohenden Leistungsverlusten frühzeitig<br />

eingegriffen werden könnte. Die Zustandsüberwachung ist<br />

nicht nur für die Anwender, sondern auch für die Maschinenbauer<br />

selbst interessant: Sie könnten das Condition Monitoring<br />

als Dienstleistung anbieten. Durch diese Serviceleistung<br />

würden sie ihre Wertschöpfungskette erweitern und gleichzeitig<br />

die Kunden enger an sich binden.<br />

NEUE SCHNITTSTELLE MACHT TYPENSCHILD<br />

AUSLESBAR<br />

Mit dem Forschungsprojekt wollten die Wissenschaftler der<br />

TH Köln Lösungen für zwei Aufgabenstellungen finden: Zum<br />

einen soll das elektronische Typenschild, das bisher nur in<br />

Geräten vereinzelter Anbieter integriert ist, herstellerübergreifend<br />

auslesbar sein. Zum anderen sollte die automatische<br />

Erkennung auch für Motoren ohne eingebaute Encoder möglich<br />

werden. Bei Motoren mit Encoder wird das elektronische<br />

Typenschild meist im EEPROM (Speicher) des Encoders<br />

abgelegt. Hier kann es mithilfe der Encoder-eigenen digitalen<br />

Schnittstelle ausgelesen werden. Bei geberlosen Antrieben<br />

fehlt diese Schnittstelle, sodass die Übertragung eines elektronischen<br />

Typenschilds vom Motor an den Umrichter auf<br />

einem anderen Weg erfolgen muss.<br />

Prof. Dr. Krah und seine Mitarbeiter fanden im Zuge ihrer<br />

Forschung heraus, dass sich bei diesen Antrieben das Motorkabel<br />

für die Übertragung der Typenschild-Daten nutzen<br />

<strong>antriebstechnik</strong><br />

WISSEN<br />

SCHAFFT<br />

IDEEN<br />

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Der E-Mail-Service<br />

für Anwender<br />

aus dem gesamten Umfeld<br />

mechanischer und<br />

elektrischer Antriebstechnik.<br />

Aktuelle Nachrichten<br />

rund um mechanische,<br />

thermische und elektrische<br />

Antriebstechnik,<br />

sowie deren Steuerungen<br />

und Regelungen.<br />

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INFORMIERT<br />

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SPECIAL: EFFEKTIVE VERNETZUNG<br />

Mit der offenen Schnittstelle SCS open link<br />

wird das elektronische Typenschild über das<br />

Motorkabel übermittelt; der RS485-Standard<br />

soll die Typenschild-Daten sicher übertragen<br />

lässt. Ein zusätzliches Kabel ist nicht erforderlich. Möglich wird das durch die<br />

offene Schnittstelle SCS open link von Hengstler. Mit dem Protokoll können sowohl<br />

Motoren mit Encodern mit einer Rate von bis zu <strong>10</strong> MBd und Reglerzyklen<br />

bis zu 32 KHz übertragen werden, als auch Motoren ohne eingebaute Encoder<br />

über die neu entwickelte Power Interface Kommunikation.<br />

FLEXIBEL UND ÜBERTRAGUNGSSICHER<br />

Auf SCS open link war Prof. Dr. Krah bereits bei einem früheren gemeinsamen<br />

Projekt mit Hengstler aufmerksam geworden. Dabei ging es um die Nutzung eines<br />

funktional sicheren Encoders mit digitaler Schnittstelle. Zwar gibt es neben SCS<br />

open link noch andere Einkabel-Protokolle am Markt. Die Wahl der Wissenschaftler<br />

fiel aber auf die Technik von Hengstler. Sie ist die einzige wirklich offene<br />

Schnittstelle mit der jeder Komponentenhersteller seine Produkte zertifizieren<br />

lassen kann.<br />

Weitere Praxistauglichkeit zeigt die Schnittstelle SCS open link auch in komplexen<br />

Anwendungsumgebungen. Mit dem Übertragungsstandard RS485 ist ein<br />

Datentransfer auch über Strecken von bis zu <strong>10</strong>0 m Länge möglich. Der symmetrische<br />

Leitungsaufbau des RS485-Datenkabels bewahrt die Signalübertragung vor<br />

Beeinträchtigungen durch elektromagnetische Einstrahlungen. Auch auf die<br />

funktionale Sicherheit ist bei der Entwicklung der Schnittstelle Wert gelegt<br />

worden. So ist SCS open link für den Einsatz in Anwendungen bis Safety Integrity<br />

Level 3 (SIL3) zertifiziert.<br />

ELEKTRONISCHES MOTORTYPENSCHILD BALD STANDARD?<br />

Die Forschung der Wissenschaftler an der TH Köln ist mittlerweile fast abgeschlossen.<br />

Ihr Fazit: Ein einheitliches elektronisches Motortypenschild – bei<br />

Motoren ohne Encoder über die Power Interface Kommunikation – lässt sich in der<br />

Praxis mit verhältnismäßig geringem Aufwand umsetzen. SCS open link bietet dafür<br />

die ideale Basis, denn jeder Geräte-Hersteller kann diese Schnittstelle nutzen.<br />

Setzt sich die Schnittstelle am Markt durch, wird sich die Komponenten-Auswahl<br />

für Maschinen- und Anlagenbauer deutlich vergrößern. Dann stünde hier<br />

nicht mehr die Frage der Kompatibilität im Mittelpunkt, sondern ausschließlich<br />

die Leistungsfähigkeit. Die Performance und Effizienz von Maschinen könnte sich<br />

also durch die Einführung eines offenen elektronischen Motortypenschilds erhöhen.<br />

Das hätte nicht nur große Vorteile für die Maschinen-Nutzer, sondern<br />

auch für das Klima. Effizientere Maschinen verbrauchen schließlich weniger<br />

Strom – und der kommt in der Industrie noch immer zum größten Teil aus fossilen<br />

Brennstoffen.<br />

Fotos: Aufmacher: zapp2photo/stock.adobe.com; sonst.: Hengstler GmbH<br />

www.hengstler.de<br />

DIE IDEE<br />

„Das Elektronische Typenschild wurde<br />

für alle Antriebe entwickelt, die sich<br />

bisher elektronisch nicht identifizieren<br />

ließen und nur manuell in die<br />

Automatisierung aufgenommen<br />

werden konnten. Für Anwendungen<br />

wie diese hat Hengstler die offene<br />

Schnittstelle SCS open link konstruiert.<br />

Damit können sämtliche<br />

Informationen eines Antriebs über<br />

das bisher für die Übertragung von<br />

Daten ungenutzte Leistungskabel<br />

übermittelt werden. Das Ziel: Eine<br />

deutliche Steigerung der Maschinen-<br />

Performance.“<br />

Johann Bücher,<br />

Director Encoder Strategy,<br />

Hengstler GmbH<br />

42 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

MARKTPLATZ<br />

TRANSPARENTER MASCHINENBETRIEB<br />

Mit dem neuen Visualisierungselement OnlineChartHDA aus dem Softwarepaket<br />

mapp View bekommt der Nutzer einen transparenten Einblick in das<br />

Verhalten seiner Maschine. Maschinendaten werden über die Steuerung<br />

direkt aus dem Prozess erfasst. Die Daten werden permanent aufgezeichnet<br />

und dem Widget automatisch zur Verfügung gestellt.<br />

Die Lösung von B&R basiert auf dem Standard OPC UA. Maschinendaten<br />

werden von einem OPC-UA-Server abgerufen und anhand einer standardisierten<br />

Schnittstelle in der Visualisierung dargestellt. Dadurch kann das<br />

Widget Daten von jedem beliebigen Gerät nutzen, das über einen OPC-UA-<br />

Server verfügt. Abtastzeit, Puffergröße und alle anderen Einstellungen<br />

werden im Server konfiguriert.<br />

www.br-automation.com<br />

AKTIVE ANTRIEBS-<br />

KOMPONENTE FÜR<br />

KLEINE BAURÄUME<br />

Das Original.<br />

Seit 1970<br />

Harmonic Drive®<br />

Moog stellt den auf Schutzart<br />

IP65 ausgelegten S-Style<br />

SmartMotor vor. Der<br />

48-V-BLDC-Motor wird in<br />

Europa mit der Endung<br />

„SCX“ geführt und ist in den<br />

Baugrößen Nema 23 sowie<br />

34 erhältlich. Er basiert auf<br />

den Bauteilen der Standardmotoren<br />

ohne IP-Schutz. Wie<br />

das Unternehmen mitteilt,<br />

konnten demzufolge<br />

Herstellungskosten und der<br />

Angebotspreis reduziert<br />

werden. Die in dieser<br />

Bauform nicht abdichtbare<br />

Welle wird durch Getriebe,<br />

Achse oder Maschinenteile<br />

geschützt. Neu ist der<br />

abgeschrägte Deckel, auf<br />

dessen Rückseite die<br />

Steckverbindungen angebracht<br />

sind. Dieses Konstruktionsprinzip<br />

lässt den Einbau<br />

in beengten Räumen zu. Da<br />

der SmartMotor in der Lage<br />

ist, vielfältige Steuerungsaufgaben<br />

zu übernehmen,<br />

entlastet er die speicherprogrammierbaren<br />

Steuerungen<br />

(SPS) und soll sie partiell<br />

auch ersetzen können.<br />

www.moog.com<br />

Ihre Idee. Unser Engineering. Ihr Originalprodukt.<br />

Technologievorsprung seit 1970 – ab Losgröße 1<br />

www.harmonicdrive.de

SPECIAL : EFFEKTIVE VERNETZUNG<br />

bringing machine builders<br />

and users together<br />

INTERVIEW<br />

CONNECTIVITY IST<br />

COMMODITY<br />

Digitalisierung ist bereits ein „alter Hut“, das Internet of Things (IoT) ist ebenfalls<br />

schon da – aber noch sind nicht alle Geräte und Geräteteile in der Lage, miteinander zu<br />

kommunizieren. Nun arbeiten VDW und VDMA daran, universelle Maschinenschnittstellen<br />

auf Basis von OPC UA zu erarbeiten. Um diese Standards weltweit zu etablieren, wurde die<br />

Community „Umati“ ins Leben gerufen. Sie soll geräteübergreifendes Plug and Play<br />

in der Praxis ermöglichen. Die Redaktion <strong>antriebstechnik</strong> sprach mit Dr. Alexander Broos,<br />

dem Leiter der Abteilung Forschung & Technik beim VDW über Umati.<br />

44 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

SPECIAL : EFFEKTIVE VERNETZUNG<br />

Seit 2006 gibt es OPC UA (Open Platform<br />

Communications Unified Architecture) als<br />

offenen Standard für die Kommunikation<br />

zwischen Maschinen. Warum braucht es<br />

nun noch Umati (universal machine<br />

technology interface)?<br />

Broos: OPC UA ist die gemeinsame Sprache,<br />

so als würde man sich unter internationalen<br />

Gesprächspartner auf eine Sprache einigen,<br />

in der die Unterhaltung läuft. Darüber hinaus<br />

müssen aber auch besondere Fachbegriffe<br />

für alle dasselbe bedeuten. Beispielsweise<br />

denkt ein Ingenieur bei „steuern“<br />

etwas ganz Anderes als ein Finanzbeamter.<br />

Ähnlich ist es bei Geräten, die zwar ein<br />

Signal korrekt als „Grüne Lampe blinkt“<br />

erkennen, aber einer grünen Lampe unterschiedliche<br />

Bedeutungen zuweisen. Hierfür<br />

ist es notwendig und wichtig, technologiespezifische<br />

Standards zu haben. Entsprechend<br />

entstehen derzeit im Maschinen- und<br />

Anlagenbau zahlreiche OPC UA-Spezifikationen<br />

für unterschiedliche Branchen, z.B.<br />

Robotik, Kunststoffmaschinen oder eben<br />

Werkzeugmaschinen. Am Ende haben aber<br />

die Maschinenanwender, die ein Interesse<br />

an der Vernetzung haben, unterschiedlichste<br />

Technologien in ihrer Fertigung. Damit ist es<br />

unerlässlich, die Implementierung dieser<br />

vielen Spezifikationen zu harmonisieren<br />

und gleichzeitig auch eine Community zu<br />

UMATI KURZ UND KNAPP<br />

Umati (universal machine Technology<br />

interface) ist die Community des<br />

Maschinen- und Anlagenbaus für die<br />

Verbreitung offener Schnittstellen auf<br />

Basis von OPC UA, vorrangig für die<br />

Kommunikation von Anlagen und<br />

Geräten mit der übergeordneten<br />

Datenverarbeitung. Umati zielt auf die<br />

Realisierung von Plug&Play-Verbindung<br />

zwischen unterschiedlichen Maschinen<br />

und Komponenten ab. Erste Anwendungsbeispiele<br />

basieren auf der OPC UA<br />

for Machinery und der OPC UA for Machine<br />

Tools, bei denen unter anderem<br />

folgende Zustandsdaten der Maschine<br />

mit einer Aktualisierungsrate von etwa 1<br />

Sekunde standardisiert werden:<br />

n einheitliche Identifikation von Maschinen<br />

n Betriebszustand der Maschine<br />

n Informationen über Fertigungsauftrag,<br />

Programmfortschritt<br />

n Prognosen zu Benutzerinteraktionen<br />

n Fehlermeldungen und Warnungen<br />

n Verbrauchsinformationen (Energie,<br />

Material)<br />

Weitere Infos: https://bit.ly/2FeSWhK<br />

haben, wo man sich austauschen kann und<br />

Hersteller gemeinsam auf Kunden zugehen<br />

können. Hier setzt Umati an, als Zusammenschluss<br />

von Unternehmen des Maschinen-<br />

und Anlagenbaus zur Verbreitung<br />

offener Standards, die lizenzfrei genutzt<br />

werden können.<br />

Nun soll sich Umati weltweit etablieren.<br />

Damit haben VDW und VDMA die Latte<br />

hoch gehängt. Wie soll das funktionieren?<br />

Am Ende haben ja weltweit alle Anwender<br />

von Maschinen, und somit auch alle Hersteller,<br />

die gleichen Bedürfnisse, was die<br />

Kompatibilität ihrer Geräte angeht. Und<br />

daher ist es sinnvoll, sich auch auf einen<br />

Standard bzw. eine abgestimmte Reihe von<br />

Standards zu einigen. Dabei setzen wir auf<br />

eine Bereitschaft der Hersteller in aller<br />

Welt, sich zum Wohle ihrer Kunden in aller<br />

Welt nicht nur auf Standards, sondern eine<br />

gemeinsame Implementierung zu einigen<br />

und den Kunden eine Möglichkeit zum<br />

„Andocken“ zu bieten, gleich aus welchem<br />

Markt sie kommen und unabhängig von<br />

eventueller Verbandszugehörigkeit. Wir<br />

sehen, dass die Hersteller das verstehen<br />

und schon zahlreich dabei sind. Softwarehersteller<br />

müssen wir noch stärker<br />

einbinden, um dann gemeinsam auf Anwender,<br />

aber auch auf Lieferanten z.B. von<br />

Steuerungen zuzugehen.<br />

Welche Eigenschaft von Umati wird die<br />

Begeisterung wecken?<br />

Es ist wirklich beeindruckend, dass wir mit<br />

OPC UA und Umati echtes Plug & Play-<br />

Fähigkeit in den Maschinenbau und die<br />

industrielle Fertigung bringen. Die laufenden<br />

Daten zu wichtigen Parametern (siehe<br />

Kasten) werden mit einer Aktualisierungsrate<br />

von etwa 1s übermittelt. Damit wird<br />

Konnektivtät zur Commodity. Und damit<br />

etabliert sich dank Umati nicht nur vertikale<br />

Datenintegration, sondern langfristig auch<br />

horizontale Kommunikation von Antrieb<br />

zur Maschine. Eine einfache, kontinuierliche<br />

Erfassung von Betriebsdaten bietet<br />

bereits einen deutlichen Mehrwert für<br />

den Betreiber.<br />

Umati stammt aus Deutschland. Ergibt<br />

sich daraus ein Vorteil für heimische<br />

Unternehmen?<br />

Nein. Das würden wir nicht wollen und es<br />

ist strukturell auch nicht möglich. Umati<br />

wächst in einem Botton-up-Prozess, in<br />

dem sich immer wieder weltweit Hersteller<br />

von Maschinen und Komponenten auf<br />

Standards einigen. Da kann keiner einen<br />

Vorteil erringen und das ist auch gut so –<br />

denn offene Schnittstellen leben davon,<br />

das jeder mitmachen und sie nutzen kann<br />

Interview mit Dr. Alexander Broos, Leiter der<br />

Abteilung Forschung & Technik beim VDW<br />

Gibt es schon Anwendungsbeispiele?<br />

Die Visualisierung des Datenflusses ist ein<br />

wichtiger Bestandteil von Umati. Den<br />

Beweis, dass dies in großem Stil funktioniert,<br />

hat der „Umati-Demonstrator“ bei<br />

einem Showcase auf der EMO in Hannover<br />

2019 bewiesen: es wurden 1<strong>10</strong> Maschinen<br />

von 70 Herstellern mit 28 verschiedenen<br />

Steuerungen miteinander verbunden.<br />

Jeder Besucher konnte mit seinem eigenen<br />

Handy durch fotografieren eines<br />

QR-Codes auf der angebundenen Maschine<br />

ihre Zustandsdaten live verfolgen. Zu<br />

sehen waren z.B. Betriebszustände, etwa<br />

Zustände „grün“ für “Maschine läuft“,<br />

„rot“ für „Störung“ und „gelb“ für „Unterbrechung“<br />

anzeigte. Ein Messebesucher<br />

sagte, schon diese Anzeige wäre für ihn<br />

viel Wert, denn gerade bei „gelb“ lägen für<br />

ihn die Optimierungspotenziale.<br />

Die Möglichkeit, Umati live auf einer<br />

Messe zu erleben, ist dieses Jahr bisher<br />

coronabedingt leider ausgefallen.<br />

Deshalb arbeiten wir an einem virtuellen<br />

Showcase, bei dem wir möglichst viele<br />

Partner mitnehmen wollen. Und am<br />

<strong>10</strong>. November macht der VDMA eine<br />

umfangreiche Online-Veranstaltung zum<br />

Thema OPC UA. Dabei wird auch explizit<br />

auf den Einsatz von Umati eingegangen.<br />

Vielen Dank für das Gespräch.<br />

INFO-VERANSTALTUNG<br />

Am <strong>10</strong>. November <strong>2020</strong> wird der VDMA<br />

eine Online-Veranstaltung mit weiteren<br />

Informationen abhalten. Dabei wird<br />

spezifisch auf verschiedene Branchen<br />

eingegangen, unter anderem auch auf die<br />

Antriebstechnik.<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 45

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />

PLANETENGETRIEBE<br />

MIT LOOK UND LEISTUNG<br />

ÜBERZEUGEN<br />

An der optischen Aufwertung kommen Anbieter<br />

von Getriebemodellen nicht mehr vorbei. Wie aber bleiben<br />

Leistungsgewinn bei gleichzeitiger Kombinations- und Optionsvielfalt<br />

gewahrt? Der Entwicklungsleiter einer neuen<br />

Servo-Planentengetriebe-Generation berichtet.<br />

Seit den 1980er Jahren gilt das Unternehmen Stöber aus<br />

Pforzheim als Spezialist in der Entwicklung von Planetengetrieben,<br />

der Königsklasse in der Antriebstechnik.<br />

Ende 2019 brachte der Familienbetrieb die neuen Baureihen<br />

seiner Servo-Planetengetriebe auf den Markt. Artur<br />

Wagner leitete federführend die Entwicklung der nun dritten<br />

Generation. „Kompaktheit und Performance kombiniert mit<br />

einem neuen Design“, lautete die Zielsetzung des neuen Modells,<br />

so der Bereichsleiter für Getriebe und Motoren.<br />

OPTIK MODERNISIERT<br />

Artur Wagner ist studierter Maschinenbauer und schon seit<br />

fast 28 Jahren im Unternehmen. Vor 16 Jahren war er an der<br />

Entwicklung der zweiten Generation maßgeblich beteiligt.<br />

Artur Wagner ist Bereichsleiter Entwicklung Getriebe und Motoren<br />

bei Stöber Antriebstechnik GmbH + Co. KG in Pforzheim<br />

„Wir waren bereits in den 1990er Jahren der erste Hersteller<br />

auf dem Markt, der Servo-Planetengetriebe mit einer geräuschoptimierten<br />

Schrägverzahnung anbot“. Im Vergleich<br />

zu früheren Modellen hat Stöber diesmal auch das Design<br />

der neuen Baureihen überarbeitet, erklärt Wagner. Die Konturen<br />

verlaufen fließender und die Oberflächenstruktur ist<br />

deutlich glatter. So wurden z. B. Kunststoffstopfen im Motoranschlussflansch<br />

durch versenkte Verschlussschrauben<br />

ersetzt. „Jetzt passt das Aussehen auch zu den inneren Werten<br />

der Getriebe.“<br />

Zu den „inneren Werten“ gehört u. a. das geringere Massenträgheitsmoment<br />

durch den Wegfall des Motoradapters. Damit<br />

lässt sich die volle Dynamik des Antriebs nutzen. Die neue<br />

Generation besitzt zudem eine hohe Drehspielstabilität und<br />

Robustheit. Beschleunigungsmomente wurden um 60 % erhöht,<br />

die Drehzahl steigt um 45 % und die Verdrehsteifigkeit<br />

um bis zu 50 %. „Grund hierfür ist unter anderem die Verzahnung“,<br />

verrät Wagner, „sie bildet das Herzstück des Getriebes<br />

und ist für das jeweils erforderliche Moment optimiert“.<br />

46 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN<br />

01<br />

02<br />

01 Das zweistufige Planetengetriebe der<br />

Baureihe PH erreicht ein Drehspiel bis zu 1 arcmin<br />

02 Mithilfe eines End-of-Line-Prüfstands für die neue<br />

Generation der Servo-Planetengetriebe und -motoren<br />

können die Antriebe geprüft und dokumentiert werden<br />

DIREKTANBAU UND ELEKTRONISCHES TYPENSCHILD<br />

Die neue Generation an Planetengetrieben ist variantenreich einsetzbar. Es lassen<br />

sich alle Stöber Motoren wie die Baureihen EZ oder die encoderlosen Lean-<br />

Motoren – in jeder gewünschten Größe – ohne Adapter direkt anbauen. Für die<br />

Anbindung von Third-Party-Motoren bietet der Antriebsspezialist eine besondere<br />

Schnittstellentechnologie: Die Stöber Motoradapter sind mit unterschiedlichen<br />

Kupplungen sowie in der Servostop-Variante mit einer integrierten Bremse ausgestattet.<br />

Außerdem sind die Adapter mit Standard- oder spielreduzierten Getrieben<br />

kombinierbar. Insbesondere die Large-Ausführung der Adapter mit extra großer<br />

Motorplatte ermöglicht es auch den kompaktesten Stöber Getrieben, an Motoren<br />

mit sehr großen Bauformen anzubinden.<br />

Abhängig von der Applikation kann die passende Lagerung aus Rillenkugel-,<br />

Zylinderrollen- oder Schräglager gewählt werden. Diese reibungsoptimierten<br />

Lagerungen eignen sich generell für höhere Drehzahlen. Die Variantenvielfalt bietet<br />

Konstrukteuren bei der Auslegung vielfältige Möglichkeiten, um die passende<br />

Antriebslösung für jeden Anwendungsfall zusammenzustellen. Ein kleinerer<br />

Motor, um den Wirkungsgrad zu optimieren? Dazu passt vielleicht auch ein kleinerer<br />

Antriebsregler – was zusätzlich die Kosten senkt. Das erweiterte elektronische<br />

Typenschild der Servo-Getriebemotoren ermöglicht die Inbetriebnahme per Plugand-Play-Verfahren.<br />

Dadurch sind die Getriebemotoren eindeutig identifizierbar.<br />

Die aufwändige, fehleranfällige Parametrierung entfällt.<br />

EOL-PRÜFSTAND SICHERT QUALITÄT<br />

Weitere Herausforderungen kamen für die Ingenieure hinzu: „Im Vergleich zur<br />

Vorgängerversion wollten wir die Performance verbessern und die Komponenten<br />

eben deutlich kompakter bauen“, berichtet Wagner. Trotzdem sollten die erzielten<br />

Änderungen nicht zu Lasten der Wirtschaftlichkeit gehen. Dieser Spagat gelang<br />

mithilfe neuer Fertigungstechnologien. Eine weitere Maßnahme betraf die Anzahl<br />

der Baukastenteile. Durch ein konsequentes Variantenmanagement und einheitliche<br />

Schnittstellen konnten diese reduziert werden.<br />

Stöber mit Hauptsitz in Pforzheim investierte auch in die Qualität bei der Endmontage.<br />

Ein End-of-Line-Prüfstand (EoL-Prüfstand) kontrolliert und dokumentiert<br />

jeden Antrieb vor der Auslieferung. Zudem steht Stöber Anwendern bei der<br />

Projektierung, Inbetriebnahme und nachgelagerten Nutzung mit persönlicher<br />

Betreuung zur Seite.<br />

Fotos: Stöber Antriebstechnik GmbH + Co. KG<br />

www.stoeber.de<br />

DIE IDEE<br />

„Das äußere Erscheinungsbild wird<br />

auf dem Markt immer wichtiger.<br />

Unsere Lösung kam dabei schlechter<br />

weg, als sie es verdient hätte. Die<br />

neuen Servo-Planetengetriebemotoren<br />

sind in ihrer Vielseitigkeit die<br />

kompaktesten auf dem Markt. Der<br />

Anwender profitiert von kleinerem<br />

Bauraum, geringerem Gewicht,<br />

einem großen Drehmoment und<br />

daraus resultierend von einer um bis<br />

zu 65 Prozent gesteigerten Leistungsdichte.“<br />

Artur Wagner, Bereichsleiter Entwicklung<br />

Getriebe und Motoren, Stöber<br />

Antriebstechnik GmbH + Co. KG<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 47

WÄLZ- UND GLEITLAGER<br />

KONSTRUKTIONSSOFTWARE<br />

LAGER PER SIMULATION BEWERTEN<br />

Der virtuelle Prüfstand Simpro<br />

Quick ist eine Software für die<br />

Bewertungen von Wälzlagerungen.<br />

Eine benutzerfreundliche<br />

Bedienoberfläche soll die<br />

Zusammenstellung und Analyse<br />

von Lagern komfortabel machen.<br />

Travis Shive ist Analytical Tools Subject Matter<br />

Expert bei SKF in Lansdale, Pennsylvania, USA;<br />

Hedzer Tillema ist Engineering Tools Technical<br />

Leader bei der SKF BV in Houten, Niederlande<br />

Bei SKF Simpro Quick handelt es um eine Einwellen-Lagersimulationssoftware,<br />

mit der sich die Leistung von Lageranordnungen auf<br />

Grundlage ihrer jeweiligen Anwendungsanforderungen und Betriebsbedingungen<br />

untersuchen lässt. Das Tool zielt darauf ab, den<br />

Designprozess für Konstrukteure zu beschleunigen und die Lagerauswahl zu<br />

erleichtern. Dafür bietet das Programm eine benutzerfreundliche Oberfläche<br />

sowie das breite Ingenieurswissen von SKF. Die „Quick“-Version basiert<br />

auf der gleichen Plattform wie die SKF intern gebräuchliche „High-End“-Variante<br />

Simpro Expert.<br />

LAGERAUSWAHL UND -MODELLIERUNG<br />

Die Lagerdatenbank der Software erlaubt Anwendern Zugriff auf die aktuellen<br />

Lager des Wälzlagerkatalog von SKF. Dadurch ergeben sich zahlreiche<br />

Möglichkeiten für die Konstruktion optimaler Wälzlagerungen – von zwei<br />

Lagern auf einer Welle bis hin zu „beliebig vielen“ Lagern. Schrittweise führt<br />

das Tool Konstrukteure durch die Erstellung eines Lagerentwurfs und stellt<br />

Optimierungsfunktionen zur Verfügung. Damit lässt sich die Auslegungszeit<br />

unter verschiedenen Betriebsbedingungen verkürzen.<br />

Als Beispiel könnte man eine Vorgelegewelle für einen Schraubenkompressor<br />

modellieren. Durch den Betrieb von Schraubenkompressoren mit<br />

verschiedenen Leistungsstufen ändert sich die Maschinenleistung. So wir-<br />

48 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

WÄLZ- UND GLEITLAGER<br />

ken unterschiedliche Drehzahlen und Drehmomente auf die<br />

Kräfte am Zahneingriff ein. Dies wiederum hat Auswirkungen<br />

auf die Lagerleistung.<br />

BERECHNUNGSMODELL MIT FREIWÄHL­<br />

BAREN KOMPONENTEN ERSTELLEN<br />

Zu Beginn erstellt der Nutzer ein Berechnungsmodell für die<br />

Welle mit den gängigsten Komponenten. Sobald die Welle<br />

festgelegt ist, können Komponenten, wie Lager, Zahnräder,<br />

Federn und Zwischenringe, einfach per Drag-and-Drop-<br />

Funktion hinzugefügt werden. In einem „Walkthrough“-Verfahren<br />

können die Lager dann anhand des Wellendurchmessers<br />

am Lagersitz, des Lagertyps (Rillenkugellager,<br />

Schrägkugellager, Zylinderrollenlager usw.) oder einer eventuell<br />

nur teilweise bekannten Lagerbezeichnung ausgewählt<br />

werden. Im nächsten Schritt des Walkthroughs wird festgelegt,<br />

wie sich das Lager auf der Welle und im Gehäuse montieren<br />

lässt.<br />

Ähnlich gestaltet sich die Vorgehensweise, wenn ein Zahnrad<br />

auf die Welle gezogen wird: Hier ist zunächst eine Bauart<br />

festzulegen (Kegelrad, Schrägzylinderrad, Kegelschraubrad,<br />

Geradzylinderrad oder Schneckenrad); danach folgt die Zahnradgeometrie.<br />

Abschließend gibt der Benutzer die Leistung für<br />

das Zahnrad ein: Dies ist ein Faktor, der zusammen mit der<br />

Geometrie verwendet wird, um verschiedene Getriebekräfte<br />

automatisch abzugleichen. Die Schritte beim Hinzufügen eines<br />

Zahnrads sind sehr hilfreich bei der Konstruktion und<br />

Analyse von Getriebewellenanwendungen.<br />

Federn bieten die Möglichkeit, Lager gegen ein Umbauteil<br />

(z. B. das Gehäuse) oder gegen ein anderes Lager vorzuspannen.<br />

Diese Funktion ist u.a. nützlich für Anwendungen, bei<br />

denen Federn für angestellte Lagerungen verwendet werden.<br />

Zwischenringe ermöglichen die Einstellung bestimmter Lagerluftwerte,<br />

was für Lageranwendungen in O- oder X-Anordnung<br />

nützlich ist.<br />

BELASTUNG, SCHMIERUNG UND<br />

LAGERLUFT FESTLEGEN<br />

Als nächstes bestimmt der Nutzer die anwendbaren Grenzbedingungen.<br />

Dem Modell können Wellendrehzahl, Radial- und<br />

Axialkräfte, Leistungsaufnahme (Getriebe), Momentenbelastungen<br />

und Massenkräfte hinzugefügt werden. Ähnlich wie<br />

bei den Komponenten werden Kraft, Leistungsaufnahme und<br />

Moment per Drag & Drop aufgebracht; die anderen Grenzen<br />

lassen sich einfach durch einen Klick auf ein Symbol festlegen.<br />

Für die Anpassung aller anwendbaren Grenzen – mit Ausnahme<br />

der Massenkräfte – steht das Programmteil „Analysis variations“<br />

zur Verfügung. Das Verfahren zur Aufbringung der<br />

Massenkräfte ermöglicht es dem Benutzer, Anwendungen<br />

nicht nur in horizontaler, sondern auch in vertikaler Richtung<br />

zu untersuchen.<br />

Im dritten Schritt werden die Schmier- und Einbaubedingungen<br />

vorgegeben. Simpro Quick bietet die Möglichkeit, das<br />

Schmierverfahren (Fett-, Ölbad- oder Ölpunktschmierung),<br />

die Ölviskosität und die Verunreinigungsgrade zu bestimmen.<br />

All diese Schmiereigenschaften beeinflussen die Berechnungsergebnisse,<br />

die von der Nachschmierfrist bis hin zur Lagerreibung<br />

reichen.<br />

Lagerpassungen, die einen zentralen Teil des Entwurfsprozesses<br />

darstellen, sind das letzte auswählbare Kriterium. Die<br />

richtige Auswahl der Passungen ist von entscheidender Bedeutung<br />

für gute Betriebsbedingungen, um z. B. eine geeignete Betriebslagerluft<br />

zu erreichen.<br />

01 Mit den Polardiagrammen lassen sich Berührungswinkel,<br />

Kontaktverformungen und -belastungen der Wälzkörper des<br />

Lagers darstellen<br />

0001421380_000001.pdf - 07.01.2015<br />

Gewalzte<br />

Ringe<br />

Zylindrisch oder profiliert.<br />

Außendurchmesser von 150 - 2000 mm,<br />

Gewicht von 3 kg - 1500 kg.<br />

Werkstoffe: Bau-, Edelbau- und Wälzlagerstähle,<br />

Werkzeugstähle, Rostfrei-Qualitäten, Nickelbasisund<br />

Titanlegierungen.<br />

Gewalzte Ringe • Blankstahl<br />

Platestahl Umformtechnik GmbH<br />

Platehofstraße 1 - 58513 Lüdenscheid - Germany<br />

Tel.: 02351 439-0 - info@platestahl.com<br />

Fax: 02351 439-355 - www.platestahl.com<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 49<br />

Platestahl.indd 1 06.12.2018 17:58:29

WÄLZ- UND GLEITLAGER<br />

02 Für die betriebsbedingte Durchbiegung entlang<br />

einer Welle simuliert das Wellendurchbiegungs-Diagramm<br />

eine dreidimensionale Animation<br />

DATENSATZANALYSE UMFASST VERSCHIEDENE<br />

BELASTUNGSFAKTOREN<br />

Nachdem das Modell abgeschlossen ist, lässt sich, basierend auf<br />

den festgelegten Betriebsgrenzen, eine einzelne Datensatzanalyse<br />

(Einzelanalyse) oder eine umfassende Analyse (Lastzyklusanalyse)<br />

mit mehreren Bedingungen durchführen. Die Einstellungen<br />

werden über eine Tabellenschnittstelle vorgenommen.<br />

Optional ist für jede Variante ein Zeitanteil kalkulierbar. Der<br />

Zeitgewichtsanteil hilft wiederum bei der Bestimmung der Lagerlebensdauer.<br />

Die Analysedaten umfassen mehrere Datentabellen und grafische<br />

Darstellungen, die es dem Benutzer ermöglichen, eine bevorzugte<br />

Berichtsvorlage zu erstellen. Typische Tabellen zeigen<br />

z. B. Lagerlasten, Betriebslagerluft, Reibung, Schiefstellung,<br />

Durchbiegung und die erweiterte SKF Lebensdauer sowie eine<br />

modifizierte Lebensdauer nach ISO/TS 16281:2008.<br />

Die nominelle Lebensdauer (L<strong>10</strong>), die modifizierte nominelle<br />

Referenz-Lebensdauer (L<strong>10</strong>mr) nach ISO/TS 16281:2008 und<br />

die erweiterte SKF Lebensdauer sind bei der Überprüfung der<br />

Anwendungen und der Lagerauswahl die am häufigsten verwendeten<br />

Tabellen. So orientiert sich u. a. die Industrie hauptsächlich<br />

an der nominellen Lebensdauer L<strong>10</strong>, um abzuschätzen,<br />

wie lange ein Lager in Betrieb gehalten werden kann.<br />

NOMINELLE LEBENSDAUER-BERECHNUNG<br />

Simpro Quick ergänzt die Lebensdauerberechnung durch die<br />

nominelle Kalkulation mit zusätzlichen Betriebsbedingungen.<br />

Eine übermäßige Schiefstellung, unzureichende Belastung,<br />

Überlastung oder eine zu hohe Laufgeschwindigkeit sind Faktoren,<br />

die zu einer geringeren Lebensdauer führen. Warnhinweise<br />

melden, wenn die Betriebsbedingungen gegen eine der empfohlenen<br />

Vorgaben verstoßen.<br />

Weitere Tabellen liefern wichtige Informationen über Nachschmierfristen,<br />

Betriebslagerluft, Lagerschadfrequenzen und<br />

Getriebekräfte. Visuelle Darstellungen und Animationen ergänzen<br />

die Analysedaten: Es gibt Polardiagramme für Berührungswinkel,<br />

Kontaktverformungen und -belastungen zur Darstellung<br />

der Bedingungen für jeden Wälzkörper des Lagers. Durch den<br />

Vergleich von Polardiagrammen mit Mehrfachdaten lässt sich<br />

z. B. ein unzureichender Betriebszustand (zu hohe Lastkonzentration<br />

oder zu großer Berührungswinkel) feststellen.<br />

Ein Wellendurchbiegungs-Diagramm zeigt die Durchbiegung<br />

entlang der Welle unter vorgegebenen Betriebsbedingungen.<br />

Dreidimensionale Animationen simulieren die Rollendruckverteilung<br />

im Lager sowie Auswirkungen der Randbedingungen auf<br />

die Wellen- und Lagerbewegung. Bei besonders kniffligen Fragestellungen<br />

können sich Quick-Anwender mit den Wälzlager-<br />

Spezialisten von SKF austauschen.<br />

In Zuge der weiteren Entwicklung wurden die Rahmenbedingungen<br />

für Simpro Quick nutzerfreundlich verbessert. Seit<br />

dem 1. Juli gilt für Kunden und Interessenten in Deutschland,<br />

Österreich und Schweiz eine verlängerte Testperiode. Die Voll-<br />

Lizenz darf seitdem ein Jahr anstelle von drei Monaten kostenfrei<br />

benutzt werden.<br />

Fotos: SKF<br />

www.skf.com/de<br />

DIE IDEE<br />

„SKF SimPro Quick ist eine neue<br />

Simulationssoftware, die Konstrukteure<br />

bei der Bewertung und<br />

Optimierung von Wälzlagerungen<br />

unterstützt. Mit ihrer schrittweisen<br />

Bedienerführung und ihren vordefinierten<br />

Berichtsvorlagen stellt die<br />

Software eine Ergänzung zum<br />

„High-End“-Simulationsprogramm<br />

SimPro Expert dar. Sie liefert weiterführende<br />

Berechnungsergebnisse für<br />

Einwellen-Wälzlagerungen, wie<br />

Lagerlebensdauer (erweiterte SKF<br />

Lebensdauer sowie nach ISO/TS<br />

16281:2008), Kontaktspannungen,<br />

Reibung, Frequenzen, Durchbiegung,<br />

Nachschmierfristen und Fettgebrauchsdauer.“<br />

Travis Shive, Analytical Tools Subject<br />

Matter Expert, SKF in Lansdale,<br />

Pennsylvania, USA<br />

Hedzer Tillema, Engineering Tools<br />

Technical Leader, SKF BV in Houten,<br />

Niederlande<br />

50 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

MARKTPLATZ<br />

TAKTILE MESSMASCHINE FÜR DIE<br />

QUALITÄTSKONTROLLE<br />

Findling hat das<br />

hauseigene Qualitätslabor<br />

mit einem<br />

Profil- und Rauheitsmessgerät<br />

ausgestattet.<br />

Wälzlager verschiedener<br />

Baugrößen<br />

lassen sich über eine<br />

Taststrecke von<br />

140 mm erfassen. Mit<br />

einer Geschwindigkeit<br />

bis <strong>10</strong> mm/s und einer<br />

Auflösung bis 6 mm werden die Konturprofile der Laufbahn<br />

gemessen und die Kontaktgeometrie bestimmt. Von Relevanz<br />

ist dies bei Rollen- und Nadellagern, wo Kantenspannungen<br />

beim Zusammenwirken von Laufbahn- und Wälzkörpergeometrie<br />

zu vermeiden sind. Auch die Messung von Freistichen und<br />

Radien sowie der Rauheitswerte von Bordflächen bei Zylinderrollenlagern<br />

ist möglich. Zwecks Bestimmung der Rauheitswerte<br />

und Welligkeiten genügt ein Wechsel des Tastsystems.<br />

Lückenlose Qualitätskontrollen sichert Findling von der<br />

Fertigung bis zum Warenausgang zu. Dazu trägt auch ein<br />

Digitalmikroskop bei. Es kann Oberflächen von Wälzlagern in<br />

3D visualisieren, um das 2000-fache vergrößern und somit<br />

flächige Oberflächenrauheiten in den Laufbahnen messen.<br />

www.findling.com<br />

ORIGINAL ODER FÄLSCHUNG?<br />

DER WERKSTOFF MACHT’S!<br />

Der unwissentliche<br />

Einsatz von gefälschten<br />

Wälzlagern birgt<br />

Risiken und gefährdet<br />

die Maschinenverfügbarkeit.<br />

Vor diesem<br />

Hintergrund verstärkt<br />

NSK das Engagement,<br />

„Fake Bearings“ zu<br />

unterbinden. Der<br />

Hersteller empfiehlt,<br />

sich beim Einkauf nicht<br />

allein am Stückpreis zu orientieren. Denn vermeintliche<br />

Schnäppchen seien meist von minderer Qualität als Originale<br />

und können vorzeitig ausfallen. Wie NSK mitteilt, kann der<br />

Unterschied in der Gebrauchsdauer von echten und gefälschten<br />

Lagern bis zum Faktor 20 reichen. Vor allem oxidische oder<br />

nichtmetallische Einschlüsse begünstigten negative Auswirkungen<br />

unter der Laufbahnoberfläche. Das Unternehmen<br />

setzt hingegen auf hochreine Werkstoffe wie Z-Stahl, EP-Stahl<br />

und BNEQARTET, die verhindern, dass das Gefüge geschwächt<br />

wird. Spezielle Schmelzverfahren verringern den nichtmetallischen<br />

Anteil in den Stählen. Auch Werkstoffe, wie SHX-Stahl,<br />

die einer Wärmebehandlung unterzogen werden, tragen zu<br />

einer erhöhten Lebensdauer der Originale bei.<br />

www.nskeurope.de<br />

FÜR RADIALE UND AXIALE BELASTUNGEN GEEIGNET<br />

Wenn Laufgenauigkeit bei hohen Drehzahlen gefordert ist, überzeugen<br />

Schrägkugellager. Knapp Wälzlagertechnik bietet sie in ein- und zweireihiger<br />

Ausführung, als Vierpunktlager sowie als ein- oder zweireihige<br />

Axialschrägkugellager an. Sofern die Tragfähigkeit eines Lagers nicht<br />

ausreicht, oder die Lagerung axiale Belastungen bei einem bestimmten<br />

Axialspiel aufnehmen muss, können einreihige KBT-Schrägkugellager als<br />

Duo eingesetzt werden. Der satzweise Einbau bewirkt eine hohe Laufgenauigkeit<br />

und Steifigkeit. Bei den KBT Vierpunktlagern handelt es sich<br />

um einreihige Schrägkugellager mit Laufbahnen, die in Form eines<br />

gotischen Bogens ausgebildet sind. Infolge dessen lassen sich Axialbelastungen in beide Richtungen aufnehmen. Sie sind zudem<br />

schmaler als zweireihige Lagerungen. Eine weitere Variante sind Axialschrägkugellager. Sie können ergänzend zu Axialbelastungen<br />

auch Radiallasten und hohe Drehzahlen aufnehmen. Die KBT Axialschrägkugellager sind ein- oder zweiseitig wirkend erhältlich.<br />

www.knapp-waelzlagertechnik.de

KUPPLUNGEN UND BREMSEN<br />

SICHERHEITSKUPPLUNG AM GETRIEBEEINGANG<br />

TRENNEN, WO ES SINNVOLL IST<br />

DIE IDEE<br />

Jeder Konstrukteur kennt den Schmerz, den ihm der Anblick<br />

seiner beschädigten oder gar zerstörten Maschine oder<br />

Anlage verursacht. Derartiges zu vermeiden gelingt einfach<br />

und effizient mittels einer intelligenten Kupplung am<br />

Getriebeeingang.<br />

Allgemein gilt: Elektromotoren sind für einen bestimmten Einsatzbereich<br />

ausgelegt, ihre Bauteile müssen im Betrieb zwingend im zulässigen Temperaturbereich<br />

bleiben. Schon kurze zeitliche Überlastungen können<br />

sich gefährdend auswirken. Eine Grundbedingung für den Einsatz von<br />

elektrischen Antriebsmotoren in der Produktion ist immer deren Überwachung<br />

durch einen Motorschutz, der sicherstellt, dass drohende Überlastungen des Antriebsmotors<br />

rechtzeitig erkannt und somit Schäden oder gar eine Zerstörung verhindert<br />

werden können.<br />

Hier hilft in erster Linie ein temperaturabhängiger Schutz, der als Temperaturfühler<br />

in den Motor integriert ist. Dieser kann jedoch nur eine sich langsam erhöhende<br />

Temperatur der kritischen Bauteile im Motor erfassen. Um solche plötzlich<br />

auftretenden Überlastungen zu erkennen, ist dieser Schutz zu träge. Solche Überlastungen<br />

lassen sich nur durch eine zusätzliche Strommessung oder kraft- bzw.<br />

drehmomentabhängige Schutzmaßnahmen überwachen.<br />

Klaus Perabo, Inhaber der Firma Perantec, Lorch<br />

„Sicherheitskupplungen sind am<br />

Getriebeeingang am sinnvollsten.<br />

Denn so wird im Falle eines Crashs<br />

die Bewegung der Maschine effektiv<br />

beendet und Zerstörungen verhindert.<br />

Denkbare Anwendungsbereiche<br />

sind Hubachsen, Rotationsachsen,<br />

Transportbänder, Rollladen, Garagentore,<br />

Schiebetüren, Fenster und<br />

Fensterheber. Auch in einfachen<br />

Werkzeugmaschinen, wie Dreh, Fräs<br />

oder Sägemaschinen können die<br />

Sicherheitkupplungen eingesetzt<br />

werden.“<br />

Klaus Perabo, Inhaber der Firma<br />

Perantec<br />

52 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

Verschleißfreie<br />

Hysteresebremsen<br />

und Kupplungen<br />

permanent erregt<br />

Teilansicht der<br />

Kupplung, Rastelemente<br />

für<br />

vertikale Hubachsen,<br />

Ausrastfunktion nur<br />

in eine Drehrichtung<br />

möglich<br />

EINFACH UND EFFIZIENT ZU<br />

MEHR SICHERHEIT<br />

Eine dauerhaft sichere Lösung hierfür bietet<br />

das einfache und effiziente Sicherheitskonzept<br />

von Perantec. Die Basis bildet dabei eine<br />

intelligente Kupplung am Getriebeeingang.<br />

Mit dieser lassen sich Kupplung, Motor, Getriebe-<br />

und Anlagenschutz komplett in einem<br />

Motoradapter vereinen. Das sichert zusätzlich<br />

die Produktion und erhöht somit die Produktivität.<br />

Überlastete Motoren, durchgebrannte<br />

Wicklungen, gebrochene Getriebe oder beschädigte<br />

Verfahrachsen werden damit mehr<br />

und mehr unwahrscheinlich.<br />

Da der Energiefluss an der richtigen Stelle,<br />

nämlich am Getriebeeingang, unterbrochen<br />

wird, werden im Falle eines Crashs die auftretenden<br />

Maximalkräfte nicht durch den Antriebsstrang<br />

geleitet. Die Anlage bleibt somit<br />

immer fahrbereit. Das ist ein wichtiger Vorteil,<br />

wenn man kritische Bewegungsabläufe am Getriebeeingang<br />

absichert. Weitere Vorteile sind<br />

insbesondere die kleineren auftretenden Kräfte,<br />

der geringere benötigte Bauraum und keine<br />

konstruktive Einbindung in die Gesamtkonstruktion<br />

an eventuell schlecht zugänglichen<br />

Stellen. Besonders Vorteilhaft an der Lösung<br />

von Perantc ist die Möglichkeit des Retrofit -<br />

man kann diese Schutzmaßnahme in jeder<br />

ausgelieferten Anlage nachrüsten.<br />

RISIKO INBETRIEBNAHME<br />

Elon Musk, CEO und Product Architect des<br />

Fahrzeugherstellers Tesla, erlebte bei der Inbetriebnahme<br />

einer neuen Tesla-Fabrik große<br />

Probleme. So waren beispielsweise in der<br />

Karosserieproduktion durch einen Crash<br />

komplette Roboterarme abgerissen worden.<br />

Vorsorglich getroffene, sinnvolle Schutzmaßnahmen<br />

hätten solche Ärgernisse sicher und<br />

kostengünstig verhindern können.<br />

Bei Überlast – also im Crash-Fall – trennt die<br />

Kupplung von Perantec den Antriebsmotor<br />

vom Getriebeeingang, verbindet aber sofort<br />

wieder beim Unterschreiten dieser Belastung.<br />

Das bedeutet: Die Anlage bleibt in jeder Situation<br />

fahrbereit. Bei Verfahrachsen, die mit einem<br />

Messsystem arbeiten, genügt nach einer<br />

Kollision in der Regel eine einfache Referenzfahrt,<br />

um die Produktion fortzusetzen.<br />

Bei der Inbetriebnahme oder später in der<br />

Produktion verhindert diese neue Überlastkupplung<br />

zwar keine Kollisionen oder Unfälle,<br />

aber sie sorgt dafür, dass weder komplexe Roboterarme<br />

abgerissen noch teure Getriebe zerstört<br />

werden. Die Betreiber haben nach einem<br />

Crash immer die Möglichkeit, die Verfahrachse<br />

aus dem Kollisionsumfeld – meist ein enger<br />

Maschinenraum – herauszufahren und an einer<br />

besser zugänglichen Stelle den möglichen entstandenen<br />

Schaden dieser Kollision genauer zu<br />

beurteilen.<br />

Die intelligente und sehr kompakte Perantec-<br />

Kupplung lässt sich einfach und kostengünstig<br />

in alle gängigen Getriebe integrieren. Mit nur<br />

drei Baugrößen und je drei Ausführungen deckt<br />

die Produktpalette den größten Bereich aller<br />

Automationsanwendungen ab. Darüber hinaus<br />

sind anwendungsspezifische Varianten möglich,<br />

auch in kleinen Stückzahlen.<br />

KUPPLUNG FÜR VERTIKALE<br />

HUBACHSEN<br />

Ganz neu am Markt und laut Hersteller einzigartig<br />

ist in der Produktpalette der Perantec-Sicherheitskupplungen<br />

eine Ausführung, die<br />

speziell für den Einsatz in vertikalen Hubbachsen<br />

entwickelt wurde. Sie trennt nur in<br />

eine Richtung, nämlich in der mit dem höchsten<br />

Kollisionsrisiko von allen Verfahrachsen,<br />

nämlich der nach unten Fahrenden. Aus Sicherheitsgründen<br />

z.B. wegen Einrichtbetrieb<br />

(schwebende Lasten) wurde die Anbindung<br />

auf der Motorwelle hier mit einer redundanten<br />

Klemmverbindung umgesetzt.<br />

Bildquelle: Perantec<br />

www.perantec.de<br />

nicht-elektrisch betriebene<br />

Bremsen mit einstellbarem<br />

Drehmoment<br />

z.B.: 0,03-0,14 Nm,<br />

0,45-4,5 Nm, 0,33-38 Nm<br />

stromerregt<br />

„FastLock“<br />

Einfache<br />

Wellensicherungen<br />

Neu im Lieferprogramm:<br />

Druckluft gekühlte Einheiten<br />

mögliche Verlustleistungen max. 5,3 kW<br />

max. Drehzahl 6000 - 20000 min -1<br />

Drehmomente unabhängig von Drehzahlen<br />

0,02 - 30 Nm<br />

Magnetpulverbremsen<br />

und -kupplungen<br />

Proportionalität zwischen Moment und Strom<br />

Momente von 0,2 bis <strong>10</strong>00 Nm<br />

Auch schleifringlose Kupplungen<br />

Momente unabhängig von Drehzahlen<br />

für Dauerschlupf geeignet<br />

Verwendung als Bremse oder Kupplung<br />

Tel. +49(0)4347 90477-0<br />

Fax +49(0)4347 90477-<strong>10</strong><br />

Kieler Str. 23, 24247 Mielkendorf · Germany<br />

info@mobac.de · www.mobac.de

LINEARTECHNIK<br />

AUTOMATISIERUNG<br />

LINEARMODULE ERWEITERN<br />

ANWENDUNGSREICHWEITE<br />

VON COBOTS<br />

Plug-and-Play-fertige Linearmodule erweitern<br />

als horizontale Linearachse das Einsatzgebiet<br />

von Robotern und Cobots. Das Komplettsystem<br />

ist einbaufertig und für individuelle<br />

Kundenanforderungen konfigurierbar.<br />

Industrieroboter haben sich im Wettlauf um effiziente Automatisierungslösungen<br />

für verschiedenste Handlings- und Montageaufgaben<br />

etabliert. Gleichwohl suchen Anwender kontinuierlich<br />

nach Möglichkeiten die Einsatzgebiete von Robotern und kollaborierenden<br />

Robotern, auch Cobots genannt, auszuweiten. Angetriebene<br />

Lineareineinheiten von Schaeffler können horizontal<br />

und vertikal installiert werden und vergrößern die Reichweite von<br />

Robotiksystemen.<br />

JEDEN COBOT INDIVIDUELL ANPASSEN<br />

Die Anforderungen an Robotersysteme in industriellen Anwendungen<br />

sind sehr verschieden. Deshalb bietet Schaeffler ein Linearmodul<br />

als individuelle Komplettlösung an. So kann das Linearmodul<br />

an die Aufgabe des Cobots entsprechend angepasst werden. Die<br />

kompakte, einbaufertige Linearachse besteht aus dem Tandemmodul<br />

MDKUVE, einer passenden Adapterplatte für den Cobot,<br />

Dipl.-Ing. Franz-Josef Ammer macht Projektierung Elektrotechnik<br />

bei Schaeffler Technologies AG & Co. KG in Schweinfurt<br />

einer Motorgetriebe-Einheit, konfektionierten Motorkabeln, einer<br />

Schleppkette für alle Versorgungsleitungen des Cobots und dem<br />

Motorcontroller. Zur Anbindung an die Steuerung stehen die<br />

Schnittstellen Profibus, Profinet oder Ethercat zur Verfügung. Die<br />

Linearachsen verfügen dabei über variable Anschlussmöglichkeiten<br />

für die Motor-/Getriebe-Einheiten. Optional können Anlagenbetreiber<br />

die Schaeffler-Lösung auch in Kombination mit der eigenen<br />

Antriebstechnik einsetzen.<br />

Die Linearachse ist, je nach Kundenanforderung, in unterschiedlichen<br />

Längen, mit einem Kugelgewindeantrieb MDKUVE-KGT,<br />

einem Zahnriemenantrieb MDKUVE-3ZR oder optional auch mit<br />

einem Linearmotor als Antriebselement erhältlich.<br />

Bei dem Tandemmodul, Basis der Linearachse, wird der Führungsschlitten<br />

auf zwei parallel angeordneten Profilschienenführungen<br />

vom Typ KUVE (vierreihige Kugelumlaufeinheit) geführt. Aufgrund<br />

seiner kompakten Bauform ist das Tandemmodul für den Einsatz<br />

unter hohen Trag- und Momentenbelastungen und daher für den<br />

Einsatz im Bereich kollaborativer Roboter bestens geeignet. Der<br />

Dreifach-Zahnriemenantrieb der Tandemmodule sorgt für die Zuverlässigkeit<br />

der Anwendung.<br />

Bei höchsten Anforderungen an Tragfähigkeit und Momentenbelastbarkeit<br />

gibt es optional die Möglichkeit, den Führungsschlitten<br />

mit der sechsreihigen Kugelumlaufeinheit KUSE-XL in X-life Qualität<br />

als Führungssystem einzusetzen.<br />

54 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

1<br />

13.03.2007, 07:44<br />

LINEARTECHNIK<br />

DIE IDEE<br />

Die Lineareinheiten können sowohl<br />

vertikal als auch horizontal installiert<br />

werden, das erhöht die Reichweite und<br />

steigert das Einsatzgebiet von Robotern<br />

und kollaborierenden Robotern<br />

COBOTS MIT HÖHERER REICHWEITE<br />

Je nach Antrieb sind die Linearachsen in verschiedenen Längen verfügbar. Zudem<br />

lassen sich mehrteilige Achsen realisieren, um bei Bedarf längere Strecken abdecken<br />

zu können. Die Linearachse ist dadurch sowohl in neue als auch bestehende Automatisierungslösungen<br />

integrierbar. Optional bietet Schaeffler auch einen Montage- und<br />

Installationsservice an.<br />

Tandemmodule mit Kugelgewindeantrieb sind bis zu einer Länge von maximal<br />

5,9 m erhältlich. Die Wiederholgenauigkeit liegt bei 0,025 mm und die erreichbare<br />

Geschwindigkeit bei 1,7 m/s. Mit dem Zahnriemenantrieb lassen sich bis zu 18 m lange,<br />

mehrteilige Linearachsen realisieren, um besonders lange Verfahrwege zu ermöglichen.<br />

Hier können Geschwindigkeiten von bis zu 5 m/s erreicht werden. Die Wiederholgenauigkeit<br />

beträgt ± 0,1 mm.<br />

Der Einsatzbereich der einbaufertigen Linearachsen liegt, neben dem Einsatz in<br />

kollaborativen Robotern, vor allem in der und in der Peripherie der Werkzeug -<br />

maschine.<br />

Fotos: Schaeffler<br />

www.schaeffler.de<br />

„Schaeffler bietet ein breites Portfolio<br />

an leistungsfähigen, angetriebenen<br />

Linearmodulen. Dies ermöglichte es<br />

uns, Plug-and-Play-fertige Linearachsen<br />

für Cobots zu entwickeln. Das<br />

erarbeitete, wirtschaftliche Komplettsystem<br />

schließt dabei alle mechanischen<br />

Komponenten sowie die<br />

elektrische Antriebstechnik mit ein.<br />

Unser Kunde hat die Wahl zwischen<br />

einem individuell abgestimmten<br />

Komplettsystem oder einem Basis-<br />

Komplettpaket. Beide beinhalten alle<br />

zum jeweiligen Cobot passenden<br />

Komponenten.“<br />

Dipl.-Ing. Franz-Josef Ammer,<br />

Projektierung Elektrotechnik,<br />

Schaeffler Technologies AG & Co. KG<br />

TECHNIKWISSEN FÜR INGENIEURE<br />

flüssigkeiten begegnen<br />

ben. Kaum eine Maschine<br />

ohne Hydraulik. Die Druck-<br />

Konstruktionselement ist<br />

ie Planung, Projektierung<br />

ydraulischen Anlagen in der<br />

ehen. Die Leistungsfähigkeit<br />

üglich der Lebensdauer von<br />

, deren Zuverlässigkeit und<br />

ten, aber bei vielen Verwenten.<br />

Hydraulik-Fluide als Konstruktionselement Wolfgang Bock<br />

EDITION<br />

FACHWISSEN ENTSCHEIDET<br />

Wolfgang Bock<br />

Hydraulik-Fluide als<br />

Konstruktionselement<br />

Das Hydraulik-Fluid als ein wichtiges Konstruktionselement ist in Planung, Projektierung<br />

und Inbetriebnahme von hydraulischen Anlagen immer mit einzubeziehen.<br />

Die Leistungsfähigkeit von Druckflüssigkeiten bezüglich der Lebensdauer von Anlagen<br />

und Komponenten, deren Zuverlässigkeit und Funktionalität ist unbe stritten, aber bei<br />

vielen Verwendern in Vergessenheit geraten. Das vorliegende Werk bringt Klarheit.<br />

Hydraulik-Fluide als Konstruktionselement<br />

von Wolfgang Bock, 144 Seiten, broschiert, ISBN 978-3-7830-0362-8<br />

nur 15,- € (zzgl. Versandkosten)<br />

Bitte bestellen Sie bei:<br />

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OUP_Hydraulik_Fluide_185x90_<strong>2020</strong>_06.indd 1 www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> 05.06.<strong>2020</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 08:35:40 55

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />

WERKZEUGMASCHINEN<br />

POTENZIALE DES ZAHNFLANKEN-<br />

PROFILSCHLEIFENS MIT KERAMISCH<br />

GEBUNDENEM CBN<br />

Der Einsatz von verschleißfestem cBN-Schneidkorn in abrichtbarer keramischer<br />

Bindung bietet das Potenzial, hohe Standzeit mit Flexibilität zu kombinieren.<br />

Am Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen wurde das Schneidstoff-<br />

Bindungs-System auf seine Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit beim<br />

Zahnflankenprofilschleifen untersucht. Die Ergebnisse zeigen die Potenziale auf.<br />

56 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />

Schleifprozesse werden bei der Verzahnungsfertigung eingesetzt,<br />

um die hohen Anforderungen hinsichtlich Tragfähigkeit<br />

und Geräuschverhalten zu erfüllen [KARP08].<br />

Dabei hat sich das diskontinuierliche Profilschleifen zur<br />

Bearbeitung von schwer zugänglichen Verzahnungen, wie Innenverzahnungen<br />

oder Verzahnungen mit Störkonturen sowie für<br />

großmodulige Verzahnungen für Wind- und Industriegetriebe<br />

industriell etabliert [KLOC17]. Für das Profilschleifen können<br />

verschiedene Schneidstoff-Bindungs-Systeme gewählt werden.<br />

Neben cBN-Werkzeugen mit galvanischer Bindung und<br />

Korund-Werkzeugen mit keramischer Bindung besteht die<br />

Möglichkeit der Nutzung keramisch gebundener cBN-Werkzeuge.<br />

Durch keramisch gebundene cBN-Werkzeuge können<br />

Vorteile der konventionellen Schneidstoff-Bindungs-Systeme<br />

miteinander vereint werden [REIC06]. Das leistungsfähige<br />

cBN-Schneidkorn hat eine hohe Verschleißfestigkeit und ermöglicht<br />

dadurch lange Standzeiten [PLAI18]. Darüber hinaus<br />

bietet cBN-Schneidkorn Potenzial für hohe Zeitspanungsvolumina<br />

bei gleichzeitig hoher Verzahnungsqualität und Oberflächengüte<br />

[DENK14]. Die keramisch gebundenen cBN-Werkzeuge<br />

haben aufgrund der abrichtbaren Bindung zudem eine<br />

erhöhte Flexibilität im Vergleich zu galvanisch gebundenen<br />

Werkzeugen.<br />

Den Vorteilen von keramisch gebundenem cBN stehen allerdings<br />

Herausforderungen, wie die vergleichsweise hohen Werkzeugkosten,<br />

gegenüber. Zudem ist im Vergleich zum Profilschleifen<br />

mit keramisch gebundenem Korund relativ wenig zur<br />

Prozessauslegung bekannt. Darüber hinaus kann das hochharte<br />

cBN-Korn zu vermehrtem Abrichtwerkzeugverschleiß führen.<br />

Insgesamt existierte bislang kein hinreichendes Vorwissen, unter<br />

welchen Randbedingungen keramisch gebundenes cBN Vorteile<br />

für das Verzahnungsprofilschleifen bieten kann. Das Ziel<br />

der durchgeführten Untersuchungen war daher die Bewertung<br />

der Leistungsfähigkeit und der Wirtschaftlichkeit von keramisch<br />

gebundenen cBN-Werkzeugen in Wechselwirkung mit<br />

den Prozessparametern und dem Abrichtwerkzeugverschleiß<br />

für das Verzahnungsprofilschleifen. Damit sollte ein Beitrag<br />

zur Steigerung der Leistungsfähigkeit beim Profilschleifen<br />

geleistet werden.<br />

ERGEBNISSE<br />

In den durchgeführten Schleifversuchen sollte das Potenzial<br />

von keramisch gebundenem cBN für das Verzahnungsprofilschleifen<br />

durch die Untersuchung geschliffener Verzahnungen<br />

ermittelt werden. Dabei wurde festgestellt, dass bei der Bearbeitung<br />

mittelgroßer Verzahnungen mit kleiner Schleifscheibe<br />

aus keramisch gebundenem cBN mit einem bezogenen Zeitspanungsvolumen<br />

Q’ w<br />

= 12 mm³/mm∙s eine hohe Anzahl an<br />

Verzahnungen (V’ w<br />

≈ 9 000 mm³/mm) ohne Zwischenabrichten<br />

mit hoher Bauteilqualität geschliffen werden kann, siehe Bild 01.<br />

Im Vergleich dazu wurde bei den Referenzversuchen mit Korund<br />

mit der gleichen Schleifscheibengröße nur ein bezo ge nes<br />

Zerspanungsvolumen V’ w<br />

≈ 200 mm³/mm ohne Zwischenabrichten<br />

schleifbrandfrei erreicht.<br />

Aus den Versuchsergebnissen ist zu sehen, dass keramisch<br />

gebundenes cBN ein hohes Standzeitpotenzial bietet, wenn<br />

relativ zur Verzahnungsgröße kleine Schleifscheiben verwendet<br />

werden müssen. Da für die mittlere Verzahnungsgröße selbst<br />

mit kleiner Schleifscheibe mehrere Verzahnungen ohne Zwischenabrichten<br />

geschliffen werden konnten, ist die Verwendung<br />

einer konventionellen Schrupp-Schlicht-Strategie mit<br />

Zwischenabrichten für keramisch gebundenes cBN nicht unbedingt<br />

sinnvoll. Die Verwendung einer Schrupp-Schlicht-Strategie<br />

würde für mittlere Verzahnungsgrößen zu einer Erhöhung<br />

der Prozesszeit, zu einer Zunahme des Abrichtwerkzeugverschleißes<br />

sowie zu einem erhöhten Verbrauch des teuren cBN-<br />

Korns führen. In den Versuchen war es jedoch möglich, mit einem<br />

konstant bezogenen Zeitspanungsvolumen Q’ w<br />

= 12 mm³/mm∙s<br />

eine gute Verzahnungsqualität zu erreichen. Dieser Wert ist für<br />

das Schlichten beim Profilschleifen bereits vergleichsweise<br />

hoch [SCHL04]. Eine weitere Erhöhung der Produktivität bei<br />

gleichzeitig geringen Abrichtzeiten könnte durch den Einsatz<br />

von zwei Schleifscheiben aus keramisch gebundenem cBN mit<br />

01 Verzahnungsqualität beim Profilschleifen mit keramisch gebundenem cBN<br />

www.<strong>antriebstechnik</strong>.de <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 57

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />

02 Wirtschaftlichkeit beim Profilschleifen mit keramisch gebundenem cBN<br />

DIE AUTOREN<br />

unterschiedlicher Körnung auf einer Spindel für das Schruppen und<br />

Schlichten realisiert werden.<br />

Neben der festgestellten hohen Standzeit ist aus den Untersuchungsergebnissen<br />

ersichtlich, dass beim Profilschleifen mit keramisch gebundenem<br />

cBN häufig unmittelbar nach dem Abrichten eine erhöhte thermische<br />

Beeinträchtigung der Verzahnung resultiert, siehe Bild 01 rechts unten.<br />

Dies wird auf sogenanntes Einschleifverhalten zurückgeführt, welches aus<br />

dem Stand der Technik für das Schleifen mit keramisch gebundenem cBN<br />

bekannt ist und auf mangelnden Spanraum nach dem Abrichten zurückgeführt<br />

wird [STUF96]. In Zukunft soll die Thematik des Einschleifverhaltens<br />

beim Profilschleifen mit keramisch gebundenem cBN in weiteren Untersuchungen<br />

betrachtet werden, um das Standzeitpotenzial der Schleifscheibenspezifikation<br />

bei gleichzeitig geringem Schleifbrandrisiko ausschöpfen<br />

zu können.<br />

Nach der Untersuchung der Verzahnungseigenschaften wurde der Abrichtwerkzeugverschleiß<br />

analysiert. Dabei konnte festgestellt werden,<br />

dass bei fortschreitendem Verschleiß eine Abflachung des Eckenradius<br />

der Diamantplatten auftritt. Daraus resultiert eine Veränderung des abgerichteten<br />

Schleifscheibenprofils, die zu geometrischen Abweichungen<br />

der Verzahnung führt. Diese waren jedoch innerhalb der durchgeführten<br />

Versuche systematisch und kompensierbar. Darüber hinaus wurde im<br />

Rahmen der durchgeführten Versuche kein weiterer signifikanter Einfluss<br />

des Abrichtwerkzeugzustands auf die Verzahnungseigenschaften festgestellt.<br />

Prof. Dr.-Ing Thomas Bergs, Inhaber des<br />

Lehrstuhls für Technologie der Fertigungsverfahren<br />

am Werkzeuglabor (WZL),<br />

RWTH Aachen<br />

Jens Brimmers M.Sc. M.Sc., Oberingenieur<br />

in der Getriebeabteilung am Werkzeugmaschinenlabor<br />

(WZL), RWTH Aachen<br />

DANKSAGUNG<br />

Die Autoren danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und<br />

Energie für die Bereitstellung der finanziellen Mittel und Förderung<br />

des Projekts IGF 18580 (FVA 778) aufgrund eines Beschlusses des<br />

Deutschen Bundestages. Zudem danken die Autoren der DFG für die<br />

Finanzierung der Versuchsmaschine (DFG-Großgeräteantrag INST<br />

222/1251-1 FUGG).<br />

Mareike Solf M.Sc, Gruppenleiterin<br />

Getriebehartbearbeitung am Werkzeugmaschinenlabor<br />

(WZL), RWTH Aachen<br />

58 <strong>antriebstechnik</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.<strong>antriebstechnik</strong>.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />

Gegenüber Korund trat der festgestellte Verschleiß beim<br />

Abrichten von cBN schneller auf. Durch die signifikant verlängerten<br />

Abrichtintervalle konnte dies jedoch zumindest<br />

zum Großteil kompensiert werden.<br />

Im letzten Teil der Untersuchungen wurde eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung<br />

durchgeführt, in der aufgezeigt wurde,<br />

inwiefern sich die einzelnen Aspekte der Prozessstrategie<br />

beim Profilschleifen mit keramisch gebundenem cBN auf die<br />

Prozesszeit und die Kosten pro Bauteil auswirken. Dabei wurde<br />

festgestellt, dass mit der verwendeten Versuchsverzahnung<br />

und den erfolgreich verwendeten Prozessparametern sehr<br />

geringe Abrichtzeiten pro Verzahnung erreicht werden konnten,<br />

siehe Bild 02.<br />

Mit den erfolgreich realisierbaren Parametern wurden mit<br />

keramisch gebundenem cBN gegenüber Korund um bis zu<br />

60 % verkürzte Prozesszeiten erreicht. Insbesondere beim<br />

Einsatz kleiner Schleifscheiben war aufgrund der verkürzten<br />

Abrichtzeiten eine deutliche Reduzierung der Prozesszeit<br />

möglich. Selbst im Vergleich zur Verwendung einer größeren<br />

Schleifscheibe (d s<br />

= 300 mm) aus Korund konnte noch eine<br />

Reduzierung von Prozesszeit und -kosten erzielt werden, siehe<br />

Bild 02 rechts. In den Untersuchungen wurde jedoch ebenfalls<br />

gezeigt, dass in Abhängigkeit von der Anzahl benötigter Abrichtdurchgänge<br />

die Schleif- und Abrichtwerkzeugkosten<br />

beim Einsatz von keramisch gebundenem cBN eine zentrale<br />

Rolle spielen. Aufgrund des teuren und hochharten cBN-<br />

Korns und dem schnelleren Verschleiß der Abrichtwerkzeuge<br />

ist der Einsatz keramisch gebundener cBN-Profilschleifscheiben<br />

nur wirtschaftlich möglich, wenn hohe Standzeiten zwischen<br />

den Abrichtdurchgängen erreicht werden können.<br />

ZUSAMMENFASSUNG<br />

Insgesamt konnte in den Untersuchungen gezeigt werden,<br />

dass beim Profilschleifen mit keramisch gebundenem cBN<br />

ein hohes Zerspanungsvolumen ohne Abrichten bei guter<br />

Verzahnungsqualität erreicht werden kann. Die hohe Werkzeugstandzeit<br />

bietet – insbesondere beim Einsatz von relativ<br />

zur Verzahnung kleinen Schleifscheiben – den Vorteil, dass<br />

die Anzahl benötigter Abrichtdurchgänge und Werkzeugwechsel<br />

signifikant reduziert werden kann. Auf diese Weise<br />

ist eine Verkürzung der Prozesszeit und somit eine Reduzierung<br />

der Fertigungskosten möglich.<br />

Literaturverzeichnis:<br />

[DENK14] Denkena, B.; Köhler, J.; Woiwoide, S.: Dressing of vitrified<br />

bonded CBN tools for continuous generating grinding. In: Prod. Eng. Res.<br />

Devel., 2014, Nr. 8, S. 585–591<br />

[KARP08] Karpuschewski, B.; Knoche, H.-J.; Hipke, M.: Gear finishing<br />

by abrasive processes. In: CIRP Ann., 57. Jg., 2008, Nr. 2, S. 621–640<br />

[KLOC17] Klocke, F.; Brecher, C.: Zahnrad- und Getriebetechnik.<br />

Auslegung - Herstellung - Untersuchung - Simulation. 1. Aufl. München:<br />

Hanser, 2017<br />

[PLAI18] Plainte, P.: Why Select Gear Grinding with cBN? In: Gear Tech.,<br />

2018, Nr. 6, S. 28–32<br />

[REIC06] Reichstein, M.; Catoni, F.: Grinding of Gears with Vitreous<br />

Bonded CBN-Worms. In: CIRP Ann., 55. Jg., 2006, Nr. 1, S. 355–358<br />

[SCHL04] Schlattmeier, H.: Diskontinuierliches Zahnflankenprofilschleifen<br />

mit Korund. Diss. RWTH Aachen University, 2004<br />

[STUF96] Stuff, D.: Einsatzvorbereitung keramisch gebundener<br />

CBN-Schleifscheiben. Diss. RWTH Aachen University, 1996<br />

IMPRESSUM<br />

erscheint <strong>2020</strong> im 59. Jahrgang, ISSN 0722-8546<br />

Redaktion<br />

Chefredakteur: Dipl.-Ing. Reiner Wesselowski (We)<br />

Tel.: 06131/992-322, E-Mail: r.wesselowski@vfmz.de<br />

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(Redaktionsadresse siehe Verlag)<br />

Gestaltung<br />

Anette Fröder, Sonja Daniel, Anna Schätzlein,<br />

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Chef vom Dienst<br />

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Sales<br />

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