Bedingungslose Perfektion im Miniaturformat - ANTRIEBSTECHNIK - Digital ...
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SONDERAUSGABE 2020 www.digital-engineering-magazin.de
ANTRIEBSTECHNIK
LINEARMOTOREN VON PIEZOMOTOR
Bedingungslose Perfektion
im Miniaturformat
Kostenloses Lagerverwaltungstool Inventarliste laden Zyklenzähler Produkt finden Produkt hinzufügen Empfangen Bestellen mouser.de/inventory-management
Editorial ANTRIEBSTECHNIK
Liebe Leserinnen und Leser, INHALT
die Digitalisierung macht auch vor der Antriebstechnik nicht halt und er-
04 Aktuell
möglicht immer mehr smarte Lösungen. Das zunehmende Aufrüsten des News aus der Antriebstechnik
Antriebsstrangs mit Elektronik erlaubt es den Konstrukteuren, intelligen-
tere und effizientere Antriebe zu entwickeln. Durch ihre Intelligenz und 06 Bedingungslose Perfektion
Konnektivität bieten moderne Antriebslösungen die besten Vorausset- Titelstory: Linearmotoren
zungen für eine vernetzte Produktionsumgebung in einer smarten Fabrik von PiezoMotor
mit Zustandsüberwachung und vorausschauender Wartung. Wie das in 08 Intelligente Antriebe
der Praxis aussieht und welche Auswirkungen die zunehmend schärfe- auf dem Vormarsch
ren Vorschriften für den Klima- und Umweltschutz auf die Entwicklung Was die wichtigsten Trends
neuer Antriebssysteme haben, erläutern uns 13 Experten von namhaften in der Antriebstechnik sind,
Antriebstechnik-Herstellern auf den Seiten 8 bis 12. verraten 13 Experten
Für Nanotechnologien, in der Medizintechnik und auch für viele Vaku- 13 Mit Brushless-Motoren zu
umanwendungen sind wartungsarme Miniaturmotoren mit reduzier- mehr Nachhaltigkeit
ter Anzahl von Bauteilen, geringem Bedarf an Bauraum und kaum Ver- Moderne BLDC-Motoren für
schleiß die idealen Antriebselemente. Warum das so ist, erfahren Sie auf die Industrie
den Seiten 6 und 7. 14 Mit Feingefühl zum
Und warum sich Miniatur-Kugelgewindetriebe ideal als zentrales Antriebs perfekten Loch
element in extrakorporalen Herzpumpen eignen, lesen Sie im Beitrag auf Flexibel konfigurierbar: Servo-
motoren für Werkzeugantriebe
den Seiten 20 und 21.
16 Maschinensicherheit mit
Viel Spaß bei der Lektüre!
durchgängigem Konzept
Sichere Überwachung
direkt im Antrieb
RAINER TRUMMER
Chefredakteur 18 Das passende Lager für
den optimalen Antrieb
Langlebige Hochleistungswälzlager
für Bremsen und Motoren
20 Schwachen Herzen auf
BESUCHEN SIE DAS DIGITAL ENGINEERING MAGAZIN die Sprünge helfen
AUCH AUF FACEBOOK, TWITTER UND XING.
Miniatur-Kugelgewindetriebe
für Herzpumpen
22 Entformen: Elektrisch
Redaktionell erwähnte Anbieter: statt hydraulisch
ABB S. 5, Bauer Gear Motor S. 8, Bonfiglioli S. 8, Dunkermotoren S. 10, Findling Wälzlager Zahnstangengetriebe für
S. 18, Framo Morat S. 4, Ganter S. 4, Groschopp S. 8, 14, Hanning S. 10, Jakob Antriebs-
Spritzgießwerkzeuge
technik S. 4, KEB Automation S. 10, 16, KEBA S. 11, Leantechnik S. 22, MinebeaMitsumi
S. 10, 13, PiezoMotor S. 6, SEW-Eurodrive S. 9, Sieb & Meyer S. 5, 11, Siemens S. 12,
August Steinmeyer S. 20, Sumitomo S. 12, Wittenstein Alpha S. 12
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ANTRIEBSTECHNIK News
Framo Morat Jakob Antriebstechnik
RADNABENGETRIEBE DREHMOMENTE
FÜR FAHRERLOSE SICHER BEGRENZEN
TRANSPORTSYSTEME Sicherheitskupplungen werden traditionell zum mechanischen
Schutz von Antriebsaggregaten eingesetzt. Insbesondere als
Fahrzeugen für Verteil- Kollisionsschutz in Vorschubachsen von Werkzeugmaschinen
systeme in Warenlagern finden sie Anwendung. Die flexible, spielfreie Sicherheitskupp-
müssen die eingesetz- lung der Baureihe SKB-KP ist eine Kombination aus Metallbalg-
ten Komponenten daher Servokupplungen und einem speziellem Sicherheitskupp-
kompakt, aber gleichzei- lungsmechanismus. Die Kompensation von Fehlausrichtungen,
tig leistungsstark sein. geringe Restkräfte, ein geringes Trägheitsmoment und eine ge-
Diese Anforderungen er- naue Übertragung des Drehmoments aufgrund der hohen Tor-
füllt das Radnabengetrie- sionssteifigkeit sind die hervorstechenden Eigenschaften dieser
be von Framo Morat mit Kupplungsart. Die besondere Merkmalskombination ist Überlast-
einer Gesamt-Getriebe- und Kollisionsschutz bei hoher Torsionssteifigkeit, exakter Dreh-
länge von 64 Millimetern momentübertragung und einem Drehmoment-Einstellbereich
zum einen durch die Inte- zwischen 2 und 2000 Newtonmetern.
Bild: Framo Morat
Framo Morat hat eine neue gration der Planetenstufe in
Radnabengetriebe-Baurei- das Laufrad. Die Fahrzeuge Ganter
he am Start, die speziell für können durch den reduzier-
den Einsatz in Fahrerlosen ten Bauraum des Antriebs WELLENKUPPLUNG WÄHLEN
Transportsystemen (FTS) ent- folglich mit vergleichsweise
wickelt wurde. Besonders größeren Akkus ausgestat- Wellenkupplungen übertragen re erhältlich. Mehrere Bohrungs-
produktiv und wirtschaft- tet werden, was wiederum Drehbewegungen und Dreh- durchmesser, unterschiedliche
lich arbeiten die häufig auch in längeren Laufzeiten resul- momente von Welle zu Welle Steife- und Härtegrade der Kupp-
als AGV (Automated Gui- tiert. Zum anderen wurde und gleichen dabei Toleranzen lungskörper sowie eine optionale
ded Vehicles) bezeichneten das Getriebe durch die di- und mechanische Fehler aus, die Passfedernut ermöglichen, sehr
Fahrzeuge, wenn sie lange rekte Krafteinleitung in den ansonsten zu Schäden an An- spezifisch auf den jeweiligen An-
Fahrwege und -zeiten ohne Fahrzeugrahmen und die ro- triebs- oder Messkonfigurationen wendungsfall einzugehen. Auf
wiederholtes Aufladen der buste Radlagerung für hohe führen könnten. Ganter liefert Anwendungsebene unterschei-
mitgeführten Energiespei- Radiallasten mit bis zu 500 Wellenkupplungen, die sowohl det man zwischen der Positions-
cher erreichen. Insbesondere Kilogramm Traglast pro Rad für die Drehmoment- und Leis- und Bewegungssteuerung sowie
in den zunehmend kleineren konzipiert. tungsübertragung wie auch für der Drehmoment- und Leistungs-
die Positions- und Bewegungs- übertragung. Positioniergenau
steuerung nutzbar sind. Trotz der muss die Drehbewegung bei
Titelanzeige: PiezoMotor großen Variationsbreite lassen der Positions- und Bewegungs-
sich die richtigen Ausführungen steuerung übertragen werden.
SONDERAUSGABE 2020
In der Halbleiterindustrie, in der Medizintech
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rasch finden. Eine Bauartenüber- Das erfordert einen Wellenkupp-
nik und auch für viele Vakuumanwendun
ANTRIEBSTECHNIK sicht stellt die wichtigsten Merk- lungstyp, der in Drehrichtung
gen sind lineare Antriebe mit besonderen
LINEARMOTOREN VON PIEZOMOTOR
Bedingungslose Perfektion male aller Wellenkupplungen spielfrei arbeitet und über eine
im Miniaturformat
Funktionsprinzipien gefragt. PiezoMotor aus auf einen Blick dar, Normblätter hohe Torsionssteifigkeit verfügt.
Schweden bietet wartungsarme Miniatur dokumentieren die Details der Typische Anwendungsbeispiele
motoren mit reduzierter Anzahl von Bautei einzelnen Kupplungsnormen. sind: Servo- oder Schrittmotoren
len und geringem Verschleiß. Die linearen
Weiterführende technische Hin- für Linearachsen, Industrieroboter,
Direktantriebe bieten eine Verbesserung des
weise zur Montage und Anwen- Prüfstände. Bei der Drehmoment-
Wirkungsgrads, der Dynamik und des Regel
verhaltens und sind zugleich elektromagnetisch verträg dung sowie Informationen zu und Leistungsübertragung hin-
lich – und auf Wunsch auch vakuumtauglich. Ihr auf Drehzahl, Temperatur, Torsions- gegen steht die reine Kraftüber-
Piezoelektrizität beruhendes Wirkprinzip ist so simpel steife, Trägheitsmoment und so tragung im Vordergrund. Dafür
wie genial. Spielfreiheit und hohe Haltekraft selbst im weiter sind zusammengefasst in sind Wellenkupplungen notwen-
ausgeschalteten Zustand machen sie zu attraktiven Alter einer Wellenkupplungsbroschü- dig, die hohen Drehmomenten
nativen herkömmlicher Antriebe. In Kürze präsentiert sowie starken Belastungen
das Unternehmen eine neue, revolutionäre Produktlinie.
standhalten und in groben
Anwendungsumfeldern
PiezoMotor Uppsala AB
Stålgatan 14
dauerhaft funktionieren.
754 50 Uppsala, Sweden Typische Anwendungsbei-
spiele sind: Förderanlagen,
Bild: Ganter
Telefon: +46 (0) 18 489 5000
E-Mail: info@piezomotor.se Pumpen und Rührwerke,
Internet: https://piezomotor.com/ Verpackungsmaschinen.
4 DIGITAL ENGINEERING Magazin Sonderheft 2020
ABB Sieb & Meyer
FOOD-SAFE ÜBER 1100 ZYKLEN FREQUENZ
UMRICHTER
Um die Produktsicherheit in der Lebens- heit und Zuverlässigkeit und verringern
mittel- und Getränkeindustrie zu gewähr- gleichzeitig das Risiko ungeplanter Aus- Mit Entwicklung der SD4x-Frequenz-
leisten, sind strenge Hygienestandards fallzeiten. Die Food-Safe-Motoren von umrichter für Hochgeschwindigkeits-
erforderlich. Die Motoren müssen häufig ABB sollen den rauen Washdown-Umge- Anwendungen hat Sieb & Meyer eine
gereinigt werden, damit es nicht zu Kon- bungen standhalten können. Das Gehäu- neue Softwarebasis und Regelungs-
taminationen kommt. Elektromotoren, se aus Edelstahl verhindert Korrosion und plattform zur Serienreife gebracht. Da-
die in diesem Bereich zum Einsatz kom- die Schutzart IP69 sorgt dafür, dass bei ei- bei haben sich einige weitere Neuerun-
men, können bei aggressiven Reinigungs- ner Hochdruckreinigung mit hohen Tem- gen ergeben: So können sich Anwender
prozessen jedoch Schäden erleiden. Spe- peraturen kein Schaden entsteht. Zudem auf eine zusätzliche Antriebsfunktion
Bild: ABB
ziell für solche Anwendungen entwickelte sind die Motoren leicht zu reinigen und freuen, zudem wurde das Tool Motor
Motoren erhöhen die Lebensmittelsicher- verfügen über eine glatte Oberfläche ohne Analyzer weiterentwickelt. Der Plan sei,
Rillen, in denen sich Verunreinigun- Anfang 2021 die bereits vorgestellte
gen festsetzen könnten. Im Zuge von SD4S-Variante ins Feld zu bringen. Die-
Tests wurden die in der Lebensmit- se Ausführung ist für kleine Hochge-
tel- und Getränkeindustrie üblichen schwindigkeitsspindeln und -motoren
Reinigungsverfahren nachgebildet. im Leistungsbereich von wenigen hun-
Dabei kam ein siebenstufiger Pro- dert Watt konzipiert und schließt da-
zess zur Anwendung, um eine gan- mit eine Lücke im Produktportfolio der
ze Woche mit täglicher Reinigung Frequenzumrichter. Da die Basis für die
darzustellen. Bei Temperaturen bis SD4x-Serie nun steht, wird der Fokus in
zu 55 °C und einem Druck bis zu 2021 auf der leistungsseitigen Erweite-
25 bar wurden insgesamt 158 Rei- rung der SD4S-Varianten liegen – den
nigungszyklen durchgeführt. Dies Beginn wird eine Schaltschrank-Varian-
entspricht 1.106 Vorgängen pro Tag te mit 1,5 kVA machen.
oder 418 Teststunden.
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Durch cynapse werden unsere Getriebe um integrierte Sensorik und digitale play IIoT
Services erweitert. Dadurch sind sie in der Lage, das Betriebsverhalten von
Antriebsachsen zu erkennen und sich in die digital vernetzte Umgebung einer
smarten Maschine zu integrieren. Profitieren Sie von einer Zustandsüberwachung
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ANTRIEBSTECHNIK Titelstory: Linearmotoren von PiezoMotor
Bedingungslose
PERFEKTION
Der Bedarf nach Linear-Direktmotoren, die nicht auf magnetischen Funktions
prinzipien basieren, ist groß: Für Nanotechnologien, in der Medizintechnik
und auch für viele Vakuumanwendungen sind lineare Antriebe mit besonderen
Funktionsprinzipien gefragt. PiezoMotor aus Schweden bietet wartungsarme
Miniaturmotoren mit reduzierter Anzahl von Bauteilen, geringem Bedarf an
Bauraum und kaum Verschleiß. › von Viktor Varga
U
m mit rotatorischen Motoren Für klassische Beispiele linearer Direkt
eine lineare Bewegung zu er- antriebe – etwa Magnetantriebe – ist der
zeugen, bedarf es Zahnstan- Hub allerdings meist auf wenige Millimeter
gen oder Spindelmechanismen. begrenzt. Zusätzlich muss zum Positions-
Allerdings entstehen dabei Verluste, die halten Energie zugeführt werden, woraus
den Gesamtwirkungsgrad wesentlich be- eine ungewünschte Erwärmung resultiert.
einträchtigen. Zudem wird ein zusätzli- Elektromagnetische Antriebe verursachen Die meisten Motoren, wie etwa der Piezo
LEGS Linear Twin LT40, sind sowohl für
cher Bauraum benötigt. Der aber ist in darüber hinaus eine Störstrahlung und
normale Umgebungen und als auch als
vielen miniaturisierten Anwendungen sind für Anwendungen, bei denen elek unmagnetische Vakuum-Version erhältlich.
knapp. Die große Anzahl an Bauteilen tromagnetische Verträglichkeit Vorausset- Dank seiner doppelt gepaarten Beine kann
er mit großer Kraft Mikroschritte im Sub-
und die Gefahr von Fehlern in der Posi zung ist, nicht geeignet. PiezoMotor mit Nanometerbereich leisten. Bild: PiezoMotor
tionierung durch Umkehrspiel sind wei- Sitz im schwedischen Uppsala stellt hoch-
tere Nachteile, die zu schlechter Dynamik präzise Motoren mit Direktantrieb her, die
und mangelnder Präzision führen. nicht auf magnetischen Funktionsprinzi-
In vielen Anwendungsbereichen pien basieren, keine Zahnräder oder me- Linearmotoren der LEGS-Kategorie von
sind deshalb lineare Direktantrie- chanische Getriebe benötigen und sogar PiezoMotor funktionieren mit Beinen aus
be gefragt, die eine Verbesserung vakuumtauglich sind. Sie liefern spielfreie Keramik, die durch Spannung sowohl ver-
des Wirkungsgrads, der Dynamik lineare Bewegungen mit Nanometer- oder längert als auch seitlich gebogen und da-
und des Regelverhaltens bieten. sogar Sub-Nanometer-Auflösung. durch bewegt werden können. Hervor-
gerufen durch eine Synchronisation, der
Inverser paarweise angeordneten Beine, startet
piezoelektrischer Effekt eine Bewegung im Submikrometer- bis
Die Piezo-Technologie macht sich den so Nanometerbereich, welche die Linearmo-
genannten inversen piezoelektrischen Ef- toren antreibt. Die phasenversetzte Be-
fekt zu Nutze. Piezoelektrizität beschreibt wegung der Aktoren klemmt stets die
die Änderung der elektrischen Polarisa- Antriebsstange, sodass diese nie freiläuft.
tion an Festkörpern, wenn sie elastisch Während die Antriebsstange im Motor
verformt werden – umge- stets in direktem Kontakt zu den Piezoele-
kehrt bewirkt es eine Ver- menten steht, bewirkt die Reibungskopp-
formung der Materialien lung zwischen den Schenkeln und der An-
beim Anlegen einer Span- triebsstange absolute Spielfreiheit, eine
nung. extrem kurze Reaktionszeit und eine hohe
Auflösung. Da darüber hinaus Klemmen
und Bewegungen von denselben Aktoren
Der LL06 mit spielfreiem übernommen werden, ist die starke Ver-
Direktantrieb und mit einem riegelung ohne Leistungsaufnahme bei
Gewicht von nur 16 Gramm
ist der bislang kleinste Linear-
Stillstand gewährleistet. Move-and-Hold-
motor von PiezoMotor. In Kürze Anwendungen sind das Spezialgebiet der
wird ein noch deutlich kleinerer Motoren. Die Leistungsfähigkeit der Piezo-
Linearmotor auf den Markt
gebracht. Linearmotoren reicht je nach Typ von eini-
Bild: PiezoMotor gen wenigen bis zu 450 Newton.
6 DIGITAL ENGINEERING Magazin Sonderheft 2020
Mikrodosierpumpe: Für Volumina von nur einem Nanoliter sind die Anforderungen an die
Präzision besonders hoch. Ein Antrieb von PiezoMotor wird dem gerecht. Bild: Ginolis
können andererseits langfristig zu einem ration mit den Kunden aus. Gerade wenn
unzureichenden Vakuum führen. Externe es um den Einsatz in High-Tech-Branchen
Leistungsfähig Steuerungslösungen aber bedeuten für geht, ist die Zusammenarbeit auf Entwick-
bis ins kleinste Detail Positioniersysteme Einschränkungen in lerebene erforderlich. In Kürze präsentiert
Ein linearer Piezomotor bietet enorme Vor- Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Auf- das Unternehmen eine neue Produktlinie:
teile in Bezug auf die Genauigkeit. Seine lösung. Die Vollkeramik-Isolieraktoren Ein revolutionär kleiner Linearmotor – groß
Funktionsweise beruht, wie beschrieben, von PiezoMotor gewährleisten Ausga- wie ein Fingernagel und enorm stark. Kos-
auf dem Reibungskontakt zwischen dem sungsfreiheit und hohe Ausheiztempe- teneffizient und unkompliziert wird er sich
Piezomaterial und der beweglichen Stan- raturen – optimale Voraussetzungen für für unterschiedlichste Anwendungen ein-
ge, die wiederum an dem zu bewegen- den Einsatz selbst im Ultrahochvakuum. setzen lassen – von der Halbleiterindustrie
den Objekt befestigt ist – das macht den Ohne bewegliche Teile wie Zahnräder und Optik über die Medizintechnik bis hin
Motor zu einem echten Direktantrieb. Die oder Lager sind sie außerdem verschleiß- zur Fertigungsautomatisierung. RT ‹
Anzahl der Bewegungskomponenten wird frei. Langzeituntersuchungen haben die
auf ein Minimum reduziert. Die inhärente Tauglichkeit bestätigt. Viktor Varga ist Product Manager bei
PiezoMotor Uppsala AB in Schweden.
Steifigkeit des Piezomaterials lässt sich so
voll ausnutzen, was zu einer stabilen und Weniger Platz erforderlich
wiederholbaren Leistung führt. Das Ge- Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen
samtsystem ist stabil und vorhersehbar. ist die Anzahl der Teile und Elemente im ÜBER PIEZOMOTOR
Viele der piezoelektrischen Motoren sind Piezomotor gering: Die einfache Antriebs Das schwedische Unternehmen
vakuumtauglich, während herkömmliche elektronik spart Platz, wodurch sich jede PiezoMotor Uppsala AB ist ein welt
Elektromotoren nur unter enormen An- Anwendung in hohem Maße miniaturisie- weit führender Entwickler und Her
passungsaufwand der verwendeten Ma- ren lässt. Deswegen sind die Einsatzberei- steller von Mikromotoren auf Basis
terialien in Betracht kommen. Die Motor- che überall dort, wo höchste Präzision bei piezoelektrischer Materialien. Die
komponenten gasen im Vakuum aus und größter Miniaturisierung gefragt ist. Die global vertriebenen Motoren zeich
zerstören die Funktionalitäten, die austre- Spielfreiheit, eine hohe Haltekraft im aus- nen sich durch ihre hohe Präzision,
tenden Materialien schlagen sich an den geschalteten Zustand sowie eine sehr gute kleine Größe und ihre Verwendbar
umliegenden Wänden und Komponen- Dynamik und extreme Miniaturisierbarkeit keit in magnetischem Umfeld aus.
ten nieder. Die Ausgasung führt zur Ver- wissen viele Anwender bereits zu schätzen. Am Hauptsitz in Schweden betreibt
schmutzung der optischen Präzisionskom- Dass die Piezomotoren darüber hinaus PiezoMotor eine eigene Entwick
ponenten und empfindlichen Materialien wartungsarm und vakuumtauglich sind so- lungs- und Produktionsstätte und
im Vakuum. Wenn darüber hinaus aus den wie ohne Magnetfelder arbeiten, macht sie beschäftigt 35 Mitarbeiter. Kunden
Motorblechen, Wicklungen und Metall für eine große Auswahl von OEM-Anwen- des 1998 gegründeten Unterneh
oberflächen Luftmoleküle austreten, führt dungen mit Fokus auf hochgenauer Posi mens, das Inhaber von 60 Patenten
das zu einem unzureichenden Vakuum. tionierung attraktiv. ist, stammen aus den Bereichen
Diese möglichen Leckagen haben einer- PiezoMotor zeichnet sich durch ein ho- Diagnose, Halbleiterindustrie und
seits lange Abpumpzeiten zur Folge und hes Innovationspotenzial und enge Koope- Photometrie.
DIGITAL ENGINEERING Magazin Sonderheft 2020 7
ANTRIEBSTECHNIK Expertenumfrage Antriebstechnik
Intelligente Antriebe
AUF DEM VORMARSCH
Die Digitalisierung erreicht mehr und mehr die Antriebstechnik und bietet den Herstellern neue Möglichkeiten.
Moderne Antriebe eignen sich beispielsweise für eine vorausschauende Wartung oder erfüllen immer strengere
Anforderungen an die Energieeffizienz. Was derzeit die wichtigsten Trends in der Antriebstechnik sind und welche
Vorteile intelligente Antriebslösungen bieten, verraten uns 13 Experten.
wattstunde, die nicht verbraucht wird, muss zuletzt bei der Planung und dem Bau des
FRAGEN AN DIE EXPERTEN: man nicht erzeugen. Elektromaschinen, neuen Produktionsstandortes in Bologna.
1. Welche Auswirkungen hat die fort- optimiert für den Netzbetrieb, verlieren an 3. Als Hersteller des gesamten Antriebs-
schreitende Digitalisierung in der Bedeutung. Dafür wird ein ressourcenscho- strangs für Getriebe, Motoren und Frequenz
Industrie auf die Antriebstechnik? nendes Design, welches die Optimierung umrichter ist es uns möglich, den komplet-
2. Was sind die wichtigsten Vorteile des Motors für den Betrieb am Umrichter er- ten Antriebsstrang auf der Produktseite zu
von intelligenten Antriebslösungen fordert, immer wichtiger. Damit entstehen beeinflussen. Damit können wir auf neue
für den Maschinen- und Anlagenbau? Anforderungen gut reagieren; dazu gehört
neue, kompakte, mechatronische Antriebe,
3. Wie beeinflussen die zunehmend die zukünftige Ökodesign-Anforderungen auch der Klima- und Umweltschutz. Hier
restriktiveren Vorschriften für den erfüllen und Industrie-4.0-fähig sind. Die sind vor allem die Ecodesign-Richtlinie und
Klima- und Umweltschutz die Ent-
Antriebe sind während des gesamten Pro- die neue europäische Energieeffizienzver-
wicklung neuer Antriebssysteme?
duktlebenszyklus digital abgebildet. ordnung als wichtige Einflüsse zu nennen,
die wir selbstverständlich in unserem Pro-
duktportfolio berücksichtigen. Wir über-
Nader Halmuschi Gerald nehmen als Unternehmen auch die Ver-
MANAGING DIRECTOR BEI
Schneeloch antwortung für die Zusammenführung
BAUER GEAR MOTOR PRODUCT MANAGER von Nachhaltigkeit und technisch interes-
DRIVES AND CONTROLS
BEI BONFIGLIOLI VECTRON
santen Lösungen.
1. Mit der fortschreitenden Digitalisie- 1. Die Digitalisierung ist in der Antriebs- Wolfgang Pflug
rung im Zusammenhang mit Industrie 4.0 technik bereits seit Jahrzehnten ein beste- VORSTANDSVORSITZENDER
BEI GROSCHOPP
werden passive Aktoren zu aktiven Kom- hender Prozess. Für den Maschinenbetrei-
ponenten, indem sie Daten weitergeben, ber ist die Produktivitätsverbesserung ein
die sich in der Maschine oder Anlage zu wesentlicher Punkt – genau das bietet die
Diagnose- oder Weiterverarbeitungszwe- Digitalisierung. Als Antriebshersteller bieten
cken verwenden lassen. Dabei werden Ge- wir unseren Kunden daher die Lösungen, die 1. Im Zuge der Digitalisierung gewinnt
triebemotoren sukzessive zu Industrie-4.0- sie benötigen, und greifen Themen wie IIoT, für uns die Entwicklung integrierter, daten-
Komponenten, da man sie direkt in das Condition Monitoring und moderne Kon- basierter Produkte und Dienstleistungen
Maschinen-Ecosystem integrieren kann. nektivität auf, beispielsweise in unseren neu- zunehmend an Bedeutung. Es wird erwar-
2. Intelligente Antriebslösungen bieten en Produkten wie dem AxiaVert-Frequenz- tet, dass sich zukünftig immer mehr Antrie-
durch Features wie dem elektronischen umrichter und dem Evox-Getriebemotor. be digital ansteuern lassen. Smartphones
Typenschild Zeiteinsparung bei der Inbe- 2. Hier sehen wir verschiedene Aspek- und Tablets werden künftig nicht mehr nur
triebnahme sowie einen schnellen und te: Produktivitätssteigerung, Erhöhung der im Bereich Maintenance zum Einsatz kom-
sicheren Zugriff auf die Getriebemotor- Energieeffizienz, bessere Diagnose und men, sondern auch für die Inbetriebnahme
daten. Solche intelligenten Antriebe fun- damit bessere Folge-Projektierungen neu- von Maschinen und Anlagen. Deshalb ha-
gieren zusätzlich als Data Mining Devices, er Maschinen und der eingesetzten Kom- ben wir einen neuen Controller, den RBD-
mit denen sich wichtige Aspekte, zum Bei- ponenten sind alles wichtige Aspekte, die S+, entwickelt, der die Bedienbarkeit und
spiel Predictive Maintenance, bedeutend letztlich auch in einer deutlichen Kosten- das Motoren-Setup erheblich erleichtert.
einfacher realisieren lassen. einsparung in den Life Cycle Costs der Ma- Auch die Fernabfrage via Bluetooth oder
3 Weltweite Vorschriften zur Energie- schine resultieren. Dies ist natürlich für un- App ist damit möglich.
effizienz (IE3 oder höher), der Klimaschutz sere Kunden und Partner interessant, aber 2. Durch permanentes Monitoring wer-
und damit die Reduktion von CO2, rücken auch für uns selbst. Denn auch bei uns wer- den Verschleißerscheinungen der Antrie-
immer mehr in den Mittelpunkt. Jede Kilo- den solche Aspekte positiv genutzt, wie be digital erfasst und Wartungsintervalle
8 DIGITAL ENGINEERING Magazin Sonderheft 2020
entsprechend plan- und anpassbar. Das re- dem Movikit OPC-UA für die Steuerung hat
duziert Stillstandzeiten und Ausfallkosten Hans-Joachim der Benutzer die Möglichkeit, die Informa
auf ein Minimum. Die präventiven Kon Müller tionen des Antriebsstrangs einem darüber-
trollmechanismen gewährleisten somit eine MARKTMANAGER liegenden System zur Verfügung zu stellen.
BEI SEW-EURODRIVE
zuverlässige Systemleistung, höhere Effizi- 2. Durch das zunehmende Aufrüsten des
enz und maximale Produktivität. Die Null- Antriebsstrangs mit Elektronik lassen sich
Fehler-Produktion rückt in greifbare Nähe. immer effizientere, auf die spezielle Aufgabe
Zudem eröffnet uns ein digitalisierter Op- 1. Der höhere Digitalisierungsgrad hat optimierte Antriebseinheiten entwickeln.
timierungskreislauf über den gesamten zur Folge, dass auch immer mehr Daten Ein vorausschauender Service und die früh-
Lebenszyklus hinweg ganz neue Möglich- des Antriebs zur Verfügung stehen. Zuneh- zeitige Warnung bei kritischen Zuständen
keiten – vom Design bis zum Service. Daher mend wird Sensorik in den Antriebsstrang führen zu kürzeren Ausfallzeiten. Das Be-
setzen wir bei Groschopp den Fokus ver- integriert. Sie liefert Daten, die eine über- triebsverhalten wird transparent und lässt
stärkt auf digitale Lösungen für unsere kun- lagerte Steuerung auswerten kann. Hierfür sich dadurch weiter optimieren. Unter dem
denindividuellen Antriebe. benötigt man zunächst eine Infrastruktur. Stichwort DriveRadar bietet SEW-Eurodrive
3. Momentan schätzen wir den Einfluss Das Antriebssystem muss entsprechend skalierbare Monitoring- und Überwachungs-
von Klima- und Umweltschutzvorgaben vorbereitet sein, um die großen Daten- leistungen für die smarte Fabrik.
Bild: Siemens AG
für die automatisierte Antriebstechnik als mengen zu übertragen. Weil die Vernet- 3. Bei der Entwicklung eines Antriebs-
gering ein. Zudem arbeiten moderne elek zung inzwischen über den Antriebsstrang strangs ist das Thema Energieeffizienz
trisch angetriebene Maschinen sehr sauber mit Umrichter und Motor hinausgeht, wer- immer präsent. Mit den internationalen
und erleichtern die Arbeit im Werk immens, den offene, standardisierte Schnittstellen Vorschriften wird dem ein noch ambitio-
so dass eine deutlich bessere Gesundheit auch in der Steuerung benötigt. Außerdem nierterer Zeitplan aufgesetzt. Die Heraus-
und Lebensqualität der Mitarbeiter erreicht müssen die Daten sinnvoll aufbereitet und forderung dabei ist, die Anforderungen
werden kann – ohne Klima und Umwelt zu ausgewertet werden, um damit Optimie- frühzeitig rechtssicher über das gesamte
belasten. Allerdings könnte vor allem im rungen erreichen zu können. Auch hierfür Motorenportfolio hinweg umzusetzen. Da-
Mittelstand der Spielraum für die Entwick- sind entsprechende Komponenten erfor- rüber hinaus sind nicht nur die Regularien
lung von Sonderlösungen oder Innovatio- derlich. SEW-Eurodrive bietet mit der digita- eines Landes zu beachten, vielmehr soll-
nen durch das primäre Ziel der Energieein- len Motorschnittstelle DDI eine äußerst per- te ein Motor weltweit einsetzbar sein. Das
sparung geringer werden. formante und zudem robuste Lösung. Mit ist eine enorme Herausforderung und be-
UNSERE GETRIEBE-
LÖSUNGEN:
SO INDIVIDUELL
WIE IHR AGV.
Unser kompaktes und hoch belastbares NGV: die + Ideal bei hohen Radiallasten
ideale Basis, um das perfekte Getriebe für Ihr + Extrem platzsparend
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ANTRIEBSTECHNIK Expertenumfrage Antriebstechnik
FRAGEN AN DIE EXPERTEN: ein wichtiges Thema sein. Schon seit Jah- triebspunkt optimal einstellen lässt. Aus
1. Welche Auswirkungen hat die fort- ren werden die Wirkungsgradklassen der Gründen der elektromagnetischen Ver-
schreitende Digitalisierung in der Asynchronantriebe durch IEC60034-30 träglichkeit ist die Integration der Elektro-
Industrie auf die Antriebstechnik? geregelt. Es ist zu erwarten, dass auch die nik in den Motor sinnvoll.
2. Was sind die wichtigsten Vorteile dauermagnetbehafteten bürstenlosen An-
von intelligenten Antriebslösungen triebe zukünftig normativ geregelt wer-
für den Maschinen- und Anlagenbau? den – vor allem, weil solche Antriebssyste- Tobias Pfendler
3. Wie beeinflussen die zunehmend me mehr und mehr zum Einsatz kommen. HEAD OF MARKETING
AND PRODUCT STRATEGY
restriktiveren Vorschriften für den Hier spielt wiederum die Digitalisierung BEI DUNKERMOTOREN
Klima- und Umweltschutz die Ent- eine wichtige Rolle, weil man damit leich-
wicklung neuer Antriebssysteme? ter fortgeschrittene Energiespartechniken
entwickeln und einsetzen kann.
darf einer guten Vernetzung und schnellen 1. Wie viele Komponenten der Feld
Reaktionsfähigkeit. Die zweite Generation ebene werden auch die Antriebe von Dun-
der Antriebsbaureihe DR.. erfüllt die neu- Erol Bernstein kermotoren immer intelligenter. Wir nutzen
esten Vorgaben. Darüber hinaus bieten wir PRODUKTMANAGER unsere langjährige Erfahrung bei smarten
ANTRIEBSTECHNIK BEI
mit Movigear Antriebseinheiten, die be- HANNING ELEKTRO-WERKE
Antrieben und Kundenapplikationen, um
reits die Wirkungsgradklasse IE5 erfüllen. darauf basierend passende IIoT-Lösungen
anzubieten – ohne dass sich Kunden Ge-
danken über die Anbindung und die Analy-
Dr. Vladimir 1. Die Anforderungen an die Antriebs- se von Motoren machen müssen. Die für die
Popov technik in Bezug auf Vernetzbarkeit wach- Edge bereitgestellte Software übernimmt
DIVISION MANAGER R&D, sen. Die Antriebe werden Teil eines Systems dabei die Funktion, die unterschiedlichen
HEAD OF PRODUCT UNIT
INDUSTRIAL & ROBOTICS
und müssen entsprechend Schnittstellen Motoren an die Cloud anzubinden oder
MOTORS, MINEBEAMITSUMI zum Datenaustausch mit Steuerungen oder auch Daten für Applikationen von Kunden
intelligenten Sensoren besitzen. Vielfach er- bereitzustellen. Gleichzeitig entsteht der-
1. Bedeutende. Sie werden heute auch wartet man von den Antrieben auch, dass zeit eine Geräte-Cloud, die als ortsunab-
nicht mehr mit dem Abakus rechnen wol- sich einfache Steuerungsaufgaben dezent- hängige Remote-Plattform fungiert. Damit
len, wenn Ihnen ein Computer zur Verfü- ral realisieren lassen. Gleichzeitig sollen sie lassen sich beispielweise Analytics-Funk
gung steht. So ist es auch in der Antriebs- einfach einzurichten und zu bedienen sein. tionen wie die Vorhersage von Ausfall-
technik. Die Digitalisierung macht vieles 2. Der Anwender kann Teilaufgaben wahrscheinlichkeiten realisieren, oder auch
einfacher. Es gibt heute Möglichkeiten, die zur Steuerung einer Maschine in den An- Remote-Firmware-Downloads.
vor 40 Jahren undenkbar waren, zum Bei- trieben ausführen lassen. Bei geeigne- 2. Neben den bereits beschriebenen
spiel zwei Antriebe winkelsynchron laufen ter Topologie kann man sogar auf eine Vorteilen durch das IIoT sind auch völlig
zu lassen. Dafür waren damals viele Kunst- übergeordnete Steuerung verzichten. neue Steuerungstopologien möglich –
griffe und Kenntnisse nötig. Heute ist es nur Beim Condition Monitoring überwacht von einzelnen selbstständig agierenden
eine Frage der Bandbreite und der Verbin- der intelligente Antrieb den Prozess, regelt Motoren bis hin zu komplett dezentral or-
dungsgeschwindigkeit. Die Antriebe „re- Störgrößen aus und löst bei Prozessfehlern ganisierten Software-Architekturen. Ma-
den“ miteinander und „stimmen sich ab“. einen Event aus. Mit Hilfe der Vernetzung schinen und Anlagen lassen sich einfach
2. Zum einen die verbesserte Kommuni- werden andere Antriebe informiert, und der in einzelne Module unterteilen und vom
kation und Benutzerfreundlichkeit. Ein Ser- Störfall lässt sich technisch begrenzen. An- Maschinenbauer nach den Bedürfnissen
vicetechniker kann zukünftig intelligente geschlossene oder integrierte Sensoren er- der Endkunden zusammenstellen.
Antriebssysteme mit seinem Smartphone fassen Daten und können zur Verbesserung 3. Die Hersteller setzten zunehmend auf
„im Vorbeigehen“ abfragen, warten und der Prozessleistung verwendet werden. effiziente Motorkonzepte. Die BLDC-Syn-
parametrieren. Eine Zentrale sammelt die- Durch Predictive Mainenance lassen sich chronmotoren von Dunkermotoren haben
se Daten von Antrieben weltweit mittels IoT Wartungsarbeiten an einer Maschine oder in der Regel einen Wirkungsgrad von deut-
und kann diese durch Big-Data-Algorith- Anlage besser planen und damit kostenin- lich über 90 Prozent und erfüllen die stren-
men analysieren, um dem Techniker einen tensive Ausfallzeiten minimieren. gen Anforderungen nach IE5.
besseren Handlungsvorschlag zu geben. 3. In der Ökodesign-Richtlinie gibt es
Zum anderen ist es möglich, „klassische“ klare Vorschriften zur Energieeffizienz von
Geräte wie Geber, Motoren und Bremsen Elektromotoren, Antriebssystemen und Stefan Höltke
nicht nur elektrisch, sondern auch daten- energieintensiven Anwendungen. Um die PRODUKTMANAGER DRIVES
BEI KEB AUTOMATION
technisch zu verbinden. Somit erreicht Grenzwerte einzuhalten, werden Induk
man einen besseren Zusammenschluss tionsmotoren durch Synchronmotoren
des Gesamtsystems; die Anlagengröße ersetzt. Diese Motoren bedürfen oftmals
kann wachsen, die Komplexität steigen einer Motorsteuerung für den Betrieb.
und man behält trotzdem den Überblick. In vielen Anwendungen, zum Beispiel in 1. Die zunehmend herstellerübergrei-
3. Die Energieeffizienz der elektrischen Pumpen, ist ein drehzahlgeregelter An- fende Vereinheitlichung von Technologien
Antriebssysteme wird auch in Zukunft trieb vorteilhaft, weil sich damit der Be- erhöht die Usability und ermöglicht eine
10 DIGITAL ENGINEERING Magazin Sonderheft 2020Zeitersparnis bei Planung und Konstruktion von Analysen antriebsintern, nur die Ergebnisse werden
Maschinen. Ferner werden dafür Daten und Mo- ressourcenschonend an die Maschinensteuerung
delle – etwa digitale Zwillinge – von Antriebskom- übertragen. Möglich ist aber auch die Übertragung
ponenten bereitgestellt, um das Engineering zu der Rohdaten. Die zunehmende Rechnerleistung
vereinfachen und durch moderne Methoden wie erlaubt es, komplexe Software zu integrieren. Dies
virtuelle Inbetriebnahmen zu ergänzen. Für die führt nicht nur zur besseren Regelungsqualität, son-
Software der Drive Controller ergeben sich erhöhte dern dank adaptiver Verfahren und digitalisierter
Anforderungen an Rechen-Performance und Spei- Typenschilder zu einer schnelleren Inbetriebnahme
cher, ebenso für die Security zur Absicherung der oder innovativen Servicekonzepten.
Kommunikationskanäle. 3. Dadurch entstehen neue Einsatzfälle, die wir
2. Intelligente Antriebslösungen erreichen schnell und kostengünstig mit modularen Antriebs-
schnellere Reaktionszeiten innerhalb des Systems. Plattformen lösen. Unsere magnetgelagerten Turbo-
So lassen sich Anlagen modular aufbauen und ver- Blower-Antriebssysteme sparen erheblich Energie
netzen; die Entwicklung und Realisierung wird ver- in der biologischen Abwasserreinigung. KEBA Pitch-
einfacht. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Er- Antriebe sind seit Jahren im Windbereich erfolgreich.
fassung von Betriebsdaten, die beispielsweise zur Dem Ruf nach Energieeinsparung begegnen wir mit
Überwachung und Optimierung der Maschinen- unseren Mehrachssystemen, die Versorgungsein-
funktion und Prozesse nutzbar sind. Mit diesen Da- heiten mit aktiver Rückspeisung sowie intelligente
ten werden – per Condition Monitoring oder Pre- Energiespeichermodule integrieren. Eine effizien-
dicitive Maintenance – zum Beispiel Störungen te Energieverteilung zwischen Netz und Antriebs-
frühzeitig erkannt, um Stillstandzeiten zu verringern. strang ist damit gewährleistet.
3. Klima- und Umweltschutz sind wichtig – auch
in der elektrischen Antriebstechnik. Großes Poten
zial liegt in der Abkehr von ungeregelten Antrieben. Torsten Blankenburg
Der Einsatz von Frequenzumrichtern spart in diver- VORSTAND TECHNIK
BEI SIEB & MEYER
sen Anwendungen viel Energie. Umrichter sind hier
der Schlüssel zur Energieeffizienz. Standards und
Normen sollten den Spielraum dieser Komponen-
te nicht zu stark einschränken. Im schlechtesten Fall
wären kostengünstige und effektive Technologien 1. Die Antriebstechnik wurde in der Vergangen-
nicht mehr anwendbar. Ein Produkt könnte teurer heit oft nur unter dem Aspekt des Antreibens von
und aufgrund dessen der Motor wiederum ungere- Anlagen- und Maschinen betrachtet und die Leis-
gelt eingesetzt werden. tungsfähigkeit nur über die Leistung, Geschwindig-
keit und Genauigkeit definiert. Durch Themen wie
IIoT und Digitalisierung bekommen Zusatzeigen-
Jörg Brinkemper schaften wie OPC-UA-Fähigkeit oder Bereitstellung
STRATEGISCHER PRODUKTMANAGER von aggregierten Antriebsdaten einen höheren
DRIVES & AUTOMATION SOLUTIONS
BEI KEBA INDUSTRIAL AUTOMATION
Stellenwert und bieten das Potenzial, komplette Fer-
GERMANY tigungsprozesse maschinenübergreifend zu opti
mieren. Die größte Herausforderung sehen wir auf
der Datenseite, wo es aktuell kaum standardisierte
1. Der digitale Antrieb nimmt hier eine Schlüs- Datenmodelle für spezifische Applikationsbereiche
selposition ein. Alle Sensorsignale aus der Achse gibt. Wünschenswert wäre es, zukünftig auch für die
und der gekoppelten Mechanik werden im Reg- übergeordneten Datenebenen/-inhalte mit Stan-
ler in Echtzeit erfasst, während die dezentrale dards zu arbeiten, so wie sie für das Antriebsprofil,
Antriebsintelligenz parallel komplexe Auswer-
zum Beispiel das CiA DS-402, vorliegen.
tungen durchführt. Unser „Industrie 4.0-Antrieb“ 2. Moderne und intelligente Antriebsverstärker
steuert also nicht nur die Achsbewegung, sondern leisten einen wichtigen Beitrag zur Optimierung
kombiniert gleichzeitig präzise Messtechnik, Da- von Produktionsprozessen. Erstens können sie über-
tenanalyse sowie die Kommunikation über schnel- geordneten Steuerungen komplexe Prozessdaten
le, industrielle Schnittstellen. Verbunden mit intel- bereitstellen, und zweitens können sie auch externe
ligenten Softwarelösungen wird der Antrieb somit Prozessdaten für die eigene Regelung berücksich-
selbst zum Edge-Controller. tigen. Prozesse sind somit nicht mehr durch feste
2. Intelligente Antriebe haben zum Ziel, Stillstän- Parameter bestimmt, sondern passen sich adaptiv
de zu minimieren sowie die Prozessgeschwindigkeit an veränderte Umgebungsbedingen an.
oder -qualität zu erhöhen. Schlagworte sind „Con- 3. Speziell bei Komponenten für Standard-
dition Monitoring“ oder „Predictive Maintenance“. Anwendungen führen diese Vorschriften zu hö-
Defekte werden schnell, ein Verschleiß wird vor- heren Entwicklungs- und Prüfaufwendungen,
ausschauend diagnostiziert. Bei KEBA erfolgen alle was sich auch auf die Kosten auswirkt. AndererseitsANTRIEBSTECHNIK Expertenumfrage Antriebstechnik
FRAGEN AN DIE EXPERTEN: 3. Natürlich wird die Antriebstechnik effizienz, Umwelt- und Klimaschutz betref-
1. Welche Auswirkungen hat die fort- durch Vorschriften beeinflusst. Strenge- fen vor allem auch das Motorendesign. Dazu
schreitende Digitalisierung in der re Normen und Richtlinien animieren zum hat unsere Schwesterfirma – der Elektromo-
Industrie auf die Antriebstechnik? Austausch von ineffizienter Antriebstech- torenspezialist Lafert – einiges an Entwick-
2. Was sind die wichtigsten Vorteile nik. Gleichzeitig schaffen neue hocheffizien- lungsleistung erbracht.
von intelligenten Antriebslösungen te Antriebe den Anreiz zum Austausch. Und
für den Maschinen- und Anlagenbau? schließlich helfen Digitalisierung, die Nut-
zung von Daten und Zukunftstechnologien Norbert Pastoors
3. Wie beeinflussen die zunehmend
restriktiveren Vorschriften für den diese Anforderungen zu meistern. GESCHÄFTSFÜHRER
Klima- und Umweltschutz die Ent- VON WITTENSTEIN ALPHA
wicklung neuer Antriebssysteme?
Sebastian
bieten die restriktiveren Vorschriften auch Markert
Chancen für die Hersteller, da in vielen An- DEPARTMENT MANAGER 1. Die großen Innovationspotenziale
GLOBAL R&D SERVO DRIVE
wendungsfeldern weitere Effizienzsteige- SYSTEMS BEI SUMITOMO
in der Antriebstechnik liegen in der Digi-
rungen nur durch den Einsatz von optimier- talisierung. Moderne Getriebe brauchen
ten Antriebssystemen möglich werden, zum Intelligenz und Konnektivität, um Teil ei-
Beispiel direktangetriebene Turboverdich- 1. Den größten Trend sehen wir in ner vernetzten Produktionsumgebung im
ter anstelle von Lösungen mit Getrieben. der Getriebe-Integration zu Gesamtsyste- Kontext einer smarten Fabrik sein zu kön-
men, unter anderem die Entwicklung von nen. Unsere Getriebe mit Cynapse-Funk-
AGV-Antriebssystemen oder gesamthaften tionalität, also mit integrierter Sensorik,
Michael Leipold Aktuatoren. Hierbei werden Getriebe, Mo- Logik und IO-Link-Datenausgabe, bilden
PROJEKTLEITER DIGITALISIE tor, Bremse und Elektronik in einer abge- die Grundlage für digitale smarte Services
RUNG ANTRIEBSTECHNIK IM
BEREICH MOTION CONTROL
stimmten Komponente vereint, um vielerlei mit Mehrwert, die weit über Predictive-
BEI SIEMENS Kompensationsalgorithmen implementie- Maintenance-Szenarien hinausgehen und
ren zu können. Auch Funktionserweiterun- bei uns, aber auch gerade bei unseren Kun-
gen durch integrierte Sensorik sind damit den, neue Geschäftsmodelle induzieren.
1. Die Digitalisierung bietet für Maschi- kosteneffizient darstellbar. Dies führt zu Per- 2. Intelligente Antriebslösungen, die di-
nenbauer und -anwender immenses Poten- formance-Verbesserungen, wie sie durch rei- rekt an der Komponente prozessrelevante
zial – durch die höhere Verfügbarkeit von ne Mechanik nicht zu erreichen wären. Werte erfassen und überwachen, liefern not-
Maschinen, schnellere Entwicklungsprozes- 2. Eine effizientere Ausnutzung der ein- wendige Informationen, um Prozesse und
se und optimierte Maschineneigenschaften gesetzten Ressourcen. Zum Beispiel ermög- Produktionsabläufe besser zu machen sowie
auf der einen und die Optimierung von Sta- licht Condition Monitoring eine optimale Kosten zu senken. Ihre Vorteile liegen in den
bilität, Flexibilität und Effizienz im Produk- Wartung und somit die Lebensdauerverlän- Antworten auf Fragen, die man aus tech-
tionsprozess auf der anderen Seite. Ermög- gerung und bessere (Ein-) Planung des Ser- nologischer Sicht erst heute sinnvoll stellen
licht wird das durch den digitalen Zwilling. vice. Mittels integrierter Sensorik können kann, zum Beispiel: Wann wird eine Maschi-
Die Daten aus dem Antriebsstrang sind ein Anwendungen auf den Punkt genau ge- ne beginnen, fehlerhafte Teile zu produzie-
essenzieller Datenpunkt für den digitalen steuert werden. Eine Drehmomentüberwa- ren, oder wann werden kritische Kompo-
Zwilling und die Simulation von Antriebs- chung im Getriebe lässt sich beispielsweise nenten verschleißen? Antworten, die in der
strang und Maschinenverhalten. Es gilt: je zur exakten Regelung der benötigten Last Vergangenheit oft mit Unsicherheit behaftet
mehr Datenpunkte ich habe, desto genauer oder zur Identifikation von Störungen nut- waren, basieren jetzt auf Fakten, das heißt
wird der digitale Zwilling. Dieser ermöglicht zen. Sind entsprechende Features direkt in auf Daten, wie sie die smarten Cynapse-
beispielsweise die virtuelle Inbetriebnahme der Komponente integriert, können unse- Getriebe von Wittenstein Alpha bereitstel-
einer Maschine oder die Optimierung des re Kunden ohne großen Aufwand diese zu- len. So bieten wir mit der Anomalie-Erken-
Maschinenbetriebs. Zudem kann etwa der sätzlichen Informationen nutzen. nung einen digitalen Service, der in der Lage
Servicebedarf durch die Überwachung von 3. Dieses Thema betrifft alle produzieren- ist, Fehler zu erkennen, bevor sie auftreten
Antriebskomponenten identifiziert werden. den Unternehmen und ist uns auch wichtig. oder Verschleiß zu bemerken, bevor er sich
2. In jeder Maschine sind Antriebe ent- Auf der Getriebeseite können wir beispiels- als Maschinenausfall bemerkbar macht.
halten – beim Betrieb einer Maschine fallen weise in Zukunft über dedizierte Schmier- 3. Wittenstein ist schon immer mit dem
also viele Daten im Antriebsstrang an. Die stoffe oder Detailoptimierungen am Bauteil Anspruch angetreten, Produkte mit hoher
Anbindung von Frequenzumrichtern an die noch energieeffizienter werden. Auch sind Leistungsdichte und damit einer hohen
Siemens Industrial Edge-Plattform ermög- höhere Leistungsdichten durch eine konti- Ressourcen- und Energieeffizienz zu ent-
licht die Analyse dieser hochfrequenten Da- nuierliche Weiterentwicklung in den Berei- wickeln, um zum wirksamen Klima- und
ten. Intelligente Algorithmen identifizieren chen Konstruktion und Material/Werkstoffe Umweltschutz beizutragen. Wir unter
Muster, erkennen so Anomalien und deren möglich. Unsere einstufige DA-Präzisions- stützen mit unseren Produkten – und
Ursachen und geben rechtzeitig Hinweise getriebe-Serie erreicht eine Leistungsdich- neuerdings auch mit digitalen Dienstleis-
auf den „Gesundheitszustand“ des Antriebs- te, die sonst nur zweistufigen Getrieben tungen – somit aktiv den politischen und
strangs. Es zeigt sich also: Die intelligente vorbehalten ist und übertrifft damit die be- gesellschaftlichen Wunsch nach nachhal-
Analyse der Daten bringt den Mehrwert. stehende D-Serie um 25 Prozent. Energie tigen Lösungen. RT ‹
12 DIGITAL ENGINEERING Magazin Sonderheft 2020ANTRIEBSTECHNIK Moderne BLDC-Motoren für die Industrie
Mit Brushless-Motoren
ZU MEHR
NACHHALTIGKEIT Moderne BLDC-Motoren haben einen weitaus
höheren Wirkungsgrad als ältere Elektro
motoren. Bild: MinebeaMitsumi
Elektroantriebe verrichten in der Industrie tagtäglich ihren Dienst. Mitunter
zuverlässig über viele Jahre oder Jahrzehnte. Der Nachteil: Im Gegensatz zu Der hohe Entwicklungsstand bei den elek-
trischen Antrieben und Fortschritte in der
modernen elektrischen Antrieben verbrauchen ältere Motoren wesentlich Leistungselektronik und Mikroprozessor-
mehr Energie. › von Roman Klein technik erlauben es, qualitativ hochwerti-
ge elektrische Antriebssysteme zu realisie-
E
ren. Neue elektronisch kommutierte und
lektromotoren kommen überall Motordrehzahlen anpassen kompakte Elektromotoren, beispielsweise
dort zum Einsatz, wo elektrische Vor dem Hintergrund des EU-Legislativ BLDC-Motoren, haben einen weitaus hö-
Energie in Bewegung umgeformt pakets „Saubere Energie für alle Europäer“, heren Wirkungsgrad und verbrauchen we-
wird, und das bereits seit über 150 nach dem bis 2030 der Primärenergiever- niger Energie bei mehr Leistung.
Jahren. Die Vorläufer heutiger Elektromo- brauch um 32,5 Prozent reduziert werden Das MinebeaMitsumi Technology Center
toren waren Gleichstrommotoren, später soll, müssten alle alten Antriebe entweder Europe hat sich auf die Entwicklung inno-
kamen Synchron- und Asynchronmotoren durch moderne ersetzt oder da, wo es sinn- vativer BLDC-Motoren spezialisiert. In den
hinzu. Auch wenn diese Motoren heute voll ist, mit einer elektronischen Drehzahl- meisten Fällen sind diese Motoren typische
noch verwendet werden, liegen zwischen regelung versehen werden. Häufig wird die Innenläufer und je nach Kundenwunsch
den Entwicklungen Welten. Drehzahl noch mechanisch gesteuert, das mit integrierter Closed-Loop- Regelung
Laut dem Umweltbundesamt tragen heißt, der Motor arbeitet härter, als er ei- ausgestattet. Damit lassen sich zum Bei-
Elektromotoren weltweit einen Anteil von gentlich müsste. Eine moderne Regelung spiel Drehzahl, Stromaufnahme, Tempe-
etwa 70 Prozent am Stromverbrauch in der gibt dem Anwender dagegen die Mög- ratur, Position und Spannung messen,
Industrie. Viele Elektromotoren sind in die lichkeit, je nach Bedarf die Motordrehzahl überwachen und regeln. Zudem misst die
Jahre gekommen und im Vergleich zu mo- anzupassen und damit nur so viel Energie intelligente Elektronik über Hallsensoren
dernen Entwicklungen wahre Stromfres- zu verbrauchen, wie tatsächlich gerade die Position des Rotors und erkennt dessen
ser. Mehr als 30 Millionen Elektroantriebe benötigt wird. Der Einsatz von elektroni- Drehrichtung, dadurch sind einfache Posi-
in der Industrie verrichten tagtäglich ihre schen Drehzahlregelungen alleine würde tionieraufgaben realisierbar. KF ‹
Arbeit. Und solange sie noch laufen, verab- 80 Prozent des Energieeinsparpotenzials
schieden sich die meisten Betriebe nur un- bei Elektromotoren ausmachen, schätzt Roman Klein ist Head of Communications bei
gern von ihnen. das Umweltbundesamt. MinebeaMitsumi Europe.
komplett
zuverlässig
ökonomisch
Verschlussschrauben, Entlüftungsventile und Ölschaugläser – EIN Abdichtungssystem HN | DREHTEILE
für alle Einschraub- und konstruktionsbedingten Bohrungen im Getriebegehäuse. Unser Paket für die
Komplett montiert und einsatzbereit. Antriebstechnik
It’s our turn. heinrichs.deANTRIEBSTECHNIK Werkzeugantriebe
Mit Feingefühl zum
PERFEKTEN LOCH
Der versierte Heimwerker weiß: Um ein sauberes Loch in die Wand zu bohren, braucht man
Fingerspitzengefühl. Ähnlich verhält es sich in der maschinellen Trockenbearbeitung von Holz,
Aluminium oder Kunststoff. Auch hier sollte das Werkzeug fein dosiert voran gehen, um der
Beschaffenheit der verschiedenen Materialien gerecht zu werden und Schäden zu vermeiden.
Tooldrives hat nun ein Bearbeitungsmodul auf den Markt gebracht, das reagiert und fühlt
wie die menschliche Hand. Als Antriebselement kommen Servomotoren von Groschopp zum
Einsatz. › von Nabila Dewolfs
T
ooldrives in Medebach wurde spiel durch zu hohe Drehzahlen oder eine Das Bearbeitungsmo-
2019 gegründet und stellt Werk- zu lange Verweildauer des Werkzeugs im dul im Einsatz: Durch
die Symbiose aller
zeugantriebe für die CNC-Hoch- Holz zu Brandspuren kommen. Auch muss Systemkomponenten
leistungstrockenbearbeitung her. der Bohrer Fremdkörper erkennen und sich können in kurzer Zeit
perfekte Löcher ge-
Das Portfolio umfasst einen kompletten sofort zurückziehen, sollte er beispielswei-
bohrt werden.
Systembaukasten bestehend aus einer se auf einen Nagel im Holz oder andere Bild: Tooldrives
Control Box, inklusive der passenden Leis- harte Objekte stoßen. „Diese Intelligenz
tungs- und Steuerungselektronik als de- liefern wir in unseren neu entwickelten Be-
zentrale Schaltschrankeinheit sowie der arbeitungsmodulen gleich mit“, berichtet
dazugehörigen Software. Auch ein Frame, Tooldrives-Geschäftsführer Volker Meier. und Umgebung bleiben sauberer. „Durch
also ein individueller Aufnahmerahmen zur „Die intelligente Abstimmung von Werk- die Symbiose aller Systemkomponenten
Befestigung der Bearbeitungsmodule an zeug, Material, Spindeldrehzahl und Vor- sind unsere Kunden am Ende des Tages
der Maschinenkonstruktion ist enthalten. schub nennen wir die DNA des Bohrens in der Lage, in kurzer Zeit perfekte Löcher
Die Module selbst bieten direktangetrie- – für perfekte Löcher.“ Das feine Fühlen zu bohren“. Anwendungsfelder finden sich
bene Werkzeugspindeln, die unterschied- und Reagieren – wie von Menschenhand zum Beispiel in der Fertigung von Fens-
lich ausgestattet werden können. Um – übernimmt in dem neuen Bearbeitungs- tern, Treppen und Möbeln, aber auch in der
Trockenbearbeitungsprozesse weiter zu modul die entsprechende Sensorik in Kom- Fahrrad- oder Automobilindustrie mit Ma-
optimieren, hat Tooldrives jüngst ein Be- bination mit einem intelligenten Regler. So terialien wie Holz, Carbon, Aluminium oder
arbeitungsmodul auf den Markt gebracht, ist eine feine Dosierung des Vorschubes anderen Kunststoffen.
das von Haus aus eine eigene Intelligenz bzw. die Drehzahlanpassung des Servomo-
mitbringt: das IHS-ADU60 (Intelligent High tors von Groschopp möglich. Dieser treibt Reibungslose Anbindung
Speed – Automatic Drilling Unit). die Linearachse an, mit der das Werkzeug „Bei unserem neuesten Modul, dem IHS-
bewegt wird. „Wenn zum Beispiel in eine ADU60 war es uns besonders wichtig, dass
Die DNA des Bohrens Küchenplatte gebohrt wird, muss der Boh- der Antrieb, die Sensorik und die dazuge-
In der Holzbearbeitung ist es besonders rer mit einer anderen Vorschubkraft und hörige integrierte Leistungs- und Steuer-
wichtig, dass das Material beim Bohren Geschwindigkeit in die harte Beschichtung elektronik gut zusammenpassen“, erzählt
nicht geschädigt wird. So kann es zum Bei- eintauchen, als beim Bohren im Material Meier. „In der Historie haben wir bereits
selbst“, erläutert Meier. eng mit einem Elektronikanbieter bezie-
hungsweise mit einem Hersteller von Ser-
Restspäne sicher entfernen voreglern zusammengearbeitet, der wie-
Tooldrives hat auch eine passende Ab- derum seit Jahren eine Partnerschaft zum
saugeinheit für die Trockenbearbeitung im Hause Groschopp unterhält. Somit wissen
Portfolio. Die Vorrichtung an der Spindel wir, dass die Anbindung des Motors an
sorgt dafür, dass sich entstehender Fein- die Elektronik bereits in der Vergangen-
staub gar nicht erst am Bohrloch absetzt heit hervorragend funktioniert. hat.“ Der
und Restspäne sofort sicher entfernt wer- Vorteil: Die Parametrierung entfällt, da der
den. „Da viele Materialien nach dem Bohr- Motor vom Regler automatisch eingemes-
prozess noch lackiert werden müssen, ist sen wird und dieser schon während der Ini-
Elektronisch kommutierte Niederspannungs-
Servomotoren der Black Panther Serie. die Reinigung der Werkstücke so viel ein- tialisierung feststellen kann, welche Eigen-
Bild: Groschopp facher“, ergänzt Meier. Auch Maschine schaften und Motordaten vorliegen.
14 DIGITAL ENGINEERING Magazin Sonderheft 2020Sie können auch lesen
