Google+ Facebook Twitter XING LinkedIn GoogleCurrents YouTube

Antriebstechnische Systemlösungen standen im Mittelpunkt des Interesses

29.09.2006 | Redakteur: MM

Turnusgemäß präsentierten in diesem Jahr wieder die Hersteller mechanischer, elektromagnetischer und elektronischer Antriebskomponenten ihre Produkte, Systeme und Engineeringleistungen anlässlich der...

Turnusgemäß präsentierten in diesem Jahr wieder die Hersteller mechanischer, elektromagnetischer und elektronischer Antriebskomponenten ihre Produkte, Systeme und Engineeringleistungen anlässlich der Hannover-Messe. Diesmal allerdings unter der neuen Flagge Motion, Drive & Automation. Das nach wie vor weltgrößte Treffen der Branche informierte die zahlreichen Fachbesucher über bewährte und weiterentwickelte Komponenten sowie über komplette technologieübergreifende Antriebssysteme.Unter konjunkturell günstigen Vorzeichen starteten die Antriebs- und Fluidtechnikhersteller ins Jahr 2001. VDMA-Angaben zufolge erzielte die mit etwa 100 000 Beschäftigten größte Zulieferbranche des Maschinen- und Anlagenbaus im Jahr 2000 einen Umsatz von 26,2 Milliarden DM. Dies entspricht einem Zuwachs von 13 Prozent. In den ersten drei Monaten konnte sie weiter zulegen. Experten gehen davon aus, dass der Umsatz in diesem Jahr nochmals um etwa fünf Prozent steigen könnte. Im langfristigen Vergleich zum Maschinenbau wächst die Branche derzeit mit jährlich etwa fünf Prozent, allerdings nicht linear. Der Grund hierfür ist, dass sie als Zulieferer einer starken Zyklik unterworfen ist: In boomenden Zeiten wird mehr als nur der aktuelle Bedarf geordert, um nicht das Risiko längerer Lieferzeiten eingehen zu müssen. Im umgekehrten Fall möchte man teuere und hohe Lagerbestände vermeiden, man bestellt einfach weniger. Inzwischen hat sich die Branche darauf eingestellt. ,,Wir haben in den letzten Jahren gelernt, durch Flexibilisierungsmaßnahmen und strukturelle Anpassungen mit dieser Zyklik besser zu leben. Wir benötigen deshalb die atmende Fabrik", konstatiert Robert Schullan, Mitglied der Geschäftsleitung der INA Wälzlager Schaeffler oHG, Herzogenaurach, und Vorsitzender des Fachverbandes Antriebstechnik im VDMA. Trotz aller Bestrebungen kommt es bei einigen Antriebsspezialisten auch schon mal zu Lieferengpässen, weil deren Produktionsauslastung mit über 90 Prozent über dem aus produktionstechnischer Sicht optimal geltenden Punkt liegt. Dies jedoch dürfte sich bald wieder einpendeln, denn das Bemühen der Branche, die vereinbarten Lieferfristen einzuhalten, ist offensichtlich. Sorgen bereitet der Branche allerdings der Ingenieurnachwuchs: ,,Die Erfolgsfaktoren für die Zukunft sind günstig. Als Achillesferse könnte sich jedoch die zunehmend angespannte Situation auf dem Arbeitsmarkt erweisen", prognostiziert Hartmut Rauen, Mitglied der Erweiterten Hauptgeschäftsführung im VDMA. Die Unternehmen der Antriebs- und Fluidtechnik melden derzeit etwa 1100 offene Ingenieurstellen. Das sind etwa zehn Prozent der gegenwärtig beschäftigten Ingenieure. Darunter werden etwa 75 Prozent Maschinenbauingenieure und lediglich etwa sieben Prozent Informatiker gesucht. Der Ingenieurnachwuchs wird damit zu einem wichtigen Wettbewerbsfaktor der Zukunft werden. Dennoch ist die hoch innovative und technologisch führende Branche zuversichtlich, ihre starke Position als Patent- und Exportweltmeister weiter ausbauen können. Insgesamt war man mit dem Messeverlauf recht zufrieden.Systemgedanke dominiert in der Antriebstechnik Nach dem Vorbild der Luft-, Raumfahrt- und Automobilindustrie werden heute auch Maschinen und Anlagen aus wirtschaftlichen Gründen zunehmend aus Modulen konzipiert. Diese bilden als vielfach verwendbare Funktionseinheiten so genannte Subsysteme eines Gesamtsystems. Subsysteme basieren auf einer technologieübergreifenden Denkweise, die aus Mechanik-, Elektrotechnik-, Elektronik-, aber zunehmend auch aus Pneumatik- und Hydraulikkomponenten ein optimiertes Ganzes konzipiert. Das Herz einer jeden Maschine und Anlage ist nach wie vor die Antriebseinheit, denn nur sie kann Energien jeglicher Art direkt oder indirekt in verwertbare mechanische Leistung umsetzen. Daher kommt dem Subsystem Antrieb besondere Bedeutung zu. Der konsequente Ausbau des Systemgedankens bildet auch die Voraussetzung dafür, Antriebe mehr und mehr dezentralisieren zu können. Dafür müssen Antriebskomponenten mit einer gewissen Intelligenz ausgestattet sein. Danach können sie vor Ort, also direkt an der Maschine oder Anlage, selbsttätig eine Reihe von Funktionen ausführen, die vormals externen, übergeordneten Steuermodulen vorbehalten waren. Diese versorgen die jeweiligen Funktionseinheiten per Bus nur noch mit globalen Befehlen und werden so spürbar entlastet. Die dezentralen Antriebseinheiten bestehen zumeist aus Motor, Kraftübertragung, Hydraulik- oder Pneumatikkomponenten, Regelungs- und Steuermodulen, Sensoren, Busanbindungen und Softwaretools. Die Motion, Drive & Automation zeigte, dass die Antwort auf die jeweiligen Marktforderungen seitens der Hersteller unterschiedlich ist, je nachdem, wo sie technologieübergreifende Schnittstellen setzen. Während die einen nun zunehmend optimierte Funktionseinheiten für ein entsprechendes Antriebssystem anbieten, lassen andere klar den Trend erkennen, komplette Antriebslösungen aus einer Hand anbieten zu können. Der Vorteil liegt auf der Hand: Der Anwender spart damit erheblichen Entwicklungs-, Projektierungs- sowie Installationsaufwand. Zudem lassen sich Schadensfälle in der Regel wesentlich schneller und unbürokratischer regulieren.Festzustellen war, dass immer mehr Hersteller den Systemgedanken auch ,,leben" und damit den wettbewerbsnötigen Schritt vom reinen Komponenten- hin zum kompetenten Systemanbieter ernsthaft vollzogen haben. Dem Handlungsrahmen jedoch scheint keine Grenze gesetzt zu sein: Jüngstes Beispiel ist die Bosch Rexroth AG, ein Zusammenschluss aus Bosch Automationstechnik und Mannesmann Rexroth, die jetzt zu den wenigen globalen Maschinenausrüstern zählt, die technologieübergreifende Systeme integrieren, die alle Technologien der Antriebstechnik im mobilen wie auch stationären Umfeld kombinieren. Damit ist sie in der Lage, ihre Kompetenz in den Disziplinen Mechanik, Elektrotechnik, Elektronik Hydraulik und Pneumatik zu bündeln und in Form antriebstechnischer Komplettlösungen weltweit zu vermarkten.Komplettantriebe für spezielle Anwendungen sind gefragt Auf großes Interesse stießen anwendungsspezifische Komplettlösungen, beispielsweise Pressenantriebe, eine Spezialität von Desch. So konnten sich die Fachbesucher unter anderem über einen neuen standardisierten montagefertigen Komplettantrieb informieren, der die Konstruktion mechanischer Pressen wesentlich vereinfacht und sie ,,kleiner" macht. Dieser besteht aus einer Kupplungs-Brems-Einheit, einem Planetenradgetriebe und einem Schwungrad. Zur Verfügung stehen jetzt maximale Drehmomente bis 1 400 000 Nm. Ein innovativer Überlagerungsantrieb erweitert zudem jetzt das Herstellungsprogramm: Er ermöglicht, die Stößelgeschwindigkeit zu verändern durch eine definierte Steuerung der Kurbelwellendrehzahl während eines Pressenhubs. Eine gezielte Überlagerung wählbarer Geschwindigkeitsprofile soll Pressen nicht nur produktiver machen, sondern auch den so genannten Auftreffstoß nachhaltig reduzieren.Unter den vielen kompletten Antriebslösungen von Rexroth erregte auch das neue Transportsystem Varioflow zur schnellen Verkettung von Maschinen Aufmerksamkeit: Herzstück des Systems ist eine neue Kunststoffkette, die im Vergleich zu bisherigen Lösungen eine erheblich höhere Zugkraft und eine verbesserte Richtungsstabilität haben soll (Bild 1). Das Antriebskonzept lässt sich den jeweiligen Anforderungen leicht anpassen. Mit einem integrierten Frequenzumrichter kann man die Fördergeschwindigkeit optimal auf die Maschinenausbringung abstimmen. Nicht angetriebene Bogenräder können nachträglich vor Ort mit einem entsprechenden Antrieb ausgerüstet werden.Als erfinderisch sich BDL: Sie entwickelte eine Lösung für den Antrieb von modularen Kunststoffförderbändern mittels Trommelmotoren. Die beim Patentamt als Gebrauchsmuster registrierte vollflächige Formgummierung für Trommelmotoren ermöglicht es, Kunststoffförderbänder direkt und vollflächig anzutreiben. Dies schont die Glieder vor Abnutzung und macht die Antrieblösung weitestgehend wartungsfrei. Mit Schutzart IP 66 eignet sich der Motor vor allem für Anwendungen, bei denen Hygiene oberstes Gebot ist.Komplette Antriebslösungen, vom Standard bis zur Maßanfertigung, zeigte beispielsweise Heidolph. Neben Elektromotoren ,1 kW, Getriebemotoren ,100 Nm, elektronischen Regelungen und neu ins Programm aufgenommenen Frequenzumrichtern stand diesmal das modulare Getriebesystem Heidrive im Blickpunkt. Dies bietet vielfältige Kombinationsmöglichkeiten: Standardmäßig sind bis zu 100 000 Getriebmotorvarianten möglich. Für Serienlieferungen werden die Antriebe auch anwenderspezifisch modifiziert. Umfangreiches Zubehör wie Bremsen und Geber ergänzen die Antriebe ebenso wie die Elektronikkonzepte zur Drehzahlregelung. Langjähriges Fertigungs-Knowhow, permanente Forschungs- und Entwicklungsarbeit sowie anwendernahes Engineering sind wesentliche Voraussetzungen, optimalen Kundennutzen zu bieten. Dessen ist man sich auch bei Watt Drive bewusst. Das österreichische Unternehmen, das Antriebslösungen vom Motor bis zum Schaltschrank liefert, stellte auch neue Getriebemotoren vor, die für extrem spielarme und hochdynamische Antriebe konzipiert sind (Bild 2). Ihre besondere Stärke jedoch liegt vor allem in ihrer Laufruhe und in der Tragfähigkeit der Verzahnung: Diese resultiert aus einer speziellen Zahnfußgestaltung im Zusammenspiel mit Zahnschräge, Zahnhöhe, verwendeten Materialien sowie dem Oberflächenfinish. Dies ermöglicht kleinere Zahnräder für gleiches Drehmoment, kleinere Getriebe mit hoher Leistungsdichte und Betriebssicherheit.Viele auf der Messe vorgestellte Subsysteme werden heute schon als ,,steckerfertige" Module geliefert und ähnlich dem Plug & Play-Prinzip der Computerindustrie installiert. Interessant ist diese Lösung vor allem im Rahmen der Dezentralisierung der Antriebstechnik. So zeigte beispielsweise Danfoss unter anderem die neue Frequenzumrichter-Getriebemotorkombination Etasolution Serie L, die ab Juli lieferbar sein wird. Deren Leistung reicht von 0,09 kW bis 0,75 kW und ergänzt die Etasolution Serie K mit Leistungen von 0,12 kW bis 7,5 kW. Anwendung findet die neue Baureihe mit steckbarer Anschlusstechnik im Rahmen der Dezentralisierung vor allem dort, wo auf die Vorzüge des sanften Startens und Stoppens sowie der stufenlosen Drehzahlregelung bisher verzichtet wurde. Optional bietet der Komplettanbieter Bremsenansteuerung, AS-Interface-Schnittstelle und grafische Bedienoberfläche an, um auch bestehende Antriebe problemlos umrüsten zu können.Leistungsdichte nimmt zu bei den GetriebemotorenNach wie erkennbar ist das Bemühen der Hersteller, ihren Antrieben mehr Leistung abzufordern und das möglichst bei gleichem oder gar geringerem Bauraum. Mittels hochfester Werkstoffe und neuer Auslegungsmethoden gelang es dem Komplettanbieter SEW beispielsweise, die Leistung seiner Kegelradgetriebemotoren zu erhöhen. In der 7er-Getriebefamilie gibt es jetzt zwei neue Baugrößen. Das zulässige Abgabedrehmoment liegt nun bei gleicher Baugröße um 28% beziehungsweise 25% höher. Es steigt für die Größe 167 auf 32 000 Nm, für die Größe 187 auf 50 000 Nm. Parallel hierzu werden auch höhere Querkräfte toleriert. Sie wuchsen beim 167er-Getriebemotor um 25% auf 150 000 N und bei der 187er-Ausführung auf 190 000 N. Die Zahl der Übersetzungsstufen wurde ebenfalls vergrößert von 11 auf 15 bei der 167er- und von 12 auf 18 bei der 187er-Variante. Der auf der Messe präsentierte TPM von Wittenstein Motion Control ist ein kleiner, hochdynamischer Rotationsaktuator, dessen Baugröße bei weniger als 50% herkömmlicher Getriebemotorkombinationen liegen soll. Mit einer Baulänge von 186 mm, gemessen vom Flansch bis zum Antriebsende, erzielt die kleinste Größe des TPM zum Beispiel ein maximales Abtriebsmoment von 500 Nm bei einem entsprechenden Massenträgheitsmoment von 2,9 kgcm2. Die Kombination aus einem AC-Servomotor und einem Planetengetriebe erzielt seine hohe Dynamik deshalb, weil die Trägheitsmomente wesentlich vermindert wurden. Herstellerangaben zufolge soll sich das Massenträgheitsmoment gegenüber konventionellen Antriebslösungen bestehend aus separatem Motor und Getriebe halbiert haben. Die Ursache hierfür liegt in der Konstruktion: Die Rotormassenträgheitsmomente werden durch den hochpoligen Motor deutlich reduziert. Rund 90% der Massenträgheit auf der Getriebeseite wurde eingespart, weil dank der direkten Integration des Getrieberitzels in die Motorwelle keine Kupplung nötig ist. Auch bei Berger Lahr (ehemals SIG Positec) hatte man sich intensiv mit dem Gedanken auseinander gesetzt, mehr Leistung bei weniger Bauraum zur Verfügung zu stellen. Das Ergebnis dieser Überlegungen ist der neue Rig (rotor integreated gear), ein kompakter AC-Synchron-Servomotor mit Planentengetriebe (Bild 3). Alle Teile des Planetengetriebes wurden in den Rotor des Motors integriert. Entwickelt werden von den Motoren je nach Ausführung maximale Drehmomente bis 39 Nm. Gegenüber konventionellen Kombinationen, bestehend aus AC-Servomotor und Anbaugetriebe, soll eine Verringerung der Baulänge um bis zu 39% und des Gewichts um bis zu 41% erzielt worden sein. Im Gegensatz zu herkömmlichen Antriebslösungen werden Kupplungselemente gespart, so dass die gesamte Antriebseinheit steifer wird. Weniger Massen sorgen zudem für mehr Dynamik. In Verbindung mit den Servogeräten der Twin-Line-Familie ergibt sich eine Anpassung mit optimierter Beschleunigung, Leistung und Geschwindigkeit.Antriebe kommen oft auch mit weniger Energie aus Während herkömmliche Servomotoren eine separate Kupplung und ein Kupplungsgehäuse zwischen Motor und Maschine haben, arbeitet der patentierte Coupmotor der schwedischen High Density Drives AB mit integrierter Kupplung. Der neue Servomotor soll sechsmal kleiner sein als konventionelle Servomotoren und wird direkt an der Antriebswelle der Maschine angebracht (Bild 4). Gefertigt werden zwei Ausführungen (62 mm und 89 mm lang) mit einer Leistung von 5 Nm bei 3000 min-1. Die Motoren werden mit Resolverfeedback oder Inkrementalgeber geliefert, können aber auch mit hochauflösender Rückführung gemäß Sincos- und Endat-Standard ausgestattet werden. Sie eignen sich aufgrund ihrer geringen Wärmeabgabe auch für Reinräume, die teuer zu belüften sind. Das Optimieren von Antriebslösungen erfordert nicht nur eine sehr genaue Abstimmung und eine geschickte Kombination der jeweiligen Komponenten untereinander, sondern auch eine Optimierung des Gesamtwirkungsgrads und damit des Energieaufwands - ein Kriterium, das häufig vernachlässigt wird. An praktischen Beispielen demonstrierte Ströter eindrucksvoll die hohen Energiesparpotenziale, die mit mechanischen Antriebskomponenten und deren intelligenter regeltechnischer Verknüpfung zu erzielen sind (Bild 5). Gezeigt wurden unter anderem vier Förderbänder, die mit unterschiedlichen Antrieben arbeiten. So konnte man ,,live" den Wirkungsgrad vergleichen und sich vom geringen Energieverbrauch moderner Antriebssysteme überzeugen lassen. Die Baureihe TR320 zum Beispiel mit Stirnradgetriebe und vorgeschaltetem Riementrieb sowie lastabhängiger Regelung verbraucht wesentlich weniger Energie als konventionelle Antriebe. Was die drehzahlvariablen Antriebe anbetrifft, so stellte der Hersteller die Umrichterbaureihe Speed-Commander vor, die bereits mit Softwaremodulen für Positionier- und Dosieraufgaben sowie für die Gleichlaufregelung ausgestattet ist. In Kombination mit einem Drehimpulsgeber lassen sich Regelsysteme auch für raue Bedingungen aufbauen.Alle hier angeführten und die vielen nicht erwähnten Entwicklungen zeigen, dass die deutsche Antriebstechnik im Rahmen eines technologieübergreifenden Schulterschlusses als Systemanbieter für den weltweiten Wettbewerb besten gerüstet ist. Auf der Motion, Drive & Automation stellte die Branche ihre weltweit dominierende Rolle wieder einmal mehr unter Beweis.

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 0 / Fertigungsautomatisierung / Prozessautomatisierung)

Themen-Newsletter Automatisierung abonnieren.
* Ich bin mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung einverstanden.
Spamschutz:
Bitte geben Sie das Ergebnis der Rechenaufgabe (Addition) ein.

Gut zu wissen

Der Business-Knigge

Wohin kommt die Serviette? Wer sitzt wo im Dienstwagen? Und darf ich eigentlich Notizen auf eine fremde Visitenkarte machen? Wir haben die Antworten. lesen

Gut zu wissen

Zeitmanagement

Persönliche Ziele in nur einer Minute erreichen, die produktivste Phase des Tages nutzen und keine Zeit mehr in Meetings verschwenden – mit unseren Tipps werden Sie zum effektiven Zeitmanager. lesen