Antriebstechnik Die Antriebe werden immer schlauer und effizienter

Autor / Redakteur: Alexander Völkert / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Das Antriebssystem der Zukunft ist intelligent, dezentral und vernetzungsfähig. Eine kooperative Netzwerkarchitektur löst hierarchische Techniken ab. Die Umsetzung erfolgt mit Mechatroniksystemen. Das intelligente und optimale Zusammenspiel von Mechanik, Elektronik und Software ist die Zukunft der Antriebstechnik.

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In dieser Siebdruckmaschine kommen dezentrale Antriebe von Bosch Rexroth zum Einsatz.
In dieser Siebdruckmaschine kommen dezentrale Antriebe von Bosch Rexroth zum Einsatz.
(Bild: Bosch Rexroth)

Klein, praktisch, vielseitig und seit Jahren im Alltag bewährt – das Schweizer Taschenmesser. „Mit ihm lässt sich vieles machen: eine Flasche Wein öffnen und sogar ein Fisch filetieren“, erklärt der Leiter für strategische Produkt- und Marktentwicklung im Bereich Elektromechanik bei der Lenze SE, Rune Friis-Knutzen. „Doch weder für das eine noch für das andere ist es das optimale Werkzeug. Sehr viel besser ist es, stets das richtige Werkzeug für die jeweilige Anwendung zu haben.“

Intelligenz in der Automatisierung wandert in den Antrieb

Ein Fördertechnikhersteller suchte nach einer für ihn passenden Lösung, um Zeit und Energie an einer Förderstrecke zu sparen, und die Firma Lenze aus Niedersachsen konstruierte für den Kunden eine intelligente, mechatronische Lösung. Und so sieht sie aus: Motor und Getriebe wurden kombiniert. Die simple Struktur des Netzmotors wurde mit den Vorteilen einer elektronischen Ansteuerung vereint. Elektronik und Software sind in den Antrieb integriert und verschmelzen mit der Mechanik zu einer Einheit.

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Der Nutzwert für den Fördertechnikhersteller ist klar: Die Drehzahl des Motors wird intelligent und passgenau in Drehmoment übersetzt. Um Überdimensionierungen zu vermeiden, ist das Anlaufmoment viel höher. „Somit haben wir das Filiermesser für die horizontale Fördertechnik geschaffen“, sagt Friis-Knutzen stolz.

Die Intelligenz werde in der Automatisierung zunehmend in den Antrieb integriert. Das intelligente und optimale Zusammenspiel von Mechanik, Elektronik und Software sei die Zukunft der Antriebstechnik. Lenze biete als Hersteller kompletter Automatisierungssysteme Lösungen und betrachte die Funktionen der Steuerungs- und der Antriebstechnik ganzheitlich. Damit seien die Niedersachsen außerdem noch für eine vernetzte Produktion nach den Paradigmen von Industrie 4.0 vorbereitet und somit mit ihrem Gesamtsystem gut für die Zukunft gerüstet.

Die Antriebstechnik beinhaltet Mechanik, Elektronik und Software

Und nicht nur im Norden Deutschlands macht man das so. Auch im badischen Bruchsal erklärt sich die Zukunft der Antriebstechnik mit der Umsetzung mechatronischer Systeme. „Wir sehen den Trend, dass die Antriebsmechanik, also Getriebe und Motor, sowie die Antriebselektronik, also Frequenzumrichter und Motion Control, immer mehr zusammenwachsen“, erläutert der Leiter des Marktmanagements bei der SEW Eurodrive GmbH und Co. KG, Claus Wieder.

Energieeffizienz und Condition Monitoring seien in diesem Zusammenhang weitere wichtige Themen. Eine komplette Automatisierungslösung, in der Getriebe, Motoren und Steuerungstechnik integriert wurden, werde das Unternehmen am Beispiel einer Verpackungsmaschine im November in Nürnberg auf der Fachmesse SPS IPC Drives 2014 zeigen.

Bosch Rexroth verlagert gesamte Antriebstechnik vom Schaltschrank in die Maschine

Mit einem intelligenten, dezentralen Antriebssystem verlagert Bosch Rexroth nicht weniger als die gesamte Antriebstechnik inklusive Leistungsversorgung und Netzanschluss vom Schaltschrank in die Maschine. In Verbindung mit ethernetbasierter Kommunikation, integrierter Steuerung und zertifizierten Sicherheitsfunktionen haben die Franken somit ebenfalls ein abgerundetes Automatisierungssystem geschaffen. Es sei platzsparend, reduziere den Verkabelungsaufwand um bis zu 90 %, optimiere die Energiebilanz und sei darüber hinaus ebenfalls auf der Messe zu sehen.

„Dieses Antriebssystem unterstützt alle gängigen Ethernetprotokolle und bietet offene Schnittstellen“, sagt der Leiter des vertrieblichen Produktmanagements für Antriebe bei der Bosch Rexroth AG, Thomas Fey. Somit lasse es sich einfach in Maschinentopologien integrieren und unterstütze die horizontale und vertikale Vernetzung. „Damit erfüllen Maschinenhersteller die Forderungen von Endanwendern nach vernetzungsfähigen Maschinen und Anlagen“, erklärt Fey.

Keine separate Steuerung dank dezentraler Antriebslösung

Auch Stefan Flöck, Leiter Vertrieb Drives & Motors bei der ABB Automation Products GmbH, erklärt, dass die Antriebstechnik intelligenter wird: „Bei einigen Anwendungen können antriebsnahe Funktionen in den Antrieb verlagert werden. Bei verteilten Anlagen kann dadurch zwar nicht auf übergeordnete Steuerungen verzichtet werden, Funktionen können aber übersichtlicher strukturiert werden. Bei kleineren Applikationen kann teilweise sogar auf eine übergeordnete Steuerung verzichtet werden.“ Das Unternehmen zeigt auf der Messe unter anderem einen energieeffizienten Asynchronmotor und einen Thyristorleistungssteller, der zum Glühen, Trocknen, Schmelzen oder Heizen in der Glas-, Kunststoff-, Metall- und Automobilindustrie eingesetzt wird. Mit ihm ließen sich Heizleistung und Temperatur präzise regeln und die Energie- und Betriebskosten senken.

Nobert Scholz ist Geschäftsführer für Vertrieb bei der Baumüller Nürnberg GmbH. Er sagt, dass das Unternehmen Ende November auf der Messe eine Steuerung zeigen wird, mit der SPS- und Motion-Control-Funktionalitäten direkt in den Regler integriert werden könnten. Dadurch könnten Maschinenbauer bei bestimmten Applikationen auf eine separate Steuerung verzichten. Des Weiteren zeigt das Unternehmen eine dezentrale Antriebslösung, die Elektronik und Motor in einer kompakten Kombination vereint.

Siemens setzt auf Effizienz und Optimierung des Antriebsstrangs

Siemens setzt auf Effizienz und Optimierung. „Ein zentrales Thema ist die Effizienz, vor allem die Energieeffizienz ist auf Grund regulatorischer Vorgaben und des Kostendrucks für die Unternehmen wichtig“, erläutert Heinz Eisenbeiss, der den Siemens-Messestand auf der SPS IPC Drives 2014 leiten wird. Deshalb entwickle das Unternehmen zum einen energieeffiziente Motoren und lege zum anderen ein Augenmerk auf die Optimierung des gesamten Antriebsstrangs. Dies geschehe im Rahmen seines Integrated Drive Systems (IDS), um alle Optimierungspotenziale auszuschöpfen. Das sei hinsichtlich der demnächst in Kraft tretenden neuen Norm EN 50598 wichtig, denn der Fokus der Energieeffizienzanforderungen werde sich über die einzelnen Komponenten hinaus, hin zum System bewegen.

Von der steigenden Bedeutung dezentraler Automatisierungskonzepte zeigt sich Bosch Rexroth überzeugt. Fey betont in diesem Zusammenhang: „Es vereinfacht die Modularisierung von Maschinen und verspricht damit ein schnelleres Time-to-Market.“ Weiterhin gewinne die Verlagerung von Intelligenz auf die Antriebsebene an Stellenwert, weil diese konkrete Ansatzpunkte biete, um Maschinen produktiver und sicherer zu machen sowie deren Kosten und Energieverbrauch zu senken. Antriebe können heute direkt mit Softwaremodulen arbeiten, die es ihnen ermöglichen, einfache Automatisierungsaufgaben zu übernehmen, ohne dafür auf eine übergeordnete Steuerung zurückgreifen zu müssen. „Motion- und SPS-Funktionen verschmelzen so zu offenen, antriebsbasierten Automatisierungsplattformen. Diese zunehmende Ausstattung von Antrieben mit SPS-Funktionen leistet heute stärker denn je einen Beitrag dazu, Maschinen wettbewerbsfähig zu machen“, sagt Fey. Damit gehe außerdem der Trend von hierarchisch angeordneten Produktionstechniken hin zu einer kooperativen Netzarchitektur mit dezentralen, intelligenten Modulen und leistungsfähigen Prozesseinheiten.

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