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Der Konstrukteur ASB/2022

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Der Konstrukteur ASB/2022

ANTRIEBSELEMENTE UND

ANTRIEBSELEMENTE UND SOFTWARE 03 Das Formula-Student-Bizkaia-Team mit ihrem Boliden PRODUKTE UND ANWENDUNGEN ware war während des gesamten Konstruktionsprozesses von entscheidender Bedeutung und wurde sowohl für die Auslegung des 90 °-Getriebes als auch für Zahnstange und Ritzel der Lenkung eingesetzt. NEUKONSTRUKTION DER KEGELRÄDER Ziel der vollständigen Neukonstruktion des Lenkungsteilsystems des FSB2022 war es, eine einfachere Wartung und eine bessere Zugänglichkeit der entsprechenden Komponenten im Fahrzeug zu ermöglichen. Vor dem Hintergrund dieser Zielsetzung wurde ein neues 90 º-Getriebe ausgelegt, dessen Aufgabe darin besteht, das auf die horizontale Achse des Lenkrads einwirkende Drehmoment auf die vertikale Achse des Ritzels zu übertragen. Die Randbedingungen gegeben vom Drehmoment, das auf das Lenkrad wirkt, und demjenigen, das von den Rädern kommt, machten die Eigenkonstruktion verschiedener Kegelradsätze NACH DEM RENNEN IST VOR DEM RENNEN Das nächste Kapitel der Formula Student Bizkaia verspricht viel: Während das letzte der auf zwei Motoren basierenden Fahrzeuge (FSB2021) optimiert und hergestellt wird, befindet sich bereits ein neues Konzept – FSB2022 – in der Entwicklung. Hierbei handelt es sich um ein Elektrofahrzeug mit Allradantrieb, dessen Motoren in den Radnaben untergebracht sind. Es zeichnet sich – neben weiteren spannenden neuen Funktionen – durch völlig neue Chassis- und Fahrwerkseinstellungen, aktive Antriebs-Drehmoment- Verteilung und Möglichkeiten der Energierückgewinnung aus. erforderlich. Für die Berechnung der entsprechenden Kegelradparameter wurde Kisssoft genutzt. HERAUSFORDERUNGEN BEI DER LENKUNG Die Aufgabe der Zahnstange und des Ritzels der Lenkung besteht darin, die Drehbewegung der Lenksäule in eine Längsbewegung der Spurstangen zu überführen, die ihrerseits die Vorderräder lenken, um die Richtung des Fahrzeugs zu ändern. Bei allen bisherigen Einsitzern von Formula Student Bizkaia wurde dieses Teilsystem von einem gewerblichen Anbieter zugekauft, da für ein positives Lenkgefühl des Fahrers enge Toleranzen gefordert sind und das Gewicht gering sein muss. Weil das Team allerdings ohnehin weitere Komponenten des Fahrzeugs weiterentwickeln musste, entschied es sich, die Zahnstangen- Ritzel-Konstruktion komplett selbst auszulegen und herzustellen. Dieses Vorhaben erwies sich als eine große ingenieurtechnische Herausforderung. Die vom Team konstruierte Baugruppe umfasst ein Gehäuse aus Aluminium, Versteifungen aus Kohlefaser und als wichtigste Komponente ein schrägverzahntes Stirnrad mit einer Zahnstange zum Erzeugen der Linearbewegung. Letztere beiden Komponenten wurden mithilfe der Tools zur Berechnung von Zahnrädern in Kisssoft ausgelegt. Zu den Randbedingungen zählten das Drehmoment, mit dem das Lenkrad beaufschlagt wird, der maximale Lenkwinkel und die möglichst platzsparende Anordnung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs. Kisssoft bot den Konstrukteuren die Möglichkeit, ein vom Antriebsmoment abhängiges Zahnradmodul auszuwählen. Die Software schlug außerdem optimale Werkstoff- und Wärmebehandlungen vor, um unter anderem die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer des Systems zu optimieren. Als Resultat konnte eine leichte, zuverlässige und kompakte Einheit erzielt werden, die im FSB2021 getestet und im FSB2022 zum Einsatz kommen wird. Bilder: Kisssoft AG www.kisssoft.com 56 DER KONSTRUKTEUR 2022 / ASB www.derkonstrukteur.de

ANTRIEBSELEMENTE UND SOFTWARE KOMMUNIKATIONSSCHNITTSTELLE: FAHRERLOSE TRANSPORTFAHRZEUGE IM VERBUND Mit der Kommunikationsschnittstelle VDA 5050 können fahrerlose Transportfahrzeuge verschiedener Hersteller miteinander vernetzt werden. Dadurch verbessern sich die intralogistischen Prozesse in der Fertigung; die Kosten und Energiebedarfe werden gesenkt. SEW-Eurodrive integriert diese Schnittstelle in seine Maxolution- Fahrzeugflotte. Der Fachverband Fördertechnik und Intralogistik des VDMA erarbeitete gemeinsam mit dem Verband der Automobilindustrie (VDA) die Definition der Kommunikationsschnittstelle VDA 5050. SEW-Eurodrive ist mit seinen Systemlösungen unter der Marke Maxolution einer der ersten Marktteilnehmer, der diese Schnittstelle serienreif und für die industrielle Produktion geeignet anbietet. Kunden von SEW-Eurodrive betreiben weltweit große Werke mit vielfältigen, veränderbaren Prozessen. Dafür benötigen sie standardisierte, skalierbare Technik und breit ausgelegte Software. Mit der Schnittstelle VDA 5050 definiert SEW-Eurodrive seine mobilen Systeme so, dass sehr flexibel und langfristig auf Kunden-Anforderungen und IT-Gegebenheiten reagiert werden kann. Die Kommunikationslösung VDA 5050 sorgt für mehr Wandelbarkeit der Infrastruktur bei gleichzeitig hoher Standardisierung und Verfügbarkeit der Anlage. Mit den nächsten Schritten zur Erweiterung der VDA 5050, wie der Integration von Karten und Zonen, werden weitere Synergien erwartet. www.sew-eurodrive.de AUTOMATISIERUNG DEZENTRAL UND MODULAR Dunkermotoren hat mit Nexofox einen eigenen Motion- Code herausgebracht. Mit ihm kann eine Umgebung kreiert werden, um neue Automatisierungsansätze zu realisieren, die dezentral und modular aufgebaut werden können. Jeder Motor kann mit einem eigenen individuellen Motion-Code programmiert werden. Die Programmierung erfolgt dabei komfortabel in C in der Eclipse-basierten Entwicklungsumgebung des Herstellers. Diese kann kostenfrei auf der Homepage heruntergeladen werden. Flexibilität bekommt der Code durch sein offenes Interface, über das mehrere Motoren zu einem Modul zusammengeschaltet werden können. Auch können sie mit anderen Automatisierungskomponenten wie einem HMI oder dem Drive Assistant 5 Informationen austauschen. Damit sind sowohl einzelne, selbständig agierende Motoren als auch komplett dezentral organisierte Software-Architekturen möglich. Wer nicht selbst programmieren möchte, kann die Umsetzung auch beim Hersteller in Auftrag geben. www.dunkermotoren.de SMARTER PNEUMATIK-RASTBOLZEN Der Rastbolzen Typ GN 817.7 von Ganter wird pneumatisch betätigt und lässt sich nahtlos in automatisierte Prozesse integrieren. Er lässt sich auch an unzugänglichen Stellen einsetzen. Der Rastbolzen detektiert das Bauelement beide Endlagen mit nur einem Sensor. Damit ist das Modell eine Weiterentwicklung des manuellen Rastbolzens GN 817.6. Das neue Modell kann auch ohne Änderungen den GN 817.6 ersetzen. Die Positionsabfrage basiert auch auf Magnettechnologie, allerdings werden mit dem aktuellen Bolzen jetzt beide Endlagen erfasst. Zudem lassen sich diese individuell festlegen. Das Sensor- Teaching erfolgt dazu entweder direkt vor Ort über ein kleines Bedienelement am kabelgestützten und clipfixierten Sensor, das auch LEDs für visuelles Feedback beinhaltet, oder per IO-Link über die Anlagensteuerung. Die im Betrieb übermittelten High-Signale beim Erreichen der jeweiligen Endlagen werden direkt per 4-poligem M8-Kabelstecker an die Steuerungstechnik der Anlage übertragen. www.ganternorm.com SAFETY-RELAIS MIT GALVANISCH GETRENNTEN KONTAKTSÄTZEN Mit dem E/A-Modul BWU4379 für Asi Safety at Work in Schutzart IP67 erweitert Bihl + Wiedemann sein Sortiment für die funktionale Sicherheit. Das erste Safety-Relais in IP67 verfügt über einen sicheren Relaisausgang mit galvanisch getrennten Kontaktsätzen. Darüber hinaus besitzt es einen zweikanaligen sicheren Eingang bis Sil3/Kat. 4 für potenzialfreie Kontakte sowie einen digitalen Eingang. Über den Ausgang lässt sich zum einen ein zuverlässig geschalteter Aux-Abzweig im Feld und damit passive Sicherheit erzeugen, zum anderen können dank des Relais verschiedene Anlagenteile mit unterschiedlichen Potenzialen zuverlässig gekoppelt werden – in IP67 mit einem einfachen M12-Kabel. Die Versorgung des Moduls mit Asi und Aux erfolgt jeweils über Profilkabel per Durchdringungstechnik. Die Anbindung der Peripherie wird über vier fünfpolige M12-Buchsen realisiert. www.bihl-wiedemann.de www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2022 / ASB 57

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