Werkzeugmaschinen Flexibles Einspeisesystem vereinfacht den elektrotechnischen Aufbau

Mit dem Module-Line-System zur spanenden Bearbeitung von prismatischen Werkstücken erweitert ein Werkzeugmaschinen-Hersteller sein Repertoire. Damit kann er die Nebenzeiten reduzieren und seine Kapazitäten besser nutzen. Erstmals wurde dafür auch ein modulares, flexibles Einspeisesystem eingesetzt, das den Rationalisierungsgedanken bis in die Elektrotechnik trägt.

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Das Module-Line-System MLS (Bild 1) ist die Antwort der Heller Maschinenfabrik GmbH in Nürtingen auf die gestiegenen Erwartungen in Bezug auf niedrige Stückkosten in der spanenden Bearbeitung. Seit Mitte des Jahres 2006 sorgt diese Form einer flexiblen spanenden Fertigung für Furore in der Branche. Denn das vernetzte System aus flexiblen Maschinen lässt deutlich mehr Spielraum in Produktions- und Werkstückanpassungen für prismatische Powertrain-Komponenten als herkömmliche Transferstraßen.

Das modular aufgebaute System MLS funktioniert ähnlich wie ein Marktplatz: So wie jeder Kunde an den Stand geht, an dem er genau das bekommt, was er sucht, so ermittelt die Steuerung des MLS automatisch, welche Maschine welche Bearbeitungsleistung bietet, und lässt das Werkstück genau dorthin transportieren. Der gedankliche Ansatz dieser Innovation basiert auf Flex Flow, einem Werkstückfluss, der alle Werkstückwechsler der einzelnen Bearbeitungsmodule ständig optimal versorgt. Das Herzstück des MLS ist ein Automationssystem, das Werkstücke und Werkzeuge frei zwischen den Bearbeitungsmodulen transportiert. Dadurch lassen sich Nebenzeiten auf ein Minimum reduzieren.

Die Anwender kommen häufig aus der Automobil- oder der Zulieferindustrie. Für sie sind die Flexibilität und Verfügbarkeit die wesentlichsten Wettbewerbsaspekte. Für diese Anwender wurde die neue Maschinengeneration MLS entwickelt.

Einspeisesystem reduziert Aufwand

Ein gutes Beispiel dafür ist das dreiphasige Einspeisesystem Sirius 3RV19 (Bild 2) von Siemens. Damit lassen sich mehrere Leistungsschalter und komplette Verbraucherabzweige schnell, einfach und sicher über Federzugtechnik oder Schraubanschlusstechnik verbinden. Dieses einfach zu handhabende System wurde bei Heller in der MLS zum ersten Mal eingesetzt.

Gemeinsam mit dem werkseigenen Schaltschrankbau, der seine Fertigungskosten reduzieren wollte, haben die Konstrukteure eine kompakte, flexible und kostengünstige Montagelösung für Abzweige und Leistungsschalter gesucht. Weil alle daran angeschlossenen Antriebe weniger als 5,5 kW Nennleistung besitzen, ist die Federzug-Anschlusstechnik ideal geeignet. Wer höhere Leistungen braucht, dem steht das modulare Einspeisesystem in Verbindung mit Schraubanschlusstechnik bis 11 kW zur Verfügung.

Allein durch die Federzug-Kontaktierung werden etwa 20% des Aufwands im Vergleich zur Schraubtechnik gespart, wie Siemens ermittelt hat. Darüber hinaus gibt es noch weitere Aspekte: Auf den Einsatz von Aderendhülsen kann vollkommen verzichtet werden. Die abisolierten Litzen-Enden werden bei Heller lediglich über Ultraschalltechnik gebondet. Dazu gibt es eine eigene Abteilung, die die Leitungen vorkonfektioniert.

Federzugtechnik sorgt für Kostenersparnis

Außer der Zeit- und Kostenersparnis ist von Vorteil, dass die so montierten Leitungen eine bessere Kontaktstelle ergeben als in Verbindung mit einer Aderendhülse. Denn durch das homogene Anordnen der einzelnen Litzen aufgrund der Vorspannkraft in den Kontakten entsteht eine gasfreie Verbindung. Darüber hinaus müssen diese Verbindungen niemals – weder in zyklischen Abständen in Umgebungsbedingungen mit starken Schwingungen noch bei der Erstinbetriebnahme einer Anlage beim Kunden – nachgezogen werden. In beiden Situationen ist die Kontaktsicherheit stets gegeben. Mittlerweile ist diese Technik bei vielen Automobilherstellern oder -zulieferern als moderne Lösung gelistet.

Das Einspeisesystem 3RV19 wurde von Heller in Bezug auf Kompatibilität und Qualitätsanspruch rundum geprüft. Das schließt nicht nur das Preis-Leistungs-Verhältnis mit ein, sondern auch die Montagefreundlichkeit und die Adaptiermöglichkeiten gegenüber bestehenden Baugruppen. Schließlich wird ein Schaltschrank nicht nur wegen eines Einspeisesystems umkonstruiert.

Montage des Einspeisesystems auf einer Hutschiene

Die einfache Adaption des Einspeisesystems 3RV19 auf eine Hutschiene (TS 35) im Vergleich zur zeitaufwändigen Montage eines 60-mm-Sammelschienensystems zeigen die Vorteile der 3RV19-Einspeisesysteme bezüglich Flexibilität und kostengünstiger Montage voll auf (Bild 2). Bei den bisher bei Heller eingesetzten Drei-Phasen-Sammelschienen war man nicht nur auf die eingesetzte Größe festgelegt, sondern wenn Reserveplätze vorgesehen waren, mussten diese aufwändig gegen Berührung abgedeckt werden. Bei dem modularen, berührungssicher aufgebauten 3RV19 Einspeisesystem benötigt man dies nicht.

Durch die vollkommen berührungssichere Ausführung der Sammelschienen oder Kontaktstellen lassen sich ohne Zusatzarbeiten Reserveplätze vorsehen oder Wendeabzweige wie sie für Späneförderer wichtig sind konfektionieren. Bei letzterem können sich die Schaltschrankbauer angelehnt am Platzangebot entscheiden, ob sie die Schütze vertikal oder horizontal aneinander reihen . Bei Heller werden die Schütze nebeneinander platziert, um den Platz für ein zweites Einspeisesystem zur Verfügung zu haben (Bild 3). Dieses ist lediglich mit Leistungsschaltern zur elektrischen Absicherung von Frequenzumrichtern, 24-V-Netzteilen und Subsystemen innerhalb der MLS – wie zum Beispiel das Hochdruck-Hydraulikaggregat oder die Hochdruck-Kühlmittelanlage – bestückt.

„Ausspeiseblock“ spart Zeit, Material und Platz

Durch die Möglichkeit, am Ende eines 3RV19-Systems einen „Ausspeiseblock“ zu platzieren, konnten alle drei Phasen von dort aus berührungssicher und auf kürzestem Weg zur nächste Einspeisung geführt werden. Eine solche Art der 400-V-Verteilung spart Zeit, Material und Platz. Die notwendige Flexibilität wird zusätzlich dadurch noch unterstützt, dass unterschiedliche Baugrößen von Schütz und Leistungsschalter der Baugröße S00 und S0, sowohl in Cage-Clamp als auch in Schraubtechnik individuell kombiniert werden können.

Bestimmte einphasige Verbraucher wie die Beladezugangsabsicherung im MLS sowie die Beleuchtung im Schaltschrank und Trenntrafos für Service-Steckdosen werden über ein einphasiges Stromnetz versorgt. Auch dafür hat das Einspeisesystem 3RV19 eine unkonventionelle Lösung parat. Es gibt spezielle Klemmblöcke, die nicht nur die internen isolierten Drei-Phasen-Sammelschienen miteinander verbinden, sondern gleichzeitig auch die getrennte Phasenausleitung von L1, L2 und L3 ermöglichen.

Wirtschaftlichkeit durch Flexibilität

Das Beispiel des neuen Module-Line-Systems von Heller, das Bearbeitungsmodule und Automationssystem vollkommen entkoppelt, demonstriert, was Flexibilität heute bedeutet. Statt fester Taktzeiten, wie sie für Transferstraßen typisch sind, haben die MLS-Entwickler den richtungsabhängigen Werkstücktransport vollkommen verlassen. Jedes Bearbeitungsmodul, das am MLS angedockt ist, wird vom Förderfahrzeug – dem „stummen Diener“ in der Anlage – optimal bedient. Das reduziert die Nebenzeiten und gleichzeitig auch die Stückkosten.

Einen Beitrag dazu hat auch das flexibel einsetzbare Einspeisesystem 3RV19 von Siemens geleistet. Beim Aufbau einer neuen Elektrokonstruktion, die ganz klar den Wunsch nach Rationalisierung auf unterschiedlichsten Ebenen zum Ziel hatte, haben sich dessen Vorteile sehr schnell bestätigt. Flexibilität zählt dabei zu den wichtigsten Eigenschaften, weil die MLS-Anlagen eine Länge bis 40 m erreichen können und auf der gesamten Länge höchst individuell ausgestattet sein können. Die elektrotechnische Ausrüstung muss entsprechend einfach anpassbar sein. Mit dem MLS-Konzept hat Heller ein wichtiges Signal in Richtung Wettbewerbsfähigkeit gesetzt.MM

Markus Meier-Rampf ist Mitarbeiter bei der Siemens AG, Automation and Drives, Abteilung Niederspannungs-Schalttechnik in Stuttgart; Ulrich Henzler ist Gruppenleiter Steuerungsentwicklung bei der Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH in Nürtingen

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