Passt wie angegossen: Die maschinenintegrierten Schaltschränken in einer Holzbearbeitungsmaschine.

Passt wie angegossen: Die maschinenintegrierten Schaltschränken in einer Holzbearbeitungsmaschine.Lohmeier

Voraussetzung für einen Schaltschrank, der in der Maschine oder Anlage genau die Anforderungen erfüllt, die die Anwendung an ihn stellt, ist eine enge Zusammenarbeit: „Wir beginnen da bereits bei der Beratung“, erklärt Hans-Werner Meyer, technischer Geschäftsführer des Schaltschrankbauers  Lohmeier. „Wir versuchen, zu erkennen, was der Kunde wirklich benötigt, und beschäftigen uns auch gründlich mit der Anwendung. Je eher wir in den Konstruktionsprozess eingebunden werden, desto mehr Vorteile können wir herausarbeiten.“

Die größte Schwierigkeit besteht dabei in der Maßgenauigkeit. Denn alle Bauteile müssen soweit bearbeitet sein, dass sie einfach und exakt eingebaut werden können und dass alle Schnittstellen der Maschine passen. „Die maschinenintegrierten Varianten sind gewissermaßen die hohe Schule in der Produktion individuell ausgelegter Gehäuselösungen“, so Meyer. „Hier müssen wir besonders eng mit den Konstrukteuren unserer Kunden zusammenarbeiten – Präzision bei jedem Bauteil, gegenseitiges Vertrauen und der Austausch von firmenübergreifendem Know-how sind hier unabdingbar.“

Alle Disziplinen müssen an einen Tisch

Die Auslegung der Schränke beginnt in der Regel mit Entwürfen und Vorgaben des Kunden. Anschließend werden Gespräche mit Vertretern aus der Elektrokonstruktion, der mechanischen Konstruktion und dem Einkauf geführt. An dieser Stelle ist oft ein gemeinsamer Workshop sinnvoll, da sich mehrere Abteilungen abstimmen müssen und es gilt, die Kundenwünsche sowie die hauseigenen fertigungstechnischen Möglichkeiten und Produktionskosten abzuwägen. „Sobald wir eine technisch und wirtschaftlich praktikable Lösung gefunden haben, folgt der klassische Weg zum endgültigen Schaltschrankmodell: Erst konstruieren wir Muster, dann entsteht eine Nullserie. Diese durchläuft dann für gewöhnlich noch einige Änderungen, bevor sie einen serienreifen Zustand erreicht“, erklärt Meyer.

Die Anreihschränke ermöglichen eine schrankübergreifende Verkabelung.

Die Anreihschränke ermöglichen eine schrankübergreifende Verkabelung.Lohmeier

Pluspunkte bei Klimatisierung und Auslegung

Ein wichtiger Vorteil der Integration der Elektroinstallation in Fertigungsanlagen liegt darin, dass exakt auf die Anforderungen der Anlage eingegangen werden kann. Auf Wunsch lassen sich zum Beispiel umfangreiche Kabelkanal-Geometrien direkt ins Gehäuse integrieren. Unter Umständen ist auch eine Klimatisierung ohne aktive Komponenten möglich, sodass sich Material- und Energiekosten reduzieren lassen. Filterlüfter oder andere Klimageräte können beispielsweise ganz wegfallen, indem Metallkörper – sogenannte Cooling Plates – im Maschinenbett befestigt und direkt mit den Wärmequellen auf der Montageplatte im Schrank kontaktiert werden. In den Montageplatten sind Ausschnitte angebracht, an denen die Wärmequellen auf die quer durch den Schrank verlaufenden Cooling Plates geschraubt werden, um die entstehende Wärme direkt abzuleiten. Die interne Luftführung findet in diesen Fällen weiter hinten im Gehäuse statt, zwischen Cooling Plate und Gehäuserückwand. Der Schrank wird also Teil der Maschine und die Maschinenbauteile werden Teil des Schranks.

Von der Wand in die Maschine

Die anreihbaren Wandschaltschränke der MIC-Serie ermöglichen den Aufbau von flexiblen Gehäuselösungen, die sich beliebig erweitern lassen. Ihre abnehmbaren Seitenwände erleichtern nicht nur die Installationsarbeiten. Sie ermöglichen es, mehrere Gehäuse seitlich miteinander zu verbinden. Durch die seitlich offenen Gehäuse kann dann der Techniker bequem und schrankübergreifend verdrahten. Das spart nicht nur Kabel- und Flanschmaterial, sondern verringert auch den Arbeitsaufwand beim Ablängen von Leitungen, Kabelkanälen und Tragschienen. Zudem reduziert es komplizierte und kostspielige Gehäusenachbearbeitungen. Durch ihren flexiblen Aufbau eignen sich die Schaltschränke auch für den maschinenintegrierten Einsatz.

Maschinenintegrierter Schaltschrank für einen großen Kompressor: Das Gehäuse wird quasi zum Teil der Kompressorenverkleidung.

Maschinenintegrierter Schaltschrank für einen großen Kompressor: Das Gehäuse wird quasi zum Teil der Kompressorenverkleidung.Lohmeier

Lohmeier unterscheidet bei maschinenintegrierten Lösungen derzeit zwischen zwei Varianten: der Ausführung als Einzelschrank, zum Beispiel bei kleineren Maschinen wie Kompressoren, oder der angereihten Form, wie sie bei komplexen Holzbearbeitungsmaschinen vorkommen. Die aus 1,5 mm dickem Stahlblech gefertigten MIC-Module sorgen für hohe Stabilität und lassen sich bei der Maschinenintegration teilweise als tragende Elemente nutzen. Die hohe Belastbarkeit erreicht der Schaltschrank mit speziellen Abkantungsgeometrien und bei größeren Gehäusen auch durch den Einsatz von 2-mm-Blech. Auf Wunsch werden auch Kabelkanal-Geometrien direkt ins Gehäuse integriert.

Enge Kooperation hilft Kosten zu sparen

Die Idee für die MIC-Baureihe entwickelte Lohmeier in Kooperation mit einem Hersteller von Maschinen und Fertigungsstraßen für die Möbelindustrie. Seit 2005 arbeiten die Partner bei Fertigung von Profilbearbeitungsanlagen zusammen. Um den Montage- und Verdrahtungsaufwand zu verringern, wurden die Maschinen in Module aus standardisierten elektronischen und mechanischen Komponenten (Servoantriebe, Feldbusschnittstellen und Ventile) sowie den zugehörigen Software-Bausteinen aufgeteilt und die gesamte Elektroinstallation in Schaltschränken zwischen Untergestell und Arbeitsraum untergebracht. Diese Lösung ermöglicht die Vorinbetriebnahme der Holzbearbeitungsmaschinen durch den Hersteller. Schaltschrank und Maschine werden als Einheit transportiert, wodurch mit dem sonst üblichen An- und Abklemmen zum Transport auch eine Fehlerquelle entfällt. Ist das eigentliche Produkt fertiggestellt, kann es sein, dass in der Logistik noch einige Hindernisse bewältigt werden müssen, die im Vorfeld nicht sofort ersichtlich waren. Die Schaltschrankmodule für die Holzbearbeitungsmaschine ergeben beispielsweise bestückt und angereiht eine Gesamtlänge von 16 m – der Weitertransport kann deswegen schwierig sein. Im Entwicklungsprozess hat Lohmeier daher Verstärkungen an den Schränken angebracht, die sie für Transport und Handling robuster machen, aber das Maschinenbild nicht störend beeinflussen. Der Weiterverarbeiter wiederum ließ sich einen speziellen Anhänger fertigen, um die komplett angereihte Schaltschrankbatterie zur Maschine zu liefern.