Moderne Schaltschranktechnik für den Maschinenbau

Egal ob Haushaltsgeräte, Unterhaltungselektronik, Uhrenherstellung oder Automobilbau – sie alle haben eins gemeinsam: flache Kleinteile. Oft sind es Bauteile, die ein Anwender nie zu Gesicht bekommt. Doch ohne sie würde keine Uhr, keine Pumpe, kein Getriebe und kein Auto funktionieren. Bei der Herstellung steht neben der Qualität vor allem die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund. Aufgrund hoher Anforderungen an Toleranz, Ebenheit und Parallelität müssen die Werkstücke präzise geschliffen werden, damit sie passgenau zum Einsatz kommen können.

Die Maschinenserie Planet V von Supfina setzt neue Standards beim Doppelseitenschleifen. Rittal

Neue Doppelschleifmaschine

Supfina Grieshaber stellt Maschinen für Superfinish her. Zu den Kunden von Supfina gehören namhafte Automobilhersteller wie Audi, BMW, Daimler oder Chrysler sowie deren Zulieferer wie Schaeffler oder SKF. Die Supfina Surface-Finishing-Systeme unterstützen Produktinnovationen wie Dieseleinspritzsysteme oder stufenlose Automatikgetriebe. Nun hat Supfina seine Doppelseitenschleifmaschine Planet V weiterentwickelt. Sie bearbeitet Werkstücke mit Durchmessern von 6 bis 85 mm und einer Dicke von 0,6 bis 40 mm ein- oder doppelseitig. Hauptmerkmale der neuen Maschine sind eine verbesserte Schwingungsdämpfung bei thermischer Stabilität. Starke Schleifspindeln erreichen bei einer Leistung von 26 kW je nach Werkstückmaterial Abträge bis 0,5 mm in einem Durchgang.

Die Schleifmaschine hält Parallelitäten unter 0,005 mm ein. Neben dem Durchlaufschleifen beherrscht die Planet V auch das Pendel- sowie Mehrfachdurchlaufverfahren. Weitere Ausstattungsmerkmale sind etwa die patentierte Schleifspaltvisualisierung oder die integrierte Werkzeugwechselhilfe, wodurch sich die Nebenzeiten bei Werkzeugwechsel und Umrüstvorgängen reduzieren lassen. Durch die platzsparende Ausführung lässt sich die Planet V problemlos in neue oder auch bereits bestehende Fertigungslinien integrieren.

Der Trend bei Maschinen geht immer stärker in Richtung Design – dabei stehen einfache Bedienung und verringerter Platzbedarf bei erheblich reduzierten Anlagenkosten im Fokus.Rittal

Immer kürzere Entwicklungszeiten

Neben den technischen Neuerungen lag bei der Entwicklung das Augenmerk auch auf einem ansprechenden Design der Maschine. „Design ist ein deutlicher Trend im Maschinenbau, den wir von Anfang mitgestaltet haben. Aber letztlich geht es um Qualität und Leistung. Am Ende ist es immer die Wirtschaftlichkeit der Maschine, die eine Kaufentscheidung bei unseren Kunden herbeiführt“, erklärt Thomas Harter, Produktmanager bei Supfina Grieshaber. Der Maschinenbauer kämpft neben dem Preis auch mit den immer kürzer werdenden Produktzyklen der Maschinen. Dabei bezeichnet Time-to-Market die Dauer von der Produktentwicklung bis zur Auslieferung an den Anwender. „Das bedeutet für uns, dass wir immer schneller entwickeln und schneller auf die Marktforderungen reagieren müssen.“

Im Durchschnitt beträgt die Lieferzeit für Maschinen etwa zehn Monate. Aber es geht auch schneller: Supfina baut Maschinen auch innerhalb von sechs Monaten – und setzt dabei auf Standardisierung: „Wir verwenden Standard-Komponenten und stellen daraus individuelle Lösungen her. Dabei versuchen wir unseren modulbasierten Baukasten immer weiter zu verbessern und bei Bedarf auszubauen“, verdeutlicht Harter.

In das Maschinenkonzept ist flüssigkeitsbasierte Kühltechnik integriert. V.l.n.r offen: Top-Therm-Chiller (Rückkühler), LCP-Industrie (Luft/Wasser-Wärmetauscher) und gekühlter TS-8-Schaltschrank.Rittal

Ausgelagerte Schaltschrank-Infrastruktur

Zu den Infrastruktur-Komponenten der Planet V zählen auch Standardprodukte von Rittal. Anders als bei herkömmlichen Maschinenbaukonzepten befindet sich bei der Planet V die elektrische Ausrüstung – mit Steuerungs- (SPS), Servo-CNC-Antriebs-, Sicherheits- sowie Kühlungstechnik für Spindel und Schaltschränke – nicht innerhalb, sondern außerhalb der Maschine. Die „outgesourcte“ und angereihte Schaltschrank-Infrastruktur, die über eine Trasse mit der Maschine verbunden ist, umfasst insgesamt fünf TS-8-Schaltschränke, eine integrierte flüssigkeitsbasierte Kühllösung der Rittal-Serie LCP-Industrie (Liquid-Cooling-Package), einen ebenso standardisierten Rückkühler der Serie Top-Therm-Chiller sowie das Ri-Line-60-Stromschienensystem.

Supfinas Planet V ist ein cleverer Mix aus kostengünstigen Serienbauteilen und individuellen Designelementen.Rittal

Mit der Auslagerung der Schaltschrank-Infrastruktur konnte Rittal die individuellen Wünsche von Supfina besser erfüllen – wie etwa die Aufstellung der Maschine. So ist der Maschinenbauer durch das Absetzen der Schaltschrankreihe flexibler bei der Gestaltung der Aufstellfläche. „Durch die ausgelagerten Schaltschränke können wir je nach Platzverhältnissen individuellere Maschinenlayouts bieten“, erklärt Harter. Mit der alten Baureihe, bei der die Schaltschränke komplett in der Maschine integriert waren, war der Maschinenbauer an die Aufstellfläche gebunden. „Jetzt ist die Basismaschine kleiner und wir können die Schaltschränke individuell in neue oder auch bereits bestehende Fertigungslinien integrieren und genauso arrangieren, wie es notwendig ist.“ Für den Maschinenbauer ist die Kompaktheit entscheidend, da die Aufstellflächen für die Fertigung begrenzt sind und Geld kosten.

Ist durch den ausgelagerten Schaltschrank keine Maschinenfläche an einer Seite verbaut, haben die Mitarbeiter beim Beladen und Umrüsten einen besseren Zugang zur Maschine. Auch ein zu den in den Schaltschränken eingebauten Betriebsmitteln gelangt das Bedienpersonal jederzeit. Entstehen Vibrationen etwa durch die Rückkühltechnik, werden diese durch die Auslagerung der Schaltschranktechnik nicht auf das Bearbeitungszentrum übertragen. In logistischer Hinsicht kann der Transport von Maschine und Schaltschränken bei Bedarf auf getrennte und kleinere Transportmittel verlagert werden.

Integrierte Systemlösung

Bei der LCP-Industrieserie handelt es sich im einen Klimaschrank mit Luft/Wasser-Wärmetauscher. Damit lassen sich Verlustleistungen im Schaltschrank wirtschaftlich und sicher abführen. Wärmetechnisch sind auf engstem Raum und bei hoher Packungsdichte Kühlleistungen von bis zu 10 kW erreichbar. Die Nutzkühlleistung bestimmt die Schaltschrank-Innentemperatur, die Wasser-Eintrittstemperatur und den Wasser-Volumenstrom im Wärmetauscher.

Die Kühlung erfolgt im Umluftbetrieb, wobei die Verlustleistung (Wärme) im Schaltschrank über den Luft/Wasser-Wärmetauscher an das Wasser abgegeben und aus dem Schaltschrank abgeführt wird. Das LCP ist dabei zwischen Rückkühler und Schaltschrank eingebaut und bläst die Kaltluft von der linken Seite in den Schaltschrank, wo die Frequenzumrichter installiert sind. Zwei leistungsstarke Gebläse sorgen für eine optimale Luftzirkulation im Schrankinnern. Die Warmluft wird seitlich im oberen Bereich des Schranks angesaugt und unten kalt in die Seite des Schranks eingeblasen. Die Innenluft kann dabei auch unter die Umgebungstemperatur abgekühlt werden. Der Wasserkreislauf und die elektronischen Komponenten im Schrank sind vollständig getrennt. Der vollkommen geschlossene Schaltschrank kann insgesamt die Schutzart IP55 aufrechterhalten.

Auch Rittals Ri-Line-60-Stromverteilungstechnik mit Anschlussadapter, NH-Trenner und Geräteadapter ist in den Schaltschränken verbaut.Rittal

Gekonnt gekühlt

Für den Betrieb des LCP Industrie ist ein Wasseranschluss (Vor- und Rücklauf) sowie eine Rückkühlanlage (Chiller) für die Wasserkühlung am Wärmetauscher installiert. Supfina hat sich auch hier für eine im TS-8-Schaltschranksystem integrierte Lösung mit dem Top-Therm-Chiller von Rittal entschieden. Der Rückkühler ist aus drei modularen Einheiten wie Wasser- und Kältemodule sowie einem Elektromodul mit Steuerung aufgebaut und kühlt bei einer Leistung von 16 kW. Neben der Bereitstellung der Kühlflüssigkeit für die Schaltschrank-Klimatisierung über das LCP Industrie übernimmt der Top-Therm-Chiller auch die Kühlmittelversorgung für die präzise, technologierelevante Spindelkühlung der Planet V. Die Reduzierung auf einen flüssigkeitsbasierten Kältekreislauf mit nur einem Kompressor trägt insgesamt wesentlich zu erhöhter Energieeffizienz der Anlage bei.

Mit der Zusammenführung der Schaltschrank- und Spindelwärme ist es möglich, die komplette Wärmeentwicklung als Option an ein zentrales Kühlturmnetz bis 34 °C Vorlauf abzuführen. Der Rückkühler kann auch durch einen Wasser/Wasser-Wärmetauscher ersetzt werden. So lässt sich kundeneigenes Prozesswasser kälter als 22 °C zusetzen. Der interne Kreislauf kommt mit dem Kühlwasser des Kunden zudem nicht in Berührung und beugt somit Verschmutzungen und Ausfällen vor. Der flüssigkeitsbasierte Kreislauf ist ein integrierter Prozess, der im Weiteren die Umgebungsluft nicht belastet. Gerade Betreiber mit großen Maschinenparks suchen nach einem Ersatz für den üblichen luftbasierten Kühlprozess. Der Grund ist, dass die Abwärme auf andere Maschinen übergeht und dort zu Maßproblemen führen kann.

Thomas Harter ist Produktmanager bei Supfina Grieshaber.Rittal

Weltweite Verfügbarkeit

„Durch integrierte Lösungen aus Schaltschranktechnik, Kühllösung und Stromverteilungstechnik zu einer Gesamtlösung stellen wir sicher, dass technisch alles zusammenpasst. Wir haben dadurch einen Ansprechpartner für ein System und reduzieren damit auch unseren organisatorischen Aufwand“, bemerkt Harter. Zentrales Thema ist für den Maschinenbauer auch die weltweite Verfügbarkeit der Standard-Komponenten. „Gerade wenn die Kühltechnik ausfällt, bedeutet dies ein Ausfall der Maschine und das heißt ein Ausfall der Produktion“, betont der Fachmann. Auch die weltweite Verfügbarkeit der Gerätetechnik sowie der weltweite Service – insbesondere auch für den asiatischen Raum – war für Supfina ein wichtiges Kriterium bei der Entscheidung für Rittal.

(jck)