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Direkter Vergleich des Platzbedarfs beim Pacdrive M (links) und Pacdrive 3 (rechts) – Schaltschrankvolumen und Verdrahtungsaufwand sind geringer.
Die Stromschienen der Front-Plane-Lösung stellen einen sicheren Kontakt zwischen Netzgerät und Servo-Controller her.
Die mechanische und elektrische Installation der Servoverstärker dauert nur wenige Minuten.
"Unser neues Anschlusskonzept sollte nicht nur modular sein, sondern auch alle anderen Anschlusskonzepte an Kundennutzen übertreffen." Christian Mussauer Projekt-Manager Drives bei Schneider Electric Elau Packaging Solutions

Mit 30 Jahren Erfahrung in der Automatisierungstechnik gehört Elau zu den Pionieren der Branche. Neben Produktionsmaschinen und Robotern stehen vor allem Verpackungsmaschinen im Fokus des Unternehmens. Mit Pacdrive brachte der Automatisierer ein Motion/Logic-Control-System auf den Markt, das inzwischen weltweit über 50?000 Verpackungsmaschinen steuert. Das Unternehmen Elau mit Sitz in Marktheidenfeld – am Fuße des Spessart – gehört heute als Schneider Electric Elau Packaging Solutions zum Schneider-Electric-Konzern.

Nach über zehn Jahren Pacdrive M läuft nun die Markteinführung des Nachfolgers. Mit Pacdrive 3 kommt die Ethernet-basierte Kommunikation auf Basis von Sercos III. Ein neues Multiachs-Servoreglersystem bildet dabei die Basis für platzsparende Servoantriebe. Das Multiachskonzept Lexium LXM 62 ermöglicht flexiblere Servoantriebslösungen.

Durchgängiges Anschlusskonzept zum Ziel

Für ein neues Anschlusskonzept des voll digitalen Servoverstärkers suchte Schneider Electric Elau Packaging Solutions einen Partner. „Unser Ziel war es, ein durchgängiges Anschlusskonzept für die Reihenmontage von Servoverstärkern und zugehöriger Stromversorgung zu entwickeln. Es sollte Montagezeiten senken und den bisher üblichen Verdrahtungsaufwand reduzieren“, erläutert Projektleiter Christian Mussauer. „Unser neues Anschlusskonzept sollte nicht nur modular sein, sondern auch alle anderen Anschlusskonzepte an Kundennutzen übertreffen.“ Im Einzelnen verfolgte das Unternehmen folgende Ziele:

  • Das benötigte Schaltschrank-Volumen zu verringern.
  • Eine intuitive Bedienbarkeit durch den Kunden zu erreichen.
  • Einen Schutz gegen Fehlbeschaltung (Verpolungssicherheit) zu implementieren.
  • Die Handhabung zu vereinfachen und den Zeitaufwand bei Installation und Service zu verringern.
  • Eine optische Anzeige der DC-Bus-Betriebsspannung zu integrieren.

„Auf der Suche nach einem kompetenten Partner wandten wir uns 2007 an unseren langjährigen Lieferanten Phoenix Contact“, erklärt Mussauer. „Bei den Vorgesprächen in der Konzeptphase zeigte sich, dass Phoenix Contact umfangreiche Erfahrungen mit Kontakten für Hochstromanwendungen hat, auf die wir aufbauen konnten.“

Verschiebbare Stromschienen

Zunächst diskutierten die beiden Unternehmen unterschiedliche Lösungsansätze, darunter Twin-Steckverbinder, sowie Front- und Back-Plane-Anschlusskonzepte mit Hochstrom-Leiterplatten. Dabei zeigte sich, dass eine Front-Plane-Lösung im oberen Gerätebereich Vorteile für Anschluss und Montage bietet. Aufgrund der geforderten Stromtragfähigkeit wurde auch klar, dass eine modular konzipierte Stromschiene mit dem leicht modifizierten Funktionsprinzip der Schraubanschluss-Reihenklemme die Anforderungen am besten erfüllt.

Technik im Detail

Steckverbinder mit Push-In-Federkraft

Die Federkraft-Steckverbinder der Serien SPC 5, SPC 16 und FMC von Phoenix Contact für Signale oder Leistungselektronik

  • schneller und werkzeugloser Leiteranschluss aufgrund Federkraft mit Push-In-Technik
  • kleines Rastermaß
  • Bemessungsstrom von bis zu 76 A
  • Leiterquerschnitt bis zu 16 mm²
  • uneingeschränkte 600-V-UL-Zulassung (UL 1059) bei den Komponenten SPC 5 und SPC 16
  • kompakte Grundgehäuse-Abmessungen – für einen geringen Platzbedarf auf der Leiterplatte

Um Zwischenkreisspannung, Versorgungsspannung und PE-Kontakt ohne Verdrahtungsaufwand zu verbinden, werden Netzteil und Servoverstärker mithilfe eines fünfpoligen Schiebers verbunden, der auf hochleitfähigen Stromschienen gleitet. In der Endposition stellt das Anziehen von fünf in den Schieber unverlierbar integrierten Schrauben eine gute Kontaktierung zwischen Schieber und Schiene her. Um ein versehentliches Trennen der Verbindung unter Last zu verhindern, zeigen im Gerät integrierte Lichtwellenleiter immer den aktuellen Betriebszustand des DC-Busses sowie der 24-V-Versorgung an. Weitere Servoverstärker lassen sich an das unmittelbar am Netzteil angekoppelte Gerät auf die gleiche Weise anschließen. Der Verzicht auf eine Backplane ist neben der drahtlosen Montage einer der Vorteile des Verfahrens.

Schnelle Verdrahtung spart Zeit und Geld

Durch die neue Anschlusstechnik entfällt die zeitaufwendige Verdrahtung mit Brücken und Twin-Aderendhülsen zwischen den Geräten. „Mit der Verdrahtung über das Stromschienen-Modul wird die Handhabung für unsere Kunden viel einfacher – bei der Installation, bei der Inbetriebnahme und bei der Wartung“, stellt Mussauer fest. Bei der Montage im Sondermaschinenbau wird im Vergleich zu den Vorgängergeräten 50 % Platz im Schaltschrank gespart und der Zeitaufwand für die mechanische und elektrische Installation beschränkt sich auf wenige Minuten.“ Auch bei einer Anlagenerweiterung können Mitarbeiter der Betriebstechnik die Geräte sowohl ohne Änderungen der Verdrahtung austauschen als auch weitere Geräte rechts und links vom zentralen Netzteil ergänzen.

Standard-Steckverbinder für Antriebe und I/Os

Außer dem eigens für diesen Einsatz produzierten Stromschienen-Modul sind im Lexium LXM 62 auch Standard-Steckverbinder von Phoenix Contact im Einsatz. So werden die Antriebe und I/Os über Push-In-Steckverbinder aus unterschiedlichen Serien angeschlossen. Über diese Steckverbinder werden flexible Leiter mit Aderendhülse verdrahtet. Darüber hinaus sind die Antriebe mit einem All-In-One-Hybridsteckverbinder – für Leistung, Schutzleiter, Motorbremse und Thermoelement – angeschlossen, sodass der gesamte Anschluss mit nur einem Steckvorgang erledigt wird. Für den sicheren Halt der Steckverbinder am Gerät sorgt das automatisch verriegelnde Verrastungssystem. Die Servoantriebslösungen gibt es als Single Drive für eine Achse und als Double Drive für zwei Achsen – beide Geräte haben das gleiche Format und lassen sich in einem einheitlichen Raster montieren. Alle Komponenten eines Achsverbundes nutzen ein zentrales Netzgerät. Die Geräte werden mit einem Schieber über die Stromschienen an das benachbarte Gerät angekoppelt.