Selektiv überwacht läuft der Betrieb einer Transfermaschine störungsfrei

Ursprünglich auf den Werkzeugbau ausgerichtet, entwickelte sich die Wirtz Werkzeugbau GmbH mit Sitz in Krefeld in den vergangenen Jahren zum Spezialisten für Hightech-Maschinen und automatisierte Transferanlagen. Geführt wird das Unternehmen inzwischen in zweiter Generation von Thomas Wirtz. Rund 75 Mitarbeiter sind mit der Entwicklung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme sowie dem Vertrieb der Anlagen beschäftigt. Das neueste Produkt ist eine Transfermaschine für die Herstellung von PKW-Türscharnieren.

Die Transferlinie ist mit elf Stationen für sieben Bearbeitungsstufen bestückt. An der ersten Station stellt ein Roboter einen von insgesamt 42 Werkstückträgern bereit, die ein zweiter Roboter mit Rohlingen aus hoch legiertem Stahl belädt. Anschließend werden die Teile hydraulisch eingespannt und in den nachfolgenden Bearbeitungsschritten gefräst, gebohrt, mit Gewinden versehen und geprüft. Weiterhin kommen Reiben zur Herstellung passgenauer Bohrungen mit hoher Oberflächengüte zum Einsatz. Aufgrund unterschiedlicher Geometrien der Einzelteile sind verschiedene Spannvorrichtungen erforderlich. Die Fertigteile erhalten zusätzlich noch eine Beschriftung und werden sortenrein in Sammelbehältern abgelegt. Ein weiterer Roboter nimmt die leeren Warenträger und legt sie auf einem Transportband ab, das sie zurück zum Anfang bringt.

„Bisher war das komplette Hardware-Engineering und der Bau der Schaltanlagen die Aufgabe unserer Mitarbeiter“, beschreibt Geschäftsführer Thomas Wirtz. „Da es durch ein parallel laufendes Projekt Kapazitätsengpässe gab, beauftragten wir Siemens mit der Lieferung der gesamten Elektroausrüstung inklusive Hardware-Engineering. Qualitätskriterien für den Einsatz der Transfermaschine in rauer Industrieumgebung sind neben der Präzision in der Bearbeitung ihre hohe Verfügbarkeit und die Möglichkeit einer zeit- und kostensparenden Fehlerbeseitigung. Dies gilt gleichermaßen für Schwachstellen im mechanischen und elektrischen Umfeld.

Damit Störungen an einem elektrischen Verbraucher nicht gleich die gesamte Anlage lahm legen, hat Wirtz den Versorgungsstromkreis auf einzelne Abzweige aufgeteilt und selektiv abgesichert. Dies ist umso wichtiger, da bereits kurzzeitige Spannungsausfälle von wenigen Millisekunden zur Einschränkung der Bearbeitungsabläufe führen können. Die Versorgung der 24-V-Ebene erfolgt mit zwei Siemens-Netzteilen Sitop PSU300M mit 40 A. Die dreiphasigen Hutschienen-Geräte sind mit einer Breite von 150 mm sehr kompakt gebaut, was den Entwicklern aufgrund der beengten Einbauverhältnisse im Schaltschrank entgegenkam. In jedes Gerät ist ein Meldekontakt zur Auswertung des Betriebsstatus integriert. Der Eingangsspannungs-Bereich liegt zwischen 320 und 575 V. Mit bis zu 93 % Wirkungsgrad sind die geregelten Netzgeräte äußerst effizient. Ein weiterer Vorteil: Der Überlastfaktor mit 1,5-fachem Nennstrom für 5 s ermöglicht das problemlose Hinzufügen von Verbrauchern mit hohem Einschaltstrom. Die Netzgeräte sind außerdem mit anderen Sitop-Modulen kombinierbar, zum Beispiel um selektiven Schutz gegen Kurzschluss oder Überlast im 24-V-Ausgangskreis zu erzielen.

Wirtz setzt unter anderem das Selektivitätsmodul Sitop PSE200U als Zusatzkomponente ein. Es erkennt Überlasten sowie „schleichende“ Kurzschlüsse auf hochohmigen Leitungen und schaltet fehlerhafte Pfade stromlos. Es überwacht den Strom je Abzweig und verhindert das Einbrechen der Versorgungsspannung, so dass alle anderen, nicht vom Fehler betroffenen Kanäle weiterhin sicher versorgt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Leitungsschutzschaltern, die erst bei mehrfachem Nennstrom auslösen, reagiert das Selektivitätsmodul schon bei einer Überlast, die nur geringfügig über dem eingestellten Strom liegt. Den Auslösestrom eines jeden Ausgangs stellen die Wirtz-Techniker individuell über Potentiometer ein, um so einen möglichst großen Strombereich abzudecken. Das Sitop Selektivitätsmodul wurde eingesetzt, um eine optimale Selektivität im Zusammenspiel mit dem Schaltnetzteil zu gewährleisten. Denn Schaltnetzteile begrenzen bei zu großer Überlast ihren Ausgangsstrom und Leitungsschutzschalter würden nicht oder zu spät auslösen.

Karsten Kronsbein, Siemens AG, Nürnberg