Fließfertigung, spezielles Produkt-Design, hoher Automatisierungsgrad – vieles erinnert im Produktionswerk von Deckel Maho Seebach, einer Tochter von DMG Mori Seiki, an die Automobilproduktion. Hier werden Fräsmaschinen unter anderem auf einem über 140 Meter langen, zweispurigen Montageband gefertigt. Im Acht-Stunden-Takt laufen pro Tag vier Fräsmaschinen vom Band.

Mit der Einführung der Fließfertigung bei der Produktion der High-Tech-Maschinen im thüringischen Seebach konnte deren Montagezeit von vorher 21 auf nur noch zwölf Tage reduziert werden. „Diese rationalisierte Fertigung stellt hohe Ansprüche an die elektrische Verdrahtung der Maschinen“, berichtet Horst Günther, Leiter der Elektrokonstruktion, und ergänzt: „Die Schaltschränke der Maschinen müssen beim Aufbau zum einen schnell verdrahtet und zum anderen ebenso schnell und einfach mit den Sensoren und Aktoren der Maschinen sicher verbunden werden. Hier erweist sich die Push-in-Anschlusstechnik als die für uns ideale Lösung.“

Horst Günther (links), Leiter der Elektrokonstruktion bei Deckel Maho Seebach, und Daniel Fohler, Leiter Technik & Prozesse Elektrokonstruktion bei DMG Electronics.

© DMG Mori Seiki

Verdrahtet werden die Schaltschränke mit vorkonfektionierten Leitern. Die Verwendung von Aderendhülsen ist bei DMG Mori Seiki Standard beziehungsweise hauptsächlich aus Spleißschutzgründen vorgeschrieben. Elektrische Leiter, die auf diese Weise vorbehandelt wurden, lassen sich ohne Spezialwerkzeug problemlos in den Klemmraum einführen. „Damit sparen wir viel Zeit bei der Verdrahtung und durch den orangefarbenen Betätigungsdrücker der Klemmen ist ein Fehlstecken ausgeschlossen“, so Günther.

Das relativ neue Klemmprinzip der Push-in-Anschlusstechnik benötigt um 50 % geringere Leitereinsteckkräfte als vergleichbare Systeme und vereinfacht damit das Stecken von Leitern von 0,25 mm² bis 95 mm². Bei gleichzeitig hohen Leiterauszugskräften ist die Verbindung sicher, gasdicht und vibrationsfest. Selbst den strengen Anforderungen der Deutschen Bahnnorm DIN EN 50155 werden die steckbaren Reihenklemmen des verwendeten Combi-Systems von Phoenix Contact gerecht.

Da die Werkzeugmaschinen in alle Welt geliefert werden, spielen auch UL-Zulassung sowie Vibrations- und Schocksicherheit der Schaltschrank-Komponenten eine wichtige Rolle. „Schon beim Transport zum Kunden sind die Maschinen häufig Schock- und Vibrationsbelastungen ausgesetzt“, erläutert Günther. „Aber selbst wenn die Maschinen voll im Span arbeiten, ist es nicht auszuschließen, dass Vibrationen auf die elektrische Installation übertragen werden. Da müssen alle Kontaktstellen einwandfrei funktionieren.“

Modularer Maschinenaufbau

Um die Schaltschränke schnell und sicher mit den Sensoren und Aktoren der Maschine zu verbinden, kommen konkret die steckbaren Reihenklemmen vom Typ PT-Combi in 3,5 mm Teilungsbreite zum Einsatz. Laut Günther sind diese Klemmen für die Schnittstelle zwischen Schaltschrank und Maschine prädestiniert, da die Push-in-Klemmen einseitig einen Steckanschluss besitzen. Dazu passend gibt es Stecker mit Push-in-Anschluss, die sich genauso modular aufbauen lassen wie Klemmenleisten. Eine individuelle Anfertigung vorkonfektionierter Kabelbäume ist so auf einfache Weise möglich.

Die kompakten Push-in-Reihenklemmen bilden die Schnittstelle zwischen Schaltschrank und Maschinen­teilen – großflächige Beschriftungs- und Codiermöglichkeiten machen die Verdrahtung einfach und sicher.

© Phoenix Contact

Gegenüber den bisher eingesetzten Steckverbindungen – zum Beispiel Rechteck-Steckverbinder mit Tragschienenmontage-Möglichkeit – bieten diese Reihenklemmen aber noch weitere Vorteile – etwa die einfache und individuelle Codier-Möglichkeit der Stecker. Der Codierstift wird einfach vom Stecker gelöst und in die Grundklemme eingesetzt. Das erhöht nicht nur die Verdrahtungssicherheit, es verhindert auch ein Fehlstecken.
Um den Vibrationsschutz zu erhöhen, kommt eine an den Stecker einclipbare Verrastung zum Einsatz, die den Stecker selbst bei stärkeren Vibrationen fest in der Klemme hält. Und weil die Maschinen und deren elektrische Anlage im Fließfertigungsprozess in einem 25-Stunden-Dauertest auf Herz und Nieren geprüft werden, sind daneben die Prüfmöglichkeiten im gesteckten Zustand in Form von Prüföffnungen, die an jeder Klemmstelle zur Verfügung stehen, von entscheidender Bedeutung. Verfügbar sind die steckbaren Reihenklemmen in unterschiedlichen Ausführungen von 1,5 mm² bis 6 mm², bis 41 A sowie bis 1000 V.

Ein weiteres Kriterium bei der Auswahl der elektrischen Verbindungs­technik für die Fräsmaschinen ist die Standardisierung der elektrischen Komponenten und der Grundfunktionen im Schaltschrank. Hier verfolgt DMG Mori Seiki das Ziel, Produktionsstandort-übergreifend die gleichen Komponenten einzusetzen. „Allerdings ist Standardisierung eine stetige Gratwanderung“, wie Daniel Fohler von der DMG Electronics, der die Stand­ort-übergreifende Standardisierung der elektrischen Komponenten vorantreibt, in diesem Zusammenhang anmerkt: „Wir müssen uns ein hohes Maß an Flexibilität erhalten – und dabei gleichzeitig den Einsatz von innovativen Produkten ermöglichen. So haben wir beispielsweise auf der einen Seite die Stecker der steckbaren Reihenklemmen standardisiert, um Varianz sowie Logistik- und Stücklistenaufwände so gering wie möglich zu halten, und auf der anderen Seite bleiben wir flexibel. Je nach Maschine und Platzverhältnissen kommen folglich Ein- oder Mehrleiter oder auch Doppelstockklemmen zum Einsatz. „Hier bietet uns das Produktprogramm der Push-in-Reihenklemmen die nötige Vielfalt“, führt Fohler weiter aus. „Und zum Aufbau der Klemmenleisten nutzen wir zudem die Projektierungs- und Planungs-Software Clip Project professional.“ (Siehe dazu auch Kasten).

Schaltschrankbauer, die Deckel Maho Seebach zuliefern, können zum schnellen Aufbau der Schaltschränke schließlich einen speziellen Service von Phoenix Contact nutzen – sie lassen sich fertig montierte und beschriftete Klemmenleisten über dessen Klemmenleisten-Service anliefern. Die Leisten werden dann nur noch in den Schaltschrank eingebaut und verdrahtet.

Auf den Punkt gebracht: Mit den Push-in-Anschlussklemmen spart DMG Mori Seiki Platz und Zeit beim Maschinenaufbau. Konkret liegt die Platzersparnis bei den verwendeten Push-in-Klemmen mit einer Breite von 3,5 mm bei etwa 30 % gegenüber Standardklemmen mit 5,2 mm Baubreite. Die Zeitersparnis ergibt sich durch den Entfall desArbeitsschrittes „Öffnung der Klemmstelle“.

Ziel des Werkzeugmaschinen-Hersteller ist es, im Rahmen der Standardisierung in Zukunft Schritt für Schritt die gesamte Maschinenverdrahtung in und um den Schaltschrank mit der Push-in-Anschlusstechnik zu realisieren. Derzeit wird diese noch überwiegend bei den Reihenklemmen eingesetzt. Zunehmend kommen jedoch auch elektronische Produkte wie Schaltgeräte mit dieser Anschlusstechnik auf den Markt.

Projektierung per Software

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© Phoenix Contact

Mit der Software „Clip Project professional“ von Phoenix Contact, die in der Konstruktionsabteilung bei Deckel Maho zum Einsatz kommt, werden alle Klemmenleisten für die Maschinen projektiert und standardisiert. Eine integrierte Autokorrektur-Funktion erlaubt es, per Mausklick automatisch alle notwendigen Zubehörartikel – wie etwa Deckel oder Endhalter – an der richtigen Stelle in der Klemmenleiste einzufügen. Diese Arbeitsweise schließt Fehler beim Aufbau der Klemmenleisten aus. Auch die Dokumente für die reibungslose und fehlerfreie Fertigung der Klemmenleisten bis hin zu 2D- und 3D-CAD-Daten werden von der Software zur Verfügung gestellt.

Clip Projekt professional bietet zu allen gängigen CAE-Programmen eine Schnittstelle an. Damit lassen sich zum Beispiel Klemmenpunkte und Beschriftungsdaten direkt aus dem Stromlaufplan auslesen und zu einer vollständig beschrifteten Klemmenleiste projektieren. Auch hier erübrigt sich eine fehleranfällige manuelle Eingabe – damit schließt sich eine durchgängige Prozesskette von der CAE-Konstruktion bis hin zur Montage.