Im Zuge der Reorganisation des Presswerks hat Volkswagen Wolfsburg in eine neue Platinenschneidanlage der Firma Schuler Automation investiert. Die neue Anlage wird \’Straße 10 in Halle 1a\‘ genannt und ersetzt zwei Altanlagen: eine mit Schwenkschneideinrichtung und eine für den Schnitt mit Formwerkzeugen. Die neue Anlage stellt beide Technologien zur Verfügung. \“Durch den Einsatz eines Schwenkwerkzeugs beherrscht die Anlage einerseits Schräg- und Trapezschnitte; alternativ kann der Pressentisch mit Formwerkzeugen bestückt werden. Dadurch ist die Anlage sehr flexibel\“, erläutert Rainer Schierding, Elektroplaner bei Volkswagen-Wolfsburg. Die Eckdaten der Maschine passen zu dieser technologischen Flexibilität: Coils von 300 bis 2.100mm Breite können auf der Anlage verarbeitet werden. Die mit einem Walzenvorschub ausgestattete Linie beherrscht Vorschublängen von 180 bis 4.100mm. Auf der Schneidanlage werden überwiegend Bleche der Materialhärte HX300CAD verarbeitet. Konzipiert und ausgelegt ist sie für die höhere Materialhärte HX420CAD. So verfügt das Presswerk mit der Schuler-Anlage über eine Ausweichmöglichkeit, sollte die eigentlich für diese Materialhärte vorgesehene Fertigungslinie ausfallen. Hohe Anforderungen an Qualität Da die neue Platinenschneidanlage vorwiegend Bleche vorbereitet, die später die Außenhaut von PKW-Karosserien bilden, werden hohe Anforderungen an die Oberflächen- und Kantenqualität der hier produzierten Platinen gestellt. Das Richten der vom Coil abgezogenen Bleche darf keinerlei Spuren auf der Oberfläche hinterlassen, und das Abstapeln der gerichteten und geschnittenen Bleche muss sehr kantenschonend geschehen. Für empfindliche Teile beherrscht die Anlage ein von Schuler Automation Heßdorf entwickeltes Abstapeln mit Zwischenstopp. Dabei werden die fertigen Platinen nicht fliegend vom Transportband gegen einen Anschlag abgeworfen, da der Restschwung bei empfindlichen Teilen die Anschlagkante verformen kann. Stattdessen wird beim Abstapeln mit Zwischenstopp die Platine lagegeregelt vor dem Ablegen über dem Stapel positioniert. Auch ohne Anschlag kommen so die Platinen präzise übereinander zu liegen, was eine Beschädigung der Kante ausschließt. \“Durch die Ausführung der Richtwalzen und die Möglichkeit des Abstapelns mit Zwischenstopp ist die Qualität der Platinen in jeder Größe und Form hervorragend\“, bestätigt Jens Lorke, der ebenfalls als Elektroplaner für die Product Unit \’A-Klasse\‘ – darunter fällt bei Volkswagen der Golf – verantwortlich ist. Hohe Prozesssicherheit erforderlich Als Ersatz für zwei Altanlagen muss die neue Platinenschneidlinie nicht nur flexibel sein und hohe Teilequalität ausbringen, sondern auch über einen langen Zeitraum und bei hohen Taktzahlen eine große Prozesssicherheit aufweisen. \“Die neue Anlage ist für 65 Hübe pro Minute ausgelegt und schafft pro Woche eine deutlich höhere Ausbringung als die beiden Vorgängerlinien zusammen. Außerdem weist sie die hohe Prozesssicherheit und Zuverlässigkeit auf, die wir einfach brauchen bei unserem 18-Schichtbetrieb, den wir hier üblicherweise jede Woche fahren\“, fasst Rainer Schierding die Erfahrungen aus mehreren Monaten vollproduktivem Betrieb zusammen. Einen großen Anteil an der Produktivität hat die Automatisierung mit Simotion D und dem Antriebssystem der Reihe Sinamics S120. Mit diesem modularen Motion-Control-System, das aus einem Active Line Modul, elf Wechselrichtern und zwei Simotion D besteht, werden alle Antriebsprozesse aufeinander abgestimmt. Das erhöht die Prozesssicherheit und die Prozessqualität. Für eine einfache Integration in die betrieblichen Abläufe ist die Anlage zudem in voneinander unabhängige Sicherheitszonen aufgeteilt. Somit sind Vorbereitungen für Coil- und Werkzeugwechsel möglich, ohne dass dadurch der laufende Richt- und Schnittbetrieb unterbrochen wird\“, vermerkt Jens Lorke. \“Gegenüber herkömmlichen Anlagen, deren Sicherheitsreaktion gleich die ganze Linie anhält, ist das eine erhebliche Verbesserung.\“ Energieeffizienz der Anlage Ein ökologisch wie auch ökonomisch wichtiger Aspekt ist die Energieeffizienz einer solchen Anlage. Dazu trägt neben Energiespar-Motoren der Effizienzklasse EFF1 auch das Antriebssystem Sinamics S120 bei. Alle Servo-Antriebe der Anlage, von der Booksize-Klasse bis hin zu Chassismodulen, von Fördermotoren mit wenigen kW bis hin zum großen Pressenantrieb mit über 200kW, sind hier über einen gemeinsamen Gleichspannungs-Zwischenkreis verbunden. Für stabile Spannungsverhältnisse auf diesem bei Volkswagen Wolfsburg \’DC-Link\‘ genannten gemeinsamen Zwischenkreis sorgt ein aktiv geregeltes \’Active Line Module\‘, das sowohl bei der Energieentnahme als auch bei der Rückspeisung selbstgeführt ist. \“Damit haben wir eine bei weitem größere Energieeinsparung erreicht als ursprünglich anvisiert. Der Gleichspannungs-Zwischenkreis (DC-Link) bewirkt, dass ein Großteil der Energie nur zwischen den Servos hin- und hergeschaufelt wird – je nachdem, welche Servos gerade motorisch oder generatorisch arbeiten\“, erläutert Rainer Schierding. \“Berücksichtigt man noch die Rückspeisung aktuell überschüssiger Energie aus dem DC-Link ins Versorgungsnetz, beziehen wir im laufenden Betrieb im Prinzip nur die Energiedifferenz und die geringe Verlustleistung aus dem Netz. Der Energieverbrauch hat sich auf ein Drittel der installierten Gesamtleistung eingependelt.\“ Blindleistungsanteil kompensieren Ein zusätzlich vorteilhafter Nebeneffekt: Der ins Netz rückgespeiste Blindleistungsanteil der Anlage geht gegen Null. In der Praxis kann durch kapazitive Rückspeisung sogar der Blindleistungsanteil anderer Anlagen im Betrieb kompensiert werden. \“Die Versorgungsbetriebe fordern von uns einen Leistungsfaktor (Cos-Phi) von >0,95. Wir schaffen einen Cos-Phi von 1 oder knapp darunter. Andere Pressenlinien weisen beim Leistungsfaktor typischerweise Werte von 0,5 bis 0,7 auf.\“ Außerdem kann durch diese Art der Energieführung bei einem plötzlichen Ausfall der Versorgungsspannung mit der elektrischen und kinetischen Restenergie die gesamte Anlage ohne Datenverlust heruntergefahren werden. \“Dass das sauber funktioniert, haben wir bei unter Volllast laufender Anlage getestet. Ein Ausfall der Versorgungsspannung kommt bei uns zwar selten vor, da der Standort über eigene Kraftwerke verfügt\“, betont Elektroplaner Jens Lorke. \“Aber während man bei anderen Anlagen nach einem Stromausfall häufig mehrere Stunden benötigt, bis die Daten wieder konsistent, alle Achsen referenziert und der Ausschuss aus der Linie geräumt ist, erfolgt bei unserer neuen Platinenschneidanlage der Wiederanlauf ohne Probleme.\“ Referenz für weitere Anwendungen Die innovative Automatisierung der Anlage ermöglichte eine zügige Entwicklung und eine kurze Inbetriebsetzung. Günter Popp, Leiter der Elektrokonstruktion am fränkischen Schuler-Standort Heßdorf, wo die Platinenschneidanlage entwickelt und gebaut wurde, berichtet: \“Die Akzeptanz des für uns neuen Systems war bei unseren Entwicklern und Anwendungstechnikern von Anfang an sehr hoch. Sie haben die Vorteile des Systems für unsere Anwendungen schnell erfasst und sind damit auch schnell zu guten Ergebnissen gekommen.\“ Außerdem stehe mithilfe des kurzen Drahtes zu Siemens Erlangen jederzeit kompetenter Support zur Verfügung. Elektroplaner Schierding von Volkswagen Wolfsburg fügt hinzu: \“Wir haben mit Schuler und Siemens kooperationsfreudige Partner gefunden, die unsere Anforderungen engagiert übernommen haben.\“ SPS/IPC/Drives: Halle 9, Stand 310
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