31. MAI 2016

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Schneller drechseln


Umrichter macht aus Holz „gute Figur“

Holzdrehmaschinen, auch Drechselmaschinen genannt, können aus Werkstücken Schmuckstücke machen: Damit Form und Qualität bezahlbar bleiben, ist das Wichtigste die einfache Anpassung der Spindeldrehzahl an jeden Arbeitsschritt. Nach schneller Umrüstung eines vorhandenen Riemenantriebes auf Frequenzumrichterantrieb bekommen Kreativität, Qualität und Durchsatz ganz „neuen Schwung“.

Bei herkömmlichen Drechselmaschinen wird die Drehzahlverstellung über einen abgestuften Riemenantrieb realisiert. Bei der hier als Anwendungsbeispiel herangezogenen Maschine (DMV-200 der Fa. Scheppach) wurden die Werkstücke mit fünf abgestuften Spindeldrehzahlen (370/600/1000/1700/2700 min-1) an die verschiedenen Holzarten und Durchmesser angepaßt. Der Antriebsmotor für die Antriebsriemenscheibe ist hierbei meist ein herkömmlicher Drehstrommotor mit 400 V/50 Hz Einspeisung und einer Abgabeleistung von 0,75 kW. Der Leistungsanschluß geschieht standardmäßig über eine Schalter-Stecker-Kombination.
Der Umbau auf Umrichterantrieb konnte leicht ausgeführt werden, da der Anschluß des Drehstrommotors von Sternschaltung auf Dreieckschaltung klemmenseitig geändert werden konnte und somit eine Motorversorgungsspannung von 230 V/50 Hz gegeben war. Durch die Spannungsanpassung am Motorklemmenbrett stand nun dem Einsatz eines Umrichters Sinamics von Siemens nichts mehr im Wege, der bei dreiphasigen Asynchronmotoren variable Drehzahlen erzeugt und dabei selber an einem einphasigen 230-V-Netz angeschlossen ist.

Einfache Modernisierung - problemlose Installation
Um später noch eine einfache Redundanz zu ermöglichen, wurde die standardmäßige Schalter-Stecker-Kombination für die Anschlußspannung 400 V/50 Hz bis zum Motorklemmenkasten beibehalten. Für den Umrichteranschluß wurde am Klemmenkastengehäuse eine zweite Kabelverschraubung montiert und eine komplett neue Verkabelung bis zum Umrichterabgang durchgeführt. Kompakt in den Abmessungen, konnte der neue Umrichter unmittelbar neben der Drechselmaschine montiert werden. Von Vorteil erweist sich dabei der Kabelanschluß: die Anordnung der Leistungsanschlüsse am Umrichter, nämlich Netzanschluß von oben und Motorabgang unten, ist einem Schütz nachempfunden und somit dem Elektroinstallateur vertraut. Und der eingebaute EMV-Filter der Klasse B ermöglicht einen störungsfreien Betrieb am 30-mAFehlerstromschutzschalter.

Direkter Zugriff auf alle Parameter des Umrichters
Aber auch die Inbetriebnahme wird vom Elektroinstallateur beherrscht. Das optionale, aufsteckbare Basic Operator Panel (kurz BOP genannt) ermöglicht Zugriff auf alle Parameter des Umrichters und auf wichtige Diagnosefunktionen. In einem Schnellinbetriebnahmemodus, der auf dem dazugehörigen „Getting Started Guide“ (Kurzinbetriebnahmeanleitung) dokumentiert ist, werden nur die wichtigsten Parameter angesprochen, wie Motordaten, Hoch- und Rücklaufzeiten sowie die elektronische Motorpotentiometerfunktion aktiviert.
Hierbei bewährt sich auch der in Griffweite des Anwenders gewählte Montageplatz des Umrichters: mit den Höher-/Tiefertasten des aufgesteckten BOP läßt sich der Drehzahlsollwert in 0,1-Hz-Schritten verändern. Ein extern aufzubauendes Potentiometer zur analogen Sollwertvorgabe ist nicht erforderlich und vermeidet somit zusätzlichen Verkabelungsaufwand. Will der Anwender eine unbefugte Nutzung der Drechselmaschine vermeiden, so kann er das BOP ganz einfach abnehmen und so eine unautorisierte Bedienung unterbinden.
Die einfache Montage, die anspruchslose Kühlung über den rippenbehafteten Kühlkörper und die leicht zu bedienende Frequenzsteuerung ohne Drehzahlrückführung rücken den Antrieb immer dann in den Mittelpunkt, wenn es um wirtschaftliche Umrüstungen in Gewerbebereichen geht.
Die Drehzahlverstellung über den abgestuften Riemenantrieb konnte bislang nur bei ausgeschaltetem Motor sowie bei Stillstand vorgenommen werden. Zeitaufwendig mußte hierzu die Abdeckhaube geöffnet, die Riemenspanneinrichtung gelöst und schließlich der Riemen auf die gewünschte Scheibe aufgelegt werden. Durch unterschiedliche Werkstückgrößen oder sich ändernde Bearbeitungsvorgänge war dieser Vorgang wegen der notwendigen Drehzahlanpassung eine ständige Begleiterscheinung.
Mit dem Einsatz des Umrichters ist es nun möglich, den Riemenantrieb auf eine feste Übersetzung (1.000 min-1) einzustellen und auf die umständliche manuelle Drehzahlverstellung zu verzichten. Die ebenfalls überflüssig gewordene Riemenspanneinrichtung wurde in allen Drehverankerungen fest verschraubt, und der Wegfall der mechanischen Lose führte automatisch zu einer erheblichen Verbesserung der Laufruhe. Die maximale Motordrehzahl wird in der Software des Umrichters hinterlegt. Heute kann die Spindeldrehzahl nicht nur von null bis etwa 3.000 min-1 beliebig variieren, sondern sie garantiert auch mit spielfreiem und ruhigem Lauf ein präzises Bearbeiten der Werkstücke. Durch den Wegfall des Lösens und Festschraubens der Riemenspanneinrichtung sowie die Umsetzung des Riemens selbst erfährt der Anwender einen Zeitvorteil von bis zu 30 % - je nach Komplexität des zu bearbeitenden Werkstücks. Ermöglicht wird das durch die komfortable Nutzung des optional erhältlichen Bedienfeldes: ein Tastendruck genügt zum Einschalten des Umrichters, und ein weiterer Tastendruck bewirkt die stufenlose Verstellung der Spindeldrehzahl.

Fazit:
Problemlose Installation und Bedienung kennzeichnen den wirtschaftlichen Umrichter, der dem Anwender viel Zeit spart. In der gesparten Zeit kann er sich viel intensiver an der gestiegenen Qualität seiner Werkstücke erfreuen. Oder die nächste Modernisierung planen, denn der Umrichter ist für ein breites Spektrum von Anwendungen für drehzahlveränderbare Antriebe geeignet.

Ausgabe:
g+h 01/2005
Unternehmen:
Bilder:

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