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Elektroprojekt für einen Prüfstand zum Testen von Rundtischen

  • Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Elektroprojektierung eines Prüfstandes zum Testen von Rundtischen von Fräs-Bearbeitungszentren der HPM Baureihe bei NILES-SIMMONS. Der Prüfstand wird benötigt, da es gelegentlich zu Problemen mit der Klemmung des Rundtisches kommt. Weiterhin sind verschiedene Varianten von Rundtischen vorhanden. Eine Variante besitzt dabei ein hydraulisches Spannfutter. Zwei weitere Ausführungen gibt es mit austauschbaren Paletten, auf denen die Werkstücke befestigt werden, und der dazugehörigen Klemmung dieser Paletten. Bei diesen speziellen Varianten, mit den zusätzlichen hydraulischen Funktionen, kommt es gelegentlich ebenfalls zu Komplikationen. Im ersten Schritt wurden drei verschiedene Konzepte für den Prüfstand erstellt. Diese unterscheiden sich in der Auswahl der Bedien-, Steuerungs- und Antriebskomponenten. Bei der Variante 1 und 3 sind für die zentrale Steuerung herkömmliche Automatisierungssysteme sowie Bedienstellen gewählt worden. Ergänzt werden diese beiden Konzepte jeweils durch eine Reglerbaugruppe, welche die Antriebsregelung übernimmt. Für die Variante 2 wurde hingegen eine zentrale Maschinensteuerung mit dazugehöriger dezentraler Peripherie gewählt. Diese Steuerung beinhaltet nicht nur die speicherprogrammierbare Steuerung, sondern auch die Antriebsregelung und die Software für die angeschlossenen Bediengeräte, welche speziell für Werkzeugmaschinen konzipiert sind. Bei den Antriebskomponenten ist für die erste Variante ein kompaktes Powermodul gewählt worden, an welches der Motor für den Rundtisch angeschlossen wird. Bei den Varianten 2 und 3 sind hingegen modulare Systeme für den Antrieb vorgesehen. Diese Systeme bestehen jeweils aus Filter-, Umrichter- und Motormodulen. Nach der Ausarbeitung der Konzepte wurden diese gegenüber gestellt und die Vor- und Nachteile der einzelnen Varianten ausgearbeitet und miteinander verglichen. In Absprache mit der mechanischen Abteilung von NILES-SIMMONS, die den Prüfstand in Auftrag gegeben hat, ist entschieden worden, die Variante 2 auszuarbeiten und zu konstruieren. Insgesamt hat diese Variante die meisten Vorteile geboten und nur wenige Nachteile. Dafür ausschlaggebend war vor allem, dass das Umrichtermodul dieser Variante eine konstant geregelte Zwischenkreisspannung zur Verfügung stellt. Dies garantiert gleichbleibende Versuchsbedingungen in Bezug auf den Antrieb und der damit verbundenen Auswertung der Testläufe. Anschließend wurde die Variante 2 detailliert ausgearbeitet. Neben der Auswahl der zu verwendeten Bauteile gehört dazu auch die Anfertigung der technischen Unterlagen. Diese wurden mit dem Elektro-CAD-System EPLAN Electric P8 angefertigt. Besondere Beachtung bei der Konstruktion und Auswahl der Betriebsmittel fand die Norm DIN EN 60204-1. Diese ist für die Sicherheit von Maschinen und deren elektrischen Einrichtungen ausgelegt. Somit wurden unter anderem Safety Integrated Funktionen für die Steuerung vorgesehen, um bei Betätigung eines Not-Halt-Tasters den Prüfstand auf bestimmte Art und Weiße zu Stoppen. Zudem wird die Steuerung durch fehlersichere Ein- und Ausgangsmodule ergänzt. An diese werden sicherheitsrelevante Einrichtungen angeschlossen, wie z.B. die Verkettung der zweikanaligen Not-Halt-Taster. Nachdem alle Komponenten ausgewählt worden, wurde noch ein passender Schaltschrank für die elektrische Ausrüstung ausgesucht. Da die im Schaltschrank sich befindlichen Komponenten viel Verlustleistung in Form von Wärme erzeugen, wurde untersucht, wie diese Wärme aus dem Schaltschrank abgeführt werden kann. Durch anfängliche Betrachtung und weiterführende Berechnungen wurde entschieden, dafür ein Kühlaggregat von Rittal einzusetzen. Mit dieser Diplomarbeit wurde ein Prüfstand konstruiert, der die Anforderungen in allen Punkten, welche von der mechanischen Abteilung bei NILES-SIMMONS gefordert wurden, erfüllt. Es lassen sich damit alle Varianten und die dazugehörigen Funktionen der zu testenden Rundtische prüfen. Zudem wurde darauf geachtet, dass bei diesem Prüfstand sicherheitsrelevante Einrichtungen und Vorkehrungen vorhanden sind, die dem Personen- und Maschinenschutz dienen. Weiterhin wird ein Bedienkonzept verwendet, welches für die Bediener des Prüfstandes bekannt ist, da es an die Bedienung der von NILES-SIMMONS hergestellten und betriebenen Werkzeugmaschinen angelehnt ist.

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Metadaten
Author:Patrick Oberländer
Advisor:Gerald ZickertGND
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:NILES-SIMMONS Industrieanlagen GmbH
Zwickauer Str. 355, 09117 Chemnitz
Date of Publication (online):2013/12/11
Year of first Publication:2013
Date of final exam:2013/11/15
GND Keyword:Prüfstand; Drehtisch; Werkzeugmaschine; Fräsmaschine
Page Number:154 Seiten, 20 Abb., 14 Tab., 57 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Elektrotechnik
Release Date:2013/12/11