Effizienter Klemmenleistenaufbau und Montage
Durchdachter Workflow
Schaltschrankbauer sehen sich mit besonderen Herausforderungen an die Wirtschaftlichkeit ihrer Prozesse konfrontiert. Zunehmender Kostendruck und der Fachkräftemangel sind dabei zwei zentrale Treiber für die Entwicklung von Lösungen zur Effizienzsteigerung im Schaltschrankbau. Dieser Beitrag beschreibt den kompletten Fertigungs- und Montageprozess einer Klemmenleiste: vom digital unterstützten Aufbau, über die Markierung bis hin zur Montage im Schaltschrank. Dabei werden Lösungen zur Effizienzsteigerung in den einzelnen Arbeitsschritten aufgezeigt.
Trotz des zunehmenden Grads der Automatisierung im Schaltschrankbau prägen überwiegend manuell ausgeführte Tätigkeiten die Montage. Automatisierte Teilprozesse findet man vor allem im Bereich der Material- und Arbeitsvorbereitung. Hierzu gehören z. B. die mechanische Vorbereitung der Montageplatte und des Schaltschrankgehäuses, das Ablängen der Verdrahtungskanäle und Tragschienen sowie die Vorkonfektionierung der Leiter. Die manuellen Tätigkeiten in der Montage reichen von der Kommissionierung der einzelnen Komponenten und Halbzeuge über die Montage im Schaltschrank bis hin zur Verdrahtung und Prüfung. Die Arbeiten erfolgen überwiegend direkt auf der bereits im Schaltschrank montierten Montageplatte. Häufig führt eine qualifizierte Fachkraft diese Tätigkeiten durch. Um die oben genannten Problemstellungen zu lösen, müssen die Montageprozesse genau analysiert werden. Im ersten Schritt wird die direkte Montage im Schaltschrank in eine vorgelagerte Baugruppenmontage überführt.
Softwaregestützte
Tragschienenbestückung mit
Werkerassistenzsystemen
In einer vorgelagerten Baugruppenmontage wird die Tragschiene zuerst vollständig bestückt und anschließend im Schaltschrank eingebaut. Durch eine digitale Aufbereitung der Schalt- und Aufbaupläne sowie optimierte Arbeitsplätze mit Werkerassistenzsystem lassen sich sämtliche Tätigkeiten im Rahmen der vorgelagerten Baugruppenmontage effizienter gestalten. Die Basis für ein solches Werkerassistenzsystem im Montageprozess des Schaltschranks ist die Datendurchgängigkeit vom Engineering bis in die Fertigung. Nahezu alle gängigen ECAD-Systeme verfügen über eine Exportfunktion bzw. bidirektionale Schnittstelle zu einer Engineering-Software wie z. B. dem Clipx Engineer von Phoenix Contact. Im Anschluss an den Export werden alle Komponenten, Funktionen, Anschlussquerschnitte und Kennzeichnungsinformationen in der Engineering-Software übernommen und der Werkerassistenz-Software bereitgestellt. Die Engineering-Software dient somit als zentrale digitale Datenbasis für den gesamten Fertigungsprozess im Schaltschrankbau. Die Datendurchgängigkeit vom Engineering in die Fertigung vermeidet papierbasierte Medienbrüche. Zudem stellt die Werkerassistenz-Software nur die Informationen bereit, die für den jeweiligen Fertigungsschritt benötigt werden. Ein Blättern und Suchen in einer umfassenden Fertigungsdokumentation entfällt. Verfügt ein Arbeitsplatz mit interagierendem Werkerassistenzsystem z. B. über ein zusätzliches Pick-by-Light-System, das an einem Regalsystem angebracht ist, trägt dies zur weiteren Effizienzsteigerung bei. Angesteuert über die Werkerassistenz-Software wird beim jeweiligen Montageschritt das passende Regalfach angezeigt, aus dem die benötigten Komponenten zu entnehmen sind. So wird der Mitarbeitende in der Fertigung Schritt für Schritt durch die Klemmenleistenerstellung geleitet. Die Verwendung eines Werkerassistenzsystems reduziert Suchzeiten und Fehlerquellen und steigert somit die Effizienz signifikant. Zudem können auch angelernte Arbeitskräfte die Montagetätigkeiten durchführen.
Anforderungen an die Markierung
Nachdem die Tragschiene Schritt für Schritt bestückt wurde, erfolgt deren Kennzeichnung. Eine eindeutige, gut sichtbare und dauerhafte Kennzeichnung sorgt für Sicherheit und vereinfacht Arbeitsabläufe. Alle Arbeitsprozesse entlang des Produktlebenszyklus eines Schaltschranks lassen sich effizienter durchführen, wenn die Komponenten einheitlich beschriftet sind. Bis zu 30 Prozent der gesamten Produktionsdauer eines Schaltschranks entfallen allein auf das Bedrucken, Vereinzeln und Montieren von Markierungen. Um den Kennzeichnungsprozess optimal zu unterstützen, bietet Phoenix Contact ein umfangreiches und aufeinander abgestimmtes Produktportfolio mit Kennzeichnungslösungen für jede Applikation. Dies umfasst vielseitige Beschriftungsmaterialien für unterschiedliche Anwendungsbereiche sowie intuitive Markierungssysteme. Mit dem Angebot verschiedener Kennzeichnungstechnologien wird die Beschriftung durch flexiblen Thermotransferdruck, vielseitigen UV-Inkjetdruck oder widerstandsfähige Laserdirektbeschriftung ermöglicht.
Vereinfachung des
Kennzeichnungsprozesses mithilfe von Werkerassistenzsystemen
Der Aufbau einer Tragschiene und somit auch deren Kennzeichnung basieren auf einer hohen Komponentenvielfalt und Projektvarianz. Das Werkerassistenzsystem vereinfacht die Auswahl der Markierungslösung sowie deren Erstellung und Montage. Alle notwendigen Informationen zur Erstellung der Markierung werden aus der Engineering-Software übernommen und zur Weiterverarbeitung aufbereitet. Dies vermeidet Fehler durch falsche oder redundante Dateneingaben. Die aufbereiteten Markierungsdaten sind zu diesem Zeitpunkt noch keinem Beschriftungsmaterial oder Markierungssystem zugeordnet. Über eine Schnittstelle in der Werkerassistenz-Software gelangen Mitarbeitende zur Markierungs-Software. Dort bestimmen sie die für das Projekt passenden Kombinationen aus Markierungssystemen und Beschriftungsmaterialien, sodass die Zuweisung der Markierungsdaten automatisch erfolgt und die Materialien im Anschluss bedruckt werden können. Der Anwender wird beim Aufbringen der Markierung auf der Klemmenleiste Schritt für Schritt durch den Prozess geleitet. So wird die Fehlerquote auf ein Minimum reduziert und auch angelernte Arbeitskräfte können komplexe Projekte umsetzen.
Effiziente Montage von
Klemmenleisten
Ist die Klemmenleiste aufgebaut und fertig markiert, erfolgt die Montage im Schaltschrank. Die Herausforderung bei Klemmenleisten, also vorab bestückten Tragschienen, besteht darin, dass die Langlöcher der Tragschiene bei der Montage in der Regel nicht mehr erreichbar sind. Sie sind von den montierten Komponenten verdeckt und es ist nicht mehr möglich, die Schraube zur Befestigung der Tragschiene von vorn zu montieren. Bisher war das für viele Schaltschrankbauer ein Beweggrund, keine Klemmenleisten einzusetzen und weiterhin klassisch zu montieren: Zuerst die Tragschiene an der Montagewand befestigen und anschließend die Komponenten auf die Tragschiene rasten. Kunden, die heute schon Klemmenleisten verwenden, gehen verschiedene Wege bei der Montage, die allerdings mit zusätzlichem Platz- oder Montageaufwand verbunden sind:
á Sie lassen auf der Klemmenleiste Freiräume für die Befestigungspunkte, wodurch jedoch die Kapazität der Tragschiene nicht voll ausgeschöpft werden kann.
á Sie demontieren Komponenten im Bereich der Befestigungspunkte von der voll bestückten Tragschiene, die sie nach der Befestigung der Tragschiene wieder montieren. Da hier auch Zubehörteile wie Brücken und Markierungen berücksichtigt werden müssen, ist der zeitliche Aufwand sehr groß. Außerdem entsteht dadurch ein qualitatives Risiko, wenn die Komponenten bei der erneuten Montage nicht korrekt gesetzt werden.
Die Railfix-Adapter von Phoenix Contact setzen genau hier an und bieten die Möglichkeit, voll bestückte Klemmenleisten einfach zu montieren, ohne einen Zugang zu den Langlöchern von vorn zu benötigen. Die Adapter werden vorab auf der Montageplatte montiert. Anschließend wird die Klemmenleiste befestigt, indem die Langlöcher der Tragschiene zunächst in die Rasthaken der Adapter eingefädelt werden. Dabei unterstützen Führungselemente auf den Adaptern, auf denen die Tragschiene aufgesetzt werden kann. Anschließend wird die Tragschiene unter Zuhilfenahme eines Schraubendrehers unter die Rasthaken gehebelt. Für den bestmöglichen Ansatz des Schraubendrehers sind auf den Adaptern Montageschlitze in unterschiedlichen Positionen vorgesehen. Abschließend wird die Klemmenleiste mit einer M5 Schraube am letzten Adapter gesichert und ist fertig montiert. Die Montageabstände der Railfix-Adapter werden dabei einerseits durch das Raster der Tragschiene vorgegeben und richten sich andererseits nach der statischen und dynamischen Belastung, die durch die montierten Komponenten wirken. Da die Adapter mit Zinkdruckguss aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sind, lassen sich Schirmströme darüber auf die Montageplatte ableiten.
Fazit
Die Entkopplung des Klemmenleistenaufbaus im Schaltschrankbau bietet großes Potenzial zur Effizienzsteigerung. Eine solche vorgelagerte Baugruppenmontage erfolgt im Idealfall mit Hilfe eines Werkerassistenzsystems. Ein solches System beschleunigt durch digital unterstützte Arbeitsabläufe und Fertigungsunterlagen die Prozesse, reduziert Such- und Durchlaufzeiten sowie Fehlerquellen. Zudem können die Montagetätigkeiten auch von angelernten Arbeitskräften durchgeführt werden. Die anschließende Montage der vollständig bestückten und markierten Tragschienen erfolgt mit Hilfe der Railfix-Adapter schnell und einfach, ohne zeitaufwändiges Nachbestücken.
Schaltschrankbauer sehen sich mit besonderen Herausforderungen an die Wirtschaftlichkeit ihrer Prozesse konfrontiert. Zunehmender Kostendruck und der Fachkräftemangel sind dabei zwei zentrale Treiber für die Entwicklung von Lösungen zur Effizienzsteigerung im Schaltschrankbau. Dieser Beitrag beschreibt den kompletten Fertigungs- und Montageprozess einer Klemmenleiste: vom digital unterstützten Aufbau, über die Markierung bis hin zur Montage im Schaltschrank. Dabei werden Lösungen zur Effizienzsteigerung in den einzelnen Arbeitsschritten aufgezeigt.
Trotz des zunehmenden Grads der Automatisierung im Schaltschrankbau prägen überwiegend manuell ausgeführte Tätigkeiten die Montage. Automatisierte Teilprozesse findet man vor allem im Bereich der Material- und Arbeitsvorbereitung. Hierzu gehören z. B. die mechanische Vorbereitung der Montageplatte und des Schaltschrankgehäuses, das Ablängen der Verdrahtungskanäle und Tragschienen sowie die Vorkonfektionierung der Leiter. Die manuellen Tätigkeiten in der Montage reichen von der Kommissionierung der einzelnen Komponenten und Halbzeuge über die Montage im Schaltschrank bis hin zur Verdrahtung und Prüfung. Die Arbeiten erfolgen überwiegend direkt auf der bereits im Schaltschrank montierten Montageplatte. Häufig führt eine qualifizierte Fachkraft diese Tätigkeiten durch. Um die oben genannten Problemstellungen zu lösen, müssen die Montageprozesse genau analysiert werden. Im ersten Schritt wird die direkte Montage im Schaltschrank in eine vorgelagerte Baugruppenmontage überführt.
Softwaregestützte
Tragschienenbestückung mit
Werkerassistenzsystemen
In einer vorgelagerten Baugruppenmontage wird die Tragschiene zuerst vollständig bestückt und anschließend im Schaltschrank eingebaut. Durch eine digitale Aufbereitung der Schalt- und Aufbaupläne sowie optimierte Arbeitsplätze mit Werkerassistenzsystem lassen sich sämtliche Tätigkeiten im Rahmen der vorgelagerten Baugruppenmontage effizienter gestalten. Die Basis für ein solches Werkerassistenzsystem im Montageprozess des Schaltschranks ist die Datendurchgängigkeit vom Engineering bis in die Fertigung. Nahezu alle gängigen ECAD-Systeme verfügen über eine Exportfunktion bzw. bidirektionale Schnittstelle zu einer Engineering-Software wie z. B. dem Clipx Engineer von Phoenix Contact. Im Anschluss an den Export werden alle Komponenten, Funktionen, Anschlussquerschnitte und Kennzeichnungsinformationen in der Engineering-Software übernommen und der Werkerassistenz-Software bereitgestellt. Die Engineering-Software dient somit als zentrale digitale Datenbasis für den gesamten Fertigungsprozess im Schaltschrankbau. Die Datendurchgängigkeit vom Engineering in die Fertigung vermeidet papierbasierte Medienbrüche. Zudem stellt die Werkerassistenz-Software nur die Informationen bereit, die für den jeweiligen Fertigungsschritt benötigt werden. Ein Blättern und Suchen in einer umfassenden Fertigungsdokumentation entfällt. Verfügt ein Arbeitsplatz mit interagierendem Werkerassistenzsystem z. B. über ein zusätzliches Pick-by-Light-System, das an einem Regalsystem angebracht ist, trägt dies zur weiteren Effizienzsteigerung bei. Angesteuert über die Werkerassistenz-Software wird beim jeweiligen Montageschritt das passende Regalfach angezeigt, aus dem die benötigten Komponenten zu entnehmen sind. So wird der Mitarbeitende in der Fertigung Schritt für Schritt durch die Klemmenleistenerstellung geleitet. Die Verwendung eines Werkerassistenzsystems reduziert Suchzeiten und Fehlerquellen und steigert somit die Effizienz signifikant. Zudem können auch angelernte Arbeitskräfte die Montagetätigkeiten durchführen.
Phoenix Contact GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in SCHALTSCHRANKBAU 5 (September) 2024 - 06.09.24.Für weitere Artikel besuchen Sie www.schaltschrankbau-magazin.de
