Auf den Punkt gebracht

Fertigungsautomation

Schweißanlagen - Elektromechanische Servoantriebe sorgen beim Kondensatorentladungs-schweißen für mehr Präzision und Effizienz sowie eine reproduzierbar hohe Fertigungsqualität.

28. Mai 2018
KE-Schweißanlage von Glamatronic in Portalausführung. Oben zu sehen: die elektromechanische Servoantriebs-Einheit im eingebauten Zustand. Bild: Tox Pressotechnik GmbH & Co. KG
Bild 1: Auf den Punkt gebracht (KE-Schweißanlage von Glamatronic in Portalausführung. Oben zu sehen: die elektromechanische Servoantriebs-Einheit im eingebauten Zustand. Bild: Tox Pressotechnik GmbH & Co. KG)

Das Thema Leichtbau ist schon seit geraumer Zeit in aller Munde und betrifft vor allem auch die Verbindungstechnik. Der Einsatz neuer Materialien verlangt nach passenden Füge- und Verbindungs-technologien, wobei hier vor allem die thermische Verbindungstechnik auf dem Prüfstand steht, weil viele neue Werkstoffe und Werkstoffkombinationen gar nicht mehr mit herkömmlichen oder alternativen laserbasierten Füge-/Schweißverfahren zu verbinden sind.

Kreativer Leichtbau

Leichtbau ist jedoch nicht unbedingt gleichbedeutend mit einer Materialsubstitution, denn auch kreative Materialkombinationen oder neue Fertigungsverfahren bieten großes Potenzial hinsichtlich Materialeinsparung, Gewichtsreduktion und schließlich Fertigungsrationalisierung. Allerdings stellt sich auch die Frage nach verbindungstechnisch optimalen Lösungen und hier tritt in neuer Form das Widerstandsschweißen beziehungsweise Buckelschweißen auf den Plan.

Das Buckelschweißen ist nach DIN/ISO einzuordnen und gehört zur Gruppe »Konduktives Widerstandspressschweißen«. Eine in gleich mehrfacher Weise interessante Variante stellt das Kondensatorentladungsschweißen (KE-Schweißen) dar. Dabei wird im Gegensatz zum Einphasen-Wechselstrom-, Dreiphasen-Gleichstrom- oder Dreiphasen-Mittelfrequenz-Schweißen die Schweiß-energie nicht direkt aus dem Netz genommen, sondern aus Kondensatoren, welche in den Schweißpausen wieder aufgeladen werden. Die reine Schweißzeit beträgt etwa zehn Millisekunden und durch die kurze Schweißzeit konzentriert sich die Energie nur auf die Schweißzone.

Gute Alternative

Kurze Schweißzeiten und schnelles Abkühlen bringen Vorteile bei den Produktionszyklen und beim Gefügeverhalten. Durch Nachwärmeimpulse können außerdem kohlenstoffhaltige Stähle sowie einsatz-gehärtete Bauteile geschweißt werden. Damit stellt das durch die beiden Parameter Schweißenergie und Schweißkraft gekennzeichnete KE-Schweißen eine sehr interessante Alternative hinsichtlich Füge-/Verbindungslösungen für Bauteile/Baugruppen aus verschiedensten Werkstoffen dar. Beispielsweise findet das KE-Schweißen immer mehr Anwendung im Bereich der Präzisionsteilefertigung (Getriebebau, Armaturen, Automotivekomponenten, Antriebselemente und so weiter) und besticht durch die Möglichkeit der individuellen und flexiblen Schweißparameteranpassung.

Freiräume durch Fügen

Aber auch konstruktiv und fertigungstechnisch ergeben sich Freiräume, weil früher aufwendig aus einem Teil hergestellte Komponenten nun zwei- oder mehrteilig gefertigt und mittels KE-Schweißen zu einer Baugruppe gefügt werden können. Die Bauteile sind zuvor partiell mechanisch zu bearbeiten und stehen nach dem Schweißen/Fügen ohne Nachbearbeitung für die Weiterverwendung oder für die Montage bereit. Diverse Bauteile, wie präzise Stanz- oder Fließpressteile können ohne mechanische Bearbeitung dem Schweißprozess zugeführt werden.

Wie schon angedeutet, ist das KE-Schweißen durch die beiden Parameter Schweißenergie und Schweißkraft geprägt. Das Technologieunternehmen Glamatronic Schweiß- und Anlagentechnik GmbH aus D-Gladbeck sieht sich beim KE-Schweißen als führend in Kompetenz und Know-how und baut für die Kunden aus allen Industriebereichen Schweißanlagen in Standardausführung. Diese werden jeweils projektspezifisch ausgerüstet und als betriebsbereite Komplettsysteme an die Kunden geliefert.

Naturgemäß nehmen solche Schweißanlagen in den Produktionsbetrieben eine Schlüsselstellung ein, weshalb sich die Fertigungssysteme neben hoch-leistungsfähiger Verfahrens-technik durch die Verwendung von qualitativ hochwertigen Anlagenkomponenten auszeichnen. Als Lieferant für den antriebstechnischen Part zur Erzeugung der Schweißkraft beim KE-Serienschweißen wählte Glamatronic das Unternehmen Tox Pressotechnik GmbH &. Co. KG, deren elektromechanische Servoantriebe der Baureihe Tox-ElectricDrive Presskräfte im Bereich von zwei bis 700 Kilonewton erzeugen und für viele kombinierte Hub-/Presskraft-Prozessabläufe eine optimale Lösung darstellen.

Nach gründlicher Analyse und Evaluation kamen die Ingenieure von Glamatronic zum Entschluss, neben herkömmlicher hydraulischer oder hydropneumatischer Presskraft-Antriebstechnik vorzugsweise Servotechnik anzubieten. Zwar haben elektromechanische Servoantriebe meist einen höheren Anschaffungspreis, bieten jedoch so viele Vorteile in Bezug auf die Anschlusskonstruktion, die Montage und Installation sowie schließlich auf die Betriebskosten und den Wartungsaufwand, dass die Mehrkosten am Ende mehr als nur aufgewogen werden.

Entscheidende Vorteile

Als weitere entscheidende Vorteile der Tox-Servo-Antriebssysteme sehen die Ingenieure von Glamatronic die robuste Ausführung, die hohe Leistungsdichte bei äußerst kompakter Bauform, eine niedrige Geräuschbelastung, die höchste Sicherheitsstufe, flexible und stufenlos regelbare Funktionen wie Geschwindigkeit, Kraftaufbau und Positionierung. Darüber hinaus sind die Schweißkräfte wirklich reproduzierbar, und dass der Arbeitskolben bei Stromausfall nicht absackt, ist ein wichtiger Sicher-heitsaspekt. Je nach Anforderung des jeweiligen Kunden oder der jeweils zu schweißenden/fügenden Bauteile und Baugruppen setzt Glamatronic elektromechanische Servoantriebe der Baureihe Tox-ElectricDrive vom Typ EPMK mit Presskräften von 100 bis 300 Kilonewton, Hüben bis 300 Millimeter und Arbeitskolben-Geschwindigkeiten zwischen 120 und 200 Millimeter pro Sekunde ein. Die präzise Überwachung der Schweißkraft erfolgt durch einen in der Druck- und Führungseinheit integrierten Piezo-Kraftaufnehmer.

Leicht zu integrieren

Die EPMK-Module sind äußerst kompakt aufgebaut und lassen sich einfach in die KE-Schweißanlagen (je nach Typ in C-Gestell- oder auch Portal-Gestell-Ausführung) integrieren. Zum Ausrüstungsumfang der elektromechanischen Servoantriebe EPMK gehören die Sensorik zur Wegerfassung, ein Bremsschaltmodul, der intelligente Servocontroller, ein kompletter Kabelsatz und natürlich die Software. Glamatronic erhält somit aus einer Hand ein komplettes Antriebssystem, das die problemlose mechanische wie energieversorgungs- und auch softwaretechnische Integration in die Schweißanlagen erlaubt. Mit der Wieder-holgenauigkeit von +/- 0,01Milli-metern und der reproduzierbar exakt auf den Punkt gebrachten Schweißkraft stellen die Servoantriebe zudem ein wesentliches Element für die KE-Schweißqualität in der Serienfertigung dar.

Halle A6, Stand 540

Erschienen in Ausgabe: 01/2018