technik reportage : Wie TOX-Servoantriebe die Schweißanlagen von Glamatronic optimieren

Das Thema Leichtbau trifft besonders die Verbindungstechnik. Der Einsatz neuer Materialien verlangt nach passenden Füge- und Verbindungstechnologien. Hier steht vor allem die thermische Verbindungstechnik auf dem Prüfstand. Fakt ist, dass viele neue Werkstoffe und vor allem Werkstoffkombinationen gar nicht mehr mit herkömmlichen oder alternativen laserbasierten Füge-/ Schweißverfahren zu verbinden sind. Wichtig: Leichtbau ist nicht unbedingt gleichbedeutend mit einer Materialsubstitution, denn auch kreative Materialkombinationen oder neue Fertigungsverfahren bieten großes Potenzial hinsichtlich Materialeinsparung, Gewichtsreduktion und schlussendlich Fertigungsrationalisierung. Allerdings bleibt die Frage nach verbindungstechnisch optimalen Lösungen und da tritt in neuer Form das Widerstandsschweißen bzw. Buckelschweißen auf den Plan. Etwas, womit sich der Anlagenbauer Glamatronic aus dem nördlichen Ruhrgebiet seit längerem einen guten Ruf verschafft.

Das Buckelschweißen ist nach DIN/ISO einzuordnen und gehört zur Gruppe „Konduktives Widerstandspressschweißen“. Eine in gleich mehrfacher Weise interessante Variante stellt eben das Kondensatorentladungsschweißen (KE-Schweißen) dar, worauf sich der Anlagenbauer Glamatronic aus dem nördlichen Ruhrgebiet spezialisiert hat. Dabei wird im Gegensatz zum Einphasen-Wechselstrom-, Dreiphasen-Gleichstrom- oder Dreiphasen-Mittelfrequenz-Schweißen die Schweißenergie nicht direkt aus dem Netz genommen, sondern aus Kondensatoren, welche in den Schweißpausen wieder aufgeladen werden. Die reine Schweißzeit beträgt rund zehn Millisekunden. Durch die kurze Schweißzeit konzentriert sich die Energie nur auf die Schweißzone.

Kurze Schweißzeiten und schnelles Abkühlen bringen Vorteile bei den Produktionszyklen und beim Gefüge-Verhalten. Durch Nachwärmeimpulse können außerdem kohlenstoffhaltige Stähle sowie einsatzgehärtete 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 sowie Baugruppen aus verschiedensten Werkstoffen dar. Beispielsweise findet das KE-Schweißen immer mehr Anwendung im Bereich der Präzisionsteile-Fertigung (Getriebebau, Armaturen, Automotive-Komponenten, Antriebselemente etc.) und besticht durch die Möglichkeit der individuellen und flexiblen Schweißparameter-Anpassung.

Aber auch konstruktiv und fertigungstechnisch ergeben sich Freiräume, weil früher aufwändig 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 bzw. für die Montage bereit. Diverse Bauteile, wie z. B. 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. Glamatronic sieht sich beim KE-Schweißen als Experte in Kompetenz und Know-how. Die Anlagenbauer haben sich dabei für ihre Kunden aus allen Industriebereichen auf Schweißanlagen in Standardausführung spezialisiert. Diese werden dann 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 hochleistungsfähiger Verfahrenstechnik durch die Verwendung von qualitativ hochwertigen Anlagenkomponenten auszeichnen.

Nicht von ungefähr kam die Entscheidung, beim antriebstechnischen Part auf TOX Pressotechnik zu setzen. Zur Erzeugung der Schweißkraft beim KE-Serienschweißen wählte Glamatronic Servoantriebe der Baureihe TOXElectricDrive. Diese Baureihe erzeugt Presskräfte im Bereich von 2 bis 700 kN und stellt für viele kombinierte Hub-/Presskraft-Prozessabläufe eine optimale Lösung dar. 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.

Als weitere entscheidende Vorteile der TOXServo-Antriebssysteme sehen die Ingenieure von Glamatronic die robuste Ausführung, die hohe Leistungsdichte bei äußerst kompakter Bauform, eine niedrige Geräuschbelastung, die höchste Sicherheitsstufe, fl exible und stufenlos regelbare Funktionen wie Geschwindigkeit, Kraftaufbau und Positionierung. Auch interessant: Die Schweißkräfte sind wirklich reproduzierbar, und dass der Arbeitskolben bei Stromausfall nicht absackt, ist ein wichtiger Sicherheitsaspekt. Je nach Anforderung den jeweiligen Kunden bzw. der zu jeweils zu schweißenden/fügenden Bauteile und Baugruppen setzt Glamatronic elektromechanische Servoantriebe der Baureihe TOX-ElectricDrive vom Typ EPMK mit Presskräften von 100 kN bis 300 kN, Hüben bis max. 300 mm und Arbeitskolben- Geschwindigkeiten zwischen 120 und 200 mm/s ein. Die hochpräzise Überwachung der Schweißkraft erfolgt durch einen in der Druck- und Führungseinheit integrierten Piezo-Kraftaufnehmer.

Die EPMK-Module sind äußerst kompakt aufgebaut und lassen sich einfach in die KE-Schweißanlagen (je nach Typ in C-Gestelloder auch Portal-Gestell-Ausführung) integrieren.

Zum Ausrüstungsumfang 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 energieversorgungsund auch softwaretechnische Integration in die Schweißanlagen erlaubt. Mit der Wiederholgenauigkeit von +/– 0,01 mm und der reproduzierbar exakt auf den Punkt gebrachten Schweißkraft stellen die Servoantriebe zudem ein wesentliches Element für die KE-Schweißqualität in der Serienfertigung dar.

Was: Elektromechanische Servoantriebseinheit

Presskraftbereich: 100 kN bis 300 kN

Hübe: bis max. 300 mm Arbeitskolbengeschwindigkeit: zwischen 120 und 200 mm/s

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Besonders weil: Das System ist guriert, kalibriert und sofort einsatzbereit. Frei nach dem Prinzip Plug & Work.

Glamatronic ist auf das Kondensatorentladungs- Schweißen (KE-Schweißen) mit einem Hochstromimpuls spezialisiert und hat sich durch seine 25-jährige Erfahrung im Schweißanlagenbau als kompetenter Partner für die unterschiedlichsten Branchen etabliert.

TOX Pressotechnik ist ein Hersteller von hydraulischen Pressen, pneumohydraulischen Pressen und elektrischen Antrieben sowie Spezialist für das Verbinden von Blech. Vom reinen Mechanikanbieter haben sich die Allgäuer mittlerweile zum Systemanbieter mit tiefer Softwarekompetenz, der auch Steuerungen und Sensoren anbietet, weiterentwickelt