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INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2022

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2022

LASERSCHWEISSANLAGEN MIT

LASERSCHWEISSANLAGEN MIT FLEXIBLEM ACHSKONZEPT SCHLÜSSELFERTIG UND SOFTWARE-GESTEUERT Laserschweißanlagen müssen nach dem Erwerb in der Regel erst einmal für die jeweilige Aufgabe aufwendig modifiziert werden. Diesen Zwischenschritt hat ein Messtechnikhersteller eingespart: Er fertigt maßgeschneiderte Laserschweißanlagen mit flexiblem Aufbau und einer Steuerungssoftware auf Windows-Basis. 01 Die Fabrikation induktiver Sensoren erfordert eine Menge Schweißarbeit. Ein Wika Kunde, welcher induktive Sensoren der Typen M8, M12, M18 und M30 in einer großen Varianz produziert, wollte diesen Prozess verschlanken. Im Zuge der Herstellung müssen zunächst die Halbfabrikate – Hülse, Adapter und Deckel – verschweißt werden. Im nächsten Produktionsschritt werden die Halbfabrikate mit der Elektronik bestückt. Hinterher wird der montierte Sensor mit Gewindehülse und Deckel bzw. Adapter zum Endgerät verschweißt. Die Materialstärke der einzelnen Deckel variiert zwischen 0,2 und 2,5 mm, daher muss die Positionierung des Lasers äußerst akkurat sein. Um ein Höchstmaß an Effizienz zu erzielen, schwebte dem Hersteller eine Lösung mit minimiertem Rüstaufwand vor. Daraus ergaben sich folgende Rahmenanforderungen: Sämtliche Schweißaufgaben müssen mit nur einer Laseranlage zu bewältigen sein. Außerdem sollen alle Wechselteile, also die Aufnehmer, werkzeugfrei austauschbar sein und zugleich nicht mehr als ein Kilogramm wiegen. Darüber hinaus hat die Bedienung der Maschine so unkompliziert wie möglich zu sein, also intuitiv. VOM BASISMODELL ZUM ANWENDERSPEZIFISCHEN ENDPRODUKT Zur Umsetzung solcher Vorgaben müsste eine Standardanlage unter größtem Aufwand modifiziert werden. Das Konzept von Wika für eine schlüsselfertige Laserschweißanlage erschien hier als Alternative, um von einer Grundausstattung zu einem anwenderspezifischen Endprodukt zu gelangen. Der Messtechnikhersteller entwickelt und konstruiert gemeinsam mit der Firma Georgii, seit 2012 ein Unternehmen der Wika Gruppe, modular aufgebaute Laserschweißanlagen für seine eigenen Fertigungsprozesse und Standorte weltweit. Auf dieser Expertise bauen die Lösungen für externe Kunden auf. Dazu stehen drei Basismodelle zur Verfügung, Typ GHP100, Typ GHP200 (Rundtisch-Anlage mit der Möglichkeit zur automatischen Beladung) und Typ GHP300 (für Werkstücke bis 500 mm Durchmesser und 800 mm Länge). Bei deren Laserquelle, Optik und Faser setzt Wika auf die in den eigenen Verfahren bewährten Komponenten von Trumpf, verbaut auf Wunsch des Anwenders aber auch Lasertechnik anderer Hersteller. 18 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2022/02 www.industrielle-automation.net

SENSORIK UND MESSTECHNIK ZUSÄTZLICHE PROZESSE IN ANLAGENKONZEPT INTEGRIERBAR Die GHP-Anlagen ermöglichen eine servicearme Fünf-Achs-Kinematik, mit der sämtliche Naht-Geometrien geschweißt werden können. Die Schwenkachse für den Laser und die Werkstück- Achse werden von hochwertigen, umkehrspielfreien Direktantrieben bewegt. Der Aufbau verleiht den Schweißprozessen Stabilität und Präzision. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, weitere Prozesse in das Anlagenkonzept zu inte grieren, z. B. eine Helium-Dichtheitsprüfung. Gesteuert von einer speziellen Software zur Erkennung der Nahtlage, führt der Laser vor dem Rundschweißen über ein Visionsystem eine automatische Korrektur der Schweißposition durch. Außerdem kann er über Punkte, die entlang der Umfangnaht automatisch aufgenommen werden, eine Freikontur erzeugen und so Werkstücktoleranzen beim Schweißen ausgleichen. INDIVIDUELLE SCHWEISSZYKLEN MÖGLICH Der Ablauf der Schweißzyklen ist individuell programmierbar. Entscheidende Parameter sind hierbei vor allem die Leistung des Lasers inklusive An- und Abrampen, der Einschweißwinkel und die Abkühlzeit. Beim Verschweißen von Deckel und Gewindehülse in der Sensorproduktion z. B. läuft der Zyklus wie folgt ab: Zunächst fügt eine Kraftweg-überwachte CNC-Achse den Deckel an die Hülse. Der Schweißpunkt wird automatisch über die Abweichung der Fügeposition nachkorrigiert. Der Laser beginnt das Schweißen bei einer Leistung von 50 % und erhöht sie nach der ersten Drehbewegung um zehn Winkelgrade auf 100 %. Nach diesem Anrampen wird die Naht über die nächsten 350 Winkelgrade konstant geschweißt. Anschließend fährt der Laser seine Leistung – ebenfalls über eine Zehn-Grad-Spanne – auf 50 % herunter (Abrampen). Dieser Ablauf gewährleistet eine gleichmäßige Naht. Jeder Schweißzyklus dauert nicht länger als 15 Sekunden für zwei Nähte, inklusive Einlegen des Werkstücks sowie Öffnen und Schließen der Schutztür. INTUITIVE BEDIENUNG PER SOFTWARE AUF WINDOWS-BASIS Trotz der vielschichtigen All-in-one-Lösung bleibt die Anlage, die über eine Schnittstelle mit dem ERP-System des Unternehmens verknüpft ist, konzeptgemäß bedienerfreundlich. Sie wird durchgängig ohne eine aus der klassischen CNC-Technik bekannte G-Code-Programmierung gesteuert, die von entsprechenden Fachkräften geschrieben werden müsste. Die Programmierung der GHP-Anlagen erfolgt ausschließlich über eine Software auf Windows-Basis. Einrichter können alle relevanten Daten und Befehle über vorangelegte Fenster eingeben. Auf diese Weise lassen sich ohne besondere Fachkenntnisse und in kürzester Zeit sämtliche Prozessparameter an neue Varianten des jeweiligen Werkstücks anpassen, erforderliche Rechenvorgänge übernimmt die Maschine automatisch. EIN SCANNER ÜBERWACHT DIE AUSFÜHRUNG An der GHP100 des Sensorherstellers ist jedem Werkstück der dazu gehörige Schweißvorgang eindeutig zugeordnet. Die Bediener brauchen das Programm nur noch über eine Kennnummer oder das Scannen der Auftragspapiere aufzurufen und zu starten. Bei der Vorbereitung des Bestückens wacht ein Scanner in der Maschine über die Handgriffe. Er erkennt, ob das richtige Wechselteil ausgewählt und korrekt eingespannt wurde. Bei Bedarf kann die Laserschweißanlage aufgrund des modularen Achskonzepts ohne großen Aufwand nach- oder umgerüstet werden. Der servicearme Betrieb beschränkt die manuellen Tätigkeiten auf das notwendige Minimum, was auch die potenziellen Fehlermöglichkeiten reduziert. FAZIT Laserschweißanlagen von Wika können über ihr modulares Achskonzept anwenderspezifisch angepasst werden. Sie werden schlüsselfertig geliefert. Eine Steuerungssoftware auf Windows- Basis vereinfacht Programmierung und Bedienung. Bilder: Aufmacher stock.adobe.com – Parilov Evgeniy, 01+02 Wika www.wika.de 02 01 Die Fabrikation industrieller Sensoren erfordert eine Menge Schweißarbeit – maßgeschneiderte Laserschweißanlagen und eine bedienerfreundliche Steuerungssoftware verschlanken diesen Prozess 02 Wika konstruiert gemeinsam mit der Firma Georgii modular aufgebaute Laserschweißanlagen für seine eigenen Fertigungsprozesse und Standorte weltweit AUTOR Christian Förtig, Sales Application Specialist Testing & Automation Technology bei Wika in Klingenberg Christian.Foertig@wika.com www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 2022/02 19