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HBS Bolzenschweiss-Systeme GmbH & Co. KG

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16.02.2021

Möglichkeiten der Automation beim Bolzenschweißen

Automation heißt das Stichwort, wenn es darum geht, industrielle Fertigungsprozesse jeglicher Art effizienter und kostengünstiger zu gestalten. Dies gilt auch für Arbeiten, die per Bolzenschweißverfahren erledigt werden sollen. Wichtig ist dabei, dass die zu erwartenden Produktkosten und die Qualität der Verbindungen bereits in der Entwicklungs- und Konstruktionsphase definiert werden, bevor es an die Fertigung geht.

Das Schweißen der Bolzen selbst muss verschiedene Kriterien erfüllen. Dazu zählen:

- Prozesssicherheit

- Reproduzierbarkeit

- Positionsgenauigkeit

- Möglichkeit der Fertigung hoher Stückzahlen

Darüber hinaus sind eine sorgfältige Dokumentation und Kontrolle der genannten Kriterien erforderlich. Vorausgesetzt werden in all diesen Phasen ausgezeichnete Kenntnisse über das Bolzenschweißen und seine Besonderheiten, um später Produktions- und Qualitätsprobleme sowie kostensteigernde Faktoren ausschließen zu können.

Um diese Ziele zu erreichen, kommen Unternehmen um eine Automation des Bolzenschweißens nicht herum. Dabei sind neben der Wirtschaftlichkeit und Budgetierung, dem gewünschten Produktionsvolumen und der Gesamtstückzahl natürlich auch technische Aspekte zu berücksichtigen. Diese betreffen:

- Applikationen

- Bauteile

- die Anzahl der (eventuell unterschiedlichen) Bolzen und Stifte

- das Schweißverfahren (Spitzen- oder Hubzündung)

- die Positioniergenauigkeit

- die Prozessgeschwindigkeit

Diese Aspekte entscheiden darüber, welche Komponenten bei der Zusammenstellung einer automatisierten Anlage und welche Investitionen dafür erforderlich sind.

Welche Lösungen bietet der Markt an?

Die Palette der erhältlichen Geräte für eine Automation des Bolzenschweißens ist recht umfangreich. Sie umfasst manuelle Geräte mit handgeführten Automatikschweißpistolen genauso wie CNC- und Roboteranlagen nach kundenspezifischen Vorgaben zur Integration in voll automatisierte Fertigungsstraßen.

Die Basisversion bilden Systeme mit einer Schweißpistole oder einem Schweißkopf und einer händischen Zuführung der Bolzen wie des zu verbindenden Werkstücks. Die nächste Stufe wäre eine automatische Bolzenzuführung, beispielsweise über einen Rüttler, mit der bis zu 20 Bolzen pro Minute verschweißt werden können. Sollen mehrere Bolzen auf einem Bauteil positioniert werden, bietet sich die Nutzung von passenden Schablonen an.

Bei den weiteren Stufen der Automation kommen CNC-Anlagen zum Einsatz, die nur noch ein Einlegen vor und eine Entnahme des Werkstücks nach dem Schweißprozess erfordern. Sie erreichen Stückzahlen von bis zu 30 Bolzen pro Minuten völlig problemlos. Weitere Möglichkeiten bieten in Fertigungsstraßen integrierte Schweißgeräte, kundenspezifische Konstruktionen als Wechseltische und modular aufgebauten Roboteranlagen.

Handpistole oder Schweißkopf?

Die Wahl zwischen Handpistole und Schweißkopf hängt von mehreren Faktoren ab. Erstere eignet sich besonders gut, wenn Bauteile oder Werkstücke auf Grund ihrer Form, Größe oder ihres Gewichts nur schwer bewegt werden können. Dadurch ist zwar ein individuelles Arbeiten möglich, es ergeben sich aber Nachteile wie eine ungenauere Positionierung und der direkte Einfluss des bedienenden Mitarbeiters auf das Schweißergebnis.

Automatisch arbeitende Schweißköpfe bieten sich an, wenn Werkstücke sich unabhängig von ihrem Format auf X/Y-Koordinatentischen fixieren lassen. Die Führung des Kopfes zur Schweißposition erfolgt dabei über eine motorische oder pneumatische Z-Achse. Es besteht aber auch die Möglichkeit, Automatik-Schweißköpfe in Verbindung mit Schweißrobotern zu verwenden, etwa für dreidimensionale Positionierungen am Werkstück.

Standardlösungen für eine vollständige Automation sind modulare CNC-Systeme mit einem X/Y-Koordinatentisch, Stromquelle, Schweißkopf, Rüttler mit Sortierer und Vereinzeler als Zuführeinheit sowie einem Zuführschlauch. Sollen hier unterschiedliche Bolzendurchmesser verarbeitet werden, sind die einzelnen Komponenten der Anlage (Stromquelle, Schweißkopf, Zuführeinheit, Zuführschlauch) entsprechend anzupassen.

Von der Planung zur Produktion

Aufgrund der gegebenen Möglichkeiten obliegt es dem Nutzer, seine Anforderungen an eine Bolzenschweißanlage an Hand der geplanten Aufgaben gründlich zu prüfen. Dies kann in einem ersten Schritt über technische Datenblätter mit ihren Angaben zu Arbeitsbereichen, Taktraten, Verfahrensgeschwindigkeiten, Positionstoleranzen und Modularitäten geschehen.

Um den Planungsprozess zu beschleunigen und Fehler zu vermeiden, macht es Sinn, den ausgewählten Lieferanten der Schweißtechnik so früh wie möglich in die Produktentwicklung mit einzubeziehen, um von seiner Erfahrung zu profitieren. Empfehlenswert sind überdies Testschweißungen als Referenz sowie Vorabkonfigurationen des Bauteils, das später in Serie gehen soll. Auf diese Weise lassen sich die erforderlichen Parameter des Endprodukts bei Bedarf anpassen und schließlich sicher definieren.

Optimal ist es, einen Hersteller auszuwählen, der eine vollständige Systemlösung anbieten kann, um den Fertigungsprozess sicher zu gestalten und die Qualität des geschweißten Bauteils gewährleisten zu können. Das hat den großen Vorteil, dass es bei eventuell gewünschten Anpassungen oder gar Problemen nur einen Ansprechpartner gibt, der sich mit allen Aspekten auskennt, die die Qualität der Anlagen- und Gerätetechnik sowie der Schweißelemente betreffen.

Entscheidungskriterien für eine Automationslösung sind also nicht nur die reinen Kosten der Investition, sondern auch die Kompetenz, das Know-how und die Erfahrung des Herstellers HBS Bolzenschweiss-Systeme, sowie sein technischer Support (Bediener- und Anwenderschulung, Service und Reparatur, Kosten für Ersatz- und Verschleißteile).