Kuka Schweissanlagen Highspeed-Reibschweißen mit der neuen Maschinengeneration von Kuka

Komplett eingebracht hat Kuka in die neue Maschinengeneration die über 40-jährige Erfahrung, die man als Maschinenhersteller und Anwender des Reibschweißens mit dieser industriellen Fügetechnik gesammelt

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Komplett eingebracht hat Kuka in die neue Maschinengeneration die über 40-jährige Erfahrung, die man als Maschinenhersteller und Anwender des Reibschweißens mit dieser industriellen Fügetechnik gesammelt hat. Voll ausspielen kann das wirtschaftlich attraktive Reibschweißen seine Stärken vor allem beim Verbinden von Stahl mit so unterschiedlichen Materialien wie Aluminium, Kupfer Keramik oder Sintermetallen, deren Fügetemperaturen sich deutlich von unter dem Schmelzpunkt von Stahl unterscheiden iegen.

Sicher verbinden lassen sich hohle wie auch massive Bauteile – und zwar in einem Verfahren, in dem die beiden zu verbindenden Werkstücke in eine Spindel bzw. einen Spannstock eingespannt sind. Während die Spindel rotiert, werden beide Werkstücke zusammengepresst und die Reibungswärme leitet den Schweißvorgang ein. Zu einem exakt definierten Zeitpunkt wird die Rotation abgebremst und gleichzeitig der notwendige Stauchdruck aufgebaut, so dass eine hochfeste Schweißverbindung zu Stande kommt.

„Was sich so einfach anhört, erfordert in der Praxis eine Menge Know-how und Fingerspitzengefühl in Sachen Mechanik wie Steuerungselektronik,“ fasst Walter Weh, bei Kuka für den Vertrieb und Auftragsbearbeitung verantwortlich, zusammen. „Immerhin müssen wir das tonnenschwere Equipment auf reproduzierbare Bauteiltoleranzen trimmen, die verlässlich im Hundertsel-Bereich liegen.“

Um mit den völlig überarbeiteten Reibschweißmaschinen neue Bestwerte zu erzielen, zogen die Kuka-Entwicklungsingenieure alle Register – und warteten mit einer Vielzahl von mechanischen, elektronischen und programm-technischen Neuerungen auf, die unter dem Strich für höchste Prozesssicherheit und absolute Performance sorgen.

Bei der Mechanik weisen die neuen Kuka-Reibschweißmaschinen gleich mehrere Innovationen auf. Hierzu zählt eine mehrfach gelagerte Hauptspindel, die eigens für Kuka entwickelt wurde und in sämtlichen Maschinen – egal ob groß oder klein – zur Grundausstattung gehört. Sie sorgt dafür, dass die Fügepräzision und damit die Maßhaltigkeit jedes gefertigten Bauteils auch bei hohen Stauchkräften auf Dauer erhalten bleibt.

Auch die exklusiv für die neue Maschinengeneration gefertigten Hochleistungslager erweisen sich als Garant für höchste Reproduzierbarkeit. Für maximale Steifigkeit und Präzision sorgt eine Schlittenführung mit spielfrei vorgespannten Wälzlagern, die dank extrem langer Service-Intervalle außerdem mit handfesten Wartungsvorteilen aufwarten. Ein Plus ist auch der schwimmende Schlitten: Eine hochsensible Vorrichtung zum automatischen Ausgleich der Werkstoffelastizität, die ihre Stärken vor allem bei der Bearbeitung langer Bauteile ausspielen kann und Toleranzen beim manuellen Einlegen kompensiert.

Bemerkenswert ist die innovative Steuerungs- und Antriebstechnik, die in den neuen – noch leistungsfähigeren – Reibschweißmaschinen zum Einsatz kommt. Ganz oben auf der Liste steht dabei die computergesteuerte HNC-Hydraulik – ein Tool, das zu jedem Zeitpunkt die exakte Kontrolle über Druck und Position des Antriebsschlittens garantiert und beim eigentlichen Fügeprozess für totale Präzision sorgt.

Dabei erweist sich das hydraulische Antriebssystem als echter ‚Flüsterriese‘: Trotz ihrer Leistungsstärke sind die Antriebsaggregate extrem leise. Sämtliche Maschinen der neuen Kuka-Reibschweiß-Serie sind so ausgelegt, dass sie die Schall-Druckwerte von konventionellen Reibschweißmaschinen bei weitem übertreffen und den gesetzlichen Lärmschutzverordnungen entsprechen. Ein Novum sind die hochdynamischen, frequenzgeregelten Antriebe, die nunmehr eine bauteilspezifische Anpassung der Spindeldrehzahl zu lassen.

Ungewollte Anlaufschläge werden damit verhindert. Höchste Laufruhe und beste Schweißqualität sind das Resultat. Standardmäßig integrierte Messpunkte sorgen dafür, dass jede Maschine optimal und mit der werkseitig verbrieften Präzision aufgestellt werden kann.

Voll im Trend liegen die neuen Reibschweißmaschinen in Sachen Mensch-/Maschine-Schnittstelle und Fernwartung. „Bei ihrer Konzeption haben wir von Beginn an auf höchste Sicherheit und extremen Bedienerkomfort geachtet,“ meint Walter Weh. Für vollen Einblick in die komplexe Prozess-Steuerung und -Überwachung sorgt das Windows-basierte PCD-Kontrollsystem von Kuka.

Die grafische Bedienoberfläche des in einem ergonomisch ausgelegten Schwenk-Panel untergebrachten Systems liefert jede Menge Information – und zwar auf einen Blick! Ein besonderes Kuka-Feature ist das dynamische Soll-/Istwert-Programm zur Toleranzeingrenzung, mit dem sich der Schweißvorgang permanent optimieren lässt. Gewünschte Ober- und Untergrenzen werden per Mausklick in das System eingegeben. Zu Beginn wird eine optimale „Hüllkurve“ definiert, innerhalb derer sich die relevanten Parameter bewegen sollen.

Jede tatsächlich erfolgte Schweißung trägt zu einem exakteren Parameterbild bei. Schnell lassen sich diese Erkenntnisse in die Einstellung übernehmen, so dass der Schweißprozess optimal an die spezifische Schweißaufgabe angepaßt werden kann laufend verfeinert wird.

Nach jeder Schweißung erfolgt automatisch die Anzeige der Schweißparameter, wobei der Bediener zwischen gut lesbarer Großanzeige mit den wichtigsten Werten oder der Anzeige aller Werte wählen kann. Gleichzeitig archiviert das PCD-System alle Infos in einer integrierten Datenbank. Eine Ethernet-Schnittstelle steht für Datentausch und Netzanbindung – und ermöglicht die eventuelle Ferndiagnose und - wartung der kompletten Maschine.

Konzipiert sind die Reibschweißmaschinen von Kuka so, dass sie als autarke Insellösungen in komplexen Fertigungsanlagen zum Einsatz kommen können. Voll kompatibel sind sie jedoch auch für den Betrieb in automatischen Prozessen. Problemlos machbar sind etwa die Integration in teilautomatisierte Abläufe mit Linearachsen zur Bauteilzu- und/oder -abführung oder die Roboterautomatisierung mit komplettem Werkstück-Handling.

11.08.2005

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