Schnell und genau Laserschweißen dank dynamischem Hohlwellenantrieb

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Klinkhammer Intralogistics GmbH

FAULHABER Antriebssysteme

Weil Technology GmbH

Harmonic Drive SE

Das Laserschweißen eröffnet heute mit den zur Verfügung stehenden Möglichkeiten der unterschiedlichsten Laserquellen effiziente Produktionsabläufe hinsichtlich Geschwindigkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Die Produktivität einer Remote-Schweißanlage liegt im Vergleich zum herkömmlichen Punktschweißverfahren um den Faktor 4 bis 5, in manchen Fällen auch bis Faktor 10 höher.

In einer Minute können bis zu 200 einzelne Schweißungen durchgeführt werden. Moderne RWS-Anlagen sind aufgrund ihrer hohen Verfügbarkeit von bis zu 20 Millionen Schweißzyklen und über 300 km Schweißnahtlänge bis zum Austausch systemtypischer Verschleißteile für den industriellen Dauereinsatz prädestiniert.

Genauer Bewegungsablauf der Achsen beim Laserschweißen nötig

Die neue Anlage RWS-flex entspricht den hohen Ansprüchen des Marktes, insbesondere im Automobilbereich. Hier werden vorwiegend großflächige Stahlteile für die Sitzkonstruktion und Türen im Automobilbereich geschweißt, die neben einer hohen Passgenauigkeit auch zuverlässige Schweißungen mit gesicherten Festigkeiten aufweisen müssen.

Das Schweißverfahren kann aber auch bei anderen Industrieschweißungen optimal angewandt werden. Teilegenauigkeit und ausgeklügelte Verfahrenstechnik, die ohne Zusatz von Schweißdraht auskommt, stellen hier gute Voraussetzungen dar. Aufgrund des recht großen Arbeitsraumes und der damit möglichen Fokussierlänge von bis zu 2 m sind nur sehr kleine Drehwinkel für die synchrone Verstellung des Umlenkspiegels erforderlich. Dadurch sind in Verbindung mit den leistungsstarken Laserquellen die hohen Schweißgeschwindigkeiten und kurzen Positionierzeiten möglich.

Im Gegenzug ist aber ein hochgenauer Bewegungsablauf der Linear- und Rotationsachsen nötig. Gerade für die beiden Drehachsen, welche die genaue Position des Umlenkspiegels in der X- und Y-Achse gewährleisten müssen, werden hohe Anforderungen an Gleichlauf und Positioniergenauigkeit gestellt. Kleinste Unstetigkeiten im Bewegungsablauf würden sich auf Position und Güte der Schweißnaht nachteilig auswirken. Nur das optimale Zusammenspiel aller Komponenten in der Antriebskette gewährleistet optimale Schweißergebnisse.

Hohe Geschwindigkeit erfordert Lageregelung in Echtzeit

Mit einem hochauflösenden Lagemesssystem der Firma Heidenhain werden bei den Elektromotoren von Harmonic Drive die Lagepositionen im Winkelsekundenbereich genau erfasst und mit der übergeordneten ABB-Steuerung ausgewertet sowie weiterverarbeitet. Bei den Geschwindigkeiten, die das System beim Schweißen erbringen muss, vollzieht sich die erforderliche Lageregelung mit Messwerterfassung in Echtzeit.

Gemeinsam entwickelten die Partner eine spezielle Elektronik, die die hochauflösenden Signalinformationen der integrierten Wegmesssysteme in kompatible Signale für die ABB-Robotersteuerung umsetzt. Die Motoren, die von Harmonic Drive eigens für diesen Einsatzfall nach strengen Qualitätsmaßstäben gefertigt werden, verfügen trotz einer großen Hohlwelle über eine hohe Dynamik, die für einen optimierten Bewegungsablauf unerlässlich ist.

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