Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Elektrodendrehung beim Punktschweißen per Roboter verkürzt die Taktzeit

26.08.2008
Zeitgleich statt nacheinander — dies ist das Geheimnis von Robospin, einer neuen Verfahrenstechnik beim Widerstandspunktschweißen. Durch Elektrodendrehung per Roboter beim Fügen erfolgen das Schweißen und die Zangenversatzbewegung zeitgleich. So wird nicht nur die Taktzeit verkürzt, sondern auch die Qualität und die Kappenstandmenge verbessert.

Das Widerstandspunktschweißen ist gerade im Karosseriebau nach wie vor eines der am meisten eingesetzten Verbindungsverfahren. Doch mit dem Laserschweißen, besonders mit Scanneroptik, und den mechanischen Fügetechniken hat es ernsthafte Konkurrenz bekommen. Kuka Systems hat jetzt mit Robospin eine neue Verfahrenstechnik beim Widerstandspunktschweißen entwickelt, die durch Elektrodendrehung mit dem Roboter die Taktzeit verkürzt sowie Qualität und Standmenge der Elektrodenkappen verbessert.

Beim konventionellen Widerstandspunktschweißen erfolgt der eigentliche Schweißvorgang im Stillstand der Elektroden. In automatisierten Fertigungslinien mit Industrierobotern besteht eine Punktsequenz aus dem Versatz der Zange zum nächsten Schweißpunkt mit beschleunigen und abbremsen der Roboterachsen, dem Schließen der Zange mit Kraftaufbau, der Vorpreßzeit, dem Schweißen, der Nachpreßzeit, dem Öffnen der Zange und dem Versatz zum nächsten Schweißpunkt. Die Sequenzen Schweißen und Versetzen erfolgen zeitlich nacheinander.

In der neuen Verfahrenstechnik Robospin sind Hauptzeit (Schweißen) und Nebenzeit (Zangenversatzbewegung) überlagert. Dabei erfolgt der Versatz zum nächsten Punkt im Wesentlichen durch Orientierungsänderung aus den Roboterhandachsen.

Während des Schweißens bei geschlossener Zange bleiben die Hauptachsen in Bewegung weiter zum nächsten Punkt. Die Elektroden bleiben also während des Schweißprozesses nicht starr, sondern drehen sich auf der zu schweißenden Stelle um einen bestimmten Winkel. In der Phase der Drehbewegung um die Elektrodenachse bei geschlossener Zange erfolgen Kraftaufbau, Schweißen, Nachpressen und Einleitung der Zangenöffnung.

Kürzere Taktzeit und bessere Schweißqualität

Damit bewegt sich die Roboterkinematik mit den Haupt- und Nebenachsen schon auf den nächsten zu schweißenden Punkt zu, während der eigentliche Punkt noch geschweißt wird. Gleichermaßen werden die Nachpresszeit und ein Teil der Zangenöffnungszeit für die Versatzbewegung ausgenutzt. Schweißvorgang und Zangenversatzbewegung erfolgen somit zeitgleich parallel und nicht sequenziell mit Stillstand des Roboters während des Schweißens und anschließenden Beschleunigungs- und Abbremsphasen während der Versatzbewegung.

Diese neue Verfahrenstechnik des Widerstandspunktschweißens mit Elektrodendrehung um die Elektrodenachse wurde laut Kuka mit dem Ziel der Taktzeitverkürzung entwickelt. Gleichzeitig verbesserte sich die Schweißqualität durch reproduzierbarere Widerstandsbedingungen während der Drehphase und es erhöhte sich die Kappenstandmenge durch die kontinuierliche Elektrodenpflege bei der Drehung.

Haupt- und Nebenzeit überlagern sich

Der entscheidende Vorteil von Robospin liegt in der Taktzeitreduzierung, die sich durch die Überlagerung von Haupt- und Nebenzeit ergibt. Damit reduziert sich die Punkt-zu-Punkt-Zeit. Simulationsrechnungen von Kuka haben ergeben, dass je nach Zangenbauart und -anbringung, Schweißaufgabe sowie Lage des Bauteils im Arbeitsraum des Roboters Taktzeiteinsparungen von unter 5 bis über 30% möglich sind.

Bei der Optimierung werden offline zuerst die kollisionsfreien Drehwinkel bestimmt und anschließend die taktzeitminimalen Drehwinkel für die einzelnen Schweißpunkte. Gleichermaßen kann mit festen Drehwinkeln gearbeitet werden, wobei der kleinste maximale kollisionsfreie Winkel vorher ermittelt werden muss.

Die Verfahrensvariante Robospin führt aber auch zu einer Qualitätsverbesserung und Erhöhung der Kappenstandmenge. Durch die Drehbewegung der Elektroden beim Schweißen unter Kraft erfolgt eine kontrolliertere Abtragung der Anlegierungsschicht auf der Elektrodenwirkfläche, das heißt ein kontinuierliches Elektrodenkappendressing beim Schweißen.

Bartbildung wie beim konventionellen Punktschweißen wird vermieden

Zudem wird im Vergleich zum konventionellen Punktschweißen die Bartbildung vermieden. Die Drehbewegung der Elektroden sorgt auch für eine Konstanthaltung der Elektrodenwirkfläche und damit der Stromdichte beim Schweißen. Damit ist kein Steppen notwendig, weil die Elektrodengeometrie gleich bleibt. Weiterer positiver Nebeneffekt ist das Schonen der Robotermechanik sowie von Motor und Getriebe durch die kontinuierliche Bewegung.

Weitere Untersuchungen sollen Aufschluss darüber bringen, inwieweit die neue Verfahrenstechnik Robospin eine Verbesserung des Widerstandspunktschweißens von Aluminium-Stahl-Verbindungen ermöglicht oder inwieweit sich die Punktschweißbarkeit von Aluminium durch Zerstörung der Oxidschicht verbessert. Zudem soll die Schweißeignung von nicht oder schwer punktschweißbaren Werkstoffen ermittelt werden.

Rüdiger Kroh | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/verbindungstechnik/articles/141736/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Luftturbulenzen durch Flugzeuge bald beherrschbar
08.12.2017 | Universität Rostock

nachricht Ein MRT für Forscher im Maschinenbau
23.11.2017 | Universität Rostock

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik