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 Das Auto lernt vorauszudenken
28.06.2017 | Technische Universität Wien

nachricht Stresstest über den Wolken
21.06.2017 | Hochschule Osnabrück

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive