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Mit dem Servo schweißen Roboter verschleißfrei

Servomotor mit integrierter Spindel ersetzt Pneumatik
Mit dem Servo schweißen Roboter verschleißfrei

Eine um bis zu 25 % gesteigerte Produktivität sollen Servoantriebe in Schweißzangen bringen. Sie öffnen und schließen die Zangen schneller als Pneumatik-Zylinder und ermöglichen dennoch ein prallfreies Aufsetzen, was den Werkzeugverschleiß mindert.

Von unserem Redaktionsmitglied Dr. Birgit Oppermann – birgit.oppermann@konradin.de

Der wichtigste Job, den Roboter in der Automobilindustrie ausführen, ist das Schweißen von Rohbauteilen. Dieser Arbeitsschritt lässt sich erheblich produktiver gestalten, wenn anstelle eines Pneumatik-Zylinders ein mechatronischer Antrieb die Schweißzange bewegt. Zu diesem Schluss kommen die Antriebsspezialisten der Hamelner Lenze AG, die einen entsprechenden Servomotor entwickelt haben.
„Je nach Arbeitszyklus lässt sich die Produktivität um bis zu 25 Prozent steigern“, lobt Lenze-Mitarbeiter Steffen Habermann, der die Anwender im Automobilbereich als Key Account Manager berät. Die Steigerung sei darauf zurückzuführen, dass der Servomotor die Backen der Schweißzange sehr schnell öffnen und schließen kann und im rechten Moment abbremst, um einen Aufprall auf das Blech zu vermeiden. Auf diese Weise wird es zum einen in der Halle nicht mehr so laut, zum anderen steigt die Standzeit der Schweißkappen.
Es sei vor allem die Flexibilität, die dem Servoantrieb dank der Weiterentwicklung bei den Automatisierungskomponenten einen Vorsprung gegenüber den pneumatischen Lösungen verschaffe. „Mit dem Servo kann der Anwender festlegen, wo genau und mit welcher Schweißkraft eine Verbindung hergestellt werden soll“, berichtet Habermann. Der Wechsel auf ein anderes Bauteil sei ebenfalls mit weniger Aufwand verbunden als bisher, weil sich die Schweißzange relativ einfach durch im Umrichter integrierte SPS-Funktionen an neue Aufgaben anpassen lasse. So könnten eine Reihe von Bewegungsprofilen hinterlegt werden, zwischen denen der Maschinenbediener auf Knopfdruck wechseln kann.
Ihren Motor haben die Hamelner konstruktiv für diese Aufgabe verändert. Eine integrierte Spindel macht ihn so kompakt, dass er an das Handgelenk eines sechsachsigen Roboters passt. Für die Anforderungen, die das Schweißen mit einer C-Zange oder einer X-Zange stellt, wurden zwei Antriebstypen ausgelegt. Da die Schweißkraft vom Motordrehmoment abhängt, lässt sie sich über den Servoantrieb stufenlos regeln. Dauerhaft stehen so bis zu 7 kN zur Verfügung, und als Maximalkraft geben die Hamelner 15 kN an.
Wenn auch die Schweißzange mit einem elektrischen Antrieb ausgestattet ist, kann der Anwender für die Bewegungen des Roboters und der Zange mit dem gleichen Antriebssystem arbeiten. „Von der Steuerung bis zur Steckerbelegung des Servo-Spindelmotors haben wir alles so gestaltet, dass kein Neulernen erforderlich ist“, berichtet Habermann. „Das setzen die Betreiber natürlich voraus, wenn sie sich für die Umstellung entscheiden.“ Mit dem Wechsel sollen auch der Energieverbrauch und der Aufwand für die Wartung sinken, wie die Hamelner betonen.
„Modulare und flexible Systeme dieser Art lohnen sich, weil die Automobilhersteller unter einem hohen Wettbewerbsdruck stehen“, sagt Habermann. Er leugnet nicht, dass die Anschaffungskosten für den mechatronischen Antrieb der Schweißzange höher sind als für eine herkömmliche pneumatische Lösung. „Die Anwender, die ihre Roboter umgestellt haben, bestätigen allerdings, dass diese effizienter arbeiten und die Mehrkosten wieder einspielen.“
Das bringt der Servomotor
– Gesteigerte Produktivität durch schnelles Öffnen und Schließen der Schweißzange
– Längere Standzeit des Werkzeugs, das prallfrei aufsetzt
– Flexibles Bestimmen der Schweißkraft über das Motordrehmoment
– Konstante Qualität, da das Motordrehmoment geregelt wird
– Geringer Verschleiß an den Schweißkappen durch genaues Positionieren
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