Besser modular

Anwendungsbezogen stehen unterschiedliche Brennerhälse zur Wahl; das Bajonett-Schnellwechselsystem sorgt für reproduzierbare TCP-Genauigkeiten von ± 0,2 mm.

Markus Klein
kaufm. Geschäftsführer bei SKS Welding Systems

„Sonderlösungen und teure Einzeleditionen nutzen primär dem Anbieter. Nachhaltig modulare Funktionsbausteine dagegen dem Anwender. Dank dieses Konzeptes sparen unsere Kunden von der Investition bis zur Ersatzteilhaltung und dem Service.“

Die Anforderungsprofile für Lösungen zum Fügen von Blechen ähneln denen in anderen Fertigungsbranchen: Technische Qualität rangiert an erster Stelle. Dazu sollen die Auswahl sowie das gezielte Beeinflussen der passenden Eigenschaften gegeben sein. Beim Schweißen sind dies ein geringer Wärmeeintrag in Leichtbaukonstruktionen, hohe Schweißgeschwindigkeit und Produktivität, ein breites Anwendungsspektrum sowie Flexibilität des Verfahrens. Der Planungs- und Projektleitungsaufwand hingegen soll möglichst überschaubar niedrig bleiben.

Außerdem soll sich das System zum thermischen Fügen für Bleche unterschiedlicher Werkstoffe, für mehrere Verfahren sowie differierende Parameter eignen – und dabei hoch verfügbar, unterbrechungsfrei und ausfallsicher funktionieren. In bestehende automatisierte Transfer- oder Fertigungsstraßen soll es sich problemlos integrieren lassen. Gefragt sind weiterhin Flexibilität bei Produktwechsel, Erweiterbarkeit sowie datenmäßiges Vernetzen mit Folgeprozessen und anderen Ebenen. Vor diesem Hintergrund erscheinen monolithische Lösungen fast als Auslaufmodell. Sie lohnen höchstens in den seltener werdenden Fällen sehr langfristig gleichförmig zu nutzender Fertigungslinien für Großserien.

Perfektion im Detail: 1 Düsenstock mit Trapezgewinde, 2 reproduzierbare Lageposition, 3 konische für Strom- und Wärmeübergang optimierte Zentrierflächen für die Kontaktspitze.

Weld Package – eine funktionale Ganzheit

Kopf und Herz des Schweißsystems bilden die Prozesssteuerung und die Stromquelle. Alle Komponenten eines kompletten, mit einem Roboter verknüpften Schweißsystems fasst bei SKS jeweils ein Weld Package zusammen. Das Brennersystem oder das kennzeichnende Verfahren findet sich im Namen bzw. der Typbezeichnung des Weld Package wieder. Zum Gesamt-„Organismus“ eines Weld Package gehören weiter der Drahtvorschub, das Interface zum Roboter, Kabel, Leitungen, Montagesätze für die Befestigung am Roboter und die Software. Die unterschiedlichen Ausführungen einzelner Module sind miteinander kompatibel.

Wenn die Schweißaufgabe es erfordert, lassen sie sich deshalb mit der vorhandenen Ausrüstung kombinieren. So wird auch bei Neu- oder Weiterentwicklungen unter Erhalten des systemischen Ganzen jeweils nur das neue gegen das vorherige Modul ausgetauscht. Ähnliches gilt beim Wechsel von luft- auf wassergekühlte Systeme oder vom Schweißen mit einem auf zwei Drähte. Leistungs- oder Funktionsänderungen realisiert bei Bedarf ein kostenfreies Software-Upgrade.

Das erste endlos drehbare, zeitsparende Brennersystem Power Joint bewährt sich innerhalb von 10 Jahren über 7.000 Mal.

Einfach das Schweißverfahren wechseln

Besonders beim Wechseln des Schweißprozesses (s. u.) kommt der Nutzen der modularen Kompatibilität zum Tragen: Lediglich der Brenner ist auszutauschen; die Investitionskosten für ein komplettes System entfallen. Häufig praktizierte Verfahren sind neben dem üblichen Standardlichtbogenprozess der KF-Puls-, der microMIG- und der microMIG-cc-Prozess.

Das breite Anwendungsspektrum der gängigen Schweißarbeiten an niedrig- bis hochlegierten Stählen, Aluminium und das MIG-Löten deckt der KF-Puls zu einem großen Teil ab. Der Nutzer umgeht damit in den meisten Fällen Investitionen in teure Spezialausrüstungen. Denn auch für anspruchsvolle Schweißarbeiten an hochwertigen Werkstoffen wie legiertem Stahl, Aluminium oder hochfestem Warmumformstahl in Blechdicken ab 0,8 mm ist der KF-Puls vorzüglich geeignet.

Dünnblechschweißen z. B. zwischen 0,5 und 1,5 mm Wanddicke erfordert einen reduzierten, genau regelbaren Wärmeeintrag. Nur so lässt sich eine innige metallurgische Verbindung bei minimalem Verzug, guter Spaltüberbrückung und möglichst geringer Spritzerbildung erzielen. SKS Welding Systems hat mit microMIG dafür ein Verfahren entwickelt und stellt es im WeldPackage modular zur Verfügung. So profitiert der Anwender: Ohne in aufwändige spezielle Anlagentechnik investieren zu müssen, tauscht er lediglich den Brenner aus. Dazu wählt er das passende Frontpull-Brennersystem. Die Verfahrensvariante microMIG-cc erlaubt ein nahezu spritzerfreies Schweißen oder Löten. Die Grundlage für microMIG-cc bildet die nochmals verbesserte Antriebstechnik im neuen Brennersystem Frontpull 7.

Die Q84 kann bis zu vier Schweißsysteme steuern und ist via Ethernet vernetzbar. Zahlreiche Berechnungs-, Überwachungs- und Fernwartungsfunktionen sowie 992 Programmplätze stehen zur Verfügung.

Brennersysteme passend für die konkrete Anwendung

Geeignet sind die Brennersysteme für MSG-Schweiß- und Lötprozesse und für die üblichen Schweißzusatzwerkstoffe. Sie sind mit den Robotern der führenden Hersteller kompatibel. Charakteristisch für die hohe Präzision und Funktionalität des jeweiligen Brennersystems einschließlich seiner Ersatzteile – ob Düsenstock, Kontakt- oder Gasdüse – ist die Genauigkeit, mit der sie den TCP einhalten: Die Toleranz beträgt laut SKS lediglich ± 0,2 mm bei allen Eindrahtprozessen. Diese Genauigkeit wird sowohl beim Wechsel eines Brennerhalses als auch beim Austausch der modular konzipierten Verschleißteile eingehalten.

Der endlos, auch über 360° hinaus drehbare Brenner Power Joint nutzt die Möglichkeiten, die Roboter mit innen geführten Kabeln bieten. Er perfektioniert das Zusammenspiel von Schweißsystem und Roboter beim Übertragen des Stromes, der gasförmigen Medien und beim Fördern der Drahtelektrode. Torsionsbelastungen der Brennerkabel entfallen. Power Joint erreicht jede Bahnposition auf dem kürzesten Weg ohne zeitaufwändige Umorientierungen. In die Grundversion Power Joint ist eine Abschaltdose integriert. Verfügbar sind zusätzlich die Versionen ohne Abschaltdose (Power Joint lite), wassergekühlt (Water Joint) oder solche mit einem integrierten Drahtvorschub (Frontpull 8). Roboter mit außen am Arm geführten Brennerkabeln schweißen entweder mit dem Power Clutch oder mit dem Frontpull 7. Wählbar sind auch die Brennersysteme Wire Select – er wechselt automatisch zwischen zwei Drähten (Doppeldrahtschweißen) – sowie der Dual Wire 2.0, der mit zwei schweißenden Drähten höhere Abschmelzleistungen erzielt.

Stromquelle, Steuerung, Drahtförderung

Die beiden Grundversionen der Schweißstromquellen LSQ3 und LSQ5 unterscheiden sich hinsichtlich der Stromstärke von 340 bzw. 420 A bei 60 % ED und 40°C. Zwei LSQ5 stellen beim Doppeldrahtschweißen die Energie zur Verfügung. Das Gewicht der Stromquellen, sowohl der LSQ3 als auch der LSQ5, ist so gering, dass sie sich platzsparend z. B. an der Wand der Roboterzellen montieren lassen.

Die Prozesssteuerung des Schweißsystems berechnet für jeden Prozess die optimalen Parameter. Vier alternative Steuerungen stehen zur Verfügung: Die kostenoptimierte Q4 mit 186 Programmplätzen ist in die Stromquelle integrierbar. Die Q6pw hingegen steckt in einem separaten Gehäuse. Noch mehr Komfort bietet die Q80: Der Anwender nutzt einen Touchscreen, findet Angebote zum Vernetzen via Ethernet, verschiedene Anschlussmöglichkeiten, zahlreiche Berechnungs-, Überwachungs- und Fernwartungsfunktionen sowie 992 Programmspeicher. Eine Q84r/s bietet vier Kartensteckplätze und kann so bis zu vier Stromquellen steuern.

Ein konfiguriertes Interface UNI5 ermöglicht, dass die Schweißsysteme mit Robotern unterschiedlicher Hersteller problemlos kommunizieren können. Es kann beim Wechsel auf Roboter eines anderen Herstellers beibehalten und muss lediglich neu konfiguriert und verdrahtet werden. Die Integration mit einem Feldbusinterface in eine Feldbusumgebung steht als Option zur Verfügung.

Volldigitale Steuerung, funktionssichere Mechanik und ein 70 W-Motor bilden die Grundlage der präzisen Drahtförderung mit der innovativen Drahtfördereinheit Power Feeder PF5 . Der 4-Rollen-Antrieb des PF5 gilt für alle Ausführungen der Weld Packages: integriert im Brenner oder als separate Einheit. Diese unterscheiden sich in der Ausführung für Standard-Roboter, Hohlwellen-Roboter oder für Doppeldrahtprozesse.

Ausgestattet mit kommunikationsfähiger Technik bilden entsprechende Module nicht nur die Basis für Vernetzung, sondern auch für die (ggf. spätere) Integration in die Zukunft der Automatisierung: Industrie 4.0.