Antriebssystem, das direkt im Drehpunkt einer Zange integriert werden konnte

Diese verbessert die Produktivität von Schweißprozessen und ermöglicht es durch einen schnellen dynamischen Kraftaufbau, neue und unterschiedliche Materialien zu schweißen.

Dynamisierte Einzelzähne statt starrem Zahnring, tangentialer und vollflächiger, hydrodynamischer Kontakt beim Zahneingriff statt deutlich weniger tragfähiger Wälzpunkt-Linienkontakte sowie die neue Art der Lagerung mit segmentiertem Außenring – dies sind die entscheidenden Merkmale des Antriebssystems Galaxie. Sieführen dazu, dass es – bezogen auf den Marktstandard – in allen wichtigen technischen Disziplinen den bekannten Planeten-, Zykloid-, Exzenter- und Standard-Wellgetrieben überlegen ist.

Für den größten deutschen Hersteller von Roboterschweißzangen, das Unternehmen Nimak, war insbesondere die kompakte Bauform und große Leistungsdichte des gewählten Galaxie D in Baugröße 135 entscheidend: „Dadurch konnten wir die komplette Antriebseinheit direkt im Drehpunkt der Zange montieren und auf einen klassischen Zangengrundkörper verzichten. Dies führt zu einer bis zu 50 Prozent kleineren Störkontur der Zange am Roboter“, erklärt Johannes Steudter, Konstruktionsleiter im Geschäftsbereich Zangen bei Nimak. „Galaxie hat es uns ermöglicht, mit konstruktiven Konventionen zu brechen und die Schweißzange völlig neu zu denken.“ Das Unternehmen mit Stammsitz in Wissen ist weltweit der einzige Anbieter, der seinen Kunden aus den Bereichen Automotive, Konsumgüter, Luft- und Raumfahrt und Metallverarbeitung aus einer Hand beides bieten kann: Technologien für das Widerstandschweißen von Stahl und Aluminium und Fügetechnik-Know-how in Gestalt von Klebe- und Dosieranlagen für nicht schweißfähige Mehrmaterialverbindungen.

Die Automobilindustrie ist der Markt, in dem ohne Zweifel die meisten der etwa 8000 bei Nimak in Wissen und im chinesischen Langfang City produzierten Roboterschweißzangen eingesetzt werden. „Ein Auto hat schätzungsweise zwischen 3000 und 5000 Schweißpunkte“, erläutert Bernd Rödder. „Gesetzt werden sie von etwa 800 bis 1000 Roboterschweißzangen in den Rohbau-Schweißlinien eines Fahrzeugtyps, bei Volumenmodellen können es sogar 1500 Zangen sein.“ Diese konventionellen Schweißzangen werden aus einem Baukasten heraus konfiguriert, der unter anderem verschiedene Grundkörper, Zangenarmbauformen, Servoantriebe und Mittelfrequenztransformatoren umfasst. Demgegenüber stellt die GalaxyGUN ein völlig neues Konzept dar, bei dem der Grundkörper, das Galaxie Antriebssystem und die Zangenarme in einem, jetzt wesentlich kompakteren und etwa 20 Prozent leichteren, Modul vereint sind. „Die entscheidende Innovation ist, dass das drehmomentdichte, hochdynamische und extrem verdrehsteife Antriebssystem aufgrund seiner Kompaktheit direkt im Drehpunkt der Zange integriert werden konnte“, erklärt Johannes Steudter. „Das Galaxie ist jetzt die zentrale Baugruppe der Zange, an die alle Anbauteile angeflanscht werden. Durch die Montage im Drehpunkt wird die Drehbewegung des Antriebs jetzt völlig schlupffrei direkt in die Bewegung des Zangenarms umgesetzt. Darüber hinaus können diese Elektrodenarme viel weiter öffnen als bei konventionellen Roboterschweißzangen und so Störkonturen im Umfeld ausweichen.“

Bereits auf den ersten Blick werden entscheidende Unterschiede zur bislang (noch) üblichen Bauweise von Roboterschweißzangen deutlich. „Noch nie hat es eine vergleichbare Schweißzange gegeben, die so kompakt ist und aus so wenigen Einzelteilen besteht“, fasst Kay Nagel zusammen. „Mit der GalaxyGUN konnten wir den Zangenbaukasten vereinfachen und die Montagedauer reduzieren.“ Johannes Steudter ergänzt: „Das neue Konzept der Schweißzange eröffnet auch in der Projektumsetzung mit den Kunden neue Möglichkeiten. Wir können die Zangen früher konfigurieren und beistellen und wir haben mehr Zeit für Simulation und Inbetriebnahme in der Anlage. Das Einstellen und Vermessen der Zangengeometrie ist nicht mehr erforderlich – und sowohl der Service als auch die Ersatzteilbevorratung für die GalaxyGUN sind jetzt wesentlich effizienter und kostengünstiger.“ Die neue Roboterschweißzange eignet sich für die Anforderungen des Multimaterial-Mixes ebenso wie für das Fügen von herkömmlichem Stahl und das Schweißen von Aluminium. Aus ihrem fundamental neuen konstruktiven Ansatz mit dem Galaxie D als zentraler Komponente erwartet Nimak eine Reihe von Vorteilen. So bedeuten mehr Schweißpunkte pro Minute einen deutlichen Produktivitätsvorteil. Möglich wird dieser, weil das Antriebssystem ein schnelleres Öffnen und Schließen der Zangen sowie kurze Kraftaufbauzeiten mit einer äußerst exakten Wiederholgenauigkeit der Elektrodenkraft ermöglicht. Da die Zangen jetzt masseärmer ausgelegt werden können und der Zangenschwerpunkt sehr nah an der Anflanschung des Roboters liegt, kann dieser die Zange schneller bewegen.

Zur höheren Dynamik der Roboterbewegungen trägt auch das um 20 Prozent geringere Gewicht der neuen Roboterschweißzange gegenüber gleich leistungsstarken Schweißzangen bei. Der Neuling kann zudem die Schweißergebnisse verbessern. So ermöglicht die hohe Verdrehsteifigkeit und Dynamik des Galaxie D nicht nur eine hochpräzise Prozessführung über aktive Kraftprofile, sondern kann, wichtig vor allem beim Aufschmelzen von Aluminium während des Schweißvorganges, zu einem noch dynamischeren Nachsetzverhalten der Elektroden beitragen. Dies vermeidet einen Krafteinbruch beim Schweißen, schont die Elektrodenkappen und verringert den Energieverbrauch durch die Reduzierung der benötigten Schweißströme. Zudem können sich die Schweißzeiten verkürzen: Der Punktschweißprozess bei Aluminium ist jetzt in weniger als hundert Millisekunden abgeschlossen. „Damit liefert die GalaxyGUN dank des Galaxie-Antriebssystems beste Schweißergebnisse bei kürzesten Zykluszeiten“, bringt es Bernd Rödder treffend auf den (Schweiß-)Punkt. aru