e-spool Leitungsführung für orbitale Rührreibschweißanlage bei 660° Rotation

Was wurde benötigt: Zwei e-spools (SPHD2) zur Energie-, Steuerungs- und Datenübertragung auf eine rotierende Einheit mit bis zu 660° Bewegungsspektrum

Anforderungen: Kosteneffiziente Lösung, einfache Integration, wartungsarm und bewährt in Anwendungen mit rotierenden Bewegungen

Branche: Werkzeugmaschinenbau

Erfolg für den Kunden: Durch den Einsatz der e-spool wurde die Rotationsanforderung zuverlässig und elegant gelöst. Die Lösung ist wartungsarm, minimiert Lärmemissionen und war entscheidend für die erfolgreiche Konstruktion der orbitalen Schweißanlage.

Die ESA Technologies AG, ein Unternehmen aus der Energietechnik, entwickelt und fertigt Maschinen und Anlagen für die Produktion von gasisolierten Leitungen (GIL-Leitungen). Diese Leitungen finden Anwendung bei großen Unternehmen wie Siemens, GE oder Hitachi und sind essenziell für moderne Hochspannungsübertragungsnetze. Die neu entwickelte Rührreibschweißanlage der ESA Technologies AG ist speziell für das Schweißen von Flanschen an die Enden von GIL-Leitungsrohren ausgelegt. Sie arbeitet mit dem sogenannten FSW-Verfahren, welches Rauchgase und Lärmemissionen , den Bedarf an Schutzgasen oder Zusatzstoffen sowie den Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Schweißmethoden reduziert. Mit der Anlage können Rohre mit einem Durchmesser von bis zu 590 mm, einer Wandstärke von 8 mm und einer Länge von 12 Metern bearbeitet werden.

Ein zentraler Bestandteil der Anlage ist eine rotierende Einheit, die eine Rotation von bis zu 660° durchführen muss, während gleichzeitig Energie, Steuerungsbefehle und Sensordaten störungsfrei übertragen werden. Diese Einheit beinhaltet drei Servoantriebe, einen 5,5-kW-Spindelantrieb, eine Überwachungskamera sowie mehrere Messelemente und Sensoren. Pro Jahr werden ca. 13.000 - 15.000 Zyklen durchgeführt. Für die zuverlässige Übertragung von Energie und Daten wurde nach einer rotierenden Leitungsführung gesucht. Eine Federtrommel mit Schleifring wurde hierfür zunächst in Betracht gezogen, scheiterte jedoch an den hohen Kosten, dem erhöhten Wartungsaufwand und der aufwendigen Konstruktion.

Als die Idee zu der Rührreibschweißanlage entstanden war, begannen schon früh die Überlegungen zur optimalen Leitungsführung mit dem Kunden. Die Herausforderungen der rotierenden Energie- und Datenübertragung wurde schließlich durch den Einsatz von zwei e-spool Federleitungstrommeln (SPHD2) gelöst. Die e-spool ist eine schleifringlose Federleitungstrommel, die in der Anwendung eine einfache, flexible und zuverlässige Übertragung von Energie, Steuerung und Daten ermöglicht. Sie ersetzt Schleifringe, welche kontinuierliche Rotationen erlauben, jedoch oft mit höheren Kosten, mehr Wartungsaufwand und erhöhter Konstruktionskomplexität einhergehen.

Speziell an dieser Anwendung ist die Bewegung von Kabeln auf eine rotierende Einheit, die sich um ein Zentrum dreht und gleichzeitig einer Rotation von bis zu 660° unterzogen wird. Die e-spool sorgt dafür, dass die Kabel stets sicher in der Energiekette geführt werden. Trotz der komplexen Anforderungen konnte die Lösung einfach integriert werden. Der wartungsarme Betrieb sowie die erprobte Zuverlässigkeit der e-spool waren für den Erfolg dieses Projekts von entscheidend.

Insgesamt haben die e-spools zur erfolgreichen Umsetzung der Anlage beigetragen, indem sie eine einfache, elegante und kosteneffiziente Leitungsführung in der Rührreibschweißmaschine ermöglicht hat.