Flexible Leitungsführung von Schweißkopf einer Rührreibschweißmaschine

Kundenanforderungen:

Die Firma Grenzbach setzt für Schweißnähte mit ausgezeichneten Eigenschaften auf die Rührreibschweißtechnologie. In den automatisierten Schweißanlagen des Maschinenbauers ist der Schweißkopf das zentrale Bauteil und wird von den FSW-Experten im eigenen Haus entwickelt.

FSW-Verfahren - Friction Stir Welding (englisch für Rührreibschweißen):
Mit dem FSW-Verfahren lassen sich mediendichte Verbindungen realisieren, etwa beim Schweißen von Wärmetauschern und Kühlern. Da das Material im plastischen Bereich verschweißt wird, findet auch keine Gefügeveränderung wie beim thermischen Schweißen statt. Damit eignet sich FSW ideal für die Fertigung von Batteriewannen für E-Fahrzeuge. So funktioniert das Verfahren: Ein verschleißbeständiges, rotierendes Werkzeug taucht in das zu fügende Material ein. Dabei entsteht Reibungswärme, die das Metall formbar macht. Die beiden Werkstücke werden durch die Vorwärtsbewegung des Werkzeugs entlang der Nahtstelle verrührt und verdichtet, so dass eine feste Verbindung entsteht.

Da das Werkzeug bei jeder Naht in das Material ein- und austauchen muss, soll der Schweißprozess mit möglichst wenig Unterbrechung stattfinden. Das erfordert bei einigen Bauteilen eine hohe Beweglichkeit des Schweißkopfes, etwa wenn die FSW-Anlage mäanderförmige Dichtschweißungen auf einem Bauteil von der Größe eines DIN-A4-Blattes aufbringt. Dann muss sich der Schweißkopf innerhalb 60 Sekunden mehrmals um mindestens 360° drehen, plus Anfahr- und Abfahrbewegungen und Konturen innerhalb des Bauteils. Was letztendlich eine Drehbarkeit um +/-720 Grad erfordert. Und das bei sehr kleinem Bauraum – eine Herausforderung für die Energieführung.

igus Lösung:

Die direkte Kopplung von zwei twisterbändern HD mit zwei R4 Energieketten und chainflex Leitungen. Die bis zu neun chainflex Leitungen zur Energieversorgung sowie die weiteren Medienleitungen, wie Kühlung, Sensorik, Servo- und Geberleitungen, die alle diese Drehbewegungen mitmachen müssen, werden durch Energiekettenrohre der Serie R4.28 und die twisterbänder HD vom Typ TBHD.30 geführt. Das twisterband HD ist eine stabile, zugleich sehr kompakte, spiralförmige Energiekette für Kreisbewegungen, mit der Rotationen von bis zu 20-mal um die eigene Achse. Mit dem twisterband sind Drehbewegungen bis zu 7.000 Grad in der Horizontalen und 3.000 Grad in der Vertikalen auf engstem Raum möglich, selbst bei Geschwindigkeiten bis zu 180°/s. Medienleitungen sowie Bussignale lassen sich mit dem System einfach, unterbrechungsfrei und kostengünstig führen. Die einzelnen Kettenglieder werden bei der HD-Version durch ein Bolzen-Hakenprinzip miteinander verbunden. Dadurch entsteht ein definierter Biegeradius bei gleichzeitig höherer Stabilität. Darüber hinaus sorgt die 24/7-Auslegung der Komponenten für einen wartungs- und verschleißarmen Betrieb. Im Servicefall ist ein einfacher und schneller Austausch möglich.

„Die Lösung ist sehr robust und zuverlässig”, betont Alexander Feineis, Entwicklungsingenieur bei Grenzbach. „Wir haben bereits mehrere Dauertests durchgeführt und noch keinen Ausfall gehabt, daher freuen wir uns die gemeinsame Energieführungslösung zukünftig noch in viele Portalmaschinen einsetzen zu können."

Rührreibschweißmaschine mit dem FSW-Verfahren

Schweißkopf mit eingebautem twisterband HD und chainflex Leitungen von igus

twisterband HD, Energierohr R4.1 und chainflex Leitungen