Komponenten eines Schweißpositionierers: Ein umfassender Überblick

Ein Schweißpositionierer ist ein spezielles Gerät, mit dem Werkstücke während des Schweißens bewegt und gedreht werden können, um sie in die optimale Position zu bringen und so die Schweißgenauigkeit, Effizienz und Automatisierung zu verbessern. Es reduziert die manuelle Arbeit und erhöht die Betriebssicherheit. Ein voll funktionsfähiges Schweißpositioniergerät besteht im Allgemeinen aus den folgenden Hauptkomponenten:

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1. Mechanisches Struktursystem

Dieses System bildet das Rückgrat des Positionierers und bietet Halt und Bewegungsfreiheit. Die wichtigsten Elemente sind:

1. Basis:
   Das Fundament der Maschine besteht in der Regel aus hochfesten geschweißten Stahlplatten, die spannungsarm geglüht wurden. Es gewährleistet strukturelle Stabilität und Steifigkeit und minimiert Vibrationen und Verformungen unter schweren Lasten. Für die sichere Befestigung des Geräts am Boden sind Verankerungslöcher vorgesehen.
2. Mechanismus der Drehung:
   Ermöglicht eine kontinuierliche horizontale Drehung des Arbeitstisches um 360°. Es besteht aus einem großen Drehkranzlager (Drehtischlager) in Verbindung mit einem Antriebssystem, z. B. einem Motor und einem Untersetzungsgetriebe, das eine gleichmäßige und präzise Drehung mit variabler Geschwindigkeit ermöglicht.
3. Kipp-Mechanismus:
   Ermöglicht die Neigung des Arbeitstisches innerhalb eines vertikalen Bereichs, in der Regel 0° bis 135° oder ±180°. Übliche Konfigurationen sind:
   • L-Typ Stellungsregler:
     Das häufigste Design mit einer vertikalen Säule und einer horizontalen Kippachse, die dem Buchstaben "L" ähnelt.
   • U-Typ Stellungsregler:
     Verwendet zwei Tragarme für erhöhte Steifigkeit, ideal für die Handhabung langer Werkstücke.
   • Kippantrieb:
     Der Antrieb erfolgt über einen Servomotor oder einen Motor mit variabler Frequenz, der mit einem Präzisionsgetriebe gekoppelt ist und ein hohes Drehmoment für ein stabiles Kippen bietet.
4. Arbeitstisch:
   Die Fläche, die das Werkstück direkt hält. Sie ist häufig mit T-Nuten, Befestigungslöchern oder Schnellspann-Schnittstellen ausgestattet, um eine sichere und flexible Befestigung von Vorrichtungen oder des Werkstücks selbst zu ermöglichen.

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2. Leistung und Antriebssystem

Dieses System fungiert als Muskeln und Gelenke des Positionierers und liefert die für die Bewegung erforderliche Kraft. Es umfasst:

1. Antriebsmotor:
   In der Regel werden Servomotoren für hochpräzise Anwendungen und die Integration von Robotern oder Motoren mit variabler Frequenz für den kostengünstigen Betrieb mit einstellbarer Geschwindigkeit in weniger anspruchsvollen Umgebungen verwendet.
2. Untersetzer:
   Es ist mit der Abtriebswelle des Motors verbunden, reduziert die Drehzahl und erhöht das Drehmoment, um schwere Lasten zu bewältigen. Präzisionsplanetengetriebe und Schneckengetriebe sind weit verbreitet.
3. Bremssystem:
   In der Regel eine integrierte Motorbremse (Feststellbremse), die die Welle bei ausgeschaltetem Strom oder im Leerlauf blockiert, um unbeabsichtigte Bewegungen zu verhindern und die Sicherheit zu gewährleisten.

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3. Kontrollsystem

Als intelligentes Zentrum des Stellungsreglers steuert und koordiniert das Steuerungssystem die Bewegungen und spielt damit eine wichtige Rolle in der Automatisierung:

1. Steuereinheit:
   Eine SPS oder ein Mikrocontroller verarbeitet Eingangsbefehle, führt logische Operationen durch und sendet Signale an die Antriebe.
2. Antriebe:
   Servoantriebe oder Umrichter setzen Steuersignale in präzise Motorbefehle bezüglich Geschwindigkeit, Richtung und Drehmoment um.
3. Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI):
   In der Regel ein Touchpanel oder ein Hängegerät mit Tasten und Knöpfen, über die der Bediener Parameter wie Geschwindigkeit, Winkel und Anzahl der Umdrehungen einstellen und die Bewegungen manuell steuern kann.
4. E/A-Schnittstelle:
   Ermöglicht die Kommunikation mit externen Geräten wie Schweißrobotern, Stromquellen und Sensoren. Dies ermöglicht synchronisierte Vorgänge, z. B. das Starten der Rotation auf das Signal eines Roboters oder das Auslösen des Schweißgeräts bei bestimmten Winkeln.

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4. Werkzeuge und Vorrichtungen

Für die Anpassung des Positionierers an bestimmte Werkstücke sind Werkzeuge unerlässlich, die oft kundenspezifisch angefertigt werden. Diese Vorrichtungen werden auf der Grundlage der Werkstückgeometrie und der Schweißanforderungen entwickelt und ermöglichen eine schnelle, genaue und sichere Positionierung, wodurch die Rüstzeit erheblich reduziert und die Produktivität gesteigert wird.

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Zusammenfassung und Auswahlrichtlinien

Ein Schweißpositionierer ist ein integriertes mechatronisches System, das für die genaue und wiederholbare Positionierung von Werkstücken ausgelegt ist. Bei der Auswahl eines geeigneten Modells sind die folgenden Parameter zu berücksichtigen, die direkt von den Fähigkeiten der oben beschriebenen Komponenten abgeleitet sind:

1. Tragfähigkeit:
   Das maximale Gewicht (in kg oder Tonnen), das der Arbeitstisch in seiner Mitte tragen kann - der wichtigste Parameter.
2. Größe des Arbeitstisches:
   Der Durchmesser oder die effektive Oberfläche des Arbeitstisches.
3. Kippbereich:
   Im Allgemeinen 0-135°; moderne Modelle bieten ±180°.
4. Rotations- und Kippgeschwindigkeit:
   Stufenlos einstellbar, üblicherweise im Bereich von 0,01 U/min bis über 1,5 U/min.
5. Wiederholgenauigkeit der Positionierung:
   Besonders wichtig für das Roboterschweißen, das oft bis zu ±0,1 mm oder ± einige Lichtbogensekunden genau ist.
6. Kontrolle und Konnektivität:
   Unterstützung von Kommunikationsprotokollen (z. B. EtherCAT, Profinet, digitale E/A) für die Integration mit Robotern und anderen Schweißgeräten.

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