In teilautomatisierten Multihead-Maschinen werden häufig mehrere Prozesse integriert, um auf engsten Raum eine hohe Funktionsdichte zu erzielen. Teilmontagen, Bauteilerkennungen und –abfragen, sowie verschiedene Prüfverfahren kommen zum eigentlichen Fügeprozess hinzu. Die […]
Funktionsintegration Mehrkopf-Schweißmaschine für Automobil-Motorabdeckung: gesamter Werkzeugwechselsatz. (Foto: Herrmann Ultraschall)
In teilautomatisierten Multihead-Maschinen werden häufig mehrere Prozesse integriert, um auf engsten Raum eine hohe Funktionsdichte zu erzielen. Teilmontagen, Bauteilerkennungen und –abfragen, sowie verschiedene Prüfverfahren kommen zum eigentlichen Fügeprozess hinzu. Die Ultraschall-Schweißmaschine verknüpft alle Zusatzfunktionen und schafft Schnittstellen.
Kennt man den Begriff der Funktionsintegration klassischer Weise aus der Konstruktionslehre mit dem Ziel, mit möglichst wenigen Bauteilen möglichst viele technische Funktionen abzudecken, so ist er heute aus einem modernen Fertigungsprozess nicht mehr wegzudenken: mehrere Prozessschritte werden in einer Fertigungseinheit zusammengefasst, um die Wertschöpfung zu verbessern. Die Prozesskette muss nicht unterbrochen werden – ein Beitrag, um Stückkosten zu senken und die Produktionssicherheit zu erhöhen.
Prozessverkettung bei Multihead-Maschinen
Funktionsintegration Details: Ultraschall-Schweißung(1), Ritzprägung (2), mechanische Einpressvorrichtung (3) sowie Sensorik. (Foto: Herrmann Ultraschall)
Große, komplexe Kunststoffteile werden in Mehrkopfmaschinen verschweißt. Die Integration von zusätzlichen Funktionen wird hierbei schon lange praktiziert und die Vorteile liegen auf der Hand: Kunststoffbauteile mit empfindlicher Oberfläche müssen nur einmal verlässlich in eine dafür geeignete Bauteilaufnahme eingelegt werden. Die Vermeidung von unnötigem Teilehandling spart Zeit und schont das Produkt.
Im gezeigten Beispiel (siehe Fotos) wird eine mehrteilige Motorabdeckung assembliert und mit einer Akustikdämmmatte verschweißt. Der Werkraum beinhaltet eine Vielzahl an Zusatzfunktionen. Es werden u.a. Gummidämpfer mechanisch eingepresst und auf richtigen Sitz abgefragt, ein Barcode-Etikett gedruckt und nach dem Aufbringen auf Lesbarkeit geprüft, sowie eine dauerhafte Gravur ins Bauteil eingebracht.
Kennzeichnung immer wichtiger für Nachverfolgbarkeit
Bauteile zu identifizieren, voreingestellte Parameter anzuwählen und Schweißprozess-Daten zu speichern – heute selbstverständliche Anforderungen an Steuerungsarchitektur und Ultraschallgenerator-Software. Über gängige Feldbusschnittstellen werden diese Daten einer übergeordneten SPS zur Verfügung gestellt und in einer Datenbank dem Bauteil zugeordnet. Aber nicht nur die Dokumentation der Schweißparameter gehört zu einer lückenlosen Nachverfolgbarkeit, auch die individuelle Bauteilkennzeichnung zur Identifizierung ist entscheidend. Die Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co. KG, Karlsbad, hat sich zur Aufgabe gemacht, Anforderungen aus den unterschiedlichen Branchen gerecht zu werden und passende Lösungen anzubieten. So wird beispielsweise, vorangetrieben durch die amerikanische FDA, zukünftig eine UDI-Kennzeichnung (UDI=Unique Device Identifikation) für medizinische Produkte gefordert. Abhängig von Bauteilgeometrie und gewünschter Dauerhaftigkeit kommen Verfahren wie Ritzprägen, Laser, Tintenstrahl oder Barcode-Etiketten zum Einsatz. Der Kunde wählt das geeignete Markierverfahren, das als Zusatzfunktion in das Gesamtkonzept der Ultraschall-Schweißmaschine integriert wird.
Konzeptstudie auf der Fakuma
Konzeptstudie für Fakuma 2014: Modulare Serienschweißmaschine HiQ Dialog mit Kleinroboter – Handling, Prüfung, Verschweißung und Kennzeichnung eines Spielzeug-Elefanten. (Foto: Herrmann Ultraschall)
Herrmann Ultraschall zeigt die Prozessverkettung mehrerer Arbeitsschritte: zu sehen ist eine modulare Ultraschall-Serienmaschine HiQ Dialog, kombiniert mit berührunssensitivem Kleinroboter, Kamera und Kennzeichnungsgerät. Der Roboter ermöglicht ein mehrachsiges Handling der Schweißteile. Eine Kamera prüft die Teile auf Vollständigkeit und Qualität. Nach dem Schweißvorgang werden die Teile eindeutig mit aktuellem Datum, Uhrzeit und individueller Schweißteilnummer gekennzeichnet.
Fazit: Nicht nur bei Ultraschall-Multihead-Maschinen auch bei Handarbeitsplätzen und Ultraschall-Schweißsystemen soll es künftig leichter sein, weitere Prozesse und Zusatzfunktionen zu integrieren und damit ergänzende Funktionalitäten aus einer Hand anzubieten. Die Nachfrage kundenseitig ist eindeutig da. Die Produktionsüberwachung und Qualitätssicherstellung werden so erleichtert. Herrmann Ultraschall geht hier den Schritt, bereits vorhandene Produkte weiter zu entwickeln und diese im Sinne von Industrie 4.0. vorzubereiten.
