Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 06/2017, 15.06.2017

Schweissen im kaum – sichtbaren Bereich

Wenn ein Schweissroboter Bewegungen im Nanometerbereich realisiert, ist das Highend-Maschinenbau. Die Profis von Nanosystec haben das nahezu Unmögliche möglich gemacht – unter anderem mit einem Linearführungssystem von HepcoMotion.

Die Datenübertragung rund um die Welt funktioniert meist in Lichtgeschwindigkeit über Glasfaserkabel. Weniger bekannt ist, dass sogenannte E/O-Wandler die optische Datenübertragung überhaupt erst möglich machen. Die zuckerwürfelgrossen Bauteile wandeln mittels Diodenlaser elektromagnetische Impulse des Telefonmikrophons in optische Impulse um und schicken sie in die Glasfasernetze. Ihre Herstellung ist ein kleines Meisterwerk des Präzisionsschweissens. Nötig sind dafür Spezialanlagen, die nur wenige Hersteller auf der Welt konzipieren. Zu ihnen zählt Nanosystec aus Gross-Umstadt bei Frankfurt mit ihrem Schweissroboter «NanoWeld».

Im Zentrum der Anlage befindet sich eine bewegliche Lastenplatte, die Diodenlaser und Glasfaser exakt aufeinander ausrichtet. Da die Glasfaser lediglich einen Durchmesser von 10 µm hat und der Diodenlaser exakt in die Mitte treffen muss, spielen sich die Bewegungen im Bereich von 100 Nanometern (nm) ab. Zum Vergleich: Ein Menschenhaar ist rund 700-mal dicker.

Sobald die feine Positionierung erfolgt ist, kommen zwei Laserschweissköpfe ins Spiel, welche die mit einer Metallhülle ummantelten Glasfasern von zwei Seiten mit einer Schweissnaht fixieren. Auch hier spielt Präzision eine Schlüsselrolle wie Günter Hummelt, Technikchef bei Nanosystec, erklärt: «Eine der Herausforderungen bei der Konzeption von NanoWeld war es, auf dem Zuliefermarkt ein Führungssystem zu finden, auf dem sich die Laser im Bereich von einem Zehntelgrad zuverlässig bewegen lassen. Um Platz zu sparen und die Anlage kompakter bauen zu können, wollten wir nicht mit einem X-Y-System arbeiten, sondern mit einer Ringbahn.»

Fündig wurde Hummelt bei HepcoMotion. Zu deren Produktportfolio zählt ein System namens «PRT2». Dabei handelt es sich um ein Spektrum an Ringen und Ringsegmenten, die verschiedene Durchmesser haben und sich mit geraden Führungsschienen zu einer Vielfalt offener und geschlossener Schienenstrecken zusammensetzen lassen.

In der Anlage NanoWeld sind vier Ringelemente eingesetzt: zwei 90°-Segmente mit einer Breite von 44 mm, die bogenförmig über die Lastenplatte ragen, sowie zwei weitere 90°-Segmente mit einer Breite von 76 mm auf dem Boden. «Die Schienen haben eine hohe Festigkeit und eine lange Lebensdauer», sagt Günter Hummelt. «Das verschafft uns einen Wettbewerbsvorteil, da der Wartungsaufwand für die Anlage sinkt.»

Nanosystec hat für das Schienensystem eigens einen Laufwagen entwickelt, auf dem sich die Laser verfahren lassen. Hier kommt eine weitere Komponente des PRT2-Systems zum Einsatz: sogenannte V-Nut-Zapfenlager, die am Laufwagen zentrisch und exzentrisch angeordnet sind. Diese Rollen greifen von oben und unten in die induktionsgehärtete und somit verschleissfeste V-Laufbahn des Ringsegments.

Für die Bewegung sorgt ein Ritzel von HepcoMotion, das in die äussere Verzahnung der Schiene greift und die Kraft des Laufwagenmotors auf die Schiene überträgt. Damit auch nach längerer Zeit noch präzise Bewegungen möglich sind, wurden die V-Nut-Zapfenlager mit einer Lebensdauerfettfüllung versehen.

NanoWeld erreicht in der Positionierung eine Wiederholgenauigkeit von weniger als 100 nm. Günter Hummelt erklärt, warum das notwendig ist: «Wenn der Anwender eine Bauteilvariante schweissen möchte, muss die Anlage einen Schweisswinkel auf 0,1° genau einstellen können.» Der Vorteil der HepcoMotion-Führungsschienen ist dabei, dass sich der Schweisswinkel mittels der motorisch angetriebenen Wagen leicht einstellen lässt. Die Profilschienen sind zudem in der Lage, die Schweissköpfe ohne weitere mechanische Unterstützung tragen zu können.

Nicht umsonst hat Günter Hummelt sich für PRT2-System entschieden: «Das Führungssystem von HepcoMotion war für uns die kostengünstigste und zuverlässigste Lösung, für die Laser ein Bewegungssystem auf einer Ringbahn zu realisieren. Andere angedachte Alternativen hatten sich im Vorfeld als zu gross, komplex und teuer erwiesen.» (pi)

HepcoMotion (Germany)
DE-90537 Feucht, Tel. +49 9128 927 10
info.de@hepcomotion.com



PTR2-System: Diverse Ringe, Ringsegmente und lineare Führungsschienen lassen sich zu beliebigen Formen kombinieren.