Lineartechnik Einbaufertige Linearkomponenten senken Konstruktions- und Montageaufwand

Autor / Redakteur: Harald Rüfer* / Stefanie Michel

„Keine Frage der Form“: das beschreibt die Formenvielfalt der Bauteile, die durch Einsatz der Ultraschall-Schweißtechnik der Firma KLN Ultraschall entstehen. Dennoch muss jede Anlage mit entsprechend konstruktivem Aufwand individuell ausgelegt werden. Einbaufertige Maschinenbau-Komponenten wie die Antriebseinheiten AOK von Rexroth unterstützen hier die Forderung möglichst Standardbaugruppen zu nutzen und diese zu variieren.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Ebenso vielfältig wie die Eigenschaften moderner Kunststoffe und deren Einsatzmöglichkeiten ist die Disziplin der industriellen Kunststoff-Verbindungstechnik. Sollen Kunststoffe mit gleichen oder anderen Kunststoffen verbunden oder Werkstoffe wie Metallteile in Kunststoffe eingebettet werden, ist eine sichere Verbindung durch Schweißen oder Nieten von Thermoplasten erforderlich.

Die KLN Ultraschall, einer der führenden Hersteller von Maschinen und Anlagen zum Verschweißen von Kunststoffteilen sowie der Ultraschallreinigung, beschäftigt sich bereits seit 1947 mit dieser komplexen Technologie.

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Bei der eigenen Kernkompetez beginnen

Kerntechnologie von KLN ist das Ultraschall-Schweißen, für das ein Generator Ultraschallschwingungen durch umwandeln der eingehenden Netzspannung in hochfrequente elektrische Energie erzeugt. Die Resonanzeinheit aus Generator, Konverter, Amplitudentransformator sowie einer Sonotrode leitet die mechanischen Schwingungen mit einem bestimmten Anpressdruck dem zu schweißenden Werkstück zu. Dort werden die mechanischen Schwingungen absorbiert und an der Grenzfläche reflektiert. Durch die entstehende Reibung entwickelt sich die zum Plastifizieren benötigte Wärme.

Diese Technologie wird auch zu einer Art Nieten genutzt, um Kunststoffbauteile miteinander zu verbinden. Kleine Dome übernehmen an den Verbindungsflächen eines Werkstücks die Funktion von Nieten. Im Gegenstück sind jeweils die passenden Löcher eingearbeitet.

Um die Bauteile über eine Vielzahl solcher Nietstellen zu verbinden, sind die so genannten Multi-Head-Systeme mit der entsprechenden Anzahl Sonotroden (Schweißköpfe) ausgestattet. Bei komplizierten Bauteilen sind durchaus 50 und mehr dieser Schweißköpfe in einer Bearbeitungsstation üblich, so dass sich mit nur einem vertikalen Hub Taktzeiten von etwa 20 Sekunden realisieren lassen.

Leichtes Umrüsten trotz komplexer Anlage

Zu den komplexesten Anlagen gehören die Multi-Head-Systeme, „Im Grunde ist jede Anlage bauteilbezogen ausgelegt,“ erklärt Jochen Perschke, der verantwortliche Konstruktionsleiter. Aber er betont: „Dennoch, oder gerade deshalb sind wir bestrebt, für bestimmte Anlagenteile Standards zu definieren. Das soll den Konstruktions- und Fertigungsaufwand reduzieren, gleichzeitig aber unseren Kunden eine erhöhte Flexibilität geben.“

So kann beispielsweise die komplette Schweißeinheit mit den individuell angeordneten Sonotroden in Form einer Wechselbrücke ausgetauscht werden. Dadurch lassen sich Multi-Head-Systeme auf die Bearbeitung unterschiedlicher Bauteile umrüsten. Beim Schiebetisch, der die zu verschweißenden Bauteile zuführt, muss lediglich die Werkstückaufnahme ausgewechselt werden, um auf eine andere Komponente zu wechseln.

Einbaufertige Komponenten minimieren den Mehraufwand

Der Schiebetisch wird von einer Antriebseinheit AOK mit Kugelgewindetrieb von Rexroth bewegt. „Komplett mit Riemenvorgelege sind diese Antriebseinheiten einbaufertige Komponenten, die unseren Konstruktions- und Montageaufwand reduzieren,“ begründet Jochen Perschke seine Wahl. Außerdem unterstützen sie die Standardisierung von Baugruppen der Multi-Head-Systeme.

Die Schiebetische sind generell auf eine maximale Last von 300 Kilogramm ausgelegt. Damit lassen sich für die Antriebseinheiten zwei Größen festlegen, mit denen etwa 50 Prozent aller Anlagen ausstatten sind. Da die AOK in frei wählbaren Längen geliefert werden, entsteht auch bei Sonderlösungen kein wesentlicher Mehraufwand in der Konstruktion. Zudem sind sie einbaufertig komplett mit Spindel, Mutter in Mutternaufnahme und Stehlagereinheiten erhältlich.

Höhere Geschwindigkeit möglich

Ergänzend zu den AOK sind die AGK Antriebseinheiten mit geschlossenem Gehäuse und Bandabdeckung erhältlich. Optional mitlaufende, patentierte Spindelunterstützungen erlauben auch bei großen Hüben höchste Geschwindigkeiten, so dass bei einer Spindellänge von 6000 Millimeter horizontale Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 96 Metern pro Minute erreicht werden können. Die geschlossene Bauform erhöht den Freiheitsgrad in der Konstruktion mit fast jeder Einbausituation.

Auch Kugelschienenführungen werden in der Vertikalachse für die Zustellung der Schweißeinheit eingesetzt. Für Anwendungen, bei denen gesteigerte Systemeigenschaften gefordert sind, bietet Rexroth darüber hinaus Kugelgewindetriebe mit stehender Spindel und angetriebener Mutter.

Des weiteren setzt KLN im Bereich der Multi-Head Systeme Aluminiumprofile ein, die als Rahmen für eine Vakuum-Aushebe-Einrichtung dienen, mit der bearbeitete Teile aus der Werkstückaufnahme am Schiebetisch gehoben werden. Damit hat der Maschinenbediener freien Zugang zum Einlegen neuer Bauteile und anschließend die Hände frei zur Entnahme des fertigen Werkstücks.

*Harald Rüfer ist Vertriebsmitarbeiter am Regionalzentrum Mörfelden-Walldorf der Bosch Rexroth AG

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