Auf den Punkt genau

Für automatisiertes Löten oder Schweißen gibt es unterschiedliche Verfahren. Ob Kolben-, Induktions- oder Laser-Löten bzw. -Schweißen, oft wird dabei das Zusatzmittel per Draht an die Fügestelle zugeführt. Genau hier liegt auch die Schwierigkeit, einerseits muss immer eine reproduzierbare Länge Zusatzmittel an Ort und Stelle kommen, andererseits darf der Draht sich nicht stauchen oder knicken. Eine neue, per gesteuertem Kleinstmotor betriebene, automatische Drahtzuführung löst nun das Problem zuverlässig.

Löten und Schweißen sind uralte Verfahren zur Metallverbindung. Sie eignen sich auch für die moderne, automatisierte Fertigung hervorragend. Wichtig für reproduzierbare Ergebnisse sind dabei die Einhaltung aller Parameter, darunter vor allem Temperatur und Menge der Zusatzmittel. Der letzten Forderung hat sich die EUTECT GmbH aus Dusslingen angenommen und einen variablen, individuell justierbaren Löt- und Schweißdraht-Vorschub entwickelt. Eine automatische Rückmeldung über die Menge des geförderten Zusatzes erlaubt dabei die optimale Dosierung sowie die Betriebsdatenerfassung. Um den Draht variabel und exakt zu fördern, arbeiten die Lötexperten mit dem Kleinantriebsspezialisten FAULHABER aus Schönaich zusammen. So entstand eine kompakte und doch feinfühlig auf individuelle Anforderungen adaptive Drahtspendeeinheit.

Verfahrensgrundlagen optimal nutzen.

Einerseits gibt es für die meisten technischen Aufgaben nicht nur eine Lösung; andererseits kommt der Spruch “warum etwas kompliziert machen, wenn es auch einfach geht“ nicht von ungefähr. Gerade in der Automatisierung kann weniger durchaus mehr bedeuten. Von diesem Grundgedanken gingen die Entwickler des Sensitive Wire Feed aus. Da prinzipbedingt bei allen Fügezusätzen in Drahtform derselbe immer auf das Werkstück aufgesetzt wird, wurde das neue Modul so aufgebaut, dass es eine breite Palette von Zusatzwerkstoffen fördern kann. Was vom Grundgedanken her einfach klingt, ist im Detail doch nur mit einer Menge Know-How automatisierungsgerecht zu realisieren. So unterschiedliche Parameter wie Drahtstärke, Drahtstabi­lität und Werkstückgeometrie sind bei der ersten Einstellung zu berücksichtigen. Aus diesem Grund sind im Zuführungsmodul unterschiedliche Sensoren integriert, die die aktuelle Drahtposition exakt erkennen. So lassen sich dünne und weiche Lötdrähte ebenso nach Bedarf dosieren wie relativ starre Stahldrähte für das Laserauftragsschweißen. Die komplexe Sens­orik lernt sich von selbst auf den Füge­vorgang ein. Ohne exakt die Steuer­vor­gaben umsetzenden Antriebe nützt aller­dings die beste Datenerfassung und Aus­wertung nichts. Hier helfen kompakte Klein­stantriebe weiter.
Der Draht wird über kleine Schrittmotoren mit definierter Schrittweite an die gewünschte Position gefördert. Die Fördergeschwindigkeit ergibt sich aus der Anzahl der Schrittimpulse pro Zeit. Zusätzlich meldet ein optischer Encoder die tatsächliche Rotation an die Steuerung zurück. Dieser wird definiert an das Antriebsrad des Schrittmotors gedrückt und erkennt dabei Schlupf, wie auch Toleranzen und misst so die wirklich geförderte Drahtlänge.
Auf Grund der Vielzahl an Getriebeübersetzungen der kompakten Schrittmotoren von FAULHABER kann für jede Prozess­anforderung die optimale Übersetzung gewählt werden. Die nach Kundenwunsch ausgelegte Getriebe- und Schrittmotorkombination, momentan zwischen 14 : 1 und 134 : 1, ermöglichte den Entwicklern erstmals mit dem „actio-reactio“ Prinzip zu arbeiten. Hierbei wird über eine intelligente Wägeschraube die Reaktionskraft gemessen, die durch das Auftreffen des Drahtes am Lötpunkt entsteht. Die absolut exakten 22 mm Schrittmotoren in Kombination mit dem Encoder erlauben hierbei eine hochpräzise Regelung des Vorschubes. Die daraus resultierenden sicheren Drahtfördermöglichkeiten setzen in den verschiedenen Löt- und Schweißprozessen neue Maßstäbe in der Qualität und Reproduzierbarkeit. Auf diese Weise wird der Zusatzdraht zum quasi verschleißfreien mechanischen Taster direkt vor Ort an der Schweiß- oder Lötstelle. Damit sind auch unvermeidliche Toleran­zen bei Positionierung oder Geometrie der Werkstücke sicher zu erkennen, und zwar zeitgleich zum Fügevorgang an dieser Stelle.

Kompaktes Antriebsmodul aus Schrittmotor und aufgestecktem Encoder
Präzise Drahtförderung trotz kompakter Abmessungen

Anwendungsgerecht bewegen.

Die An­­wendung fordert einen einfach in Fördergeschwindigkeit und Aufdrückkraft regelbaren Motor. Vergleicht man verschiedene Antriebe daraufhin, so ist ein zweisträngiger Schrittmotor der Antrieb der Wahl. Mit 24 Schritten je Umdrehung und definierter Schrittweite je Impuls ist er leicht anzusteuern. Gleichzeitig bietet er die Möglichkeit, bei Bedarf ein definiertes Drehmoment von fast 40 mNm aufzubringen. Die Andruckkraft des Zusatzwerkstoffes kann damit in einem weiten Bereich kontinuierlich gehalten werden. Dabei sind wechselnde Fördergeschwindigkeiten bei einer Motordrehzahl von über 10.000 U/min bzw. mehr als 4.000 Schritten je Sekunde kein Problem. Um die nötige Präzision sicherzustellen, ist zusätzlich ein aufsteckbarer optischer Encoder am Kontrollrad angebracht. Die Encoder können wahlweise 100 bis 500 Impulse je Umdrehung der Kontrollradwelle mit oder ohne Nullimpuls generieren oder hochauflösend bis 1.024 Impulse abgeben. Ein in der Anwendung eingesetztes Untersetzungs-Getriebe verbessert die Auflösung an der Antriebsrolle, die den Draht schlussendlich bewegt, noch weiter.