Aufrufe
vor 2 Monaten

O+P Fluidtechnik 1-2/2021

  • Text
  • Sicherheit
  • Produkte
  • Mobile
  • Anwendungen
  • Kompressoren
  • Einsatz
  • Unternehmen
  • Stauff
  • Maschinen
  • Fluidtechnik
O+P Fluidtechnik 1-2/2021

PNEUMATIKPLATTEN

PNEUMATIKPLATTEN PNEUMATIKPLATTE VERZICHTET AUF VERSCHLAUCHUNG PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Beim Ultraschallschweißen thermoplastischer Kunststoffe setzt die Weber Ultrasonics AG Pneumatikeinheiten ein. Dabei sind seit 2019 kompakte Pneumatikplatten im Einsatz. Diese führen die Druckluft durch Kanäle innerhalb der Pneumatikplatte. Ein Proportionalventil reguliert den benötigten Druck auf das Werkstück und sorgt so für präzise Ergebnisse. Seit Langem gilt das Ultraschallschweißen als bewährte Methode, um nicht-metallische Materialien wie thermoplastische Kunststoffe zu bearbeiten. Auch die Weber Ultrasonics AG setzt seit Beginn ihres Bestehens auf diese Technologie. Dadurch können unter anderem Alltagsgegenstände wie Spielzeug, Haushaltsgeräte oder Auto-Funkschlüssel ohne Einsatz von Klebern oder Chemikalien zusammengefügt werden. „Durch die Übertragung von hochfrequenten, mechanischen Schwingungen im Bereich von 20 bis 35 kHz wird der Kunststoff an den Kontaktflächen erwärmt und dadurch plastisch verformbar“, erklärt Christian Unser, Vorstand der Weber Ultrasonics AG. „Die beiden aneinanderzufügenden Flächen verschmelzen dadurch auf molekularer Ebene, was zu einer besonders stabilen Verbindung führt.“ Die Sonotrode an der Spitze des Schweißkopfes überträgt dabei die entstandenen Schwingungen auf die Werkstücke. UNSAUBERE ERGEBNISSE DURCH FEHLENDE FEIN-REGULIERUNG Hier kommt es auf absolute Ruhe der Sonotrode an, um die Bauteile nicht zu beschädigen. Diese ist jedoch nur gegeben, wenn die schnelle Abfolge von Triggerkraft, Schweißkraft und Haltekraft präzise durch die verbaute Pneumatikeinheit eingehalten wird. „Während die Triggerkraft dafür sorgt, dass die Werkstücke vorgepresst werden, setzt die Schweißkraft beim eigentlichen Verbindungsprozess der Kunststoffteile ein“, erklärt Unser. „Die Haltekraft sorgt für ein Erkalten der Schmelze unter Druck und erhöht dadurch die Qualität der Verbindung.“ Da bei herkömmlichen Pneumatikeinheiten oftmals keine Fein-Regulierung vorhanden ist, kann es bei der Ausübung der Kräfte zu einem ungenauen Verlauf kommen. Das wiederum wirkt sich direkt auf die Schweißkraft aus und hat ungleichmäßige Verbindungen zur Folge. „Der Vorgang des Schweißens soll beispielsweise bei einem Funkschlüssel nur etwa 0,5 Sekunden dauern“, so Unser. „Gleichzeitig wird dieser Prozess ca. 40 Mal pro Minute wiederholt.“ Die Pneumatikkomponenten sind jedoch in der Regel mit Schläuchen versehen, sodass sich die Wege für die Druckluft und damit auch die Zykluszeit verlängern. „Bisher mussten wir die Pneumatikeinheiten für unsere Schweißgeräte zudem selbst zusammenbauen“, berichtet Unser. „Diese bestanden aus mehreren Kleinteilen wie Ventilen und Verschraubungen. Gleichzeitig mussten sie über mehrere Anschlüsse für Druckluft und Strom korrekt in der Anlage installiert werden.“ Dadurch wurden Fehler bei der Montage möglich. Die Schläuche waren wiederum anfällig für Knicke, was während des Schweißens zu Problemen bei der Druckzufuhr oder sogar Leckagen führen 34 O+P Fluidtechnik 2021/01-02 www.oup-fluidtechnik.de

PNEUMATIKPLATTEN konnte. Ausfallzeiten und Verzögerungen im Arbeitsablauf wurden dadurch unvermeidlich. REDUZIERTE ZYKLUSZEIT DURCH VERZICHT AUF VERSCHLAUCHUNG Um diesen Problemen zu begegnen, wandte sich die Weber Ultrasonics AG an die Konstandin GmbH, welche als Spezialist für Pneumatik und Pneutronik langjährige Erfahrung mit kompakten Bauteilen im Druckluftbereich hat. Als Lösung wurde eine individuelle Pneumatikplatte auf Basis des Modells ZK3133 konzipiert, die auf Schläuche zur Leitung der Druckluft verzichtet und dank eines eingebauten Proportionalventils extrem präzise arbeitet. „Über dieses lässt sich die Druckluft zur Steuerung der benötigten Kräfte mit maximaler Genauigkeit von 0,012 bar regulieren. Realisiert wird dies durch eine Piezo-Ansteuerung und in Abhängigkeit von der elektrischen Spannung“, erklärt Mathias Kraft, Leiter Technik bei Konstandin. „Damit ist sichergestellt, dass die Sonotrode weder zu fest noch zu sanft auf dem Werkstück aufsitzt, je nachdem, in welcher Phase des Schweißprozesses sich die Anlage gerade befindet.“ Gleichzeitig bieten das kompakte Design der Platte und die schlauchlose Konstruktion den Vorteil, dass die benötigte Luft praktisch ohne Umwege zugeführt werden kann. Das Umschalten zwischen den einzelnen Kräften erfolgt somit schneller. Dadurch verringert sich die Zykluszeit und es können mehr Schweißvorgänge in der gleichen Zeit durchgeführt werden. KEINE MONTAGEFEHLER UND STÖRUNGEN DANK EINFACHER BAUWEISE Durch den Verzicht auf eine Verschlauchung entfallen auch die Risiken bezüglich Leckagen und abgeknickten Leitungen. Die komplette Druckluftverteilung findet direkt und ohne Einsatz von Schläuchen durch Kanäle innerhalb der Pneumatikplatte statt. „Ein weiterer Vorteil ist die einfache Bauweise und Fertigung aus einer 01 Pneumatikeinheiten ohne zusätzliche Verschlauchung sind in der Montage und im Betrieb weniger störungsanfällig 02 Beim Ultraschallschweißprozess muss sich die Sonotrode in absoluter Ruhe befinden. Daher muss die Druckluft mit konstanter Kraft und ohne Störungen zugeführt werden Hand ohne Beteiligung von fremden Herstellern“, so Kraft. „Sämtliche Einzelteile wie Ventile stammen von uns und werden vorab zusammengesetzt.“ Die Montage in den Geräten bei Weber gestaltet sich dadurch besonders leicht: „Da die Platte keine Schläuche benötigt und außerdem nur ein einziges elektrisches Kabel aufweist, das angeschlossen werden muss, können den Mitarbeitern hier praktisch keine Fehler unterlaufen“, bestätigt Unser. „Das gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb.“ Auch die Wiederholgenauigkeit ist mit der Pneumatikplatte sichergestellt. Dank eines zusätzlichen Fein-Druckreglers kann es bei der Einstellung von Triggerkraft, Schweißkraft und Haltekraft auch nach zahlreichen Arbeitsgängen nicht zu Ungenauigkeiten in Bezug auf die Parameter kommen. Die pneumatische Regulierung des Schweißprozesses verläuft präzise, schnell und mit einer 100-prozentigen Wiederholgenauigkeit, sodass auch im Millisekundenbereich ein exaktes Umschalten von einer spezifischen Kraft auf die nächste möglich ist. Die gleichbleibenden Ergebnisse sichern wiederum die Effizienz der ganzen Anlage, da es zu fast keinem Ausschuss an fehlerhaft geschweißten Produkten kommt. „Wir haben bereits vor diesem Projekt mehrere Kooperationen mit Konstandin erfolgreich durchgeführt und dabei immer sehr gute Erfahrungen gemacht“, fasst Unser zusammen. „Neben den überzeugenden Produkten wie der Pneumatikplatte beeindruckten uns auch die kurzen Entscheidungswege, konstruktive Lösungsvorschläge sowie eine detaillierte Dokumentation der Prozesse. Weitere gemeinsame Projekte sind daher bereits in Planung.“ Fotos: Weber Ultrasonics AG www.weber-ultrasonics.com www. konstandin.com POINTIERT PNEUMATIKPLATTE MIT INTEGRIERTEN DRUCKLUFTKANÄLEN HÖHERE GENAUIGKEIT DURCH KÜRZEREN WEG VERRINGERTE WARTUNGSANFÄLLIGKEIT DURCH SCHLAUCHVERZICHT 01 02 www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2021/01-02 35

Ausgabe

© 2018 by Vereinigte Fachverlage GmbH. Alle Rechte vorbehalten.