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Adaptive Schweißregelung beim Widerstandspunktschweißen

Besonders im Karosserie und Fahrzeugbau hat sich das Widerstandspunktschweißen als Verfahren zum Verbinden von dicken und dünnen Blechen durchgesetzt. Es zeichnet sich durch eine hohe Produktivität aus. Durch das Zuführen eines elektrischen Stroms und dem elektrischen Widerstand des Metalls entstehen lokale „Hotspots“. Nach Erhärten dieser Schmelzpunkte sind die Bleche über die sogenannte Schweißlinse miteinander verbunden.

Im Vergleich zu einer herkömmlichen Konstant Strom Regelung (KSR) bietet eine adaptive Schweißregelung nennenswerte Vorteile. Hierzu zählen vor allen Dingen die Eigenschaft Störgrößen/-einflüsse wie bspw. Nebenschlüsse oder Blechdickenänderungen (auf Grund von Fertigungstoleranzen) auszuregeln. Hierdurch liefern diese Verfahren insbesondere im industriellen Umfeld eine zuverlässig hohe Produktionsqualität. Die von der Firma Matuschek erstmals in den 90er Jahren entwickelten und eingesetzten Verfahren wurden stetig weiterentwickelt und sind bis heute weltweit die Referenz.

MASTER

MASTER ist ein adaptives Schweißregelungsverfahren, das für den Bereich des Stahlschweißens entwickelt wurde und auf dem Prinzip der Referenzschweißung basiert. Während der Referenzschweißung wird der Schweißstrom konstant auf den eingestellten KSR-Wert geregelt. Ohne Störeinflüsse wird bei optimaler Wahl von Schweißzeit, Schweißstrom und Elektrodenkraft eine gute Schweißverbindung erreicht. Die während dieser Schweißung gemessenen Daten von Schweißstrom und Elektrodenspannung werden abgespeichert. Nach Umschalten auf die Betriebsart Regeln werden alle folgenden Schweißungen nach den gespeicherten MASTER-Referenzdaten der guten Schweißung geregelt.

Diese Regelungsvorgänge setzen notwendigerweise schnelle Schweißstromquellen voraus. Mittelfrequenz-Inverter mit einer Reaktionszeit von 1 Millisekunde - bei 1 000 Hz Inverterfrequenz - erfüllen diese Voraussetzung. Thyristorsteller mit einer Reaktionszeit von 10 bzw. 20 Millisekunden sind für die adaptive MASTER Regelung zu langsam.

Die adaptive MASTER Regelung ist sensitiv für:

Das MASTER Regelverfahren gleicht die verschiedenen Einflüsse durch Erhöhung (bzw. Verringerung) der Stromstärke und Verlängerung (bzw. Verkürzung) der Schweißzeit aus. Die Schweißzeitverlängerung kann begrenzt werden. Die Überwachung von Schweißspritzern erfolgt durch Ausgabe einer entsprechenden Statusmeldung.

Durch die optimale Anpassung auf jeden einzelnen Schweißpunkt wird in weiten Bereichen die geforderte Festigkeit der Schweißverbindung garantiert.

AluMASTER

AluMASTER ist ein adaptives Schweißregelungsverfahren für den Bereich des Aluminiumschweißens, das folgende Prozessstörungen / -variationen kompensiert:

AutonomousMASTER

Der AutonomousMASTER stellt als adaptives Schweißregelverfahren für den Bereich Stahlschweißen eine neue Dimension dar. Bei diesem Verfahren sind keinerlei Parametrierungen oder Voreinstellungen für den Schweißpunkt notwendig. Das bedeutet:

MicroMASTER

Der MicroMASTER ist ein adaptives Schweißregelungsverfahren für den Bereich Kleinteilschweißen.

Folgendes Problem ist in vielen Kleinteilschweißaufgaben bekannt:
Die zu verschweißenden Bauteile, oft nur Millimeter dick, dürfen beim Verschmelzen nur in einem sehr engen Toleranzband einsinken, denn sonst halten sie nicht, da sie nicht ausreichend, oder zu stark geschweißt (durchgeschweißt) wurden. Hat man Parameter für eine optimale Verschweißung gefunden, gelten diese für folgende Schweißungen auf Grund verschiedenster Einflüsse wie Bauteiltoleranzen, Elektrodenkühltemperaturvarianzen, Positionierungenauigkeiten oder verschmutzten Elektroden oft nur kurzzeitig. Qualitätsprobleme und deren kostspielige Auswirkungen sind die Folge.

Der MicroMASTER löst dieses Problem indem er per Schweißtrajektorie mikrometergenau in die Zielposition schweißt. Das Prinzip ist einfach zu bedienen und funktioniert wie folgt:

Prädestiniert für diesen Regelprozess sind die Linear-Feinschweißköpfe der Serie LSK mit ihrem integrierten hochauflösenden Wegmesssystem.

Beispiel:

Adaptive Schweißregelung MicroMASTER
Schweißung: Konstantstrom mit Rampen
 
Rot: Strom
Blau: aktueller Einsinkweg
Weiß: Referenz Einsinkweg
Differenz: 112 µm
micro master grafik
Schweißung: MicroMASTER, adaptiv geregelt
Rot: Strom
Blau: aktueller Einsinkweg
Weiß: Referenz Einsinkweg
Differenz: 3 µm

NUGGETIndex - Zerstörungsfreie Überwachung

Für jede Schweißung zeichnet die SPATZ+ Schweißsteuerung die Kurven für alle elektrischen und mechanischen Signale auf. Diese Daten werden analysiert und auf einen einzigen Wert, den NUGGETIndex zusammengefasst. Dieser Qualitäts-Parameter liefert die Korrelation zum Punktdurchmesser eines jeden Schweißpunktes!

Während der MASTER-Setups werden die Grenzwerte des NUGGETIndex automatisch berechnet. Der NUGGETIndex, als 100 % inline NDT-System in der Produktion, erfordert deshalb keine statistischen Daten. Dies hilft, kostenintensive zerstörende Prüfungen drastisch zu reduzieren.

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BERATUNG, VERKAUF UND SCHULUNG

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