Generator

Industrie 4.0 für das Ultraschall-Schweißen

| Autor / Redakteur: Christian Huber* / Dorothee Quitter

Die Multi-Applikations-Generatoren (MAG) bieten mit einem Leistungsbereich von 0,6 bis 7,2 kW ein breites Anwendungsspektrum bei großer Prozessstabilität.
Die Multi-Applikations-Generatoren (MAG) bieten mit einem Leistungsbereich von 0,6 bis 7,2 kW ein breites Anwendungsspektrum bei großer Prozessstabilität. (Bild: boris adolf photography)

Telsonic hat für die Ultraschalltechnologie eine voll digitalisierte Generator-Familie entwickelt, so dass nun in Echtzeit Ergebnisse der Schweißung an der Steuerung vorliegen.

Wenn Produktionsmaschinen vollautomatisiert und miteinander verkettet sind und darüber hinaus untereinander kommunizieren, soll der Mensch im besten Fall gar nicht mehr eingreifen. Dazu müssen allerdings sämtliche Prozessschritte höchst stabil, prozesssicher und wiederholgenau ablaufen. Diese äußerst komplexen Anforderungen werden noch gesteigert, wenn es um kleine Serien mit häufigem Wechsel der Werkstücke, der Maschineneinstellungen und zahlreichen Rüstvorgängen geht. In der Königsdisziplin „vollautomatische Fertigung bei Losgröße eins“ wird dann alles auf die Spitze getrieben. Das gilt auch für die Fertigungsprozesse Kunststoffschweißen, Metallschweißen und Trennschweißen mit Ultraschalltechnologie.

Bereit für Industrie 4.0

Die Ultraschalltechnologie eignet sich in zahlreichen Prozessen und Applikationen schon lange ideal für den automatisierten Einsatz. Sie bietet Lösungen sowohl für einfache als auch für anspruchsvolle Schweiß- und Trennaufgaben an Einzelarbeitsplätzen sowie in Produktionslinien und in Sonderanlagen. Typische Einsatzgebiete sind das Schweißen von Kunststoffen und Buntmetallen, das Trennschweißen von Vliesen, Portionieren von Lebensmitteln und viele weitere Anwendungen.

In besonderem Fokus steht dabei vor allem die technologische Architektur des Ultraschallgenerators, der die Energie für die Schweißprozesse liefert. Industrie-Bussysteme schaffen die Grundlagen für die Datenkommunikation. Dabei ist Flexibilität gefordert da es in diesem Bereich diverse unterschiedliche Standards gibt. Erfolgreiche Ultraschall-Schweißungen benötigen ein Equipment und eine Kraft, die das oszillierende Werkzeug kontrolliert auf das Werkstück drückt. Das Ultraschall-Equipment besteht aus folgenden Komponenten:

  • Ultraschall-Generator: erzeugt die elektrischen Hochfrequenz-Schwingungen
  • Konverter: wandelt die elektrischen Schwingungen in mechanische Schwingungen um
  • Booster: verstärkt (übersetzt) die mechanischen Schwingungen
  • Sonotrode: leitet die mechanischen Schwingungen ins Werkstück ein

Zentrale Aufgabe für den Generator

Die drei Komponenten Konverter, Booster und Sonotrode sind mechanisch fest miteinander gekoppelt und akustisch in Resonanz aufeinander abgestimmt. Um über ein solches Schwingsystem eine definierte Kraft auf das Werkstück einzuleiten, werden üblicherweise pneumatische Pressen und Vorschübe verwendet. Die Art und Weise der Vorschubsteuerung hat dabei einen wesentlichen Einfluss auf das Schweißresultat.

Erzeugt werden die Schwingungen im Generator, der die normale Netzspannung in Hochfrequenz umwandelt und diese Hochfrequenz an den Konverter überträgt. Damit kommt dem Generator eine Schlüsselfunktion zu. Durch die Digitalisierung der Industrie kommen für den Generator weitere Anforderungen hinzu. Aber was heißt das genau? Die Schweizer Telsonic AG hat jüngst eine Familie vollständig digitaler Multi-Applikations-Generatoren (MAG) vorgestellt. An deren Funktionalität und Leistungsspektrum lassen sich die aktuellen und zukünftigen Herausforderungen wunderbar aufzeigen.

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