Ein Ultraschallstapel ist kompatibel, wenn sein Generator, sein Konverter (Wandler), sein optionaler Verstärker und sein Horn alle für die gleiche Resonanzfrequenz gebaut sind und wenn ihre elektrischen und mechanischen Schnittstellen sowie ihre Leistungs- oder Amplitudenwerte übereinstimmen. Vier Komponenten mit derselben Frequenzbezeichnung sind nicht automatisch ein Arbeitsstapel. Akzeptieren Sie eine Kombination nur, wenn Sie über die Häufigkeit und Bewertung jedes Elements, seine Schnittstellenzeichnung und eine schriftliche Erklärung darüber verfügen, gegen was die Kombination tatsächlich ausgeführt wurde.
Was die Ultraschall-Stack-Kompatibilität tatsächlich erfordert
Kompatibilität bedeutet, dass der Stapel als eine Resonanzbaugruppe arbeitet, die mit einer einzigen Frequenz betrieben wird: Der Konverter, der Verstärker (falls einer verwendet wird) und das Horn sind so abgestimmt, dass sie bei derselben Ultraschallfrequenz schwingen, und der Generator liefert ein elektrisches Hochleistungssignal bei derselben Resonanz. Industriebereiche werden üblicherweise mit 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz und 70 kHz angegeben.
Eine resonante Übereinstimmung ist die Ausgangsbedingung, kein Abnahmetest. Das gleiche Stapelprinzip bedient zwei unterschiedliche Verbindungsmechanismen: Metalle werden geschweißt, ohne dass das Grundmetall schmilzt, während Thermoplaste die Energie absorbieren und an der Verbindungsstelle lokal schmelzen. Ein Stapel, der mitschwingt, sagt Ihnen daher noch nichts über Ihr Verbindungsdesign, die Amplitude, die Ihr Teil benötigt, oder die Schweißnaht, die Sie tatsächlich erhalten werden.
Halten Sie die Frequenzvereinbarung in einer Zeile in der Abnahmeakte zusammen mit den Schnittstellenzeichnungen und der schriftlichen Erklärung, welche Kombination ausgeführt wurde.
Anpassen des Generators an den Stapel
Der Generator muss sein elektrisches Hochleistungssignal mit der Resonanzfrequenz des Stapels liefern, und was er ausgeben kann, muss zu dem daran angeschlossenen Wandler und der Hupe passen. Zutrittsvoraussetzung ist die Frequenzvereinbarung; Die Antriebsfähigkeit und die Art und Weise, wie der Generator Resonanz findet und hält, entscheiden darüber, ob sich die Kombination auf Ihrer Presse verhält.
Ein im RPS-SONIC-Katalog aufgeführter Generator verfügt angeblich über ein intelligentes Frequenzsteuerungssystem, das einen Resonanzpunkt verfolgt. Fordern Sie dieses Verhalten schriftlich an, da es sich um den Teil des Spiels handelt, den Sie nicht auf einem Typenschild ablesen können.
- Die Nennbetriebsfrequenz entspricht der Nennfrequenz des Wandlers, die im Datenblatt angegeben und nicht von einem Etikett abgeleitet wird.
- Es ist dokumentiert, dass die Generatorleistung für die Nennleistung des Konverters mit montierter Hupe ausreichend ist.
- Das Resonanzverfolgungs- bzw. Frequenzregelverhalten des Generators ist im Handbuch beschrieben.
- Kabel, Stecker und Maschinenschnittstelle – Startsignal, Verriegelungen und Montage – passen zu Ihrer Presse.
- Der Lieferant gibt an, für welchen Konverter und welche Hupe der Generator ausgelegt ist bzw. mit welchen getestet wurde.
- Der Ausgangs- oder Amplituden-Einstellbereich und die für Ihre Hupe verwendete Einstellung werden aufgezeichnet.
Anpassung des Wandlers (Konverters) an den Generator
Beginnen Sie mit den eigenen Daten des Umrichters: Seine Nennfrequenz und seine Nennleistung müssen innerhalb des Bereichs liegen, für den der Generator ausgelegt ist, sein elektrischer Anschluss muss übereinstimmen und die mechanische Passung darüber und darunter muss der entsprechen, für die der Stapel ausgelegt ist. Dann verlangen Sie einen Beweis dafür, dass dieser Konverter und dieser Generator zusammen betrieben wurden.
- Zuerst isolieren. Schalten Sie den Generator aus und trennen Sie ihn von der Stromversorgung. Befolgen Sie dann die Anweisungen zur Energietrennung und zum Zugang im Maschinenhandbuch. Entfernen oder montieren Sie niemals einen Konverter, Booster oder eine Hupe, während der Stack an die Stromversorgung angeschlossen ist.
- Notieren Sie die Nennfrequenz und die Nennleistung des Umrichters auf dem Typenschild oder Datenblatt.
- Vergleichen Sie diese Zahlen mit der Nennbetriebsfrequenz und -leistung des Generators. Wenn die Dokumentation des Generators die Nennleistung des Konverters nicht abdeckt, halten Sie inne und fragen Sie nach, bevor Sie fortfahren.
- Überprüfen Sie die elektrische Schnittstelle: Steckertyp, Kabellänge und -route und ob der Generatorlieferant diesen Konverter oder einen gleichwertigen Konverter innerhalb seiner Grenzen auflistet.
- Überprüfen Sie die mechanische Schnittstelle: Montageflansch, Bolzengewinde, Schlüsselflächen und Gesamtlänge anhand des Verstärkers oder Horns darüber und der Presse darunter.
- Fordern Sie den Qualifikationsnachweis an – ein Testblatt oder eine schriftliche Erklärung, aus der hervorgeht, dass Konverter und Generator zusammen laufen, sowie die verwendete Frequenz und Leistung.
- Montieren Sie die Teile gemäß der Anleitung im Handbuch, stellen Sie die Stromversorgung wieder her und vergewissern Sie sich, dass der Generator seinen Betriebspunkt findet und hält, bevor Sie die Teile in Produktion nehmen.
Passend zum Booster: Optional, nicht neutral
Ein Booster ist optional: Ein Stack kann nur ein Konverter und eine Hupe sein. Wenn ein Verstärker eingebaut ist, sitzt dieser zwischen dem Konverter und dem Horn, muss auf die gleiche Resonanzfrequenz wie beide abgestimmt sein und verlängert die Länge, die der Pressenhub, die Montagehöhe und der Werkzeugabstand berücksichtigen müssen.
Stack ohne Booster
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Position im Stack
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Der Konverter wird direkt an die Hupe angeschlossen.
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Frequenzanforderung:
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Wandler und Hupe sind auf die gleiche Resonanzfrequenz abgestimmt, mit der der Generator läuft.
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Was ändert sich an der Maschine
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? Kürzeste Baugruppe; Hornmontage und Pressenhub sind für einen Konverter-Horn-Stack eingestellt.
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Dokumente zum Anfordern
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von Konverter- und Horndaten, Schnittstellenzeichnungen und der Aufzeichnung der Zwei-Elemente-Kombination.
Stack mit Booster
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Position im Stack
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Der Booster sitzt zwischen dem Wandler und dem Horn.
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Frequenzanforderung:
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Wandler, Verstärker und Horn sind alle auf die gleiche Resonanzfrequenz abgestimmt.
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Was ändert sich an der Maschine
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? Längere Montage; Pressenhub, Montagehöhe und Werkzeugfreiraum müssen den Booster berücksichtigen.
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Dokumente zum Anfordern
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von Booster-Frequenz und Schnittstellenzeichnung sowie eine Erklärung darüber, was der Drei-Elemente-Stack am Werkstück liefert.
Anpassen des Horns (Sonotrode) an den Rest des Stapels
Das Horn berührt das Teil und muss auf die gleiche Resonanzfrequenz wie der Konverter und der Verstärker abgestimmt sein, während seine Montageschnittstelle und Geometrie zu Ihrem Gelenk passen. Das Horndesign ist anwendungsspezifisch, daher benötigt die Kompatibilitätsdatei eine Zeichnung und eine Amplitudenbewertung für Ihr Horn, nicht nur einen Frequenzwert.
- Die Hornfrequenz ist angegeben und entspricht der Resonanzfrequenz des Stapels.
- Bolzengewinde, Passfläche und Schlüsselflächen passen zum Booster oder Konverter, an dem er befestigt wird.
- Eine Hornzeichnung mit Abmessungen und Masse wird mitgeliefert, sodass Presshub und -spiel bestätigt werden können.
- Die Amplitude, die das Horn in dieser speziellen Stapelkonfiguration liefert, wird schriftlich angegeben.
- Wenn eine Designanalyse angeboten wird, fragen Sie danach: In einer RPS-SONIC-Sonotrodenliste wird das Horn als FEA-analysiert beschrieben. Fordern Sie daher die Analysezusammenfassung und die dahinter stehenden Annahmen an.
- Bevor Sie die Hupe anbringen oder entfernen, schalten Sie den Generator aus und trennen Sie ihn von der Stromquelle. Befolgen Sie dabei das Isolationsverfahren im Handbuch.
Eine Resonanzfrequenz, vier Elemente: Die Kompatibilitätsentscheidungstabelle
Ja – der Konverter, der Booster und die Hupe müssen alle auf die gleiche Resonanzfrequenz abgestimmt sein, und der Generator muss mit dieser Frequenz betrieben werden. Die Übereinstimmung der Nennwerte ist notwendig, aber nicht ausreichend: Auch die elektrischen und mechanischen Schnittstellen sowie der Leistungs- und Amplitudenbedarf Ihrer Hupe müssen übereinstimmen.
Was muss in einem Stapel mit vier Elementen übereinstimmen
| Element |
Funktion im Stapel |
Was muss übereinstimmen |
Vor der Annahme anzufordernde Nachweise |
| Generator |
Liefert das elektrische Hochleistungssignal mit der Resonanzfrequenz des Stapels. |
Die Betriebsfrequenz entspricht der Stapelresonanz; Der Ausgang passt zum Konverter und der Hupe. |
Datenblatt mit Frequenz- und Ausgangsleistung, einer Beschreibung der Frequenzsteuerung sowie dem Konverter und der Hupe, für die es eingerichtet ist. |
| Konverter (Wandler) |
Wandelt den elektrischen Antrieb in mechanische Schwingungen mit der abgestimmten Frequenz um. |
Nennfrequenz wie Generator und Hupe; Nennleistung im Einklang mit dem Generator; Stecker und Montageschnittstelle identisch mit der Zeichnung. |
Datenblatt, Schnittstellenzeichnung und ein Testprotokoll, das den Betrieb mit diesem Generator zeigt. |
| Booster (falls vorhanden) |
Sitzt zwischen Wandler und Horn und ist auf die gleiche Resonanzfrequenz abgestimmt. |
Frequenz, Gesamtlänge des Pressenhubs und beide Anschlussschnittstellen. |
Booster-Ziehung, angegebene Häufigkeit und was der komplette Stapel an Ort und Stelle auf das Werkstück ausübt. |
| Horn (Sonotrode) |
Überträgt die Vibration in den Gelenkbereich. |
Frequenz, Schnittstelle zum Booster oder Konverter, Amplitudenbedarf im Verhältnis zur Stack-Fähigkeit und Geometrie für Ihr Gelenk. |
Hornzeichnung, Frequenz- und Amplitudenbewertung sowie eine Zusammenfassung der Designanalyse, sofern eine solche angeboten wird. |
Senden Sie die Maschine und den Stapel, den Sie bereits haben, und nicht nur eine Frequenz: Maschinenmarke und -modell, Daten auf dem Typenschild des Generators, den vorhandenen Konverter, Booster und Horn mit Teilenummern und Abmessungen sowie Zeichnungen oder Fotos jeder Schnittstelle. RPS-SONIC gibt an, vor der Lieferung einer Komponente vollständige Maschineninformationen anzufordern, damit das Teil kein Verbindungs- und Passungsproblem verursacht. Betrachten Sie diesen Austausch als Beginn der Prüfung und fordern Sie dennoch die Dokumentation an, die sich daraus ergibt.
- Maschine: Marke, Modell und Pressentyp, mit einer Zeichnung oder Fotos der Montageschnittstelle.
- Generator: Marke, Modell, Nennfrequenz, Ausgangsleistung, ein Foto des Typenschilds und der Steckertyp.
- Vorhandener Stapel: Teilenummern und Etiketten für Konverter, Verstärker und Horn, mit Frequenz-, Leistungs- oder Amplitudenangaben, Abmessungen und Masse.
- Schnittstellen: Nahaufnahmen von Bolzen, Passflächen, Schlüsselflächen sowie Kabel und Stecker.
- Anwendung: Teilematerial und -sorte, Verbindungsdesign, Schweißbereich, Teilezeichnung und die Produktionsrate, die Sie erreichen müssen.
- Was Sie zurückerwarten: Häufigkeit und Bewertung pro Element, Schnittstellenzeichnungen, eine Erklärung, welche Kombination zusammen ausgeführt wurde, und die Abnahmeprüfungen, die Sie auf Ihrem eigenen Computer wiederholen können.
Wo die Stapelanpassung aufhört: Lärm, Sicherheit und Schweißqualität
Durch Matching werden die Resonanzfrequenz und die Schnittstellen festgelegt; Sie allein bestimmt nicht die Qualität der Schweißnaht, einen sicheren Grenzwert für die Lärmbelastung oder die richtige Amplitude für Ihr Teil. Dabei handelt es sich um separate Fragen, die durch Ihre eigenen Schweißversuche, durch Ihre EHS-Funktion und durch die von den Elementherstellern dokumentierten Grenzwerte beantwortet werden.
Zuerst verarbeiten. Metalle und Thermoplaste werden nach dem gleichen Stapelprinzip durch unterschiedliche Mechanismen verbunden, so dass ein kompatibler Stapel nur das Liefersystem für ein Verbindungsdesign ist, das Sie noch an Mustern nachweisen müssen.
Lärm Sekunde. Hochfrequenter Schall kann das Gehör schädigen. Als Abhilfemaßnahmen werden meist das Einschließen der Maschine oder das Tragen eines Gehörschutzes genannt. Da die Gefahr auch Ultraschall in der Luft mit einschließt, lässt sich die Frage mit einer normalen Messung des hörbaren Lärms nicht klären: Das US-amerikanische National Institute for Occupational Safety and Health empfiehlt einen Expositionsgrenzwert von 85 dBA als zeitgewichteter 8-Stunden-Durchschnitt mit einem Wechselkurs von 3 dBA, aber dieser Wert ist ein Richtwert für hörbaren Lärm am Arbeitsplatz und kein Grenzwert für Ultraschall. Bitten Sie Ihre EHS-Funktion um einen Mess- und Kontrollplan, der die von Ihrer Maschine erzeugten Frequenzen abdeckt.
Drittens, Energiesicherheit. Jede Inspektion, Reinigung oder jeder Komponentenwechsel am Stapel beginnt mit dem Ausschalten und Trennen des Generators von der Stromquelle und der anschließenden Befolgung der im Handbuch zulässigen Zugangsprozedur.
Abschluss
Erstellen Sie die Abnahmedatei, bevor Sie den Stapel akzeptieren: eine Zeile pro Element mit seiner Häufigkeit und Bewertung, eine Schnittstellenzeichnung für jede Verbindung im Stapel und eine schriftliche Erklärung darüber, welche Kombination zusammen ausgeführt wurde. Trennen Sie dann vor jeder Montage die Stromversorgung, überprüfen Sie den Betriebspunkt Ihrer Maschine erneut und überprüfen Sie die Verbindung vor der Produktion anhand von Mustern.
Häufig gestellte Fragen
Dies sind die Fragen, die Ingenieure am häufigsten stellen, wenn ein Lieferant einen Generator, einen Konverter, einen Booster und eine Hupe als einen aufeinander abgestimmten Stapel vorschlägt.
Kann ich einen Generator einer Marke mit einem Wandler einer anderen Marke koppeln?
Manchmal läuft ein solches Paar, aber das Markenetikett ist kein Beweis dafür. Entscheidend ist, ob die Frequenz und die Nennleistung des Wandlers in den Bereich fallen, für den der Generator ausgelegt ist, ob der Stecker und die mechanische Schnittstelle übereinstimmen und ob der gemeinsame Betrieb des jeweiligen Paares dokumentiert wurde. Kataloge, die Wandler nach Markenfamilien gruppieren, mit Zahlen wie 15 kHz 2600 W oder 20 kHz 2000 W, beschreiben, was für jeden Artikel angeboten wird; Sie zeigen nicht, dass ein markenübergreifendes Paar qualifiziert ist.
Welche Ultraschallfrequenz soll ich für meinen Stack wählen?
Es gibt keine allgemein beste Frequenz. Industriebereiche werden üblicherweise mit 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz und 70 kHz angegeben, und der Stapel muss um den von Ihnen gewählten Frequenzbereich herum aufgebaut werden. Entscheiden Sie sich mit Ihrem Horn- und Konverterlieferanten anhand Ihrer Teile- und Verbindungsdaten und fordern Sie dann an, dass der Generator, der Konverter, der Verstärker und die Hupe alle für diese einzelne Frequenz spezifiziert werden.
Das Hardware-Prinzip ist gleich, der Verbindungsmechanismus unterscheidet sich jedoch. Bei Metallen erfolgt die Schweißung ohne Schmelzen des Grundmetalls; Bei Thermoplasten absorbiert das Material die Energie und das Schmelzen erfolgt lokal an der Verbindungsstelle. Dieser Unterschied verändert die Werkzeugausstattung, das Verbindungsdesign und die benötigte Amplitude. Fragen Sie also nach Erfahrung in Ihrer eigenen Materialklasse.
Benötigen Bediener in der Nähe eines Ultraschallschweißturms Gehörschutz?
Hochfrequenter Schall kann das Gehör schädigen. Als Abhilfemaßnahmen werden meist das Einschließen der Maschine oder das Tragen eines Gehörschutzes genannt. Da die Gefahr auch Ultraschall aus der Luft mit einschließt, kann ein A-gewichteter akustischer Messwert allein die Frage nicht beantworten. Bitten Sie Ihre EHS-Funktion, die von Ihrer Maschine erzeugten Frequenzen zu messen und die Steuerungen einzustellen, anstatt einen Grenzwert von einem Lärmplakat zu kopieren.
Kann ein Booster verwendet werden, um die Amplitude auf jedes gewünschte Niveau zu erhöhen?
Ein Booster ist optional und wird nach dem Einbau Teil des Resonanzstapels. Daher muss er auf die gleiche Frequenz abgestimmt sein und seine Schnittstellen müssen zum Konverter oben und zum Horn unten passen. Erkundigen Sie sich, was der gesamte Stapel mit und ohne Verstärker am Werkstück liefert, und bleiben Sie innerhalb der dokumentierten Leistungsaufnahme von Konverter und Horn. Wenn Sie mehr benötigen, wechselt auch die Hupe oder der Konverter.
Ist der Stapel kompatibel, wenn alle Teile für die gleiche Frequenz ausgelegt sind?
Nein. Die gleiche Nennfrequenz ist eine notwendige Bedingung, nicht der Test. Die Schnittstellen müssen zusammenpassen, der Generator muss den Wandler und die Hupe antreiben können, der Amplitudenbedarf muss innerhalb der dokumentierten Grenzen des Stapels liegen und jemand muss in der Lage sein, die genaue Kombination zu zeigen, die zusammenarbeitet.