Definition und physikalischer Hintergrund
Die Stepper-Funktion ist ein Algorithmus in der Schweißsteuerung, der den natürlichen Verschleiß der Elektrodenkappen während der Produktion ausgleicht. Durch die mechanische und thermische Belastung beim Widerstandsschweißen vergrößert sich die Kontaktfläche der Elektrodenspitze (die sogenannte Kappenabplattung).
Da die Stromdichte (Ampere pro mm) entscheidend für die Erwärmung des Materials ist, führt eine größere Kontaktfläche bei gleichbleibendem Strom zu einer geringeren Hitzeentwicklung. Die Folge: Die Schweißlinse wird kleiner, und die Verbindungsfestigkeit sinkt stetig ab.
Funktionsweise der Stepperkurve
Um eine gleichbleibende Schweißqualität über die gesamte Lebensdauer einer Elektrode zu garantieren, wird eine sogenannte Inkrementkurve (Stepperkurve) programmiert. Diese Kurve ist in mehrere Segmente unterteilt:
- Segmentierung: Für eine definierte Anzahl an Schweißungen (z. B. Punkte 1 bis 500) wird der Schweißstrom schrittweise in Prozent erhöht.
- Kompensation: Durch die Erhöhung der Stromstärke wird die abnehmende Stromdichte präzise ausgeglichen.
- Standzeit-Ende: Nach Erreichen des letzten Segments signalisiert die Steuerung, dass die Elektrodenkappen gefräst oder gewechselt werden müssen.
Vorteile der Stepper-Funktion:
- Konstante Qualität: Vom ersten bis zum letzten Schweißpunkt bleibt der Linsendurchmesser innerhalb der Toleranz.
- Maximale Standzeit: Elektroden können deutlich länger genutzt werden, bevor ein Kappenwechsel nötig ist.
- Prozesssicherheit: Frühzeitige Warnmeldung bei Erreichen des Verschleißlimits verhindert Ausschuss.
Anwendungsbeispiel: Serienfertigung im Karosseriebau
In einer automatisierten Linie werden pro Schicht tausende Punkte gesetzt. Ohne Stepper-Funktion müssten die Elektroden bereits nach wenigen hundert Punkten gewechselt werden, um die Festigkeit zu garantieren. Mit einer gut eingestellten Stepperkurve kann die Standzeit auf das Drei- bis Vierfache gesteigert werden.
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