Eine Einführung in Laserschweißroboter

Da die gefertigten Bauteile immer komplexer werden, steigt der Bedarf an präzisen Montagelösungen. Dieses Problem verschärft sich, da bei der Kunststoffherstellung anspruchsvollere Teile entstehen. Laserschweißen bietet eine Lösung für diese Probleme. Das Laserschweißen erleichtert auch das Schweißen schwieriger Materialien wie Kupfer und Aluminium. Das Schweißen solcher Materialien ist bei der Herstellung von Batteriesystemen üblich. In einigen Einrichtungen werden Materialien manuell mit Lasern geschweißt. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Präzision automatisieren Hersteller jedoch häufig.
Branchen für Laserschweißrobotik

Laserschweißroboter existieren als Nischenanwendung in der Fertigung. Nur sehr wenige Branchen benötigen die einzigartigen Eigenschaften und Vorteile des Laserschweißens. Für diese Branchen ist der Zugang zum automatisierten Laserschweißen jedoch von entscheidender Bedeutung. Beispiele hierfür sind:

1. Automobil
2. Luft- und Raumfahrt
4. Elektronik
5. Gesundheitswesen
6. Metalle
7. Kunststoffe

Eine Roboterschweißzelle ist eine komplexe Kombination anderer Subsysteme. Anfangs kann es schwierig sein, den Überblick über die benötigten Komponenten zu behalten. Zerlegen wir dieses System also in seine Teile:

Der Roboter

Der Schweißroboter ist die zentrale Komponente der Schweißzelle. Mit „Roboter“ ist hier die Mechanik und Steuerung des Roboters gemeint. Unabhängig von der Art ist der Roboter für das Anbringen der Schweißnaht verantwortlich. Diese Komponente bewegt und bedient die Bedienelemente des Lasers direkt. Die Anwendungsanforderungen sollten in erster Linie die Roboterauswahl beeinflussen. Robotermodelle zeichnen sich durch unterschiedliche Designmerkmale aus. Bei der Auswahl Ihres Roboters sollten Sie Bewertungen wie Reichweite, Nutzlastkapazität, Geschwindigkeit und Präzision berücksichtigen. Die Anwendungsanforderungen erfordern spezifische Leistungsmerkmale, die die für Ihr Projekt geeigneten Robotertypen eingrenzen. Im nächsten Abschnitt werden wir uns einige Roboterauswahloptionen ansehen.

Der Laser

Für die Erzeugung des Schweißstrahls ist das Lasersystem verantwortlich. Der Laser umfasst den Kopf und den Stromgenerator/Verstärker, manchmal eine separate Komponente. Die Material- und Schweißanforderungen helfen bei der Definition des erforderlichen Lasertyps. Stellen Sie sicher, dass Sie wissen, welcher Laser am besten zu Ihrer Schweißanwendung passt.

Kühlung

Die meisten Lasertypen benötigen ein Kühlsystem, um zu funktionieren. Laser erzeugen enorme Hitze. Folglich kann diese Hitze interne Komponenten beschädigen. Kühlsysteme halten die Lasertemperaturen im funktionsfähigen Bereich. Daher sind Laserkühlsysteme häufig Teil des gesamten Laserpakets.

Teilpräsentation

Sie sollten überlegen, wie Sie das Teil dem Roboter zum Schweißen präsentieren. Für Laserschweißanlagen stehen in diesem Bereich häufig weitere Optionen zur Verfügung. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Prozess beim Schweißen nur geringe physikalische Auswirkungen auf das Teil hat. Zu den gängigen Optionen gehören:

1. Förderer
2. Vorrichtungen
3. Plattenspieler
4. Klemmen
5. Andere Roboter

Sensor-/Überwachungssysteme

Ein solches High-Tech-System ist mit einer Fülle von Sensorgeräten ausgestattet. Temperatursensoren und Sicherheitseinrichtungen gehören in Schweißzellen zum Standard. Darüber hinaus sind Balken- und Nahtverfolgungsgeräte keine Seltenheit. Lieferanten konfigurieren Pakete häufig mit Bildverarbeitungssystemen. Diese Systeme können eine Vielzahl von Funktionen bereitstellen. Je nach Anwendung bevorzugen Sie möglicherweise unterschiedliche Funktionen. Zu den gängigen Anwendungen gehören:

1. Qualitätskontrolle/Inspektion
2. Sicherheit
3. Wärmeüberwachung

Sicherheit

Laserschweißen ist eine gefährliche Anwendung für Menschen. Daher ist es unerlässlich, Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz der Mitarbeiter umzusetzen. Zu den Maßnahmen zur Risikominderung gehören üblicherweise:

1. Schutzvorrichtung/Umzäunung
2. Lichtvorhänge
3. Sicherheitsscanner
4. Lock-out/Tag-out-Systeme
5. Live-Man-Schalter

Heutzutage verwendete Laserschweißrobotertypen

Einige Robotertypen haben eine Monopolstellung auf dem Laserschweißmarkt. Diese Roboter bieten die erforderliche Funktionalität zur Automatisierung einer Laserschweißaufgabe. Ihre Unterschiede sind jedoch erheblich. Das Verständnis dieser Unterschiede hilft Ihnen zu wissen, welches für Ihre Anwendung geeignet ist.
Sechsachsige Roboter

Sechsachsroboter bieten eine tolle Mischung aus Geschwindigkeit, Reichweite, Nutzlastkapazität und Reichweite. Diese Roboter können die überwiegende Mehrheit der Laserschweißanwendungen abdecken. Sie eignen sich hervorragend für kleine bis mittelgroße Schweißaufgaben. Ihr hervorragender Bewegungsbereich hilft ihnen beim Schweißen komplexer Teilegeometrien.

Allerdings können die Mängel der Sechs-Achsen-Roboter ihre Kompatibilität mit größeren Aufträgen einschränken. Ihre Reichweite ist beispielsweise auf ein bis zwei Meter begrenzt. Leider ist dies selbst bei den größten Robotern der Fall. Mithilfe einer RTU können Hersteller dieses Manko jedoch verringern. Eine Robotertransfereinheit (RTU) erweitert die Reichweite Ihres Sechs-Achsen-Roboters. Allerdings handelt es sich hierbei um eine teure Hardware. Darüber hinaus sind für RTUs gesonderte Integrationskosten und -überlegungen zu berücksichtigen.

Darüber hinaus wird es für Roboter eine Obergrenze für ihre Nutzlastkapazität geben. Dies schränkt ihre Fähigkeit ein, mit den riesigen Lasern umzugehen, die für einige Aufgaben erforderlich sind. Leider können Sie diese Einschränkung nicht ohne einen robusteren oder anderen Robotertyp abmildern.

Portalroboter

Portalroboter bieten nahezu unbegrenzte Kapazitäten für das Laserschweißen. Lieferanten können Portalroboter für die Bewältigung der größten Anwendungen konfigurieren. Darüber hinaus können sie aufgrund ihrer überlegenen mechanischen Steifigkeit auch die größten Laser bewegen. Darüber hinaus ermöglichen Portalroboter aufgrund ihres einfachen Aufbaus eine bisher unerreichte Präzision.

Diese Vorteile sind nicht ohne Nachteile. Portalroboter sind nur begrenzt in der Lage, komplexe Teile zu handhaben. Sechsachsroboter sind besser für Aufgaben konzipiert, die eine hohe Fingerfertigkeit erfordern. Ihre mehrgelenkige Konstruktion ermöglicht es ihnen, bei solchen Anwendungen hervorragende Leistungen zu erbringen.

Arten von Laserschweißroboter-Lieferanten

Jetzt haben Sie die Grundlagen des Roboter-Laserschweißens verstanden. Ihr nächster wahrscheinlicher Schritt besteht darin, potenzielle Lieferanten zu recherchieren. Auf dem Roboterschweißmarkt gibt es viele Möglichkeiten. Lassen Sie uns einige gängige Lieferantentypen behandeln. Diese Klarheit ermöglicht es Ihnen, Lieferanten in Ihrer Recherche zu kategorisieren. Letztendlich kann die Integration zu einem reibungslosen Prozess werden, wenn Sie wissen, welcher Anbieter der richtige für Sie ist.

Roboterhersteller

Roboterhersteller entwerfen, bauen und verkaufen Roboter. Die meisten Hersteller decken ein breites Spektrum an Anwendungen und Branchen ab. Einige haben sogar spezielle, für das Schweißen optimierte Modelle im Sinn. Zu den Vorteilen des Direktkaufs beim Hersteller gehören:

1. Direkter Zugang zum besten technischen Support
2. Vorkonfigurierte Optionen
3. Maßgeschneiderte Lösungen
4. Bester Schulungszugang
5. Ideal für Standardanwendungen

Integratoren

Integratoren sind Drittanbieter von Lösungen. Sie sind in der Regel offizielle Vertriebspartner von mindestens einem Roboterhersteller. Integratoren haben in der Regel breiten Zugriff auf andere Gerätelinien, die tangential zum Robotersystem liegen. Zu den Vorteilen der Zusammenarbeit mit Integratoren gehören:

1. Bieten Sie oft den besten lokalen Support
2. Hohe Flexibilität für individuelle Lösungen
3. Bieten Sie häufig eine Vielzahl von Dienstleistungen außerhalb der Robotik an

Systemlösungsanbieter (OEMs)

Anbieter von Systemlösungen liefern Roboterpakete von der Stange. Diese vorkonfigurierten Systeme werden speziell für eine bestimmte Anwendung entwickelt. Es gibt häufig Variationen dieser Pakete, um ein breites Spektrum an Anwendungsanforderungen abzudecken. Zu den Vorteilen der Zusammenarbeit mit diesen Lieferanten gehören:

1. Insgesamt kosteneffizient
2. Normalerweise mit einzigartigen Funktionen gebaut
3. Benutzerfreundlichkeit
4. Kompatibilität mit anderen Systemen (Industrie 4.0)
5. Schnelle Integration
6. Systemschulung

Das Laserschweißen ist eine der hochtechnologischsten Anwendungen im modernen Schweißen, und die Automatisierung hilft Herstellern, in diesem Prozess noch mehr Produktivität zu erzielen.
Da es sich um einen Nischenbereich innerhalb der breiteren Schweißindustrie handelt, kann das Laserschweißen und seine Automatisierung einige Rätsel aufwerfen. Das Verständnis der Lieferanten und Komponenten eines Roboter-Laserschweißsystems ist für den Beginn Ihrer Automatisierungsreise von entscheidender Bedeutung. Ihr Bewusstsein für diese Fakten ist entscheidend, um diese Aufgabe erfolgreich zu automatisieren. In diesem Artikel werden die oben genannten Themen behandelt, um Ihnen die Sicherheit zu geben, mit Ihrer ersten Laserschweißroboterzelle voranzukommen.