Eine Einführung in Laserschweißroboter

Mit zunehmender Komplexität gefertigter Komponenten steigt der Bedarf an präzisen Montagelösungen. Dieses Problem verschärft sich, da in der Kunststofffertigung immer anspruchsvollere Teile produziert werden. Laserschweißen bietet hier eine Lösung. Laserschweißen erleichtert zudem das Schweißen schwieriger Materialien wie Kupfer und Aluminium. Das Schweißen solcher Materialien ist in der Batteriesystemfertigung üblich. In einigen Anlagen wird das Schweißen manuell mit Lasern durchgeführt. Aufgrund der hohen Präzisionsanforderungen automatisieren Hersteller den Prozess jedoch häufig.
Branchen für Laserschweißroboter

Laserschweißroboter sind eine Nischenanwendung in der Fertigung. Nur wenige Branchen benötigen die einzigartigen Eigenschaften und Vorteile des Laserschweißens. Für diese Branchen ist der Zugang zum automatisierten Laserschweißen jedoch unerlässlich. Beispiele hierfür sind:

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

Eine Roboterschweißzelle ist eine komplexe Kombination verschiedener Subsysteme. Die Übersicht über die benötigten Komponenten zu behalten, kann zunächst schwierig sein. Daher zerlegen wir das System in seine Bestandteile:

Der Roboter

Der Schweißroboter ist die zentrale Komponente der Schweißzelle. Der Begriff Roboter bezeichnet hier die Mechanik und Steuerung des Roboters. Unabhängig vom Typ ist der Roboter für das Schweißen verantwortlich. Diese Komponente bewegt und steuert den Laser direkt. Die Anwendungsanforderungen sollten die Roboterauswahl maßgeblich beeinflussen. Robotermodelle zeichnen sich durch unterschiedliche Konstruktionsmerkmale aus. Bei der Auswahl Ihres Roboters sollten Sie Eigenschaften wie Reichweite, Tragkraft, Geschwindigkeit und Präzision berücksichtigen. Die Anwendungsanforderungen erfordern spezifische Leistungsmerkmale, die die Auswahl der für Ihr Projekt geeigneten Robotertypen eingrenzen. Im nächsten Abschnitt werden wir uns einige Roboterauswahloptionen ansehen.

Der Laser

Das Lasersystem erzeugt den Schweißstrahl. Der Laser umfasst den Kopf und den Stromgenerator/Verstärker, der manchmal separat erhältlich ist. Material und Schweißanforderungen bestimmen den benötigten Lasertyp. Stellen Sie sicher, dass Sie wissen, welcher Laser am besten zu Ihrer Schweißanwendung passt.

Kühlung

Die meisten Lasertypen benötigen ein Kühlsystem. Laser erzeugen enorme Hitze. Diese Hitze kann interne Komponenten beschädigen. Kühlsysteme halten die Lasertemperatur im Funktionsbereich. Daher sind Laserkühlsysteme oft Teil des Laserpakets.

Teilepräsentation

Sie sollten überlegen, wie Sie das Werkstück dem Roboter zum Schweißen präsentieren. Laserschweißsysteme bieten hier oft mehr Optionen. Dies liegt daran, dass das Verfahren beim Schweißen nur geringe physikalische Auswirkungen auf das Werkstück hat. Zu den gängigen Optionen gehören:

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

Sensor-/Überwachungssysteme

Ein solches Hightech-System ist mit umfassender Sensorik ausgestattet. Temperatursensoren und Sicherheitseinrichtungen gehören zur Standardausstattung von Schweißzellen. Auch Strahl- und Nahtverfolger sind keine Seltenheit. Anbieter konfigurieren Pakete häufig mit Bildverarbeitungssystemen. Diese Systeme bieten eine Vielzahl von Funktionen. Je nach Anwendung können Sie unterschiedliche Funktionen bevorzugen. Zu den gängigen Anwendungen gehören:

1. Qualitätskontrolle/Inspektion
2. Sicherheit
3. Thermische Überwachung

Sicherheit

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

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

Heute verwendete Laserschweißrobotertypen

Einige Robotertypen beherrschen den Laserschweißmarkt. Sie bieten die erforderliche Funktionalität für die Automatisierung von Laserschweißaufgaben. Allerdings gibt es erhebliche Unterschiede. Wenn Sie diese Unterschiede kennen, wissen Sie, welcher Roboter für Ihre Anwendung geeignet ist.
Sechsachsroboter

Sechsachsroboter bieten eine optimale Kombination aus Geschwindigkeit, Reichweite, Traglast und Reichweite. Diese Roboter decken die meisten Laserschweißanwendungen ab. Sie eignen sich hervorragend für kleine bis mittelgroße Schweißaufgaben. Ihr großer Bewegungsbereich ermöglicht das Schweißen komplexer Teilegeometrien.

Die Nachteile von Sechsachsrobotern können jedoch ihre Kompatibilität mit größeren Aufgaben einschränken. Beispielsweise ist ihre Reichweite auf ein bis zwei Meter begrenzt. Dies trifft leider selbst auf die größten Roboter zu. Hersteller können dieses Manko jedoch mithilfe einer RTU reduzieren. Eine Robotertransfereinheit (RTU) erweitert die Reichweite Ihres Sechsachsroboters. Allerdings handelt es sich dabei um eine teure Hardware. Darüber hinaus sind mit RTUs zusätzliche Integrationskosten und -überlegungen verbunden.

Darüber hinaus ist die Nutzlastkapazität von Robotern begrenzt. Dies schränkt ihre Fähigkeit ein, die für manche Aufgaben erforderlichen riesigen Laserstrahlen zu handhaben. Leider lässt sich diese Einschränkung nur durch einen robusteren oder anderen Robotertyp beheben.

Portalroboter

Portalroboter bieten nahezu unbegrenzte Kapazitäten für das Laserschweißen. Anbieter können Portalroboter für die größten Anwendungen konfigurieren. Dank ihrer hohen mechanischen Steifigkeit können sie zudem selbst die größten Laser bewegen. Dank ihrer einfachen Konstruktion erreichen Portalroboter zudem unübertroffene Präzision.

Diese Vorteile bringen jedoch auch Nachteile mit sich. Portalroboter sind in ihrer Fähigkeit, komplexe Teile zu handhaben, eingeschränkt. Sechsachsige Roboter eignen sich besser für Aufgaben, die hohe Fingerfertigkeit erfordern. Ihre mehrgelenkige Konstruktion ermöglicht ihnen, sich in solchen Anwendungen hervorzutun.

Arten von Laserschweißroboter-Lieferanten

Sie haben nun die Grundlagen von Roboter-Laserschweißgeräten verstanden. Ihr nächster Schritt ist wahrscheinlich die Recherche potenzieller Lieferanten. Der Markt für Roboterschweißgeräte bietet eine große Auswahl. Lassen Sie uns einige gängige Lieferantentypen betrachten. Diese Klarheit ermöglicht Ihnen die Kategorisierung der Lieferanten bei Ihrer Recherche. Wenn Sie wissen, welcher Lieferant der richtige für Sie ist, kann die Integration reibungslos verlaufen.

Roboterhersteller

Roboterhersteller entwickeln, bauen und verkaufen Roboter. Die meisten Hersteller decken ein breites Anwendungs- und Branchenspektrum ab. Einige haben sogar spezielle, speziell für das Schweißen optimierte Modelle im Angebot. Vorteile des Direktkaufs beim Hersteller:

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

Integratoren

Integratoren sind Anbieter von Drittanbieterlösungen. Sie sind in der Regel offizielle Vertriebspartner mindestens eines Roboterherstellers. Integratoren haben in der Regel umfassenden Zugriff auf weitere Geräte, die mit dem Robotersystem in Zusammenhang stehen. Die Zusammenarbeit mit Integratoren bietet folgende Vorteile:

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 serienmäßige Roboterpakete. Diese vorkonfigurierten Systeme sind speziell für eine bestimmte Anwendung konzipiert. Oftmals gibt es Varianten dieser Pakete, um ein breites Spektrum an Anwendungsanforderungen abzudecken. Die Zusammenarbeit mit diesen Anbietern bietet folgende Vorteile:

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

Laserschweißen ist eine der modernsten Hightech-Anwendungen im modernen Schweißbereich und die Automatisierung hilft den Herstellern, bei diesem Prozess noch mehr Produktivität zu erzielen.
Als Nischenbereich innerhalb der Schweißbranche ist das Laserschweißen und seine Automatisierung oft mit Rätseln behaftet. Das Verständnis der Anbieter und Komponenten eines Roboter-Laserschweißsystems ist entscheidend für den Einstieg in die Automatisierung. Ihr Wissen ist entscheidend für die erfolgreiche Automatisierung dieser Aufgabe. Dieser Artikel behandelt die oben genannten Themen und gibt Ihnen die nötige Sicherheit für den Bau Ihrer ersten Laserschweißroboterzelle.