Hochleistungsschweißen mit Echtzeit-Nahtverfolgung bewährt sich in der Automobilindustrie
Die SCANLAB AG zeigt gemeinsam mit ihrem Tochterunternehmen Blackbird Robotersysteme GmbH auf der LASYS in Stuttgart eine anwendungserprobte Systemlösung für robotergestütztes 3D-Scannerschweißen. Der große Vorteil dieses Systemkonzepts liegt in der Kombination flexibler Industrieroboter mit extrem dynamischen Hochleistungsscannern. Diese Verbindung erlaubt die Ausführung komplexer Schweißvorgänge "on-the-fly" – also Schweißen bei gleichzeitiger Roboterbewegung. Völlig neu dabei ist die Online-Nahtregelung von positionskritischen Schweißnähten. Das System hat seine Industrietauglichkeit im Automotive-Bereich bereits eindrucksvoll unter Beweis gestellt.
Die Anforderungen an Geschwindigkeit und Genauigkeit der Prozesstechnik steigen immer weiter, nicht zuletzt im Hinblick auf die fortschreitende Automatisierung. Aus diesem Grund werden in zahlreichen Branchen verstärkt Industrieroboter für einzelne Arbeitsgänge eingesetzt. Genau um die Vorzüge dieser Roboter – Freiheitsgrade in sechs Achsen und ein großes Arbeitsfeld von mehreren Metern – noch besser zu nutzen, haben SCANLAB und Blackbird eine Systemlösung entwickelt, die den Roboter bei Schweißaufgaben zusätzlich mit Schnelligkeit und höchster Präzision ausstattet. Das System, bestehend aus den Hauptkomponenten intelliWELD Hochleistungsscan-Kopf und RobotSyncUnit Steuereinheit, wird auf der Lasys in Stuttgart vom 24. bis 26. Juni 2014 präsentiert. Für positionskritische Nähte wurde nun, in Kooperation mit BMW, das System um eine koaxiale Beleuchtungseinheit und ein Kamerasystem von Lessmüller Lasertechnik GmbH erweitert und erfolgreich in den Serieneinsatz gebracht.
Praxistest: Kehlnahtschweißen an Autotüren
Das Remote-Laserschweißen verzinkter Stahlbleche, beispielsweise von Autotüren, erforderte bisher das Bereitstellen eines definierten Entgasungsspalts für das Zink zwischen den Blechen. Dieser zeit- und kostenaufwändige, vorbereitende Arbeitsschritt kann durch die Verwendung anderer Stoßgeometrien, wie Kehlnähte, vermieden werden. Diese erfordern allerdings eine viel höhere Präzision bei der Laserstrahlführung, die ohne Echtzeitsensorik und -regelung nicht erreichbar ist.
„Genau hier setzt unsere Systemlösung an. Wir wollten die Vorzüge des robotergeführten Scannerschweißens – hohe Flexibilität bei maximaler Effizienz – auch für positionskritische Nähte verfügbar machen“, erläutert Dr. Wolfgang Vogl, Geschäftsführer Blackbird Robotersysteme GmbH, das Konzept. „Mithilfe der intelligenten Steuerungstechnik des Systems, das die Bewegungsbahn des Roboters kennt und die Positionierung der Scanspiegel im Abgleich mit Sensordaten vornimmt, können im Bewegungsablauf nicht nur komplexe Schweißvorgänge ausgeführt, sondern gleichzeitig auch Positionierungenauigkeiten ausgeglichen werden.“ Mit dieser Technologie gelingt es erstmals die erforderliche Genauigkeit für Kehlnahtschweißungen in einem Remote-Prozess zu verwirklichen. Dabei sind nicht nur kurze Prozesszeiten ein echter Vorteil, sondern auch die intelligente, einfach zu programmierende Steuerung.
Durchdacht und fokussiert bis ins Detail
Eine wesentliche Voraussetzung für diesen Erfolg war die optische Auslegung des intelliWELD Scan-Systems. Der Kopf ist mit zwei Anschlüssen (Ports) ausgestattet, die als separate Ein- und Ausgänge für die koaxiale Sensorik – in diesem Fall Kameraüberwachung und Beleuchtung – genutzt werden können. Darüber hinaus wird anstelle eines Objektivs eine Vorfokussieroptik verwendet, die ein scharfes Kamerabild ohne chromatische Fehler im gesamten Arbeitsvolumen erlaubt. Zudem ist höchste Transmission für Sensor-Wellenlängen gewährleistet.
Im konkreten Industrieeinsatz in der Mini-Türenfertigung bei BMW konnten durch den Einsatz der Scanner-Technologie die Prozesszeiten drastisch verkürzt werden, während das Nahttracking zugleich eine robuste und präzise Schweißung von Stirnkehlnähten garantiert. Damit ist die integrierte Systemlösung sicher auch für andere Anwendungen im Bereich Automotive, der Automobilzulieferindustrie und weiteren Branchen interessant, bei denen gefordert ist, vorgegebene Nähte zielgenau zu schweißen und in großen Stückzahlen zu fertigen.
