Startseite » Allgemein »

Scanner lässt Spiegel fliegen

Scanner-Schweißen – Hochproduktive Serienfertigung mit hoher Reproduzierbarkeit
Scanner lässt Spiegel fliegen

Wer komplexe Teile effizient in Serie fügen möchte, kommt am Laserschweißen nicht mehr vorbei. Die Weil Engineering GmbH hat Scannerschweiß-Vorrichtungen mit Bildverarbeitung in zwei aktuellen Anlagen integriert – eine Kombination, die den Einrichtaufwand und die Vorrichtungskosten deutlich verringert.

„Der große Vorteil des Laserschweißens mit einem Scanner liegt gegenüber dem herkömmlichen Laserschweißen in der viel schnelleren Positionierbarkeit des Laserstrahls“, sagt Heribert Rombach. „Während konventionell bei Bauteilen mit mehreren Schweißnähten zwischen den einzelnen Schweißungen oft längere Verfahrwege mit entsprechenden Nebenzeiten anfallen, gehen diese Nebenzeiten beim Scannerschweißen gegen Null“, fährt der Projektleiter Scanner-Schweißsysteme bei der Müllheimer Weil Engineering GmbH fort.

Ausgehend von einer identischen Kontur der Nahtgruppen am zu schweißenden Werkstück und deren Position erstellt das System ein Idealbild. Jedes zu schweißende Bauteil wird durch die Bildverarbeitung mit diesem verglichen. Lagekorrekturen können innerhalb einer Ebene – links, rechts und rotatorisch – durch Weitergabe der Informationen an den Laser geringfügig durch die Spiegelsteuerung ausgeglichen werden. So entsteht immer eine hochwertige Schweißnaht. Durch ein zusätzliches Linsensystem kann der Fokuspunkt auch in Z-Richtung dynamisch verschoben werden. Das ermöglicht, dreidimensionale Bauteile ohne Bewegung des Bearbeitungskopfes oder des Bauteils vollständig zu bearbeiten. Durch die sehr schnellen Versatzbewegungen der Spiegel entfallen Nebenzeiten nahezu vollständig und das Lasergerät kann fast 100 % der verfügbaren Zeit produktiv nutzen. Die Auswerteeinheit mit Kamera unterstützt sowohl 2D- als auch 3D-Scanner. Scanneroptiken bieten damit den Vorteil, dass sich der Laserstrahl aufgrund der geringeren Masse der Spiegel – im Vergleich zu einem als Ganzes bewegten Laserkopf – schneller und präziser auf dem Werkstück positionieren lässt. Zudem ist es möglich, mit der Projektionsvorschau am Bauteil den Schweißverlauf zu simulieren.
Anstelle aufwändiger Werkzeugvorrichtungen wird mit einer optischen Bauteilprüfung und Lagekorrektur gearbeitet. Dadurch sind Einrichtzeiten und Vorrichtungen für die mechanische Werkstückausrichtung nicht mehr in der bekannten Präzision erforderlich.
Als Strahlquelle kommen in den Anlagen von Weil Hochleistungs-Scheibenlaser der Ditzinger Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH zum Einsatz, die eine hohe Strahlqualität liefern. Die Bedien- und Steuerungssoftware RobotSyncUnit kommt von der Blackbird Robotersysteme GmbH in Garching, die Scanneroptik von der Scanlab AG in Puchheim.
Das Verfahren wird in Weil-Anlagen unter anderem eingesetzt, um Wärmetauscher für die Automobilindustrie herzustellen. Die Aufgabe besteht darin, die Rohrbündel mit dem Boden beidseitig zu verschweißen. Das Be- und Entladen sowie das Fixieren erfolgen manuell. Spanner halten das Bauteil während des Schweißens in Position. Nach einem Schweißzyklus werden die Teile automatisch gewendet. Die Fügestelle ist beim Schweißen von einer Schutzgasatmosphäre umgeben. Das optische Lageerkennungssystem vergleicht – einmal programmiert – die aufgenommene Abbildung der Bauteillage mit dem Sollwert. Dazu sucht die Kamera das definierte Muster und die Anlagensteuerung berechnet mögliche Ungenauigkeiten der Bauteillage und gleicht kleinere Abweichungen über die Spiegel aus. Bei dieser Anwendung beträgt die Mindestfeldgröße zur Lageerkennung 46 mm x 39 mm. Die Taktzeit liegt unter 30 s pro Teil. Darin enthalten sind das manuelle Bestücken, die Lagebestimmung der Schweißkonturen durch das Kamerasystem, die Begasung der Fügestellen, das Schweißen und die manuelle Entnahme.
Bei einer anderen Anwendung müssen in einer Fertigungslinie für Energiespeicher 16 Wärmetauscherrohre mit einem Boden verschweißt werden. Die Rundnähte liegen auf einem Lochkreisdurchmesser von 150 mm. Für diese Aufgabe wählten die Spezialisten eine Scannerschweißoptik mit Remote-Weld-Unit und eine Bildverarbeitung mit Smart-Kamera aus. Wie im vorangegangenen Beispiel wird auch hier zuerst mithilfe der Kamera die Elektronik eingelernt und das Schweißmuster festgelegt. Vom 120 s dauernden Gesamtfertigungsprozess pro Energiespeicher entfallen nur etwa 10 s aufs Verschweißen der Verteilerböden mit den Rohren.
Diese Beispiele zeigen die Entwicklung des Scannerschweißens in den letzten Jahren, durch die wesentliche Vorteile des Verfahrens in der Serienteilfertigung ausgebaut wurden. Niedrigen Werkzeugkosten stehen zwar zusätzliche Aufwendungen für die Optik und Elektronik gegenüber, diese rechnen sich aber, weil geringfügige Lagekorrekturen einfacher möglich sind und sich dadurch Produktionszeit und -kosten einsparen lassen.
Karlfried Kunz Weil Engineering GmbH, Müllheim
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 4
Ausgabe
4.2024
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Tipps der Redaktion

Unsere Technik-Empfehlungen für Sie

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Aktuelle Whitepaper aus der Industrie

Unsere Partner

Starke Zeitschrift – starke Partner


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de