Remote-Laserschweißen KUKA stellt Lösungspakete RoboScan und MirrorScan vor

Robotergeführte Remote-Technologie sorgt für noch mehr Effizienz beim Laserschweißen. Die Positionierbewegungen des Schweißkopfes werden auf ein Minimum reduziert, was verblüffend kurze Bearbeitungszyklen ermöglicht. Voll nutzt KUKA beim Laserschweißen die Dynamik und Präzision von Industrierobotern – und das gleich mit zwei Remote-Systemen, die sich ideal ergänzen und dem Anwender die jeweils passende Lösung an die (Roboter-)Hand geben.

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Mit RoboScan und MirrorScan lassen sich deutliche Produktivitätszuwächse und enorme Flexibilität erzielen. Beide Remote-Systeme sind an der Handachse eines KUKA-Roboters installiert – und bringen ihre volle Leistung bei großen Arbeitsabständen zum Bauteil.

Zoomschweißoptik komplett in die Roboter-Steuerung integriert

Beim Remote-Schweißen trifft der exakt fokussierte Laserstrahl aus einem Abstand von 1,5 m und mehr auf die Schweißstelle. Bei dem von KUKA Schweißanlagen entwickelten RoboScan-Prinzip wird die Hochleistungs-Laserschweißoptik durch die drei Robotergrundachsen positioniert, während die drei Handachsen die Orientierung der direkt in der Roboterhand befindlichen Zoomoptik übernehmen und damit die Strahlführung punktgenau lenken. Als siebte Achse ist die Zoomschweißoptik komplett in die Steuerung des Roboters integriert.

Eine Besonderheit: RoboScan kann prozesssicher unter variablen Einstrahlwinkeln schweißen. Die Schweißung beginnt nicht erst in senkrechter Stellung des Laserkopfes zum Bauteil, sondern bereits bei Neigungswinkeln von +300. Der Laserstrahl wird früher aktiviert und bleibt länger in Aktion – und das parallel zu der präzisen Bewegung des Roboters. „Ablauftechnisch überlagern sich hier Prozess- und Versatzbewegung – und sorgen so für hohe Produktivität,“ so Dr. Peter Rippl, Leiter Prozesstechnologie im KUKA Tech Center und einer der Initiatoren von RoboScan.

Roboter positioniert Schweißkopf mit Scanner-Spiegeln

Auch das parallel angebotene MirrorScan-System verlässt sich auf präzise Roboter-Kinematik. Hier positioniert der KUKA-Roboter einen Schweißkopf mit Scanner-Spiegeln, die für die exakte Auslenkung des Laserstrahls auf die Fügestelle sorgen. Bei der Auslegung beider Remote-Systeme wurde auf höchste Benutzerfreundlichkeit geachtet. Statt den Anwender mit unterschiedlichen Steuerungswelten zu konfrontieren, bieten RoboScan wie MirrorScan eine integrierte, menügeführte Bedienung mit leicht verständlicher Logik.

Hier laufen die Fäden der komplexen, sich überlagernden Prozesse (u.a. Robotersteuerung, positionsgenaue Strahlquellenreaktion, Ansteuern von Strahlweichen, Steuerung der Positioniersysteme, Überwachung von Sicherheitsarchitektur) zusammen. Als Schnittstelle dient das bewährte KUKA Control Panel (KCP) mit Farbdisplay, das für die gesamte Prozess-Parametrierung genutzt werden kann.

Faserlaser der neuesten Generation als Strahlquelle

Als Strahlquelle kommen bei beiden Remote-Systemen vor allem Faserlaser der neuesten Generation mit erstklassiger Strahlgüte zum Einsatz. Je nach Anforderung können auch Scheibenlaser genutzt werden. Kenngrößen sind hier die hohe, verlustarme Energiedichte und Wellen-längen von 1070 nm. Unter dem Strich bewirken der große Arbeitsabstand und die direkte Positionierung der Laser-Systeme durch den Roboter deutlich geringere Verfahrwege – und damit nachhaltig kürzere Schweißzeiten.

Mit der Remote-Technologie von KUKA lassen sich die Taktzeiten um bis zu 60 Prozent verbessern, und das bei gleichzeitig geringeren Investitionskosten! Eine weitere Effizienzsteigerung lässt sich durch den Einsatz von Strahlweichen erzielen.

Unterstützt wird die Wirtschaftlichkeit der KUKA-Remote-Systeme durch den hohen Wirkungsgrad der eingesetzten Laserstrahlquellen, der bei bemerkenswerten 25 Prozent und mehr liegt. Bezahlt macht sich auch, dass die Erweiterung der Laserleistung nachträglich modular möglich ist. Sämtliche Komponenten bestechen durch kompaktes Design und robuste und industriegerechte Ausführung. Die lange Brennweite – sprich: der große Arbeitsabstand – trägt zur geringen Verunreinigung der Linse bei. Ausgeklügelte Jet-Düsen-Technik, die über einen Luftstrom-Vorhang die sensible Linsenoptik gezielt vor Schweißspritzern schützt, kann für zusätzliche Betriebssicherheit sorgen.

Extrem schonende Behandlung der Bauteile

Voll zum Tragen kommen bei den Remote-Technologien von KUKA die klassischen Vorteile des Laserschweißens, mit dem sich selbst schwierige Bauteilpaarungen wie Aluminium oder hochfeste Stähle problemlos verbinden lassen. Hierzu gehört die extrem schonende Behandlung der Bauteile, die vom Lasersystem völlig berührungslos verschweißt werden. Ein weiteres Plus ist die geringe und punktgenaue Einbringung von Energie ins Bauteil, was unter dem Strich minimalen thermischen Verzug bedeutet.

Exakt kann die Einbrandtiefe bestimmt werden, so dass sich auch sensible Sichtpunkte sicher und problemlos verschweißen lassen. Machbar ist ein breites Repertoire an Schweißnahtmustern: Problemlos können die Anwender – wie bei einer Nähmaschine – zwischen unterschiedlichen Geometrien (u.a. Strich- oder Zickzack-Naht, Kreise, Ellipsen, Mäanderbänder) wählen – und so die Fügezonen einsatzspezifisch optimiert bearbeiten.

Remote-Laser-System wie ein Baukasten aufgebaut

Um souverän auf unterschiedlichste Applikationen und Kundenanforderungen reagieren zu können, ist das Remote-Laser-System von KUKA wie ein Baukasten aufgebaut. Dabei gibt es die diversen Komponenten bzw. Funktionspakete in unterschiedlichen Größen bzw. Leistungsklassen. Im Mittelpunkt stehen komplette und schlüsselfertige Fertigungszellen, bei denen KUKA Schweißanlagen seine Kompetenz als Anlagenbauer voll einbringen kann.

Das Leistungsspektrum reicht hier vom Engineering bis zur Übergabe und Inbetriebnahme der Remote-Laser-Fertigungsanlage. Laserzellen von KUKA finden sich weltweit in allen wichtigen Industriebereichen – von der Metallverarbeitung (u.a. „Weiße Ware“) über Automobilhersteller und Zulieferer (OEMs und Tier 1) bis zur Luft- und Raumfahrtindustrie.

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