Laserroboter Laserstrahlführung durch die Roboterachsen ermöglicht flexible Bauteilbeschnitte

Bei einer Laserschneidanlage ist es gelungen, die Vorteile eines stationären Lasers und eines frei beweglichen Roboterarms zu kombinieren. Möglich wurde dies durch eine vollständige Integration der Laserstrahlführung in den Roboterarm. Die kompakte Anlage benötigt eine Stellfläche von nur 12 m² und kann bei einem Produktionsstättenwechsel beliebig versetzt werden.

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Für die industrielle lasergestützte Fertigung sind der Automatisierungsgrad, eine hohe Flexibilität und lange Standzeiten bei einem geringen Invest immer noch die zentralen Forderungen. Unter Berücksichtigung dieser Kriterien haben sich CO2-Laser für das Laserstrahlschneiden seit den 90er Jahren etabliert. Die Einbindung dieser Laserquellen in Anlagen kann sehr unterschiedlich erfolgen. So bieten Portalanlagen hohe Genauigkeit und Flexibilität bei 3D-Bearbeitungen, schneiden jedoch auf der Kostenseite negativ ab. Die günstigere Alternative sind Roboter mit integrierten Lasersystemen im Oberarm. Dagegen sinkt die Dynamik aufgrund des hohen Gewichtes und die Laserleistung ist teilweise bauraumbegrenzt.

Eine Alternative ist die Jenoptik Votan C Bim (Beam in motion), bei der der Laserstrahl in den Fuß eines hängenden Roboters eingekoppelt und dann durch die Achsen des Roboters über Spiegel bis zur Schneiddüse geführt wird (Bild 1). Der Strahlengang bleibt in seinen Abmessungen somit konstant und es treten keine Veränderungen des Strahls auf. Der leichte Roboter (110 kg) ist so weder mit einem geführten Spiegelgelenkarm in seiner Dynamik behindert noch durch einen integrierten, leistungsschwachen Laser.

Des Weiteren ist diese Lösung faserunabhängig und dennoch skalierbar bis 5 kW. Als Laserquelle finden CO2-Laser Verwendung. Die gesamte Anlage benötigt eine Stellfläche von nur knapp 12 m². Durch den Aufbau mit einem Grundgestell ist die Anlage beliebig versetzbar und bleibt bei einem Produktionsstättenwechsel oder -umbau flexibel.

Die Votan C Bim (Bild 2) basiert auf einem modularen Konzept, das erlaubt, die Anlage an die spezielle Kundenanforderung anzupassen. So ist es zum Beispiel möglich, die Anlage je nach Bauteilgröße und Taktzeitvorgabe mit bis zu zwei Robotern und einem Laser oder zwei Robotern und zwei Lasern auszustatten. Bauteilgrößen bis 3 m × 2 m × 0,5 m können bei Wiederholgenauigkeiten von ±0,1 mm und Bahngenauigkeiten von ±0,15 bis ±0,3 mm bearbeitet werden. Mit der Laseranlage können sowohl Kunststoffe als auch Metalle bearbeitet werden. Um die vielfältigen Möglichkeiten aufzuzeigen, werden zwei Applikationsbeispiele aus dem Automotive-Segment vorgestellt.

Das erste Beispiel ist die Bearbeitung einer Akustikdämmmatte, die im Pkw-Fußraum zur akustischen Entkoppelung von Motorraum und Fahrgastzelle eingesetzt wird. Sie besteht aus einem Vliesmaterial mit einer Dicke zwischen 8 und 25 mm und Abmessungen von 1600 mm × 1200 mm × 500 mm. Notwendig sind Durchschnitte und ein Besäumen mit einer Gesamtlänge von etwa 17 m.

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