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Verbindungstechnik

Nahtregelung erhöht Genauigkeit beim 3D-Scannerschweißen

| Autor / Redakteur: Rüdiger Kroh / Rüdiger Kroh

Die wesentlichen Komponeneten der roboterbasierten Schweißlösung sind Steuereinheit und Scankopf.
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Die wesentlichen Komponeneten der roboterbasierten Schweißlösung sind Steuereinheit und Scankopf. (Bild: Scanlab)

Eine Lösung für das robotergestützte 3D-Scannerschweißen kombiniert die Flexibilität des Roboters mit dynamischen Scannern. Dies ermöglicht komplexe Schweißvorgänge on-the-fly – also das Schweißen bei gleichzeitiger Roboterbewegung. Neu dabei ist die Onlinenahtregelung von positionskritischen Schweißnähten.

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 eingesetzt. Um die Vorzüge der Roboter noch besser zu nutzen, haben Scanlab und Blackbird Robotersysteme eine Systemlösung entwickelt, die den Roboter bei Schweißaufgaben zusätzlich mit Schnelligkeit und hoher Genauigkeit ausstattet. Das System besteht aus den Hauptkomponenten Intelliweld-Scan-Kopf und Robot-Sync-Unit-Steuereinheit. Für positionskritische Nähte wurde nun in Kooperation mit BMW das System um eine koaxiale Beleuchtungseinheit und ein Kamerasystem erweitert und erfolgreich in den Serieneinsatz gebracht.

Bisher Entgasungsspalt für Zink zwischen den Blechen erforderlich

Das Remote-Laserschweißen verzinkter Stahlbleche, beispielsweise von Autotüren, erforderte bisher das Bereitstellen eines definierten Entgasungsspalts für das Zink zwischen den Blechen. Dieser zeit- und kostenaufwendige, vorbereitende Arbeitsschritt kann durch Verwenden anderer Stoßgeometrien, etwa von Kehlnähten, 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”, erläutert Dr. Wolfgang Vogl, Geschäftsführer der Blackbird Robotersysteme GmbH. „Wir wollten die Vorzüge des robotergeführten Scannerschweißens, wie hohe Flexibilität bei maximaler Effizienz, auch für positionskritische Nähte verfügbar machen.“ 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 Technik gelingt es, die erforderliche Genauigkeit für Kehlnahtschweißungen in einem Remote-Prozess zu verwirklichen.

Scannertechnik verkürzt die Prozesszeiten

Eine wesentliche Voraussetzung war die optische Auslegung des Intelliweld-Scan-Systems. Der Kopf ist mit zwei Anschlüssen 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 eine hohe Transmission für Sensorwellenlängen gewährleistet.

Im konkreten Industrieeinsatz in der Türenfertigung für den Mini bei BMW konnten durch die Anwendung der Scannertechnik die Prozesszeiten deutlich verkürzt werden, während das Naht-Tracking zugleich eine präzise Schweißung von Stirnkehlnähten garantiert. MM

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