Prozesssicherheit / Prozess- und Qualitätsüberwachung

Beim Laserschweißen stehen Prozesssicherheit und Flexibilität an oberster Stelle:
Laserschweißanlagen der Firma TeKoL

Die Firma TeKoL in Villingen-Schwenningen baut seit vielen Jahren Sondermaschinen. Vor allem bei individuellen Lösungen im Bereich der Laserschweißtechnik hat sie sich in den vergangenen Jahren einen über die Landesgrenzen hinaus bekannten Namen gemacht, was neben kreativen Köpfen der Tatsache zu verdanken ist, dass von der eingehenden Beratung bis zur Inbetriebnahme alles aus einer Hand kommt. Dabei steht innerhalb der Unternehmensphilosophie Prozesssicherheit im gesamten Laserschweißprozess an oberster Stelle. Kamera Positionserkennung und Korrektursystem sowie vollautomatische Schweißdrahtzuführung und Schweißnahtüberwachung sorgen durch ihre enge Verzahnung für höchste Präzision und garantieren absolute Wiederholgenauigkeit. Dabei überzeugen die Laserarbeitsplätze (LAPs) einerseits durch Stabilität, andererseits durch große Flexibilität.




Die drei Grundpfeiler des TeKoL-Prozesssicherheitskonzepts der Laserschweißtechnik


1. Kamera-Positionserkennung und Kamera-Korrektursystem

Im Zeitalter der Validierung liegt das Hauptaugenmerk auf der präzisen Wiederholbarkeit jedes einzelnen Prozesses. Schwankende Bauteiltoleranzen gefährden die Prozesssicherheit. An den LAPs wie auch an allen anderen Anlagen von TeKoL (CNS/SPS) kann dem durch moderne Kamera-Positionserkennung und ein damit unmittelbar verbundenes Kamera-Korrektursystem entgegengesteuert werden. Die zu schweißenden Bauteile werden an Kanten, Bohrungen, Ecken usw. automatisch erkannt und entsprechend genau positioniert. Darüber hinaus kann beispielsweise durch einen Werkzeugscan für Aufnahme und Spannmittel ein weiteres Fehlerpotenzial (Rüstfehler an der Maschine) ausgeschlossen werden. Durch moderne Codiersysteme ist es möglich, im Bauteilspannbereich in der Software eine große Vielfalt an Aufnahme und Spannmitteln einzubinden und abzufragen, während zusätzlich z.B. die Schweißnahtbreite automatisch gemessen und überwacht werden können.


2. Vollautomatische Schweißdrahtzuführung

Neben der Einbindung von Kameras in den Fertigungsprozess trägt auch die von TeKoL entwickelte vollautomatische Schweißdrahtzuführung wesentlich zur Prozesssicherheit bei. Im Gegensatz zu Standard Drahtzuführungssystemen wird bei dem patentierten TeKoL System statt einer Vorschubgeschwindigkeit ein Vorschubgewicht angegeben. Der Drahtvorschub passt die Fördergeschwindigkeit eigenständig an, was selbst in komplizierten und schwer zugänglichen 3D-Konturen mit unterschiedlichen Konturgeschwindigkeiten für eine immer gleichbleibende Einschweißtiefe, Schweißnahtvolumen und homogene Laserschweißnaht sorgt. Prozesssicherheit wird durch die kontinuierliche Kraft- und Geschwindigkeitsüberwachung gewährleistet.


3. Schweißnahtüberwachung durch Temperaturmessung am Bauteil

Eine stabile Schweißposition und vollautomatische Schweißdrahtzuführung reichen für höchste Qualität nicht immer aus. So müssen während des Schweißprozesses Probleme des zu schweißenden Werkstoffs oder Verschmutzungen individuell erkannt und beim Schweißen berücksichtigt werden. An den LAPs von TeKoL wird mithilfe eines Infrarot Temperaturmesslasers die Temperatur während des Schweißens direkt am Bauteil gemessen. Schweißfehler wie Lunker, Löcher oder Verbindungsfehler wie auch Gefügeveränderungen, Verformungen des Bauteils können erfasst und unmittelbar ausgewertet werden.





Komplettlösung

Die hochflexiblen TeKoL Laseranlagen sind mit bis zu sieben gesteuerten sowie mehreren leicht verschieb- und indexierbaren Hilfs- und Positionierachsen ausgestattet. Über die benutzerfreundliche, intuitive Steuerungsoberfläche kann von einem einfachen Bauteil bis zur komplexen 3D-Anwendung alles programmiert werden. Pneumatisch angesteuerte Spann- oder Positioniervorrichtungen können bei Bedarf schnell und problemlos in den Prozess eingebunden werden. Auch die Integration von Komponenten wie Laserschneiden, -beschriften usw. ist problemlos möglich.


Bedienung des Laserarbeitsplatzes (LAP)

Als Ergebnis langjähriger Erfahrung bei der Entwicklung von Laserschweißanlagen ist eine sehr komfortable Anlagensteuerung (TeNet) entstanden: Diese Anlagensteuerung ermöglicht über Programmierhilfs- und Teachfunktionen das problemlose Programmieren von Kreisen, Helixinterpolationen, Splines usw. Auf unkomplizierte Weise können beispielsweise pneumatische Ventile zusätzlich mit angesteuert werden. Das fertige CNC-Programm kann im Halb- oder Vollautomatikmodus dynamisch vorwärts und rückwärts abgefahren werden. Die Steuerung erfolgt in diesem Modus über einen Joystick, wobei der Laser wahlweise zu- und abgeschaltet werden kann. Im Handbetriebmodus können die Achsen durch einen Tippbetrieb schnell auf definierte Positionen gesteuert oder auch frei im Maschinenraum verfahren werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, 3D-Konturen über die Kunden Modelldaten direkt über ein CAM-System auf die Maschine zu laden, um hoch komplexe Konturen programmieren zu können. Durch die genaue Positionierung und Dynamik wird die Maschine auf diese Weise höchsten Ansprüchen gerecht.


Anwendungsbeispiele

Der intensive Kontakt mit den Kunden und die Berücksichtigung ihrer individuellen Wünsche ermöglicht es, Maschinen und Steuerungen je nach Anforderung vom einfachen Handarbeitsplatz mit vom Joystick gesteuerten Achsen bis zu einer 7-Achsen CNC gesteuerten Maschine mit bis zu 600 kg Bauteilgewicht zur Verfügung zu stellen. Dieses Spektrum erlaubt Anwendungen in fast allen Branchen, von der Kleinstbearbeitung z.B. im Bereich der Medizintechnik bis zum Flächenauftragen im Werkzeugreparaturschweißen, von ganz speziellen Prozessen mit schnellen Taktzeiten in der Automobilindustrie bis zur Blechbearbeitung in großen Dimensionen. Mit den Laserschweißanlagen der Firma TeKoL sind Versuche an Prototypen wie auch Serienschweißungen einfach umzusetzen.