Lasertechnik I Dr. Kracht / Klaus Raebsch. -Handhabungssysteme-

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1 Lasertechnik I Dr. Kracht / Klaus Raebsch -Handhabungssysteme- 12/2009 1

2 Schematische Darstellung des Aufbaus einer Laseranlage nach DIN 2

3 Lasergerät Laserstrahlquelle Kühlgerät Gasversorgung Komponenten einer Laseranlage I (Systemskizze) Sicherheitseinrichtung Strahl-Shutter Absaugung / Filter Strahleinhausung Kabine Strahlmanipulation Strahlführung Strahlformung Werkstückhandhabung Be- und Entladung Spanntechnik Handhabungssystem Arbeits- und Schutzgas Steuerung Lasersteuerung Handhabungssteuerung Prozeßüberwachung CAD/CAM-System 3

4 Komponenten einer Laseranlage II (Laseranlage von TRUMPF ) TLF laser integrated in machine body Y/Z slide Machine body Motion unit Rotary table Compact dust extractor Safety cabin with access door Class 1 laser system Support table Control panel with display Laser machining head 4

5 Systeme zur Laserstrahlführung starre Spiegelsysteme und Scanner 90 Umlenkspiegel Laserstrahlquelle Gelenk-Arm Quelle: Rofin-Sinar Lichtleitfaser Quelle: Haas-Laser CO 2 / Nd:YAG-Laser ebene und räumliche kartesische Systeme Portalanlagen nicht kartesische Systeme z.b. Remote Welding CO 2 -Laser räumliche kartesische Systeme Portalanlagen nicht kartesische Systeme Roboter Nd:YAG-Laser ebene und räumliche kartesische Systeme Portalanlagen nicht kartesische Systeme Roboter 5

6 Grundvarianten der Vorschubbewegung Laser Umlenkspiegel x x y Bearbeitungskopf y Werkstück y x-spiegel y-spiegel x Vorschub im Werkstück Vorschub im Laser Vorschub im Spiegelsystem 6

7 Varianten der Vorschuberzeugung I 2D-Portalanlage mit bewegtem Werkstück 7

8 Varianten der Vorschuberzeugung II Quelle: Reis Robotics Industrie-Roboter mit bewegtem Laser 8

9 Varianten der Vorschuberzeugung III Quelle: KUKA Laseranlage mit bewegter ( fliegender ) Optik 9

10 Varianten der Vorschuberzeugung IV Hybridsystem: 5-Achsanlage in 4.1-Bauweise 10

11 Übersicht typischer Handhabungssysteme 1D-Anlagen 2D-Anlagen 2 1 / 2 D-Anlagen 3D-Anlagen Handsysteme - Rohrschweißanlagen - Profilschweißanlagen - Bandschweißanlagen ebene kartesische Systeme - Schweißanlagen zur Herstellung von tailoredblanks - Remote Welding räuml. kartesische Systeme - Portalanlagen nicht kartesische Systeme - Roboter - handgeführte Geräte für das Laserstrahlschweißen Trumpf Comau Rofin-Sinar Kuka Mobil-Lasertech GmbH 11

12 1-D Handhabungssystem Anlage zum Formen und Schweißen von Rohren aus nichtrostendem Stahl Prinzip: Quelle: Trumpf ortsfester Laserstrahl Quelle: Trumpf Vorschub des Werkstücks 12

13 2-D Bearbeitungsanlage Lasergerät Querträger Laserstrahl Schneidgas N 2 O 2 Absaugung Umlenkspiegel Werkstück Auflageleiste Quelle: Trumpf GmbH & Co 13

14 2½-D Remote Weldingsystem Rotationsachse y ± 12,5 x 80 U/min Laserstrahl (ROFIN DC 035) f = 1600 mm 127 mm Verfahrbereich der Linse 1000 mm x 2m/s 146 mm Rotationsachse x ± 12,5 x 80 U/min 358 mm 600 mm 1079 mm 565 mm Ziel: Minimierung der Zeit zur Werkzeugpositionierung zwischen einzelnen Schweißnähten 1006 mm 1125 mm Quelle: Rofin-Sinar 14

15 2½-D Remote Weldingsystem Quelle: Rofin-Sinar 15

16 3-D Bearbeitungssystem Quelle: Michels 16

17 Handgeführte Systeme I Teilmechanisierter Bearbeitungskopf mit integrierter Spanntechnik 17

18 Handgeführte Systeme II Bsp.: Schmuckherstellung Quelle: Rofin-Sinar 3D-Schweißsystem Strahlquelle : Nd:YAG-Laser (RSY 50 P) Strahlführung : feste Optik Bauteilgröße Fokus Beobachtungseinrichtung und Positionierung : ca. 200 mm x 200 mm x 70 mm : 0,2-2,2 mm : Stereomikroskop und zwei gekreuzt angeordnete Diodenlaser 18

19 Zusammenfassung 1. Handhabungssysteme werden eingesetzt, um Werkzeug und/oder Werkstück für den Bearbeitungsprozess zu positionieren. 2. Handhabungssysteme sorgen für die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück während des Bearbeitungsprozesses (Vorschub). 3. Zum Einsatz kommen: X/Y-Tische Portalanlagen Knick- oder Schwenkarmroboter Scannersysteme Handgeführte Systeme 4. Für die Auswahl entscheidende Kriterien sind: Notwendige Freiheitsgrade Geschwindigkeiten/Beschleunigungen Masse und Ausmaße der Werkstücke Genauigkeit 19

20 Aufgaben zu Handhabungssysteme Welche Aufgaben haben Handhabungssysteme? Beschreiben Sie die drei Grundvarianten der Vorschubbewegung. Zählen Sie die fünf Handhabungssysteme auf, erläutern Sie ein System ausführlich. Nennen Sie Kriterien die für die Auswahl eines bestimmten Handhabungssystems entscheidend sein können. 20

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