Schweißen von Solarthermie-Modulen mit Faserlaser und Linien-Scanner
Der Kunde stellt Module für Anlagen her, die mittels Solarthermie Wärme für Heizungen, Schwimmbäder und andere Systeme mit Heizbedarf erzeugen. Für die Produktion der Solar Module beauftragte der Kunde die Experten von Lasaco mit der Konzeption einer Roboteranlage für automatisiertes Laserschweißen. Entscheidend für die Wahl dieses Schweißverfahrens ist die hohe Präzision und Reproduzierbarkeit der Schweißergebnisse durch gleichmäßig arbeitende Industrieroboter. Im Bereich der Solar Technologie sind nicht nur präzise, sondern auch langlebige Schweißnähte gefordert, die unter allen Witterungsbedingungen problemlos halten.
Im Gegensatz zu Solar Anlagen mit Photovoltaik zirkuliert in Modulen für Solarthermie ein flüssiges Trägermedium, weswegen das System unbedingt dicht sein muss. Hersteller von Solar Anlagen geben ihren Endkunden in der Regel eine lange Gewährleistungsfrist, was die Notwendigkeit für perfekte Schweißarbeiten zusätzlich verdeutlicht. Um die erforderliche Präzision und Qualität beim Laserschweißen zu erhalten, installierte Lasaco einen KR 30 Industrieroboter von Kuka, der auf einer Drechachse mit Gegenlager im Einstationsbetrieb und präzisem Faserlaser operiert. Die perfekte und sichere Positionierung der Bauteile war ein wichtiges Element bei der Konzeption des Industrieroboters. Besondere Bedeutung kommt außerdem einem speziellen Spiegelsystem mit Linien-Scanner zu, um den Faserlaser stets exakt auf dem richtigen Bereich der Bauteile zu fokussieren.
Konstruktion einer speziellen Schweißvorrichtung für den Faserlaser
Unsere Abteilung für Vorrichtungsbau musste das Problem lösen, dass eine perfekte Positionierung der Solar Module nur mit einer speziell für diesen Kuka Industrieroboter entwickelten Vorrichtung möglich war. Mittels der eigens von uns entwickelten pneumatischen Anlage werden die Module punktgenau positioniert und so fixiert, dass sie sich während des Bearbeitungsprozesses mit dem Faserlaser nicht verschieben können. Ohne eine perfekte Positionierung ist ein sicheres Laserschweißen nicht zuverlässig möglich. Um eine sichere Bedienung unter allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten, wurde die Schweißvorrichtung außerdem mit diversen Sicherheits-Features ausgestattet. So ist für die Bedienung der pneumatischen Spannvorrichtung des Industrieroboters ein Zweihand-Betrieb erforderlich, um das versehentliche Einklemmen der Finger von vornherein auszuschließen.
Technik: Gepulster CW Faserlaser mit präzisem Linien-Scanner
Die Komponenten der Solar Module werden nach der exakten Positionierung durch den Kuka Industrieroboter mit einem gepulsten CW Faserlaser verschweißt. Die Verwendung des Linien-Scanners mit Hochleistungs-Spiegeloptik ermöglicht nicht nur das absolut dichte Verschweißen der Komponenten, sondern erzeugt auch optisch ansprechende Schweißnähte. Für Anlagen, die in der Regel in Gebäudefassaden oder auf Dächern installiert werden, spielt die Optik beim Endkunden natürlich eine große Rolle. Der wichtigste Vorteil beim Laserschweißen mit gescanntem Strahl in dieser Konfiguration liegt in der punktgenauen Verschweißung des Gehäuses bei gleichzeitig vorhandener Möglichkeit, Ecken zuverlässig zu verschmelzen. Für die Verbesserung der Betriebsabläufe installierte Lasaco außerdem eine leistungsstarke Rauchgasabsaugung, die am Manipulatorarm des Kuka Industrieroboters befestigt ist. Somit können Schweißgase und Rauch zuverlässig aus dem Arbeitsbereich abgesaugt und nach draußen geleitet werden.
Kuka Industrieroboter mit Faserlaser für zuverlässiges Laserschweißen
Der Kuka Roboter KR30 ist mit seiner KRC4-Steuerung zur exakten Positionierung der Schweißprozesse bestens für eine Serienproduktion von Solar Modulen in der erforderlichen Qualität geeignet. Gerade bei Solarthermie Modulen ist die absolute Dichtheit und Langlebigkeit der Schweißnähte entscheidend für den reibungslosen Betrieb von Anlagen zur Wärmeerzeugung. In Verbindung mit der eigens für diesen Kunden entworfenen pneumatischen Spannvorrichtung ist ein prozesssicheres Arbeiten garantiert. Das bedeutet, dass der Prozessablauf nicht nur für das Bedienpersonal sicher und zuverlässig abläuft, sondern dass die Ergebnisse beim Laserschweißen immer in einer gleichbleibend hohen Qualität ausfallen. Durch die vereinfachte Handhabung erhöht sich außerdem die Produktivität der Fertigungsanlage, da sich die Durchlaufzeiten im Vergleich zur manuellen Fertigung deutlich reduzieren lassen und der Output erhöht werden kann.
Highlights des Projekts im Überblick:
CW Faserlaser mit 1 kW Leistung und Single Mode Betrieb
Linien Scanner mit Spiegeloptik für präzise Führung der Schweißnähte
Exakte Positionierung der Bauteile durch pneumatische Spannvorrichtung
Realisiert mit Kuka Industrieroboter KR 30 mit KRC4 Steuereinheit
Voll automatisierter Einstationsbetrieb mit Drehachse und Gegenlager
Projektgalerie: Laserschweißen von Solar Modulen mit Faserlaser und Linien-Scanner auf Basis eines Kuka Industrieroboters
