Keine halben Sachen

Vollautomatische Laserschneidsysteme für mannlose Nächte

Lasergeschnittene Teile bekommt man inzwischen fast überall. Was deshalb für den Anwender von Laser-BAZs in seiner Wettbewerbssituation zählt, ist eine ganzheitliche, automatische Lösung, die Vorteile gegenüber der Konkurrenz bringt. Durch eine solche Komplettlösung aus Maschine und Umfeld ermöglicht Salvagnini mannloses Laserschneiden für kleinste Losgrößen über ganze Schichten hinweg - bei hoher Schnittqualität, minimalen Gesamtbearbeitungszeiten und geringen Betriebskosten.

15. April 2001

Beim Laserschneiden gibt es jüngst ein Wettsteigern, dessen wirklicher Nutzen nach Ansicht einiger Experten begrenzt ist. Die Rede ist von den Verfahrgeschwindigkeiten. Es wird immer mehr versprochen, und die zum Teil propagierten Werte hören sich in der Tat beeindruckend an und bringen auch Vorteile. Doch sind sie noch lange nicht alles. Der Bearbeitungsprozeß insgesamt ist zu betrachten.

Salvagnini (Salm, Ostfildern) hat sich daher dieses Themas angenommen und eine durchgängige Lösung entwickelt: eine Roboterintegration für Fertigteilsortierung und -abstapelung, für vollautomatisches Laserschneiden mit aufeinander abgestimmten Automatisierungsmodulen, die in der Summe minimale Prozeßzeiten ermöglichen. Schließlich sind die Gesamt-Bearbeitungszeiten inklusive Logistikleistungen, Vorbereitung der Produktion, Programmierung, Materialbereitstellung, Beladung, Fertigteil- und Restgitter-Entsorgung entscheidend. Was, wenn schnelle Verfahrzeiten durch lange Be- und Entladezeiten oder gar durch Personaleinsatz für Beladen, Entladen und Sortieren der Fertigteile oder durch hohen Verwaltungs- und Programmieraufwand zunichte gemacht werden?

Nehmen wir doch zum Vergleich die Stanzzentren. Dort ist es ähnlich. Die Nibbelgeschwindigkeit ist nur ein Zeitfaktor von vielen. Auch hier geht Salvagnini einen eigenen Weg. Die Italiener erreichen 1.200 Hübe/min, mehr als die meisten anderen, sehen diese Leistung aber nur als untergeordnet an. Erst die Abstimmung aller Zyklen, der Be- und Entladung, der Fertigteilsortierung und sogar der Programmierung machen die Produktivität aus.

Hier setzt Salvagnini mit dem neuen Prinzip AJS (Automated Job Shop) an. Das beginnt bereits bei der Konstruktion und Programmierung. So kann das Lasersystem zum Beispiel über ein komplettes Auftragsmanagement die Teileaufträge entgegennehmen, automatisch in Nesting-Programme umwandeln und die dazugehörigen CAD/CAM-Programme erstellen inklusive der automatischen Einstellung und Programmierung sämtlicher Schneidparameter für das Teil. Die Software kann ebenso selbständig für die Materialbereitstellung sorgen, beispielsweise aus einem integrierten Lagerturm oder Hochregallager, das komplett in die Salvagnini-Steuerung integriert ist. Die fertig geschnittenen Teile werden automatisch entnommen und mit dem Roboter abgestapelt. Das Restgitter wird separat abgestapelt.

Voraussetzung für solch ein hochproduktives, automatisiertes System ist, daß die Laserschneidzelle in sich stimmt. Das heißt, die Leistungen des Lasers, die Wirtschaftlichkeit, Bedienfreundlichkeit und Schnittqualitäten.

Die Salvagnini-Lasersysteme L1 besitzen eine besondere Konstruktionsform, die die Vorteile von Portalstrukturen und Kragarmstrukturen miteinander vereinigt. Ergebnis ist die Salvagnini-Aeroplane-Struktur, ein zentraler Einzeltragbalken (X-Achse), auf dem ein Wagen (ähnlich wie Flugzeugtragflächen, daher der Name) mit dem Schneidkopf verfährt. Der Schneidkopf verfährt wiederum auf dem Wagen (Y-Achse). Durch diese Konzeption sind die Faltenbälge weit entfernt vom Arbeitsbereich und somit gut geschützt. Der Vorteil dieses Systems sind die sehr guten Zugänglichkeiten zur Maschine, da diese an keiner Seite von Führungen verbaut ist.

Wirtschaftliche Vorteile durch Slab-Laser

Die Lage der Platine wird vor dem Schneidprozeß mit einem neuen System optisch vermessen, wozu ein spezieller Präzisionssensor zum Einsatz kommt, der eine Genauigkeit von 5/100 mm ermöglicht und somit eine weit bessere Qualität als ein kapazitiver Sensor bietet.

Der patentierte CO2-Slab-Laser von Rofin Sinar, Hamburg, ermöglicht ein bisher nicht erreichtes, minimales Betriebskostenniveau. Dieser Laser ist diffusionsgekühlt und macht dadurch konventionelle Gasumwälzsysteme überflüssig. Es gibt keine Turbine oder Roots-Pumpe, die ständig laufen. Dadurch ergeben sich drastische Einsparungen bei den Energiekosten, denn im Stand-by-Betrieb ist beim Slab-Laser quasi nur die Steuerung eingeschaltet. Hinzu kommt ein rund 100 Mal geringerer Lasergasverbrauch als bei konventionellen Lasern. Direkt im Laser ist eine Gaspatrone integriert, deren Gas-Mix mit einem Verbrauch von weniger als 0,3 l/h für über zwölf Monate im Dauerbetrieb reicht. Außerdem gibt es hierdurch keine externen Gasflaschen, mit denen immer wieder neu das Lasergas gemischt und aufgefüllt werden muß.

Bedingt durch die Konstruktionsform des Slab-Lasers ist die Effizienz weitaus höher, denn der Slab-Laser besitzt mit einem k-Faktor von 0,8 (konventionelle Laser nur 0,5) eine optimale (Gaußsche) Energieverteilung im Strahl. Und dies bedeutet eine sehr hohe Energiedichte im Strahl. Es ist möglich, mit einem 2,0-kW Slab-Laser die gleichen Schneidergebnisse zu erhalten, wo ansonsten ein konventioneller Laser mit 2,6 kW erforderlich wäre.

Kosteneinsparungen ergeben sich - neben dem geringeren Instandhaltungs- und Wartungsaufwand - auch durch die automatische Berechnung und Einstellung aller Schneidparameter ausgehend von der CAD-Zeichnung für die momentan zu bearbeitende Materialart und -dicke. So werden unter anderem sowohl der Einsatz der Hilfsgase und die Fokuslänge automatisch eingestellt, um ein optimales Verhältnis von höchster Qualität zu kürzesten Bearbeitungszeiten zu erreichen.

Mannlos fertigen durch Roboter

Die neu vorgestellte Konzeption ist ein ganzheitliches, hochflexibles System. So ist die Beladung automatisiert, wahlweise von einem Blechstapel, mit Einzelblech-Zuführung aus einem direkt integrierten Lagerturm oder von einem Hochregallager aus. Ist der Schneidprozeß beendet, geht es ebenso automatisch weiter: Während die Maschine arbeitet, entnimmt ein Fünf-achsenroboter in maskierter Zeit die Einzelteile aus der bereits zuvor geschnittenen Blechtafel, die auf dem Gittertisch des Tischwechselsystems liegt, und legt sie sortiert auf mehrere Stapel oder in Kisten ab. Die Position der Stapel errechnet sich der Roboter vollautomatisch und zeigt die Aufteilung der Abstapelfläche sogar noch auf dem Bildschirm in einer Grafik an.

Das auf dem Wechseltisch verbleibende Restgitter wird automatisch von einem Kamm- Entladesystem aufgenommen und auf einen entsprechend angeordneten Tisch abgelegt. Überall dort, wo diese Lösung bei Dimensionen und Gewicht an physische Grenzen stößt, wird dieses zusätzliche Kamm-Entsorgungssystem als integrierte Zusatzvorrichtung genutzt, mit dem auch die ganze soeben bearbeitete Blechtafel entsorgt werden kann.

Roboter muß nicht programmiert werden

Das wichtigste ist, daß der Roboter nicht programmiert werden muß. Er ist voll in die Maschinensteuerung der L1 integriert und programmiert sich selbst. Ausgehend vom Nesting-Programm erhält der Roboter alle Befehle, wo welche Teile in der fertigen Blechtafel liegen, wo und wie diese abzugreifen sind. Auch die Stapelbildung erfolgt automatisch, und der Roboter erzeugt seine ganzen Bewegungsabläufe selbst. In grafischen Simulationen kann man sich alle Abgreif- und Abstapelsituationen anzeigen lassen, bevor die Produktion gestartet wird.

Der Roboter ist mit speziellen Saugergruppen ausgerüstet, um wirklich flexibel und universell zu sein, das heißt, um die unterschiedlichsten Teile aufnehmen zu können. So können mit der Standardversion sowohl Kleinteile mit einem Durchmesser von minimal 70 mm als auch Teile von etwa 800 x 800 mm entladen werden. Kann er einmal ein Teil nicht erfolgreich entnehmen, speichert er es und führt am Ende des Entladezyklus nochmals einen Versuch aus.

Verwaltet und gesteuert wird all dies von der Salvagnini-eigenen Steuerung „MicroMach“ unter Windows NT, einer 32-bit-Hochleistungssteuerung auf drei Ebenen, die offen für beliebige Systemintegrationen und Fabrikanbindungen ist. Und eben hier liegt der enorme Vorteil: Da Salvagnini seit jeher seine eigenen Steuerungen und Software entwickelt, hat man eine bessere Abstimmung auf die Systeme und eine einzigartige Offenheit für Automatisierungen. So war auch denn die Integration des Roboters kein großes Problem, zumal Salvagnini diese Technologie schon seit 1996 für seine Biegezentren anbietet. Dies ist im übrigen auch beim Lasersystem möglich, denn so kann der Roboter die Teile auch anderen Nachbearbeitungsstationen zuführen oder an das Gestell einer Lackieranlage hängen.

Erschienen in Ausgabe: 09/2000