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19.01.2021

Laserroboter schneidet richtig rund

Laserroboter schneidet richtig rund

Mit dem Roboter M-800iA/60 schlägt FANUC ein neues Kapitel in Sachen Präzisionsroboter auf. Bauweise, hohe Steifigkeit und die als Standard integrierte iR Calibration Signature Technologie machen ihn zum präzisesten Roboter im FANUC Produktportfolio. Dieser Roboter ist das erste Modell einer neuen Serie des führenden Roboterherstellers.

Eine Kreisbahn unter 20 Millimeter Durchmesser abzufahren, ist für einen 6-Achs-Roboter eine Herausforderung, erst recht bei größeren Traglasten. Kreise sind dann eher oval, das Spiel einer 6-Achs-Kinematik setzt bislang Grenzen. Aus der Bearbeitungstechnik kommt allerdings die Forderung, auch hochgenaue Bahnanwendungen flexibel zu automatisieren. Dazu ein Beispiel: Beim Beschnitt einer B-Säule von einem Fahrzeug kommt es nicht darauf an, den Laserkopf zehntelmillimeter-genau zu positionieren. Aber es ist Flexibilität gefragt. Wenn dann noch kleine, kreisrunde Löcher zu schneiden sind, bleiben praktisch wenig Alternativen. Bislang setzt man für solche Arbeiten 5-Achs-Laserschneidmaschinen ein.

Das soll und kann jetzt anders werden. Denn Versuche von FANUC in Japan und nun auch in Neuhausen haben gezeigt, dass der neue Roboter M-800iA/60 durchaus in der Lage ist, mit Laserportalen mitzuhalten, wenn es um die Genauigkeit geht. Bastian Fritz, Technical Engineer Robotics bei FANUC, steckt den Einsatzbereich ab: „Unser neuer Roboter mit seiner
3D-Fähigkeit wird gegenüber 5-Achs-Lasermaschinen eine echte Alternative sein.“ Denn der Roboter bringe alle Freiheitsgrade mit, habe einen großen Arbeitsraum und sei kostenmäßig günstiger.

Die sehr symmetrische Stahlkonstruktion des M-800iA verhindert, dass sich der Roboter bei thermischer Belastung nicht unkontrolliert seitlich ausdehnt, sich also nicht verbiegt. Da es sich nicht gerade um einen dynamischen Prozess handelt, lässt sich eine solche Ausdehnung rechnerisch vergleichsweise einfach korrigieren.

Aufgabe im Testcenter bei FANUC in Neuhausen waren Schnitte unterschiedlicher geometrischer Formen wie Kreise oder Mehrecke. Erste Schneidversuche erfüllte der Roboter mit Bravour. Bastian Fritz kurz und knapp über die Ergebnisse: „Gestochen scharf. Einwandfreier Schnitt. Der Roboter hält, was er verspricht.“ Aber: Ein Labor ist kein Technikum und noch lange keine Produktionshalle. Insofern ist man bei FANUC gewohnt zurückhaltend, was die Ergebnisse in Zahlen betrifft. Kundenanforderungen aus der Praxis der Blechverarbeitung, die man zu Beginn der Versuche in Benchmarks zusammengefasst hat, wurden erfüllt.

Mechanische Grundvoraussetzung für die Präzisionsarbeit ist die enorme Steifigkeit des neuen Roboters. So wurden die Achsen 2 und 3 konstruktiv verstärkt und an entscheidenden Stellen mit zusätzlichem Material verstärkt. Trotzdem bleibt die Silhouette des Roboters schlank. Da die Achse 1 aus der R-2000i Serie stammt, ist die Stellfläche auch gleich groß.
Die Reichweite des M-800iA/60 beträgt 2040 Millimeter. Die Achsen sind so schnell, dass es im Datenblatt heißt: Möglicherweise wird die Maximalgeschwindigkeit (150 bis 400 °/s) bei kurzen Distanzen nicht erreicht. Die Wiederholgenauigkeit ist im ersten Handout mit ± 0,015 Millimeter angegeben. Das ist schon ziemlich respektabel, aber noch kein Alleinstellungsmerkmal.

Erste Schneidversuche erfüllte der Roboter mit Bravour. - © FANUC
Erste Schneidversuche erfüllte der Roboter mit Bravour. © FANUC

Womit der Roboter richtig punktet, ist die Absolutgenauigkeit. Bastian Fritz: „Die Mechanik des Roboters in Kombination mit der Software iR Calibration Signature hat eine hohe Absolutgenauigkeit zur Folge.“ Diese Software vermisst jedes Robotermodell auf seine Fehler hin und legt praktisch ein Kompensationsmodell über die Roboterkinematik. Damit arbeitet der Roboter deutlich genauer als ein Standardmodell. Beim M-800iA/60 gehört die iR Calibration Signature Technologie zur Standardausführung. Prinzipiell könnte man die Software auch bei anderen Robotern, also nicht nur beim Laserroboter, verwenden.

Der M-800iA ist für Lasererfahrene Systemintegratoren eine Option, attraktive Schneidzellen zu konzipieren. Als Zielgruppe hat FANUC jedoch auch Anlagenbauer im Visier, die Roboter zukaufen und über entsprechendes Know-how bei der Integration verfügen. Darüber hinaus steht FANUC mit seinem breiten Spektrum an CO2- und Faserlasern von 0,5 bis 12 kW auch als Lieferant von Strahlquellen bereit. Zahlreiche Software-Optionen und Schnittstellen erleichtern die standardmäßige Integration der FANUC Roboter in Schneidzellen oder Anlagen ebenso wie die Integration von Strahlquellen. Fritz: „Vorbereitete Schnittstellen machen die Integration zu einer leichten Übung. Klar, dass wir zu den meisten gängigen Peripherie-Komponenten kompatibel sind.“

Womit der Roboter richtig punktet, ist die Absolutgenauigkeit. - © FANUC
Womit der Roboter richtig punktet, ist die Absolutgenauigkeit. © FANUC

Der M-800iA/60 ist durchaus vielseitig einsetzbar. Bastian Fritz: „Wir haben den Roboter im Bereich ‚hochgenaue Bahnapplikationen‘ platziert.“ Eine Kombination mit anderen Lasern sei durchaus möglich. „Außerdem haben wir Kernapplikationen definiert, für die sich der Roboter sehr gut einsetzen lässt.“ Dazu gehören Wasserstrahlschneiden oder hochgenaue Bohraufgaben. Aufgrund seiner Steifigkeit werden auftretende Prozesskräfte gut bewältigt. Von daher sind durchaus auch Fräsaufgaben ein Arbeitsgebiet für den FANUC Roboter.“

(Quelle: Presseinformation der FANUC Deutschland GmbH)

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AutomationLaserstrahlschneidenRobotikSchneidenSchneidtechnologien

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