So wählen Sie die richtige Lösung für die Laser-Schweißnahtverfolgung

Wichtige Punkte im Überblick

Mit Sensoren zur Nahtverfolgung wird eine präzise Echtzeitführung von Schweißrobotern ermöglicht, die zur Qualitätssicherung beiträgt.
Wichtige Auswahlkriterien sind das Messprinzip (1D-3D), die Messgenauigkeit, Abtastrate, der Arbeitsabstand sowie das Sichtfeld (FOV).
Bei der Auswahl von Sensoren müssen die Umgebungsanforderungen berücksichtigt werden, darunter Temperatur, elektromagnetische Störungen sowie die Robustheit des Sensorgehäuses.
Bei der Systemintegration sind eine intuitiv bedienbare Software, eine zuverlässige SPS-Anbindung sowie Funktionen zur Prozesssteuerung entscheidend.
Für die Datenerfassung werden die Profildaten erfasst und Messwerte gespeichert, wodurch eine vollständige Rückverfolgbarkeit sowie exakte Dimensionsmessungen ermöglicht werden.

Das Schweißen ist ein zentrales Fertigungsverfahren in zahlreichen Industriezweigen zur Verbindung metallischer Bauteile. Dieses Verfahren erfordert eine kontinuierliche Qualiätsprüfung, da die gefügten Bauteile im Betrieb hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt sind und die Schweißnaht dauerhaft zuverlässig halten muss.
In industriellen Anwendungen ist diese Prüfung jedoch mit besonderen Herausforderungen verbunden: Die Schweißnähte sind hohen Temperaturen ausgesetzt, und die Produktionsgeschwindigkeit ist häufig zu hoch, um manuelle Messungen zuverlässig durchzuführen.
Zusätzlich wirken sich die begrenzte Präzision handgeführter Messmittel sowie die Fehleranfälligkeit manueller Prüfverfahren negativ auf die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse aus. An dieser Stelle kommen die Sensoren von KEYENCE zum Einsatz, die bei diesen Herausforderungen unterstützen.
KEYENCE bietet umfassende Lösungen für die Nahtverfolgung in Schweißanwendungen. Die Messsysteme ermöglichen eine hochpräzise Erfassung der Nahtposition, hohe Abtastraten sowie eine Echtzeit-Datenverarbeitung. Dadurch lassen sich stabile und belastbare Schweißverbindungen realisieren und die für die Nahtverfolgung erforderliche Qualitätssicherung deutlich verbessern.

Bedeutung eines Nahtverfolgungssystems im Schweißprozess

Laserbasierte Nahtverfolgung wird vorwiegend in automatisierten Schweißprozessen eingesetzt und in Produktionslinien integriert, die von Schweißrobotern betrieben werden. Typische Anwendungsfelder sind die Automobil- und Luftfahrtindustrie, der Maschinen- und Anlagenbau, der Schiffbau sowie die metallverarbeitende Industrie.

Ein Laser-Profilsensor erhöht die Präzision des Schweißprozesses erheblich, indem er die Schweißnaht automatisch erkennt und den Roboter während des Schweißvorgangs exakt führt. Dies wirkt sich positiv auf die Produktivität aus, da eine schnellere Fertigung ermöglicht wird.

Durch die präzise Nachführung der Schweißnaht reduziert der Laser-Profilsensor den Bedarf an manuellen Anpassungen, was zu einer besseren Positionierung, schnellerem Schweißen und letztlich zu einem deutlich höheren Durchsatz führt. Gleichzeitig verringert sich die Wahrscheinlichkeit von Fehlern, wie etwa nicht geschlossenen Nähten oder ungleichmäßiger Durchdringung, erheblich.

Fortgeschrittene Laser-Profilsensoren passen sich zudem flexibel an Variationen der Schweißnaht an und können Änderungen in Ausrichtung oder Nahtgeometrie in Echtzeit ausgleichen. Diese Eigenschaften tragen maßgeblich zur Reduzierung von Kosten bei, die ansonsten durch Nacharbeit oder Ausschuss entstehen würden.

Kriterien zur Auswahl eines Sensors für die Nahtverfolgung

Da sich Schweißtechnologien und -verfahren je nach Material und Anwendung unterscheiden, ist es nur folgerichtig, dass auch Laser-Sensoren unterschiedlich aufgebaut sind.
Nicht alle Systeme zur Nahtverfolgung arbeiten gleich. Einige nutzen Laser-Wegmesssensoren für 1D-Messungen, während andere Laser-Profilsensoren für 2D-Scans einsetzen. Beide Systeme erfassen jedoch den Abstand zwischen Sensor und Werkstückoberfläche, um Schweißnähte zu erkennen und zu verfolgen. Meist erfolgt dies über Höhenmessungen, entweder als Reihe von 1D-Messungen oder als 2D-Scans, die Höhenunterschiede erfassen.

Schweißumgebung

Bei der Auswahl geeigneter Sensoren ist die Berücksichtigung der Schweißumgebungsbedingungen essenziell. Auch wenn Laser-Profilsensoren berührungslos messen, sind sie dennoch empfindlich gegenüber den extremen Temperaturen, denen Werkstücke während des Schweißens ausgesetzt sind. Die Betriebstemperaturen spielen daher eine entscheidende Rolle.
Zusätzlich müssen Dämpfe und elektromagnetische Störungen berücksichtigt werden, da diese die Sensorwerte verfälschen und Probleme bei der Nahtverfolgung und Roboterführung verursachen können. Deshalb ist es wichtig, elektromagnetische Störungen möglichst zu minimieren.
Die Laser-Profilsensoren der Modellreihe LJ-X8000 von KEYENCE wurden speziell für anspruchsvolle Produktionsumgebungen entwickelt und gewährleisten eine zuverlässige Schweißnahtprüfung. Dank ihrer robusten Bauweise liefern sie stabile Messergebnisse und ermöglichen eine präzise Roboterführung.

Einfache Integration

Der gewählte Sensor sollte benutzerfreundliche Software für einfache Programmierung und Anpassungen bieten. Eine unkomplizierte Integration ist besonders wichtig, wenn bestehende Produktionslinien aufgerüstet werden.
Je nach Fertigungsprozess kann die Lösung mehr als nur Nahtverfolgung erfordern. In automatisierten Produktionslinien mit Schweißrobotern sollte das System auch Steuerfunktionen bieten, z. B. Produktionsstopp oder automatisches Entfernen fehlerhafter Nähte, basierend auf den ausgegebenen Messwerten.

Genauigkeit und Präzision

Für automatisierte Schweißlösungen sind Genauigkeit und Präzision entscheidend. Achten Sie auf Sensoren mit hoher Sensitivität, die auch kleinste Abweichungen der Naht erkennen. Die Modellreihe LJ-X8000 von KEYENCE erfasst Profildaten mit 64.000 Hz, sodass keine Abweichungen verloren gehen.
Präzision ist entscheidend, um die Naht korrekt zu verfolgen und eine optimale Schweißnahtdurchdringung zu gewährleisten. Die Lösungen von KEYENCE erreichen oft Genauigkeiten im einstelligen µm-Bereich.

Nahtverfolgung

Laser-Profilsensoren ermöglichen Echtzeit-Tracking, wodurch die Position des Schweißkopfes sofort an die Werkstückbewegung angepasst werden kann. Fortgeschrittene Systeme verfügen zudem über Datenaufbereitungsfunktionen, die Analysen und Prozessoptimierungen ermöglichen.
Die Datenerfassung ist besonders wichtig, da sie eine vollständige Dokumentation der Schweißnähte liefert. So lassen sich nicht nur Messwerte sichern, sondern auch Qualitätssicherungs- und Rückverfolgbarkeitsdaten für jedes einzelne Produkt erfassen.

Schweißnahtinspektion

Laser-Profilsensoren können zudem zur Überprüfung der Schweißraupe eingesetzt werden. Jede Naht wird auf Porosität, Gleichmäßigkeit und Rissfreiheit überprüft, wodurch die Schweißsicherheit erhöht wird.
Alle relevanten Daten zur Nahtverfolgung und Schweißnahtinspektion sollten gespeichert werden, um Prozessoptimierungen und detaillierte Analysen zu ermöglichen.

Zusammenfassung

Die Auswahl des richtigen Sensors hängt von mehreren Faktoren ab:

Spezifische Anforderungen des Schweißprozesses
Umgebungsbedingungen
Material und Werkstücktyp
Benötigte Genauigkeit und Präzision

KEYENCE bietet ein umfassendes Sortiment an 2D/3D Laser-Profilsensoren, die sich für verschiedenste Schweißanwendungen eignen. Wer seine Produktionslinie aufrüsten und die Nahtverfolgung optimieren möchte, sollte KEYENCE kontaktieren, um passende Integrationsmöglichkeiten in bestehende Schweißprozesse zu besprechen.

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