Grundlagen • Lieferprogramm
Die aser emote-TechnikL R
L Raser emote • Grundlagen
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Kernstück unserer Laser Remote Systeme kurz LR Systeme ist jeweils eine hochdynamische Laserstrahlablenkungs-
kinematik für verschiedene Arbeitsraumgrößen in 3D bzw. 3D plus 4. Zustellachse zur Arbeitsraumerweiterung.
Die Antriebe bestehen aus hochdynamischen Linearmotoren, die für Kreisbewegungen als sogenannte Drehtische aus-
gelegt sind. Die Regelung erfolgt über Einsatz von hochauflösenden Absolutgebern der EnDat-Familie der
Fa. Heidenhain.
Die z-Positionierung erfolgt bei unseren Systemen durch Verfahren der Fokuslinse, die bei Brennweiten von
1400-1600 mm in der Praxis ein vorheriges Konditionieren des Laserstrahls erforderlich macht.
Anfänglich realisierte man dies durch ein reflektiv wirkendes Teleskop. Die anschließende Fokussierung erfolgte durch
eine transmissiv wirkende Linse. Heute fasst man beide Funktionen zusammen und arbeitet mit einem sogenannten
Fokusteleskop, welches üblicherweise in Verbindung mit CO -Lasern eingesetzt wird. Dieses Fokusteleskop bietet den 2
weiteren Vorteil, dass es keinen Focus Shift wie bei der Erwärmung transmissiver Fokuslinsen durch höhere
Laserleistungen gibt.
Arbeitsraummodell
Vielleicht kennen Sie unsere LR-Technik bereits unter
dem Handelsnamen RWS unseres OEM-Partners Rofin
Sinar.
Schon zu Beginn lieferte der CO -Laser die notwendige 2
Strahlqualität für eine Remote Anwendung. Inzwischen
stehen aber auch Scheiben- sowie Faserlaser in hoher
Strahlqualität und nötiger Leistung zur Verfügung.
Durch einfachen Austausch der optischen
Komponenten in unseren Systemen, lassen sich diese
für alle 3 Laserstrahlquellen einsetzen. Dabei ist das
Strahlbewegungssystem immer identisch und in drei
Arbeitsraumlängen (max. 1,25m; 2,0m und 2,85m)
erhältlich.
Die Arbeitsraumbreite beträgt immer max. 1,4m. Die
Systeme beinhalten unsere bewährte Focus-Finder
Funktion für einfaches Teach-In
Programmieren.
Ein optionaler Einsatz von
Qualitätssicherungssystemen,
wie von den Firmen Precitec
oder Plasmo angeboten, ist kon-
struktiv ebenfalls berücksich-
tigt. Um bei Faserlasern eine
schnelle Sicherheitsschaltung
zu realisieren (z.B. beim
Werkstück wechseln), bieten
wir Ihnen optional eine
Strahlenfalle zur Integration in
unsere LR-Box an.
Auf Basis unserer RS Roboter Steuerungen und der
Erfahrung mit etlichen 1000 Einsätzen im Feld, steht
Ihnen für die besonderen Anforderungen der LR-
Kinematiken inzwischen die SC 3 Controllergeneration
mit dem dazu passenden Teach Panel TP 3 zur
Verfügung.
Diese bedient neueste Anforderungen an Sicherheit und
Kundenwünschen bei gewohnt einfacher Bedienung. In
Ergänzung unserer bewährten Softwaretools, wie z. B.
Pendeln oder die Umwandlung relativer Unter-
programme in prozessoptimale Absolutprogramme,
führten wir eine Reihe Neuerungen ein. Beispielhaft sei-
en hier nur die 10-fache Programmspeichererweiterung
und eine deutlich vereinfachte Sicherheitseinbindung
genannt.
L Raser emote • Lieferprogramm
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LR 1LR 1 Fiber, Disk, Co2
LR 1
LR 2
LR 2LR 2 Fiber, Disk, Co2
LR 3
LR 3LR 3 Fiber, Disk, Co2
ArbeitsspiegelpositionenFeste
ArbeitsspiegelpositionenVariable
L Raser emote • Lieferprogramm
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LR 1LR 1 LR 1 DiskLR 1LR 1 Fiber
LR 1LR 1 CO2
Abmessungen (LxBxH) ca. 1700x800x700 mm
Gewicht LR 1
SC 3
ca. 450 kg
ca. 100 kg
Anschlusswerte 230/400 VAC 50 Hz 3x16 A
Kühlsystem LR 1 Luft- und
Wasserkühlung
Kühlsystem SC 3 Luftkühlung
Anzahl Achsen 3 Linearmotoren
Umgebungsbedingungen
Temperatur Luftfeuchtigkeit
(kein Kondensat)
+10 bis +40 °C 90% bei 20 °C
50% bei 40 °C
Punktwiederholgenauigkeit ±0,1 mm
Theoretische x/y -
Positioniergeschwindigkeit
100 mm / 50 ms
(ca. 2 m/s)
Technische Daten
LR 1 1250 mm
LR
1 1
40
0 m
m
Brennweite f: 1600 mm
z -Ebene: 1090 mm0Beispiel bei Arbeitstiefe z: 200 mm
Y
X
Z
Beispiel
Arbeitsraum LR 1
L Raser emote • Lieferprogramm
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LR 2LR 2LR 2 DiskLR 2LR 2 Fiber
LR 2LR 2 CO2
Abmessungen (LxBxH) ca. 2000x800x700 mm
Gewicht LR 2
SC 3
ca. 600 kg
ca. 100 kg
Anschlusswerte 230/400 VAC 50 Hz 3x16 A
Kühlsystem LR 2 Luft- und
Wasserkühlung
Kühlsystem SC 3 Luftkühlung
Anzahl Achsen 4 Linearmotoren
Umgebungsbedingungen
Temperatur Luftfeuchtigkeit
(kein Kondensat)
+10 bis +40 °C 90% bei 20 °C
50% bei 40 °C
Punktwiederholgenauigkeit ±0,1 mm
Theoretische x/y -
Positioniergeschwindigkeit
100 mm / 50 ms
(ca. 2 m/s)
LR 2 2000 mm
LR
2 1
40
0 m
m
Y
X
Z
Technische Daten
LR 2 2000 mm
Brennweite f: 1600 mm
z -Ebene: 1090 mm0Beispiel bei Arbeitstiefe z: 200 mm
Y
X
Z
Beispiel
Arbeitsraum LR 2
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L Raser emote • Lieferprogramm
LR 3LR 3 LR 3 DiskLR 3LR 3 Fiber
LR 3LR 3 CO2
Abmessungen (LxBxH) ca. 3000x800x700 mm
Gewicht LR 3
SC 3
ca. 700 kg
ca. 100 kg
Anschlusswerte 230/400 VAC 50 Hz 3x16 A
Kühlsystem LR 3 Luft- und
Wasserkühlung
Kühlsystem SC 3 Luftkühlung
Anzahl Achsen 4 Linearmotoren
Umgebungsbedingungen
Temperatur Luftfeuchtigkeit
(kein Kondensat)
+10 bis +40 °C 90% bei 20 °C
50% bei 40 °C
Punktwiederholgenauigkeit ±0,1 mm
Theoretische x/y -
Positioniergeschwindigkeit
100 mm / 50 ms
(ca. 2 m/s)
Technische Daten
LR 3 2850 mm
LR
3 1
40
0 m
m
Brennweite f: 1600 mm
z -Ebene: 1090 mm0Beispiel bei Arbeitstiefe z: 200 mm
Y
X
Z
Beispiel
Arbeitsraum LR 3
L Raser emote • Komponenten
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StrahlquellenDie eingesetzten Lasertypen unterscheiden sich zudem noch auf Grund der Anforderungen an die spezielle Aufgabe:
Typ
Hersteller
Wellenlänge
Applikation
Optiken
CO
2
Arbeitsspiegel: CuMo (Kupfer/Molybdän)Fokussierung: Linse ZnSe (Zink/Selenit) oder Spiegel Cu (Kupfer)Teleskop: Reflektor mit Kupferspiegeln
CO Slab2
Rofin-Sinar Laser
10.600 nm
Kunststoffbearbeitungbei 1.500 - 2.500 W
Schweißenbei 3.000 - 6.000 W
Faserlaser (Fiber)
IPG
1.070 nm
Schweißenbei 3.000 - 6.000 W
Scheibenlaser (Disk)
Trumpf
1.035 nm
Schweißenbei 3.000 - 6.000 W
Arbeitsspiegel: Quarzglas
Linse: Quarzglas
Kollimator: Quarzglaslinsen (transmissiv)
Schutzglas: Quarzglas NEU
Typ
Hersteller
Wellenlänge
Applikation
Optiken
Yb
L Raser emote • Optische Komponenten
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Optische Komponenten für Fiber- / Disklaser
Kollimator: Um später eine optimale Fokussierung des Strahles zu erreichen, muss der
Laserstrahl zunächst aufgeweitet und parallelisiert werden. Dies geschieht beim Fiber- /
Disklaser mittels eines 3” Kollimators.
Fokuslinse: Mittels der Fokuslinse wird der Strahl auf einen Spotdurchmesser von ca.
0,6 mm fokussiert (bei f=1600 mm / 100 µm Arbeitsfaser). Für Fiber- / Disklaser wird eine
Fokuslinse aus Quarzglas verwendet. Da die Fokuslinse verfahrbar ist, können auch 3-D
Teile geschweißt werden.
Umlenkspiegel: Der Arbeitsspiegel lenkt den Laserstrahl mittels schneller
Lineardrehtische in den zur Verfügung stehenden Arbeitsraum. Der Arbeitsspiegel
besteht ebenfalls aus Quarzglas.
Schutzglas: Die Wellenlänge des Fiber- / Disklasers erlaubt nun erstmals den Einsatz
eines Schutzglases. Dieses schützt den Innenraum und erstmalig ist so mittels zusätzli-
cher Reinluftspülung ein besserer Schutz der sensiblen Optiken möglich.
Optische Komponenten für CO -Laser2
Teleskop: Die Aufweitung und Parallelisierung des Laserstrahls wird beim CO -Laser 2
durch ein Teleskop vorgenommen, in dem mehrere Spiegel angeordnet sind.
Fokuslinse: Aufgrund der unterschiedlichen Wellenlänge der Laserstrahlquellen besteht
die Fokuslinse für CO -Laser aus Zink-Selenit. Der fokussierte Spot hat einen 2
Durchmesser von ca. 0,9 mm (bei f=1600 mm).
Umlenkspiegel: Der Umlenkspiegel für CO -Laser besteht aus einem 2
molybdänbeschichteten Kupferspiegel.
Schutzglas: Da die Wellenlänges des CO -Lasers nur ein Schutzglas aus Zink-Selenit 2
erlauben würde, sieht man von dessen Einsatz ab.
L Raser emote • Optische Komponenten
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Alternativ zu den herkömmlichen transmissiven Fokussieroptiken können wir unsere Laser-Remote-Systeme RWS und
LR auch mit reflektiven Fokussieroptiken liefern. Speziell bei höheren Laserleistungen kann dadurch der Fokusshift,
der durch die thermische Veränderung der herkömmlichen Fokuslinsen auftritt, weitestgehend verhindert werden.
Dieser Effekt ist bei den Zink-Selenid Linsen in Systemen, die mit CO2-Lasern betrieben werden, etwas stärker
ausgeprägt als bei den Quarzglaslinsen in Systemen, die mit Faser- bzw. Scheibenlaser betrieben werden.
I n d e n CO 2 - L a s e r S y s t e m e n ko m m t e i n K u g l e r
Spiegelfokussierkopf zum Einsatz, der sowohl das Teleskop zur
Strahlaufweitung als auch die Zink-Selenid Linse ersetzt. Die
Spiegel im Fokussierkopf werden aktiv wassergekühlt, wodurch
sich ein stabiler Arbeitspunkt einstellt. Die Gehäuseeinheit wird
zusätzlich mit Feinluft gespült, um eine Verschmutzung des
Innenraums zu vermeiden.
In den Faser- bzw. Scheibenlasersystemen ersetzt der
Spiegelfokussierkopf die herkömmliche Quarzglaslinse. Zur
Strahlaufweitung wird der bisher eingesetzte transmissive
Kollimator durch einen reflektiven Kollimator, ebenfalls von der
Firma Kugler, ersetzt.
Der Spiegelfokussierkopf kann in unterschiedlichen
Brennweiten geliefert werden, so dass die bisherigen
Arbeitsraumgrößen erhalten bleiben. Je nach verwendeter
Strahlquelle, können die eingesetzten Spiegel mit
unterschiedlichen Beschichtungen zur Verfügung gestellt
werden. Dies sind üblicherweise Molybdän bei CO2-Laser
Systemen bzw. Hartgold bei Faser-/Scheibenlasersystemen.
Option reflektive Fokussieroptiken
Kollimator Fa. KUGLER
Spiegelfokussierkopf Fa. KUGLER
L Raser emote • Optische Komponenten
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Laser Remote Welding - Strahlführung
CO -Laser2
Spiegelfokussierkopf
asphärisch
geschliffenUmlenkspiegel
Scannerspiegel
Werkstück
Werkstück
Scannerspiegel
Faser- / Scheiben-Laser
Spiegelfokussierkopf
asphärisch
geschliffen
Spiegelkollimator
Strahlführung mit reflektiven Optiken am Beispiel eines CO -Lasers 2
Strahlführung am reflektiven Optiken am Beispiel eines Faser- / Scheiben-Lasers
evtl.
Strahl-
weiche
YLR
LASER
L Raser emote • Applikationen mit CO -Laser2
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Anlage RWS-C
Laser Rofin Sinar DC045
Laserleistung 2 kW (10.600 nm)
Materialstärke 3 mm Kunststoff
Anzahl Pitchlöcher 504
Gesamttaktzeit 20 s
Pitchversuch Kunststoffplatte
Prozessparameter
Pitchversuch Kunststoffplatte
Pitchen (Laserbohren) einer Kunststoffplatte in
einer Laser Remote Anlage mit einem 4,5 kW
CO -Slab Laser.2
Laser Remote Welding
Laser Remote Pitching
Schweißen von praktischen Teilen in einer
Laser Remote Anlage mit einem 3,5 kW CO -2
Slab Laser.
Anlage RWS 3.1
Laser Rofin Sinar DC035
Laserleistung 3,5 kW (10.600 nm)
Materialstärke 0,8 auf 1,2 mm Stahl
Schweißgeschwindigkeit 45 mm/s (2,7 m/min)
Pendelnaht ja (1/4/20)
Prozessgas gefilterte Zellenluft
Oberseite
Praxisschweißversuch
Unterseite
Schweißversuch Instrumententafelträger
Prozessparameter
In unserer Applikationshalle bieten wir Ihnen nun erstmals die Möglichkeit, Versuche sowohl mit
einem 4,5 kW CO -Laser als auch mit einem 4,5 kW Faserlaser durchzuführen. Sie haben so direkte 2Vergleichs-möglichkeiten und damit eine Entscheidungshilfe bei der Auswahl der für Ihre
Applikation am besten geeigneten Laserstrahlquelle.
Kundenversuche
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Laser emote • Applikationen mit Faser-LaserR
Anlage LR 2 Fiber
Laser IPG YLR 2000
Laserleistung 2 kW (1070 nm)
Materialstärke 1 auf 3 mm Stahl
Schweißgeschwindigkeit 15 mm/s (0,9 m/min)
Pendelnaht ja (1/4/20)
Prozessgas Druckluft 2 bar
Oberseite
Unterseite
Prozessparameter
Praxisschweißversuch
Schweißen von praktischen Teilen in einer Laser
Remote Anlage mit einem 2 kW Yb-Faserlaser.
Laser Remote Welding
Vergleich Faserlaser / CO -Laser2
Faserlaser CO2-Laser
Laser YLS-4500 D C 045
Laserleistu ng 4600 W 4500 W
RWS-Typ LR 3 RWS-LS
Bren nweite 1600 mm 1600 mm
Faserlaser CO -Laser2
Material DC 04
Materialstärke 2x 1 mm
V=120 mm/s V=60 mm/s
Oberseite
Unterseite
Oberseite
Unterseite
Material DC 04
Materialstärke 3x 1 mm
V=80 mm/s V=45 mm/s
Oberseite Oberseite
Unterseite Unterseite
L Raser emote • Komponenten
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Steuerung
Arbeitsräume
SC 3SC 3Steuerung
TP 3TP 3Teach Panel
Durchgehender Arbeitsraum Getrennter Arbeitsraum
Der durchgehende Arbeitsraum ergibt sich durch ein
kontinuierliches Verfahren des Arbeitsspiegels.
Der getrennte Arbeitsraum ergibt sich durch festes
Anfahren zweier Endpositionen, die mit Hilfe von
Sicherheitsschaltern abgefragt werden und einer
Betriebsmittelsteuerung zur Verfügung stehen. Der
getrennte Arbeitsraum ist bei dem Laser Remote
Module LR 3 durch optionale Aufrüstung möglich. Bei
Berücksicht igung der s icherheitsrelevanten
Vorschriften ergeben sich so zwei Arbeitsräume, von
denen in einem geschweißt werden kann, während der
andere durch einen Werker beladen wird.
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L Raser emote • Anlagentechnik
Bei Bedarf stellen wir gern den Kontakt zu kompetenten Anlagenbauern her.
Auf der linken Seite ist unsere LR-Laboranlage,
die mit einem Yb-Faserlaser betrieben wird,
abgebildet.
Auf dieser 2004 in Betrieb
genommen Anlage eines
Automotivzulieferers werden
täglich ca. 1.200 komplexe
Teile, die aus 11 Einzelblechen
bestehen, im Drei-Schicht-
Bet r ieb mi t ca . 64 .000
Schweißungen pro Tag gefügt.
LR-Modul
Strahlquelle
Zellenluft-(Prozess-)
behandlung
Zellenluft-,
Prozessluft-
behandlung
Luftauf-
bereitung
(bei CO2)
Rückkühlung für
Laser und optische
Komponenten
Laser-
steuerungBMS
SC 3
Controller
TP 3TeachPanel
TP 3
Teach
Panel Ihre
Applikation
Sicherheitsumhausung
Durch das modulare Konzept der LR-Familie
sind vielfältige Einsatzvarianten sehr einfach
zu realisieren.
Nachfolgend sind ein generelles Anlagen-
schema und zusätzlich beispielhaft einige
Betriebsmöglichkeiten dargestellt.
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L Raser emote • Applikation
LR 2 mit 4,5 kW Faserlaser
In unserer Applikationshalle bieten wir Ihnen die Möglichkeit, Schweißversuche im Vorfeld einer möglichen
Anlagenplanung durchzuführen. Es steht ein Faserlaser der Firma IPG zur Verfügung.
Unserer Anlage mit einer Leistung von 4,5 kW kann sowohl zum
Schweißen von Muster- als auch zur Serienfertigung eingesetzt
werden.
Neben der Durchführung von Schweißversuchen besteht in unserer Applikationshalle auch die Möglichkeit, mit den
zur Verfügung stehenden Anlagen, eine Prototypen- oder
Kleinserienfertigung durchzuführen. Ist bereits Erfahrung mit unseren Anlagen vorhanden, so kann dies durch Ihr
eigenes Personal durchgeführt werden oder auch als Dienstleistung durch SEF Personal.
Neben der Durchführung von Schweißversuchen besteht in unserer Applikationshalle auch die Möglichkeit, mit den
zur Verfügung stehenden Anlagen, eine Prototypen- oder
Kleinserienfertigung durchzuführen. Ist bereits Erfahrung mit unseren Anlagen vorhanden, so kann dies durch Ihr
eigenes Personal durchgeführt werden oder auch als Dienstleistung durch SEF Personal.
Für Musterstückzahlen stehen diverse Spannzangen zur Fixierung des Werkstücks zur Verfügung. Bei Kleinserien ist es
bereits sinnvoll, Laborspannvorrichtungen mit Kniehebelspannern zu nutzen, die Sie, soweit vorhanden, gerne
mitbringen können oder die wir auch gerne für Sie anfertigen. Bei größeren Serien werden dann entsprechend für die
Serienfertigung geeignete pneumatische oder
Zur Analyse der durchgeführten Schweißversuche
besteht die Möglichkeit, Schliffe der Schweißungen
durchzuführen. Hierzu bieten wir Ihnen zwei Verfahren an. Für eine schnelle Beurteilung der Schweißung wird das
Werkstück an einer Schweißung durchtrennt, angeschliffen und kurz angeätzt, so dass bereits nach 30-60 Minuten ein
Ergebnis vorliegt.
Schliffe zur schnellenBeurteilung einer Schweißung
Vergossene Schliffe zu Dokumentationszwecken
Zur ausführlichen Dokumentation werden die Schliffproben
folgendermaßen aufbereitet:
! Heraustrennen eines kleinen Teils des Werkstücks
! Vergießen dieser Werkstückprobe
! Vakuum ziehen zur Vermeidung von Luftblasen in der
Vergußmasse
! Anschleifen und Polieren der Probe in 5 feiner werdenden
Körnungen
! Anätzen der Probe
Diese Proben stehen innerhalb von 24-48 Stunden zur
Verfügung.
Stand: Juni 2013 R06
Tel.: +49 (0) 4136 909-0
Fax.: +49 (0) 4136 909-22
www.sef.de
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Kringelsburg 2a
21379 Scharnebeck
GERMANY