Abstract No.:
4285

 Scheduled at:
Wednesday, September 16, 2015, Saal Seoul 9:00 AM
Lasermaterialbearbeitung


 Title:
Zentrale aktive Sicherheitseinrichtung für Laser-Materialbearbeitungsanlagen - eine kostengünstige und sichere Alternative zu massiven Laserzellen?!

 Authors:
Michael Kick* / Institut für Wekzeugmaschinen und Betriebswissenschaften - TU München, Deutschland
Florian Lugauer / iwb - Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften, Technische Universität München, Garching

 Abstract:
Hochbrillante Laserstrahlquellen mit hohen Ausgangsleistungen, mit flexiblen Führungskinematiken und Ablenkoptiken ermöglichen neue Anwendungen in der Fertigungstechnik. Moderne Verfahren, wie die Remotebearbeitung, sind durch große Arbeitsabstände und hohe Prozessgeschwindigkeiten gekennzeichnet. Basierend auf diesen Entwicklungen steigen auch die Anforderungen an die Sicherheitstechnik, um Mensch und Umwelt vor unvorhergesehener Strahlung zu schützen. Konventionell wird der Schutz in Laser-Materialbearbeitungsanlagen durch Laserzellen mit passiven Schutzwänden aus Metall oder Beton realisiert. Diese können jedoch der Strahlung moderner Strahlanlagen nur verhältnismäßig kurze Zeit Widerstand leisten. Ferner ist die Auslegung passiver Schutzwände komplex und aufwendig. Ergänzend dazu existieren aktive Sicherheitssysteme, welche die Anlage im Fehlerfall innerhalb von Sekundenbruchteilen abschalten. Jedoch sind auf Grund der hohen Anforderungen an die funktionale Sicherheit lediglich zwei solcher Einrichtungen kommerziell erhältlich. Beide Systeme sind wandbasiert, d.h. die Sensorik befindet sich in oder auf der Wand. Es werden dabei für eine Laserzelle mehrere Sensoreinheiten benötigt, weshalb die Kosten mit der Größe der Einhausung überproportional stark zunehmen. Am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München wird hingegen ein zentrales aktives Lasersicherheitssystem entwickelt, welches nur eine einzige zentral angeordnete Sensoreinheit benötigt. Dieses Konzept wurde zunächst in Form eines Funktionsmusters realisiert. Eine Adaptierung für eine Produktionsanlage mit starrer Bearbeitungsoptik wird derzeit angestrebt, die Umsetzung an Ablenkoptiken befindet sich in der Planungsphase. Das System wird an der Bearbeitungsoptik angebracht und verfolgt während des Bearbeitungsprozesses den Brennfleck der Laserstrahlquelle mittels optischer Verfahren. Aus den Daten der Führungskinematik berechnet das System die Soll-Position des Brennflecks und bestimmt die Koordinaten von dessen Abbildung auf dem Kamerachip. Befindet sich der Brennfleck nicht an diesem Ort, schaltet die Logik des Systems die Strahlquelle umgehend ab. Dies erlaubt die Nutzung von dünnen passiven Laserschutzwänden als Einhausung. Im Vergleich zu wandbasierten Systemen wird die Wirtschaftlichkeit gesteigert, da nur eine Sensoreinheit benötigt wird und die Einhausung kostengünstiger ausgeführt werden kann.

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