UNA SOLUZIONE ALL IN ONE PER LA SALDATURA LASER
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SOLUZIONI
UNA SOLUZIONE ALL IN ONE
PER LA SALDATURA LASER
1. Il robot integrato
di saldatura laser
Panasonic L.A.P.R.I.S.S.
1
ROBOTECO-ITALARGON HA PRESENTATO UFFICIALMENTE AL MERCATO ITALIANO IL ROBOT
INTEGRATO DI SALDATURA LASER PANASONIC LAPRISS ISPIRATO DALLO STESSO CONCETTO
DELLA TECNOLOGIA TAWERS, LAPRISS, LASER PROCESSING ROBOT INTEGRATED
SYSTEM SOLUTION, RIASSUME NELL’ACRONIMO IL CONCETTO DI ALL IN ONE SINONIMO
DELLE SOLUZIONI PANASONIC. I SUOI PRINCIPALI ELEMENTI SONO STATI INFATTI SVILUPPATI
DA PANASONIC E INTEGRATI SOTTO LA SUPERVISIONE DI UN’UNICA E POTENTE CPU
CHE NE GESTISCE ANCHE IL PROCESSO.
di Federico Distante
28 - APPLICAZIONI LASER - PubliTec
SOLUZIONI
F
2. LAPRISS, Laser
ondata nel 1988 come divisione del 2 Processing Robot
Gruppo Salteco (da 70 anni conces- Integrated System
Solution, riassume
sionari esclusivi per l’Italia del mar-
nell’acronimo il
chio Castolin Eutectic), Roboteco nasce concetto di All In
dall’intuizione di una crescente necessità One sinonimo delle
soluzioni Panasonic.
nel mercato di automatizzare i procedi-
menti nella saldatura di produzione. Da
allora l’azienda (divenuta S.p.A. nel 2001)
ha fatto della robotizzazione dei processi
di saldatura ad arco la sua missione. Gra-
zie alla partnership quasi trentennale con
Panasonic Welding System, Roboteco si
è affermata progressivamente negli esi-
genti e competitivi settori dell’Automo- 3. L’oscillatore laser
tive e della General Industry, specializzan- Panasonic integrato
in LAPRISS è un
dosi nell’integrazione nei propri impianti sistema DDL
della tecnologia giapponese Panasonic (Direct Diode Laser),
l’ultima generazione
Tawers, un modello rivoluzionario che dei laser ad alta
prevede la fusione completa tra robot e brillantezza,
con una
saldatrice. potenza
Nel 2017 Roboteco S.p.a. acquisisce Ita- di 4 kW.
largon, la divisione di SIAD Macchine Im-
pianti S.p.A dedicata alla progettazione,
realizzazione e manutenzione di impianti La saldatura laser
per la saldatura, il taglio e la manipola- La saldatura laser è una tecnica di recen-
zione, sia nella fornitura di linee di pro- te sviluppo in continua evoluzione che,
duzione complete automatizzate, che di rispetto ai processi tradizionali, permette
impianti automatici e semiautomatici e di di ottenere numerosi vantaggi operativi
celle robotizzate “chiavi in mano”. Questa e qualitativi ormai noti. D’altro canto, la
unione ha sancito la nascita di un polo di qualità delle giunzioni tra i metalli spesso
riferimento assoluto nel settore, met- non soddisfa le attese sul risultato finale
tendo a servizio della propria clientela a causa della non perfetta integrazione
un importante know-how ed esperienza tra i diversi sistemi che gestiscono il pro-
frutto di una lunga tradizione, di ottime cesso di saldatura. Tale problema è stato
capacità di progettazione, integrazione e recentemente superato da Panasonic.
assistenza e di una riconosciuta compe- Il marchio Panasonic è ormai noto nel
tenza sui processi di saldatura. Lo scorso campo della saldatura robotizzata per
anno, il 2018, in cui si sono celebrati i 30 l’innovativa tecnologia TAWERS, dedicata
anni di attività di Roboteco, i 100 anni alle applicazioni di saldatura ad arco (MIG/
di Panasonic e i 60 di Italargon, ha visto MAG/TIG/Plasma). La tecnologia Panaso- 3
l’ingresso della società nel mercato auto- nic TAWERS consiste nella gestione del
motive spagnolo con 2 “Technology Cen- processo di saldatura attraverso una sola te. Ispirandosi allo stesso concetto della
ter” situati a Barcellona e Bilbao. CPU che sovraintende sia alla gestione tecnologia TAWERS, è stato concepito e
Oggi Roboteco-Italargon è una realtà in- dei movimenti del robot che al controllo lanciato sul mercato il LAPRISS: il robot
ternazionale in continua crescita che van- dell’arco elettrico, senza l’utilizzo di inter- integrato di saldatura laser, i cui principali
ta oltre 3.000 robot installati in più di 900 facce analogico-digitali. In questo modo, elementi sono sviluppati da Panasonic e
aziende in Italia, Europa, Asia e America. la saldatrice e l’alimentatore del filo ven- integrati sotto la supervisione di un’uni-
Solo negli ultimi 10 anni il suo staff, com- gono gestiti come un asse robot sincro- ca e potente CPU che ne gestisce anche
posto da 50 esperti e tecnici del settore, nizzato. Grazie a questa rivoluzionaria il processo (Figure 1 e 2). Questo robot
ha installato più di 1.200 impianti “chiavi intuizione degli ingegneri giapponesi, è integrato di saldatura laser, è stato uffi-
in mano” completamente progettati e stato possibile ridurre dal 20% al 40% i cialmente presentato da Roboteco-Ita-
realizzati nelle tre sedi operative di Limito tempi ciclo e aumentare notevolmente largon in occasione della fiera LAMIERA
di Pioltello (MI), Ceranesi (GE) e Curno (BG). l’efficienza globale delle linee robotizza- 2019.
NOVEMBRE DICEMBRE 2019 APPLICAZIONI LASER - 29
SOLUZIONI
5. L’elevata qualità
del fascio abbinata
con la lunghezza
d’onda del laser
a diodi permette
di ottimizzare la
saldatura su molti
metalli.
4. Il concetto del Wave Beam Combined su
una barra laser a singolo diodo.
LAPRISS, Laser Processing Robot Integra-
ted System Solution, riassume nell’acro-
nimo il concetto di All In One sinonimo
delle soluzioni Panasonic. LAPRISS è il
robot integrato di saldatura laser, i cui
principali elementi sono sviluppati da Pa-
nasonic e integrati sotto la supervisione
di un’unica potente CPU che ne gestisce
l’intero processo.
Concetto innovativo impiegando
sorgenti di ultima generazione
7. La serie di robot
L’oscillatore laser Panasonic è un sistema TM di Panasonic
DDL (Direct Diode Laser), l’ultima genera- è stata concepita
appositamente
zione dei laser ad alta brillanza (Figura per il settore
3). Grazie alla combinazione tra laser a della saldatura.
6. Per monitorare e garantire la costanza della
diodi diretti e il sistema WBC (Wave beam potenza erogata, il sistema LAPRISS può essere
combined), la sorgente laser è in grado di equipaggiato anche di un sistema Laser Power
Checker.
produrre una potenza in uscita propor-
zionale al numero di emettitori, preser-
vando, allo stesso tempo, la qualità del
raggio di un singolo emettitore. WBC è i diodi e il reticolo, vi sono gli emettitori
una soluzione che permette di abilitare il che si autoregolano passivamente a una
ridimensionamento della luminosità sen- lunghezza d’onda differente, basata sul
za compromettere dimensioni, costi, ef- proprio angolo rispetto al reticolo. Il risul-
ficienza o affidabilità. La Figura 4 mostra tato è uno spettro ristretto di lunghezze
il concetto del Wave Beam Combined su d’onda, visualizzate tutte come se pro-
una barra laser a singolo diodo, in questo venissero da un solo emettitore, con ele-
caso, a una lunghezza d’onda di 0,975 vata densità di potenza e un’alta qualità
µm. Questa barra è composta da più del fascio (Figura 5).
emettitori schierati, con uno spazio tra Queste sorgenti di nuova generazione
loro di poche centinaia di micron. La luce sono inoltre costruite senza alcuna giun-
emessa dagli emettitori passa attraverso tura che potrebbe causare nel tempo
una lente di trasformazione che focaliz- deterioramenti sul funzionamento, ga- riore al 45%. Quest’ultimo è disponibile
za i raggi su un elemento disperdente rantendo così un’affidabilità superiore in diverse configurazioni con un’unica o
come un reticolo di diffrazione. alle 100.000 ore a diodo. multi fibra e la funzionalità “beam sha-
Dall’altro lato del reticolo vi è un accop- L’oscillatore Panasonic installato sul LA- ring” per gestire più robot con un’unica
piatore di uscita che permette ai raggi PRISS ha una potenza di 4 kW e permette sorgente.
di uscire sovrapposti l’uno sull’altro. Tra di ottenere un’efficienza globale supe- In questo modo vi è la possibilità di utiliz-
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SOLUZIONI
servomotori AC Panasonic, interamen-
8. Uno dei
principali te gestiti dalla CPU del robot come assi
vantaggi del esterni. Questi motori movimentano due
LAPRISS è
certamente lenti con un design unico denominato
la testa di “2link” garantendo la gestione del fascio
saldatura
sviluppata da
laser in un’area di lavoro molto precisa.
Panasonic. In questo modo viene automaticamente
compensata la variazione del fuoco sen-
za movimentare la testa stessa.
Inoltre, l’utilizzo di servomotori control-
lati da robot permette di ottenere velo-
cità di spostamento del fascio superiori a
70 m/min.
La totale gestione dei servomotori in
modo diretto da parte del robot evita le
9. Il Laser Welding Navigator prevede, a oggi,
quattro diverse tipologie di saldatura.
tipiche problematiche dovute ai ritardi di
comunicazione tra componenti di diversi
produttori integrati tra loro, garantendo
aumentare l’area coperta dai movimenti quindi la stabilità del processo nonché
del braccio. Questi robot prevedono un l’affidabilità sul risultato. La testa è pro-
incremento nella velocità di spostamen- tetta da un sistema composto da 2 ve-
to dei 3 assi principali e una maggior trini con supporto a cassetto, facilmente
precisione di posizionamento a un valo- intercambiabili.
re reale di ±0,08 mm grazie all’utilizzo di Il particolare design dell’ugello di uscita
nuovi encoder ad alta risoluzione. permette di ridurre le turbolenze di gas
Lo speciale allestimento che prevede il e fumi nella zona di saldatura, evitando
passaggio dei cavi all’interno del brac- le contaminazioni gassose e le proiezio-
cio e tutti i tubi per il raffreddamento in ni metalliche. La manutenzione ordinaria
passaggi dedicati, permettono di evitare della testa da parte dell’utilizzatore finale
piegamenti o posizioni non idonee degli è molto semplice e non richiede partico-
stessi. lari apparecchiature. Inoltre, un sistema
zare più robot sia per il processo di salda- La testa sviluppata da Panasonic ha di- di crossjet ad aria forzata permette di
tura sia per la saldatura e taglio laser su mensioni ridotte e un peso di soli 4,5 kg ridurre le contaminazioni anche su salda-
diverse postazioni. che le permette di essere utilizzata su ro- ture ravvicinate.
Per monitorare e garantire la costanza bot “leggeri” che vantano caratteristiche La testa può essere equipaggiata anche
della potenza erogata, il sistema LAPRISS di dinamicità e di precisione decisamen- con un sistema di adduzione filo, total-
può essere equipaggiato anche di un si- te superiore rispetto alle taglie superiori. mente gestito ancora una volta dal robot
stema Laser Power Checker (Figura 6). Il controllo robot impiegato è il G3 con con uno spingi-filo mosso dal servomo-
Attraverso il software integrato “Welding CPU ad alte prestazioni la capacità di ge- tore AC Panasonic. Qualora fosse neces-
data Management” questi dati possono stire oltre agli assi del robot e della testa, saria la protezione gassosa della saldatu-
essere registrati e raccolti ai fini del mi- molti altri assi esterni che possono com- ra, Panasonic ha sviluppato specifici kit
glioramento dei processi qualitativi inter- porre le diverse periferiche necessarie e ugelli gas, controllati da flussimetri ed
ni dei clienti. per completare le celle di saldatura svi- elettrovalvole integrate nel robot, per
luppate da Roboteco-Italargon. soddisfare le richieste produttive.
Il robot antropomorfo In fase di programmazione, la testa è
All’interno della gamma Robot Panaso- La speciale testa di saldatura dotata di due fasci laser a bassa poten-
nic, sono stati individuati due modelli denominata di “perforazione” za disassati che generano una linea e un
della serie Panasonic TM con controllo Uno dei principali vantaggi del LAPRISS punto, garantendo l’individuazione del
G3: TM 1400 e TM 1800 (Figura 7). è certamente la testa di saldatura svi- corretto punto del fuoco del laser quan-
La serie TM di Panasonic è stata conce- luppata da Panasonic (Figura 8). Diver- do i due fasci si allineano in prossimità del
pita appositamente per il settore della samente da molti scanner presenti sul pezzo. I due fasci sono abilitati o disabi-
saldatura. Tutti i robot di questa gamma mercato, nella testa LAPRISS il fascio laser litati da un pulsante dedicato sull’unica
hanno un design curvilineo studiato per è movimentato grazie all’impiego di due pulsantiera di programmazione.
NOVEMBRE DICEMBRE 2019 APPLICAZIONI LASER - 31
SOLUZIONI 10. Così come per il Tawers, Panasonic ha sviluppato anche per il LAPRISS un’interfaccia utente inserita direttamente sulla pulsantiera del robot. Laser Welding Navigator nalizzabile sempre attraverso un sotto ma di conseguenza adatterà, in totale Così come per il Tawers, Panasonic ha svi- menù dedicato all’interno del Laser Wel- autonomia, il resto dei parametri in ma- luppato anche per il LAPRISS un’interfac- ding navigator. niera sinergica. Per quanto riguarda la cia utente inserita direttamente sulla pul- Lo spinning permette di incrementare la gestione dell’erogazione della potenza santiera del robot (Figure 9 e 10). Con saldabilità dei giunti ad angoli, testa-testa del fascio laser, il Laser welding Naviga- questa unica pulsantiera è possibile pro- e a “T” rovesciati e anche la saldabilità di tor imposterà in automatico una serie di grammare i movimenti e le traiettorie del materiali a elevata conducibilità termica parametri pre-impostati che riguardano robot e quindi attraverso il Laser Welding come, per esempio, le leghe di alluminio. le diverse curve e i tempi di gestione. Navigator, selezionare e personalizzare in • Saldature lineari in cui le ottiche nella All’occorrenza, tramite un’unica inter- modo semplice e intuitivo i parametri di testa sono fisse e questa viene solo mo- faccia, questi parametri potranno essere processo. vimentata dal robot. ulteriormente personalizzati, ottimiz- Il Laser Welding Navigator prevede, a oggi, • Saldature eseguite movimentando si- zando il processo al meglio. Il sistema quattro diverse tipologie di saldatura: multaneamente il robot e le lenti della LAPRISS è già parte integrante anche • Esecuzione di saldature in cui viene testa, utilizzando i diversi modelli perso- del software di programmazione offline posizionata la testa del robot sul punto nalizzabili presenti nel Navigator. DTPS. Questo software nativo Panasonic da saldare, impiegando i diversi modelli Oltre ai modelli standard, nel Laser Wel- permette all’operatore di programmare già pre-impostati (linea, spirale, cerchio, ding Navigator, è possibile creare propri offline le traiettorie di saldatura ma con- ovale, ellisse, diamante ecc.). Con questa modelli personalizzati. testualmente anche di impostare tutte le modalità la testa esegue la forma geo- Nell’esempio riportato in Figura 9, vie- funzioni robot e anche utilizzare il Laser metrica richiesta, partendo da un unico ne illustrata la semplicità e la comple- welding Navigator per settare i parametri punto programmato. I modelli possono tezza dell’interfaccia del Laser welding di processo. essere tutti personalizzati nelle loro di- Navigator. Si può quindi evincere come, mensioni utilizzando i sotto menù nel per eseguire una saldatura in trasparen- Le applicazioni pratiche Navigator. za con una geometria a modello, basti Grazie all’introduzione nell’ultimo de- • Saldatura in spinning: questa modalità scegliere il tipo di saldatura (trasparenza, cennio di sorgenti laser con lunghezze viene ottenuta movimentando la testa di spigolo, testa a testa ecc.), inserire gli d’onda vicino al micron, l’applicazione perforazione laser con il robot sulle tra- spessori delle lamiere e selezionare il tipo del laser nei processi di saldatura ha tro- iettorie impostate mentre il fascio viene di modello (in questo caso una spirale) vato sempre maggiori applicazioni. Para- fatto muovere in senso rotatorio o a spi- scegliendo le dimensioni desiderate. gonando i processi classici di saldatura ad rale impiegando le due lenti della testa Il Laser Welding Navigation imposterà in arco con la tecnologia laser, quest’ultima di perforazione. La gestione integrata sia automatico la potenza laser necessaria e garantisce degli enormi vantaggi in ter- dei 6 assi del robot che dei 2 assi esterni la velocità di saldatura. Questi parame- mini di produttività, riduzione di apporti della testa, permette di ottenere questo tri si potranno personalizzare anche in termici e delle distorsioni. movimento totalmente sincronizzato. La un secondo momento per allinearli alle Per poter saldare i pezzi con tecnologie forma della spirale di spinning è perso- richieste produttive del cliente. Il siste- laser, spesso è necessario rivedere o ri- 32 - APPLICAZIONI LASER - PubliTec
COMPLESSISOLUZIONI
MOVIMENTI D’ALTA
PRECISIONE NEI
6 GRADI DI
11
LIBERTÀ... RESI
SEMPLICI
Esapodi HexGen™ di Aerotech
• Potenti azionamenti e software di controllo
con visualizzazione del moto secondo
qualsiasi work o tool coordinate system
• Visualizzazione grafica semplice per i
sistemi di coordinate e per le posizioni dei
pivot points
• Posizionamento di precisione – accuratezza
fino a ±0.5 µm e risoluzione fino a 20 nm
11. Il sistema LAPRISS è già parte integrante anche
del software di programmazione offline DTPS.
HexGen Software
di visualizzazione
pensare quasi completamente i giunti
di saldatura e ottimizzarli in funzione di
questa tecnologia e garantire allo stesso
tempo una precisione di accoppiamento
idonea a una sorgente di calore con di-
mensioni così concentrate.
Analizzando, per esempio, la sezione di HEX RC
una saldatura laser, è facile pensare come Controllore
Multi Asse
questa si possa teoricamente ben sposa-
re con giunti testa-testa. Questo tipo di
HEX500-350HL
giunto, che presenta alcune criticità an-
che nei normali processi ad arco dettate
dalle sue preparazioni e dalle distanze tra
i lembi, richiede preparazioni e accop-
piamenti perfetti anche con il processo
12. Con LAPRISS, Panasonic ha introdotto il
laser. In molti casi è da prediligere una concetto della testa di perforazione con la
tipologia di saldatura a sovrapposizione quale è possibile utilizzare anche la funzione
spinning di oscillazione controllata.
che ha anch’essa delle criticità ma più
gestibili.
Con LAPRISS, Panasonic ha introdotto il
concetto della testa di perforazione con te contrapposte.
la quale è possibile utilizzare anche la fun- Grazie alla possibilità di utilizzare diverse
zione spinning di oscillazione controllata tipologie di saldatura e grazie alla totale
(Figura 11). Questa funzione permette gestione integrata, il LAPRISS offre un’e-
una maggiore distribuzione dell’apporto levatissima flessibilità di processo.
termico e quindi una diffusione del calo- Con l’introduzione del LAPRISS nella pro-
re su una zona più ampia ed è in grado pria gamma, Roboteco-Italargon è oggi
di poter saldare anche con tolleranze di in grado di offrire soluzioni complete per
preparazione meno restrittive. Un’altra la saldatura laser, sviluppando e studian-
tipologia di giunto impiegabile con il la- do in collaborazione con i propri clienti,
ser è il giunto a T (Figura 12) rovescia- una soluzione tecnologica che parte dal-
to che assieme alla tecnologia spinning, la co-progettazione del giunto stesso di
permette di saldare da un solo lato, otte- saldatura fino al disegno completo della
Ph: +39 02 94759294
nendo dei giunti a T che, diversamente, macchina per il raggiungimento dei risul- Email: sales@aerotech.co.uk
dovrebbero essere eseguiti in due passa- tati desiderati. ●
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AT0219A-RAD-IT
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