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目前在金屬焊接中出現(xiàn)的一些挑戰(zhàn),比如工件形狀越來越復(fù)雜,焊接質(zhì)量要求越來越高,而且加工的個性化需求中的量小樣多的訂單越來越多,采用機器人激光焊接系統(tǒng)完全能夠應(yīng)對。
激光焊接成為一種成熟的無接觸的焊接方式已經(jīng)多年,極高的能量密度使得高速加工和低熱輸入量成為可能,焊接強度高,焊縫窄,熱影響區(qū)小,并且工件變形量小。不斷變化的用戶需求和高度的國際競爭造成了鈑金加工領(lǐng)域的向個性化需求轉(zhuǎn)變的趨勢。對于用戶來說,這意味著產(chǎn)品線的細分程度加大。因此,生產(chǎn)大量相同部件的需求減少,而對于各個產(chǎn)品的準備時間越來越多,而整個加工過程特別是焊接過程,必須適應(yīng)這個趨勢,最合適滿足這個需求的設(shè)備就是六軸機器人激光焊接系統(tǒng)。
激光焊接
激光的物理原理在20世紀初的時候已經(jīng)由愛因斯坦闡述清楚,然而,第一臺激光器直到1960年才由hughes研究所在malibu研制成功。
四年之后,世界上第一臺nd:yag固體激光器和co2氣體激光器就被研制出來,直到今天,這兩種激光器還是全世界應(yīng)用最廣泛的兩種工業(yè)激光器。而在最近幾年,新的激光技術(shù)比如光纖激光器和碟片激光器不斷涌現(xiàn)。全世界第一個用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的激光焊接一直到20年后的1984年才出現(xiàn)。
今天,激光焊接在各個工業(yè)行業(yè)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。激光焊接以外,激光釬焊,激光冷/熱送絲焊接和激光復(fù)合焊接也大大拓展了激光的應(yīng)用領(lǐng)域。
由于其獨特的柔性和生產(chǎn)效率,激光加工已經(jīng)成為各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的獨特的工藝。
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前旺的機器人激光焊接系統(tǒng)
前旺的機器人激光焊接系統(tǒng)型號為QWlaserrobot基于一個6軸機器人,具有非常高的靈活性,可以完成復(fù)雜工件的加工,而且能夠適應(yīng)工件多變的情況。
機器人焊接系統(tǒng)由以下幾個部分構(gòu)成:kuka(abb 川崎 松下)機器人,工作臺,吸塵器,激光光源和冷水機。對于激光光源而言,脈沖激光器,二極管激光器,光纖激光器和碟片激光器都可以與機器人系統(tǒng)相連。
前旺機器人激光焊接系統(tǒng)所用的機器人kukakr30ha的重復(fù)精度為+/-0.05mm,名字中的ha代表“高精度”。激光系統(tǒng)可以使用焊接鏡頭,切割鏡頭,掃描焊接鏡頭甚至激光熔覆頭,由于采用的是磁力耦合的連接方式,所以不同鏡頭之間可以相互快速切換。機器人的負重能力是30kg,可以帶動鏡頭中2000×1000×700mm范圍內(nèi)移動。對于掃描焊接而言,由于鏡頭重量更大,必須選用負重量100kg的機器人系統(tǒng)。
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該系統(tǒng)配置有ccd攝像頭,可以清楚的觀察到加工過程。
同時,該系統(tǒng)可以配置”teachline”功能,通過光學(xué)傳感器來探測焊縫的實際位置,從而對工件的公差和定位誤差實現(xiàn)自動校準。通過“teachline”功能,可以大大減少重新示教所需要的大量時間。焊接輔助氣體通過可以更換的不同型號的氣體噴嘴,將焊接氣體送到工件表面。同時,“crossjet”側(cè)吹氣幕,通過水平方向上的高壓空氣從細縫吹出,形成一道氣體屏障,降低焊接飛濺弄臟鏡頭的保護玻璃的風險。該機器人系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)無焊絲的激光焊接,從而實現(xiàn)激光高速焊接的優(yōu)勢。當然,該系統(tǒng)也可以很好的使用冷送絲焊接功能,適用于在接頭縫隙過大的情況下,或者對于焊接區(qū)域金相微結(jié)構(gòu)有特殊要求的情況。
按照不同的應(yīng)用要求,該系統(tǒng)可以配置工件變位器。典型的工件變位器由旋轉(zhuǎn)-翻轉(zhuǎn)軸構(gòu)成,這兩個軸構(gòu)成機器人的第七和第八個外部軸,可以實現(xiàn)與機器人的完全聯(lián)動,從而使得焊接復(fù)雜工件變得簡單,增大焊接區(qū)域的可達性。為了進一步提升焊接效率,該機器人系統(tǒng)還可以配置雙工作臺的結(jié)構(gòu),使得激光焊接在內(nèi)部的工作臺進行的時候,工件的裝夾可以在外部工作臺進行,在大批量焊接的情況下,這種雙工作臺的方式尤其有利。而對于工件形狀比較復(fù)雜,數(shù)量較少的情況,則比較合適使用工件變位器配合加工。
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前旺的QWlaserrobot系統(tǒng)還配置有cad/cam離線編程軟件trutopscell。通過導(dǎo)入工件的三維數(shù)模文件在軟件中自動生成焊接程序,而不是示教的方式,這樣就可以大大節(jié)省時間。這個離線的編程軟件可以與各種測量傳感器相互配合使用,可以自動識別不同的工件,適合用戶工件量小樣多的生產(chǎn)方式。
激光安全防護艙配置子自動的滑動前門,可以方便的用于工件裝卸。同時,該安全防護艙配備有包括激光安全防護玻璃在內(nèi)的各種安全防護措施,滿足ce安全標準,激光安全防護等級達到一級。
機器人激光自動焊接系統(tǒng)的用途非常廣泛,包括鈑金加工,汽車,廚房設(shè)備以及電子工程,醫(yī)療或者是模具制造行業(yè)。
激光焊接應(yīng)用于工業(yè)各領(lǐng)域已經(jīng)多年,隨著近年控制技術(shù)和激光技術(shù)的不斷進步,激光焊接的使用也越來越簡單容易,這也促進了激光焊接技術(shù)的發(fā)展。同時,越來越多了激光焊接系統(tǒng)集成了離線編程軟件和焊縫探測傳感器等裝置,這些技術(shù)減少了焊接的準備時間,提高了工作效率。
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