【編者按】近些年來機(jī)器人大熱诞仓，各行各業(yè)都在積極發(fā)展機(jī)器人行業(yè)，汽車行業(yè)使用了很多工業(yè)機(jī)器人，但在激光切割領(lǐng)域的應(yīng)用卻很少墅拭，機(jī)器人柔性激光切割替代五軸機(jī)床活玲，讓我們一起來看看吧。

機(jī)器人柔性激光切割在汽車行業(yè)的應(yīng)用正變得日益普遍谍婉，這與激光技術(shù)的發(fā)展和機(jī)器人精密軌跡控制技術(shù)的完善有著密不可分的聯(lián)系舒憾。

機(jī)器人柔性激光切割的方式多種多樣，既可以做成單機(jī)器人切割平臺穗熬，又可以組合成柔性加工生產(chǎn)線镀迂。涉及的工件主要是兩種不同類型的零部件：一種是金屬件通過擠壓或者拉延形成的3D車體結(jié)構(gòu)件和覆蓋件，包括熱成型件等;另外一種是管狀金屬結(jié)構(gòu)件唤蔗，包括排氣管探遵、交叉梁等。覆蓋件傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是通過開模具沖壓妓柜，然后再進(jìn)行沖孔模和切邊模等工序;熱成型件和管件通過昂貴的五軸激光切割機(jī)床來完成箱季。正因?yàn)楦甙旱脑O(shè)備成本，所以只有某些合資品牌的汽車廠商才有能力采購進(jìn)口五軸機(jī)床寸纠。

新形勢下雳雄，汽車使用者的需求正變得多樣化和個(gè)性化，越來越多新車型涌現(xiàn)帮课。大部分車出現(xiàn)逐步批量縮小的態(tài)勢匙久，因?yàn)椴糠制噺S商無法預(yù)測和保證將來某一車型的銷量和穩(wěn)定的產(chǎn)量，所以開始嘗試低成本的機(jī)器人激光柔性切割設(shè)備或生產(chǎn)線眨攀。這種趨勢從汽車備件市場開始蛀颓，不斷地向工程機(jī)械乡纸、客車扛聂、農(nóng)用車、電動(dòng)車等領(lǐng)域拓展和普及坪秒。

適用于汽車行業(yè)的激光切割機(jī)器人

汽車行業(yè)使用了很多工業(yè)機(jī)器人栏付，但在激光切割領(lǐng)域的應(yīng)用卻很少，問題存在于三個(gè)層面煞嫩。一是汽車行業(yè)機(jī)器人應(yīng)用主要集中在精度要求低的點(diǎn)焊组弥、弧焊、噴涂逗爹、搬運(yùn)等亡嫌，但激光切割往往要求很高的位置精度，且對小圓等小軌跡精度有很高的要求;另一方面取決于機(jī)器人的效率掘而，一般機(jī)器人各個(gè)軸關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制速度比較慢挟冠，同時(shí)機(jī)器人手臂重量過大不適合高速運(yùn)動(dòng);第三方面是機(jī)器人的剛性，剛性差的機(jī)器人抖動(dòng)厲害，機(jī)器人循跡性差知染，而且機(jī)器人變形厲害肋僧，無法準(zhǔn)確達(dá)到工件數(shù)模中需要切割的精確位置。因此控淡，傳統(tǒng)汽車行業(yè)流行的機(jī)器人在激光切割方面被客戶質(zhì)疑也是可以理解的嫌吠。

有著百年精密機(jī)械和高速運(yùn)動(dòng)控制經(jīng)驗(yàn)的史陶比爾公司，設(shè)計(jì)領(lǐng)域最寬的就是汽車行業(yè)掺炭，針對汽車行業(yè)需求辫诅，史陶比爾在激光方面推行RX160L倒裝方式龍門結(jié)構(gòu)機(jī)器人柔性切割系統(tǒng)解決方案，該系統(tǒng)從以下幾個(gè)方面有了突破：

大尺寸機(jī)器人寬幅面涧狮。采用RX160L機(jī)器人泥栖，2.05?m的球型工作區(qū)域，切割臺面寬度可以達(dá)到3?m刹由，超過昂貴的五軸機(jī)床的工作臺寬度厨刷，一般汽車零部件尺寸都在RX160L倒裝機(jī)器人工作區(qū)域內(nèi)，有些大工件也可以通過移動(dòng)平臺來實(shí)現(xiàn)妨菩。

手臂重量輕糙枚，剛性好。史陶比爾采用整體鑄造管狀結(jié)構(gòu)保持剛性;材料選用變形較小但重量輕的航空鑄鋁厚饱。RX160L機(jī)器人手臂重量只有250?kg檐伞，而歐系相同手臂的機(jī)器人要超過400?kg，非常不適合機(jī)器人柔性激光切割的需求捕如。

機(jī)器人的機(jī)械精度差異切拳。機(jī)器人機(jī)械精度除了剛性差異外，最重要的差異在于機(jī)械傳動(dòng)的誤差揩池，而機(jī)械傳動(dòng)的誤差主要體現(xiàn)在減速器上孽倒。史陶比爾采用的獨(dú)特專利減速系統(tǒng)JCS，公司將一百多年在精密機(jī)械上的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)成功應(yīng)用于機(jī)器人上泪桥。這就是為什么史陶比爾可以在小孔切割上得到客戶認(rèn)可的原因救鲤。

將五軸機(jī)床技術(shù)成功移植到機(jī)器人

離線編程技術(shù)和自動(dòng)生成工裝夾具是機(jī)床行業(yè)得到推廣的關(guān)鍵技術(shù)之一，這些技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域的開發(fā)和成功應(yīng)用秩冈，使得機(jī)器人柔性激光切割解決方案和汽車行業(yè)應(yīng)用無縫鏈接本缠。

傳統(tǒng)的機(jī)器人編程方式是在線示教編程，費(fèi)時(shí)費(fèi)力入问，特別是汽車覆蓋件或者管件丹锹，需要切割的都是復(fù)雜空間曲線，示教無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求芬失。

史陶比爾采用ROBOTMASTER軟件進(jìn)行ST?UBLI RX160L機(jī)器人離線編程楣黍。ROBOTMASTER機(jī)器人離線軟件可以虛擬真實(shí)的切割環(huán)境峻村，包括機(jī)器人、激光切割工具頭锡凝、工件及夾具粘昨。軟件可以快速設(shè)置和優(yōu)化最佳機(jī)器人切割姿態(tài)，如果系統(tǒng)出現(xiàn)干涉或者超出范圍窜锯，軟件會(huì)智能提示张肾。

通過離線軟件還可以自動(dòng)生動(dòng)精密的工裝夾具。英國PEPS離線軟件是專門為全世界最精密的機(jī)器人ST?UBLI定制開發(fā)的機(jī)器人激光切割離線編程軟件悄贴。它能夠提供自動(dòng)生成工裝夾具程序悟唆，用戶可以根據(jù)工件三維數(shù)模來選擇工裝夾具并可進(jìn)行微調(diào)。

很多集成商選用不適合激光切割的普通機(jī)器人诈绷，效率低下且效果差拗辜，影響了汽車行業(yè)用戶對這個(gè)領(lǐng)域的認(rèn)知，否定了機(jī)器人方案怒央。史陶比爾則認(rèn)為烤眉，優(yōu)秀的集成商會(huì)選用高精度的機(jī)器人并將其整合到精密的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，根據(jù)不同的用戶產(chǎn)品由基本型演化成不同的機(jī)器人柔性切割方案项请，可以采用單機(jī)烦盛、雙機(jī)或多機(jī)和平臺數(shù)量之間進(jìn)行組合。

切割效率由方案及經(jīng)驗(yàn)決定

集成商集成能力高低決定最終切割效果和效率肚轴。德國JENOPTIK是史陶比爾的激光應(yīng)用集成商紧邑，采用史陶比爾定制開發(fā)的TX90激光切割專用機(jī)器人、定制輕型切割頭和獨(dú)有的BIM(Beam-In-Motion)技術(shù)稠还。該設(shè)備的小孔定位精度能達(dá)到±50?μm伞缺，直線速度>12?m/min。 如果產(chǎn)品產(chǎn)量比較高叁丧，JENOPTIK公司可以提供雙機(jī)器設(shè)備或者多機(jī)器人解決方案啤誊。

本地一些技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的激光切割系統(tǒng)集成商也在不斷提高對機(jī)器人激光切割認(rèn)識并不斷提高集成能力。深圳大族激光在汽車行業(yè)應(yīng)用的機(jī)器人激光切割解決方案中就選用了史陶比爾的機(jī)器人產(chǎn)品歹袁，這個(gè)系統(tǒng)包含兩個(gè)移動(dòng)工作平臺坷衍，機(jī)器人在兩個(gè)平臺上的工件間切換寝优，非工作的移動(dòng)平臺推出來進(jìn)行上料条舔。這套系統(tǒng)的客戶是一個(gè)客車制造廠，車廠設(shè)備負(fù)責(zé)人對此非常滿意乏矾，不僅切割效果好孟抗，而且效率高，雙工位平臺不會(huì)浪費(fèi)上料的時(shí)間钻心，目前這個(gè)客戶已經(jīng)購買近十臺史陶比爾機(jī)器人設(shè)備凄硼。而且他們計(jì)劃重新設(shè)計(jì)一條沖壓線铅协，用機(jī)器人柔性生產(chǎn)線來取代一條模具沖壓線，包括過程中的物料轉(zhuǎn)移也是通過機(jī)器人來完成摊沉，這條線的機(jī)器人用量可能會(huì)高達(dá)幾十臺狐史。使用機(jī)器人不僅節(jié)省了成本，而且提高自動(dòng)化水平用六，整個(gè)過程不需要人工干預(yù)近振。

國內(nèi)的各種車廠要初步接受機(jī)器人柔性激光切割方式還需要一定的時(shí)間，集成商需要進(jìn)一步提高機(jī)器人集成能力烂锤，提高系統(tǒng)精度和速度暴遂，特別是系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性架暗，讓汽車行業(yè)用戶逐步開始批量采用機(jī)器人柔性激光切割解決方案粘伊。

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