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，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)系愕炸。

機(jī)器人柔性激光切割的方式多種多樣疮丛，既可以做成單機(jī)器人切割平臺(tái)，又可以組合成柔性加工生產(chǎn)線辆它。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(guò)擠壓或者拉延形成的3D車體結(jié)構(gòu)件和覆蓋件誊薄，包括熱成型件等；另外一種是管狀金屬結(jié)構(gòu)件锰茉，包括排氣管呢蔫、交叉梁等。覆蓋件傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是通過(guò)開(kāi)模具沖壓飒筑，然后再進(jìn)行沖孔模和切邊模等工序片吊；熱成型件和管件通過(guò)昂貴的五軸激光切割機(jī)床來(lái)完成。正因?yàn)楦甙旱脑O(shè)備成本协屡，所以只有某些合資品牌的汽車廠商才有能力采購(gòu)進(jìn)口五軸機(jī)床俏脊。

新形勢(shì)下，汽車使用者的需求正變得多樣化和個(gè)性化肤晓，越來(lái)越多新車型涌現(xiàn)爷贫。大部分車出現(xiàn)逐步批量縮小的態(tài)勢(shì)，因?yàn)椴糠制噺S商無(wú)法預(yù)測(cè)和保證將來(lái)某一車型的銷量和穩(wěn)定的產(chǎn)量材原，所以開(kāi)始嘗試低成本的機(jī)器人激光柔性切割設(shè)備或生產(chǎn)線偏团。這種趨勢(shì)從汽車備件市場(chǎng)開(kāi)始，不斷地向工程機(jī)械猎递、客車库忽、農(nóng)用車、電動(dòng)車等領(lǐng)域拓展和普及乡试。

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)器人拌九，但在激光切割領(lǐng)域的應(yīng)用卻很少，問(wèn)題存在于三個(gè)層面吻蟹。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)焊恐丧、弧焊瀑乡、噴涂、搬運(yùn)等晚沙，但激光切割往往要求很高的位置精度橙挽，且對(duì)小圓等小軌跡精度有很高的要求；另一方面取決于機(jī)器人的效率喝赎，一般機(jī)器人各個(gè)軸關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制速度比較慢冶驴，同時(shí)機(jī)器人手臂重量過(guò)大不適合高速運(yùn)動(dòng)；第三方面是機(jī)器人的剛性田炭，剛性差的機(jī)器人抖動(dòng)厲害师抄，機(jī)器人循跡性差，而且機(jī)器人變形厲害教硫，無(wú)法準(zhǔn)確達(dá)到工件數(shù)模中需要切割的精確位置叨吮。因此，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)疑也是可以理解的瞬矩。

有著百年精密機(jī)械和高速運(yùn)動(dòng)控制經(jīng)驗(yàn)的史陶比爾公司茶鉴，設(shè)計(jì)領(lǐng)域最寬的就是汽車行業(yè)，針對(duì)汽車行業(yè)需求丧鸯，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)解決方案蛤铜，該系統(tǒng)從以下幾個(gè)方面有了突破：

大尺寸機(jī)器人寬幅面嫩絮。采用RX160L機(jī)器人丛肢，超過(guò)昂貴的五軸機(jī)床的工作臺(tái)寬度，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)剿干，有些大工件也可以通過(guò)移動(dòng)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)蜂怎。

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

機(jī)器人的機(jī)械精度差異诞茶。機(jī)器人機(jī)械精度除了剛性差異外纠徘，最重要的差異在于機(jī)械傳動(dòng)的誤差，而機(jī)械傳動(dòng)的誤差主要體現(xiàn)在減速器上哆幸。史陶比爾采用的獨(dú)特專利減速系統(tǒng)JCS暴雕，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。這就是為什么史陶比爾可以在小孔切割上得到客戶認(rèn)可的原因凫体。

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)之一豫鞭，這些技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和成功應(yīng)用抡悼，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(wú)縫鏈接。

傳統(tǒng)的機(jī)器人編程方式是在線示教編程鬓预，費(fèi)時(shí)費(fèi)力篮烈，特別是汽車覆蓋件或者管件，需要切割的都是復(fù)雜空間曲線购岗，示教無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求员舵。

史陶比爾采用ROBOTMASTER軟件進(jìn)行STUBLIRX160L機(jī)器人離線編程。ROBOTMASTER機(jī)器人離線軟件可以虛擬真實(shí)的切割環(huán)境藕畔，包括機(jī)器人马僻、激光切割工具頭、工件及夾具注服。軟件可以快速設(shè)置和優(yōu)化最佳機(jī)器人切割姿態(tài)韭邓，如果系統(tǒng)出現(xiàn)干涉或者超出范圍，軟件會(huì)智能提示溶弟。

通過(guò)離線軟件還可以自動(dòng)生動(dòng)精密的工裝夾具女淑。英國(guó)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(kāi)發(fā)的機(jī)器人激光切割離線編程軟件辜御。它能夠提供自動(dòng)生成工裝夾具程序鸭你，用戶可以根據(jù)工件三維數(shù)模來(lái)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)器人擒权，效率低下且效果差袱巨，影響了汽車行業(yè)用戶對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的認(rèn)知，否定了機(jī)器人方案逊床。史陶比爾則認(rèn)為遥喘，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)器人柔性切割方案蚪库，可以采用單機(jī)纯殖、雙機(jī)或多機(jī)和平臺(tái)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人杜。德國(guó)JENOPTIK是史陶比爾的激光應(yīng)用集成商动荚，采用史陶比爾定制開(kāi)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)皱蝙。如果產(chǎn)品產(chǎn)量比較高悉通，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。

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(duì)機(jī)器人激光切割認(rèn)識(shí)并不斷提高集成能力谁汤。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)品坠地，這個(gè)系統(tǒng)包含兩個(gè)移動(dòng)工作平臺(tái)，機(jī)器人在兩個(gè)平臺(tái)上的工件間切換殉俗，非工作的移動(dòng)平臺(tái)推出來(lái)進(jìn)行上料圾纤。這套系統(tǒng)的客戶是一個(gè)客車制造廠瓣颅，車廠設(shè)備負(fù)責(zé)人對(duì)此非常滿意，不僅切割效果好譬正，而且效率高宫补，雙工位平臺(tái)不會(huì)浪費(fèi)上料的時(shí)間，目前這個(gè)客戶已經(jīng)購(gòu)買近十臺(tái)史陶比爾機(jī)器人設(shè)備曾我。而且他們計(jì)劃重新設(shè)計(jì)一條沖壓線粉怕，用機(jī)器人柔性生產(chǎn)線來(lái)取代一條模具沖壓線，包括過(guò)程中的物料轉(zhuǎn)移也是通過(guò)機(jī)器人來(lái)完成抒巢，這條線的機(jī)器人用量可能會(huì)高達(dá)幾十臺(tái)贫贝。使用機(jī)器人不僅節(jié)省了成本，而且提高自動(dòng)化水平蛉谜，整個(gè)過(guò)程不需要人工干預(yù)稚晚。

國(guó)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)器人集成能力型诚，提高系統(tǒng)精度和速度客燕，特別是系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性狰贯，讓汽車行業(yè)用戶逐步開(kāi)始批量采用機(jī)器人柔性激光切割解決方案张鸟。

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