機(jī)器人柔性激光切割可以提供高柔性解決方案状寨，而且成本相對(duì)進(jìn)口五軸機(jī)床低很多椒功。隨著激光技術(shù)的發(fā)展和機(jī)器人精密軌跡控制技術(shù)的完善华烟，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。

機(jī)器人柔性激光切割解決方案

機(jī)器人柔性激光切割的方式多種多樣翠墩，既可以做成單機(jī)器人切割平臺(tái)谴童，又可以組合成柔性加工生產(chǎn)線。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)件和覆蓋件毫例，包括熱成型件等;另外一種是管狀金屬結(jié)構(gòu)件谒酌，包括排氣管、交叉梁等惹捡。覆蓋件傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是通過(guò)開(kāi)模具沖壓遮结，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(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)備成本男赴，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)床曾负。

新形勢(shì)下，汽車使用者的需求正變得多樣化和個(gè)性化垄减，越來(lái)越多新車型涌現(xiàn)往蝉。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)量牙枕，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)線堡扣。這種趨勢(shì)從汽車備件市場(chǎng)開(kāi)始，不斷地向工程機(jī)械竣付、客車诡延、農(nóng)用車滞欠、電動(dòng)車等領(lǐng)域拓展和普及。

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)器人肆良，但在激光切割領(lǐng)域的應(yīng)用卻很少筛璧，問(wèn)題存在于三個(gè)層面。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)焊惹恃、弧焊夭谤、噴涂、搬運(yùn)等巫糙，但激光切割往往要求很高的位置精度朗儒，且對(duì)小圓等小軌跡精度有很高的要求，比如直徑在5mm以內(nèi)的小圓孔的切割参淹，普通的機(jī)器人望塵莫及采蚀，切10mm的小圓也會(huì)出現(xiàn)橢圓等形狀;另一方面取決于機(jī)器人的效率，一般機(jī)器人各個(gè)軸關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制速度比較慢承二，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，剛性差的機(jī)器人抖動(dòng)厲害岭复，機(jī)器人循跡性差漠盔，而且機(jī)器人變形厲害，無(wú)法準(zhǔn)確達(dá)到工件數(shù)模中需要切割的精確位置河美。因此奸涤，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。

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

1翁乌、大尺寸機(jī)器人寬幅面。采用RX160L機(jī)器人哟笨，2.05m的球型工作區(qū)域蒙搅，切割臺(tái)面寬度可以達(dá)到3m，超過(guò)昂貴的五軸機(jī)床的工作臺(tái)寬度母逸，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)潘尿，有些大工件也可以通過(guò)移動(dòng)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2徒溪、手臂重量輕忿偷，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臊泌。RX160L機(jī)器人手臂重量只有250kg鲤桥，而歐系相同手臂的機(jī)器人要超過(guò)400kg揍拆，非常不適合機(jī)器人柔性激光切割的需求。

3芜壁、機(jī)器人的機(jī)械精度差異礁凡。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)的誤差慧妄，而機(jī)械傳動(dòng)的誤差主要體現(xiàn)在減速器上顷牌。一般機(jī)器人的減速系統(tǒng)都很龐大，而且都是采用普通減速器結(jié)構(gòu)塞淹，齒輪間隙大窟蓝，無(wú)法滿足機(jī)器人柔性激光切割在汽車行業(yè)的需求。而史陶比爾采用的獨(dú)特專利減速系統(tǒng)JCS饱普，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)器人上迄咸。這就是為什么史陶比爾比爾可以在小孔切割上得到客戶認(rèn)可的原因。

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)之一杉源，這些技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和成功應(yīng)用屿钥，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墙哲，費(fèi)時(shí)費(fèi)力坎市，特別是汽車覆蓋件或者管件，需要切割的都是復(fù)雜空間曲線氏石，示教無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求盹馅。機(jī)器人激光切割離線編程軟件的應(yīng)用使得編程時(shí)間大大縮短，而且不影響在線加工愿航。

史陶比爾采用ROBOTMASTER軟件進(jìn)行STAUBLI RX160L機(jī)器人離線編程毒奇。ROBOTMASTER機(jī)器人離線軟件可以虛擬真實(shí)的切割環(huán)境，包括機(jī)器人身音、激光切割工具頭沥葛、工件及夾具。軟件可以快速設(shè)置和優(yōu)化最佳機(jī)器人切割姿態(tài)叔收，如果系統(tǒng)出現(xiàn)干涉或者超出范圍每庆，軟件會(huì)智能提示。機(jī)器人離線編程可以完全脫離實(shí)際機(jī)器人今穿，生產(chǎn)和編程互不耽誤缤灵，最大程度提高生產(chǎn)效率。

通過(guò)離線軟件還可以自動(dòng)生動(dòng)精密的工裝夾具蓝晒。英國(guó)PEPS離線軟件是專門為全世界最精密的機(jī)器人STAUBLI定制開(kāi)發(fā)的機(jī)器人激光切割離線編程軟件腮出。它能夠提供自動(dòng)生成工裝夾具程序，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)芝薇。設(shè)計(jì)好合適的夾具后系統(tǒng)自動(dòng)把夾具所需的板材合理布置在一個(gè)平板上胚嘲，通過(guò)機(jī)器人可以直接切割出夾具所需要的板件作儿，最后拼裝出合適的工裝夾具。

切割效率由方案及經(jīng)驗(yàn)決定

很多集成商選用不適合激光切割的普通機(jī)器人馋劈，效率低下且效果差攻锰，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)器人方案妓雾。史陶比爾則認(rèn)為娶吞，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)器人柔性切割方案屁坛，可以采用單機(jī)肖糖、雙機(jī)或多機(jī)和平臺(tái)數(shù)量之間進(jìn)行組合。

集成商集成能力高低決定最終切割效果和效率宽缎。德國(guó)JENOPTIK是史陶比爾的激光應(yīng)用集成商睹蜈，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)着雪。該設(shè)備的小孔定位精度能達(dá)到± 50μm牲课，直線速度>12m/min。 如果產(chǎn)品產(chǎn)量比較高瞎励，JENOPTIK公司可以提供雙機(jī)器設(shè)備或者多機(jī)器人解決方案晋鼓。

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。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)品松苹，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)上的工件間切換羔仅，非工作的移動(dòng)平臺(tái)推出來(lái)進(jìn)行上料丘多。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(duì)此非常滿意沉桌，不僅切割效果好谢鹊，而且效率高，雙工位平臺(tái)不會(huì)浪費(fèi)上料的時(shí)間留凭，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)備佃扼。而且他們計(jì)劃重新設(shè)計(jì)一條沖壓線，用機(jī)器人柔性生產(chǎn)線來(lái)取代一條模具沖壓線蔼夜，包括過(guò)程中的物料轉(zhuǎn)移也是通過(guò)機(jī)器人來(lái)完成兼耀，這條線的機(jī)器人用量可能會(huì)高達(dá)幾十臺(tái)。使用機(jī)器人不僅節(jié)省了成本求冷，而且提高自動(dòng)化水平瘤运，整個(gè)過(guò)程不需要人工干預(yù)。

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)間匠题，集成商需要進(jìn)一步提高機(jī)器人集成能力拯坟，提高系統(tǒng)精度和速度但金，特別是系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性郁季，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冷溃。

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