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国际金属加工网 2016年11月22日

机器人柔性激光切割汽车行业的应用正变得日益普遍,这与激光技术的发展和机器人精密轨迹控制技术的完善有着密不可分的联系。因为机器人柔性激光切割可以提供高柔性解决方案,而且成本相对进口五轴机床低很多,所以现在汽车厂商开始尝试并逐步批量购买使用。

机器人柔性激光切割的方式多种多样,既可以做成单机器人切割平台,又可以组合成柔性加工生产线。涉及的工件主要是两种不同类型的零部件:一种是金属件通过挤压或者拉延形成的3D车体结构件和覆盖件,包括热成型件等;另外一种是管状金属结构件,包括排气管、交叉梁等。覆盖件传统的生产方式是通过开模具冲压,然后再进行冲孔模和切边模等工序;热成型件和管件通过昂贵的五轴激光切割机床来完成。正因为高昂的设备成本,所以只有某些合资品牌的汽车厂商才有能力采购进口五轴机床。

新形势下,汽车使用者的需求正变得多样化和个性化,越来越多新车型涌现。大部分车出现逐步批量缩小的态势,因为部分汽车厂商无法预测和保证将来某一车型的销量和稳定的产量,所以开始尝试低成本的机器人激光柔性切割设备或生产线。这种趋势从汽车备件市场开始,不断地向工程机械、客车、农用车、电动车等领域拓展和普及。

适用于汽车行业的激光切割机器人

汽车行业使用了很多工业机器人,但在激光切割领域的应用却很少,问题存在于三个层面。一是汽车行业机器人应用主要集中在精度要求低的点焊、弧焊、喷涂、搬运等,但激光切割往往要求很高的位置精度,且对小圆等小轨迹精度有很高的要求,比如直径在5mm以内的小圆孔的切割,普通的机器人望尘莫及,切10mm的小圆也会出现椭圆等形状;另一方面取决于机器人的效率,一般机器人各个轴关节运动控制速度比较慢,同时机器人手臂重量过大不适合高速运动;第三方面是机器人的刚性,刚性差的机器人抖动厉害,机器人循迹性差,而且机器人变形厉害,无法准确达到工件数模中需要切割的精确位置。因此,传统汽车行业流行的机器人在激光切割方面被客户质疑也是可以理解的。

有着百年精密机械和高速运动控制经验的史陶比尔公司,设计领域最宽的就是汽车行业,针对汽车行业需求,史陶比尔在激光方面推行RX160L倒装方式龙门结构机器人柔性切割系统解决方案,该系统从以下几个方面有了突破:

1.大尺寸机器人宽幅面。采用RX160L机器人,2.05m的球型工作区域,切割台面宽度可以达到3m,超过昂贵的五轴机床的工作台宽度,一般汽车零部件尺寸都在RX160L倒装机器人工作区域内,有些大工件也可以通过移动平台来实现。

2.手臂重量轻,刚性好。史陶比尔采用整体铸造管状结构保持刚性;材料选用变形较小但重量轻的航空铸铝。RX160L机器人手臂重量只有250kg,而欧系相同手臂的机器人要超过400kg,非常不适合机器人柔性激光切割的需求。

3.机器人的机械精度差异。机器人机械精度除了刚性差异外,最重要的差异在于机械传动的误差,而机械传动的误差主要体现在减速器上。一般机器人的减速系统都很庞大,而且都是采用普通减速器结构,齿轮间隙大,无法满足机器人柔性激光切割在汽车行业的需求。而史陶比尔采用的独特专利减速系统JCS,公司将一百多年在精密机械上的经验技术成功应用于机器人上。这就是为什么史陶比尔比尔可以在小孔切割上得到客户认可的原因。


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