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机器人柔性激光切割方案
发布时间:2021-12-30浏览次数:16

汽车行业应用于前后保险杠雷达激光切孔居多

机器人柔性激光切割可提供高度柔性的解决方案,且成本远低于进口五轴机床。随着激光技术的发展和机器人精确轨迹控制技术的提高,机器人柔性激光切割在汽车工业中的应用越来越普遍。

机器人柔性激光切割的方式有很多种,不仅可以做成单个机器人切割平台,还可以组合成柔性加工生产线。涉及的工件主要有两种不同类型的零件:一种是3D车身结构件和金属零件通过挤压或拉拔成形的覆盖件,包括热成形件;另一种是管状金属结构,包括排气管、横梁等,传统的面板生产方法是先通过开口模冲孔,再冲孔模和修边模;热成型零件和管件由昂贵的五轴激光切割机完成。由于设备成本高,只有一些合资品牌的汽车制造商才能购买进口五轴机床。

在新形势下,汽车用户的需求日趋多样化和个性化,新车型不断涌现。大多数车辆是逐步批量减少的。由于一些汽车制造商无法预测和保证未来某一车型的销量和稳定产量,他们开始尝试低成本的机器人激光柔性切割设备或生产线。这一趋势从汽车零配件市场开始,并不断扩大和普及到工程机械、乘用车、农用车、电动汽车等领域。

汽车工业激光切割机器人

许多工业机器人用于汽车工业,但很少用于激光切割领域。问题存在于三个层面。首先,机器人在汽车行业的应用主要集中在点焊、电弧焊、喷涂、搬运等方面,精度要求较低,但激光切割往往要求较高的位置精度,对小圆等小轨迹精度要求较高。例如,普通机器人无法赶上切割直径小于5mm的小圆孔,直径10mm的小圆也会出现椭圆等形状;另一方面,根据机器人的效率,机器人各轴关节的运动控制速度相对较慢,且机器人手臂重量过大,无法高速移动;第三个方面是机器人的刚性。刚度差的机器人抖动严重,跟踪性能差,变形严重,无法在工件数字仿真中准确到达被切割的精确位置。因此,可以理解,传统汽车行业中流行的机器人在激光切割方面受到客户的质疑。

Stauber公司在精密机械和高速运动控制领域拥有100年的经验,拥有汽车行业最广泛的设计领域。根据汽车行业的需要,stauber在激光方面实现了rx160l倒立龙门结构机器人柔性切割系统解决方案。该系统在以下几个方面取得了突破:

1.大尺寸机器人宽格式。采用Rx160l机器人,球形工作区2.05m。切割台的宽度可达3M,比昂贵的五轴机床的宽度要大。一般来说,汽车零件的尺寸在rx160l翻转机器人的工作区域内,一些大型工件也可以通过移动平台实现。

2.手臂轻而结实。Stauber采用整体铸造管状结构,保持刚性;材料为航空铸铝,变形小,重量轻。rx160l机械臂重量仅为250kg,而欧洲同类机械臂重量超过400kg,非常不适合机器人柔性激光切割。

3.机器人的机械精度不同。除了机器人机械精度的刚度差异外,最重要的差异在于机械传动的误差,主要体现在减速器上。一般机器人的减速系统很大,均采用普通减速器结构,齿轮间隙大,不能满足汽车行业机器人柔性激光切割的需要。stauber采用的独特专利减速系统JCS已成功地将100多年的精密机械经验和技术应用于机器人。这就是为什么stauber可以在小孔切割中得到客户的认可。

成功地将五轴机床技术移植到机器人上

离线编程技术和工装夹具的自动生成是机床行业推广的关键技术之一。这些技术在机器人领域的发展和成功应用,使机器人柔性激光切割解决方案与汽车行业的应用无缝连接。

传统的机器人编程方法是在线示教编程,耗时费力,特别是对于汽车覆盖件或管件,需要切割的是复杂的空间曲线,示教不能满足设计要求。机器人激光切割离线编程软件的应用,大大缩短了编程时间,不影响在线加工。

Staubi rx160l机器人使用robotmaster软件离线编程。Robotmaster机器人离线软件可以模拟真实的切割环境,包括机器人、激光切割刀头、工件和夹具。该软件可以快速设置和优化最佳机器人切割姿态。如果系统干扰或超出范围,软件将给出智能提示。机器人离线编程可以完全脱离实际机器人,生产和编程互不延迟,最大限度地提高生产效率。

离线软件还可以自动生成逼真、精确的工装夹具。英国peps离线软件是专门为世界上最先进的机器人Staubi开发的机器人激光切割离线编程软件。它可以自动生成夹具程序。用户可以根据工件的三维数字模型选择夹具并进行微调。设计合适的夹具后,系统会自动将夹具所需的板材安排在平板上。夹具所需的板材可由机器人直接切割,最后可组装合适的工装夹具。

切割效率取决于方案和经验

许多集成商选择不适合激光切割的普通机器人,效率低,效果差,影响了汽车行业用户对该领域的认知,否定了机器人方案。Stauber相信,优秀的集成商将选择高精度机器人,并将其集成到精确的系统结构中。根据不同的用户产品,它们将从基本类型演变为不同的机器人柔性切割方案,可在单机、双机或多机之间以及平台数量上进行组合。

积分器的集成能力决定了最终的切割效果和效率。德国jenoptik是stauber的激光应用集成商。采用stauber定制开发的TX90激光切割机器人、定制光切割头和独特的BIM(光束运动)技术。设备小孔定位精度可达±50μm,线速度>12m/min,如果产品产量较高,jeoptik可提供双机设备或多机器人解决方案。

一些技术实力雄厚的本地激光切割系统集成商也在不断提高对机器人激光切割的理解和集成能力。在深圳韩氏激光在汽车行业应用的机器人激光切割解决方案中,选择了stobil的机器人产品。该系统包括两个移动工作平台。机器人在两个平台上的工件之间切换,非工作移动平台被推出供送。该系统的客户是一家公共汽车制造商。汽车厂的设备负责人对此非常满意。它不仅切割效果好,而且效率高。双工位平台不会浪费上料时间。目前,该客户已购买了近十台stauber机器人设备。此外,他们计划重新设计一条冲压生产线,并用机器人柔性生产线取代一条模压生产线。过程中的物料转移也由机器人完成。这一系列机器人的数量可能高达几十个。机器人的使用不仅节省了成本,而且提高了自动化水平。整个过程不需要人工干预。

国内汽车制造商最初接受机器人柔性激光切割方法需要一段时间。集成商需要进一步提高机器人的集成能力,提高系统的精度和速度,特别是系统的安全性和稳定性,以便汽车行业的用户可以逐步开始批量采用机器人柔性激光切割解决方案。

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