機器人-激光復合加工技術(shù)

由Fanuc和Reis公司合作提供的機器人-激光復合加工技術(shù)，可以進(jìn)一步地擴大機器人和激光技術(shù)的應用市場(chǎng)。

在汽車(chē)工業(yè)中，人們一直將機器人與激光技術(shù)結合在一起，進(jìn)行3D的汽車(chē)零部件生產(chǎn)加工。由Fanuc和Reis公司合作提供的機器人-激光復合加工技術(shù)，可以進(jìn)一步地擴大機器人-激光技術(shù)的應用市場(chǎng)。

激光和機器人技術(shù)都是市場(chǎng)上的關(guān)鍵技術(shù)，也是市場(chǎng)上最熱的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)之一。我們可以從任何一個(gè)VDMA專(zhuān)業(yè)調查機構的市場(chǎng)調查中看到這一點(diǎn)。例如：2001～2003年間，用于金屬加工的激光光源（CO2和Nd：YAG激光）以每年23％的速度增長(cháng)，實(shí)現了年銷(xiāo)售額37200歐元；2003年，工業(yè)機器人在德國市場(chǎng)的銷(xiāo)售數量達到了13400個(gè)臺，增長(cháng)率達到了12％。而激光和機器人技術(shù)兩者結合起來(lái)的應用情況又會(huì )怎樣地呢?

“從激光源的角度來(lái)看，以激光源的產(chǎn)量來(lái)衡量機器人的產(chǎn)量，可以說(shuō)機器人的產(chǎn)量還處于較低的水平”。通用公司瑞士Optech Consulting股份公司的Arnold Mayer博士說(shuō)到。根據他所掌握的資料，人們對機器人的3D應用最感興趣。然而在這方面，機器人還沒(méi)有形成一個(gè)廣闊的市場(chǎng)。Peter Wirth博士、Rofin-Sinar激光有限責任公司的總裁也認為：“目前只有大眾汽車(chē)公司大量地使用工業(yè)機器人”。例如，在V級高爾夫轎車(chē)中，其圓周體車(chē)架焊縫就是用激光器焊接的。

Rofin公司在機器人推廣應用方面也做出了很大的努力。在2003年4月，公司就成功地向日本的Fanuc有限責任公司銷(xiāo)售了用于加工和刻寫(xiě)標記的固體激光器?！癋anuc公司利用他們的具有世界領(lǐng)先的數字控制技術(shù)，為一個(gè)著(zhù)名的用戶(hù)生產(chǎn)了晶體管ND-YAG激光機器人”。Wirth博士說(shuō)。邁出了第一步之后，Fanuc公司將會(huì )在盧森堡的技術(shù)中心展示出他們的激光－機器人系統：Y－4400 LDiA。

長(cháng)壽命的晶體管激光器

3D激光加工設備的核心是由一個(gè)由晶體管發(fā)出的4.4kW激光射線(xiàn)，而這一激光系統是以Rofin激光技術(shù)為基礎，并溶合了Fanuc公司的電力能源供給技術(shù)，為晶體管激光器提供了強勁的動(dòng)力。Fanuc公司Robotics歐洲公司的總裁、首席執行官Olaf Gehrels先生說(shuō)：“我們已經(jīng)有了10年之久的晶體管生產(chǎn)經(jīng)驗，可以很好地生產(chǎn)制造這種自動(dòng)化部件”。同時(shí)，他還自豪的說(shuō)到：全球大約有40％的YAG激光器是他們公司的產(chǎn)品。這家日本公司是世界上唯一的能保證YAG激光器使用壽命達到20000h的公司。

YAG－激光系統的其他重要組成部件是在R－2000iA/165F激光機器人的基礎上研制改進(jìn)的，它可以使激光機器人的焊接速度達到5m/min。Gehrels先生說(shuō)到：“利用這套設備，使我們成為生產(chǎn)YAG激光機器人設備的唯一廠(chǎng)家”。在談到這種生產(chǎn)軟、硬件全套產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)時(shí)他說(shuō)：機器人控制與激光焊接過(guò)程的控制采用的是一套統一的控制系統，是一套完整的軌跡運動(dòng)控制與運動(dòng)速度控制系統。

激光機器人切割塑料

在談到與Rofin-Sinar公司的合作時(shí)，Gehrels先生說(shuō)到：“我們將繼續在晶體管激光技術(shù)的應用中加強合作，共同發(fā)展，成為一支可以與Trumpf公司抗衡的力量”。Fanuc公司的目標是：每年生產(chǎn)銷(xiāo)售100臺3D激光機器人，主要用戶(hù)群是汽車(chē)制造業(yè)中那些采用激光技術(shù)進(jìn)行三維焊接與三維切割的生產(chǎn)企業(yè)。將來(lái)公司也打算進(jìn)一步擴展激光機器人的市場(chǎng)，以便進(jìn)入板式激光-纖維激光（Schweiben-Faserlaser）技術(shù)領(lǐng)域中。

激光機器人技術(shù)對于Reis有限責任股份公司來(lái)講并不是完全陌生的技術(shù)?！霸谶@一領(lǐng)域中，我們已有10多年的生產(chǎn)歷史和經(jīng)驗。從1994年開(kāi)始，我們推出了適合于激光焊接的兩種型號機器人”。Eberhard Kroth博士、Reis公司的負責人說(shuō)。這種激光焊接機器人的特點(diǎn)是：CO2激光器安裝在機器人手臂的大臂處，激光射線(xiàn)在機器人手臂內經(jīng)反光鏡放射到加工點(diǎn)。普通的激光機器人切割塑料工件時(shí)，易在割縫背面產(chǎn)生大量的飛濺，而我們的激光機器人則不存在這種缺陷，可以很好的勝任塑料切割任務(wù)。目前，已經(jīng)有100多臺這樣的激光機器人常年累月地工作著(zhù)。這樣一來(lái)，也鼓舞了我們進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新的、性能更好的、要求更高的新一代激光機器人產(chǎn)品。目前，我們已經(jīng)進(jìn)入了金屬激光切割的領(lǐng)域。而正是由于在這一領(lǐng)域中受到了500W激光功率的限制，在激光機器人手臂上懸掛近100Kg重的激光焊接系統存在著(zhù)問(wèn)題，才更加激勵著(zhù)我們研制開(kāi)發(fā)新型機器人，用新的、性能更高的機器人來(lái)解決這些難題。

這種去年才推向市場(chǎng)的激光機器人中，RV6L－CO2激光機器人，其激光系統不是安裝在3軸上，而是安裝在2軸上，它可以承擔重量達400Kg的激光設備，從而使這種激光機器人可用于金屬材料和玻璃材料的切割以及特厚的塑料材料的切割。由于激光射線(xiàn)在機器人手臂內生成，因此在機器人的手臂上不必再安裝任何附件了。Reis公司的負責人還談到了這種激光機器人的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：“這種機器人的手腕可以以700°/s的速度旋轉，比目前市場(chǎng)上任何一種機器人的手腕旋轉的都快”。

雖然不像與Fanuc公司合作得那樣緊密，Reis機器人公司在激光光源設備方面也有一個(gè)很好的合作伙伴?！霸?KW的功率范圍內，我們與Trumpf激光和系統技術(shù)有限責任公司進(jìn)行了密切的合作與技術(shù)開(kāi)發(fā)。我們共同研制的適合于在金屬切割中使用的2KW二氧化碳激光機器人TCF1，就是我們精誠合作的結晶。它使用的控制程序就是Trumpf公司五坐標機床加工控制上使用的程序”。Kroth博士說(shuō)到。

他還說(shuō)：RV6L型激光機器人原則上可以配備各種重量在400Kg以?xún)鹊募す庠O備。在激光功率達到600W時(shí)，根據用戶(hù)的需求和具體的生產(chǎn)任務(wù)不同，可以從Coherent Rofin-Sinar或者Synrad公司生產(chǎn)的激光機器人中選擇。這些激光機器人所采用的是Nd：YAG激光或者晶體管激光。

機器人支持的激光應用技術(shù)，不再是機器人軍團中的無(wú)名小卒了，“自從去年我們成功的推出了新型激光機器人之后，我們已經(jīng)有20多臺激光機器人用于塑料加工生產(chǎn)中。在金屬切削加工中，第一臺樣機也經(jīng)過(guò)了大批量生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗，它為我們的產(chǎn)品樣本增加了新的篇章”。Kroth博士說(shuō)到。今天，在Reis公司的銷(xiāo)售收入中，激光機器人的銷(xiāo)售額比例已達到了25％左右。為此，它們還專(zhuān)門(mén)開(kāi)設了激光機器人用戶(hù)服務(wù)的業(yè)務(wù)。Kroth博士總結到：“我們可以為用戶(hù)進(jìn)行產(chǎn)品試制，即利用我們的激光機器人在我們的廠(chǎng)房里生產(chǎn)用戶(hù)所需的產(chǎn)品，以保證我們生產(chǎn)的激光機器人可以滿(mǎn)足用戶(hù)大批量生產(chǎn)的需要，或者作為激光機器人生產(chǎn)能力的驗證，在短期內大批量生產(chǎn)用戶(hù)的產(chǎn)品。例如，我們在去年就在我們工廠(chǎng)的所在地Obernburg利用激光機器人為一家汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)生產(chǎn)了200000個(gè)塑料零件”。