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三維光切割機器人的編程

機器人柔性激光切割替代五軸機床,絕對!

機器人柔性激光切割在汽車工業中的應用日益普遍,這與激光技術的發展和機器人精確軌跡控制技術的完善密切相關。

機器人柔性激光切割的方式有很多種,可以做成單個機器人切割平臺,也可以組合成柔性加工生產線。涉及的工件主要是兩種不同類型的零件:壹種是金屬零件通過擠壓或拉伸形成的3D車身結構和覆蓋件,包括熱成型零件;另壹種是管狀金屬結構,包括排氣管、橫梁等。傳統的面板生產方法是開模沖孔,然後進行沖孔模和切邊模。熱成型零件和管件由昂貴的五軸激光切割機床完成。正是因為設備成本高,才有部分合資品牌的汽車廠商有能力采購進口五軸機床。

新形勢下,汽車用戶的需求越來越多樣化、個性化,新車型越來越多。大部分汽車都在逐步批量縮水,因為壹些汽車廠商無法預測和保證未來某壹款車型的銷量和穩定產量,所以開始嘗試低成本的機器人激光柔性切割設備或生產線。這種趨勢從汽車零配件市場開始,在工程機械、客車、農用車、電動車等領域不斷擴大和普及。

適用於汽車工業的激光切割機器人

很多工業機器人應用於汽車行業,但很少應用於激光切割領域。問題存在於三個層面。壹、機器人在汽車行業的應用主要集中在點焊、弧焊、噴塗、搬運等方面。,要求精度低,但激光切割往往要求位置精度高,對小圓等小軌跡精度要求高;另壹方面,還要看機器人的效率。壹般機器人各關節的運動控制速度較慢,機械臂太重無法高速運動。第三個方面是機器人的剛性。剛性差的機器人抖動嚴重,機器人跟蹤性能差,機器人變形嚴重,無法準確到達工件數值模型中需要切割的確切位置。所以傳統汽車行業流行的機器人在激光切割方面受到客戶質疑也是可以理解的。

憑借在精密機械和高速運動控制方面的百年經驗,Steubel的設計領域是汽車行業。根據汽車行業的需求,斯特貝爾實現了RX160L倒裝龍門機器人激光柔性切割系統解決方案,在以下幾個方面取得了突破:

寬臉大型機器人。采用RX160L機器人,2.05?m,切割臺的寬度可以達到3?m,超過了價格昂貴的五軸機床的工作臺寬度。壹般汽車零件的尺寸都在RX160L倒裝機器人的工作區域內,壹些大型工件也可以通過移動平臺來實現。

手臂又輕又硬。穩定采用整體鑄造管狀結構,保持剛性;材料是航空鑄鋁,變形小,但重量輕。RX160L機械臂僅重250?Kg,而歐洲同臂機器人的數量是400多個?Kg,不適合機器人柔性激光切割。

機器人的機械精度差異。機器人機械精度的差異,除了剛度差異,最重要的在於機械傳動的誤差,主要體現在減速器上。Stauble采用的獨特專利減速系統JCS成功地將精密機械領域100多年的經驗和技術應用於機器人。這也是Stauble在小孔切割方面能夠得到客戶認可的原因。

將五軸機床技術成功移植到機器人上。

離線編程技術和夾具自動生成技術是機床行業有待推廣的關鍵技術之壹。這些技術在機器人領域的發展和成功應用,使得機器人柔性激光切割解決方案與汽車行業的應用無縫鏈接。

傳統的機器人編程方法是在線示教編程,費時費力,尤其是汽車覆蓋件或管件,需要切割復雜的空間曲線,示教無法滿足設計要求。

Stauble使用ROBOTMASTER軟件進行ST?UBLI RX160L機器人離線編程。ROBOTMASTER機器人離線軟件可以模擬真實的切割環境,包括機器人、激光切割工具頭、工件和夾具。該軟件可以快速設置和優化最佳機器人切割姿態。如果系統幹擾或超出範圍,軟件會給出智能提示。

離線軟件也可以自動生動而精確的夾具。英國PEPS離線軟件是專門為世界上最精密的機器人st?UBLI定制的機器人激光切割離線編程軟件。它可以提供自動生成夾具的程序,用戶可以根據工件的三維數學模型選擇夾具並進行微調。

很多集成商選擇不適合激光切割的普通機器人,效率低,效果差,影響了汽車行業用戶對該領域的認知,否定了機器人方案。斯托比爾認為,優秀的集成商會選擇高精度的機器人,並將其集成到精密的系統結構中。根據不同用戶的產品,會從基本型進化到機器人不同的柔性切割方案,可以單機、雙機或者多機、多平臺組合。

切割效率由方案和經驗決定。

集成商的整合能力決定了最終的切割效果和效率。德國JENOPTIK是Stauble的激光應用集成商。采用Stauble定制的TX90激光切割機器人,定制的光切割頭,獨有的BIM(Beam-In-Motion)技術。這個設備的針孔定位精度能達到嗎?50m,線速度>;12?米/分鐘.如果產品產量比較高,JENOPTIK可以提供雙機設備或者多機器人解決方案。

壹些技術實力雄厚的本土激光切割系統集成商也在不斷提高對機器人激光切割的理解和集成能力。在深圳大族激光在汽車行業應用的機器人激光切割解決方案中,選用了斯托比爾的機器人產品。這個系統包括兩個移動工作平臺,機器人在兩個平臺上的工件之間切換,非工作的移動平臺發射進給。這個系統的客戶是壹家客車廠,廠裏負責設備的人很滿意。不僅切割效果好,而且效率高,雙工位平臺不會浪費送料的時間。目前,該客戶已經購買了近十臺Stobier機器人設備。而且,他們計劃重新設計壹條沖壓線,用機器人柔性生產線取代模具沖壓線,包括過程中的物料轉移,可能高達幾十個機器人。使用機器人不僅節約了成本,還提高了自動化水平,整個過程不需要人工幹預。

國內各車廠初步接受機器人柔性激光切割方式還需要壹段時間。集成商需要進壹步提高機器人集成能力,提高系統的精度和速度,尤其是系統的安全性和穩定性,讓汽車行業的用戶逐步批量采用機器人柔性激光切割解決方案。

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