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淺淡激光焊接機器人技術和發展

    在21世紀,激光技術將進入高速發展時期。隨著各類激光器向大功率化、輕便化和經濟化的發展,激光焊接由于能源高度集中和熱影響區小,并且激光束具有可以在大氣中焊接的優點,既可以對大型構件作深熔焊,又可以進行微形精密焊接,今后將逐步加快其推廣使用的步伐。由于激光焊接符合優質、低耗、高效、清潔、熱影響區窄、接頭變形小、操作靈活等技術發展方向。

  在中國,激光產業的未來發展方向,應是實現激光產業與傳統產業的緊密結合,用先進的激光制造技術改造傳統產業,不僅提升著傳統產業的發展,同時也借助傳統產業的優勢,使自身取得廣闊的發展空間,激光焊接技術也是如此。武漢鋼鐵公司采用激光焊接設備,攻克了自70年代以來該廠硅鋼薄板鋼卷“帶廢”出廠的產品質量難關。據統計分析,使用激光技術,全國僅冶金行業每年就可降低成本20億元以上。

  幾乎在激光誕生的同時,1962年美國Unimation公司推出首臺工業機器人。此后,機器人技術經歷了一系列不斷的發展過程。直到20世紀90年代全球信息化浪潮風起云涌,計算機技術、微電子技術、網絡技術和先進制造技術等快速進步,工業機器人技術也得到了飛速發展。它具有重復性精確生產特征,適應制造業中規;可a要求,裝配在生產線上代替人工作業,不僅解除了工人的繁復勞動,而且提高了生產質量。它可以流動作業,適應個性化生產需求。目前工業機器人技術日趨成熟,已經成為一種標準設備而廣泛應用于工業界,國內外形成了一批著名的工業機器人公司。

  近年來激光技術飛速發展,涌現出可與機器人柔性耦合的光纖傳輸的高功率工業型激光器。先進制造領域在智能化、自動化和信息化技術方面的不斷進步促進了機器人技術與激光技術的結合,特別是汽車產業的發展需求,帶動了激光加工機器人產業的形成與發展。從20世紀90年代開始,德國、美國、日本等發達國家投入大量人力物力進行研發激光加工機器人。進入2000年,德國,瑞士,日本等機器人公司均研制激光焊接機器人和激光切割機器人的系列產品。

    機器人激光焊接系統主要是由激光器、機器人(本體和控制柜)、水冷系統、光束傳輸系統、激光頭和工件裝夾系統組成。目前市面上機器人激光焊接系統使用的激光器普遍為固體激光器、半導體激光器光纖激光器,機器人為六軸聯動高精度機器人,裝有安全開關。借助于示教盒上的安全開關,示教過程中脫手或握力過大都會關掉伺服,使機器人停止,因此可安全地操作。激光柔性加工系統一般包括控制用計算機或者PLC、激光器、機械運動裝置或機器人、光纖傳送和光束變換裝置及其他輔助設施。這是一種設備相對不多,但對其精度、實時性、安全性、集成度要求較高的精密控制系統。


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