機器人-激光復(fù)合加工技術(shù)

由Fanuc和Reis公司合作提供的機器人-激光復(fù)合加工技術(shù)，可以進一步地擴大機器人和激光技術(shù)的應(yīng)用市場。

在汽車工業(yè)中，人們一直將機器人與激光技術(shù)結(jié)合在一起，進行3D的汽車零部件生產(chǎn)加工。由Fanuc和Reis公司合作提供的機器人-激光復(fù)合加工技術(shù)，可以進一步地擴大機器人-激光技術(shù)的應(yīng)用市場。

激光和機器人技術(shù)都是市場上的關(guān)鍵技術(shù)，也是市場上最熱的經(jīng)濟增長點之一。我們可以從任何一個VDMA專業(yè)調(diào)查機構(gòu)的市場調(diào)查中看到這一點。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，實現(xiàn)了年銷售額37200歐元；2003年，工業(yè)機器人在德國市場的銷售數(shù)量達到了13400個臺，增長率達到了12％。而激光和機器人技術(shù)兩者結(jié)合起來的應(yīng)用情況又會怎樣地呢?

“從激光源的角度來看，以激光源的產(chǎn)量來衡量機器人的產(chǎn)量，可以說機器人的產(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博士說到。根據(jù)他所掌握的資料，人們對機器人的3D應(yīng)用最感興趣。然而在這方面，機器人還沒有形成一個廣闊的市場。Peter Wirth博士、Rofin-Sinar激光有限責任公司的總裁也認為：“目前只有大眾汽車公司大量地使用工業(yè)機器人”。例如，在V級高爾夫轎車中，其圓周體車架焊縫就是用激光器焊接的。

Rofin公司在機器人推廣應(yīng)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有限責任公司銷售了用于加工和刻寫標記的固體激光器?！癋anuc公司利用他們的具有世界領(lǐng)先的數(shù)字控制技術(shù)，為一個著名的用戶生產(chǎn)了晶體管ND-YAG激光機器人”。Wirth博士說。邁出了第一步之后，F(xiàn)anuc公司將會在盧森堡的技術(shù)中心展示出他們的激光－機器人系統(tǒng)：Y－4400 LDiA。

長壽命的晶體管激光器

3D激光加工設(shè)備的核心是由一個由晶體管發(fā)出的4.4kW激光射線，而這一激光系統(tǒng)是以Rofin激光技術(shù)為基礎(chǔ)，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力。Fanuc公司Robotics歐洲公司的總裁、首席執(zhí)行官Olaf Gehrels先生說：“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)制造這種自動化部件”。同時，他還自豪的說到：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(tǒng)的其他重要組成部件是在R－2000iA/165F激光機器人的基礎(chǔ)上研制改進的，它可以使激光機器人的焊接速度達到5m/min。Gehrels先生說到：“利用這套設(shè)備，使我們成為生產(chǎn)YAG激光機器人設(shè)備的唯一廠家”。在談到這種生產(chǎn)軟、硬件全套產(chǎn)品的優(yōu)點時他說：機器人控制與激光焊接過程的控制采用的是一套統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，是一套完整的軌跡運動控制與運動速度控制系統(tǒng)。

激光機器人切割塑料

在談到與Rofin-Sinar公司的合作時，Gehrels先生說到：“我們將繼續(xù)在晶體管激光技術(shù)的應(yīng)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)銷售100臺3D激光機器人，主要用戶群是汽車制造業(yè)中那些采用激光技術(shù)進行三維焊接與三維切割的生產(chǎn)企業(yè)。將來公司也打算進一步擴展激光機器人的市場，以便進入板式激光-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。這種激光焊接機器人的特點是：CO2激光器安裝在機器人手臂的大臂處，激光射線在機器人手臂內(nèi)經(jīng)反光鏡放射到加工點。普通的激光機器人切割塑料工件時，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。這樣一來，也鼓舞了我們進一步開發(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(tǒng)存在著問題，才更加激勵著我們研制開發(fā)新型機器人，用新的、性能更高的機器人來解決這些難題。

這種去年才推向市場的激光機器人中，RV6L－CO2激光機器人，其激光系統(tǒng)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(shè)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。由于激光射線在機器人手臂內(nèi)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優(yōu)點：“這種機器人的手腕可以以700°/s的速度旋轉(zhuǎn)，比目前市場上任何一種機器人的手腕旋轉(zhuǎn)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(shè)備方面也有一個很好的合作伙伴?！霸?KW的功率范圍內(nèi)，我們與Trumpf激光和系統(tǒng)技術(shù)有限責任公司進行了密切的合作與技術(shù)開發(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(jié)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博士說到。

他還說：RV6L型激光機器人原則上可以配備各種重量在400Kg以內(nèi)的激光設(shè)備。在激光功率達到600W時，根據(jù)用戶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(yīng)用技術(shù)，不再是機器人軍團中的無名小卒了，“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)過了大批量生產(chǎn)實踐的檢驗，它為我們的產(chǎn)品樣本增加了新的篇章”。Kroth博士說到。今天，在Reis公司的銷售收入中，激光機器人的銷售額比例已達到了25％左右。為此，它們還專門開設(shè)了激光機器人用戶服務(wù)的業(yè)務(wù)。Kroth博士總結(jié)到：“我們可以為用戶進行產(chǎn)品試制，即利用我們的激光機器人在我們的廠房里生產(chǎn)用戶所需的產(chǎn)品，以保證我們生產(chǎn)的激光機器人可以滿足用戶大批量生產(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(nèi)大批量生產(chǎn)用戶的產(chǎn)品。例如，我們在去年就在我們工廠的所在地Obernburg利用激光機器人為一家汽車生產(chǎn)廠生產(chǎn)了200000個塑料零件”。