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光学工程
机器人与激光复合加工技术
      由fanuc和reis公司合作提供的机器人-激光复合加工技术,可以进一步地扩大机器人和激光技术的应用市场。
      在汽车工业中,人们一直将机器人与激光技术结合在一起,进行3d的汽车零部件生产加工。由fanuc和reis公司合作提供的机器人-激光复合加工技术,可以进一步地扩大机器人-激光技术的应用市场。
      激光和机器人技术都是市场上的关键技术,也是市场上最热的经济增长点之一。我们可以从任何一个vdma专业调查机构的市场调查中看到这一点。例如:2001~2003年间,用于金属加工的激光光源(co2和nd:yag激光)以每年23%的速度增长,实现了年销售额37200欧元;2003年,工业机器人在德国市场的销售数量达到了13400个台,增长率达到了12%。而激光和机器人技术两者结合起来的应用情况又会怎样地呢?
“从激光源的角度来看,以激光源的产量来衡量机器人的产量,可以说机器人的产量还处于较低的水平”。通用公司瑞士optech consulting股份公司的arnold mayer博士说到。根据他所掌握的资料,人们对机器人的3d应用最感兴趣。然而在这方面,机器人还没有形成一个广阔的市场。      peter wirth博士、rofin-sinar激光有限责任公司的总裁也认为:“目前只有大众汽车公司大量地使用工业机器人”。例如,在v级高尔夫轿车中,其圆周体车架焊缝就是用激光器焊接的。
       rofin公司在机器人推广应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有限责任公司销售了用于加工和刻写标记的固体激光器。“fanuc公司利用他们的具有世界领先的数字控制技术,为一个著名的用户生产了晶体管nd-yag激光机器人”。wirth博士说。迈出了第一步之后,fanuc公司将会在卢森堡的技术中心展示出他们的激光-机器人系统:y-4400 ldia。
      长寿命的晶体管激光器
      3d激光加工设备的核心是由一个由晶体管发出的4.4kw激光射线,而这一激光系统是以rofin激光技术为基础,并溶合了fanuc公司的电力能源供给技术,为晶体管激光器提供了强劲的动力。fanuc公司robotics欧洲公司的总裁、首席执行官olaf gehrels先生说:“我们已经有了10年之久的晶体管生产经验,可以很好地生产制造这种自动化部件”。同时,他还自豪的说到:全球大约有40%的yag激光器是他们公司的产品。这家日本公司是世界上唯一的能保证yag激光器使用寿命达到20000h的公司。
      yag-激光系统的其他重要组成部件是在r-2000ia/165f激光机器人的基础上研制改进的,它可以使激光机器人的焊接速度达到5m/min。gehrels先生说到:“利用这套设备,使我们成为生产yag激光机器人设备的唯一厂家”。在谈到这种生产软、硬件全套产品的优点时他说:机器人控制与激光焊接过程的控制采用的是一套统一的控制系统,是一套完整的轨迹运动控制与运动速度控制系统。#p#分页标题#e#
       激光机器人切割塑料
       在谈到与rofin-sinar公司的合作时,gehrels先生说到:“我们将继续在晶体管激光技术的应用中加强合作,共同发展,成为一支可以与trumpf公司抗衡的力量”。fanuc公司的目标是:每年生产销售100台3d激光机器人,主要用户群是汽车制造业中那些采用激光技术进行三维焊接与三维切割的生产企业。将来公司也打算进一步扩展激光机器人的市场,以便进入板式激光-纤维激光(schweiben-faserlaser)技术领域中。
      激光机器人技术对于reis有限责任股份公司来讲并不是完全陌生的技术。“在这一领域中,我们已有10多年的生产历史和经验。从1994年开始,我们推出了适合于激光焊接的两种型号机器人”。eberhard kroth博士、reis公司的负责人说。这种激光焊接机器人的特点是:co2激光器安装在机器人手臂的大臂处,激光射线在机器人手臂内经反光镜放射到加工点。普通的激光机器人切割塑料工件时,易在割缝背面产生大量的飞溅,而我们的激光机器人则不存在这种缺陷,可以很好的胜任塑料切割任务。目前,已经有100多台这样的激光机器人常年累月地工作着。这样一来,也鼓舞了我们进一步开发新的、性能更好的、要求更高的新一代激光机器人产品。目前,我们已经进入了金属激光切割的领域。而正是由于在这一领域中受到了500w激光功率的限制,在激光机器人手臂上悬挂近100kg重的激光焊接系统存在着问题,才更加激励着我们研制开发新型机器人,用新的、性能更高的机器人来解决这些难题。
      这种去年才推向市场的激光机器人中,rv6l-co2激光机器人,其激光系统不是安装在3轴上,而是安装在2轴上,它可以承担重量达400kg的激光设备,从而使这种激光机器人可用于金属材料和玻璃材料的切割以及特厚的塑料材料的切割。由于激光射线在机器人手臂内生成,因此在机器人的手臂上不必再安装任何附件了。reis公司的负责人还谈到了这种激光机器人的另一个优点:“这种机器人的手腕可以以700°/s的速度旋转,比目前市场上任何一种机器人的手腕旋转的都快”。
      虽然不像与fanuc公司合作得那样紧密,reis机器人公司在激光光源设备方面也有一个很好的合作伙伴。“在1kw的功率范围内,我们与trumpf激光和系统技术有限责任公司进行了密切的合作与技术开发。我们共同研制的适合于在金属切割中使用的2kw二氧化碳激光机器人tcf1,就是我们精诚合作的结晶。它使用的控制程序就是trumpf公司五坐标机床加工控制上使用的程序”。kroth博士说到。
      他还说:rv6l型激光机器人原则上可以配备各种重量在400kg以内的激光设备。在激光功率达到600w时,根据用户的需求和具体的生产任务不同,可以从coherent rofin-sinar或者synrad公司生产的激光机器人中选择。这些激光机器人所采用的是nd:yag激光或者晶体管激光。
      机器人支持的激光应用技术,不再是机器人军团中的无名小卒了,“自从去年我们成功的推出了新型激光机器人之后,我们已经有20多台激光机器人用于塑料加工生产中。在金属切削加工中,第一台样机也经过了大批量生产实践的检验,它为我们的产品样本增加了新的篇章”。kroth博士说到。今天,在reis公司的销售收入中,激光机器人的销售额比例已达到了25%左右。为此,它们还专门开设了激光机器人用户服务的业务。     kroth博士总结到:“我们可以为用户进行产品试制,即利用我们的激光机器人在我们的厂房里生产用户所需的产品,以保证我们生产的激光机器人可以满足用户大批量生产的需要,或者作为激光机器人生产能力的验证,在短期内大批量生产用户的产品。例如,我们在去年就在我们工厂的所在地obernburg利用激光机器人为一家汽车生产厂生产了200000个塑料零件”。

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