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詳細(xì)介紹

焊接機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的運(yùn)動(dòng)?

機(jī)器人能否實(shí)現(xiàn)以100nm為單位的運(yùn)動(dòng)?難以想象,考慮到人類(lèi)的頭發(fā)厚度是其700倍而已。Nanosystec的一款焊接機(jī)器人證明上述運(yùn)動(dòng)是可能的,它的高精度是來(lái)自于背后線性運(yùn)動(dòng)hepcomotion的支持。

每天有數(shù)十億人通過(guò)email和電話進(jìn)行溝通交流,全球所有的數(shù)據(jù)通常都是通過(guò)光纖以光速來(lái)傳輸—這是現(xiàn)在大家都比較熟悉的慨念,另一方面大家不是很了解的是E/O轉(zhuǎn)化器,這些部件,只有方糖大小的尺寸,通過(guò)激光二極管使數(shù)據(jù)傳輸由電話話筒的電磁脈沖轉(zhuǎn)化成光脈沖并傳輸?shù)焦饫w中,他們是精密焊接的杰作。這需要特殊的設(shè)備來(lái)完成,世界上只有少數(shù)幾家制造商能設(shè)計(jì),Nanosyste就是其中之一。這家公司總部位于法蘭克福附近的Gro?-Umstadt,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了名為Nanoweld的焊接機(jī)器人,主要市場(chǎng)在美國(guó)和遠(yuǎn)東。

高精密定位 :機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)100nm級(jí)的運(yùn)動(dòng)

在設(shè)備的中心是一個(gè)可調(diào)整的載重板,能使激光二極管和光纖互相精密匹配,因?yàn)楣饫w10nm的直徑和激光二極管必須準(zhǔn)確的射中在中心的目標(biāo),這就產(chǎn)生了100納米級(jí)的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)對(duì)比:1nm的鐵塊就是或多或少等同于一排4個(gè)原子的長(zhǎng)度。換句話說(shuō),人類(lèi)頭發(fā)絲是100nm的700倍厚。

一旦匹配好了,兩個(gè)激光焊接頭就會(huì)開(kāi)始固定光纖包裹在金屬襯套中,并在兩側(cè)焊接密封住。這里的高精度起到了決定性的作用。“NanoWeld概念的挑戰(zhàn)之一就是識(shí)別一個(gè)控制系統(tǒng)。。。。。”Nanosystec技術(shù)總監(jiān)Gunter Hummelt說(shuō)到,“為了節(jié)省空間來(lái)建造一個(gè)更復(fù)雜的裝置,我們不想通過(guò)X-Y系統(tǒng)來(lái)工作,而是弧形導(dǎo)軌”

Hepco系統(tǒng)控制的激光運(yùn)動(dòng)

Hummelt求助于線性運(yùn)動(dòng)hepcomotion 和它的PRT2環(huán)形導(dǎo)軌和節(jié)段。此系統(tǒng)包含優(yōu)質(zhì)的鋼材和多樣的直徑的環(huán)形和節(jié)段,也能與直線導(dǎo)軌合并成開(kāi)環(huán)和閉環(huán)的導(dǎo)軌。Nanoweld系統(tǒng)用了4個(gè)環(huán)形導(dǎo)軌:2pcs寬度為44的90度弧形節(jié)段在載重板的上方,另外兩個(gè)寬度76mm的90度弧形節(jié)段在底部。“這些導(dǎo)軌強(qiáng)度非常好和非常耐用”,Hummelt說(shuō)到,“這給了我們很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),它能降低系統(tǒng)的維護(hù)成本”。

Nanosytec為此導(dǎo)軌系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)特殊的滿足激光運(yùn)動(dòng)的小車(chē)。這里PRT2的另一個(gè)部件被排上用場(chǎng)—V型導(dǎo)軌技術(shù),小車(chē)上的軸承分為同心和偏心的。這些輪子接觸淬火的上面和下面,這能保證V型導(dǎo)軌非常耐磨!皩(dǎo)軌是研磨過(guò)的,小車(chē)滾輪的預(yù)載能通過(guò)偏心軸承實(shí)現(xiàn)精密調(diào)整”,hepcomotion的顧問(wèn)工程師Carl-Christian Baumgarten補(bǔ)充道。運(yùn)動(dòng)是通過(guò)hepco小齒輪接觸齒的外部然后傳遞小車(chē)上電機(jī)的力到導(dǎo)軌上提供的。“這能滿足激光焊接頭從垂直方向折向下到70度!盚ummelt解釋道。也為了滿足水平方向的定位,根據(jù)客戶(hù)要求,工程師能在一個(gè)更寬的小車(chē)上組裝這個(gè)系統(tǒng),它能在被安裝在底部的76mm寬的節(jié)段上運(yùn)動(dòng)。即使經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間,也能實(shí)現(xiàn)精密運(yùn)動(dòng),只需要保持潤(rùn)滑即可。

控制系統(tǒng)確保有害的焊接變形減小到最少程度

Nanoweld達(dá)到了精度:可再生的定位角度精度小于100nm。Hummelt補(bǔ)充道“如果用戶(hù)想每天焊接不同的部件,這個(gè)設(shè)備必須能調(diào)整焊接角度精度到 0.1°”,他也解釋為什么部件的功能在其他方面會(huì)受到損害!耙坏╅_(kāi)始焊接,一個(gè)小的溫度為1600度的融化焊接池就形成了,如果凝結(jié)的話,就有焊接變形的風(fēng)險(xiǎn),這會(huì)導(dǎo)致激光二極管和光纖定位失效”。只有焊接角度才能保證變形量是在可接受的范圍內(nèi)。Hepcomotion系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于焊接角度能通過(guò)機(jī)動(dòng)小車(chē)進(jìn)行調(diào)整。導(dǎo)軌自身也能運(yùn)送焊

接頭而無(wú)需額外的機(jī)械支撐。Hummelt最后說(shuō)道“對(duì)我們而言,hepcomotion系統(tǒng)是最劃算和可靠的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)激光的環(huán)形導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),其他的都被證明太大,太復(fù)雜或太貴。

高精密激光焊接:Nanoweld焊接機(jī)器人焊接10um直徑的光纖。激光運(yùn)動(dòng)精度為100nm內(nèi)






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