焊接機器人如何實現(xiàn)納米級的運動？
機器人能否實現(xiàn)以100nm為單位的運動？難以想象，考慮到人類的頭發(fā)厚度是其700倍而已。Nanosystec的一款焊接機器人證明上述運動是可能的，它的高精度是來自于背后線性運動hepcomotion的支持。
每天有數(shù)十億人通過email和電話進(jìn)行溝通交流，全球所有的數(shù)據(jù)通常都是通過光纖以光速來傳輸—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)備來完成，世界上只有少數(shù)幾家制造商能設(shè)計，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)開發(fā)出了名為Nanoweld的焊接機器人，主要市場在美國和遠(yuǎn)東。
高精密定位 ：機器人能實現(xiàn)100nm級的運動
在設(shè)備的中心是一個可調(diào)整的載重板，能使激光二極管和光纖互相精密匹配，因為光纖10nm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納米級的運動。通過對比：1nm的鐵塊就是或多或少等同于一排4個原子的長度。換句話說，人類頭發(fā)絲是100nm的700倍厚。
一旦匹配好了，兩個激光焊接頭就會開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)之一就是識別一個控制系統(tǒng)。。。。。”Nanosystec技術(shù)總監(jiān)Gunter Hummelt說到，“為了節(jié)省空間來建造一個更復(fù)雜的裝置，我們不想通過X-Y系統(tǒng)來工作，而是弧形導(dǎo)軌”
Hepco系統(tǒng)控制的激光運動
Hummelt求助于線性運動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)軌合并成開環(huán)和閉環(huán)的導(dǎo)軌。Nanoweld系統(tǒng)用了4個環(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，另外兩個寬度76mm的90度弧形節(jié)段在底部。“這些導(dǎo)軌強度非常好和非常耐用”，Hummelt說到，“這給了我們很大的競爭優(yōu)勢，它能降低系統(tǒng)的維護(hù)成本”。
Nanosytec為此導(dǎo)軌系統(tǒng)開發(fā)了一個特殊的滿足激光運動的小車。這里PRT2的另一個部件被排上用場—V型導(dǎo)軌技術(shù)，小車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。“導(dǎo)軌是研磨過的，小車滾輪的預(yù)載能通過偏心軸承實現(xiàn)精密調(diào)整”，hepcomotion的顧問工程師Carl-Christian Baumgarten補充道。運動是通過hepco小齒輪接觸齒的外部然后傳遞小車上電機的力到導(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。”Hummelt解釋道。也為了滿足水平方向的定位，根據(jù)客戶要求，工程師能在一個更寬的小車上組裝這個系統(tǒng)，它能在被安裝在底部的76mm寬的節(jié)段上運動。即使經(jīng)過很長的時間，也能實現(xiàn)精密運動，只需要保持潤滑即可。
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補充道“如果用戶想每天焊接不同的部件，這個設(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受到損害。“一旦開始焊接，一個小的溫度為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，這會導(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)勢在于焊接角度能通過機動小車進(jìn)行調(diào)整。導(dǎo)軌自身也能運送焊
接頭而無需額外的機械支撐。Hummelt最后說道“對我們而言，hepcomotion系統(tǒng)是最劃算和可靠的解決方案來實現(xiàn)激光的環(huán)形導(dǎo)軌運動系統(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焊接機器人焊接10um直徑的光纖。激光運動精度為100nm內(nèi)
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