高精度激光焊接:NanoWeld焊接机器人连接直径为10微米的光纤。激光在100纳米的范围内移动。
图片来源:HepcoMotion
焊接机器人如何在纳米范围内移动距离
机器人能移动小到100纳米的距离吗?很难想象，因为人类的头发是人类的700倍厚。Nanosystec公司的一个焊接机器人证明了这是可能的。它精确的背后是线性运动专家HepcoMotion的制导系统。
每天有数十亿人通过电子邮件和电话进行交流。在世界各地，数据通常使用光纤以光速传输，这是一个现在很熟悉的概念。另一方面，不太熟悉的是E/O转换器。这些方糖大小的组件通过使用激光二极管将电话麦克风的电磁脉冲转换为光脉冲并将其发送到光纤中，使数据传输成为可能。它们的制造是精密焊接的小杰作。这需要特殊的设备，而这些设备仅由世界上少数制造商设计。Nanosystec就是其中之一。该公司位于美因河畔法兰克福附近的Groß-Umstadt，开发了一种名为NanoWeld的焊接机器人，主要在美国和远东地区销售。
高精度对齐:机器人可以移动仅100纳米的距离
在该装置的中心是一个可调节的负载板，它可以精确地将二极管激光器和光纤相互对准。由于光纤的直径只有10微米，而二极管激光器必须精确地击中中心的目标，这涉及到100纳米(nm)范围内的运动。通过比较:在一块金属中，1纳米或多或少相当于一排4个原子的长度。换句话说:人类的头发比100纳米厚700倍。
一旦进行了精细校准，两个激光焊接头就开始发挥作用，它们将光纤固定在一个金属套筒中，与来自两侧的焊缝固定在一起。在这方面，精度也起着关键作用。Nanosystec技术总监Gunter Hummelt表示:“NanoWeld概念的挑战之一是在供应商市场上确定一种控制系统，该系统可以依赖激光在10%的范围内移动。”“为了节省空间和建造一个更紧凑的设备，我们不想使用X-Y系统，而是使用圆形轨道系统。”
激光在hecomotion控制系统上移动
Hummelt转向线性运动专家HepcoMotion及其PRT2环导轨和环段。该系统由一系列环和环段组成，这些环段也可用高档钢制成，具有各种直径，可以与直线导轨组合在一起，形成许多开放和封闭的轨道部分。NanoWeld系统使用了四个环形元件:两个90度的段，宽44毫米，位于负载板上方，另外两个90度的段，宽76毫米，位于底座上。胡梅尔特说:“铁轨非常坚固耐用。”“这给我们带来了竞争优势，因为它降低了维护系统的成本。”
Nanosystec公司为轨道系统开发了一种特殊的车厢，激光可以在上面传播。在这里，PRT2系统的另一个组件投入使用-采用V型导向技术，轴承在车厢上同心和偏心布置。这些车轮从上面和下面与感应硬化，因此耐磨的V型导流环段。“铁轨是地面。车轮的预紧力可以通过偏心轴承进行精确调整，”HepcoMotion的顾问工程师Carl-Christian Baumgarten补充道。运动由HepcoMotion小齿轮驱动提供，它与外齿轮啮合，并将车厢电机的动力传递给轨道。Hummelt解释说:“这使得激光焊接头可以从垂直方向向下折叠成70度角。”为了允许水平定位，工程师可以根据客户的要求，将系统安装在更宽的支架上。它在一个直径为76毫米的环段上运行，该环段安装在底座上。因此，即使在很长一段时间后，精确的运动仍然是可能的，因为V型技术只需要少量的润滑剂涂在V型导轨表面，以实现长期和无故障的使用寿命。
控制系统使危险的焊缝变形降至最低
NanoWeld实现了最佳精度:小于100纳米的可重复定位精度。Günter Hummelt补充道:“如果用户想要每天焊接一个部件的变体，该设备必须能够精确地将焊接角度调整到0.1°。”他还解释了为什么组件的功能会受到损害:“一旦焊接开始，就会产生一个温度约为1600度的小熔池。当它凝固时，有焊接变形的风险，这可能导致二极管激光器和光纤的定位无效。”只有选择最佳的焊接角度才能保证变形在可接受的公差范围内。HepcoMotion系统的优点在于可以轻松地使用电动小车调整焊接角度。型材导轨也可以携带焊接头，无需额外的机械支撑。Hummelt总结道:“对我们来说，HepcoMotion系统是使用激光在圆形轨道系统上创建运动系统的最具成本效益和最可靠的解决方案。事实证明，其他选择都太大、太复杂、太昂贵。”
如需更多信息，请访问http://www.hepcomotion.com．
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