隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，電阻點焊和激光遠(yuǎn)程焊接的應(yīng)用已頗具規(guī)模。這兩種工藝各有優(yōu)劣。對于激光遠(yuǎn)程焊接而言，其優(yōu)點是循環(huán)時間短，焊接效率高，同時具有激光焊縫的優(yōu)勢；相較于激光焊接而言，電阻點焊的主要特點在于自帶夾具，無需額外成本。
現(xiàn)在，我們有了一種新型激光焊接機，這種高效快速的焊接機集兩者的優(yōu)點于一身，安全、穩(wěn)固、且自帶夾持組件，這就是來自IPG光子有限公司的激光步進(jìn)線焊機（LSS1、LSS2及LSS3）。
LSS系列激光步進(jìn)線焊機為一類激光設(shè)備，可在無額外激光安全防護機制的生產(chǎn)線上直接應(yīng)用。由于傳統(tǒng)的激光焊接設(shè)備總是需要配備安全房，因此導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，所以相對于傳統(tǒng)的激光焊接設(shè)備而言，這種優(yōu)勢不言而喻。
如今，這種新型焊接系統(tǒng)已應(yīng)用于白車身及鈑金件的生產(chǎn)，并顯示出無可比擬的優(yōu)勢：
加工速度更快（循環(huán)時間更短）
長縫焊，因此部件強度更大、扭轉(zhuǎn)剛度更高
投入與電阻焊接系統(tǒng)相當(dāng)
能夠以較低的成本滿足更高的操作安全需求
激光步進(jìn)線焊機的設(shè)計、部件及應(yīng)用
LSS模塊可將光纖生成的激光束引導(dǎo)至指定位置。出于安全考慮，激光束將由一個小角度漏斗形外殼進(jìn)行引導(dǎo)。外殼必須接觸所需焊接的零部件（如圖1所示），以屏蔽激光。
該模塊可在外殼確定的范圍（標(biāo)準(zhǔn)長度=40毫米）內(nèi)進(jìn)行有或無振蕩（+/-1毫米）功能的激光焊接。最簡便的應(yīng)用是將模塊安裝在工業(yè)機器人的第6軸上（負(fù)載30公斤）。機器人將模塊移動至所需的焊接位置，然后通過機器人將它放置在部件上。在部件下方的焊縫范圍內(nèi)設(shè)有一個固定工具，用作支撐點（如圖1所示）。
在典型步進(jìn)作業(yè)（30毫米焊縫、30毫米間隔、30毫米焊縫）時，LSS模塊能夠以30毫米/秒的速度，每1.3至1.5秒進(jìn)行一次激光焊接（如圖2所示）。
激光點焊模塊可以配備伺服驅(qū)動模塊，這與配備了氣動平衡（如圖1所示）的電阻焊槍相似。LSS/C-槍可通過工業(yè)機器人（負(fù)載80公斤）移動至焊接位置，并以可編程控制力進(jìn)行閉合。C型槍的下部工具可提供夾緊力。另外，由于其恰好能夠反射激光輻射，因此又可構(gòu)成一層附加防護。
由于LSS激光點焊系統(tǒng)的夾緊力由編程控制（0.5至3kN），因此可確保精確度（間隙<0.2毫米），這也是激光焊接的必要條件。
系統(tǒng)的補償模塊可補償各部件的位置和幾何結(jié)構(gòu)造成的誤差。系統(tǒng)中所使用的全部連接力（0.5至3kN）均來自于激光焊接工具，無需機器人輔助。在典型步進(jìn)作業(yè)時，每1.7至2秒就可進(jìn)行一次縫焊。
激光點焊的典型應(yīng)用就是白車身生產(chǎn)線中鈑金件的組裝（如圖3所示）。直到現(xiàn)在，白車身中仍有大量電阻焊接產(chǎn)生的焊點。新型焊接系統(tǒng)可用一條長約30毫米的焊縫可取代兩個焊點（典型距離為30毫米）。
通常30個電阻點焊的循環(huán)時間約為75秒，如果在相同的生產(chǎn)環(huán)境下，用激光線焊機取代電阻點焊機，則僅需要15條焊縫，循環(huán)時間縮減為37秒。此外，相較于電阻點焊機而言，該系統(tǒng)還有一個優(yōu)勢就是占地面積小，所需投資也更少。
光纖激光線焊機在規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用
早在2010年首款LSS產(chǎn)品問世時，IPG就已在全自動化車身生產(chǎn)線上成功完成了長期（超過18個月）測評。
2012年，某新車型的規(guī)模化生產(chǎn)線落成。全球范圍內(nèi)各生產(chǎn)線上均采用了LSS激光焊接系統(tǒng)，用于鈑金件在指定位置的焊接。
從2012年8月投產(chǎn)至2013年10月，逾20臺激光步進(jìn)線焊機通過自動化生產(chǎn)線參與生產(chǎn)了550.000臺白車身。該系統(tǒng)在每班生產(chǎn)1000臺車的生產(chǎn)線上每天連續(xù)三班生產(chǎn)。圖4及圖5表示車身及車門等不同焊接區(qū)域。
當(dāng)LSS開始應(yīng)用于汽車行業(yè)后，IPG與眾多不同的汽車廠商展開了密切的合作，對模塊進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，以確保其性能穩(wěn)定，備受信賴。
鑒于整個系統(tǒng)（光纖激光器與LSS模塊）的高重復(fù)性，唯有長期穩(wěn)定的性能，才能達(dá)到高質(zhì)量的作業(yè)效果，從而降低車身的返修率。
在與INPRO（INPRO是一家位于柏林的致力于提供汽車行業(yè)頂級生產(chǎn)系統(tǒng)的創(chuàng)新公司，合作伙伴包括戴姆勒、大眾、西門子、蒂森克虜伯及SABIC）的合作中，技術(shù)人員對激光點焊焊工藝與電阻點焊工藝進(jìn)行了對比。在充分考慮部件自身特點及碰撞性能的基礎(chǔ)上，物理和工藝優(yōu)勢往往意味著更高的經(jīng)濟價值。
技術(shù)數(shù)據(jù)表明，由新型焊接系統(tǒng)提供的振蕩激光焊縫的性能可達(dá)到甚至超過電阻點焊工藝的焊接性能，且所需生產(chǎn)時間縮短一半。經(jīng)濟效益對比結(jié)果顯示，假設(shè)800個單元，全自動生產(chǎn)線，三班滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，則總成本可降低6%至10%。
除汽車行業(yè)外，該焊接系統(tǒng)還可用于鋁材（如造船行業(yè)或鐵路行業(yè)）及鋼材的焊接。
作者簡介
Klaus Krastel博士：IPG光子有限公司汽車產(chǎn)品線總監(jiān) 郵箱地址：sales.europe@ipgphotonics.com
HolgerMamerowIPG光子有限公司汽車應(yīng)用部門總監(jiān)
該激光焊接系統(tǒng)的特點：
基礎(chǔ)單元設(shè)計緊湊，機器人僅需要具備30公斤負(fù)載能力。
支持線性焊接，最大長度可達(dá)40毫米。
可根據(jù)需要啟動振蕩功能（0至30赫茲），展開焊縫（2毫米）。
可集成緊湊型光纖激光器，功率為500瓦至3000瓦，總效能超過35%。未來這一數(shù)字仍有可能進(jìn)一步提高。
光纖激光系統(tǒng)及LSS模塊無需維護。
激光安全等級為一級，在使用中無需配備安全房，機器人點焊及弧焊的防護設(shè)備就已經(jīng)足夠了。
自帶夾持功能，能夠以特定的力輔助鈑金件的連接，從而降低在傳統(tǒng)激光焊接中對夾具的要求。
用戶可利用硬件互鎖或是總線系統(tǒng)控制焊接作業(yè)，通過預(yù)設(shè)值，對所需的焊接長度（10毫米至40毫米）、焊接速度及激光強度進(jìn)行設(shè)置。
現(xiàn)在，我們有了一種新型激光焊接機，這種高效快速的焊接機集兩者的優(yōu)點于一身，安全、穩(wěn)固、且自帶夾持組件，這就是來自IPG光子有限公司的激光步進(jìn)線焊機（LSS1、LSS2及LSS3）。
LSS系列激光步進(jìn)線焊機為一類激光設(shè)備，可在無額外激光安全防護機制的生產(chǎn)線上直接應(yīng)用。由于傳統(tǒng)的激光焊接設(shè)備總是需要配備安全房，因此導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，所以相對于傳統(tǒng)的激光焊接設(shè)備而言，這種優(yōu)勢不言而喻。
如今，這種新型焊接系統(tǒng)已應(yīng)用于白車身及鈑金件的生產(chǎn)，并顯示出無可比擬的優(yōu)勢：
加工速度更快（循環(huán)時間更短）
長縫焊，因此部件強度更大、扭轉(zhuǎn)剛度更高
投入與電阻焊接系統(tǒng)相當(dāng)
能夠以較低的成本滿足更高的操作安全需求
激光步進(jìn)線焊機的設(shè)計、部件及應(yīng)用
LSS模塊可將光纖生成的激光束引導(dǎo)至指定位置。出于安全考慮，激光束將由一個小角度漏斗形外殼進(jìn)行引導(dǎo)。外殼必須接觸所需焊接的零部件（如圖1所示），以屏蔽激光。
圖1：帶有夾持部件的激光步進(jìn)線焊機（左側(cè)）及帶有C-槍的激光步進(jìn)線焊機（右側(cè)）
該模塊可在外殼確定的范圍（標(biāo)準(zhǔn)長度=40毫米）內(nèi)進(jìn)行有或無振蕩（+/-1毫米）功能的激光焊接。最簡便的應(yīng)用是將模塊安裝在工業(yè)機器人的第6軸上（負(fù)載30公斤）。機器人將模塊移動至所需的焊接位置，然后通過機器人將它放置在部件上。在部件下方的焊縫范圍內(nèi)設(shè)有一個固定工具，用作支撐點（如圖1所示）。
在典型步進(jìn)作業(yè)（30毫米焊縫、30毫米間隔、30毫米焊縫）時，LSS模塊能夠以30毫米/秒的速度，每1.3至1.5秒進(jìn)行一次激光焊接（如圖2所示）。
激光點焊模塊可以配備伺服驅(qū)動模塊，這與配備了氣動平衡（如圖1所示）的電阻焊槍相似。LSS/C-槍可通過工業(yè)機器人（負(fù)載80公斤）移動至焊接位置，并以可編程控制力進(jìn)行閉合。C型槍的下部工具可提供夾緊力。另外，由于其恰好能夠反射激光輻射，因此又可構(gòu)成一層附加防護。
圖2：電阻點焊機VSLSS激光點焊
由于LSS激光點焊系統(tǒng)的夾緊力由編程控制（0.5至3kN），因此可確保精確度（間隙<0.2毫米），這也是激光焊接的必要條件。
系統(tǒng)的補償模塊可補償各部件的位置和幾何結(jié)構(gòu)造成的誤差。系統(tǒng)中所使用的全部連接力（0.5至3kN）均來自于激光焊接工具，無需機器人輔助。在典型步進(jìn)作業(yè)時，每1.7至2秒就可進(jìn)行一次縫焊。
激光點焊的典型應(yīng)用就是白車身生產(chǎn)線中鈑金件的組裝（如圖3所示）。直到現(xiàn)在，白車身中仍有大量電阻焊接產(chǎn)生的焊點。新型焊接系統(tǒng)可用一條長約30毫米的焊縫可取代兩個焊點（典型距離為30毫米）。
圖3：當(dāng)電阻點焊機需要兩個機器人單元時，配有光纖激光器的LSS只需要一個機器人單元，就可以完成相同的工作。
通常30個電阻點焊的循環(huán)時間約為75秒，如果在相同的生產(chǎn)環(huán)境下，用激光線焊機取代電阻點焊機，則僅需要15條焊縫，循環(huán)時間縮減為37秒。此外，相較于電阻點焊機而言，該系統(tǒng)還有一個優(yōu)勢就是占地面積小，所需投資也更少。
光纖激光線焊機在規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用
早在2010年首款LSS產(chǎn)品問世時，IPG就已在全自動化車身生產(chǎn)線上成功完成了長期（超過18個月）測評。
2012年，某新車型的規(guī)模化生產(chǎn)線落成。全球范圍內(nèi)各生產(chǎn)線上均采用了LSS激光焊接系統(tǒng)，用于鈑金件在指定位置的焊接。
圖4：光纖激光線焊機在車門三角車窗的生產(chǎn)中進(jìn)行測試。
從2012年8月投產(chǎn)至2013年10月，逾20臺激光步進(jìn)線焊機通過自動化生產(chǎn)線參與生產(chǎn)了550.000臺白車身。該系統(tǒng)在每班生產(chǎn)1000臺車的生產(chǎn)線上每天連續(xù)三班生產(chǎn)。圖4及圖5表示車身及車門等不同焊接區(qū)域。
當(dāng)LSS開始應(yīng)用于汽車行業(yè)后，IPG與眾多不同的汽車廠商展開了密切的合作，對模塊進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，以確保其性能穩(wěn)定，備受信賴。
鑒于整個系統(tǒng)（光纖激光器與LSS模塊）的高重復(fù)性，唯有長期穩(wěn)定的性能，才能達(dá)到高質(zhì)量的作業(yè)效果，從而降低車身的返修率。
在與INPRO（INPRO是一家位于柏林的致力于提供汽車行業(yè)頂級生產(chǎn)系統(tǒng)的創(chuàng)新公司，合作伙伴包括戴姆勒、大眾、西門子、蒂森克虜伯及SABIC）的合作中，技術(shù)人員對激光點焊焊工藝與電阻點焊工藝進(jìn)行了對比。在充分考慮部件自身特點及碰撞性能的基礎(chǔ)上，物理和工藝優(yōu)勢往往意味著更高的經(jīng)濟價值。
圖5：激光點焊機在車頂框架生產(chǎn)中進(jìn)行測試。
技術(shù)數(shù)據(jù)表明，由新型焊接系統(tǒng)提供的振蕩激光焊縫的性能可達(dá)到甚至超過電阻點焊工藝的焊接性能，且所需生產(chǎn)時間縮短一半。經(jīng)濟效益對比結(jié)果顯示，假設(shè)800個單元，全自動生產(chǎn)線，三班滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，則總成本可降低6%至10%。
除汽車行業(yè)外，該焊接系統(tǒng)還可用于鋁材（如造船行業(yè)或鐵路行業(yè)）及鋼材的焊接。
作者簡介
Klaus Krastel博士：IPG光子有限公司汽車產(chǎn)品線總監(jiān) 郵箱地址：sales.europe@ipgphotonics.com
HolgerMamerowIPG光子有限公司汽車應(yīng)用部門總監(jiān)
該激光焊接系統(tǒng)的特點：
基礎(chǔ)單元設(shè)計緊湊，機器人僅需要具備30公斤負(fù)載能力。
支持線性焊接，最大長度可達(dá)40毫米。
可根據(jù)需要啟動振蕩功能（0至30赫茲），展開焊縫（2毫米）。
可集成緊湊型光纖激光器，功率為500瓦至3000瓦，總效能超過35%。未來這一數(shù)字仍有可能進(jìn)一步提高。
光纖激光系統(tǒng)及LSS模塊無需維護。
激光安全等級為一級，在使用中無需配備安全房，機器人點焊及弧焊的防護設(shè)備就已經(jīng)足夠了。
自帶夾持功能，能夠以特定的力輔助鈑金件的連接，從而降低在傳統(tǒng)激光焊接中對夾具的要求。
用戶可利用硬件互鎖或是總線系統(tǒng)控制焊接作業(yè)，通過預(yù)設(shè)值，對所需的焊接長度（10毫米至40毫米）、焊接速度及激光強度進(jìn)行設(shè)置。
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