2015年库卡工业在激光板块主推激光切割与熔覆

柔性批量生产

Stephan H. Gursky

威图引领着控制柜制造行业的发展潮流，并且始终秉承精益求精的开发理念。凭借库卡工业龙门式激光切割系统，该公司可根据客户的需求，定制生产新型SE8单一系统。即便在激光切割系统已投入初期大规模生产，亦可对其孔径进行修改。

由于电器、电子元件、控制元件、配电装置须安全地安装于各种环境，这些情况下，控制柜的作用是无可取代的，所以对其性能的要求也是越来越高。事实上，首套控制柜批量生产标准就是由威图在1961年制定的，当时的公司口号一直被延用至今：“您明天所需的控制柜，昨天我们就已为您生产，今天就可为您发货。”快速的产品供应是威图最强有力的一大竞争优势。如今，该公司已成为全球领先的控制柜制造商，拥有全球范围内1,500项专利，箱体与控制柜日产量高达数千套。

独立壳体SE8系统的3D激光加工，适用于各种形状和大小，并且保证最卓越的品质

现在，很多诸如控制工程和开关设备制造商不单要求快速的交货周期，而且需要具备高适应性与可更改的标准柜，这些可节省他们费时的人工生产。因为需要布置设备、通道、显示器、连接器、空调等元件，所以最重要的是门、侧墙及顶部的口径。威图现在使用库卡工业一款新型激光切割机器人实现了高质量高速度的应用。

“因为我们客户的意愿是创建无限量的孔径选项，所以我们从一开始生产这套新型独立外壳的SE8系统，就考虑了修改的可能性。”威图技术服务中心的生产计划员Markus Nietsch介绍，“作为大批量生产商，我们必须寻求一套智能解决方案，来使用多种相应方案而不中断生产。我们与库卡工业有着多年的紧密合作，所以很自然地向他们寻求可能的方案。最后我们所获得的是针对批量生产量身定制的一套独一无二的解决方案，因为库卡工业现实了大批量生产中对批次大小的修改。

该新型独立壳体SE8系统的外壳不同于威图其它常规外壳，也就是说支持诸如机器与系统或者内置技术的独立应用程序。相较于常规齿轮外壳，SE8的基本构架由两个双面侧墙和顶部组成，其材质是由一块钢板制成。生产中，用专利的弯曲和折叠工艺，将框架安装于侧墙和顶部的独立钢板上（扩展阅读：工业机器人最新技术与应用专题）。

外壳的批量出料

现在项目所遇到的问题，就是要找到一个有效的解决方案，在上漆之前将修改的单一外壳进行出料。如果客户要求单独孔径，外壳是可以事先折叠和焊接的，仅需通过一开关来展开输送设备，边上配置库卡工业新型激光加工单元。在这里，一个工人可通过使用基于人体工程学设计的加载系统来接管壳体，并且将其推至系统夹持装置，中间没有一次升举，以免发生竖立，并且用程序控制来将其调整到正确的尺寸，所有常规外壳都可以被自动固定在该设备。

五个侧面的3D加工

龙门悬吊机器人为3D激光加工提供更大的工作空间

该系统的一大亮点就是：一个夹具可满足五个侧面的3D加工，如此就可将设置与搬运时间大大缩减。

“我们建议威图使用龙门系统，因为只有这样才能让悬吊机器人完全自由运动，而不占据任何地面空间。”库卡工业销售经理Norbert Höppe介绍道。

一套龙门集成两个工作站

“根据威图的要求，龙门的设计需要更大的工作范围。除了新型SE8外壳孔径的独立加工外，我们也可在激光切割单元内集成第二个工作站，以实现更高的系统效用。“在第二个工作站，其它外壳模型的平面部件（如常规系统的门或侧墙）可通过两层变更操作平台插入，以便在这些部件上生成孔径。

威图所用的系统集成了IPG的2kW的光纤激光与库卡工业激光龙门机器人RLP16-FT。这一运动型的主要特征是其独特的光路内部集成，除了更好可达性，机器人手臂中的光路系统也是一大卖点，光纤供应不会在工件上形成任何紊乱的边缘。除此之外，相较于那些需要移动工件来进行加工的固定激光系统，机器人可在很大的工作范围内自由运动，再加上紧凑的腕部设计可以处理高度复杂的部件。另外，系统配置了带电容距离传感器的库卡工业激光切割头。

易于操作的软件

在大批量生产时，有时会需要一种简单且快捷的方式对批次大小进行修改。出于这个原因，库卡工业将直观的ProVis离线编程进行修改，使激光切割机器人可根据的客户CAD数据自动生成一组程序，甚至用2D CAD数据就可以，因为机器人最终只需平面坐标就能生成孔径，从微细的螺钉孔到大型轮廓表面。编程包括仿真模拟，允许工人在实际切割之前，进行模拟所有运动，来避免机器人和工件发生碰撞。此外，库卡工业开发人员会对每个切口的切割始末位置进行考量。目的是在较大孔径的情况下，避免钢板不受控制意外脱落。

在项目一开始，还考虑了另一个创新性的配置选项，可对从客户指令到独立孔径所有工艺的全套自动化进行参考。“很快，客户将可根据孔径通过网络配置来对壳体型号下达指令”Markus Nietsch说，“这意味着从网络指令平台到激光机器人，不用任何额外手动操作。

外壳加工完成后，系统会反馈一组产品序列，接着是CE打标和喷漆，这样修改后的外壳可达到与威图其它产品同等的品质和防腐蚀级别。

安全是首要因素

因为威图使用的光纤激光器能量密度非常高，所以操作环境需要特殊保护措施。威图依靠一个封闭式激光小室(一个以铝制空心室外壳)来装载库卡工业专利的激光跟踪传感器。根据当前的CE和安全条例，固体激光必需有安全保障。通过所选的外壳，当激光束因故障穿透空心外壳时，这将会被检测到，激光源会在几毫秒之内安全关闭，这一速度足以防止损失进一步扩大。

库卡工业-徕斯激光技术的测试证明，即便第一层铝墙全熔透，但因为LaserSpy极速关闭，置于空心室内的高热敏度纸张也不发生色变，也就是说，并未受到激光冲击。此外，操作员可通过工作室的一个大型监控器来监视流程和加工过程。

结论

库卡工业使得这套独特的解决方案与 “常规”工序联锁。如此一来，修改将不会带来任何负面影响，既不会影响生产速度也不会影响威图的系列标准。库卡工业和威图在该项目中共同证明了修改的外壳比标准模型的加工时间仅仅多出几分钟。库卡工业的龙门式3D激光加工应用适合任意形式与尺寸的孔径，并且可以保证高质量，同时还实现了一连串从接收到搬运再到工位的连续指令控制。

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