C-gunPickerHand-held

激光步进线焊机

自动化C枪、单面枪激光步进线焊机和手持式系统

IPG 的C 焊枪、选择器和手持式步进线焊机将夹紧功能与激光焊接工具(最大 4 kW)相结合,通常用于替代电阻点焊。它们有多重优势,包括高达 3 kN 的可调整夹紧力、改善的工件强度和刚度、更快的处理速度,且无需昂贵的激光安全机柜。激光步进线焊机能够焊接长度达 40 mm 的激光摆动焊缝,而时间只是传统技术周期时间的一半。可在各种材料上使用,包括热成型材料。通过在线监控和光闸或联锁电源安全系统,C 焊枪和单面枪激光步进线焊机有资格成为 1 级*激光器设备。

*集成商必须提供联锁防护装置,保持一米的最短安全距离。

3D

C 枪激光步进线焊机有资格成为 1 级激光器设备(必须通过联锁防护装置保持 1 米的最短安全距离)。LSS-2 系统具有在线监控和光闸安全系统。步进线焊机头紧凑且高效,重量仅 45 kg,可节省压缩空气,并且操作时的噪声级 ≤72 dB。C 枪 LSS 系统提供两种配置:高达 2 kW 的激光功率(带有集成冷却器的控制器)和高达 4 kW 的激光功率(独立冷却器)。

特征

集成夹持器件 1类安全激光设备*
最大功率4kW 电光转换效率>30%

缩短加工时间

可选风冷或水冷
多层材料的可重复焊接

紧凑型激光器和C-枪控制器在一个机箱内

提高焊接强度以及硬度

可通过编程控制夹持参数,确保长期重复性

*集成商必须提供互锁保护从而确保一米的安全距离。

重量, kg 45
夹持力调节范围(Z形), kN 0.8-3.0
开口宽度(C枪), mm 130
焊缝长度, mm 最大. 40
摆动幅度(振荡幅度), mm ±1
频率(摆动频率), Hz 1-25
焊接速度, mm/s 最大. 50
焦距, mm 250 or 300
压缩空气消耗量, l/min 250 (运转中)
关闭
重量, kg 400
波长 1070
操作模式 连续/调制
标称输出功率, kW 最大. 4
光斑直径, μm 125, 250, 375, 500
功耗峰值, kW <14 (不含冷却单元)
控制单元尺寸,长 x 宽 x 高, L x W x H 806 x 856 x 1517
关闭
LSS-2 C-Gun Laser Seam Stepper DatasheetC-gun

C枪激光步进线焊机有资格成为 1 级激光器设备(必须通过联锁防护装置提供 1 米的最短安全距离)。LSS-5 安全系统包括在线监控和联锁电源。步进线焊机头紧凑且高效,重量仅 45 kg,可节省压缩空气,并且操作时的噪声级 ≤72 dBLSS-5 系统具有改进的激光器模块和电源,因此转换效率 > 40%C 焊枪 LSS-5 提供两种配置:高达 2 kW 的激光功率(带有集成冷却器的控制器)和高达 4 kW 的激光功率(独立冷却器)。

特征

集成夹持器件  焊接品质实时控制,焊缝数据逐条记录

最大功率4 kW

电光转换效率>40%

多层材料的可重复焊接

2 kW模块集成冷却单元

智能选项 1类安全激光设备*
供电电源安全系统互锁装置

*集成商必须提供互锁保护以确保一米的安全距离。

  2 kW 4 kW
重量, kg 45
夹持力调节范围(Z形), kN 0.8-3.0
开口宽度(C-枪), mm 130
焊缝长度, mm 最大. 40
摆动幅度(振荡幅度), mm ±1
频率(摆动频率), Hz 1-25
焊接速度, mm/s 最大. 50
焦距, mm 250 or 300
压缩空气消耗量, l/min 250 (运转中)
关闭
重量重量, kg 200 400
波长 1070
操作模式 连续/调制
标称输出功率, kW 最大. 2 最大. 4
光斑直径, μm 125, 250, 375, 500
功耗峰值, kW <4.6 <10.5 (不含冷却单元)
控制单元尺寸,长 x 宽 x 高 806 x 605 x 1479 806 x 856 x 1517
关闭
LSS-5 C-Gun Laser Seam Stepper DatasheetC-gun

单面枪激光步进线焊机将单边固定操作与激光焊接工具相结合。LSS-2 焊接头可安装在具有一个自由度的垂直操作台或具有多个自由度的机器人上。LSS-5 单面枪激光步进线焊头安装在机器人上,可在焊接 3D 零件时获得完整灵活性。LSS-5 配置了经过改进的激光器模块和电源,因此电光转换效率 > 40%,紧凑的焊接头重量仅 20 kg。LSS-5 提供两种配置:高达 2 kW 的激光功率(带有集成冷却器的控制器)和高达 4 kW 的激光功率(独立冷却器)。

特征

单侧进入固定焊接部件

可通过编程控制固定参数,确保长期重复性

操作台与机器人可安装

接口质量好,焊接部件的强度及硬度更高

最大功率4 kW 紧凑型激光器和单面枪控制器在一个机箱内
多层材料的可重复性焊接 缩短加工时间
重量, kg 40
焊缝长度, mm 最大. 40
摆动幅度(振荡幅度), mm ±1
频率(摆动频率), Hz 1-25
焊接速度, mm/s 最大. 50
焦距, mm 250 or 300
压缩空气消耗量, l/min 250 (运转中) 
关闭
重量, kg 400
波长 1070
操作模式 连续/调制
标称输出功率, kW 最大.4
光斑直径, μm 125, 250, 375, 500
功耗峰值, kW <14(不含冷却单元)
控制单元尺寸,长 x 宽 x 高 806 x 856 x 1517
关闭
LSS-2 Laser Picker DatasheetPicker

单面枪激光步进线焊机将单边固定操作与激光焊接工具相结合。LSS-2 焊接头可安装在具有一个自由度的垂直操作台或具有多个自由度的机器人上。LSS-5 激光选择器头安装在机器人上,可在焊接 3D 零件时获得完整灵活性。LSS-5配置了经过改进的激光器模块和电源,因此电光转换效率 > 40%,紧凑的焊接头重量仅 20 kg。LSS-5 提供两种配置:高达 2 kW 的激光功率(带有集成冷却器的控制器)和高达 4 kW 的激光功率(独立冷却器)。

特征

焊接部件的固定从单侧进入 智能选项
机器人可安装

电光转换效率>40%

最大功率4 kW

2 kW模块集成冷却单元

多层材料的可重复焊接

供电电源安全系统互锁装置
焊接品质实时控制,焊缝数据逐条记录
  2 kW 4 kW
重量, kg 20
焊缝长度, mm 最大. 40
摆动幅度(振荡幅度), mm ±1
频率(摆动频率), Hz 1-25
焊接速度, mm/s 最大. 50
焦距, mm 250 or 300
压缩空气消耗量, l/min 250 (运转中)
关闭
重量, kg 200 400
波长 1070
操作模式 连续/调制
标称输出功率, kW 最大. 2 最大.4
光斑直径, μm 125, 250, 375, 500
功耗峰值, kW <5 <14 (不含冷却单元)
控制单元尺寸,长 x 宽 x 高 804 x 605 x 1479 806 x 856 x 1517
关闭
LSS-5 Automatic Laser Picker DatasheetPickerLSS-5M 激光步进线焊机

通过IPGLSS-3 手持式激光步进线焊机,用户可以进行手动缝焊。该机器专为原型设计、小批量生产和车身维修等参数频繁变化且需要手动控制的应用领域而设计。LSS-3 步进线焊机将夹具和激光焊接工具结合在一个紧凑的焊接头内,夹紧操作力高达 3 kN,激光输出功率高达 4 kW。LSS-3 可在各种材料上使用,作为电阻点焊的替代选项,可为用户提供许多优点,如可调整的夹紧力、更高的工件强度和刚度、更快的处理速度、显著缩小的法兰尺寸和最大限度减少的夹紧操作。LSS-3 可产生长度达 4 cm 的激光焊缝。

特征

手持式操作

智能选项 

最大功率4 kW 电光转换效率>30% 
集成夹持器件 1类安全激光设备*

焊接品质实时控制,焊缝数据逐条记录

紧凑型激光器和C-枪控制器在一个机箱内

*集成商必须提供互锁保护以确保一米的安全距离

重量, kg 45
夹持力调节范围(Z形), kN 0.8-3.0
开口宽度(C-枪), mm 130
焊缝长度, mm 最大. 40
摆动幅度(振荡幅度), mm ±1
频率(摆动频率), Hz 1-25
焊接速度, mm/s max. 50
焦距, mm 250 or 300
压缩空气消耗量, l/min 250 (运转中)
关闭
重量, kg 400
波长 1070
操作模式 连续/调制
标称输出功率, kW 最大.4
光斑直径, μm 125, 250, 375, 500
功耗峰值, kW <14 (不含冷却单元)
控制单元尺寸,长 x 宽 x 高 806 x 856 x 1517
关闭
LSS-3 Handheld Laser Seam Stepper DatasheetHand-held

应用

车身部件的焊接

轻、薄材料的焊接

高合金钢/铝材的可重复焊接

接口质量好,焊接部件的强度更高

热成型材料的焊接

低变形焊接

高强度钢的焊接 原型机生产及小批量焊接

 

LSS-2 激光步进线焊机机器人 

LSS-3 手持式激光步进线焊机机器人

 
 

光纤激光步进线焊机:电阻点焊的替代选择

激光点焊在性价比方面显著优于传统的焊接工艺

作者:Andreas Siewert Klaus KrastelIPG光子,德国布尔巴赫)

电阻点焊在汽车规模生产中的应用已有相当长的历史,而激光点焊在该领域的应用也历经了20余年的发展。现代激光工艺在若干方面均表现出一定的发展潜力,比如:
Ÿ   加工速度更快(循环时间更短)
Ÿ   长线焊,因此部件强度更大、扭转刚度更高
Ÿ   投入与电阻焊接系统相当
Ÿ   能够以较低的成本满足更高的操作安全需求
 

然而,尽管兼具多种优势,激光点焊却始终未能占得上风,究其原因,无外乎两点:其一是电阻点焊自带夹持器件,无附加成本;其二是电阻点焊不需要复杂、庞大的激光防护设施,成本当然也更低。

基于上述种种考虑,IPG于近几年推出了LSS系列激光步进线焊机。LSS的主要特点是将激光焊接机与夹持器件整合在一起。

LSS1类安全激光设备,可连接一个标准的机器人单元。这也就是说,LSS能够直接与生产线整合,无需激光安全防护设施。

 


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LSS的研发理念可以归结为将一台免维护的光纤激光器与一个简单的夹持器件集成在一起,夹持器件的运动定位与焊接头相匹配。出于安全考虑,外壳必须接触所需焊接的工件(如图1所示),以屏蔽激光(如图1所示)。

LSS可在外壳确定的范围(标准长度=40 mm)内进行有或无振荡(± 1 mm)功能的激光焊接。最简便的应用是将模块安装在工业机器人的第6轴上(负载50 kg)。机器人将LSS移动至所需的焊接位置,然后通过机器人将它放置在部件上。在部件下方的焊缝范围内设有一个固定工具,用作支撑点(如图1所示)。

   fig 1
    图1:激光步进线焊机:左侧为单面枪,右侧为C-枪

 

 fig 2

 

在典型步进作业(焊缝=30mm、间隔=30 mm、焊缝=30 mm)时, LSS模块能够以30 mm/s的速度,每1.7至2.0秒进行一次激光焊接(如图2所示)。

LSS还可配备伺服驱动模块,这与配备了气动平衡的电阻焊枪相似(如图1所示),该升级版可通过工业机器人将模块移动至焊接位置,并以编程的形式控制闭合。C-枪的下部工具不仅能提供夹紧力,还能反射激光辐射,从而形成一层附加防护(如图1所示)。

 

用可编程的力控制系统的闭合(0.5-3 kN),可有效确保操作的精确性(误差<0.2 mm),这也是激光焊接的优势所在。此外,系统的补偿模块可补偿各部件的位置和几何结构造成的误差。系统中所使用的全部连接力(0.5-3 kN)均来自于激光焊接工具,无需机器人辅助。在典型步进作业时,每1.7至2秒就可进行一次焊接。

 图2:电阻点焊VS.LSS激光点焊       

 

LSS的典型应用就是白车身生产线中钣金件的组装(如图3所示)。直到今天,白车身中仍有大量电阻焊接产生的焊点。新型焊接系统可用一条长约30 mm的焊缝可取代两个焊点,典型间隔30 mm。

通常30个电阻点焊的循环时间约为75秒,如果在相同的生产环境下,用激光线焊机取代电阻点焊机,则仅需要15条焊缝,循环时间缩减为37秒。此外,与传统的的电阻点焊相比,LSS占地面积更小,所需投资也更少。

LSS基本型号可进行长度最大为40 mm的直缝焊,另有摆动功能。预设摆动频率范围为3–30 Hz,可使焊缝宽度达到2 mm。

  fig 3 
    图3:在进行相同操作时,集成光纤激光器的LSS系统仅需要一个机器人单元,而电阻点焊则需要两个机器人单元。

 

fig 4

 

LSS能够显著降低系统的使用成本。首先,LSS为1类安全激光设备,可以直接连接标准机器人单元,无需复杂、昂贵的激光防护设施;其次,LSS自带编程控制的夹持器件,用于辅助钣金件的焊接,而在一般激光焊接系统中,夹持器件的前期成本及维护成本往往很高;再次,LSS配有特殊的气刀,可确保滑盖的使用寿命,从而有效保护激光组件。光纤激光器及LSS模块均为免维护设备,系统的控制通过硬件联锁及标准总线系统实现。用户可以在预设系统中对所需焊缝长度(10-40 mm),焊接速度、激光功率、斜率等等参数进行选择,操作简便易行。LSS系列中还有适合原型机生产的手持式机型,可以在短时间内直接进行手持焊接,无需机器人单元,从而为OEM客户及供应商赢得了宝贵的时间,并拓展了应用平台。

图4:LSS模块在车门三角窗生产中的应用测试

   

 

fig 5

 

fig 6

图5:LSS模块在车门柱/门下围板生产中的应用测试  

图6:LSS模块在车顶框架焊接中的应用测试

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fig 7

  fig 8 

图7:入口加宽,重量减轻

 

图8:重量减轻

     

在LSS推出的4年多时间里,该模块不仅成功应用于全自动汽车生产线,同时还在其他领域崭露头角。这些应用领域主要涉及不同材料之间的搭焊,比如镀锌钢+高强度钢,不锈钢+铝材(造船业及铁路货运行业)。独特的上下方夹紧托架设计可使凸缘宽度从15 mm(对于电阻点焊来说是必须的)降至10 mm,甚至是6 mm。

 

凸缘宽度的降低有助于:

  • 扩大视角,如A柱及门
  • 扩大入口(提高8%,如图7所示)
  • 轻车身重量(总长度14,200 mm,减少6 mm,总厚度2.8 mm,相当于重量减轻1.87 kg),如图8所示
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在与INPRO(INPRO是一家位于柏林的致力于提供汽车行业顶级生产系统的创新公司,合作伙伴包括戴姆勒、大众、西门子、蒂森克虏伯及SABIC)的合作中,技术人员对电阻点焊工艺与激光步进线焊工艺进行了对比。在充分考虑部件自身特点及碰撞性能的基础上,物理和工艺优势往往意味着更高的经济价值。

如图9所示,红线为电阻点焊,蓝线为LSS。越靠近中心点,表示数据越好。评估数据显示,LSS在焊接效果上相当于,甚至是优于电阻点焊,在完成相同焊接任务时,前者所需时间仅为后者的一半。经济效益评估结果表明,如果是800单元全自动生产线,三班运转,成本可降低6%-10%。

   fig 9
     图9:电阻点焊 VS. LSS.
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Fiber Laser Seam Stepper Replacing Resistance Spot-Welding

 

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