С-образные сварочные клещиЗахватРучной

Лазерная контактная сварка

Автоматические сварочные клещи и пикер, ручные клещи

Сварочные клещи и пикер IPG осуществляют лазерную сварку с приложением прижимного усилия и используются для замены контактной точечной сварки. Они имеют множество преимуществ, в том числе регулируемое усилие зажима до 3 кН, улучшенную прочность и жесткость соединений, увеличенную скорость сварки и отсутствие необходимости в дорогих защитных кабинах. Системы могут быть использованы на широком спектре металлов, в том числе горячекатанных.  

3D

С-образные лазерные сварочные клещи квалифицируются как лазерные устройства 1 класса (минимальное безопасное расстояние 1 метр должно обеспечиваться блокирующим ограждением). Система LSS-2 снабжена онлайн-системой мониторинга и системой безопасности с коммутатором луча. Компактные и эффективные клещи весят всего 45 кг, экономят сжатый воздух и работает на уровне шума ≤72 дБ. Система LSS с С-образными сварочными клещами предлагается в двух конфигурациях: с лазером мощностью до 2 кВт (контроллер со встроенным чиллером) и с лазером мощностью до 4 кВт (отдельный чиллер).

 

Характерные особенности

Технология лазерной сварки с зажимом Лазерная система класса 1*
Мощность до 4 кВт  КПД преобразования электрической энергии в оптическую >30 %
Сокращенное время обработки  Воздушное или водяное охлаждение
Повторяемая обработка, многослойные соединения  Компактный лазер и система управления в одном корпусе
Повышенная прочность и жесткость соединений Программируемый зажим для долгосрочной повторяемости  

* Интегратор должен обеспечить блокирующее ограждение для создания минимального безопасного расстояния в 1 метр.

Вес, кг 45
Регулируемое сжимающее усилие, кН 0,8–3,0
Ширина раскрытия, мм 130
Длина сварного шва, мм Макс. 40
Амплитуда качаний (качания), мм ±1
Частота (частота качаний), Гц 1–25
Скорость сварки, мм/с Макс. 50
Фокусное расстояние, мм 250 или 300
Потребление сжатого воздуха, л/мин 250 (во время работы)
Закрыть
Вес, кг 400
Длина волны 1070
Режим работы Непрерывный/модулированный
Номинальная выходная мощность, кВт Макс. 4
Диаметр пятна луча, мкм 125, 250, 375, 500
Пиковая потребляемая мощность, кВт <14 (без чиллера)
Размеры контроллера, длина x ширина x высота 806 x 856 x 1517
Закрыть
LSS-2. Лазерный шаговый привод с C-gun. Технические данные С-образные сварочные клещи

С-образные лазерные сварочные клещи квалифицируются как лазерные устройства 1 класса (минимальное безопасное расстояние 1 метр должно обеспечиваться блокирующим ограждением). Система LSS-5 снабжена онлайн-системой мониторинга и системой безопасности с блокировкой источника питания. Компактные и эффективные клещи весят всего 45 кг, экономят сжатый воздух и работает на уровне шума ≤72 дБ. Система LLS-5 использует усовершенствованные лазерные модули и источник питания, что обеспечивает повышенный КПД >40 %. Система LSS с С-образными сварочными клещами предлагается в двух конфигурациях: с лазером мощностью до 2 кВт (контроллер со встроенным чиллером) и с лазером мощностью до 4 кВт (отдельный чиллер).

 

 

Характеристики

Технология лазерной сварки с зажимом Контроль качества сварки в реальном времени и запись данных каждого сварного шва
Мощность до 4 кВт КПД преобразования электрической энергии в оптическую >40 %
Воспроизводимая обработка, многослойные соединения Встроенный чиллер с 2-киловаттной моделью
Опция Smart Welding Система 1-го класса* лазерной безопасности
Защитная система с блокировкой питания

 

* Интегратор должен обеспечить блокирующее ограждение для создания минимального безопасного расстояния в 1 метр.

  2 кВт 4 кВт
Вес, кг 45
Регулируемое сжимающее усилие, кН 0,8–3,0
Ширина раскрытия, мм 130
Длина сварного шва, мм Макс. 40
Амплитуда качаний (качания), мм ±1
Частота (частота качаний), Гц 1–25
Скорость сварки, мм/с Макс. 50
Фокусное расстояние, мм 250 или 300
Потребление сжатого воздуха, л/мин 250 (во время работы)
Закрыть
Вес, кг 200 400
Длина волны 1070
Режим работы Непрерывный/модулированный
Номинальная выходная мощность, кВт Макс. 2 Макс. 4
Диаметр пятна луча, мкм 125, 250, 375, 500
Пиковая потребляемая мощность, кВт <4,6  <10,5 (без чиллера)
Размеры контроллера, длина x ширина x высота 806 x 605 x 1479 806 x 856 x 1517
Закрыть
LSS-5. Лазерный шаговый привод с C-gun. Технические данные С-образные сварочные клещи

Пикер сочетает лазерную сварку с односторонним приложение прижимного усилия. Пикер LSS-2 можно устанавливать на координатной системе с одной степенью свободы или на робота с несколькими степенями свободы. Пикер LSS-5 устанавливается на робота, что обеспечивает полную гибкость при сварке трехмерных деталей. LSS-5 использует усовершенствованные лазерные модули и источник питания, что обеспечивает повышенный КПД >40 %, и весит всего 20 кг. Система LSS-5 бывает двух видов: с лазером мощностью до 2 кВт (контроллер со встроенным чиллером) и с лазером мощностью до 4 кВт (отдельный чиллер).

Характеристики

Сварка деталей с односторонним доступом Программируемый зажим для продолжительной воспроизводимости
Монтаж на ползун или на робота Повышенная прочность и жесткость соединений
Мощность до 4 кВт Компактный лазер и система управления в одном корпусе
Повторяемая обработка, многослойные соединения Сокращенное время обработки
Вес, кг 40
Длина сварного шва, мм Макс. 40
Амплитуда качаний (качания), мм ±1
Частота (частота качаний), Гц 1–25
Скорость сварки, мм/с Макс. 50
Фокусное расстояние, мм 250 или 300
Потребление сжатого воздуха, л/мин 250 (во время работы)
Закрыть
Вес, кг 400
Длина волны 1070
Режим работы Непрерывный/модулированный
Номинальная выходная мощность, кВт Макс. 4
Диаметр пятна луча, мкм 125, 250, 375, 500
Пиковая потребляемая мощность, кВт <14 (без чиллера)
Размеры контроллера, длина x ширина x высота 806 x 856 x 1517
Закрыть
LSS-2. Захват лазера. Технические данныеЗахват

Пикер сочетает лазерную сварку с односторонним приложение прижимного усилия. Пикер LSS-2 можно устанавливать на координатной системе с одной степенью свободы или на робота с несколькими степенями свободы. Пикер LSS-5 устанавливается на робота, что обеспечивает полную гибкость при сварке трехмерных деталей. LSS-5 использует усовершенствованные лазерные модули и источник питания, что обеспечивает повышенный КПД >40 %, и весит всего 20 кг. Система LSS-5 бывает двух видов: с лазером мощностью до 2 кВт (контроллер со встроенным чиллером) и с лазером мощностью до 4 кВт (отдельный чиллер).

Характеристики

Сварка деталей с односторонним доступом Опция Smart Welding 
Монтаж на робота КПД преобразования электрической энергии в оптическую >40 %
Мощность до 4 кВт Встроенный чиллер с 2-киловаттной моделью
Повторяемая обработка, многослойные соединения Защитная система блокировки источника питания
Контроль качества сварки в реальном времени и запись данных каждого сварного шва
  2 кВт 4 кВт
Вес, кг 20
Длина сварного шва, мм Макс. 40
Амплитуда качаний (качания), мм ±1
Частота (частота качаний), Гц 1–25
Скорость сварки, мм/с Макс. 50
Фокусное расстояние, мм 250 или 300
Потребление сжатого воздуха, л/мин 250 (во время работы)
Закрыть
Вес, кг 200 400
Длина волны 1070
Режим работы Непрерывный/модулированный
Номинальная выходная мощность, кВт Макс. 2 Макс. 4
Диаметр пятна луча, мкм 125, 250, 375, 500
Пиковая потребляемая мощность, кВт <5 <14 (без чиллера)
Размеры контроллера, длина x ширина x высота 804 x 605 x 1479 806 x 856 x 1517
Закрыть
LSS-5. Автоматический захват лазера. Технические данныеЗахват

Ручные лазерные сварочные клещи LSS-3 производства IPG позволяют выполнять сварку шва вручную. Они предназначены для опытного производства, мелкосерийного производства и ремонта автомобильных кузовов с часто изменяемыми параметрами, для которых нужно ручное управление. Ручные сварочные клещи LSS-3 сочетают в компактном корпусе лазерную сварку с приложением прижимного усилия до 3 кН и выходной мощностью лазера до 4 кВт. LLS-3 можно использовать для разнообразных материалов и в качестве замены точечной сварки, с такими преимуществами как регулируемое усилие зажима, повышенная прочность и жесткость детали, более высокая скорость процесса, значительно уменьшенная ширина отбортовки и минимальная трудоемкость. LSS-3 выполняет лазерный сварной шов до 4 см длиной.

Характеристики

Сварка, выполняемая вручную Опция Smart Welding
Мощность до 4 кВт КПД преобразования электрической энергии в оптическую >30 % 
Технология лазерной сварки с зажимом Лазерная система класса 1*
Контроль качества сварки в реальном времени и запись данных каждого сварного шва Компактное управление лазером и клещами в одном корпусе

 

* Блокирующее ограждение должно располагаться на минимальном безопасном расстоянии 1 метр.

Вес, кг 45
Регулируемое сжимающее усилие, кН 0,8–3,0
Ширина раскрытия, мм 130
Длина сварного шва, мм Макс. 40
Амплитуда качаний (качания), мм ±1
Частота (частота качаний), Гц 1–25
Скорость сварки, мм/с Макс. 50
Фокусное расстояние, мм 250 или 300
Потребление сжатого воздуха, л/мин 250 (во время работы)
Закрыть
Вес, кг 400
Длина волны 1070
Режим работы Непрерывный/модулированный
Номинальная выходная мощность, кВт Макс. 4
Диаметр пятна луча, мкм 125, 250, 375, 500
Пиковая потребляемая мощность, кВт <14 (без чиллера)
Размеры контроллера, длина x ширина x высота 806 x 856 x 1517
Закрыть
LSS-3. Ручной лазерный шаговый привод. Технические данныеРучной

Применения

Сварка деталей кузова автомобиля

Соединения из тонких, легких материалов

Регулярно воспроизводимая сварка высококачественной стали или алюминия Повышение качества соединений и жесткости компонентов
Надежная сварка горячекатаных материалов Малая деформация соединения
Надежная сварка высокопрочной стали Изготовление прототипов, компонентов мелкосерийного производства

 

Роботизированные сварочные клещи LSS-2 

Ручные сварочные клещи LSS-3 

 
 

Волоконно-лазерный шаговый привод для формирования сварного шва вместо точечной сварки

Бюджетный инструмент на базе лазера для обычных методов сварки

Андреас Зайферт и Клаус Крастел, IPG Laser GmbH, Бурбах, Германия

Контактная точечная сварка в крупносерийном производстве автомобильной индустрии известна уже много лет. Технология лазерной сварки для этой задачи начала применяться больше 20 лет тому назад, тем не менее она до сих пор не смогла захватить большую часть рынка, хотя современные приложения лазерной сварки обладают такими преимуществами.

  • Высокая скорость обработки (более короткое время цикла).
  • Повышенная прочность компонентов благодаря более длинным швам и получающейся в результате более высокой крутильной жесткости.
  • Сравнимо по усилиям и затратам с современными системами контактной электросварки.
  • Реализация более высоких требований по технике безопасности за меньшие деньги.
 

Одним из преимуществ контактной электросварки (RSW), по сравнению с лазерной сваркой, является технология со встроенными зажимами, которая почти ничего не стоит, а также то, что безопасный корпус не такой сложный, не занимает много места, и поэтому дешевле.

Лазерный шаговый привод для формирования швов (LSS) от компании IPG Laser GmbH, разработанный в последние годы, совмещает в себе преимущества быстрого процесса лазерной сварки и компоненты встроенных зажимов.

Новый инструмент встраивается в стандартный роботизированный модуль лазерного устройства класса 1, а это значит, что его можно использовать на производственных линиях без дополнительных механизмов лазерной защиты.

Закрыть

Принцип лазерного шагового привода для формирования швов (LSS) заключается в том, что не требующий обслуживания волоконный лазер сочетается с простым зажимным устройством, в котором перемещение по осям Х–Y осуществляется с помощью встроенной сварочной головки. Чтобы использовать мощность лазера, корпус должен контактировать с компонентом, подлежащим сварке, что будет гарантировать лазерную безопасность (рис. 1).

Лазерную сварку с функцией поперечного перемещения или без нее (±1 мм) можно производить в диапазоне, который определяется корпусом (стандарт = 40 мм). Самая простая реализация — это LSS, установленный, например, на шестой оси промышленного робота (с грузоподъемностью 50 кг). Робот перемещает LSS в нужное положение для сварки. В этом положении он устанавливается на компонент исключительно силой робота. Под компонентом, в диапазоне сварных швов, устанавливается неподвижный механизм, служащий противовесом или опорой (рис. 1).

   fig 1
    Рис. 1. Лазерный шаговый привод для формирования швов представлен здесь с «захватом» (слева) и сварочными клещами C-gun (справа)

 

 fig 2

 

Во время типовой шаговой операции (сварной шов — 30 мм, свободное место — 30 мм, сварной шов — 30 мм) лазерный сварной шов можно прокладывать со скоростью сварки около 30 мм/с каждые 1,7–2,0 с (рис. 2).

Блок LSS устанавливается на направляющее устройство с сервоприводом. Это аналогично сварочным клещам для электросварки с компенсирующим модулем (рис. 1). Эта версия позволяет, например, промышленному роботу перемещать модуль на сварочную позицию и обеспечивать контакт с легко программируемым усилием. Нижний механизм, принадлежащий клещам C-gun (рис. 1, справа), используется в качестве противовеса и дополнительной защиты от непреднамеренного отраженного назад лазерного излучения. 

Сварка с контролируемым усилием лазерной сварочной системы (от 0,5 до 3 кН) обеспечивает большую точность (зазор <0,2 мм), обязательную для лазерной сварки. Компенсирующий модуль системы компенсирует допуски, относящиеся к положению и геометрии компонентов. Все прилагаемые в системе усилия сопряжения (от 0,5 до 3 кН) прикладываются исключительно инструментом лазерной сварки; робот для этого не требуется. При типовой операции лазерный шов накладывается каждые 1,7–2,0 с.

 Рис. 2. Контактная электросварка в сравнении с лазерной сваркой с модулем LSS    

 

Типовым применением этой системы являются сборочные узлы из листового металла на автомобильных производственных линиях перед покраской (рис. 3), которые до настоящего времени собирались с многочисленными сварными точками. Один лазерный шаговый шов длиной около 30 мм может заменить две сварочные точки с типовым расстоянием 30 мм.

Время цикла для 30 точек контактной сварки — около 75 с. Если точечную сварку заменить лазерной шовной сваркой описанным выше способом, понадобится всего 15 лазерных сварочных швов. Время цикла можно сократить до итоговых 37 с. Дополнительные преимущества заключаются в том, что LSS занимает меньше места на полу и требует меньших вложений капитала по сравнению с контактной электросваркой.

Базовая версия лазерного шагового привода для шовной сварки предназначена для линейной шовной сварки до 40 мм, кроме того, дополнительно можно подключить функцию поперечного перемещения с предустановленной частотой 3–30 Гц, чтобы расширить сварной шов до 2 мм.

  fig 3 
    Рис. 3. Блоку LSS с волоконным лазером требуется всего один роботизированный модуль, в то время как для точечной электросварки в той же операции нужны два роботизированных модуля

 

fig 4

 

При использовании уникальных функций этой системы суммарные производственные затраты снижаются до минимума. Поскольку LSS является безопасным лазерным устройством, использующим стандартный роботизированный модуль, нет необходимости в сложных и дорогостоящих корпусах с лазерной защитой. Система обеспечивает прижатие для соединения свариваемых металлических пластин с заданной силой. Это снижает традиционно высокие требования к дополнительному прижиму во время стандартной лазерной сварки, а также к техническому обслуживанию этих компонентов. Специально предусмотренный воздушный поток в блоке LSS обеспечивает сверхдолгий срок службы крышки, защищающей сварочный инструмент. Волоконный лазер и модуль LSS не требуют обслуживания; система контролируется аппаратными блокировками и стандартными системами шин. Можно выбирать предустановленные параметры: длину сварки (от 10 до 40 мм), скорость, мощность лазера, наклон и т. д., что делает программирование простым и легким. Можно использовать дополнительный ручной модуль LSS для прототипирования, что позволяет быстро изготавливать сварные детали без использования робота. Это дает OEM-производителям и поставщикам критическое преимущество по срокам вывода деталей и платформ на рынок.

Рис. 4. Модуль проходит испытания в процессе изготовления треугольного окна двери автомобиля
   

 

fig 5

 

fig 6

Рис. 5. Модуль проходит испытания в процессе изготовления двери автомобильной продукции; сваривается соединение центральной стойки с порогом   Рис. 6. Модуль проходит испытания при изготовлении рамы крыши автомобиля
Закрыть

fig 7

  fig 8 
Рис. 7. Оптимизация входных данных и веса   Рис. 8. Оптимизация веса
     

Проработавшие более четырех лет на полностью автоматизированном автомобильном заводе, лазерные шаговые приводы для сварных швов (LSS) теперь используются во множестве задач. Одним из применений является сварка внахлест с различными комбинациями материалов. Это может быть оцинкованная сталь или высокопрочная сталь, а также нержавеющая сталь или алюминий (например, в судо- и вагоностроительной отраслях). Уникальная конструкция верхней и нижней губок позволяет уменьшить фланцы с 15 мм (необходимых при контактной электросварке) до 10 и даже 6 мм.

   Это обеспечивает:
  • значительно больший угол обзора, например в случае передних стоек и дверей;
  • большие площади на входе автомобиля (увеличивается на 8 %), см. рис. 7;
  • снижение веса (общая длина — 14 200 мм; сокращение площади поперечного сечения на 6 мм; общая толщина 2,8 мм →1,87 кг), см. рис. 8.
Закрыть

Совместно с компанией INPRO (инновационная компания, специализирующаяся на передовых производственных системах в автомобильной индустрии в Берлине; сотрудничает с компаниями Daimler AG, Volkswagen AG, Siemens AG, ThyssenKrupp Technologies и SABIC Venture BV) было проведено сравнение технологии соединений точечной электросварки и лазерной сварки с шаговым приводом для сварного шва в режиме качающегося луча. При этом учитывались физические и технологические особенности, поведение самой детали, параметры разрушения и экономические аспекты.

На рис. 9 представлена итоговая оценка рассмотренных факторов для лазерной сварки с блоком LSS (синяя линия) и точечной электросварки (красная линия). Линия ближе к середине, соответствующая лазерной сварке, дает лучший результат. Общие технические результаты показывают, что качающийся шов, сделанный новым сварочным модулем, сравним с точечной электросваркой или превосходит ее по параметрам и выполняется вдвое быстрее. Результаты экономического сравнения показывают суммарное снижение стоимости продукции на 6–10 процентов в случае полностью автоматизированного производства 800 единиц в трехсменном режиме.

   fig 9
     Рис. 9. Общая оценка сравнения процессов
Закрыть
Волоконно-лазерный шаговый привод для формирования сварного шва вместо точечной сварки

Контакты
Обратитесь за поддержкой в наш отдел продаж. Запросите подробную информацию о продукции или задайте нам вопрос.