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Renault 采用一套Agilaser焊接C85的前門(mén)部件（見(jiàn)圖3），替代了原先使用的需要12臺(tái)機(jī)器人電阻焊的系統(tǒng)，原系統(tǒng)需要占地1050m2 ，而采用5機(jī)器人加工站的 Agilaser僅占地808 m2 。兩臺(tái) Agilasers以66秒的周期生產(chǎn)部件，焊接93條右側(cè)及左側(cè)激光焊縫，而以前需要電阻點(diǎn)焊130個(gè)右側(cè)和左側(cè)焊點(diǎn)。在 Renault公司，一臺(tái)Agilaser在C65型號(hào)的前門(mén)焊接38條激光焊縫，僅使用兩套相同的夾具。
圖3. Renault使用一臺(tái) Agilaser焊接C85的前門(mén)部件
盡管這些CO2 激光系統(tǒng)從所記錄的正常工作時(shí)間來(lái)看，穩(wěn)定性超過(guò)98％，但它們?nèi)匀粵](méi)有被認(rèn)為是主流的加工手段，這是由于它們先天在CNC機(jī)床結(jié)構(gòu)上的問(wèn)題導(dǎo)致。因?yàn)閹缀跛械钠?chē)部件和車(chē)身焊接是通過(guò)關(guān)節(jié)型的機(jī)器手完成的，而如果使用激光，可選的光束傳遞方式就是通過(guò)光纖。
作為將遠(yuǎn)程焊接帶入下一個(gè)階段所作的努力和歐洲“遠(yuǎn)程焊接”項(xiàng)目的一部分，Comau公司開(kāi)發(fā)了3D掃描頭，并在兩年前第一次在慕尼黑激光展上亮相。這一系統(tǒng)配備了Rofin Sinar 4.0千瓦半導(dǎo)體二極管泵浦Nd:YAG激光器，光束傳遞通過(guò)一根捆綁在傳統(tǒng)機(jī)器手上的400微米直徑的光纖。Comau Pico 很快認(rèn)識(shí)到這種模式帶來(lái)的限制，特別是在使用更高光束質(zhì)量（更高亮度）激光器如圓盤(pán)激光器和光纖激光器時(shí)。
在大部分遠(yuǎn)程激光掃描頭上，F(xiàn)-theta 鏡用來(lái)將光束的焦點(diǎn)保持在和鏡片固定距離的位置上，而不論光束的方向性。這一昂貴的設(shè)施有很大的直徑，其工作范圍稍大于其直徑，由于F-theta 使得光束相對(duì)鏡片保持垂直，其代價(jià)是犧牲光束質(zhì)量和光斑大小的變化。而這同樣意味著掃描頭必須持續(xù)重定位并/或放置，采用動(dòng)態(tài)的六軸標(biāo)準(zhǔn)關(guān)節(jié)式機(jī)器人系統(tǒng)。 Comau Pico的SmartLaser（見(jiàn)圖4）實(shí)質(zhì)上把鏡片集成進(jìn)空心的機(jī)械手中。這一光學(xué)準(zhǔn)直/放大模塊 （類似望遠(yuǎn)鏡）取代了用于傳統(tǒng)激光掃描設(shè)備上的F-theta 模塊（見(jiàn)圖5）。
圖4. SmartLaser是高速3D系統(tǒng)
圖5.該光學(xué)準(zhǔn)直/放大模塊取代了 F-theta
模塊在傳統(tǒng)激光掃描設(shè)備上的位置
在SmartLaser背后的想法是創(chuàng)造一種高速3D系統(tǒng)，其加速度比機(jī)器人要高60到70倍，在焊接區(qū)域內(nèi)擁有8g的動(dòng)態(tài)加速度。該系統(tǒng)擁有的可編程焦距大于750mm，實(shí)際上在750mm到1200mm之間，能極大擴(kuò)展系統(tǒng)的工作距離。這還意味著所有的光學(xué)軸，鏡筒的X,Y和Z軸和掃描頭都能完全集成在焊接系統(tǒng)中，擁有全面的離線編程能力。該創(chuàng)新的掃描頭（見(jiàn)圖6）裝配在機(jī)器手前臂的端部，包括兩塊鏡片，第一塊在30度角范圍運(yùn)動(dòng)，另一塊在240度角范圍運(yùn)動(dòng)。該集成允許快速的重復(fù)定位，在景深上能得到2到3倍的增加而光斑的大小變形幾乎可忽略不計(jì)。
圖6. 前臂端部的掃描頭包括兩塊鏡片，第一塊在30度角范圍運(yùn)動(dòng)，
另一塊在240度角范圍運(yùn)動(dòng)
不像其他掃描頭遠(yuǎn)程焊接系統(tǒng)，該系統(tǒng)所有的軸，運(yùn)動(dòng)部件和鏡片，均由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的軸控器通過(guò)視校面板操縱。這使得編程非常簡(jiǎn)單便能控制所有的焊接參數(shù)，光束方向以及重新定位時(shí)的激光變化。
機(jī)器人擁有最大化的工具中心點(diǎn)速度 1.5 m/s ，加速度1.2 m/s2 。鏡片軸有最大速度4 m/s ，加速度80 m/s2。SmartLaser系統(tǒng) 100mm距離的Z向定位時(shí)間僅為70 ms ，而采用二維掃描頭的傳統(tǒng)機(jī)器人需要 580 ms。這意味著我們能在一個(gè)焊接周期內(nèi)完成高達(dá)200到300條焊縫的焊接。
光纖和光耦連接在機(jī)械手上而不是掃描頭上，從而降低了機(jī)械應(yīng)力和疲勞強(qiáng)度，減少了光纖損壞的可能。這和其他的特征一起降低了維護(hù)的要求。
Comau目前正在歐洲測(cè)試第一臺(tái)SmartLaser 系統(tǒng)，并且將有一臺(tái)在美國(guó)進(jìn)行用戶測(cè)試。公司希望看到在下一年初獲得來(lái)自汽車(chē)行業(yè)的第一筆訂單。可以想到的是分時(shí)多工位/機(jī)器人安裝能被用于依次加工多個(gè)部件，因而激光器一直都在焊接狀態(tài)，一個(gè)工位焊接的同時(shí)新的部件也在其他工位完成上料。
結(jié)論
遠(yuǎn)程激光焊接的概念仍然在發(fā)展當(dāng)中，系統(tǒng)不斷被改良以滿足用戶生產(chǎn)中的需求。
供應(yīng)商正努力降低高昂的初始設(shè)備投資和夾具復(fù)雜性所帶來(lái)的影響。激光技術(shù)的發(fā)展，比如更短波長(zhǎng)和光纖及鏡片導(dǎo)光方式正在研究當(dāng)中，此外還有不使用保護(hù)氣體的手段。
使用傳統(tǒng)激光器進(jìn)行多工位加工以最大化激光使用時(shí)間，用于更高產(chǎn)量的生產(chǎn)已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。
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