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焊接机器人如何实现纳米级的运动？

机器人能否实现以100nm为单位的运动？难以想象，考虑到人类的头发厚度是其700倍而已。Nanosystec的一款焊接机器人证明上述运动是可能的，它的高精度是来自于背后线性运动hepcomotion的支持。

每天有数十亿人通过email和电话进行沟通交流，全球所有的数据通常都是通过光纤以光速来传输—这是现在大家都比较熟悉的慨念，另一方面大家不是很了解的是E/O转化器，这些部件，只有方糖大小的尺寸，通过激光二极管使数据传输由电话话筒的电磁脉冲转化成光脉冲并传输到光纤中，他们是精密焊接的杰作。这需要特殊的设备来完成，世界上只有少数几家制造商能设计，Nanosyste就是其中之一。这家公司总部位于法兰克福附近的Gro?-Umstadt，已经开发出了名为Nanoweld的焊接机器人，主要市场在美国和远东。

高精密定位 ：机器人能实现100nm级的运动

在设备的中心是一个可调整的载重板，能使激光二极管和光纤互相精密匹配，因为光纤10nm的直径和激光二极管必须准确的射中在中心的目标，这就产生了100纳米级的运动。通过对比：1nm的铁块就是或多或少等同于一排4个原子的长度。换句话说，人类头发丝是100nm的700倍厚。

一旦匹配好了，两个激光焊接头就会开始固定光纤包裹在金属衬套中，并在两侧焊接密封住。这里的高精度起到了决定性的作用。“NanoWeld概念的挑战之一就是识别一个控制系统。。。。。”Nanosystec技术总监Gunter Hummelt说到，“为了节省空间来建造一个更复杂的装置，我们不想通过X-Y系统来工作，而是弧形导轨”

Hepco系统控制的激光运动

Hummelt求助于线性运动hepcomotion 和它的PRT2环形导轨和节段。此系统包含优质的钢材和多样的直径的环形和节段，也能与直线导轨合并成开环和闭环的导轨。Nanoweld系统用了4个环形导轨：2pcs宽度为44的90度弧形节段在载重板的上方，另外两个宽度76mm的90度弧形节段在底部。“这些导轨强度非常好和非常耐用”，Hummelt说到，“这给了我们很大的竞争优势，它能降低系统的维护成本”。

Nanosytec为此导轨系统开发了一个特殊的满足激光运动的小车。这里PRT2的另一个部件被排上用场—V型导轨技术，小车上的轴承分为同心和偏心的。这些轮子接触淬火的上面和下面，这能保证V型导轨非常耐磨。“导轨是研磨过的，小车滚轮的预载能通过偏心轴承实现精密调整”，hepcomotion的顾问工程师Carl-Christian Baumgarten补充道。运动是通过hepco小齿轮接触齿的外部然后传递小车上电机的力到导轨上提供的。“这能满足激光焊接头从垂直方向折向下到70度。”Hummelt解释道。也为了满足水平方向的定位，根据客户要求，工程师能在一个更宽的小车上组装这个系统，它能在被安装在底部的76mm宽的节段上运动。即使经过很长的时间，也能实现精密运动，只需要保持润滑即可。

控制系统确保有害的焊接变形减小到最少程度

Nanoweld达到了精度：可再生的定位角度精度小于100nm。Hummelt补充道“如果用户想每天焊接不同的部件，这个设备必须能调整焊接角度精度到 0.1°”，他也解释为什么部件的功能在其他方面会受到损害。“一旦开始焊接，一个小的温度为1600度的融化焊接池就形成了，如果凝结的话，就有焊接变形的风险，这会导致激光二极管和光纤定位失效”。只有焊接角度才能保证变形量是在可接受的范围内。Hepcomotion系统的优势在于焊接角度能通过机动小车进行调整。导轨自身也能运送焊

接头而无需额外的机械支撑。Hummelt最后说道“对我们而言，hepcomotion系统是最划算和可靠的解决方案来实现激光的环形导轨运动系统，其他的都被证明太大，太复杂或太贵。

高精密激光焊接：Nanoweld焊接机器人焊接10um直径的光纤。激光运动精度为100nm内



小车上偏心滚轮的预载能在nm级的定位精度下进行调整。

Hepcomotion优质钢材环形节段非常坚固耐用

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