焊接機器人如何實現納米級的運動？

機器人能否實現以100nm為單位的運動？難以想象，考慮到人類的頭發厚度是其700倍而已。Nanosystec的一款焊接機器人證明上述運動是可能的，它的高精度是來自于背后線性運動hepcomotion的支持。

每天有數十億人通過email和電話進行溝通交流，全球所有的數據通常都是通過光纖以光速來傳輸—這是現在大家都比較熟悉的慨念，另一方面大家不是很了解的是E/O轉化器，這些部件，只有方糖大小的尺寸，通過激光二極管使數據傳輸由電話話筒的電磁脈沖轉化成光脈沖并傳輸到光纖中，他們是精密焊接的杰作。這需要特殊的設備來完成，世界上只有少數幾家制造商能設計，Nanosyste就是其中之一。這家公司總部位于法蘭克福附近的Gro?-Umstadt，已經開發出了名為Nanoweld的焊接機器人，主要市場在美國和遠東。

高精密定位 ：機器人能實現100nm級的運動

在設備的中心是一個可調整的載重板，能使激光二極管和光纖互相精密匹配，因為光纖10nm的直徑和激光二極管必須準確的射中在中心的目標，這就產生了100納米級的運動。通過對比：1nm的鐵塊就是或多或少等同于一排4個原子的長度。換句話說，人類頭發絲是100nm的700倍厚。

一旦匹配好了，兩個激光焊接頭就會開始固定光纖包裹在金屬襯套中，并在兩側焊接密封住。這里的高精度起到了決定性的作用。“NanoWeld概念的挑戰之一就是識別一個控制系統。。。。。”Nanosystec技術總監Gunter Hummelt說到，“為了節省空間來建造一個更復雜的裝置，我們不想通過X-Y系統來工作，而是弧形導軌”

Hepco系統控制的激光運動

Hummelt求助于線性運動hepcomotion 和它的PRT2環形導軌和節段。此系統包含優質的鋼材和多樣的直徑的環形和節段，也能與直線導軌合并成開環和閉環的導軌。Nanoweld系統用了4個環形導軌：2pcs寬度為44的90度弧形節段在載重板的上方，另外兩個寬度76mm的90度弧形節段在底部。“這些導軌強度非常好和非常耐用”，Hummelt說到，“這給了我們很大的競爭優勢，它能降低系統的維護成本”。

Nanosytec為此導軌系統開發了一個特殊的滿足激光運動的小車。這里PRT2的另一個部件被排上用場—V型導軌技術，小車上的軸承分為同心和偏心的。這些輪子接觸淬火的上面和下面，這能保證V型導軌非常耐磨。“導軌是研磨過的，小車滾輪的預載能通過偏心軸承實現精密調整”，hepcomotion的顧問工程師Carl-Christian Baumgarten補充道。運動是通過hepco小齒輪接觸齒的外部然后傳遞小車上電機的力到導軌上提供的。“這能滿足激光焊接頭從垂直方向折向下到70度。”Hummelt解釋道。也為了滿足水平方向的定位，根據客戶要求，工程師能在一個更寬的小車上組裝這個系統，它能在被安裝在底部的76mm寬的節段上運動。即使經過很長的時間，也能實現精密運動，只需要保持潤滑即可。

控制系統確保有害的焊接變形減小到最少程度

Nanoweld達到了很好的精度：可再生的定位角度精度小于100nm。Hummelt補充道“如果用戶想每天焊接不同的部件，這個設備必須能調整焊接角度精度到 0.1°”，他也解釋為什么部件的功能在其他方面會受到損害。“一旦開始焊接，一個小的溫度為1600度的融化焊接池就形成了，如果凝結的話，就有焊接變形的風險，這會導致激光二極管和光纖定位失效”。只有很好的焊接角度才能保證變形量是在可接受的范圍內。Hepcomotion系統的優勢在于焊接角度能通過機動小車進行調整。導軌自身也能運送焊

接頭而無需額外的機械支撐。Hummelt最后說道“對我們而言，hepcomotion系統是最劃算和可靠的解決方案來實現激光的環形導軌運動系統，其他的都被證明太大，太復雜或太貴。

高精密激光焊接：Nanoweld焊接機器人焊接10um直徑的光纖。激光運動精度為100nm內



小車上偏心滾輪的預載能在nm級的定位精度下進行調整。

Hepcomotion優質鋼材環形節段非常堅固耐用