دستگاه های جوش لیزری رباتیک (Automated Laser Welding): تکنولوژی و کاربردها

جوشکاری لیزری رباتیک، دقت و سرعت در خطوط تولید

جوشکاری لیزری رباتیک ترکیبی از فناوری پیشرفته لیزر و رباتیک است که امکان انجام جوشکاری با دقت، سرعت و کیفیت بسیار بالا را به صورت خودکار فراهم می کند. این فناوری در صنایعی که نیاز به اتوماسیون، تکرارپذیری بالا و جوش های ظریف و مستحکم دارند، کاربرد فراوانی پیدا کرده است. در این مقاله، به بررسی جامع جوشکاری لیزری رباتیک، اجزای آن، مزایا و معایب، کاربردها و نکات مهم مرتبط با آن می پردازیم. مفید است بدانید جهت خرید دستگاه جوش لیزری صنعتی، ما شرکت کارا ولدینگ پایا را که اولین شرکت تخصصی در زمینه ارائه و فروش انواع دستگاه های جوش لیزری صنعتی می باشد را به شما پیشنهاد می نماییم و شما کاربران محترم میتوانید جهت مشاوره درباره این دستگاه ها به وب سایت این شرکت مراجعه کنید که برای راحتی شما، این لینک را در همین مقاله قرار دادیم تا بتوانید با کلیک بر روی آن سوالات خود را مطرح کرده و اطلاعات مورد نیاز خود را کسب کنید.

جوشکاری لیزری رباتیک چیست؟

جوشکاری لیزری رباتیک یک فرآیند جوشکاری تمام اتوماتیک است که در آن از یک ربات صنعتی چند محوره برای هدایت و کنترل یک دستگاه جوش لیزر استفاده می شود. ربات با دقت و سرعت بالا، هد جوشکاری لیزر را در مسیر از پیش تعیین شده حرکت می دهد و عملیات جوشکاری را طبق برنامه انجام می دهد.

تفاوت جوشکاری لیزری رباتیک با جوشکاری لیزری دستی و نیمه اتوماتیک

• جوشکاری لیزری دستی: در این روش، یک اپراتور انسانی هد جوشکاری را در دست می گیرد و عملیات جوشکاری را انجام می دهد. این روش برای کارهای کم حجم و غیرتکراری مناسب است.
• جوشکاری لیزری نیمه اتوماتیک: در این روش، بخشی از فرآیند (مانند حرکت هد جوشکاری در یک مسیر ساده) ممکن است توسط دستگاه انجام شود، اما همچنان نیاز به دخالت اپراتور وجود دارد.
• جوشکاری لیزری رباتیک: در این روش، کل فرآیند جوشکاری به صورت خودکار و توسط ربات انجام می شود. این روش برای تولید انبوه، کارهای تکراری و جوشکاری های پیچیده مناسب است.

اجزای اصلی یک سیستم جوشکاری لیزری رباتیک

یک سیستم جوشکاری لیزری رباتیک معمولاً از اجزای زیر تشکیل شده است:

ربات صنعتی:

یک ربات صنعتی چند محوره (معمولاً 6 محوره) که وظیفه حرکت دادن و قرار دادن هد جوشکاری لیزر در موقعیت مناسب را بر عهده دارد. ربات ها می توانند بازوی مفصلی (Articulated Arm Robots)، اسکارا (SCARA Robots) یا دلتا (Delta Robots) باشند.

منبع لیزر:

یک منبع لیزر قدرتمند (معمولاً لیزر فایبر) که پرتو لیزر مورد نیاز برای جوشکاری را تولید می کند. توان لیزر بسته به نوع و ضخامت فلز مورد جوشکاری متفاوت است.

هد جوشکاری لیزر:

قطعه ای که پرتو لیزر را دریافت کرده، آن را متمرکز می کند و به نقطه جوشکاری هدایت می کند. هد جوشکاری ممکن است شامل لنز، نازل، سیستم گاز محافظ و سنسورهای مختلف باشد.

سیستم کنترل:

یک واحد کنترل کامپیوتری که وظیفه کنترل و هماهنگی بین ربات، منبع لیزر و سایر اجزای سیستم را بر عهده دارد. این سیستم معمولاً شامل یک واحد برنامه نویسی (Teach Pendant) است که به اپراتور اجازه می دهد ربات را برنامه ریزی و کنترل کند.

سیستم بینایی (Vision System) (اختیاری):

برخی از سیستم های پیشرفته جوشکاری لیزری رباتیک مجهز به سیستم بینایی هستند که به ربات امکان می دهد تا محل دقیق جوش را تشخیص دهد، قطعه کار را شناسایی کند، در صورت وجود هرگونه انحراف یا جابجایی در قطعه کار، مسیر جوشکاری را به طور خودکار اصلاح کند و حتی کیفیت جوش را به صورت لحظه ای بررسی کند.

سیستم تغذیه سیم (Wire Feeder) (در صورت نیاز):

اگر از جوشکاری لیزری با سیم پرکننده استفاده شود، یک سیستم تغذیه سیم برای رساندن سیم جوش به نقطه جوشکاری مورد نیاز است.

سیستم گاز محافظ:

برای جلوگیری از اکسید شدن فلز در حین جوشکاری، از یک گاز محافظ (مانند آرگون یا هلیوم) استفاده می شود که از طریق هد جوشکاری به محل جوش دمیده می شود.

سیستم خنک کننده (Chiller):

برای خنک نگه داشتن منبع لیزر و سایر قطعات از یک سیستم خنک کننده (معمولاً چیلر آب خنک) استفاده می شود.

انواع ربات های مورد استفاده در جوشکاری لیزری

• ربات های بازوی مفصلی (Articulated Robots): این ربات ها دارای چندین مفصل هستند که به آن ها امکان می دهد تا در جهات مختلف حرکت کنند و به نقاط مختلف دسترسی داشته باشند. این ربات ها رایج ترین نوع ربات در جوشکاری لیزری هستند.
• ربات های اسکارا (SCARA Robots): این ربات ها برای کارهایی که نیاز به حرکت سریع و دقیق در یک صفحه دارند، مناسب هستند.
• ربات های دلتا (Delta Robots): این ربات ها برای کارهایی که نیاز به سرعت و شتاب بالا دارند، مناسب هستند.

انواع لیزرهای مورد استفاده در جوشکاری رباتیک

معمولاً از لیزرهای فایبر به دلیل مزایایی که دارند (کیفیت پرتو عالی، راندمان بالا، عمر طولانی، هزینه نگهداری پایین و ابعاد کوچک)، در جوشکاری لیزری رباتیک استفاده می شود.

مزایای جوشکاری لیزری رباتیک

• دقت بالا: جوشکاری لیزری رباتیک می تواند جوش های بسیار ظریف و دقیقی را با حداقل اعوجاج ایجاد کند.
• سرعت بالا: جوشکاری لیزری رباتیک بسیار سریع تر از روش های سنتی جوشکاری است.
• کیفیت بالا: جوش های ایجاد شده با این روش دارای استحکام و کیفیت بالایی هستند.
• اتوماسیون و تکرارپذیری: این سیستم ها قادر هستند که یک جوش را به صورت یکنواخت و با کیفیت ثابت، بارها و بارها تکرار کنند.
• کاهش هزینه ها: در بلندمدت، جوشکاری لیزری رباتیک می تواند هزینه های تولید را کاهش دهد (به دلیل افزایش سرعت، کاهش ضایعات، کاهش نیاز به نیروی انسانی و …).
• انعطاف پذیری بالا: ربات ها می توانند برای جوشکاری قطعات با اشکال پیچیده و در زوایای مختلف برنامه ریزی شوند.
• ایمنی بیشتر: به دلیل اینکه کل فرآیند در یک محفظه بسته و توسط ربات انجام میشود، ایمنی اپراتور افزایش می یابد.
• کاهش مصرف مواد اولیه و ضایعات
• کاهش نیاز به نیروی انسانی

معایب و محدودیت های جوشکاری لیزری رباتیک

• هزینه اولیه بالا: راه اندازی یک سیستم جوشکاری لیزری رباتیک نیاز به سرمایه گذاری اولیه بالایی دارد.
• نیاز به تخصص: برنامه نویسی و نگهداری این سیستم ها نیاز به تخصص و مهارت دارد.
• محدودیت در جوشکاری برخی از مواد: جوشکاری برخی از مواد با لیزر ممکن است دشوار باشد یا نیاز به تنظیمات خاص داشته باشد.

کاربردهای جوشکاری لیزری رباتیک در صنایع مختلف

• صنعت خودروسازی: جوشکاری بدنه خودرو، قطعات موتور، شاسی، اگزوز و …
• صنعت هوافضا: جوشکاری قطعات حساس و دقیق هواپیما، موتورهای جت، موشک ها و …
• صنعت الکترونیک: جوشکاری قطعات ریز و حساس الکترونیکی، اتصال سیم های ظریف و …
• صنعت پزشکی: جوشکاری ایمپلنت های پزشکی، ابزارهای جراحی و …
• و سایر صنایع نیازمند به جوشکاری دقیق و خودکار

پارامترهای کلیدی در جوشکاری لیزری رباتیک

• توان لیزر: مقدار انرژی لیزر که بر روی قطعه کار تابانده می شود.
• سرعت جوشکاری: سرعت حرکت ربات و هد لیزر.
• فاصله کانونی: فاصله بین لنز و قطعه کار.
• نوع و فشار گاز محافظ: گازی که برای محافظت از حوضچه مذاب استفاده می شود.
• شکل موج لیزر: پیوسته یا پالسی بودن لیزر.

نکات ایمنی در جوشکاری لیزری رباتیک

• استفاده از محفظه ایمن: ربات و دستگاه لیزر باید در یک محفظه ایمن قرار گیرند تا از انتشار پرتو لیزر به محیط اطراف جلوگیری شود.
• استفاده از تجهیزات حفاظتی: اپراتورها و افرادی که در نزدیکی سیستم کار می کنند، باید از عینک و لباس محافظ مخصوص لیزر استفاده کنند.
• آموزش: اپراتورهای ربات باید آموزش کامل و جامعی در زمینه کار با سیستم و رعایت نکات ایمنی ببینند.
• بازرسی منظم: سیستم باید به طور منظم بازرسی شود تا از عملکرد صحیح و ایمن آن اطمینان حاصل شود.

آینده جوشکاری لیزری رباتیک: هوشمندتر، سریع تر، دقیق تر

فناوری جوشکاری لیزری رباتیک به سرعت در حال پیشرفت است و انتظار می رود در آینده شاهد سیستم های هوشمندتر، سریع تر، دقیق تر و انعطاف پذیرتر باشیم. هوش مصنوعی و یادگیری ماشین می توانند در تنظیم خودکار پارامترهای جوشکاری، تشخیص عیوب و بهینه سازی فرآیند نقش داشته باشند. همچنین، سیستم های بینایی ماشین پیشرفته تر، امکان جوشکاری قطعات پیچیده تر با دقت بالاتر را فراهم می کنند.

بیشتر بخوانید: تاثیر هوش مصنوعی بر جوش لیزری

نتیجه گیری: جوشکاری لیزری رباتیک، آینده اتصالات صنعتی

جوشکاری لیزری رباتیک با ترکیب دقت و سرعت لیزر با انعطاف پذیری و قابلیت برنامه ریزی ربات، یک راه حل ایده آل برای اتوماسیون فرآیند جوشکاری در صنایع مختلف است. این فناوری مزایای چشمگیری از جمله افزایش بهره وری، بهبود کیفیت جوش، کاهش هزینه ها و افزایش ایمنی را به همراه دارد. با پیشرفت های روزافزون در زمینه لیزر و رباتیک، انتظار می رود که جوشکاری لیزری رباتیک در آینده نقش پررنگ تری در صنایع مختلف ایفا کند و به استاندارد جدیدی در اتصالات صنعتی تبدیل شود.

 

سوالات متداول:

1. جوشکاری لیزری رباتیک چه تفاوتی با جوشکاری لیزری دستی دارد؟

در جوشکاری لیزری دستی، یک اپراتور انسانی هد جوشکاری را در دست می گیرد و عملیات جوشکاری را انجام می دهد. اما در جوشکاری لیزری رباتیک، یک ربات صنعتی چند محوره، هد جوشکاری لیزر را با دقت و سرعت بالا در مسیر از پیش تعیین شده حرکت می دهد و عملیات جوشکاری را به صورت خودکار انجام می دهد. جوشکاری لیزری رباتیک برای کاربردهایی که نیاز به تکرارپذیری بالا، دقت بالا، سرعت بالا و حجم تولید زیاد دارند، مناسب تر است.

2. آیا برای راه اندازی یک سیستم جوشکاری لیزری رباتیک به تخصص خاصی نیاز دارم؟

بله، راه اندازی و برنامه ریزی یک سیستم جوشکاری لیزری رباتیک نیاز به دانش و تخصص در زمینه های مختلفی مانند رباتیک، لیزر، جوشکاری، برنامه نویسی و کنترل دارد. معمولاً شرکت های تامین کننده این سیستم ها، خدمات آموزش و پشتیبانی فنی را نیز ارائه می دهند.

3. هزینه راه اندازی یک سیستم جوشکاری لیزری رباتیک چقدر است؟

هزینه راه اندازی یک سیستم جوشکاری لیزری رباتیک می تواند بسیار متغیر باشد و به عوامل مختلفی مانند نوع و توان لیزر، نوع و تعداد محورهای ربات، سیستم بینایی ماشین، تجهیزات جانبی و نرم افزارهای مورد نیاز بستگی دارد. به طور کلی، این سیستم ها از جمله تجهیزات گران قیمت صنعتی محسوب می شوند و هزینه راه اندازی آن ها می تواند از چند ده هزار دلار تا چند صد هزار دلار یا بیشتر باشد.

4. آیا می توان از یک سیستم جوشکاری لیزری رباتیک برای جوشکاری انواع فلزات استفاده کرد؟

بله، اکثر سیستم های جوشکاری لیزری رباتیک که از لیزر فایبر استفاده می کنند، قابلیت جوشکاری طیف وسیعی از فلزات مانند فولاد، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، مس، برنج و تیتانیوم را دارند. با این حال، برای جوشکاری برخی از فلزات خاص یا آلیاژهای خاص، ممکن است نیاز به تنظیمات و پارامترهای خاص لیزر و یا استفاده از گازهای محافظ ویژه باشد.

5. آیا جوشکاری لیزری رباتیک برای محیط زیست مضر است؟

جوشکاری لیزری به طور کلی نسبت به برخی از روش های سنتی جوشکاری، آلودگی کمتری ایجاد می کند. با این حال، در برخی موارد ممکن است دود و گازهای مضر تولید شود که باید با استفاده از سیستم تهویه مناسب از محیط کار خارج شوند. همچنین، پرتو لیزر می تواند برای چشم و پوست خطرناک باشد و باید از تجهیزات ایمنی مناسب استفاده شود.