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機器人雷射切割與焊接系統

DS 整合雷射設備、工業機器人、變位機、治具與自動化控制,提供從 3D 雷射切割、精密雷射焊接到離線編程與實機校正的完整雷射加工解決方案

機器人雷射切割與焊接系統

DS 整合 TRUMPF/IPG 光纖雷射源、高精度工業機器人、雷射加工頭、變位裝置、治具與 Robotmaster® 離線編程,提供 3D 雷射切割與精密雷射焊接整合方案。系統可依材料、工件幾何、板厚、加工節拍與品質需求配置 2–6 kW 雷射源,並依製程選用雷射切割頭或雷射焊接頭;焊接應用亦可依需求整合送線機、可見光對位/視覺模組與客製治具,支援自熔焊、填絲焊接、複雜 3D 軌跡及多角度焊接。

LSC-2P/LSC-2TP/LSW-2P/LSW-2TP 系列結合 TCP、Base、WOBJ 與 Laser Tool 校正技術,提升離線模型與實際設備間的座標一致性;搭配 Robotmaster® 可依 3D CAD 資料建立加工路徑,進行姿態最佳化、可達性分析、碰撞檢查與程式輸出,降低現場示教與程式調整時間。

機器人雷射切割與焊接系統

核心技術

高精度校正與離線編程

機器人校正

依工件尺寸、工作範圍、負載與製程需求選用適合的機器人,並進行 TCP、Base、WOBJ 與 Laser Tool 校正

離線編程

搭配 Robotmaster® 依 3D CAD 建立加工路徑,支援姿態最佳化、可達性分析、碰撞檢查與離線程式輸出,降低現場示教與程式調整時間,並提升虛擬模型與實際設備間的座標一致性

機器人 3D 雷射切割

加工能力

支援立體工件、異形管件、複雜曲面與多角度加工,可執行開孔、修邊、輪廓切割與 360° 環切

製程設定

依材料、厚度與工件幾何條件設定雷射功率、加工速度、焦點位置與機器人路徑,建立穩定且可重複的 3D 雷射切割製程

精密雷射焊接

系統整合

整合接頭設計、組裝間隙、治具定位、焊接路徑與雷射參數,並可依需求配置送絲機、可見光對位/視覺模組與變位裝置

焊接品質

透過製程驗證建立穩定的熔深與熔合品質,並有助於降低熱輸入、熱影響區與焊接變形

產品系列

2P

模組化

LSC-2P|機器人 3D 雷射切割系統

採模組化雷射加工 Cell 設計,整合工業機器人、雷射切割頭、變位裝置、治具與 Robotmaster® 離線編程,支援複雜曲面、異形管件、開孔、修邊、輪廓切割及多角度 3D 雷射切割,適合多品項、高彈性與自動化雷射切割應用

LSW-2P|機器人精密雷射焊接系統

採模組化雷射焊接 Cell 設計,整合工業機器人、雷射焊接頭、變位裝置、治具與 Robotmaster® 離線編程,支援對接焊、搭接焊、環形焊接、複雜曲面與 3D 軌跡焊接,並支援自熔焊與填絲雷射焊接

2TP

轉台式雙工位

LSC-2TP|雙工位機器人 3D 雷射切割系統

採轉台式雙工位雷射切割 Cell 設計,整合工業機器人、雷射切割頭、雙工位轉台、治具與 Robotmaster® 離線編程,支援複雜輪廓、異形管件、多角度加工及 360° 環切。透過轉台切換加工區與上下料區,可在加工同時進行另一工位的工件準備,提升製程銜接與設備利用效率

LSW-2TP|雙工位機器人精密雷射焊接系統

採轉台式雙工位雷射焊接 Cell 設計,整合工業機器人、雷射焊接頭、雙工位轉台、治具與 Robotmaster® 離線編程,支援對接焊、搭接焊、環形焊接、複雜 3D 軌跡及多角度精密焊接。透過轉台切換加工區與上下料區,可在焊接同時進行另一工位的工件準備,提升製程銜接與設備利用效率

雷射焊接選配模組

適用 LSW 系列

01

送線機

支援需填充焊材的雷射焊接製程,可依焊材、線徑與焊接參數進行配置

02

可見光對位/視覺模組

協助焊接位置確認、工件對位與路徑設定,實際功能依焊接頭、視覺系統與專案配置而定

03

變位機

配合工件旋轉、翻轉與多角度定位,支援環形焊接、曲面焊接與複雜 3D 焊接軌跡

04

客製治具

依工件幾何、接頭設計與間隙控制需求進行治具規劃,協助提升工件定位一致性與焊接製程穩定性

05

Robotmaster® 離線編程

依 3D CAD 建立機器人焊接路徑,支援姿態最佳化、可達性分析、碰撞檢查與程式輸出,降低現場示教與程式調整時間

系統架構與核心技術

高精度座標校正

TCPBaseWOBJLaser Tool

建立機器人、工件與雷射工具之間的準確座標關係,降低離線模型與實際設備間的座標誤差

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LSC-2P

機器人雷射加工核心能力

01

高精度校正與加工一致性

透過 TCP、Base、WOBJ 與 Laser Tool 校正,搭配實機驗證,降低離線模型與實際設備間的座標差異,提升雷射切割與焊接軌跡的一致性

02

3D 雷射切割與精密雷射焊接

支援複雜曲面、異形管件、多角度切割、360° 環切與 3D 焊接軌跡,可依材料、板厚、接頭形式與工件幾何條件進行製程規劃

03

製程參數與品質控制

依切割或焊接需求管理雷射功率、加工速度、焦點位置、路徑與相關製程參數,並透過製程驗證支援加工穩定性與品質一致性

04

Robotmaster® 離線編程與模擬

依 3D CAD 資料建立機器人加工路徑,支援姿態最佳化、可達性分析、碰撞檢查與程式輸出,降低現場示教與程式調整時間

05

SmartCore AI™ 製造數據整合

設備狀態、加工參數、製程結果與品質資料可依專案需求整合至 SmartCore AI™,支援製程監控、品質追溯與後續分析

典型系統配置

LSC-2P / LSW-2P

LSC-2P / LSW-2P

參考配置:約 4,044 x 4,044 mm;實際尺寸與設備配置依機器人工作範圍、雷射源、雷射加工頭、工件尺寸、變位裝置、安全防護及現場空間等專案條件規劃。

LSC-2P / LSW-2P
LSC-2TP / LSW-2TP

LSC-2TP / LSW-2TP

參考配置:約 4,820 x 3,296 mm;實際尺寸與設備配置依機器人工作範圍、雷射源、雷射加工頭、雙工位轉台、工件尺寸、上下料方式、安全防護及現場空間等專案條件規劃。

如果需要特殊工件、產能、上下料或現場配置,亦可依專案需求進行客製化設計。

LSC-2TP / LSW-2TP

規格比較

型號LSC 雷射切割LSW 雷射焊接
系統概要
系統定位機器人 3D 雷射切割機器人精密雷射焊接
系統形式LSC-2P/LSC-2TPLSW-2P/LSW-2TP
標準模組尺寸2P:約 4,044 x 4,044 mm;2TP:約 4,820 x 3,296 mm
客製化配置可依特殊工件、產能、製程需求、上下料方式與現場空間進行客製化設計可依特殊工件、產能、焊接製程、上下料方式與現場空間進行客製化設計
硬體配置
雷射源標準配置 2–6 kW 光纖雷射;其他功率可依專案需求評估
雷射加工頭雷射切割頭雷射焊接頭
機器人選型依工作範圍、負載與製程需求選型
變位裝置依工件幾何與製程需求配置依工件幾何、接頭形式與焊接需求配置
送線機-選配,支援填絲雷射焊接
可見光對位/視覺依專案需求選配選配,可支援工件對位、焊接位置確認與路徑設定
製程能力
主要製程開孔、修邊、輪廓切割、360° 環切、複雜曲面及多角度 3D 切割對接焊、搭接焊、環形焊接、複雜曲面、3D 軌跡及多角度焊接
製程參數管理依材料、厚度、雷射功率、加工速度、焦點位置與加工條件管理 Recipe依材料、板厚、接頭形式、雷射功率、焊接速度、焦點位置與送絲條件管理 Recipe
軟體與數據
高精度校正TCP/Base/WOBJ/Laser Tool 校正
離線編程Robotmaster® 3D CAD 路徑生成、姿態最佳化、可達性分析、碰撞檢查與程式輸出
SmartCore AI™ 整合|選配整合設備狀態、加工參數、製程結果與品質資料整合設備狀態、焊接參數、製程結果與品質資料
產品識別|選配QR Code/Barcode

補充說明

01

切割厚度與加工速度

依材料種類、厚度、雷射功率、加工頭、輔助氣體、焦點位置與品質要求進行製程評估,不建議以單一固定數值作為所有應用的性能保證。

02

加工精度

依機器人本體性能、TCP/座標校正、工件幾何、治具、加工路徑與製程條件而異,可依專案需求透過實際樣品與 3D Scan-to-CAD 進行驗證。

03

製程與 Recipe 管理

可儲存不同產品、材料與製程條件的加工參數,並依產品識別快速調用對應 Recipe 與加工路徑,支援換型與製程防錯。

驗證案例

3D 掃描與 CAD 輪廓精度驗證

透過 3D 掃描比對實體工件與原始 CAD 模型,量化分析輪廓偏差、平均值與標準差,並辨識局部異常區域,作為機器人路徑、TCP/座標校正、治具定位與雷射加工參數優化的依據。本案例統計結果顯示平均偏差約 0.003 mm、標準差約 0.127 mm。

3D 偏差圖

3D 偏差圖

偏差分佈直方圖

偏差分佈直方圖

實體樣品

實體樣品

統計摘要

最小值
-9.9511 mm
最大值
2.9829 mm
平均偏差
-0.0032 mm
均方根值
0.1266 mm
標準偏差
0.1266 mm
公差內比例 (%)
77.2953 %
高於公差比例 (%)
22.7047 %
低於公差比例 (%)
12.8129 %
低側離群值 (%)
9.8918 %
小半徑圓弧路徑精度驗證

小半徑圓弧路徑精度驗證

透過 Φ4 mm 與 Φ8 mm 小孔雷射切割,驗證機器人在小半徑、高曲率路徑下的軌跡控制穩定性、TCP/座標校正一致性、孔位重複性與孔徑一致性。此類加工對機器人路徑控制特別敏感,可作為評估機器人雷射加工系統路徑控制、重複性與座標一致性的重要驗證方式。

雷射切割驗證

針對小孔與圓弧輪廓,確認孔位、孔徑、圓度與孔緣品質,並評估機器人路徑、TCP 校正與加工速度變化對切割結果的影響。

雷射焊接延伸應用

相同的路徑控制能力可延伸至小直徑環焊、圓形焊道與複雜曲線焊接,用於評估焊接軌跡追蹤、焦點位置穩定性、焊接速度控制與起終點銜接一致性。

雷射切割與焊接實例

鋁合金異形管件 360° 環切

鋁合金異形管件 360° 環切

針對鋁合金異形管件與複雜曲面,支援連續 360° 環切加工,展現機器人 3D 雷射切割在複雜輪廓路徑下的路徑控制能力與切邊一致性

鋁合金管件字樣與輪廓切割

鋁合金管件字樣與輪廓切割

可依產品需求進行鋁合金管件字樣、開孔與外形輪廓切割,適用於客製化外觀、功能開孔與多樣化產品設計

4 mm 厚鋁合金管件開口切割

4 mm 厚鋁合金管件開口切割

針對 4 mm 厚鋁合金管件進行開口切割,確認切邊品質、輪廓完整性與加工一致性,展現雷射切割於較厚壁管件加工上的應用能力

不鏽鋼水冷管件接頭精密雷射焊接

不鏽鋼水冷管件接頭精密雷射焊接

應用於不鏽鋼水冷管件與接頭的精密雷射焊接,兼顧焊道一致性、組裝精度與接頭品質,適用於高可靠度流體零件製造需求

雷射加工能力參考

雷射切割|功率、材料厚度與切割速度參考

2–6 kW 光纖雷射源可依材料、厚度與加工需求配置。一般而言,提高雷射功率可提升厚板加工能力與可用切割速度;隨材料厚度增加,切割速度通常下降。實際加工能力仍會受到材料特性、工件幾何、雷射源、切割頭、輔助氣體、焦點位置、工件姿態與品質要求等因素影響。

雷射功率碳鋼/結構鋼不鏽鋼鋁合金銅黃銅
2 kW約 15–16 mm約 8 mm約 5 mm約 2.5 mm約 2.5 mm
3 kW約 20 mm約 15–16 mm約 15–16 mm約 5–6 mm約 5–6 mm
4 kW約 20–25 mm約 20 mm約 15–20 mm約 8 mm約 8 mm
5 kW依設備與製程評估
6 kW約 20–25 mm約 20–25 mm約 20–25 mm約 10 mm約 10 mm

註:以上為雷射設備與製程參考值,非 DS 系統之固定性能保證;實際切割厚度與速度需依材料、工件幾何、雷射參數、加工頭、治具與品質要求進行專案驗證。

雷射焊接|功率、焊接速度與熔深參考

雷射焊接能力主要受到雷射功率、焊接速度、焦點位置、材料特性、接頭形式、組裝間隙與是否填絲等條件影響。一般而言,在其他條件相近時,提高雷射功率可增加可用熔深或提升焊接速度;提高焊接速度則通常會降低單位長度熱輸入與熔深。

雷射功率鋁合金典型熔深不鏽鋼典型熔深低碳鋼典型熔深
2 kW約 2 mm約 3 mm約 3 mm
3 kW約 3 mm約 5 mm約 5 mm
4 kW約 4 mm約 7 mm約 7 mm
5 kW約 5 mm約 8 mm約 8 mm
6 kW約 6 mm約 10 mm約 10 mm

典型焊接|速度參考

以下為特定材料與製程條件下的參考值。

厚度與材料2 mm 鋁合金1.5 mm 不鏽鋼3 mm 低碳鋼
3 kW約 7 m/min約 8 m/min約 3 m/min
6 kW約 10.2 m/min約 13 m/min約 7 m/min

註:以上為雷射設備與製程參考數據;實際焊接熔深與速度需依材料、工件幾何、雷射源、焊接頭、焦點位置、接頭設計、是否填絲、治具與品質要求進行專案驗證。

機器人路徑精度與軌跡穩定性

雷射切割與雷射焊接屬於連續軌跡加工,關鍵不只在單點定位精度,更在於機器人沿 3D 路徑運動時的路徑精度、路徑重複性與速度穩定性。機器人實際路徑表現會依型號、負載、速度、姿態與加工條件而異;DS 透過 TCP、Base、WOBJ 與 Laser Tool 校正,搭配 Robotmaster® 離線編程與實機驗證,降低虛擬加工路徑與實際運動軌跡間的偏差,提升雷射切割輪廓與焊接軌跡的一致。

ABB 機器人定位與路徑精度參考數據

A、B、AP、RP
A
程式設定位置
B
程式重複執行時的平均位置
AP
定位精度:實際平均位置與設定位置的偏差
RP
重複定位精度:重複定位時實際位置的分散程度
E、D、AT、RT
E
程式設定路徑
D
程式執行時的實際路徑
AT
路徑精度:實際平均路徑相對設定路徑的最大偏差
RT
路徑重複精度:重複執行時的路徑分散程度
項目IRB 2400/10IRB 2400/16IRB 4400/60IRB 4400/L10
位置重複精度 RP (mm)0.030.030.060.05
位置精度 AP (mm)0.030.030.030.04
直線路徑重複精度 RT (mm)0.110.150.090.16
直線路徑精度 AT (mm)0.330.410.360.34
定位穩定時間 PSt (s)0.150.220.270.25

註:以上數據為 ABB 機器人本體之原廠參考規格,實際雷射加工精度仍會受到 TCP/座標校正、工件幾何、機器人姿態、速度、治具、雷射加工頭與製程條件等因素影響,非 DS 系統之固定加工精度保證。

雷射加工真正關注的是「整條路徑」

對雷射加工而言,相較於單點 Position Accuracy / Repeatability,更應關注 Path Accuracy 與 Path Repeatability,因為切割與焊接品質取決於機器人在整段連續軌跡上的實際運動表現,而不只是單一位置是否到達準確。

從製程驗證到量產導入

DS 提供從雷射製程評估、參數驗證、治具與系統設計,到機器人自動化整合與量產導入的完整服務。LSC/LSW 系列可依切割/焊接製程、工件、產能與現場條件,採用標準模組或客製化配置。

有雷射切割或焊接需求?

提供工件資料與製程條件,讓 DS 協助您完成可行性評估與自動化方案規劃。

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