Може ли ръчен лазерен заварчик да се превърне в роботизирано ръководен инструмент за заваряване и леко рязане? В този самоделен проект използвахме ръчния лазерен заварчик WeldAir като базова система, монтирахме ръчната заваръчна глава на колаборативен робот и свързахме основните процесни сигнали, за да може роботът да повтаря научен път.
Демонстрация: коботът води ръчната лазерна глава WeldAir през прости тестове за рязане и заваряване.
Защо да опитате конверсия с кобот?
Ръчното лазерно заваряване е гъвкаво, но крайният резултат все още зависи силно от оператора. Ъгълът на заваряване, скоростта на движение, стабилността на ръката, позата и умората всички влияят на шева. При повторно заваряване на един и същ продукт, ръчната работа може да стане уморителна, а поддържането на постоянство може да бъде трудно при дълги серии.
Брус, инженерът зад тази самоделна конверсия, започна от този практичен проблем. Ако колаборативен робот може да замени движението на ръката на оператора, процесът става по-лесен за повторение. Ръчната лазерна система все още осигурява лазера, заваръчната глава, газа и възможността за подаване на тел, докато коботът осигурява контролирано движение.
Идеята е проста: запазете познатия ръчен лазерен хардуер WeldAir, но използвайте колаборативен робот като платформа за движение за повторяеми заваръчни пътища и леки тестове за рязане.
Оценка на робота Dobot CRA като платформа за движение
След теста с WeldAir кобота, следващият практичен въпрос е дали документирана платформа за колаборативен робот може да поддържа различни заваръчни процеси, когато крайната инструментална част, сигналите, маршрутирането на кабели и системата за безопасност са проектирани за приложението.
Колаборативният робот Dobot CRA Series е наличен тук в три конфигурации: CR5A, CR10A и CR12A. Техните номинални товароносимости и работни радиуси са съответно 5 кг / 900 мм, 10 кг / 1300 мм и 12 кг / 1200 мм. Всички три са шестосни роботи и поддържат обучение чрез влачене, графично програмиране и монтаж под всякакъв ъгъл.
Това обявление е за избраната конфигурация на робота Dobot CRA, а не за пълна станция за дъгово или лазерно заваряване. Работеща заваръчна клетка може допълнително да изисква източник на заваряване или лазер, факел или заваръчна глава, монтажна скоба, подавател на тел, охлаждащо и газово оборудване, приспособления, управление на кабели, защита, софтуер за процеса и системна интеграция. Крайните съдържания трябва да бъдат потвърдени в офертата и товарителницата.
Dobot CRA шестосен колаборативен робот с контролер, обучение чрез влачене, графично програмиране и монтаж под всякакъв ъгъл.
Това е полезно за проекта WeldAir, защото роботът CRA може да се оцени като платформа за повтарящо се движение. Работилница, която вече притежава ръчен лазерен заварчик, може да оцени дали един от трите модела CRA има необходимия полезен товар, обхват, работен обем и интерфейси за роботизирано заваряване или леки тестове за рязане. Вижте Dobot CRA Series Collaborative Robot — CR5A / CR10A / CR12A.
Важно предупреждение: това не означава, че робот Dobot CRA може веднага да приеме лазерна глава WeldAir. Трябва да се проверят полезният товар и центърът на тежестта, монтажът на крайния фланец, маршрута на кабелите, I/O сигналите, последователността на процеса и лазерната безопасност, преди да се счита конфигурацията за съвместима.
| Модел Dobot CRA | Номинален полезен товар | Работен радиус | Начална точка за избор |
|---|---|---|---|
| CR5A | 5 кг | 900 мм | Започнете тук, когато пълният носен товар е по-лек и приложението пасва в по-малкия работен радиус. |
| CR10A | 10 кг | 1300 мм | Осигурява най-дългия работен радиус от тези три модела, с номинален полезен товар 10 кг. |
| CR12A | 12 кг | 1200 мм | Осигурява най-високия номинален полезен товар от тези три модела, с работен радиус 1200 мм. |
Изборът на модел трябва да включва заваръчната глава, скобата, кабелите и маркучите, носени на китката, аксесоарите, детайла, ако се носи, центъра на тежестта, кривата на полезния товар и пълния работен обхват.
Защо просто да не монтираме ръчното устройство на CNC модул?
Много потребители питат дали ръчно лазерно заваръчно устройство може да се фиксира на малка CNC маса или XY модул за рязане. Този подход може да има смисъл за плоски листове, прости профили и повтаряща се плоска работа. Но не винаги е най-доброто съвпадение с начина, по който потребителите на ръчно лазерно заваряване всъщност работят.
В много работилници изискването за рязане е случайно, материалът не е много дебел, а реалната стойност все още е в гъвкавото заваряване. Фиксирана маса може да бъде полезна, но също така ограничава детайла до размера на масата и предимно плоска геометрия. Коботът може да обиколи детайла, да подхожда от различни ъгли и да превключва по-естествено между заваряване и леки демонстрации на рязане.
| Тема | Малък CNC или XY модул | WeldAir + преобразуване на Cobot |
|---|---|---|
| Платформа за движение | Лазерната глава е фиксирана на плоска маса за движение. | Ръчното WeldAir устройство е фиксирано в края на колаборативен робот. |
| Пасване на детайла | Детайлът обикновено трябва да пасва на леглото или закрепващата площ. | Роботът може да се приближи по-близо до детайла и да подхожда от повече посоки. |
| Настройка на пътя | Обикновено е по-близо до CNC програмиране или импортирани плоски профили. | Може да се използва ръчно насочено обучение за точки и прости траектории. |
| Най-добро използване | Плоско, повтарящо се рязане на маса. | Повтарящо се заваряване, триизмерен достъп, демонстрации и леки тестове за рязане. |
| Основно ограничение | По-малко гъвкав за неудобни или триизмерни детайли. | Не е заместител на специализиран лазерен режещ апарат за листов метал с висока скорост. |
От самоделно преобразуване до споделена робот платформа
Най-силната логика при покупка не се ограничава до един процес. Робот Dobot CRA може да се оцени като платформа за движение за няколко работни задачи в работилницата, но всеки процес изисква собствен съвместим краен инструмент, монтажен хардуер, процесно оборудване, контролни сигнали, маршрутизация на кабели, софтуерен работен поток и оценка на безопасността.
Ако клиентът вече има ръчен лазерен заварчик, робот CRA може да се разглежда като отправна точка за инженерна клетка. Дъговата заварка, лазерната заварка и лекото лазерно рязане имат различни изисквания за оборудване и безопасност; нито един от тези процесни пакети не е включен с робота, освен ако не е изрично посочено в окончателната оферта.
Практическа стойност: един правилно избран робот може да осигури обща платформа за движение за оценка на дъгова заварка, лазерна заварка и леко лазерно рязане. Реалната пригодност зависи от избрания модел CRA, пълния носим товар, центъра на тежестта, работния обем, интерфейсите, процесното оборудване, интеграцията и дизайна на безопасността.
За купувачи, които вече имат ръчен лазерен заварчик, прегледът трябва да започне с избор между CR5A, CR10A и CR12A според пълния носим товар и необходимия обхват. След това трябва да се прегледат монтажната скоба, центърът на тежестта на товара, маршрута на кабелите, I/O, процесното оборудване и системата за безопасност преди всякакъв тест за заваряване или рязане.
| Процес | Къде се вписва най-добре | Защо е важно при кобот |
|---|---|---|
| Дъгова заварка | По-дебел материал, по-големи заваръчни шевове, структурни части, задачи, изискващи пълнеж и по-силна толерантност на разстоянието. | Коботът повтаря пътя на горелката, докато дъговият процес обработва по-тежки заваръчни работи. |
| Лазерна заварка | Тънък лист, нисък топлинен вход, по-чисти заварки, по-малко деформации, неръждаема стомана, шкафова работа, малки сглобки. | Коботът помага да се поддържа постоянна скорост на движение, ъгъл и позиция за повторяеми лазерни заварки. |
| Лазерно рязане с лъч светлина | Тънък материал, малки разрези, подрязване, демонстрационна работа и гъвкави тестове в работилницата. | Същият роботизиран път може да се използва за прости тестове на рязане, когато специализиран лазерен режещ апарат за листове не е оправдан. |
| Споделена основа за кобот | Работилници, които вече притежават или планират да използват ръчен лазерен заварчик, но също така имат нужда от роботизирана дъгова заварка за по-дебели части. | Стойността не е само в автоматизацията. Това е дъгова заварка на дебели плочи, лазерна заварка на тънки листове и лазерно рязане на тънки листове от една и съща платформа за движение. |
| Пакетен артикул | Защо е важно преди добавяне на лазерен инструмент |
|---|---|
| Робот тяло и обхват | Товароносимостта, обхватът, въртящият момент на китката и повторяемостта определят дали лазерната глава, конзолата, кабелите и опционалният бързосменяем инструмент могат да се носят безопасно. |
| Източник на заваряване и входно-изходни сигнали на процеса | Дъговата и лазерната заварка изискват различни стартови сигнали, времеви настройки на газа, обратна връзка за аларми и процесни заключващи устройства. Контролният интерфейс трябва да бъде прегледан, а не приеман за даденост. |
| Разположение на горелката, телта, газа и охлаждането | Съществуващият маршрут на кабела за дъгова заварка може да не е подходящ за лазерен влакнест кабел, кабел на лазерната глава или линия за помощен газ. Тестовете на движение трябва да потвърдят радиуса на огъване и опъването на кабела. |
| Обучаващ и процесен софтуер | Операторите се нуждаят от отделни рецепти, TCP стойности и безопасни стъпки за смяна за дъгова заварка, лазерно заваряване и лазерно рязане. |
| Защитна обвивка | Защитата при дъгова заварка не е същата като лазерната безопасност. Всяко лазерно надграждане изисква отново преглед на защитата, заключващите устройства, личните предпазни средства, аспирацията на изпарения и аварийното спиране. |
Основният процес „Направи си сам“
Самата конверсия не е сложна по концепция. Основната работа е механичното монтиране, съгласуване на сигналите, обучение на пътя и настройка на процеса.
- Проектирайте монтажа: създайте метална монтажна конзола, която фиксира ръчната лазерна заваръчна глава WeldAir към крайната фланца на кобота.
- Съгласувайте сигналите: свържете ключовите сигнали на процеса между ръчния лазерен заварчик и системата за управление на робота.
- Обучете пътя: използвайте ръчно насочено обучение с кобот, за да изградите повторяем път на рязане или заваряване.
- Настройте параметрите: коригирайте височината на фокуса, налягането на газа, скоростта, лазерния изход и поведението на подаване на тел според нуждите.
Стъпка 1: Изградете стабилна монтажна конзола
Първата стъпка е да се проектира метална структурна част, която здраво да държи ръчната заваръчна глава WeldAir на колаборативния робот. Тази конзола може да изглежда като малък детайл, но тя пряко влияе върху стабилността, безопасността и повторяемостта.
Конзолата трябва да държи главата стабилна по време на движение, да осигури достатъчно място за поддръжка на дюзата и лещата и да избегне претоварване на китката на робота. Маршрутът на кабелите също е важен. Влакнестият кабел, контролният кабел, газовата тръба и пътят за подаване на тел не трябва да се опъват или притискат по време на движение на робота.
Стъпка 2: Свържете сигналите на процеса
След като се монтира заваръчната глава, ръчният лазерен заварчик и роботът трябва да комуникират. В този проект ключовите сигнали включват излъчване на лазера, контрол на заваряването, подаване на тел и подаване на защитен или помощен газ.
Целта не е да се направи системата ненужно сложна. Целта е синхронизация. Когато роботът достигне началната точка, процесът трябва да започне в правилната последователност. Когато роботът завърши пътя, лазерът и свързаните изходи трябва да спрат надеждно.
За платформа с двоен процес тази сигнализация става още по-важна. Дъговата заварка може да изисква стартиране на дъгата, газ, подаване на тел, контрол на ток или напрежение и обратна връзка за аларма на заварчика. Лазерната заварка изисква активиране на лазера, контрол на емисията, газ, подаване на тел при използване, статус на охлаждане с вода или въздух и лазерни защитни заключващи механизми. Роботът никога не трябва да третира тези два инструмента като едно и също устройство.
Стъпка 3: Обучение на път за рязане или заварка
Тук съвместният робот става полезен за работа „направи си сам“. Вместо да пише сложна програма за робота отначало, операторът може да движи съвместния робот ръчно, да записва точки и да създава повторяем път.
За тест за рязане фокусът обикновено е върху траекторията, височината на рязане, газовото налягане, мощността на лазера и скоростта на движение на робота. За тест за заварка операторът трябва да вземе предвид и ъгъла на горелката, позицията на шева, подаването на тел и скоростта на заваряване.
Стъпка 4: Регулиране на фокуса, газа и скоростта
Първото рязане или заварка рядко е крайният резултат. Процесът трябва да се настрои. Основните точки за настройка на Брус бяха позицията на фокуса, разстоянието между заваръчната глава и материала, газовото налягане и скоростта на движение на робота.
Ако рязането не е чисто, екипът може да регулира височината на фокуса, силата на газа и скоростта. Ако резултатът от заварката е непоследователен, екипът може да провери ъгъла на горелката, точността на пътя, подаването на тел и параметрите на лазера.
Къде този комплект има смисъл
Тази конверсия WeldAir + съвместен робот най-добре се разбира като гъвкава концепция за автоматизация, а не като заместител на специализиран лазерен режещ апарат за листов метал. Тя е полезна, когато работата изисква повторяемост, но не оправдава изграждането на пълна CNC режеща платформа.
- Повтаряща се заварка на един продукт, при която умората при ръчна работа влияе на последователността.
- Триизмерни или наклонени детайли, които не пасват естествено на плоска маса.
- Проби с малки серии, валидиране от интегратор или демонстрации в работилница.
- Леки тестове за рязане, при които обемът и дебелината на рязане са ограничени.
- Клиенти, които искат да изследват автоматизация, използвайки съществуващ ръчен лазерен заварчик.
- Работилници, които вече имат нужда от автоматизация на дъгова заварка, но също искат да оценят лазерната заварка за тънколистови части.
Какво трябва да се потвърди преди смяна на инструмента
Привлекателната част на споделената платформа за съвместни роботи е ясна: използвайте дъгова заварка, когато са необходими топлина, пълнителен метал и проникване; използвайте лазерна заварка, когато скоростта, ниската деформация и качеството на тънки листове са важни. Но инженерният преглед трябва да бъде на първо място.
- Товар на робота и въртящ момент на китката: включва инструмента, скобата, горелката или лазерната глава, кабелния канал, газовата тръба, пътя за подаване на тел и всякакъв хардуер за бърза смяна.
- Крайна фланца и център на инструмента: потвърдете дали дъговият факел и лазерната глава могат да се монтират повторяемо и дали могат да се съхраняват и извикват отделни стойности на TCP.
- Маршрутизиране на кабели и влакна: лазерният влакнест кабел има ограничения за радиуса на огъване и не трябва да се маршрутизира като кабел за дъгово заваряване.
- I/O и контрол на процеса: стартиране на дъгата, газ, подаване на тел, излъчване на лазера, активиране на безопасността и обратна връзка за аларми трябва да бъдат ясно картографирани.
- Софтуерен работен процес: операторите се нуждаят от отделни рецепти за процеса и безопасни стъпки за смяна, а не само механична смяна.
- Защитна обвивка: станция за дъгово заваряване с кобот и станция за лазерно заваряване с кобот имат различни рискове за безопасност. Лазерното защитно покритие, заключващите устройства, личните предпазни средства, извличането на изпарения, аварийното спиране и местните стандарти трябва да се прегледат отново.
Инженерни бележки преди опитване
- Проверете полезния товар: потвърдете полезния товар на робота, въртящия момент на китката, теглото на скобата, теглото на главата и натоварването на кабелите преди изпълнение на пътищата.
- Защитете кабелите: планирайте маршрути за влакна, газ, електричество и подаване на тел така, че движението на робота да не създава напрежение или остри завои.
- Използвайте безопасна последователност: лазерният изход, газът, подаването на тел и движението на робота трябва да се стартират и спират в контролирана последователност.
- Приоритизирайте безопасността: използвайте подходящо лазерно защитно покритие, заключващи устройства, лични предпазни средства, извличане на изпарения, аварийно спиране и местни процедури за безопасност.
Заключение
Този проект „направи си сам“ показва практичен начин да се превърне ръчен лазерен заварчик WeldAir в инструмент за процес, воден от робот. Преобразуването започва с монтажна скоба, продължава със съвпадение на сигналите и след това използва обучение на кобота за повторение на пътища за рязане или заваряване.
Това не е предназначено да замени професионален CNC лазерен режещ апарат. Вместо това дава на потребителите на ръчни лазери още един път: да запазят гъвкавостта на ръчната лазерна система, но да позволят на колаборативен робот да поеме повторяемото движение.
Следващата стъпка не е просто лазерно срещу дъгово заваряване. По-интересна посока е гъвкава платформа с кобот, която може да се оценява и за двете: дъгово заваряване за по-дебели конструктивни работи и лазерно заваряване WeldAir или леко рязане за тънки листове, с ниска деформация и малки серии. За много работилници тази комбинация може да е истинската стойност на кобот автоматизацията.
За реален преглед на проекта подгответе типа материал, дебелината, снимки на частите, желаното качество на заварката или рязане, формата на пътя, ограниченията на закрепването, обхвата на робота, полезния товар, наличната защитна обвивка и изискванията за промяна на процеса. Тези детайли определят дали по-доброто решение е фиксиран CNC модул, преобразуване Dobot CRA, интегрирана заваръчна клетка или специализирана машина.
