Může se ruční laserový svářeč stát robotem řízeným nástrojem pro svařování a lehké řezání? V tomto DIY projektu jsme použili ruční laserový svářeč WeldAir jako základní systém, namontovali ruční svařovací hlavu na kolaborativního robota a připojili základní procesní signály, aby robot mohl opakovat naučenou dráhu.
Demo: cobot vede ruční laserovou hlavu WeldAir přes jednoduché řezné a svařovací testy.
Proč zkusit konverzi cobota?
Ruční laserové svařování je flexibilní, ale konečný výsledek stále silně závisí na operátorovi. Úhel svařování, rychlost pohybu, stabilita ruky, postoj a únava všechny ovlivňují svarový korálek. Při opakovaném svařování na jednom produktu může manuální obsluha být únavná a udržení konzistence během dlouhých sérií obtížné.
Bruce, inženýr stojící za touto DIY konverzí, vycházel z tohoto praktického problému. Pokud může kolaborativní robot nahradit pohyb paže operátora, proces se stává snáze opakovatelným. Ruční laserový systém stále poskytuje laser, svařovací hlavu, plyn a podávání drátu, zatímco cobot zajišťuje řízený pohyb.
Myšlenka je jednoduchá: zachovat známý ruční laser WeldAir, ale použít kolaborativního robota jako pohybovou platformu pro opakovatelné svařovací dráhy a lehké řezné testy.
Hodnocení robota Dobot CRA jako pohybové platformy
Po testu cobota WeldAir je dalším praktickým dotazem, zda může zdokumentovaná platforma kolaborativního robota podporovat různé svařovací procesy, když jsou koncový nástroj, signály, vedení kabelů a bezpečnostní systém navrženy pro danou aplikaci.
Kolaborativní robot Dobot CRA Series je zde dostupný ve třech konfiguracích: CR5A, CR10A a CR12A. Jejich jmenovité nosnosti a pracovní poloměry jsou 5 kg / 900 mm, 10 kg / 1300 mm a 12 kg / 1200 mm. Všechny tři jsou šestiosé roboty a podporují učení tažením, grafické programování a instalaci v libovolném úhlu.
Tento seznam je pro vybranou konfiguraci robota Dobot CRA, nikoli kompletní stanici pro obloukové nebo laserové svařování. Pro funkční svařovací buňku může být navíc potřeba zdroj svařování nebo laseru, hořák nebo svařovací hlava, montážní držák, podavač drátu, chladicí a plynové zařízení, přípravky, správa kabelů, ochrana, procesní software a systémová integrace. Konečný obsah musí být potvrzen v nabídce a balicím seznamu.
Dobot CRA šestiosý kolaborativní robot s ovladačem, učením tažením, grafickým programováním a instalací v libovolném úhlu.
To je užitečné pro projekt WeldAir, protože robot CRA může být hodnocen jako opakovatelná pohybová platforma. Dílny, které již vlastní ruční laserový svařovací přístroj, mohou posoudit, zda jeden ze tří modelů CRA má požadovanou nosnost, dosah, pracovní prostor a rozhraní pro robotem řízené svařování nebo lehké řezací testy. Viz Dobot CRA Series Collaborative Robot — CR5A / CR10A / CR12A.
Důležitá poznámka: to neznamená, že robot Dobot CRA může okamžitě přijmout laserovou hlavu WeldAir. Nosnost a těžiště, montáž koncového příslušenství, vedení kabelů, I/O signály, sekvence procesu a bezpečnost laseru musí být všechny zkontrolovány před tím, než se konfigurace označí za kompatibilní.
| Model Dobot CRA | Udávaná nosnost | Pracovní poloměr | Výchozí bod výběru |
|---|---|---|---|
| CR5A | 5 kg | 900 mm | Začněte zde, pokud je celková nesená zátěž lehčí a aplikace se vejde do menšího pracovního poloměru. |
| CR10A | 10 kg | 1300 mm | Poskytuje nejdelší pracovní poloměr z těchto tří modelů, s udávanou nosností 10 kg. |
| CR12A | 12 kg | 1200 mm | Poskytuje nejvyšší udávanou nosnost z těchto tří modelů, s pracovním poloměrem 1200 mm. |
Výběr modelu musí zahrnovat svařovací hlavu, držák, kabely a hadice nesené na zápěstí, příslušenství, obrobek pokud je nesen, těžiště, křivku nosnosti a kompletní pracovní prostor.
Proč prostě nepřipevnit ruční hlavu na CNC modul?
Mnoho uživatelů se ptá, zda lze ruční laserovou svařovací hlavu upevnit na malý CNC stůl nebo XY pohybový modul pro řezání. Tento přístup může dávat smysl pro ploché plechy, jednoduché profily a opakovanou rovinnou práci. Ale není vždy nejlepším řešením pro způsob, jakým ruční uživatelé laseru skutečně pracují.
V mnoha dílnách je požadavek na řezání příležitostný, materiál není příliš silný a skutečná hodnota je stále ve flexibilním svařování. Pevný stůl může být užitečný, ale také omezuje obrobek na velikost stolu a převážně plochou geometrii. Cobot může dosáhnout kolem součásti, přistupovat z různých úhlů a přirozeněji přepínat mezi svařováním a lehkými řezacími ukázkami.
| Téma | Malý CNC nebo XY modul | WeldAir + konverze Cobot |
|---|---|---|
| Pohybová platforma | Laserová hlava je upevněna na plošném pohybovém stole. | Ručně vedená hlava WeldAir je upevněna na konci kolaborativního robota. |
| Přizpůsobení obrobku | Součást obvykle musí odpovídat velikosti stolu nebo upínací oblasti. | Robot se může přiblížit k obrobku a přistupovat z více směrů. |
| Nastavení dráhy | Obvykle blíže CNC programování nebo importovaným plochým profilům. | Lze použít ruční vedení pro body a jednoduché trajektorie. |
| Nejlepší využití | Ploché, opakované řezání na stole. | Opakované svařování, třírozměrný přístup, ukázky a lehké řezací testy. |
| Hlavní omezení | Méně flexibilní pro nepravidelné nebo trojrozměrné obrobky. | Není náhradou za specializovaný vysokorychlostní laserový řezač plechu. |
Od DIY přestavby k sdílené robotické platformě
Nejsilnější logika nákupu není omezena na jeden proces. Robot Dobot CRA může být hodnocen jako pohybová platforma pro několik dílenských úkolů, ale každý proces vyžaduje vlastní kompatibilní koncový nástroj, montážní hardware, procesní vybavení, řídicí signály, vedení kabelů, softwarový pracovní postup a bezpečnostní posouzení.
Pokud zákazník již má ruční laserový svářeč, může být robot CRA považován za výchozí bod pro navrženou buňku. Obloukové svařování, laserové svařování a lehké laserové řezání mají různé požadavky na vybavení a bezpečnost; žádný z těchto procesních balíčků není zahrnut v robotu, pokud to není výslovně uvedeno v konečné nabídce.
Praktická hodnota: jeden správně vybraný robot může poskytnout společnou pohybovou platformu pro hodnocení obloukového svařování, laserového svařování a lehkého laserového řezání. Skutečná vhodnost závisí na vybraném modelu CRA, celkové nosnosti, těžišti, pracovním prostoru, rozhraních, procesním vybavení, integraci a bezpečnostním designu.
Pro kupující, kteří již mají ruční laserový svářeč, by měla recenze začít výběrem mezi CR5A, CR10A a CR12A podle celkové nosnosti a požadovaného dosahu. Poté je třeba zkontrolovat montážní držák, těžiště nosnosti, vedení kabelů, I/O, procesní vybavení a bezpečnostní systém před jakýmkoli svařovacím nebo řezacím testem.
| Proces | Kde se nejlépe hodí | Proč je to důležité u kolaborativního robota |
|---|---|---|
| Obloukové svařování | Silnější materiál, větší svary, konstrukční díly, práce vyžadující přídavný materiál a větší toleranci spáry. | Kolaborativní robot opakuje dráhu hořáku, zatímco obloukový proces zvládá těžší výrobní práce. |
| Laserové svařování | Tenký plech, nízký tepelný vstup, čistší svary, nižší deformace, nerezová ocel, práce na skříních, malé sestavy. | Kolaborativní robot pomáhá udržet konstantní rychlost pohybu, úhel a polohu pro opakovatelné laserové svary. |
| Laserové řezání světlem | Tenký materiál, malé řezy, ořezávání, demonstrační práce a flexibilní testy v dílně. | Stejná dráha robota může být použita pro jednoduché testy řezání, když není ospravedlněné použití specializovaného laserového řezače plechu. |
| Sdílená základna kolaborativního robota | Dílny, které již vlastní nebo plánují používat ruční laserový svářeč, ale také potřebují robotické obloukové svařování pro silnější díly. | Hodnota není jen v automatizaci. Je to obloukové svařování silných plechů, laserové svařování tenkých plechů a laserové řezání tenkých plechů z jedné pohybové platformy. |
| Položka balení | Proč je to důležité před přidáním laserového nástroje |
|---|---|
| Tělo robota a dosah | Nosnost, dosah, točivý moment zápěstí a opakovatelnost rozhodují, zda lze bezpečně nést laserovou hlavu, držák, kabely a volitelný rychloupínací nástroj. |
| Zdroj svařování a procesní vstupy/výstupy | Obloukové svařování a laserové svařování vyžadují různé startovací signály, časování plynu, zpětnou vazbu alarmů a procesní bezpečnostní zámky. Řídicí rozhraní musí být přezkoumáno, nelze ho předpokládat. |
| Rozvržení hořáku, drátu, plynu a chlazení | Stávající vedení kabelů pro obloukové svařování nemusí být vhodné pro laserové vlákno, kabel laserové hlavy nebo vedení pomocného plynu. Pohybové testy by měly potvrdit poloměr ohybu a tah kabelu. |
| Výukový a procesní software | Obsluhy potřebují samostatné receptury, hodnoty TCP a bezpečné kroky přepínání pro obloukové svařování, laserové svařování a laserové řezání světlem. |
| Bezpečnostní kryt | Ochrana při obloukovém svařování není totéž co bezpečnost laseru. Každá laserová modernizace vyžaduje znovu posoudit stínění, bezpečnostní zámky, osobní ochranné prostředky, odsávání výparů a nouzové zastavení. |
Jádro DIY procesu
Samotná konverze není konceptuálně složitá. Hlavní práce spočívá v mechanickém upevnění, sladění signálů, naučení dráhy a ladění procesu.
- Navrhněte držák: vytvořte kovový montážní držák, který upevní ruční laserovou svařovací hlavu WeldAir na koncovou přírubu cobota.
- Propojte signály: připojte klíčové procesní signály mezi ručním laserovým svářečem a řídicím systémem robota.
- Naučte dráhu: použijte ruční vedení cobota k vytvoření opakovatelné dráhy řezání nebo svařování.
- Upravte parametry: podle potřeby nastavte výšku zaostření, tlak plynu, rychlost, výkon laseru a chování podávání drátu.
Krok 1: Vytvořte stabilní montážní držák
Prvním krokem je navrhnout kovovou konstrukční část, která pevně drží ruční svařovací hlavu WeldAir na kolaborativním robotu. Tento držák může vypadat jako malý detail, ale přímo ovlivňuje stabilitu, bezpečnost a opakovatelnost.
Držák musí během pohybu udržet hlavu pevnou, ponechat dostatek místa pro údržbu trysky a čočky a vyhnout se přetížení zápěstí robota. Důležité je také vedení kabelů. Vlákno, řídicí kabel, plynová hadice a cesta podávání drátu nesmí být během pohybu robota taženy ani sevřeny.
Krok 2: Připojte procesní signály
Po namontování svařovací hlavy musí ruční laserový svářeč a robot komunikovat. V tomto projektu klíčové signály zahrnovaly vysílání laseru, řízení svařování, podávání drátu a foukání ochranného nebo pomocného plynu.
Cílem není zbytečně komplikovat systém. Cílem je synchronizace. Když robot dosáhne výchozího bodu, proces by měl začít ve správném pořadí. Když robot dokončí dráhu, laser a související výstupy by měly spolehlivě přestat.
U platformy s dvojím procesem je tato signální práce ještě důležitější. Obloukové svařování může potřebovat start oblouku, plyn, podávání drátu, řízení proudu nebo napětí a zpětnou vazbu alarmu svářeče. Laserové svařování vyžaduje povolení laseru, řízení emise, plyn, podávání drátu při použití, stav chlazení vodou nebo vzduchem a bezpečnostní zámky laseru. Robot by nikdy neměl tyto dva nástroje považovat za stejné zařízení.
Krok 3: Naučit řeznou nebo svařovací dráhu
Zde se kolaborativní robot stává užitečným pro práci svépomocí. Místo psaní složitého programu robota od začátku může operátor cobota ručně posouvat, zaznamenávat body a vytvořit opakovatelnou dráhu.
U řezného testu je obvykle důraz na trajektorii, výšku řezu, tlak plynu, výkon laseru a rychlost pohybu robota. U svařovacího testu musí operátor také zvážit úhel hořáku, polohu sváru, podávání drátu a rychlost svařování.
Krok 4: Nastavení zaostření, plynu a rychlosti
První řez nebo svár zřídka bývá konečný výsledek. Proces je třeba doladit. Hlavními body úprav Bruce byly poloha zaostření, vzdálenost mezi svařovací hlavou a materiálem, tlak plynu a rychlost pohybu robota.
Pokud řezný okraj není čistý, tým může upravit výšku zaostření, sílu plynu a rychlost. Pokud je výsledek svařování nekonzistentní, tým může zkontrolovat úhel hořáku, přesnost dráhy, podávání drátu a parametry laseru.
Kde má toto nastavení smysl
Tato konverze WeldAir + cobot je nejlepší chápat jako flexibilní koncept automatizace, nikoli jako náhradu za specializovaný laserový řezací stroj na plech. Je užitečná, když práce vyžaduje opakovatelnost, ale neospravedlňuje vybudování plnohodnotné CNC řezací platformy.
- Opakované svařování jednoho produktu, kde manuální únava ovlivňuje konzistenci.
- Trojrozměrné nebo šikmé obrobky, které se přirozeně nevejdou na rovný stůl.
- Zkoušky malých sérií, ověření integrátorem nebo ukázky v dílně.
- Lehké řezné testy, kde je objem a tloušťka řezu omezená.
- Zákazníci, kteří chtějí prozkoumat automatizaci pomocí stávajícího ručního laserového svářeče.
- Dílny, které již potřebují automatizaci obloukového svařování, ale také chtějí vyzkoušet laserové svařování pro díly z tenkého plechu.
Co je třeba potvrdit před výměnou nástroje
Přitažlivá část sdílené platformy cobotů je jasná: použijte obloukové svařování tam, kde je potřeba teplo, přídavný materiál a průnik; použijte laserové svařování tam, kde záleží na rychlosti, nízké deformaci a kvalitě tenkého plechu. Ale nejprve musí přijít technická kontrola.
- Nosnost robota a krouticí moment zápěstí: zahrnují nástroj, držák, hořák nebo laserovou hlavu, kabelový tah, plynovou trubici, cestu podávání drátu a veškerý rychloupínací hardware.
- Koncová příruba a střed nástroje: potvrďte, zda lze obloukovou hořák a laserovou hlavu opakovaně namontovat a zda lze uložit a vyvolat samostatné hodnoty TCP.
- Trasy kabelů a vláken: laserový vláknový kabel má omezení ohybového poloměru a nesmí být veden jako kabel pro obloukové svařování.
- I/O a řízení procesu: spuštění oblouku, plyn, podávání drátu, emise laseru, povolení bezpečnosti a zpětná vazba alarmu musí být jasně namapovány.
- Softwarový pracovní postup: operátoři potřebují samostatné receptury procesů a bezpečné kroky přepínání, nejen mechanickou výměnu.
- Bezpečnostní krytí: stanice cobotového obloukového svařování a stanice cobotového laserového svařování mají odlišná bezpečnostní rizika. Laserové krytí, bezpečnostní zámky, osobní ochranné prostředky, odsávání výparů, nouzové zastavení a místní normy je třeba znovu přezkoumat.
Inženýrské poznámky před zkoušením
- Zkontrolujte nosnost: před spuštěním drah potvrďte nosnost robota, točivý moment zápěstí, hmotnost držáku, hmotnost hlavy a zatížení kabelů.
- Chraňte kabely: plánujte trasy vláken, plynu, elektriky a podávání drátu tak, aby pohyb robota nezpůsoboval napětí nebo ostré ohyby.
- Dodržujte bezpečné pořadí: laserový výstup, plyn, podávání drátu a pohyb robota by měly být spouštěny a zastavovány v kontrolovaném sledu.
- Upřednostněte bezpečnost: používejte správné laserové krytí, bezpečnostní zámky, osobní ochranné prostředky, odsávání výparů, nouzové zastavení a místní bezpečnostní postupy.
Závěr
Tento DIY projekt ukazuje praktický způsob, jak proměnit ruční laserový svářeč WeldAir na nástroj řízený robotem. Konverze začíná montážním držákem, pokračuje sladěním signálů a poté využívá učení cobota k opakování řezacích nebo svařovacích drah.
Není určeno k nahrazení profesionálního CNC laserového řezače. Místo toho poskytuje uživatelům ručních laserů další možnost: zachovat flexibilitu ručního laserového systému, ale nechat opakovatelný pohyb řídit kolaborativního robota.
Dalším krokem není jen volba mezi laserovým a obloukovým svařováním. Zajímavějším směrem je flexibilní platforma cobota, kterou lze vyhodnotit pro oba způsoby: obloukové svařování pro silnější konstrukční práce a laserové svařování WeldAir nebo lehké řezání pro tenké plechy, nízkou deformaci a malé série. Pro mnoho dílen může být právě tato kombinace skutečnou hodnotou automatizace s coboty.
Pro skutečné hodnocení projektu připravte typ materiálu, tloušťku, fotografie dílů, požadovanou kvalitu svaru nebo řezu, tvar dráhy, omezení upnutí, dosah robota, nosnost, dostupné bezpečnostní krytí a požadavky na změnu procesu. Tyto detaily určují, zda je lepším řešením pevný CNC modul, konverze Dobot CRA, integrovaná svařovací buňka nebo specializovaný stroj.
