Un saldatore laser portatile può diventare uno strumento di saldatura e taglio leggero guidato da robot? In questo progetto fai-da-te, abbiamo usato il saldatore laser portatile WeldAir come sistema base, montato la testa di saldatura portatile su un robot collaborativo e collegato i segnali di processo di base in modo che il robot potesse ripetere un percorso insegnato.
Demo: il cobot guida la testa laser portatile WeldAir attraverso semplici test di taglio e saldatura.
Perché provare una conversione con cobot?
La saldatura laser portatile è flessibile, ma il risultato finale dipende ancora molto dall’operatore. Angolo di saldatura, velocità di avanzamento, stabilità della mano, postura e affaticamento influenzano tutti la corda di saldatura. Per saldature ripetute su un singolo prodotto, l’operazione manuale può diventare faticosa e la coerenza difficile da mantenere su lunghe serie.
Bruce, l’ingegnere dietro questa conversione fai-da-te, è partito da questo problema pratico. Se un robot collaborativo può sostituire il movimento del braccio dell’operatore, il processo diventa più facile da ripetere. Il sistema laser portatile fornisce ancora il laser, la testa di saldatura, il gas e la capacità di alimentazione del filo, mentre il cobot fornisce il movimento controllato.
L’idea è semplice: mantenere l’hardware laser portatile WeldAir familiare, ma usare un robot collaborativo come piattaforma di movimento per percorsi di saldatura ripetibili e test di taglio leggero.
Valutazione di un robot Dobot CRA come piattaforma di movimento
Dopo il test del cobot WeldAir, la domanda pratica successiva è se una piattaforma robotica collaborativa documentata possa supportare diversi processi di saldatura quando l’utensile finale, i segnali, il percorso dei cavi e il sistema di sicurezza sono progettati per l’applicazione.
Il robot collaborativo della serie Dobot CRA è disponibile qui in tre configurazioni: CR5A, CR10A e CR12A. Le loro portate nominali e raggi di lavoro sono rispettivamente 5 kg / 900 mm, 10 kg / 1300 mm e 12 kg / 1200 mm. Tutti e tre sono robot a sei assi e supportano l’insegnamento tramite trascinamento, la programmazione grafica e l’installazione ad angolo qualsiasi.
Questo annuncio riguarda la configurazione selezionata del robot Dobot CRA, non una stazione completa per saldatura ad arco o laser. Una cella di saldatura funzionante può richiedere inoltre una sorgente di saldatura o laser, torcia o testa di saldatura, staffa di montaggio, alimentatore di filo, attrezzature di raffreddamento e gas, dispositivi di fissaggio, gestione dei cavi, protezioni, software di processo e integrazione di sistema. Il contenuto finale deve essere confermato nel preventivo e nella lista di imballaggio.
Robot collaborativo Dobot CRA a sei assi con controller, insegnamento tramite trascinamento, programmazione grafica e installazione ad angolo qualsiasi.
Questo è utile per il progetto WeldAir perché il robot CRA può essere valutato come piattaforma di movimento ripetibile. Un'officina che possiede già un saldatore laser portatile può valutare se uno dei tre modelli CRA ha il carico utile, la portata, l'inviluppo di lavoro e le interfacce richieste per saldatura guidata da robot o test di taglio leggero. Vedi il Robot Collaborativo Dobot CRA Series — CR5A / CR10A / CR12A.
Nota importante: questo non significa che un robot Dobot CRA possa accettare immediatamente una testa laser WeldAir. Carico utile e centro di gravità, montaggio della flangia terminale, instradamento dei cavi, segnali I/O, sequenza del processo e sicurezza laser devono essere tutti verificati prima di dichiarare una configurazione compatibile.
| Modello Dobot CRA | Carico utile nominale | Raggio di lavoro | Punto di partenza per la selezione |
|---|---|---|---|
| CR5A | 5 kg | 900 mm | Inizia qui quando il carico trasportato completo è più leggero e l'applicazione rientra nel raggio di lavoro più piccolo. |
| CR10A | 10 kg | 1300 mm | Fornisce il raggio di lavoro più lungo tra questi tre modelli, con un carico utile nominale di 10 kg. |
| CR12A | 12 kg | 1200 mm | Fornisce il carico utile nominale più alto tra questi tre modelli, con un raggio di lavoro di 1200 mm. |
La selezione del modello deve includere la testa di saldatura, la staffa, i cavi e i tubi portati dal polso, gli accessori, il pezzo se trasportato, il centro di gravità, la curva di carico utile e l'inviluppo di lavoro completo.
Perché non montare semplicemente la testa portatile su un modulo CNC?
Molti utenti chiedono se una testa di saldatura laser portatile possa essere fissata a un piccolo tavolo CNC o a un modulo di movimento XY per il taglio. Questo approccio può avere senso per lamiere piatte, profili semplici e lavori planari ripetuti. Ma non è sempre la soluzione migliore per il modo in cui gli utenti di laser portatili lavorano realmente.
In molte officine, la richiesta di taglio è occasionale, il materiale non è molto spesso e il vero valore è ancora nella saldatura flessibile. Un tavolo fisso può essere utile, ma limita anche il pezzo alle dimensioni del tavolo e a geometrie per lo più piatte. Un cobot può raggiungere un pezzo da più lati, avvicinarsi da angolazioni diverse e passare più naturalmente tra saldatura e dimostrazioni di taglio leggero.
| Argomento | Piccolo CNC o modulo XY | Conversione WeldAir + Cobot |
|---|---|---|
| Piattaforma di movimento | La testa laser è fissata a un tavolo di movimento piatto. | La testa portatile WeldAir è fissata all'estremità di un robot collaborativo. |
| Adattamento del pezzo | Il pezzo deve solitamente adattarsi al letto o all'area della staffa. | Il robot può avvicinarsi al pezzo e approcciare da più direzioni. |
| Impostazione del percorso | Solitamente più vicino alla programmazione CNC o ai profili piatti importati. | Può utilizzare l'insegnamento guidato a mano per punti e traiettorie semplici. |
| Miglior utilizzo | Taglio piatto, ripetuto, su tavolo. | Saldatura ripetuta, accesso tridimensionale, dimostrazioni e test di taglio leggero. |
| Limitazione principale | Meno flessibile per pezzi di forma irregolare o tridimensionale. | Non è un sostituto di un taglierino laser dedicato ad alta velocità per lamiera. |
Dalla conversione fai-da-te a una piattaforma robotica condivisa
La logica di acquisto più forte non si limita a un solo processo. Un robot Dobot CRA può essere valutato come piattaforma di movimento per diversi lavori in officina, ma ogni processo richiede il proprio utensile finale compatibile, hardware di montaggio, attrezzatura di processo, segnali di controllo, percorso dei cavi, flusso di lavoro software e valutazione della sicurezza.
Se il cliente possiede già una saldatrice laser portatile, un robot CRA può essere considerato come punto di partenza per una cella ingegnerizzata. Saldatura ad arco, saldatura laser e taglio laser leggero hanno requisiti diversi di attrezzatura e sicurezza; nessuno di questi pacchetti di processo è incluso con il robot a meno che non sia specificamente indicato nel preventivo finale.
Valore pratico: un robot correttamente selezionato può fornire una piattaforma di movimento comune per valutare saldatura ad arco, saldatura laser e taglio laser leggero. L'idoneità effettiva dipende dal modello CRA selezionato, dal carico completo trasportato, dal centro di gravità, dall'inviluppo di lavoro, dalle interfacce, dall'attrezzatura di processo, dall'integrazione e dal design di sicurezza.
Per gli acquirenti che già possiedono una saldatrice laser portatile, la revisione dovrebbe iniziare scegliendo tra CR5A, CR10A e CR12A in base al carico completo trasportato e alla portata richiesta. Successivamente, devono essere esaminati il supporto di montaggio, il centro di gravità del carico, il percorso dei cavi, I/O, l'attrezzatura di processo e il sistema di sicurezza prima di qualsiasi test di saldatura o taglio.
| Processo | Dove si adatta meglio | Perché è importante su un cobot |
|---|---|---|
| Saldatura ad arco | Materiale più spesso, cordoni di saldatura più grandi, parti strutturali, lavori che richiedono metallo d'apporto e tolleranza di gap più forte. | Il cobot ripete il percorso della torcia mentre il processo ad arco gestisce lavori di fabbricazione più pesanti. |
| Saldatura laser | Lamina sottile, basso apporto di calore, saldature più pulite, minore distorsione, acciaio inossidabile, lavori di carpenteria, piccoli assemblaggi. | Il cobot aiuta a mantenere costanti velocità di avanzamento, angolo e posizione per saldature laser ripetibili. |
| Taglio con luce laser | Materiale sottile, piccoli tagli, rifinitura, lavori dimostrativi e test flessibili in officina. | Lo stesso percorso del robot può essere utilizzato per semplici test di taglio quando non è giustificato un taglierino laser dedicato per lamiera. |
| Base cobot condivisa | Officine che già possiedono o prevedono di utilizzare una saldatrice laser portatile, ma che necessitano anche di saldatura ad arco robotica per parti più spesse. | Il valore non è solo l'automazione. È la saldatura ad arco su lamiera spessa, la saldatura laser su lamiera sottile e il taglio laser su lamiera sottile da un'unica piattaforma di movimento. |
| Articolo del pacchetto | Perché è importante prima di aggiungere uno strumento laser |
|---|---|
| Corpo del robot e portata | Payload, portata, coppia del polso e ripetibilità decidono se la testa laser, il supporto, i cavi e l'utensile opzionale a cambio rapido possono essere trasportati in sicurezza. |
| Sorgente di saldatura e I/O di processo | La saldatura ad arco e la saldatura laser necessitano di segnali di avvio, temporizzazione del gas, feedback di allarme e interblocchi di processo differenti. L'interfaccia di controllo deve essere rivista, non data per scontata. |
| Disposizione torcia, filo, gas e raffreddamento | Il percorso cavi esistente per la saldatura ad arco potrebbe non essere adatto per una fibra laser, cavo della testa laser o linea del gas ausiliario. I test di movimento devono confermare il raggio di curvatura e il trascinamento del cavo. |
| Software di insegnamento e processo | Gli operatori necessitano di ricette separate, valori TCP e passaggi di cambio sicuro per saldatura ad arco, saldatura laser e taglio con luce laser. |
| Recinzione di sicurezza | La protezione per la saldatura ad arco non è la stessa della sicurezza laser. Qualsiasi aggiornamento laser richiede nuovamente schermatura, interblocchi, DPI, estrazione dei fumi e revisione dell'arresto di emergenza. |
Il processo DIY principale
La conversione in sé non è complicata nel concetto. Il lavoro principale è il montaggio meccanico, l'abbinamento dei segnali, l'insegnamento del percorso e la regolazione del processo.
- Progettare il supporto: creare un supporto di montaggio metallico che fissi la testa di saldatura laser portatile WeldAir alla flangia finale del cobot.
- Abbinare i segnali: collegare i segnali chiave di processo tra il saldatore laser portatile e il sistema di controllo del robot.
- Insegnare il percorso: utilizzare l'insegnamento guidato a mano del cobot per costruire una traiettoria di taglio o saldatura ripetibile.
- Regolare i parametri: regolare l'altezza del fuoco, la pressione del gas, la velocità, l'uscita del laser e il comportamento dell'alimentazione del filo secondo necessità.
Passo 1: Costruire un supporto di montaggio stabile
Il primo passo è progettare una parte strutturale metallica che tenga saldamente la testa di saldatura portatile WeldAir sul robot collaborativo. Questo supporto può sembrare un piccolo dettaglio, ma influisce direttamente sulla stabilità, sicurezza e ripetibilità.
Il supporto deve mantenere la testa rigida durante il movimento, lasciare spazio sufficiente per la manutenzione dell'ugello e della lente, ed evitare di sovraccaricare il polso del robot. Anche il percorso dei cavi è importante. Il cavo in fibra, il cavo di controllo, il tubo del gas e il percorso di alimentazione del filo non devono essere tirati o schiacciati durante il movimento del robot.
Passo 2: Collegare i segnali di processo
Dopo il montaggio della testa di saldatura, il saldatore laser portatile e il robot devono comunicare. In questo progetto, i segnali chiave includevano emissione laser, controllo della saldatura, alimentazione del filo e soffiaggio di gas di protezione o gas ausiliario.
L'obiettivo non è rendere il sistema inutilmente complesso. L'obiettivo è la sincronizzazione. Quando il robot raggiunge il punto di partenza, il processo deve iniziare nella sequenza corretta. Quando il robot termina il percorso, il laser e le uscite correlate devono fermarsi in modo affidabile.
Per una piattaforma a doppio processo, questo lavoro di segnalazione diventa ancora più importante. La saldatura ad arco può richiedere avvio dell’arco, gas, alimentazione del filo, controllo di corrente o tensione e feedback di allarme del saldatore. La saldatura laser necessita di abilitazione laser, controllo dell’emissione, gas, alimentazione del filo quando usata, stato di raffreddamento ad acqua o aria e interblocchi di sicurezza laser. Il robot non dovrebbe mai trattare questi due utensili come lo stesso dispositivo.
Passo 3: Insegnare un Percorso di Taglio o Saldatura
Qui il robot collaborativo diventa utile per il lavoro fai-da-te. Invece di scrivere un programma robot complesso dall’inizio, l’operatore può muovere il cobot a mano, registrare i punti e creare un percorso ripetibile.
Per un test di taglio, il focus è solitamente sulla traiettoria, l’altezza di taglio, la pressione del gas, la potenza del laser e la velocità di spostamento del robot. Per un test di saldatura, l’operatore deve considerare anche l’angolo della torcia, la posizione della corda, l’alimentazione del filo e la velocità di saldatura.
Passo 4: Regolare Fuoco, Gas e Velocità
Il primo taglio o saldatura raramente è il risultato finale. Il processo necessita di messa a punto. I principali punti di regolazione di Bruce erano la posizione del fuoco, la distanza tra la testa di saldatura e il materiale, la pressione del gas e la velocità di movimento del robot.
Se il bordo di taglio non è pulito, il team può regolare l’altezza del fuoco, la pressione del gas e la velocità. Se il risultato della saldatura è incoerente, il team può controllare l’angolo della torcia, la precisione del percorso, l’alimentazione del filo e i parametri del laser.
Dove Ha Senso Questa Configurazione
Questa conversione WeldAir + cobot è meglio intesa come un concetto di automazione flessibile, non come sostituto di un tagliatore laser dedicato per lamiera. È utile quando il lavoro richiede ripetibilità, ma non giustifica la costruzione di una piattaforma di taglio CNC completa.
- Saldature ripetute su un singolo prodotto dove l’affaticamento manuale influisce sulla coerenza.
- Pezzi tridimensionali o angolati che non si adattano naturalmente a un tavolo piano.
- Prove in piccoli lotti, validazione da parte dell’integratore o dimostrazioni in officina.
- Test di taglio leggeri dove il volume e lo spessore del taglio sono limitati.
- Clienti che vogliono esplorare l’automazione usando un saldatore laser portatile esistente.
- Officine che già necessitano di automazione per la saldatura ad arco, ma vogliono anche valutare la saldatura laser per parti in lamierino.
Cosa Deve Essere Confermato Prima del Cambio Utensile
La parte interessante di una piattaforma cobot condivisa è chiara: usare la saldatura ad arco dove servono calore, metallo d’apporto e penetrazione; usare la saldatura laser dove contano velocità, bassa distorsione e qualità del lamierino. Ma la revisione ingegneristica deve venire prima.
- Carico utile del robot e coppia del polso: includono l’utensile, la staffa, la torcia o la testa laser, il trascinamento del cavo, il tubo del gas, il percorso di alimentazione del filo e qualsiasi hardware a cambio rapido.
- Flangia terminale e punto centrale utensile: confermare se la torcia ad arco e la testa laser possono essere montate in modo ripetibile e se possono essere memorizzati e richiamati valori TCP separati.
- Percorsi di cavi e fibra: un cavo in fibra laser ha limiti di raggio di curvatura e non deve essere instradato come un cavo per saldatura ad arco.
- I/O e controllo del processo: avvio dell'arco, gas, alimentazione del filo, emissione laser, abilitazione della sicurezza e feedback di allarme devono essere mappati chiaramente.
- Flusso di lavoro software: gli operatori necessitano di ricette di processo separate e passaggi sicuri per il cambio, non solo di uno scambio meccanico.
- Involucro di sicurezza: una stazione di saldatura ad arco con cobot e una stazione di saldatura laser con cobot presentano rischi di sicurezza diversi. Schermature laser, interblocchi, DPI, estrazione dei fumi, arresto di emergenza e normative locali devono essere rivisti nuovamente.
Note di ingegneria prima di provare
- Controllare il carico utile: confermare il carico utile del robot, la coppia del polso, il peso della staffa, il peso della testa e il carico dei cavi prima di eseguire i percorsi.
- Proteggere i cavi: pianificare i percorsi di fibra, gas, elettricità e alimentazione del filo in modo che il movimento del robot non crei tensioni o piegature brusche.
- Usare una sequenza sicura: l'uscita del laser, il gas, l'alimentazione del filo e il movimento del robot devono essere avviati e fermati in una sequenza controllata.
- Priorità alla sicurezza: utilizzare adeguate schermature laser, interblocchi, DPI, estrazione dei fumi, arresto di emergenza e procedure di sicurezza locali.
Conclusione
Questo progetto fai-da-te mostra un modo pratico per trasformare un saldatore laser portatile WeldAir in uno strumento di processo guidato da robot. La conversione inizia con una staffa di montaggio, continua con l'adattamento dei segnali e poi utilizza l'insegnamento del cobot per ripetere i percorsi di taglio o saldatura.
Non è pensato per sostituire un tagliatore laser CNC professionale. Invece, offre agli utenti di laser portatili un'altra strada: mantenere la flessibilità di un sistema laser portatile, ma lasciare che un robot collaborativo gestisca il movimento ripetibile.
Il passo successivo non è semplicemente laser contro saldatura ad arco. Una direzione più interessante è una piattaforma cobot flessibile che può essere valutata per entrambi: saldatura ad arco per lavori strutturali più spessi e saldatura laser WeldAir o taglio leggero per lamiere sottili, a bassa distorsione e piccoli lotti. Per molte officine, questa combinazione può rappresentare il vero valore dell'automazione con cobot.
Per una revisione reale del progetto, preparare il tipo di materiale, lo spessore, le foto delle parti, la qualità desiderata di saldatura o taglio, la forma del percorso, i vincoli della staffa, la portata del robot, il carico utile, l'involucro di sicurezza disponibile e i requisiti di modifica del processo. Questi dettagli determinano se una soluzione migliore sia un modulo CNC fisso, una conversione Dobot CRA, una cella di saldatura integrata o una macchina dedicata.
