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 quel 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.
Una nuova osservazione da un pacchetto di saldatura ad arco con cobot
Dopo questo test del cobot WeldAir, abbiamo anche visto una direzione interessante a una fiera della saldatura: pacchetti compatti di saldatura ad arco con cobot costruiti attorno a un robot collaborativo, una base mobile, una sorgente di alimentazione per saldatura, una torcia, l’instradamento cavi e un flusso di lavoro di insegnamento.
Questo è importante perché cambia la domanda. Invece di chiedersi solo se una testa laser portatile può essere montata su un robot, molti laboratori potrebbero porsi una domanda più pratica: una piattaforma di movimento cobot può supportare diversi processi di saldatura se l’utensile finale, i segnali e il sistema di sicurezza sono progettati correttamente?
I materiali che abbiamo esaminato mostrano il pacchetto di saldatura ad arco come una stazione completa, non solo un braccio robotico nudo. Un pacchetto pratico di solito necessita del corpo del robot, del controller, della base mobile, della sorgente di alimentazione per saldatura, dell’alimentatore di filo, della torcia, del raffreddamento o supporto gas, dell’instradamento cavi, dell’interfaccia di insegnamento e del software di processo che lavorano insieme.
Questo è utile per il nostro progetto WeldAir perché offre alla conversione laser fai-da-te un passo successivo più realistico. Se un'officina desidera già una piattaforma cobot per la saldatura ad arco e possiede già un saldatore laser portatile, la stessa piattaforma di movimento robotico può diventare il punto di partenza per valutare la saldatura laser e il taglio laser leggero invece di acquistare un sistema di automazione separato per ogni processo. Un pacchetto di riferimento è ora elencato come Pacchetto di saldatura ad arco con robot collaborativo CEBBOTS.
Nota importante: questo non significa che qualsiasi cobot per saldatura ad arco possa accettare immediatamente una testa laser WeldAir. Devono essere verificati carico utile, montaggio della flangia terminale, instradamento dei cavi, segnali I/O, sequenza del processo e sicurezza laser prima di dichiarare una piattaforma compatibile.
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 lamiera piatta, profili semplici e lavori piani ripetuti. Ma non è sempre la soluzione migliore per il modo in cui gli utenti di laser portatili lavorano realmente.
In molte officine, la necessità 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 alla dimensione del tavolo e a geometrie per lo più piatte. Un cobot può raggiungere un pezzo da più lati, approcciare 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. |
| Configurazione del percorso | Di solito più vicino alla programmazione CNC o ai profili piani importati. | Può utilizzare l'insegnamento guidato a mano per punti e traiettorie semplici. |
| Uso migliore | 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 per un tagliatore laser ad alta velocità dedicato per lamiera. |
Dalla conversione fai-da-te a una piattaforma di saldatura condivisa
La logica di acquisto più forte non è solo "robotizzare la saldatura ad arco". È la possibilità di utilizzare una piattaforma di movimento cobot per diversi lavori in officina. Un pacchetto completo di cobot per saldatura ad arco risolve già il movimento del robot, il montaggio della torcia, una base mobile, l'integrazione della fonte di alimentazione, il controllo del gas e dell'alimentazione del filo, l'insegnamento del percorso e il flusso di lavoro dell'operatore.
Se il cliente possiede già un saldatore laser portatile, aggiungere un pacchetto cobot + saldatura ad arco può creare una cella di maggior valore: la saldatura ad arco gestisce lamiera più spessa e saldature con metallo d'apporto, la saldatura laser gestisce lamiera sottile con minore apporto di calore e giunzioni più pulite, e la testa laser può essere valutata anche per taglio leggero su materiale sottile.
Valore pratico: un investimento in un solo cobot può supportare tre direzioni utili: saldatura ad arco per materiale più spesso, saldatura laser per lamiera sottile e taglio laser leggero per lamiera sottile. È qui che il rapporto costo-prestazioni diventa molto più forte rispetto all'acquisto di una stazione robotica a scopo singolo.
Per gli acquirenti che già possiedono un saldatore laser portatile, il percorso di acquisto diventa più chiaro: aggiungere il pacchetto cobot per saldatura ad arco per parti più spesse, mantenere il saldatore laser per la saldatura su lamiera sottile e rivedere il montaggio della testa laser e l'I/O prima di utilizzare lo stesso percorso cobot per test di taglio su lamiera sottile.
| 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 | Lamiera sottile, basso apporto di calore, saldature più pulite, minore distorsione, acciaio inox, lavori di armadi, 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 un saldatore 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. |
| Elemento del pacchetto | Perché è importante prima di aggiungere un utensile laser |
|---|---|
| Corpo e portata del robot | Carico utile, portata, coppia del polso e ripetibilità determinano 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 richiedono segnali di avvio, temporizzazione del gas, feedback di allarme e interblocchi di processo differenti. L'interfaccia di controllo deve essere esaminata, non data per scontata. |
| Disposizione di torcia, filo, gas e raffreddamento | Il percorso del cavo per saldatura ad arco esistente potrebbe non essere adatto per una fibra laser, un cavo della testa laser o una linea di gas di assistenza. I test di movimento dovrebbero confermare il raggio di curvatura e l'attrito del cavo. |
| Software di insegnamento e processo | Gli operatori necessitano di ricette separate, valori TCP e passaggi di cambio sicuro per la saldatura ad arco, la saldatura laser e il 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 base fai-da-te
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 una staffa metallica di montaggio 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 una staffa di montaggio stabile
Il primo passo è progettare una parte strutturale metallica che tenga saldamente la testa di saldatura portatile WeldAir sul robot collaborativo. Questa staffa può sembrare un piccolo dettaglio, ma influisce direttamente sulla stabilità, sicurezza e ripetibilità.
La staffa 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 l'emissione laser, il controllo della saldatura, l'alimentazione del filo e il flusso 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 dovrebbe iniziare nella sequenza corretta. Quando il robot termina il percorso, il laser e le uscite correlate dovrebbero fermarsi in modo affidabile.
Per una piattaforma a doppio processo, questo lavoro sui segnali diventa ancora più importante. La saldatura ad arco può richiedere l'avvio dell'arco, il gas, l'alimentazione del filo, il controllo della corrente o della tensione e il feedback dell'allarme del saldatore. La saldatura laser necessita dell'abilitazione del laser, del controllo dell'emissione, del gas, dell'alimentazione del filo quando utilizzata, dello stato di raffreddamento ad acqua o aria e degli interblocchi di sicurezza del laser. Il robot non dovrebbe mai trattare questi due strumenti 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 anche considerare 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 regolazioni. 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 forza 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.
- Saldatura ripetuta su un singolo prodotto dove l'affaticamento manuale influisce sulla coerenza.
- Pezzi tridimensionali o angolati che non si adattano naturalmente a un tavolo piatto.
- 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 utilizzando un saldatore laser portatile esistente.
- Officine che necessitano già 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: utilizzare la saldatura ad arco dove sono necessari calore, metallo d'apporto e penetrazione; utilizzare la saldatura laser dove contano velocità, bassa distorsione e qualità del lamierino. Ma la revisione ingegneristica deve venire prima.
- Portata del robot e coppia del polso: includere 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 per il cambio rapido.
- Flangia terminale e punto centrale dell'utensile: confermare se la torcia ad arco e la testa laser possono essere montate in modo ripetibile e se è possibile memorizzare e richiamare 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 di cambio sicuri, non solo di uno scambio meccanico.
- Involucro di sicurezza: una stazione cobot per saldatura ad arco e una stazione cobot per saldatura laser presentano rischi di sicurezza diversi. Schermatura laser, interblocchi, DPI, estrazione dei fumi, arresto di emergenza e standard locali devono essere rivisti nuovamente.
Note di ingegneria prima di provare questo
- 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 laser, il gas, l'alimentazione del filo e il movimento del robot devono essere avviati e fermati in una sequenza controllata.
- Prioritizzare la 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 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 cobot, un pacchetto cobot per saldatura ad arco o una macchina dedicata.
