ハンドヘルドレーザー溶接機はロボット誘導の溶接および軽切断ツールになり得るか？このDIYプロジェクトでは、WeldAir ハンドヘルドレーザー溶接機をベースシステムとして使用し、ハンドヘルド溶接ヘッドを協働ロボットに取り付け、基本的なプロセス信号を接続してロボットが教示されたパスを繰り返せるようにしました。
デモ：コボットが WeldAir ハンドヘルドレーザーヘッドを簡単な切断および溶接テストで誘導します。
なぜコボット改造を試すのか？
ハンドヘルドレーザー溶接は柔軟ですが、最終結果は依然としてオペレーターに大きく依存します。溶接角度、移動速度、手の安定性、姿勢、疲労がビードに影響します。単一製品の繰り返し溶接では、手動操作は疲労を招き、長時間の作業で一貫性を保つのが難しくなります。
このDIY改造のエンジニアであるブルースは、その実用的な問題から出発しました。協働ロボットがオペレーターの腕の動きを代替できれば、プロセスは繰り返しやすくなります。ハンドヘルドレーザーシステムはレーザー、溶接ヘッド、ガス、ワイヤーフィード機能を提供し、コボットは制御された動きを提供します。
アイデアはシンプルです：おなじみの WeldAir ハンドヘルドレーザーハードウェアを維持しつつ、協働ロボットをモーションプラットフォームとして使用し、繰り返し可能な溶接パスと軽い切断テストを行います。
Dobot CRA ロボットをモーションプラットフォームとして評価する
WeldAir コボットのテスト後の次の実用的な疑問は、エンドツール、信号、ケーブル配線、安全システムが用途に合わせて設計された場合、文書化された協働ロボットプラットフォームが異なる溶接プロセスをサポートできるかどうかです。
Dobot CRA シリーズ協働ロボットは、CR5A、CR10A、CR12Aの3つの構成で提供されています。定格ペイロードと作業半径はそれぞれ5 kg / 900 mm、10 kg / 1300 mm、12 kg / 1200 mmです。いずれも六軸ロボットで、ドラッグティーチング、グラフィカルプログラミング、任意角度設置に対応しています。
このリストは選択された Dobot CRA ロボット構成のものであり、完全なアーク溶接またはレーザー溶接ステーションではありません。稼働する溶接セルには、溶接またはレーザー源、トーチまたは溶接ヘッド、取り付けブラケット、ワイヤーフィーダー、冷却およびガス装置、治具、ケーブル管理、ガード、プロセスソフトウェア、システム統合が追加で必要になる場合があります。最終的な内容は見積もりと梱包リストで確認してください。
Dobot CRA 六軸協働ロボットは、コントローラー、ドラッグティーチング、グラフィカルプログラミング、任意角度設置に対応しています。
CRAロボットは繰り返し可能なモーションプラットフォームとして評価できるため、WeldAirプロジェクトに有用である。すでにハンドヘルドレーザー溶接機を所有する作業場は、3つのCRAモデルのいずれかが必要なペイロード、リーチ、作業範囲、インターフェースを備え、ロボットガイド溶接や軽い切断テストに適しているか評価できる。詳細はDobot CRAシリーズ協働ロボット — CR5A / CR10A / CR12Aを参照。
重要な注意: これはDobot CRAロボットが即座にWeldAirレーザーヘッドを受け入れられることを意味しない。ペイロードと重心、エンドフランジの取り付け、ケーブル配線、I/O信号、プロセスのシーケンス、レーザー安全性をすべて確認し、構成が互換性があるか判断する必要がある。
| Dobot CRAモデル | 定格ペイロード | 作業半径 | 選択の出発点 |
|---|---|---|---|
| CR5A | 5 kg | 900 mm | 運搬負荷が軽く、用途がより小さい作業半径内に収まる場合はここから開始。 |
| CR10A | 10 kg | 1300 mm | これら3モデルの中で最も長い作業半径を持ち、定格ペイロードは10kg。 |
| CR12A | 12 kg | 1200 mm | これら3モデルの中で最も高い定格ペイロードを持ち、作業半径は1200mm。 |
モデル選択には溶接ヘッド、ブラケット、手首に携行するケーブルとホース、アクセサリー、持ち運ぶワークピース、重心、ペイロード曲線、完全な作業範囲を含める必要がある。
なぜハンドヘルドヘッドをCNCモジュールに取り付けないのか？
多くのユーザーは、ハンドヘルドレーザー溶接ヘッドを小型CNCテーブルやXYモーションモジュールに固定して切断できるか尋ねる。その方法は平板、単純なプロファイル、繰り返しの平面作業には理にかなっている。しかし、ハンドヘルドレーザー使用者の実際の作業方法には必ずしも最適とは限らない。
多くの作業場では切断の必要性は時折で、材料はあまり厚くなく、実際の価値は柔軟な溶接にある。固定テーブルは有用だが、ワークピースをテーブルサイズと主に平面形状に制限する。コボットは部品の周囲に届き、異なる角度から接近し、溶接と軽い切断デモをより自然に切り替えられる。
| トピック | 小型CNCまたはXYモジュール | WeldAir + コボット変換 |
|---|---|---|
| モーションプラットフォーム | レーザーヘッドは平面移動テーブルに固定されている。 | WeldAirのハンドヘルドヘッドは協働ロボットの先端に固定されている。 |
| ワークピースの適合 | 部品は通常、ベッドまたは治具エリアに収まる必要がある。 | ロボットはワークピースにより近づき、より多方向から接近可能。 |
| パス設定 | 通常はCNCプログラミングやインポートされた平面プロファイルに近い。 | ポイントや単純な軌跡には手動ガイドのティーチングが使用可能。 |
| 最適な使用法 | 平面で繰り返し行うテーブルベースの切断。 | 繰り返し溶接、三次元アクセス、デモ、および軽い切断テスト。 |
| 主な制限事項 | 複雑または三次元のワークピースには柔軟性が低いです。 | 専用の高速シートメタルレーザー切断機の代替ではありません。 |
DIYコンバージョンから共有ロボットプラットフォームへ
最も強力な購入論理は一つのプロセスに限定されません。Dobot CRAロボットは複数の作業場作業の動作プラットフォームとして評価できますが、各プロセスには対応するエンドツール、取り付けハードウェア、プロセス機器、制御信号、ケーブル配線、ソフトウェアワークフロー、安全評価が必要です。
顧客がすでにハンドヘルドレーザー溶接機を持っている場合、CRAロボットはエンジニアリングセルの出発点として検討できます。アーク溶接、レーザー溶接、軽いレーザー切断はそれぞれ異なる機器と安全要件があり、最終見積もりで明示されない限り、これらのプロセスパッケージはロボットに含まれていません。
実用的価値：適切に選ばれたロボットは、アーク溶接、レーザー溶接、軽いレーザー切断の評価に共通の動作プラットフォームを提供します。実際の適合性は選択したCRAモデル、総搭載荷重、重心、作業範囲、インターフェース、プロセス機器、統合、安全設計に依存します。
すでにハンドヘルドレーザー溶接機を持つ購入者は、CR5A、CR10A、CR12Aの中から総搭載荷重と必要リーチに応じて選択を開始すべきです。取り付けブラケット、ペイロード重心、ケーブル配線、I/O、プロセス機器、安全システムも溶接や切断テスト前に確認が必要です。
| プロセス | 最適な設置場所 | コボットで重要な理由 |
|---|---|---|
| アーク溶接 | 厚い材料、大きな溶接ビード、構造部品、充填金属と強い隙間許容が必要な作業。 | コボットはトーチの軌跡を繰り返し、アークプロセスがより重い製作作業を処理します。 |
| レーザー溶接 | 薄板、低熱入力、きれいな溶接、歪み低減、ステンレス鋼、キャビネット作業、小規模組立。 | コボットは移動速度、角度、位置を一定に保ち、再現性のあるレーザー溶接を支援します。 |
| レーザー光切断 | 薄い材料、小さな切断、トリミング、デモ作業、柔軟な作業場テスト。 | 専用のシートレーザー切断機が不要な場合、同じロボットパスを使って簡単な切断テストが可能です。 |
| 共有コボットベース | すでにハンドヘルドレーザー溶接機を所有または使用予定で、厚い部品にはロボットアーク溶接も必要な作業場向け。 | 価値は自動化だけではありません。厚板アーク溶接、薄板レーザー溶接、薄板レーザー切断を一つの動作プラットフォームで実現します。 |
| パッケージアイテム | レーザーツールを追加する前に重要な理由 |
|---|---|
| ロボット本体とリーチ | ペイロード、リーチ、手首トルク、再現性が、レーザーヘッド、ブラケット、ケーブル、オプションのクイックチェンジツールを安全に運搬できるかを決定します。 |
| 溶接電源およびプロセスI/O | アーク溶接とレーザー溶接は異なる開始信号、ガスタイミング、アラームフィードバック、プロセスインターロックが必要です。制御インターフェースは想定せずに見直す必要があります。 |
| トーチ、ワイヤ、ガス、冷却の配置 | 既存のアーク溶接ケーブル経路はレーザーファイバー、レーザーヘッドケーブル、アシストガスラインには適さない場合があります。動作テストで曲げ半径とケーブルの引きずりを確認すべきです。 |
| 教示およびプロセスソフトウェア | オペレーターはアーク溶接、レーザー溶接、レーザー光切断それぞれに別々のレシピ、TCP値、安全な切り替え手順が必要です。 |
| 安全エンクロージャー | アーク溶接の保護はレーザー安全とは異なります。レーザーのアップグレードには、シールド、インターロック、PPE、煙の排出、非常停止の再確認が必要です。 |
コアDIYプロセス
変換自体は概念的に複雑ではありません。主な作業は機械的な取り付け、信号の一致、経路教示、プロセス調整です。
- マウント設計：WeldAirハンドヘルドレーザー溶接ヘッドを協働ロボットのエンドフランジに固定する金属製取り付けブラケットを作成します。
- 信号の一致：ハンドヘルドレーザー溶接機とロボット制御システム間の主要なプロセス信号を接続します。
- 経路教示：協働ロボットの手動教示を使って、再現可能な切断または溶接軌跡を作成します。
- パラメータ調整：必要に応じて焦点高さ、ガス圧、速度、レーザー出力、ワイヤ供給動作を調整します。
ステップ1：安定した取り付けブラケットを作る
最初のステップは、WeldAirハンドヘルド溶接ヘッドを協働ロボットにしっかりと固定する金属構造部品を設計することです。このブラケットは小さなディテールのように見えますが、安定性、安全性、再現性に直接影響します。
ブラケットは動作中にヘッドをしっかり固定し、ノズルとレンズのメンテナンスのための十分なスペースを確保し、ロボットの手首に過負荷をかけないようにする必要があります。ケーブル配線も重要です。ファイバーケーブル、制御ケーブル、ガスチューブ、ワイヤ供給経路はロボットの動作中に引っ張られたり挟まれたりしてはいけません。
ステップ2：プロセス信号を接続する
溶接ヘッドを取り付けた後、ハンドヘルドレーザー溶接機とロボットは通信する必要があります。このプロジェクトでは、主要な信号としてレーザー発射、溶接制御、ワイヤ供給、シールドガスまたはアシストガスの吹き付けが含まれています。
目標はシステムを不必要に複雑にすることではありません。目標は同期です。ロボットが開始点に到達したときに、プロセスが正しい順序で開始されるべきです。ロボットが経路を終了したときには、レーザーと関連出力が確実に停止する必要があります。
二重プロセスプラットフォームでは、この信号作業がさらに重要になります。アーク溶接はアーク開始、ガス、ワイヤーフィード、電流または電圧制御、溶接機のアラームフィードバックが必要です。レーザー溶接はレーザー有効化、放射制御、ガス、使用時のワイヤーフィード、水または空気冷却状態、レーザー安全インターロックが必要です。ロボットはこれら二つのツールを同じデバイスとして扱ってはいけません。
ステップ3：切断または溶接経路の教示
ここで協働ロボットがDIY作業に役立ちます。最初から複雑なロボットプログラムを書く代わりに、オペレーターが手でコボットを動かし、ポイントを記録して繰り返し可能な経路を作成できます。
切断テストでは、軌跡、切断高さ、ガス圧、レーザー出力、ロボットの移動速度に焦点を当てます。溶接テストでは、オペレーターはトーチ角度、ビード位置、ワイヤーフィード、溶接速度も考慮する必要があります。
ステップ4：焦点、ガス、速度の調整
最初の切断や溶接はほとんどの場合、最終結果ではありません。プロセスの調整が必要です。ブルースの主な調整ポイントは、焦点位置、溶接ヘッドと材料の距離、ガス圧力、ロボットの動作速度でした。
切断面がきれいでない場合、チームは焦点高さ、ガス強度、速度を調整できます。溶接結果が不安定な場合は、トーチ角度、経路精度、ワイヤーフィード、レーザーのパラメータを確認できます。
このセットアップが適している場所
このWeldAir + コボット変換は、専用の板金レーザーカッターの代替ではなく、柔軟な自動化コンセプトとして理解するのが最適です。繰り返し作業が必要だが、完全なCNC切断プラットフォームを構築するほどではない場合に有用です。
- 手作業の疲労が一貫性に影響する単一製品への繰り返し溶接。
- 平らなテーブルに自然に置けない三次元または角度のついたワークピース。
- 少量バッチの試験、インテグレーターの検証、または作業場でのデモンストレーション。
- 切断量と厚みが限定された軽い切断テスト。
- 既存のハンドヘルドレーザー溶接機を使った自動化を検討したい顧客。
- すでにアーク溶接の自動化が必要で、薄板部品のレーザー溶接も評価したい作業場。
ツール切り替え前に確認すべきこと
共有コボットプラットフォームの魅力は明確です：熱、充填金属、貫通が必要な場合はアーク溶接を使用し、速度、低歪み、薄板の品質が重要な場合はレーザー溶接を使用します。しかし、まずはエンジニアリングレビューが必要です。
- ロボットのペイロードと手首トルク：ツール、ブラケット、トーチまたはレーザーヘッド、ケーブルドラッグ、ガスチューブ、ワイヤーフィード経路、およびクイックチェンジハードウェアを含みます。
- エンドフランジとツールセンターポイント：アークトーチとレーザーヘッドが繰り返し取り付け可能か、別々のTCP値を保存および呼び出しできるかを確認してください。
- ケーブルおよびファイバーの配線：レーザーファイバーケーブルは曲げ半径の制限があり、アーク溶接ケーブルのように配線してはいけません。
- I/Oおよびプロセス制御：アーク開始、ガス、ワイヤ供給、レーザー発射、安全有効化、およびアラームフィードバックを明確にマッピングする必要があります。
- ソフトウェアのワークフロー：オペレーターは単なる機械的な交換だけでなく、別々のプロセスレシピと安全な切り替え手順が必要です。
- 安全囲い：コボットのアーク溶接ステーションとレーザー溶接ステーションでは安全リスクが異なります。レーザー遮蔽、インターロック、PPE、煙の排出、非常停止、および現地の基準を再度確認してください。
試す前の技術的注意点
- ペイロードを確認：パスを実行する前に、ロボットのペイロード、手首のトルク、ブラケットの重量、ヘッドの重量、およびケーブルの負荷を確認してください。
- ケーブルを保護：ファイバー、ガス、電気、ワイヤ供給の経路を計画し、ロボットの動作で張力や急な曲がりが生じないようにしてください。
- 安全なシーケンスを使用：レーザー出力、ガス、ワイヤ供給、ロボットの動作は制御された順序で開始および停止する必要があります。
- 安全を最優先に：適切なレーザー遮蔽、インターロック、個人用保護具（PPE）、煙の排出、非常停止、および現地の安全手順を使用してください。
結論
このDIYプロジェクトは、WeldAirハンドヘルドレーザー溶接機をロボット誘導のプロセスツールに変える実用的な方法を示しています。変換はマウントブラケットから始まり、信号のマッチングを経て、コボットのティーチングを使って切断や溶接のパスを繰り返します。
これはプロのCNCレーザー切断機の代わりを意図したものではありません。代わりに、ハンドヘルドレーザー使用者に別の道を提供します：ハンドヘルドレーザーシステムの柔軟性を維持しつつ、協働ロボットに繰り返し動作を任せることができます。
次のステップは単にレーザー溶接とアーク溶接の比較ではありません。より興味深い方向性は、厚い構造物用のアーク溶接と、薄板で歪みが少なく小ロットの作業向けのWeldAirレーザー溶接や軽い切断の両方を評価できる柔軟なコボットプラットフォームです。多くの作業場にとって、その組み合わせこそがコボット自動化の真の価値かもしれません。
実際のプロジェクトレビューのために、材料の種類、厚さ、部品の写真、希望する溶接または切断の品質、パスの形状、固定具の制約、ロボットの到達範囲、ペイロード、利用可能な安全囲い、およびプロセス変更の要件を準備してください。これらの詳細により、固定CNCモジュール、Dobot CRA変換、統合溶接セル、または専用機のどれが最適なソリューションかが決まります。
