ハンドヘルドレーザー溶接機はロボットガイドの溶接および軽い切断ツールになり得るか？このDIYプロジェクトでは、WeldAirの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い、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軌道を繰り返せるようにした。
デモ：コボットがWeldAirのハンドヘルドレーザーヘッドを簡単な切断と溶接テストでガイドする。
なぜコボット変換を試すのか？
ハンドヘルドレーザー溶接は柔軟だが、最終結果は依然としてオペレーターに大きく依存する。溶接角度、移動速度、手の安定性、姿勢、疲労がビードに影響する。単一製品の繰り返し溶接では手動操作は疲れやすく、長時間の作業で一貫性を保つのは難しい。
このDIY変換のエンジニア、ブルースはその実用的な問題から始めた。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る。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する。
アイデアはシンプルです：慣れ親しんだWeldAirのハンドヘルドレーザーハードウェアを維持しつつ、協働ロボットを繰り返し可能な溶接軌道や軽い切断テストのためのモーションプラットフォームとして使う。
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に使えるか尋ねる。この方法は平板や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の実際の使い方には必ずしも最適とは言えない。
多くの工場では切断の必要性は時折で、材料もあまり厚くなく、実際の価値は柔軟な溶接にある。固定テーブルは役立つが、ワークピースをテーブルサイズや主に平面形状に制限してしまう。コボットは部品の周囲に届き、異なる角度から接近し、溶接と軽い切断の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、ベッドや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、より多くの方向から接近可能。 |
| 軌道設定 | 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道には手動ガイドのティーチングが可能。 |
| 最適な用途 | 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、軽い切断テスト。 |
| 主な制限 | 扱いにくいまたは三次元のワークピースには柔軟性が低いです。 | 専用の高速板金レーザーカッターの代替ではありません。 |
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、軌道教示、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コ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。
- 軌道教示：コボットの手動教示を使って繰り返し可能な切断または溶接の軌道を作成します。
- パラメータ調整：焦点高さ、ガス圧、速度、レーザー出力、ワイヤー供給の動作を必要に応じて調整します。
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に見えますが、安定性、安全性、繰り返し精度に直接影響します。
ブラケットは動作中にヘッドをしっかり保持し、ノズルや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。ケーブルの配線も重要です。ファイバーケーブル、制御ケーブル、ガスチューブ、ワイヤー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：プロセス信号の接続
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、主な信号はレーザー発射、溶接制御、ワイヤー供給、シールドガスまたはアシストガスの吹き付けでした。
目的はシステムを不必要に複雑にすることではなく、同期を取ることです。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始まるべきです。ロボットが軌道を終えたら、レーザーや関連出力が確実に停止する必要があります。
ステップ3：切断または溶接の軌道を教示する
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軌道を作成できます。
切断テストでは、通常、軌道、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の角度、ビードの位置、ワイヤー供給、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、ロボットの動作速度でした。
切断面がきれいでない場合、チームは焦点の高さ、ガスの強さ、速度を調整できます。溶接結果が不安定な場合は、トーチの角度、パスの精度、ワイヤー供給、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合
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。
- 少量生産の試験、インテグレーターの検証、またはワークショップのデモンストレーション。
- 切断量や厚さが限ら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て自動化を探求したいお客様向け。
試す前の技術的注意点
- ペイロードを確認する：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、ケーブルの負荷を確認してください。
- ケーブルを保護する：ファイバー、ガス、電気、ワイヤー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。
- 安全な順序を守る：レーザー出力、ガス、ワイヤー供給、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、地域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の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レーザーカッター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のユーザーに別の選択肢を提供します：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方法です。
実際のプロジェクトレビューでは、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、安全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、コボット変換、専用機のどれが最適な解決策かが決まります。
