핸드헬드 레이저 용접기가 로봇이 안내하는 용접 및 가벼운 절단 도구가 될 수 있을까요? 이 DIY 프로젝트에서는 WeldAir 핸드헬드 레이저 용접기를 기본 시스템으로 사용하고, 핸드헬드 용접 헤드를 협동 로봇에 장착했으며, 기본 프로세스 신호를 연결하여 로봇이 가르친 경로를 반복할 수 있도록 했습니다.
데모: 코봇이 WeldAir 핸드헬드 레이저 헤드를 간단한 절단 및 용접 테스트를 통해 안내합니다.
왜 코봇 변환을 시도할까요?
핸드헬드 레이저 용접은 유연하지만 최종 결과는 여전히 작업자에 크게 의존합니다. 용접 각도, 이동 속도, 손의 안정성, 자세 및 피로도가 모두 비드에 영향을 미칩니다. 단일 제품에 반복 용접할 경우 수동 작업은 피로해질 수 있고, 긴 작업 동안 일관성을 유지하기 어려울 수 있습니다.
이 DIY 변환의 엔지니어인 Bruce는 이 실용적인 문제에서 출발했습니다. 협동 로봇이 작업자의 팔 움직임을 대체할 수 있다면, 공정은 더 쉽게 반복할 수 있습니다. 핸드헬드 레이저 시스템은 여전히 레이저, 용접 헤드, 가스 및 와이어 공급 기능을 제공하며, 코봇은 제어된 모션을 제공합니다.
아이디어는 간단합니다: 익숙한 WeldAir 핸드헬드 레이저 하드웨어를 유지하되, 협동 로봇을 모션 플랫폼으로 사용하여 반복 가능한 용접 경로와 가벼운 절단 테스트를 수행합니다.
Dobot CRA 로봇을 모션 플랫폼으로 평가하기
WeldAir 코봇 테스트 후 다음 실용적인 질문은, 엔드 툴, 신호, 케이블 배선 및 안전 시스템이 해당 용도에 맞게 설계되었을 때 문서화된 협동 로봇 플랫폼이 다양한 용접 공정을 지원할 수 있는지 여부입니다.
Dobot CRA 시리즈 협동 로봇은 CR5A, CR10A, CR12A 세 가지 구성으로 제공됩니다. 각각의 정격 페이로드와 작업 반경은 5kg / 900mm, 10kg / 1300mm, 12kg / 1200mm입니다. 세 모델 모두 6축 로봇이며 드래그 티칭, 그래픽 프로그래밍, 임의 각도 설치를 지원합니다.
이 목록은 선택된 Dobot CRA 로봇 구성에 대한 것이며, 완전한 아크 용접 또는 레이저 용접 스테이션이 아닙니다. 작동하는 용접 셀에는 추가로 용접 또는 레이저 소스, 토치 또는 용접 헤드, 장착 브래킷, 와이어 피더, 냉각 및 가스 장비, 고정구, 케이블 관리, 보호 장치, 프로세스 소프트웨어 및 시스템 통합이 필요할 수 있습니다. 최종 내용은 견적서와 포장 명세서에서 확인해야 합니다.
컨트롤러, 드래그 티칭, 그래픽 프로그래밍 및 임의 각도 설치가 가능한 Dobot CRA 6축 협동 로봇입니다.
CRA 로봇은 반복 가능한 모션 플랫폼으로 평가할 수 있기 때문에 WeldAir 프로젝트에 유용합니다. 이미 핸드헬드 레이저 용접기를 보유한 작업장은 세 가지 CRA 모델 중 하나가 로봇 가이드 용접 또는 경량 절단 테스트에 필요한 페이로드, 도달 범위, 작업 영역 및 인터페이스를 갖추었는지 평가할 수 있습니다. 자세한 내용은 Dobot CRA 시리즈 협동 로봇 — CR5A / CR10A / CR12A를 참조하세요.
중요 참고: 이것이 Dobot CRA 로봇이 즉시 WeldAir 레이저 헤드를 수용할 수 있다는 의미는 아닙니다. 페이로드와 무게 중심, 엔드 플랜지 장착, 케이블 경로, I/O 신호, 프로세스 순서, 레이저 안전을 모두 확인해야 호환 가능한 구성을 부를 수 있습니다.
| Dobot CRA 모델 | 정격 페이로드 | 작업 반경 | 선택 시작점 |
|---|---|---|---|
| CR5A | 5 kg | 900 mm | 운반되는 전체 하중이 가볍고 적용 범위가 더 작은 작업 반경 내에 맞을 때 여기서 시작하세요. |
| CR10A | 10 kg | 1300 mm | 이 세 모델 중 가장 긴 작업 반경을 제공하며, 정격 페이로드는 10kg입니다. |
| CR12A | 12 kg | 1200 mm | 이 세 모델 중 가장 높은 정격 페이로드를 제공하며, 작업 반경은 1200mm입니다. |
모델 선택에는 용접 헤드, 브래킷, 손목에 부착된 케이블과 호스, 액세서리, 운반되는 작업물, 무게 중심, 페이로드 곡선, 완전 작업 영역이 포함되어야 합니다.
왜 핸드헬드 헤드를 CNC 모듈에 단순히 장착하지 않나요?
많은 사용자가 핸드헬드 레이저 용접 헤드를 소형 CNC 테이블이나 XY 모션 모듈에 고정하여 절단할 수 있는지 묻습니다. 이 방법은 평판, 단순 프로필 및 반복 평면 작업에 적합할 수 있습니다. 하지만 핸드헬드 레이저 사용자가 실제로 작업하는 방식과 항상 최적의 조합은 아닙니다.
많은 작업장에서 절단 요구는 가끔 있으며, 재료가 두껍지 않고 실제 가치는 여전히 유연한 용접에 있습니다. 고정 테이블은 유용할 수 있지만 작업물을 테이블 크기와 주로 평면 형상으로 제한합니다. 코봇은 부품 주위를 돌아다니며 다양한 각도에서 접근하고 용접과 경량 절단 데모 사이를 더 자연스럽게 전환할 수 있습니다.
| 주제 | 소형 CNC 또는 XY 모듈 | WeldAir + 코봇 변환 |
|---|---|---|
| 모션 플랫폼 | 레이저 헤드는 평면 모션 테이블에 고정됩니다. | WeldAir 핸드헬드 헤드는 협동 로봇 끝에 고정됩니다. |
| 작업물 적합성 | 부품은 보통 베드나 고정구 영역에 맞아야 합니다. | 로봇이 작업물에 더 가까이 이동하고 여러 방향에서 접근할 수 있습니다. |
| 경로 설정 | 보통 CNC 프로그래밍이나 가져온 평면 프로필에 더 가깝습니다. | 포인트 및 간단한 경로에 대해 핸드 가이드 교육을 사용할 수 있습니다. |
| 최적 사용법 | 평면, 반복, 테이블 기반 절단. | 반복 용접, 3차원 접근, 데모 및 경량 절단 테스트. |
| 주요 제한 사항 | 복잡하거나 3차원 작업물에는 덜 유연합니다. | 전용 고속 판금 레이저 절단기를 대체하지 않습니다. |
DIY 변환에서 공유 로봇 플랫폼으로
가장 강력한 구매 논리는 한 가지 공정에 국한되지 않습니다. Dobot CRA 로봇은 여러 작업장 작업을 위한 모션 플랫폼으로 평가될 수 있지만, 각 공정은 자체 호환 가능한 엔드 툴, 장착 하드웨어, 공정 장비, 제어 신호, 케이블 배선, 소프트웨어 워크플로우 및 안전 평가가 필요합니다.
고객이 이미 핸드헬드 레이저 용접기를 보유한 경우, CRA 로봇은 설계된 셀의 출발점으로 고려할 수 있습니다. 아크 용접, 레이저 용접 및 경량 레이저 절단은 각각 다른 장비 및 안전 요구 사항이 있으며, 최종 견적서에 명시되지 않는 한 이들 공정 패키지는 로봇에 포함된 것으로 간주되지 않습니다.
실용적 가치: 올바르게 선택된 하나의 로봇이 아크 용접, 레이저 용접 및 경량 레이저 절단 평가를 위한 공통 모션 플랫폼을 제공할 수 있습니다. 실제 적합성은 선택된 CRA 모델, 전체 하중, 무게 중심, 작업 영역, 인터페이스, 공정 장비, 통합 및 안전 설계에 따라 달라집니다.
핸드헬드 레이저 용접기를 이미 보유한 구매자는 전체 하중과 필요한 도달 범위에 따라 CR5A, CR10A, CR12A 중에서 선택하는 것부터 검토를 시작해야 합니다. 그 후 장착 브래킷, 페이로드 무게 중심, 케이블 배선, I/O, 공정 장비 및 안전 시스템을 용접 또는 절단 테스트 전에 검토해야 합니다.
| 공정 | 가장 적합한 위치 | 코봇에서 중요한 이유 |
|---|---|---|
| 아크 용접 | 두꺼운 재료, 더 큰 용접 비드, 구조 부품, 필러 금속과 더 강한 간극 허용 오차가 필요한 작업. | 코봇은 토치 경로를 반복하는 동안 아크 공정이 더 무거운 제작 작업을 처리합니다. |
| 레이저 용접 | 얇은 판재, 낮은 열 입력, 더 깨끗한 용접, 낮은 변형, 스테인리스강, 캐비닛 작업, 소형 조립품. | 코봇은 반복 가능한 레이저 용접을 위해 이동 속도, 각도 및 위치를 일정하게 유지하는 데 도움을 줍니다. |
| 레이저 광 절단 | 얇은 재료, 작은 절단, 트리밍, 시연 작업 및 유연한 작업장 테스트. | 전용 판재 레이저 절단기가 필요하지 않을 때 동일한 로봇 경로를 간단한 절단 테스트에 사용할 수 있습니다. |
| 공유 코봇 베이스 | 핸드헬드 레이저 용접기를 이미 보유하거나 사용할 계획이지만, 두꺼운 부품용 로봇 아크 용접도 필요한 작업장. | 가치는 단순한 자동화에만 있지 않습니다. 두꺼운 판재 아크 용접, 얇은 판재 레이저 용접, 얇은 판재 레이저 절단을 하나의 모션 플랫폼에서 수행합니다. |
| 패키지 항목 | 레이저 도구 추가 전에 중요한 이유 |
|---|---|
| 로봇 본체 및 도달 범위 | 페이로드, 도달 거리, 손목 토크, 반복성은 레이저 헤드, 브래킷, 케이블, 선택적 퀵 체인지 도구를 안전하게 운반할 수 있는지 결정합니다. |
| 용접 소스 및 프로세스 I/O | 아크 용접과 레이저 용접은 시작 신호, 가스 타이밍, 알람 피드백, 프로세스 인터록이 다릅니다. 제어 인터페이스는 가정하지 말고 검토해야 합니다. |
| 토치, 와이어, 가스, 냉각 배치 | 기존 아크 용접 케이블 경로는 레이저 광섬유, 레이저 헤드 케이블, 보조 가스 라인에 적합하지 않을 수 있습니다. 움직임 테스트를 통해 굽힘 반경과 케이블 끌림을 확인해야 합니다. |
| 교육 및 프로세스 소프트웨어 | 작업자는 아크 용접, 레이저 용접, 레이저 광 절단에 대해 별도의 레시피, TCP 값, 안전 전환 단계를 필요로 합니다. |
| 안전 인클로저 | 아크 용접 보호는 레이저 안전과 다릅니다. 모든 레이저 업그레이드는 차폐, 인터록, 개인 보호 장비, 연기 추출, 비상 정지 검토가 다시 필요합니다. |
핵심 DIY 프로세스
변환 자체는 개념적으로 복잡하지 않습니다. 주요 작업은 기계적 장착, 신호 일치, 경로 가르치기, 프로세스 조정입니다.
- 장착대 설계: WeldAir 핸드헬드 레이저 용접 헤드를 협동 로봇 끝 플랜지에 고정하는 금속 장착 브래킷을 만듭니다.
- 신호 일치: 핸드헬드 레이저 용접기와 로봇 제어 시스템 간의 주요 프로세스 신호를 연결합니다.
- 경로 가르치기: 협동 로봇 핸드 가이드 교육을 사용하여 반복 가능한 절단 또는 용접 경로를 만듭니다.
- 매개변수 조정: 필요에 따라 초점 높이, 가스 압력, 속도, 레이저 출력, 와이어 공급 동작을 조정합니다.
1단계: 안정적인 장착 브래킷 제작
첫 번째 단계는 WeldAir 핸드헬드 용접 헤드를 협동 로봇에 단단히 고정하는 금속 구조 부품을 설계하는 것입니다. 이 브래킷은 작은 디테일처럼 보일 수 있지만 안정성, 안전성, 반복성에 직접적인 영향을 미칩니다.
브래킷은 움직임 중에 헤드를 견고하게 유지해야 하며, 노즐과 렌즈 유지보수를 위한 충분한 공간을 남겨두고 로봇 손목에 과부하가 걸리지 않도록 해야 합니다. 케이블 배선도 중요합니다. 광섬유 케이블, 제어 케이블, 가스 튜브, 와이어 공급 경로는 로봇 움직임 중에 당겨지거나 눌리지 않아야 합니다.
2단계: 프로세스 신호 연결
용접 헤드가 장착된 후에는 핸드헬드 레이저 용접기와 로봇이 통신해야 합니다. 이 프로젝트에서 주요 신호는 레이저 방출, 용접 제어, 와이어 공급, 차폐 가스 또는 보조 가스 분사였습니다.
목표는 시스템을 불필요하게 복잡하게 만드는 것이 아닙니다. 목표는 동기화입니다. 로봇이 시작 지점에 도달하면 프로세스가 올바른 순서로 시작되어야 합니다. 로봇이 경로를 완료하면 레이저와 관련 출력이 신뢰성 있게 중지되어야 합니다.
이중 공정 플랫폼의 경우 이 신호 작업이 더욱 중요해집니다. 아크 용접은 아크 시작, 가스, 와이어 공급, 전류 또는 전압 제어 및 용접기 알람 피드백이 필요할 수 있습니다. 레이저 용접은 레이저 활성화, 방출 제어, 가스, 사용 시 와이어 공급, 수냉 또는 공기 냉각 상태 및 레이저 안전 인터록이 필요합니다. 로봇은 이 두 도구를 동일한 장치로 취급해서는 안 됩니다.
3단계: 절단 또는 용접 경로 가르치기
이것이 협동 로봇이 DIY 작업에 유용한 이유입니다. 처음부터 복잡한 로봇 프로그램을 작성하는 대신 작업자가 손으로 코봇을 움직이고 포인트를 기록하여 반복 가능한 경로를 만들 수 있습니다.
절단 테스트의 경우 초점은 일반적으로 궤적, 절단 높이, 가스 압력, 레이저 출력 및 로봇 이동 속도에 맞춰집니다. 용접 테스트의 경우 작업자는 토치 각도, 비드 위치, 와이어 공급 및 용접 속도도 고려해야 합니다.
4단계: 초점, 가스 및 속도 조정
첫 번째 절단 또는 용접은 거의 최종 결과가 아닙니다. 공정 조정이 필요합니다. 브루스의 주요 조정 포인트는 초점 위치, 용접 헤드와 재료 간 거리, 가스 압력 및 로봇의 이동 속도였습니다.
절단 가장자리가 깨끗하지 않으면 팀은 초점 높이, 가스 세기 및 속도를 조정할 수 있습니다. 용접 결과가 일관되지 않으면 팀은 토치 각도, 경로 정확도, 와이어 공급 및 레이저 매개변수를 확인할 수 있습니다.
이 설정이 적합한 경우
이 WeldAir + 코봇 전환은 전용 판금 레이저 절단기를 대체하는 것이 아니라 유연한 자동화 개념으로 이해하는 것이 가장 좋습니다. 작업에 반복성이 필요하지만 전체 CNC 절단 플랫폼 구축을 정당화하지 못할 때 유용합니다.
- 수동 피로가 일관성에 영향을 미치는 단일 제품에 대한 반복 용접.
- 평평한 테이블에 자연스럽게 맞지 않는 3차원 또는 각진 작업물.
- 소량 배치 시험, 통합업체 검증 또는 작업장 시연.
- 절단량과 두께가 제한된 경량 절단 테스트.
- 기존 휴대용 레이저 용접기를 사용하여 자동화를 탐색하려는 고객.
- 이미 아크 용접 자동화가 필요한 작업장으로, 얇은 판 부품에 대해 레이저 용접을 평가하고자 하는 곳.
도구 교체 전에 반드시 확인해야 할 사항
공유 코봇 플랫폼의 매력적인 부분은 명확합니다: 열, 충전 금속 및 침투가 필요한 경우 아크 용접을 사용하고, 속도, 낮은 변형 및 얇은 판 품질이 중요한 경우 레이저 용접을 사용합니다. 하지만 엔지니어링 검토가 먼저 이루어져야 합니다.
- 로봇 페이로드 및 손목 토크: 도구, 브래킷, 토치 또는 레이저 헤드, 케이블 드래그, 가스 튜브, 와이어 공급 경로 및 모든 퀵 체인지 하드웨어를 포함합니다.
- 엔드 플랜지 및 툴 센터 포인트: 아크 토치와 레이저 헤드를 반복적으로 장착할 수 있는지, 별도의 TCP 값을 저장하고 불러올 수 있는지 확인하세요.
- 케이블 및 광섬유 경로: 레이저 광섬유 케이블은 굽힘 반경 제한이 있으며 아크 용접 케이블처럼 배선해서는 안 됩니다.
- I/O 및 공정 제어: 아크 시작, 가스, 와이어 공급, 레이저 방출, 안전 활성화 및 알람 피드백이 명확히 매핑되어야 합니다.
- 소프트웨어 워크플로우: 작업자는 단순한 기계 교체뿐 아니라 별도의 공정 레시피와 안전한 전환 단계를 필요로 합니다.
- 안전 인클로저: 협동로봇 아크 용접 스테이션과 협동로봇 레이저 용접 스테이션은 서로 다른 안전 위험이 있습니다. 레이저 차폐, 인터록, PPE, 연기 추출, 비상 정지 및 현지 기준을 다시 검토해야 합니다.
시도하기 전 엔지니어링 노트
- 페이로드를 확인하세요: 경로 실행 전에 로봇 페이로드, 손목 토크, 브래킷 무게, 헤드 무게 및 케이블 부하를 확인하세요.
- 케이블을 보호하세요: 광섬유, 가스, 전기 및 와이어 공급 경로를 계획하여 로봇 동작 시 장력이 걸리거나 급격한 굴곡이 생기지 않도록 하세요.
- 안전한 순서를 사용하세요: 레이저 출력, 가스, 와이어 공급 및 로봇 동작은 제어된 순서로 시작하고 중지해야 합니다.
- 안전을 최우선으로 하세요: 적절한 레이저 차폐, 인터록, 개인 보호 장비(PPE), 연기 추출, 비상 정지 및 현지 안전 절차를 사용하세요.
결론
이 DIY 프로젝트는 WeldAir 핸드헬드 레이저 용접기를 로봇 가이드 공정 도구로 전환하는 실용적인 방법을 보여줍니다. 변환은 마운팅 브래킷으로 시작하여 신호 매칭을 거치고, 협동로봇 티칭을 사용해 절단 또는 용접 경로를 반복합니다.
이것은 전문 CNC 레이저 절단기를 대체하려는 것이 아닙니다. 대신, 핸드헬드 레이저 사용자가 또 다른 경로를 선택할 수 있게 합니다: 핸드헬드 레이저 시스템의 유연성을 유지하면서 협동로봇이 반복 가능한 동작을 처리하도록 하는 것입니다.
다음 단계는 단순히 레이저 용접과 아크 용접의 비교가 아닙니다. 더 흥미로운 방향은 두 가지 모두 평가할 수 있는 유연한 협동로봇 플랫폼입니다: 두꺼운 구조물 작업을 위한 아크 용접과 얇은 판재, 저변형, 소량 작업을 위한 WeldAir 레이저 용접 또는 경량 절단. 많은 작업장에서는 이 조합이 협동로봇 자동화의 진정한 가치일 수 있습니다.
실제 프로젝트 검토를 위해 재료 유형, 두께, 부품 사진, 원하는 용접 또는 절단 품질, 경로 모양, 고정 장치 제약, 로봇 도달 범위, 페이로드, 사용 가능한 안전 인클로저 및 공정 변경 요구 사항을 준비하세요. 이러한 세부 사항이 고정 CNC 모듈, Dobot CRA 변환, 통합 용접 셀 또는 전용 기계 중 어떤 것이 더 나은 솔루션인지 결정합니다.
