Kan een handlaser-lasser een robotgestuurde las- en lichte snijtool worden? In dit doe-het-zelf project gebruikten we de WeldAir handlaser als basissysteem, monteerden de handlaserkop op een collaboratieve robot en verbonden de basisproces-signalen zodat de robot een aangeleerd pad kon herhalen.
Demo: de cobot leidt de WeldAir handlaser door eenvoudige snij- en lasproeven.
Waarom een Cobot-conversie proberen?
Handlaserlassen is flexibel, maar het eindresultaat hangt nog steeds sterk af van de operator. Lashoek, reissnelheid, handstabiliteit, houding en vermoeidheid beïnvloeden allemaal de lasdraad. Voor herhaald lassen op een enkel product kan handmatige bediening vermoeiend worden en consistentie moeilijk te behouden zijn bij lange series.
Bruce, de ingenieur achter deze doe-het-zelf conversie, begon met dat praktische probleem. Als een collaboratieve robot de armbeweging van de operator kan vervangen, wordt het proces gemakkelijker te herhalen. Het handlaser systeem levert nog steeds de laser, laserkop, gas en draadvoeding, terwijl de cobot gecontroleerde beweging biedt.
Het idee is eenvoudig: behoud de vertrouwde WeldAir handlaserhardware, maar gebruik een collaboratieve robot als bewegingsplatform voor herhaalbare laspaden en lichte snijtesten.
Evaluatie van een Dobot CRA Robot als bewegingsplatform
Na de WeldAir cobot-test is de volgende praktische vraag of een gedocumenteerd collaboratief robotplatform verschillende lasprocessen kan ondersteunen wanneer het eindgereedschap, signalen, kabelrouting en veiligheidssysteem zijn ontworpen voor de toepassing.
De Dobot CRA Series collaboratieve robot is hier verkrijgbaar in drie configuraties: CR5A, CR10A en CR12A. Hun nominale draagvermogens en werkstralen zijn respectievelijk 5 kg / 900 mm, 10 kg / 1300 mm en 12 kg / 1200 mm. Alle drie zijn zessasige robots en ondersteunen drag teaching, grafische programmering en installatie onder elke hoek.
Deze aanbieding is voor de geselecteerde Dobot CRA robotconfiguratie, niet voor een complete booglas- of laserlassingsstation. Een werkende lascel kan daarnaast een las- of lasersbron, toorts of laserkop, montagemontage, draadvoeder, koel- en gasapparatuur, bevestigingen, kabelbeheer, afscherming, processoftware en systeemintegratie vereisen. De uiteindelijke inhoud moet worden bevestigd in de offerte en paklijst.
Dobot CRA zessasige collaboratieve robot met controller, drag teaching, grafische programmering en installatie onder elke hoek.
Dit is nuttig voor het WeldAir-project omdat de CRA-robot kan worden geëvalueerd als een herhaalbaar bewegingsplatform. Een werkplaats die al een handbediende laserlasser bezit, kan beoordelen of een van de drie CRA-modellen de vereiste draaglast, reikwijdte, werkruimte en interfaces heeft voor robotgeleid lassen of lichte snijtesten. Zie de Dobot CRA Series Collaborative Robot — CR5A / CR10A / CR12A.
Belangrijke opmerking: dit betekent niet dat een Dobot CRA-robot direct een WeldAir laserkop kan accepteren. Draaglast en zwaartepunt, montage van de eindflens, kabelrouting, I/O-signalen, procesvolgorde en laserveiligheid moeten allemaal worden gecontroleerd voordat een configuratie als compatibel wordt beschouwd.
| Dobot CRA-model | Nominale draaglast | Werkstraal | Selectie startpunt |
|---|---|---|---|
| CR5A | 5 kg | 900 mm | Begin hier wanneer de totale gedragen last lichter is en de toepassing binnen de kleinere werkstraal past. |
| CR10A | 10 kg | 1300 mm | Biedt de langste werkstraal van deze drie modellen, met een nominale draaglast van 10 kg. |
| CR12A | 12 kg | 1200 mm | Biedt de hoogste nominale draaglast van deze drie modellen, met een werkstraal van 1200 mm. |
Modelkeuze moet de laserkop, beugel, polsgedragen kabels en slangen, accessoires, werkstuk indien gedragen, zwaartepunt, draaglastcurve en volledige werkruimte omvatten.
Waarom de handbediende kop niet gewoon op een CNC-module monteren?
Veel gebruikers vragen zich af of een handbediende laserlaserkop kan worden bevestigd aan een kleine CNC-tafel of XY-bewegingsmodule voor snijden. Die aanpak kan logisch zijn voor vlakke platen, eenvoudige profielen en herhaald vlak werk. Maar het is niet altijd de beste match voor de manier waarop handbediende lasergebruikers daadwerkelijk werken.
In veel werkplaatsen is de snijbehoefte incidenteel, is het materiaal niet erg dik en ligt de echte waarde nog steeds in flexibel lassen. Een vaste tafel kan nuttig zijn, maar beperkt het werkstuk ook tot de tafelmaten en meestal vlakke geometrie. Een cobot kan rondom een onderdeel reiken, vanuit verschillende hoeken benaderen en natuurlijker schakelen tussen lassen en lichte snijdemonstraties.
| Onderwerp | Kleine CNC of XY-module | WeldAir + Cobot Conversie |
|---|---|---|
| Bewegingsplatform | De laserkop is bevestigd aan een vlak bewegingsplatform. | De WeldAir handbediende kop is bevestigd aan het uiteinde van een collaboratieve robot. |
| Passend werkstuk | Het onderdeel moet meestal passen binnen het bed of de fixture-ruimte. | De robot kan dichter bij het werkstuk komen en vanuit meer richtingen benaderen. |
| Padinstelling | Meestal dichter bij CNC-programmering of geïmporteerde vlakke profielen. | Kan handgeleid leren gebruiken voor punten en eenvoudige trajecten. |
| Beste gebruik | Vlak, herhaald, tafelgebaseerd snijden. | Herhaald lassen, driedimensionale toegang, demonstraties en lichte snijtesten. |
| Belangrijkste beperking | Minder flexibel voor onhandige of driedimensionale werkstukken. | Geen vervanging voor een speciale hogesnelheids-lasermetaalsnijder. |
Van doe-het-zelf conversie naar een gedeeld robotplatform
De sterkste kooplogica is niet beperkt tot één proces. Een Dobot CRA-robot kan worden geëvalueerd als het bewegingsplatform voor verschillende werkplaatsklussen, maar elk proces vereist zijn eigen compatibele eindgereedschap, montagemateriaal, procesapparatuur, besturingssignalen, kabelgeleiding, softwareworkflow en veiligheidsbeoordeling.
Als de klant al een handlaserlasser heeft, kan een CRA-robot worden beschouwd als het startpunt voor een engineered cel. Booglassen, laserlassen en licht lasersnijden hebben verschillende apparatuur- en veiligheidseisen; geen van deze procespakketten wordt als inbegrepen bij de robot beschouwd tenzij specifiek vermeld in de definitieve offerte.
Praktische waarde: één correct geselecteerde robot kan een gemeenschappelijk bewegingsplatform bieden voor het evalueren van booglassen, laserlassen en licht lasersnijden. De daadwerkelijke geschiktheid hangt af van het gekozen CRA-model, de totale draaglast, het zwaartepunt, het werkbereik, interfaces, procesapparatuur, integratie en veiligheidsontwerp.
Voor kopers die al een handlaserlasser hebben, moet de beoordeling beginnen met het kiezen tussen CR5A, CR10A en CR12A op basis van de totale draaglast en het vereiste bereik. De montagebeugel, het zwaartepunt van de last, kabelgeleiding, I/O, procesapparatuur en veiligheidssysteem moeten vervolgens worden beoordeeld voordat er een las- of snijtest wordt uitgevoerd.
| Proces | Waar het het beste past | Waarom het belangrijk is bij een cobot |
|---|---|---|
| Booglassen | Dikker materiaal, grotere lasnaden, structurele onderdelen, klussen die vulmetaal en sterkere spelingtolerantie vereisen. | De cobot herhaalt het toorts pad terwijl het boogproces zwaarder fabricagewerk afhandelt. |
| Laserlassen | Dunne plaat, lage warmte-inbreng, schonere lassen, minder vervorming, roestvrij staal, kastwerk, kleine assemblages. | De cobot helpt de reissnelheid, hoek en positie consistent te houden voor herhaalbare laserlassen. |
| Lasersnijden met licht | Dun materiaal, kleine sneden, afwerking, demonstratiewerk en flexibele werkplaatstests. | Hetzelfde robotpad kan worden gebruikt voor eenvoudige snijtests wanneer een speciale plaatlasersnijder niet gerechtvaardigd is. |
| Gedeelde cobot-basis | Werkplaatsen die al een handlaserlasser bezitten of van plan zijn er een te gebruiken, maar ook robotbooglassen nodig hebben voor dikkere onderdelen. | De waarde is niet alleen automatisering. Het is booglassen van dikke platen, laserlassen van dunne platen en lasersnijden van dunne platen vanaf één bewegingsplatform. |
| Pakketitem | Waarom het belangrijk is voordat je een lasergereedschap toevoegt |
|---|---|
| Robotlichaam en bereik | Laadvermogen, bereik, polskoppel en herhaalbaarheid bepalen of de laserkop, beugel, kabels en optioneel snelwisselgereedschap veilig kunnen worden gedragen. |
| Lasbron en proces I/O | Booglassen en laserlassen hebben verschillende startsignalen, gastiming, alarmfeedback en procesbeveiligingen nodig. De besturingsinterface moet worden herzien, niet aangenomen. |
| Branders, draad, gas en koeling lay-out | De bestaande booglaskabelgeleiding is mogelijk niet geschikt voor een laservezel, laserkopkabel of hulpgasleiding. Bewegingsproeven moeten de buigradius en kabelweerstand bevestigen. |
| Instructie- en processoftware | Operators hebben aparte recepten, TCP-waarden en veilige omschakelstappen nodig voor booglassen, laserlassen en laserlichtsnijden. |
| Veiligheidsbehuizing | Booglassenbescherming is niet hetzelfde als laserveiligheid. Elke laserupgrade vereist opnieuw afscherming, beveiligingen, persoonlijke beschermingsmiddelen, rookafzuiging en noodstopcontrole. |
Het kern-DIY-proces
De conversie zelf is conceptueel niet ingewikkeld. Het belangrijkste werk is mechanische montage, signaalafstemming, padinstructie en procesafstemming.
- Ontwerp de montage: maak een metalen montagebeugel die de WeldAir handlaserkop aan de cobot-eindflens bevestigt.
- Signalen afstemmen: verbind de belangrijkste proces-signalen tussen de handlaserlasapparaat en het robotbesturingssysteem.
- Leer het pad aan: gebruik handgeleide cobot-instructies om een herhaalbare snij- of lastraject te creëren.
- Parameters afstemmen: pas indien nodig focushoogte, gasdruk, snelheid, laseroutput en draadvoedingsgedrag aan.
Stap 1: Bouw een stabiele montagebeugel
De eerste stap is het ontwerpen van een metalen constructiedeel dat de WeldAir handlaserkop stevig op de collaboratieve robot bevestigt. Deze beugel lijkt misschien een klein detail, maar beïnvloedt direct de stabiliteit, veiligheid en herhaalbaarheid.
De beugel moet de kop tijdens beweging stevig houden, voldoende ruimte laten voor onderhoud aan de nozzle en lens, en overbelasting van de robotpols voorkomen. Kabelgeleiding is ook belangrijk. De vezelkabel, besturingskabel, gastube en draadvoedingspad mogen niet worden getrokken of gekneld tijdens de robotbeweging.
Stap 2: Verbind de proces-signalen
Nadat de laserkop is gemonteerd, moeten de handlaserlasapparaat en de robot met elkaar communiceren. In dit project omvatten de belangrijkste signalen laseremissie, lasbesturing, draadvoeding en afblaas van beschermgas of hulpgas.
Het doel is niet om het systeem onnodig complex te maken. Het doel is synchronisatie. Wanneer de robot het startpunt bereikt, moet het proces in de juiste volgorde starten. Wanneer de robot het pad voltooit, moeten de laser en gerelateerde uitgangen betrouwbaar stoppen.
Voor een dual-process platform wordt dit signaalwerk nog belangrijker. Booglassen kan boogstart, gas, draadvoeding, stroom- of spanningsregeling en feedback van lasalarm nodig hebben. Laserlassen vereist laser inschakeling, emissieregeling, gas, draadvoeding indien gebruikt, water- of luchtkoelingstatus en laserveiligheidsinterlocks. De robot mag deze twee gereedschappen nooit als hetzelfde apparaat behandelen.
Stap 3: Leer een snij- of laspad aan
Hier wordt de collaboratieve robot nuttig voor doe-het-zelfwerk. In plaats van vanaf het begin een complex robotprogramma te schrijven, kan de operator de cobot met de hand bewegen, punten opnemen en een herhaalbaar pad creëren.
Bij een snijtest ligt de focus meestal op de traject, snijhoogte, gasdruk, laservermogen en robotsnelheid. Bij een lastest moet de operator ook rekening houden met branderhoek, lasnaadpositie, draadvoeding en lassnelheid.
Stap 4: Pas focus, gas en snelheid aan
De eerste snede of las is zelden het eindresultaat. Het proces moet worden afgestemd. Bruce’s belangrijkste aanpassingspunten waren de focuspositie, de afstand tussen de laserkop en het materiaal, gasdruk en de bewegingssnelheid van de robot.
Als de snijkant niet schoon is, kan het team de focushoogte, gassterkte en snelheid aanpassen. Als het lasresultaat inconsistent is, kan het team de branderhoek, padnauwkeurigheid, draadvoeding en laserparameters controleren.
Waar deze opstelling zinvol is
Deze WeldAir + cobot-conversie wordt het beste begrepen als een flexibel automatiseringsconcept, niet als vervanging van een speciale plaatlasersnijder. Het is nuttig wanneer herhaalbaarheid nodig is, maar het bouwen van een volledig CNC-snijsysteem niet gerechtvaardigd is.
- Herhaald lassen op een enkel product waarbij handmatige vermoeidheid de consistentie beïnvloedt.
- Driedimensionale of schuine werkstukken die niet natuurlijk op een vlakke tafel passen.
- Kleine-serieproeven, validatie door integratoren of demonstraties in de werkplaats.
- Lichte snijtesten waarbij het snijvolume en de dikte beperkt zijn.
- Klanten die automatisering willen verkennen met een bestaande handbediende laserlasser.
- Werkplaatsen die al automatisering voor booglassen nodig hebben, maar ook laserlassen voor dunne plaatdelen willen evalueren.
Wat moet worden bevestigd voordat het gereedschap wordt gewisseld
Het aantrekkelijke van een gedeeld cobot-platform is duidelijk: gebruik booglassen waar warmte, vulmetaal en penetratie nodig zijn; gebruik laserlassen waar snelheid, lage vervorming en kwaliteit van dun plaatmateriaal belangrijk zijn. Maar de technische beoordeling moet eerst komen.
- Robot payload en polskoppel: omvat het gereedschap, beugel, brander of laserkop, kabelslepend, gastube, draadvoedingspad en alle snelwisselhardware.
- Eindflens en gereedschapcentrum: bevestig of de boogbrander en laserhead herhaalbaar kunnen worden gemonteerd en of aparte TCP-waarden kunnen worden opgeslagen en opgeroepen.
- Kabel- en vezelrouting: een laservezelkabel heeft buigradiuslimieten en mag niet worden gerouteerd zoals een booglaskabel.
- I/O en procesbesturing: boogstart, gas, draadtoevoer, laseremissie, veiligheidsinschakeling en alarmfeedback moeten duidelijk worden toegewezen.
- Softwareworkflow: operators hebben aparte procesrecepten en veilige omschakelstappen nodig, niet alleen een mechanische wissel.
- Veiligheidsbehuizing: een cobot-booglasstation en een cobot-laserlasstation hebben verschillende veiligheidsrisico’s. Laserafscherming, beveiligingen, persoonlijke beschermingsmiddelen, rookafzuiging, noodstop en lokale normen moeten opnieuw worden beoordeeld.
Technische aantekeningen voordat u dit probeert
- Controleer het draagvermogen: bevestig het draagvermogen van de robot, polskoppel, gewicht van de beugel, gewicht van de kop en kabelbelasting voordat paden worden uitgevoerd.
- Bescherm de kabels: plan routes voor vezel, gas, elektriciteit en draadtoevoer zodat robotbeweging geen spanning of scherpe bochten veroorzaakt.
- Gebruik veilige volgorde: laseroutput, gas, draadtoevoer en robotbeweging moeten in een gecontroleerde volgorde worden gestart en gestopt.
- Prioriteer veiligheid: gebruik de juiste laserafscherming, beveiligingen, persoonlijke beschermingsmiddelen, rookafzuiging, noodstop en lokale veiligheidsprocedures.
Conclusie
Dit doe-het-zelfproject toont een praktische manier om een WeldAir-handlaserlasser om te bouwen tot een robotgestuurd procestool. De conversie begint met een montagebeugel, gaat verder met signaalmatching en gebruikt vervolgens cobot-onderwijs om snij- of laspaden te herhalen.
Het is niet bedoeld om een professionele CNC-lasersnijder te vervangen. In plaats daarvan biedt het handlasergebruikers een ander pad: behoud de flexibiliteit van een handlaser-systeem, maar laat een collaboratieve robot de herhaalbare beweging uitvoeren.
De volgende stap is niet simpelweg laser- versus booglassen. Een interessantere richting is een flexibel cobot-platform dat voor beide kan worden geëvalueerd: booglassen voor dikker constructiewerk, en WeldAir-laserlassen of licht snijden voor dunne platen, lage vervorming en kleine series. Voor veel werkplaatsen kan die combinatie de echte waarde van cobot-automatisering zijn.
Voor een echte projectbeoordeling, bereid het materiaaltype, de dikte, foto's van het onderdeel, gewenste las- of snijkwaliteit, padvorm, klembeperkingen, robotbereik, draagvermogen, beschikbare veiligheidsbehuizing en proceswijzigingsvereisten voor. Die details bepalen of een vaste CNC-module, een Dobot CRA-conversie, een geïntegreerde lascel of een speciale machine de betere oplossing is.
