Poate un sudor cu laser portabil să devină un instrument de sudură și tăiere ușoară ghidat de robot? În acest proiect DIY, am folosit sudorul cu laser portabil WeldAir ca sistem de bază, am montat capul de sudură portabil pe un robot colaborativ și am conectat semnalele de proces de bază astfel încât robotul să poată repeta o traiectorie învățată.
Demonstrație: cobotul ghidează capul de laser portabil WeldAir prin teste simple de tăiere și sudură.
De ce să încercați o conversie cu cobot?
Sudura cu laser portabilă este flexibilă, dar rezultatul final depinde încă mult de operator. Unghiul de sudură, viteza de deplasare, stabilitatea mâinii, postura și oboseala influențează toate cordonul de sudură. Pentru sudură repetată pe un singur produs, operarea manuală poate deveni obositoare, iar consistența poate fi dificil de menținut pe perioade lungi.
Bruce, inginerul din spatele acestei conversii DIY, a pornit de la această problemă practică. Dacă un robot colaborativ poate înlocui mișcarea brațului operatorului, procesul devine mai ușor de repetat. Sistemul portabil cu laser oferă în continuare laserul, capul de sudură, gazul și capacitatea de alimentare cu sârmă, în timp ce cobotul asigură mișcarea controlată.
Ideea este simplă: păstrați hardware-ul familiar al laserului portabil WeldAir, dar folosiți un robot colaborativ ca platformă de mișcare pentru traiectorii de sudură repetabile și teste ușoare de tăiere.
Evaluarea unui robot Dobot CRA ca platformă de mișcare
După testul cobotului WeldAir, următoarea întrebare practică este dacă o platformă documentată de robot colaborativ poate susține diferite procese de sudură atunci când unealta finală, semnalele, rutarea cablurilor și sistemul de siguranță sunt proiectate pentru aplicație.
Robotul colaborativ Dobot CRA Series este disponibil aici în trei configurații: CR5A, CR10A și CR12A. Sarcinile utile nominale și razele de lucru sunt de 5 kg / 900 mm, 10 kg / 1300 mm și respectiv 12 kg / 1200 mm. Toate trei sunt roboți cu șase axe și suportă învățare prin tragere, programare grafică și instalare la orice unghi.
Această listare este pentru configurația selectată a robotului Dobot CRA, nu pentru o stație completă de sudură cu arc sau sudură cu laser. O celulă de sudură funcțională poate necesita suplimentar o sursă de sudură sau laser, torță sau cap de sudură, suport de montare, alimentator de sârmă, echipament de răcire și gaz, dispozitive de fixare, gestionare a cablurilor, protecție, software de proces și integrare de sistem. Conținutul final trebuie confirmat în ofertă și în lista de ambalare.
Robot colaborativ Dobot CRA cu șase axe, cu controler, învățare prin tragere, programare grafică și instalare la orice unghi.
Acest lucru este util pentru proiectul WeldAir deoarece robotul CRA poate fi evaluat ca o platformă de mișcare repetabilă. Un atelier care deține deja un sudor laser portabil poate evalua dacă unul dintre cele trei modele CRA are sarcina utilă, raza de acțiune, volumul de lucru și interfețele necesare pentru sudură ghidată de robot sau teste ușoare de tăiere. Vezi Robot colaborativ Dobot CRA Series — CR5A / CR10A / CR12A.
Notă importantă: asta nu înseamnă că un robot Dobot CRA poate accepta imediat un cap laser WeldAir. Sarcina utilă și centrul de greutate, montarea pe flanșa finală, rutarea cablurilor, semnalele I/O, secvențierea procesului și siguranța laserului trebuie toate verificate înainte de a considera configurația compatibilă.
| Model Dobot CRA | Sarcină utilă nominală | Rază de lucru | Punct de plecare pentru selecție |
|---|---|---|---|
| CR5A | 5 kg | 900 mm | Începe aici când sarcina totală purtată este mai ușoară și aplicația se încadrează în raza de lucru mai mică. |
| CR10A | 10 kg | 1300 mm | Oferă cea mai lungă rază de lucru dintre aceste trei modele, cu o sarcină utilă nominală de 10 kg. |
| CR12A | 12 kg | 1200 mm | Oferă cea mai mare sarcină utilă nominală dintre aceste trei modele, cu o rază de lucru de 1200 mm. |
Selecția modelului trebuie să includă capul de sudură, suportul, cablurile și furtunurile purtate la încheietură, accesoriile, piesa dacă este purtată, centrul de greutate, curba de sarcină utilă și volumul complet de lucru.
De ce să nu montezi pur și simplu capul portabil pe un modul CNC?
Mulți utilizatori întreabă dacă un cap de sudură laser portabil poate fi fixat pe o masă CNC mică sau pe un modul de mișcare XY pentru tăiere. Această abordare poate avea sens pentru foi plate, profile simple și lucrări plane repetate. Dar nu este întotdeauna cea mai bună potrivire pentru modul în care utilizatorii de lasere portabile lucrează efectiv.
În multe ateliere, cerința de tăiere este ocazională, materialul nu este foarte gros, iar valoarea reală este încă în sudura flexibilă. O masă fixă poate fi utilă, dar limitează piesa la dimensiunea mesei și, în general, la geometria plată. Un cobot poate ajunge în jurul unei piese, poate aborda din unghiuri diferite și poate comuta mai natural între sudură și demonstrații ușoare de tăiere.
| Subiect | CNC mic sau modul XY | Conversia WeldAir + Cobot |
|---|---|---|
| Platforma de mișcare | Capul laser este fixat pe o masă de mișcare plată. | Capul portabil WeldAir este fixat la capătul unui robot colaborativ. |
| Potrivirea piesei | Piesa trebuie de obicei să se potrivească pe pat sau în zona dispozitivului de fixare. | Robotul se poate apropia mai mult de piesă și poate aborda din mai multe direcții. |
| Configurarea traseului | De obicei, este mai aproape de programarea CNC sau de profilele plate importate. | Se poate folosi învățarea ghidată manual pentru puncte și traiectorii simple. |
| Cea mai bună utilizare | Tăiere plată, repetată, pe bază de masă. | Sudură repetată, acces tridimensional, demonstrații și teste ușoare de tăiere. |
| Limitarea principală | Mai puțin flexibil pentru piese de lucru incomode sau tridimensionale. | Nu este un înlocuitor pentru un tăietor laser dedicat de înaltă viteză pentru tablă. |
De la conversia DIY la o platformă robotizată partajată
Cea mai puternică logică de cumpărare nu se limitează la un singur proces. Un robot Dobot CRA poate fi evaluat ca platformă de mișcare pentru mai multe lucrări de atelier, dar fiecare proces necesită propriul instrument final compatibil, hardware de montare, echipament de proces, semnale de control, rutare cabluri, flux de lucru software și evaluare de siguranță.
Dacă clientul are deja un sudor cu laser portabil, un robot CRA poate fi considerat punctul de plecare pentru o celulă proiectată. Sudarea cu arc, sudarea cu laser și tăierea ușoară cu laser au cerințe diferite de echipament și siguranță; niciunul dintre aceste pachete de proces nu este inclus implicit cu robotul decât dacă este specificat în oferta finală.
Valoare practică: un robot corect selectat poate oferi o platformă comună de mișcare pentru evaluarea sudării cu arc, sudării cu laser și tăierii ușoare cu laser. Potrivirea reală depinde de modelul CRA selectat, sarcina completă transportată, centrul de greutate, volumul de lucru, interfețele, echipamentul de proces, integrarea și designul de siguranță.
Pentru cumpărătorii care au deja un sudor cu laser portabil, revizuirea ar trebui să înceapă prin alegerea între CR5A, CR10A și CR12A în funcție de sarcina completă transportată și raza de acțiune necesară. Suportul de montare, centrul de greutate al sarcinii, rutarea cablurilor, I/O, echipamentul de proces și sistemul de siguranță trebuie apoi revizuite înainte de orice test de sudare sau tăiere.
| Proces | Unde se potrivește cel mai bine | De ce contează pe un cobot |
|---|---|---|
| Sudare cu arc | Material mai gros, cordoane de sudură mai mari, piese structurale, lucrări care necesită metal de adaos și toleranță mai mare la spațiu. | Cobotul repetă traseul torței în timp ce procesul cu arc gestionează lucrări de fabricație mai grele. |
| Sudare cu laser | Foi subțiri, aport termic redus, suduri mai curate, distorsiuni mai mici, oțel inoxidabil, lucrări de dulapuri, asamblări mici. | Cobotul ajută la menținerea vitezei de deplasare, unghiului și poziției constante pentru suduri laser repetabile. |
| Tăiere cu lumină laser | Material subțire, tăieturi mici, finisare, lucrări demonstrative și teste flexibile în atelier. | Același traseu al robotului poate fi folosit pentru teste simple de tăiere când un tăietor laser dedicat pentru foi nu este justificat. |
| Bază cobot partajată | Ateliere care dețin deja sau plănuiesc să folosească un sudor cu laser portabil, dar au nevoie și de sudare cu arc robotică pentru piese mai groase. | Valoarea nu este doar automatizarea. Este sudarea cu arc pe plăci groase, sudarea cu laser pe foi subțiri și tăierea cu laser pe foi subțiri de pe o singură platformă de mișcare. |
| Articol din pachet | De ce contează înainte de a adăuga un instrument cu laser |
|---|---|
| Corp și rază de acțiune a robotului | Sarcina utilă, raza de acțiune, cuplul încheieturii și repetabilitatea decid dacă capul laser, suportul, cablurile și scula opțională cu schimbare rapidă pot fi purtate în siguranță. |
| Sursa de sudură și I/O proces | Sudura cu arc și sudura laser necesită semnale de pornire diferite, temporizarea gazului, feedback de alarmă și interblocări ale procesului. Interfața de control trebuie revizuită, nu presupusă. |
| Dispunerea torței, sârmei, gazului și răcirii | Traseul cablului pentru sudură cu arc existent poate să nu fie potrivit pentru o fibră laser, cablu cap laser sau linie de gaz de asistență. Testele de mișcare trebuie să confirme raza de îndoire și frecarea cablului. |
| Software de învățare și proces | Operatorii au nevoie de rețete separate, valori TCP și pași siguri de schimbare pentru sudură cu arc, sudură laser și tăiere cu lumină laser. |
| Închidere de siguranță | Protecția la sudură cu arc nu este aceeași cu siguranța laserului. Orice upgrade laser necesită revizuirea protecției, interblocărilor, echipamentului de protecție personală, extracției fumului și opririi de urgență. |
Procesul principal DIY
Conversia în sine nu este complicată ca și concept. Munca principală constă în montajul mecanic, potrivirea semnalelor, învățarea traseului și reglarea procesului.
- Proiectați suportul: creați un suport metalic de montare care fixează capul de sudură laser portabil WeldAir pe flanșa finală a cobotului.
- Potriviți semnalele: conectați semnalele cheie ale procesului între sudorul laser portabil și sistemul de control al robotului.
- Învățați traseul: folosiți învățarea ghidată manual a cobotului pentru a construi o traiectorie repetabilă de tăiere sau sudură.
- Reglați parametrii: ajustați înălțimea focalizării, presiunea gazului, viteza, puterea laserului și comportamentul alimentării cu sârmă după necesitate.
Pasul 1: Construirea unui suport de montare stabil
Primul pas este să proiectăm o piesă structurală metalică care să fixeze ferm capul de sudură portabil WeldAir pe robotul colaborativ. Acest suport poate părea un detaliu mic, dar afectează direct stabilitatea, siguranța și repetabilitatea.
Suportul trebuie să mențină capul rigid în timpul mișcării, să lase suficient spațiu pentru întreținerea duzei și a lentilei și să evite supraîncărcarea încheieturii robotului. De asemenea, rutarea cablurilor este importantă. Cablu de fibră, cablu de control, tub de gaz și traseul de alimentare cu sârmă nu trebuie să fie întinși sau prinși în timpul mișcării robotului.
Pasul 2: Conectarea semnalelor procesului
După montarea capului de sudură, sudorul laser portabil și robotul trebuie să comunice. În acest proiect, semnalele cheie includ emisia laserului, controlul sudurii, alimentarea cu sârmă și suflarea gazului de protecție sau gazului de asistență.
Scopul nu este să se complice inutil sistemul. Scopul este sincronizarea. Când robotul ajunge la punctul de start, procesul trebuie să înceapă în ordinea corectă. Când robotul termină traseul, laserul și ieșirile aferente trebuie să se oprească fiabil.
Pentru o platformă cu două procese, această semnalizare devine și mai importantă. Sudura cu arc poate necesita pornirea arcului, gaz, alimentare cu sârmă, controlul curentului sau tensiunii și feedback de alarmă al sudorului. Sudura cu laser necesită activarea laserului, controlul emisiilor, gaz, alimentare cu sârmă când este folosită, stare de răcire cu apă sau aer și interblocări de siguranță laser. Robotul nu trebuie să trateze niciodată aceste două unelte ca pe același dispozitiv.
Pasul 3: Învățați un traseu de tăiere sau sudură
Aici devine util robotul colaborativ pentru lucrări DIY. În loc să scrie un program complex de robot de la început, operatorul poate mișca cobotul manual, înregistra puncte și crea un traseu repetabil.
Pentru un test de tăiere, focalizarea este de obicei pe traiectorie, înălțimea tăierii, presiunea gazului, puterea laserului și viteza de deplasare a robotului. Pentru un test de sudură, operatorul trebuie să ia în considerare și unghiul torței, poziția cordonului, alimentarea cu sârmă și viteza de sudură.
Pasul 4: Ajustați focalizarea, gazul și viteza
Prima tăietură sau sudură rar este rezultatul final. Procesul necesită reglaje. Principalele puncte de ajustare ale lui Bruce au fost poziția focalizării, distanța dintre capul de sudură și material, presiunea gazului și viteza de mișcare a robotului.
Dacă marginea tăiată nu este curată, echipa poate ajusta înălțimea focalizării, intensitatea gazului și viteza. Dacă rezultatul sudurii este inconsistent, echipa poate verifica unghiul torței, acuratețea traseului, alimentarea cu sârmă și parametrii laserului.
Unde are sens această configurație
Această conversie WeldAir + cobot este cel mai bine înțeleasă ca un concept flexibil de automatizare, nu ca un înlocuitor pentru un tăietor laser dedicat pentru tablă. Este utilă când lucrarea necesită repetabilitate, dar nu justifică construirea unei platforme CNC complete de tăiere.
- Sudură repetată pe un singur produs unde oboseala manuală afectează consistența.
- Piese tridimensionale sau înclinate care nu se potrivesc natural pe o masă plată.
- Probe în loturi mici, validarea integratorului sau demonstrații în atelier.
- Teste ușoare de tăiere unde volumul și grosimea tăierii sunt limitate.
- Clienți care vor să exploreze automatizarea folosind un sudor laser portabil existent.
- Ateliere care au deja nevoie de automatizare pentru sudura cu arc, dar doresc și să evalueze sudura cu laser pentru piese din tablă subțire.
Ce trebuie confirmat înainte de schimbarea uneltei
Partea atractivă a unei platforme cobot partajate este clară: folosiți sudura cu arc acolo unde sunt necesare căldura, metalul de adaos și penetrarea; folosiți sudura cu laser acolo unde contează viteza, distorsiunea redusă și calitatea tablei subțiri. Dar revizuirea inginerească trebuie să vină prima.
- Sarcina robotului și cuplul la încheietură: include unealta, suportul, torța sau capul laser, cablul de tracțiune, tubul de gaz, traseul de alimentare cu sârmă și orice hardware pentru schimbare rapidă.
- Flanșa finală și punctul central al sculei: confirmați dacă torța cu arc și capul laser pot fi montate repetabil și dacă valorile TCP separate pot fi stocate și rechemate.
- Traseul cablurilor și fibrei: un cablu de fibră laser are limite de rază de îndoire și nu trebuie rutat ca un cablu pentru sudură cu arc.
- I/O și controlul procesului: pornirea arcului, gazul, alimentarea cu sârmă, emisia laserului, activarea siguranței și feedback-ul de alarmă trebuie mapate clar.
- Flux de lucru software: operatorii au nevoie de rețete de proces separate și pași siguri de schimbare, nu doar o simplă înlocuire mecanică.
- Închidere de siguranță: o stație cobot pentru sudură cu arc și o stație cobot pentru sudură cu laser au riscuri de siguranță diferite. Protecția laser, întrerupătoarele de siguranță, echipamentul de protecție personală, extracția de fum, oprirea de urgență și standardele locale trebuie revizuite din nou.
Note inginerești înainte de a încerca acest lucru
- Verificați sarcina utilă: confirmați sarcina utilă a robotului, cuplul la încheietură, greutatea suportului, greutatea capului și încărcarea cablurilor înainte de a rula traseele.
- Protejați cablurile: planificați traseele pentru fibră, gaz, electricitate și alimentarea cu sârmă astfel încât mișcarea robotului să nu creeze tensiune sau îndoiri ascuțite.
- Folosiți o secvență sigură: ieșirea laserului, gazul, alimentarea cu sârmă și mișcarea robotului trebuie pornite și oprite într-o secvență controlată.
- Prioritizați siguranța: folosiți protecție adecvată pentru laser, întrerupătoare de siguranță, echipament de protecție personală, extracție de fum, oprire de urgență și proceduri locale de siguranță.
Concluzie
Acest proiect DIY arată o metodă practică de a transforma un sudor laser portabil WeldAir într-un instrument de proces ghidat de robot. Conversia începe cu un suport de montare, continuă cu potrivirea semnalelor și apoi folosește învățarea cobot pentru a repeta traseele de tăiere sau sudură.
Nu este menit să înlocuiască un tăietor laser CNC profesional. În schimb, oferă utilizatorilor de lasere portabile o altă cale: păstrați flexibilitatea unui sistem laser portabil, dar lăsați un robot colaborativ să gestioneze mișcarea repetabilă.
Următorul pas nu este pur și simplu sudura cu laser versus sudura cu arc. O direcție mai interesantă este o platformă cobot flexibilă care poate fi evaluată pentru ambele: sudură cu arc pentru lucrări structurale mai groase și sudură cu laser WeldAir sau tăiere ușoară pentru foi subțiri, cu distorsiuni reduse și loturi mici. Pentru multe ateliere, această combinație poate fi adevărata valoare a automatizării cu cobot.
Pentru o evaluare reală a proiectului, pregătiți tipul materialului, grosimea, fotografiile piesei, calitatea dorită a sudurii sau tăierii, forma traseului, constrângerile dispozitivului de fixare, raza de acțiune a robotului, sarcina utilă, închiderea de siguranță disponibilă și cerințele privind schimbarea procesului. Aceste detalii determină dacă o modul CNC fix, o conversie Dobot CRA, o celulă de sudură integrată sau o mașină dedicată este soluția mai bună.
