Poate un sudor cu laser portabil să devină o unealtă de sudură și tăiere ușoară ghidată 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 pentru ca robotul să poată repeta un traseu învățat.
Demonstrație: cobotul ghidează capul laser portabil WeldAir prin teste simple de tăiere și sudură.
De ce să încerci o conversie cu cobot?
Sudura cu laser portabil 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 laser portabil oferă în continuare laserul, capul de sudură, gazul și capacitatea de alimentare cu sârmă, în timp ce cobotul oferă mișcare controlată.
Ideea este simplă: păstrează hardware-ul familiar al laserului portabil WeldAir, dar folosește un robot colaborativ ca platformă de mișcare pentru trasee de sudură repetabile și teste ușoare de tăiere.
O nouă observație dintr-un pachet de sudură cu arc cu cobot
După acest test WeldAir cu cobot, am văzut și o direcție interesantă la o expoziție de sudură: pachete compacte de sudură cu arc cu cobot construite în jurul unui robot colaborativ, o bază mobilă, o sursă de putere pentru sudură, o torță, rutare cabluri și un flux de lucru pentru programare.
Acest lucru contează deoarece schimbă întrebarea. În loc să se întrebe doar dacă un cap laser portabil poate fi montat pe un robot, multe ateliere pot pune o întrebare mai practică: poate o platformă de mișcare cobot să susțină diferite procese de sudură dacă unealta finală, semnalele și sistemul de siguranță sunt proiectate corespunzător?
Materialele pe care le-am revizuit prezentau pachetul de sudură cu arc ca o stație completă, nu doar un braț robot gol. Un pachet practic necesită de obicei corpul robotului, controlerul, baza mobilă, sursa de putere pentru sudură, alimentatorul de sârmă, torța, răcirea sau suportul de gaz, rutarea cablurilor, interfața de programare și software-ul de proces să funcționeze împreună.
Acest lucru este util pentru proiectul nostru WeldAir deoarece oferă conversiei laser DIY un pas următor mai realist. Dacă un atelier dorește deja o platformă cobot pentru sudură cu arc și deține deja un sudor laser portabil, aceeași platformă de mișcare a robotului poate deveni punctul de plecare pentru evaluarea sudurii cu laser și a tăierii ușoare cu laser, în loc să cumpere un sistem de automatizare separat pentru fiecare proces. Un pachet de referință este acum listat ca Pachetul de sudură cu arc pentru robot colaborativ CEBBOTS.
Notă importantă: asta nu înseamnă că orice cobot pentru sudură cu arc poate accepta imediat un cap laser WeldAir. Sarcina utilă, montarea pe flanșă, rutarea cablurilor, semnalele I/O, secvențierea procesului și siguranța laserului trebuie toate verificate înainte de a declara o platformă compatibilă.
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 mică CNC sau pe un modul de mișcare XY pentru tăiere. Această abordare poate avea sens pentru tablă plată, profile simple și lucrări plane repetate. Dar nu este întotdeauna cea mai bună potrivire pentru modul în care utilizatorii de laser portabil 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 de lucru 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 demonstrații de sudură și tăiere ușoară cu laser.
| Subiect | Mic CNC 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 de lucru | Piesa trebuie de obicei să se potrivească pe pat sau în zona dispozitivului de fixare. | Robotul poate să se apropie mai mult de piesa de lucru și să abordeze din mai multe direcții. |
| Configurarea traseului | De obicei, mai aproape de programarea CNC sau profiluri plate importate. | Poate folosi învățarea ghidată manual pentru puncte și traiectorii simple. |
| Cea mai bună utilizare | Tăiere plată, repetată, pe 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 de sudură partajată
Cea mai puternică logică de cumpărare nu este doar „robotizarea sudurii cu arc.” Este posibilitatea de a folosi o singură platformă de mișcare cobot pentru mai multe sarcini din atelier. Un pachet complet de cobot pentru sudură cu arc rezolvă deja mișcarea robotului, montarea torței, o bază mobilă, integrarea sursei de alimentare, controlul gazului și alimentarea cu sârmă, învățarea traseului și fluxul de lucru al operatorului.
Dacă clientul are deja un sudor laser portabil, adăugarea unui cobot + pachet de sudură cu arc poate crea o celulă de valoare mai mare: sudura cu arc gestionează plăci mai groase și suduri cu mult metal de adaos, sudura cu laser gestionează foi subțiri cu aport termic redus și cusături mai curate, iar capul laser poate fi evaluat și pentru tăiere ușoară pe material subțire.
Valoare practică: o singură investiție în cobot poate susține trei direcții utile: sudură cu arc pentru material mai gros, sudură cu laser pentru foi subțiri și tăiere ușoară cu laser pentru foi subțiri. Aici raportul cost-performanță devine mult mai puternic decât cumpărarea unei stații robotizate cu scop unic.
Pentru cumpărătorii care au deja un sudor laser portabil, calea de achiziție devine mai clară: adăugați pachetul de sudură cu arc pentru cobot pentru piese mai groase, păstrați sudorul laser pentru sudură pe foi subțiri și revizuiți montarea capului laser și I/O înainte de a folosi același traseu cobot pentru teste de tăiere pe foi subțiri.
| 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 toleranțe mai mari ale spațiului. | 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 dulap, 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 comună | Ateliere care dețin deja sau plănuiesc să folosească un sudor laser portabil, dar au nevoie și de sudură robotică cu arc 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. |
| Element de pachet | De ce contează înainte de a adăuga o unealtă laser |
|---|---|
| Corp robot și rază de acțiune | Sarcina utilă, raza de acțiune, cuplul la încheietură și repetabilitatea decid dacă capul laser, suportul, cablurile și scula opțională cu schimbare rapidă pot fi transportate în siguranță. |
| Sursa de sudură și I/O-ul procesului | Sudarea cu arc și sudarea cu laser necesită semnale de pornire diferite, sincronizarea gazului, feedback de alarmă și interblocări ale procesului. Interfața de control trebuie revizuită, nu presupusă. |
| Dispunerea torței, firului, gazului și răcirii | Traseul existent al cablului pentru sudură cu arc poate să nu fie potrivit pentru un cablu de fibră laser, cablu pentru capul laser sau linie de gaz de asistență. Testele de mișcare ar trebui să confirme raza de îndoire și frecarea cablului. |
| Software de învățare și procesare | Operatorii au nevoie de rețete separate, valori TCP și pași siguri de schimbare pentru sudarea cu arc, sudarea cu laser și tăierea cu lumină laser. |
| Închidere de siguranță | Protecția la sudarea cu arc nu este aceeași cu siguranța laserului. Orice upgrade cu laser necesită din nou protecție, întrerupătoare de siguranță, echipament de protecție personală, extracția fumului și revizuirea opririi de urgență. |
Procesul DIY de bază
Conversia în sine nu este complicată ca și concept. Munca principală este montarea mecanică, 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 sudare.
- 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. Traseul cablurilor este, de asemenea, important. Cablu de fibră, cablu de control, tubul 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 au inclus emisia laserului, controlul sudurii, alimentarea cu sârmă și suflarea gazului de protecție sau gazului de asistență.
Scopul nu este de a face sistemul inutil de complex. 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 proces dual, acest semnal devine și mai important. Sudarea cu arc poate necesita pornirea arcului, gaz, alimentarea cu sârmă, controlul curentului sau tensiunii și feedback de la alarma sudorului. Sudarea cu laser necesită activarea laserului, controlul emisiilor, gaz, alimentarea cu sârmă când este folosită, starea răcirii cu apă sau aer și întrerupătoarele de siguranță ale laserului. 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 tăiere 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.
- Teste în loturi mici, validarea integratorului sau demonstrații în atelier.
- Teste ușoare de tăiere unde volumul și grosimea tăierii sunt limitate.
- Clienți care doresc 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 sculei
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 tehnică trebuie să vină prima.
- Sarcina utilă a robotului și cuplul la încheietură: includeți scula, 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 fibrelor: 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 de 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 cobotului 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 opțiune: să păstreze flexibilitatea unui sistem laser portabil, dar să lase un robot colaborativ să gestioneze mișcarea repetabilă.
Următorul pas nu este pur și simplu alegerea între sudura cu laser și cea 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 reprezenta adevărata valoare a automatizării cu cobot.
Pentru o revizuire 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 de schimbare a procesului. Aceste detalii determină dacă o unitate CNC fixă, o conversie cobot, un pachet cobot pentru sudură cu arc sau o mașină dedicată este soluția mai bună.
