Может ли ручной лазерный сварщик стать инструментом с управлением роботом для сварки и легкой резки? В этом проекте DIY мы использовали ручной лазерный сварщик WeldAir как базовую систему, закрепили ручную сварочную головку на коллаборативном роботе и подключили основные сигналы процесса, чтобы робот мог повторять обученный путь.
Демонстрация: кобот направляет ручную лазерную головку WeldAir через простые тесты резки и сварки.
Зачем пробовать преобразование с коботом?
Ручная лазерная сварка гибкая, но конечный результат сильно зависит от оператора. Угол сварки, скорость перемещения, стабильность руки, поза и усталость влияют на шов. При повторяющейся сварке одного изделия ручная работа может утомлять, и поддерживать стабильность сложно на длительных сериях.
Брюс, инженер, стоящий за этим проектом DIY, начал с этой практической задачи. Если коллаборативный робот может заменить движение руки оператора, процесс становится проще для повторения. Ручная лазерная система по-прежнему обеспечивает лазер, сварочную головку, газ и подачу проволоки, а кобот обеспечивает контролируемое движение.
Идея проста: сохранить привычное ручное лазерное оборудование WeldAir, но использовать коллаборативного робота в качестве платформы движения для повторяемых сварочных траекторий и легких тестов резки.
Почему не просто установить ручную головку на ЧПУ-модуль?
Многие пользователи спрашивают, можно ли закрепить ручную лазерную сварочную головку на малом ЧПУ-столе или XY-модуле для резки. Такой подход может иметь смысл для плоских листов, простых профилей и повторяющейся плоской работы. Но это не всегда лучшее решение для того, как на самом деле работают пользователи ручных лазеров.
Во многих мастерских резка требуется время от времени, материал не очень толстый, а основная ценность всё ещё в гибкой сварке. Фиксированный стол может быть полезен, но он ограничивает заготовку размером стола и в основном плоской геометрией. Кобот может обойти деталь, подойти под разными углами и более естественно переключаться между сваркой и легкой резкой.
| Тема | Малый ЧПУ или XY-модуль | Преобразование WeldAir + Cobot |
|---|---|---|
| Платформа движения | Лазерная головка закреплена на плоском движущемся столе. | Ручная головка WeldAir закреплена на конце коллаборативного робота. |
| Подгонка заготовки | Деталь обычно должна соответствовать размеру стола или области крепления. | Робот может приблизиться к заготовке и подойти с разных направлений. |
| Настройка пути | Обычно ближе к программированию ЧПУ или импортированным плоским профилям. | Можно использовать ручное обучение для точек и простых траекторий. |
| Лучшее применение | Плоская, повторяющаяся резка на основе таблиц. | Повторяющаяся сварка, трехмерный доступ, демонстрации и легкие тесты резки. |
| Основное ограничение | Менее гибок для неудобных или трехмерных заготовок. | Не заменяет специализированный высокоскоростной лазерный резак для листового металла. |
Основной процесс DIY
Сам процесс конверсии по концепции несложен. Основная работа — механический монтаж, согласование сигналов, обучение траектории и настройка процесса.
- Проектирование крепления: создайте металлический кронштейн для крепления ручной лазерной сварочной головки WeldAir к фланцу конца кобота.
- Согласование сигналов: подключите ключевые сигналы процесса между ручным лазерным сварщиком и системой управления роботом.
- Обучение траектории: используйте ручное обучение кобота для создания повторяемой траектории резки или сварки.
- Настройка параметров: при необходимости отрегулируйте высоту фокуса, давление газа, скорость, мощность лазера и подачу проволоки.
Шаг 1: Создание надежного монтажного кронштейна
Первым шагом является проектирование металлической конструкции, которая надежно удерживает ручную сварочную головку WeldAir на коллаборативном роботе. Этот кронштейн может показаться мелочью, но он напрямую влияет на стабильность, безопасность и повторяемость.
Кронштейн должен надежно фиксировать головку во время движения, оставлять достаточно места для обслуживания сопла и линзы, а также не перегружать запястье робота. Важно также правильное прокладывание кабелей. Волоконно-оптический кабель, управляющий кабель, газовая трубка и путь подачи проволоки не должны натягиваться или защемляться при движении робота.
Шаг 2: Подключение сигналов процесса
После установки сварочной головки необходимо обеспечить связь между ручным лазерным сварщиком и роботом. В этом проекте ключевыми сигналами были излучение лазера, управление сваркой, подача проволоки и поддув защитного или вспомогательного газа.
Цель — не усложнять систему без необходимости. Цель — синхронизация. Когда робот достигает начальной точки, процесс должен запускаться в правильной последовательности. Когда робот заканчивает путь, лазер и связанные выходы должны надежно отключаться.
Шаг 3: Обучение траектории резки или сварки
Здесь коллаборативный робот становится полезным для работы своими руками. Вместо того чтобы писать сложную программу робота с нуля, оператор может вручную перемещать кобота, записывать точки и создавать повторяемый путь.
Для теста резки обычно обращают внимание на траекторию, высоту реза, давление газа, мощность лазера и скорость перемещения робота. Для теста сварки оператор также должен учитывать угол горелки, положение шва, подачу проволоки и скорость сварки.
Шаг 4: Настройка фокуса, газа и скорости
Первый рез или сварка редко являются окончательным результатом. Процесс требует настройки. Основные точки регулировки Брюса были положение фокуса, расстояние между сварочной головкой и материалом, давление газа и скорость движения робота.
Если кромка реза не чистая, команда может отрегулировать высоту фокуса, силу газа и скорость. Если результат сварки нестабилен, команда может проверить угол горелки, точность траектории, подачу проволоки и параметры лазера.
Где этот набор имеет смысл
Эта конверсия WeldAir + кобот лучше всего понимается как концепция гибкой автоматизации, а не как замена специализированного лазерного резака для листового металла. Она полезна, когда требуется повторяемость, но нет смысла строить полноценную платформу ЧПУ для резки.
- Повторяющаяся сварка одного изделия, где усталость оператора влияет на стабильность.
- Трехмерные или наклонные заготовки, которые не помещаются естественно на плоском столе.
- Пробные партии малого объема, проверка интегратора или демонстрации в мастерской.
- Легкие тесты резки, где объем и толщина реза ограничены.
- Клиенты, желающие исследовать автоматизацию с использованием существующего ручного лазерного сварочного аппарата.
Инженерные заметки перед началом
- Проверьте грузоподъемность: подтвердите грузоподъемность робота, крутящий момент запястья, вес кронштейна, вес головки и нагрузку на кабели перед запуском траекторий.
- Защищайте кабели: планируйте маршруты для волокна, газа, электричества и подачи проволоки так, чтобы движение робота не создавало натяжения или резких изгибов.
- Используйте безопасную последовательность: лазерный луч, газ, подачу проволоки и движение робота следует запускать и останавливать в контролируемой последовательности.
- Приоритет безопасности: используйте надлежащую лазерную защиту, блокировки, средства индивидуальной защиты, вытяжку, аварийную остановку и местные процедуры безопасности.
Заключение
Этот проект своими руками показывает практический способ превратить ручной лазерный сварочный аппарат WeldAir в инструмент с управлением роботом. Конверсия начинается с монтажного кронштейна, продолжается согласованием сигналов и затем использует обучение кобота для повторения траекторий резки или сварки.
Это не предназначено для замены профессионального лазерного резака с ЧПУ. Вместо этого оно предлагает пользователям ручных лазеров другой путь: сохранить гибкость ручной лазерной системы, но позволить коллаборативному роботу выполнять повторяющиеся движения.
Для реального обзора проекта подготовьте тип материала, толщину, фотографии деталей, желаемое качество сварки или резки, форму траектории, ограничения крепления, досягаемость робота и требования безопасности. Эти детали определяют, будет ли лучшим решением фиксированный модуль ЧПУ, конверсия в кобота или специализированная машина.
