Ali lahko ročni laserski varilec postane orodje za varjenje in lahkotno rezanje, vodeno z robotom? V tem DIY projektu smo uporabili ročni laserski varilec WeldAir kot osnovni sistem, ročno varilno glavo namestili na kolaborativnega robota in povezali osnovne procesne signale, da je robot lahko ponovil naučeno pot.
Demo: cobot vodi ročno lasersko glavo WeldAir skozi preproste preizkuse rezanja in varjenja.
Zakaj preizkusiti preobrazbo s cobotom?
Ročno lasersko varjenje je prilagodljivo, vendar končni rezultat močno vpliva na operaterja. Kot varjenja, hitrost premikanja, stabilnost roke, drža in utrujenost vplivajo na varilni šiv. Pri ponavljajočem se varjenju na enem izdelku lahko ročno upravljanje postane naporno, doslednost pa je težko ohranjati pri dolgih serijah.
Bruce, inženir za to DIY preobrazbo, je začel s tem praktičnim problemom. Če lahko kolaborativni robot nadomesti gibanje roke operaterja, postane postopek lažje ponovljiv. Ročni laserski sistem še vedno zagotavlja laser, varilno glavo, plin in podajanje žice, medtem ko cobot zagotavlja nadzorovano gibanje.
Ideja je preprosta: ohraniti znano ročno lasersko opremo WeldAir, vendar uporabiti kolaborativnega robota kot gibalno platformo za ponovljive varilne poti in lahke preizkuse rezanja.
Ocena robota Dobot CRA kot gibalne platforme
Po preizkusu WeldAir cobota je naslednje praktično vprašanje, ali lahko dokumentirana platforma kolaborativnega robota podpira različne varilne postopke, ko so končno orodje, signali, usmerjanje kablov in varnostni sistem zasnovani za aplikacijo.
Dobot CRA serija kolaborativnih robotov je na voljo v treh konfiguracijah: CR5A, CR10A in CR12A. Njihove nazivna nosilnost in delovni radiji so 5 kg / 900 mm, 10 kg / 1300 mm in 12 kg / 1200 mm. Vsi trije so šestosni roboti in podpirajo vlečno učenje, grafično programiranje ter namestitev pod katerim koli kotom.
Ta ponudba velja za izbrano konfiguracijo robota Dobot CRA, ne za celotno postajo za obločno ali lasersko varjenje. Delujoča varilna celica lahko dodatno zahteva vir varjenja ali laserja, gorilnik ali varilno glavo, nosilec, podajalnik žice, opremo za hlajenje in plin, pripomočke, upravljanje kablov, zaščito, programsko opremo za proces in sistemsko integracijo. Končna vsebina mora biti potrjena v ponudbi in seznamu pakiranja.
Dobot CRA šestosni kolaborativni robot z regulatorjem, vlečnim učenjem, grafičnim programiranjem in namestitvijo pod katerim koli kotom.
To je uporabno za projekt WeldAir, ker je mogoče robota CRA oceniti kot ponovljivo gibljivo platformo. Delavnica, ki že ima ročni laserski varilec, lahko oceni, ali ima eden od treh modelov CRA zahtevano nosilnost, doseg, delovni obseg in vmesnike za robotsko vodenje varjenja ali lahke preizkuse rezanja. Oglejte si Dobot CRA Series Collaborative Robot — CR5A / CR10A / CR12A.
POMEMBNO: to ne pomeni, da lahko robot Dobot CRA takoj sprejme lasersko glavo WeldAir. Nosilnost in težišče, pritrditev na končni prstan, usmerjanje kablov, I/O signali, zaporedje procesov in varnost laserja morajo biti vsi preverjeni, preden se konfiguracija šteje za združljivo.
| Model Dobot CRA | Nazivna nosilnost | Delovni radij | Začetna točka izbire |
|---|---|---|---|
| CR5A | 5 kg | 900 mm | Začnite tukaj, če je celotna nosilna obremenitev lažja in aplikacija ustreza manjšemu delovnemu radiju. |
| CR10A | 10 kg | 1300 mm | Nudi najdaljši delovni radij med temi tremi modeli, z nazivno nosilnostjo 10 kg. |
| CR12A | 12 kg | 1200 mm | Nudi največjo nazivno nosilnost med temi tremi modeli, z delovnim radijem 1200 mm. |
Izbira modela mora vključevati varilno glavo, nosilec, kable in cevi, ki jih nosi zapestje, dodatke, obdelovanec, če je prenašan, težišče, krivuljo nosilnosti in celoten delovni obseg.
Zakaj ne pritrditi ročne glave kar na CNC modul?
Veliko uporabnikov sprašuje, ali je mogoče ročno lasersko varilno glavo pritrditi na majhno CNC mizo ali XY gibljivi modul za rezanje. Ta pristop je smiseln za ploske plošče, preproste profile in ponavljajoče se ploske naloge. Vendar pa ni vedno najboljša izbira za način dela uporabnikov ročnih laserjev.
V mnogih delavnicah je zahteva po rezanju občasna, material ni zelo debel, prava vrednost pa je še vedno v prilagodljivem varjenju. Fiksna miza je lahko uporabna, vendar omejuje obdelovanec na velikost mize in večinoma plosko geometrijo. Cobot lahko doseže okoli dela, pristopi iz različnih kotov in bolj naravno preklaplja med varjenjem in lahkimi demonstracijami rezanja.
| Tema | Majhen CNC ali XY modul | WeldAir + pretvorba Cobot |
|---|---|---|
| Gibljiva platforma | Laserska glava je pritrjena na plosko gibljivo mizo. | Ročna glava WeldAir je pritrjena na konec kolaborativnega robota. |
| Prileganje obdelovanca | Del običajno mora ustrezati velikosti mize ali pripomočka. | Robot se lahko približa obdelovancu in pristopi z več smeri. |
| Nastavitev poti | Običajno je bližje CNC programiranju ali uvoženim ploskim profilom. | Za točke in preproste poti je mogoče uporabiti ročno vodenje učenja. |
| Najboljša uporaba | Ploskovno, ponovljeno rezanje na mizi. | Ponovljeno varjenje, tridostopenjski dostop, demonstracije in lahki preizkusi rezanja. |
| Glavna omejitev | Manj prilagodljiv za nerodne ali tridimenzionalne obdelovance. | Ni nadomestilo za namenski visokohitrostni laserski rezalnik pločevine. |
Od samogradnje do skupne robotske platforme
Najmočnejša logika nakupa ni omejena na en proces. Dobot CRA robot se lahko oceni kot gibna platforma za več delavnih nalog v delavnici, vendar vsak proces zahteva svoje združljivo končno orodje, nosilno opremo, procesno opremo, kontrolne signale, usmerjanje kablov, programsko opremo in varnostno oceno.
Če ima kupec že ročni laserski varilec, je robot CRA lahko izhodišče za načrtovano celico. Oblokovno varjenje, lasersko varjenje in lahko lasersko rezanje imajo različne zahteve glede opreme in varnosti; noben od teh procesnih paketov ni vključen z robotom, razen če je to izrecno navedeno v končni ponudbi.
Praktična vrednost: en pravilno izbran robot lahko zagotovi skupno gibno platformo za ocenjevanje oblokovnega varjenja, laserskega varjenja in lahkega laserskega rezanja. Dejanska primernost je odvisna od izbranega modela CRA, celotne nosilne obremenitve, težišča, delovnega območja, vmesnikov, procesne opreme, integracije in varnostne zasnove.
Za kupce, ki že imajo ročni laserski varilec, se pregled začne z izbiro med CR5A, CR10A in CR12A glede na celotno nosilno obremenitev in zahtevan doseg. Nato je treba pregledati nosilec, težišče tovora, usmerjanje kablov, I/O, procesno opremo in varnostni sistem pred vsakim testom varjenja ali rezanja.
| Proces | Kje se najbolje prilega | Zakaj je pomembno pri cobotu |
|---|---|---|
| Oblokovno varjenje | Debelejši materiali, večji varilni kroglice, strukturni deli, naloge, ki zahtevajo dodaten material in večjo toleranco reže. | Cobot ponavlja pot gorilnika, medtem ko oblokovni proces opravlja težja izdelovalna dela. |
| Lasersko varjenje | Tanka pločevina, nizka toplotna obremenitev, čistejši varilni spoji, manjša deformacija, nerjaveče jeklo, delo na omarah, majhne sestave. | Cobot pomaga ohranjati enakomerno hitrost gibanja, kot in položaj za ponovljive laserske varilne spoje. |
| Lasersko rezanje s svetlobo | Tanki materiali, majhni rezi, obrezovanje, demonstracijsko delo in prilagodljivi delavniki testi. | Isti robotski potek se lahko uporabi za preproste teste rezanja, kadar namenski laserski rezalnik pločevine ni upravičen. |
| Skupna osnova za cobot | Delavnice, ki že imajo ali načrtujejo uporabo ročnega laserskega varilca, a potrebujejo tudi robotsko oblokovno varjenje za debelejše dele. | Vrednost ni le avtomatizacija. Gre za oblokovno varjenje debelih plošč, lasersko varjenje tankih plošč in lasersko rezanje tankih plošč z ene gibalne platforme. |
| Paketni izdelek | Zakaj je pomembno pred dodajanjem laserskega orodja |
|---|---|
| Telo robota in doseg | Nosilnost, doseg, navor zapestja in ponovljivost odločajo, ali lahko laserska glava, nosilec, kabli in dodatno orodje za hitro menjavo varno prenašajo. |
| Vir varjenja in procesni vhodno-izhodni signali | Obločno in lasersko varjenje potrebujeta različne začetne signale, časovno usklajevanje plina, povratne informacije alarmov in procesne varovalke. Krmilni vmesnik je treba pregledati, ne predpostavljati. |
| Razpored gorilnika, žice, plina in hlajenja | Obstoječa pot kablov za obločno varjenje morda ni primerna za laserski optični kabel, kabel laserske glave ali cev za pomožni plin. Preskusi gibanja naj potrdijo radij upogiba in vlečenje kablov. |
| Programska oprema za učenje in proces | Operaterji potrebujejo ločene recepte, vrednosti TCP in varne postopke menjave za obločno varjenje, lasersko varjenje in lasersko rezanje svetlobe. |
| Varnostni ovoj | Zaščita pri obločnem varjenju ni enaka varnosti pri laserju. Vsaka nadgradnja laserja zahteva ponovno pregled zaščite, varovalk, osebne zaščitne opreme, odsesavanja hlapov in zaustavitve v sili. |
Osnovni DIY proces
Sama pretvorba ni zapletena v konceptu. Glavno delo je mehanska pritrditev, usklajevanje signalov, učenje poti in prilagajanje procesa.
- Oblikujte nosilec: ustvarite kovinski nosilec, ki pritrdi ročno lasersko varilno glavo WeldAir na končno pritrditveno ploščo cobota.
- Ujemite signale: povežite ključne procesne signale med ročnim laserskim varilcem in krmilnim sistemom robota.
- Učite pot: uporabite ročno vodenje cobota za ustvarjanje ponovljive poti rezanja ali varjenja.
- Prilagodite parametre: po potrebi nastavite višino fokusa, tlak plina, hitrost, izhod laserja in vedenje dovajanja žice.
Korak 1: Zgradite stabilen nosilec za pritrditev
Prvi korak je zasnova kovinskega strukturnega dela, ki trdno drži ročno varilno glavo WeldAir na kolaborativnem robotu. Ta nosilec se morda zdi majhen detajl, vendar neposredno vpliva na stabilnost, varnost in ponovljivost.
Nosilec mora med gibanjem držati glavo trdno, pustiti dovolj prostora za vzdrževanje šobe in leče ter preprečiti preobremenitev zapestja robota. Pomembno je tudi usmerjanje kablov. Optični kabel, krmilni kabel, plinska cev in pot dovajanja žice ne smejo biti potegnjeni ali stisnjeni med gibanjem robota.
Korak 2: Povežite procesne signale
Po namestitvi varilne glave morata ročni laserski varilec in robot komunicirati. V tem projektu so ključni signali vključevali laserski žarek, nadzor varjenja, dovajanje žice in pihanje zaščitnega ali pomožnega plina.
Cilj ni narediti sistema nepotrebno zapletenega. Cilj je sinhronizacija. Ko robot doseže začetno točko, mora proces začeti v pravem zaporedju. Ko robot konča pot, morata laser in povezani izhodi zanesljivo prenehati delovati.
Za platformo z dvema procesoma je to signalno delo še pomembnejše. Obločno varjenje lahko zahteva zagon loka, plin, podajanje žice, nadzor toka ali napetosti ter povratne informacije o alarmu varilnika. Lasersko varjenje potrebuje omogočanje laserja, nadzor emisije, plin, podajanje žice, kadar se uporablja, stanje hlajenja z vodo ali zrakom ter varnostne zapore laserja. Robot nikoli ne sme obravnavati teh dveh orodij kot iste naprave.
Korak 3: Naučite pot rezanja ali varjenja
Tukaj postane sodelovalni robot uporaben za delo po načelu naredi sam. Namesto da bi od začetka pisal zapleten program za robota, lahko operater ročno premika sodelovalnega robota, zabeleži točke in ustvari ponovljivo pot.
Pri preizkusu rezanja je običajno poudarek na poti, višini rezanja, tlaku plina, moči laserja in hitrosti gibanja robota. Pri preizkusu varjenja mora operater upoštevati tudi kot gorilnika, položaj kroglice, podajanje žice in hitrost varjenja.
Korak 4: Prilagodite fokus, plin in hitrost
Prvi rez ali varjenje redko predstavlja končni rezultat. Proces je treba nastaviti. Glavne točke prilagoditve Brucea so bile položaj fokusa, razdalja med varilno glavo in materialom, tlak plina in hitrost gibanja robota.
Če rezni rob ni čist, lahko ekipa prilagodi višino fokusa, moč plina in hitrost. Če je rezultat varjenja nedosleden, lahko ekipa preveri kot gorilnika, natančnost poti, podajanje žice in parametre laserja.
Kje je ta postavitev smiselna
Ta pretvorba WeldAir + sodelovalni robot je najbolje razumljena kot koncept prilagodljive avtomatizacije, ne kot nadomestilo za namenski laserski rezalnik za pločevino. Uporabna je, kadar delo zahteva ponovljivost, a ne upravičuje gradnje celotne CNC rezalne platforme.
- Ponavljajoče varjenje na enem izdelku, kjer ročna utrujenost vpliva na doslednost.
- Trodimenzionalni ali poševni deli, ki se naravno ne prilegajo na ravno mizo.
- Preizkusi majhnih serij, potrjevanje integratorja ali demonstracije v delavnici.
- Lahki preizkusi rezanja, kjer sta količina in debelina rezanja omejena.
- Stranke, ki želijo raziskati avtomatizacijo z uporabo obstoječega ročnega laserskega varilnika.
- Delavnice, ki že potrebujejo avtomatizacijo obločnega varjenja, a želijo tudi preizkusiti lasersko varjenje za tanke plošče.
Kaj je treba potrditi pred menjavo orodja
Privlačnost skupne platforme za sodelovalne robote je jasna: uporabite obločno varjenje tam, kjer sta potrebna toplota, dodajanje materiala in preboj; uporabite lasersko varjenje tam, kjer sta pomembna hitrost, nizka deformacija in kakovost tankih plošč. Vendar mora biti inženirski pregled opravljen najprej.
- Obremenitev robota in navor na zapestju: vključuje orodje, nosilec, gorilnik ali lasersko glavo, vlečenje kabla, plinsko cev, pot žice za podajanje in morebitno strojno opremo za hitro menjavo.
- Konec pritrditve in točka orodja: potrdite, ali je mogoče obločno gorilnik in lasersko glavo ponovljivo namestiti ter ali je mogoče shraniti in priklicati ločene vrednosti TCP.
- Usmerjanje kablov in vlaken: laserski optični kabel ima omejitve upogibnega polmera in ga ni mogoče usmerjati kot kabel za obločno varjenje.
- I/O in nadzor procesa: začetek obločnega varjenja, plin, dovajanje žice, laserski izhod, omogočanje varnosti in povratne informacije alarmov morajo biti jasno preslikani.
- Programski potek dela: operaterji potrebujejo ločene recepte procesov in varne korake menjave, ne le mehanske zamenjave.
- Varnostna ograja: postaja za obločno varjenje s cobotom in postaja za lasersko varjenje s cobotom imata različna varnostna tveganja. Laserska zaščita, varovalke, osebna zaščitna oprema, odsesavanje hlapov, nujni stop in lokalni standardi morajo biti ponovno pregledani.
Inženirske opombe pred poskusom
- Preverite nosilnost: pred izvajanjem poti potrdite nosilnost robota, navor zapestja, težo nosilca, težo glave in obremenitev kablov.
- Zaščitite kable: načrtujte poti za optična vlakna, plin, elektriko in dovajanje žice tako, da gibanje robota ne povzroča napetosti ali ostrih upogibov.
- Uporabljajte varno zaporedje: laserski izhod, plin, dovajanje žice in gibanje robota naj se začnejo in ustavijo v nadzorovanem zaporedju.
- Prednostno varnost: uporabljajte ustrezno lasersko zaščito, varovalke, osebno zaščitno opremo, odsesavanje hlapov, nujni stop in lokalne varnostne postopke.
Zaključek
Ta DIY projekt prikazuje praktičen način, kako spremeniti ročni laserski varilnik WeldAir v orodje za proces, vodeno z robotom. Pretvorba se začne z nosilcem, nadaljuje s prilagoditvijo signalov in nato uporablja učenje cobota za ponavljanje poti rezanja ali varjenja.
Namen ni nadomestiti profesionalni CNC laserski rezalnik. Namesto tega ponuja uporabnikom ročnih laserjev drugo pot: ohraniti prilagodljivost ročnega laserskega sistema, a naj naj ponavljajoče gibanje upravlja sodelujoči robot.
Naslednji korak ni preprosto primerjava laserskega in obločnega varjenja. Bolj zanimiva smer je prilagodljiva platforma cobotov, ki jo je mogoče oceniti za oba procesa: obločno varjenje za debelejša konstrukcijska dela in WeldAir lasersko varjenje ali lahko rezanje za tanke plošče, z nizko deformacijo in majhne serije. Za mnoge delavnice je ta kombinacija lahko prava vrednost avtomatizacije s coboti.
Za resnično oceno projekta pripravite vrsto materiala, debelino, fotografije delov, želeno kakovost varjenja ali rezanja, obliko poti, omejitve pripomočkov, doseg robota, nosilnost, razpoložljivo varnostno ograjo in zahteve glede spremembe procesa. Ti podatki določajo, ali je boljša rešitev fiksni CNC modul, pretvorba Dobot CRA, integrirana varilna celica ali namenski stroj.
