เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบถือด้วยมือสามารถกลายเป็นเครื่องมือเชื่อมและตัดเบาที่มีการชี้นำโดยหุ่นยนต์ได้หรือไม่? ในโครงการ DIY นี้ เราใช้เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบถือด้วยมือ WeldAir เป็นระบบฐาน ติดตั้งหัวเชื่อมแบบถือด้วยมือบนหุ่นยนต์ร่วมมือ และเชื่อมต่อสัญญาณกระบวนการพื้นฐานเพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทำซ้ำเส้นทางที่สอนมาได้
สาธิต: หุ่นยนต์ร่วมมือชี้นำหัวเลเซอร์แบบถือด้วยมือ WeldAir ผ่านการทดสอบการตัดและการเชื่อมง่าย ๆ
ทำไมต้องลองแปลงเป็นหุ่นยนต์ร่วมมือ?
การเชื่อมเลเซอร์แบบถือด้วยมือมีความยืดหยุ่น แต่ผลลัพธ์สุดท้ายยังขึ้นอยู่กับผู้ปฏิบัติงานอย่างมาก มุมการเชื่อม ความเร็วการเคลื่อนที่ ความมั่นคงของมือ ท่าทาง และความเหนื่อยล้าทั้งหมดมีผลต่อรอยเชื่อม สำหรับการเชื่อมซ้ำ ๆ บนผลิตภัณฑ์เดียว การทำงานด้วยมืออาจทำให้เหนื่อยล้า และความสม่ำเสมออาจรักษาได้ยากในระยะยาว
บรูซ วิศวกรผู้พัฒนาการแปลงนี้ เริ่มต้นจากปัญหาที่เป็นจริงนี้ หากหุ่นยนต์ร่วมมือสามารถทดแทนการเคลื่อนไหวของแขนผู้ปฏิบัติงานได้ กระบวนการจะทำซ้ำได้ง่ายขึ้น ระบบเลเซอร์แบบถือด้วยมือยังคงให้เลเซอร์ หัวเชื่อม ก๊าซ และความสามารถในการป้อนลวด ในขณะที่หุ่นยนต์ร่วมมือให้การเคลื่อนที่ที่ควบคุมได้
แนวคิดง่าย ๆ คือ: ใช้ฮาร์ดแวร์เลเซอร์แบบถือด้วยมือ WeldAir ที่คุ้นเคย แต่ใช้หุ่นยนต์ร่วมมือเป็นแพลตฟอร์มการเคลื่อนที่สำหรับเส้นทางการเชื่อมที่ทำซ้ำได้และการทดสอบการตัดเบา ๆ
ทำไมไม่ติดตั้งหัวแบบถือด้วยมือบนโมดูล CNC เลยล่ะ?
ผู้ใช้หลายคนถามว่าหัวเชื่อมเลเซอร์แบบถือด้วยมือสามารถติดตั้งกับโต๊ะ CNC ขนาดเล็กหรือโมดูลการเคลื่อนที่ XY สำหรับการตัดได้หรือไม่ วิธีนี้อาจเหมาะกับแผ่นแบน โปรไฟล์ง่าย ๆ และงานแผนซ้ำ ๆ แต่ไม่ใช่ทางเลือกที่ดีที่สุดเสมอไปสำหรับวิธีการทำงานของผู้ใช้เลเซอร์แบบถือด้วยมือจริง ๆ
ในหลายเวิร์กช็อป ความต้องการตัดเป็นครั้งคราว วัสดุไม่หนามาก และคุณค่าที่แท้จริงยังอยู่ที่การเชื่อมที่ยืดหยุ่น โต๊ะที่ติดตั้งตายตัวอาจมีประโยชน์ แต่ก็จำกัดชิ้นงานให้พอดีกับขนาดโต๊ะและรูปทรงที่เป็นแบนเป็นส่วนใหญ่ หุ่นยนต์ร่วมมือสามารถเข้าถึงรอบชิ้นงาน เข้าถึงจากมุมต่าง ๆ และสลับไปมาระหว่างการเชื่อมและการตัดเบา ๆ ได้อย่างเป็นธรรมชาติมากขึ้น
| หัวข้อ | CNC ขนาดเล็กหรือโมดูล XY | การแปลง WeldAir + Cobot |
|---|---|---|
| แพลตฟอร์มการเคลื่อนที่ | หัวเลเซอร์ถูกติดตั้งกับโต๊ะเคลื่อนที่แบบแบน | หัว WeldAir แบบถือด้วยมือถูกติดตั้งที่ปลายของหุ่นยนต์ร่วมมือ |
| การพอดีกับชิ้นงาน | ชิ้นงานมักจะต้องพอดีกับพื้นที่เตียงหรือตัวจับยึด | หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่เข้าใกล้ชิ้นงานและเข้าถึงจากหลายทิศทางได้มากขึ้น |
| การตั้งค่าเส้นทาง | โดยปกติจะใกล้เคียงกับการเขียนโปรแกรม CNC หรือโปรไฟล์แบนที่นำเข้า | สามารถใช้การสอนด้วยมือเพื่อกำหนดจุดและเส้นทางง่าย ๆ ได้ |
| การใช้งานที่ดีที่สุด | การตัดแบบแบน ซ้ำ ๆ โดยใช้โต๊ะที่มีโครงสร้างแบบตาราง | การเชื่อมซ้ำ การเข้าถึงสามมิติ การสาธิต และการทดสอบการตัดเบา ๆ |
| ข้อจำกัดหลัก | ความยืดหยุ่นน้อยกว่าสำหรับชิ้นงานที่มีรูปร่างแปลกหรือสามมิติ | ไม่ใช่ตัวแทนสำหรับเครื่องตัดแผ่นโลหะด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงเฉพาะทาง |
กระบวนการ DIY หลัก
การแปลงเองไม่ซับซ้อนในแนวคิด งานหลักคือการติดตั้งเชิงกล การจับคู่สัญญาณ การสอนเส้นทาง และการปรับแต่งกระบวนการ
- ออกแบบขาแขวน: สร้างขาแขวนโลหะที่ยึดหัวเชื่อมเลเซอร์แบบถือมือ WeldAir กับปลายแปลนของโคบอท
- จับคู่สัญญาณ: เชื่อมต่อสัญญาณกระบวนการสำคัญระหว่างเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบถือมือและระบบควบคุมหุ่นยนต์
- สอนเส้นทาง: ใช้การสอนด้วยมือของโคบอทเพื่อสร้างเส้นทางการตัดหรือเชื่อมที่ทำซ้ำได้
- ปรับพารามิเตอร์: ปรับความสูงโฟกัส ความดันแก๊ส ความเร็ว กำลังเลเซอร์ และพฤติกรรมการป้อนลวดตามต้องการ
ขั้นตอนที่ 1: สร้างขาแขวนที่มั่นคง
ขั้นตอนแรกคือการออกแบบชิ้นส่วนโครงสร้างโลหะที่ยึดหัวเชื่อมเลเซอร์แบบถือมือ WeldAir อย่างมั่นคงบนหุ่นยนต์ร่วมมือ ขาแขวนนี้อาจดูเหมือนรายละเอียดเล็กน้อย แต่มีผลโดยตรงต่อความมั่นคง ความปลอดภัย และความสามารถในการทำซ้ำ
ขาแขวนต้องรักษาความแข็งแรงของหัวในระหว่างการเคลื่อนที่ ให้พื้นที่เพียงพอสำหรับการบำรุงรักษาหัวฉีดและเลนส์ และหลีกเลี่ยงการบรรทุกเกินข้อมือหุ่นยนต์ การจัดสายเคเบิลก็สำคัญเช่นกัน สายไฟเบอร์ สายควบคุม ท่อแก๊ส และเส้นทางป้อนลวดต้องไม่ถูกดึงหรือบีบรัดในระหว่างการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์
ขั้นตอนที่ 2: เชื่อมต่อสัญญาณกระบวนการ
หลังจากติดตั้งหัวเชื่อมแล้ว เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบถือด้วยมือและหุ่นยนต์ต้องสื่อสารกัน ในโครงการนี้ สัญญาณสำคัญได้แก่ การปล่อยเลเซอร์ การควบคุมการเชื่อม การป้อนลวด และการเป่าก๊าซปกป้องหรือก๊าซช่วย
เป้าหมายไม่ใช่การทำให้ระบบซับซ้อนเกินความจำเป็น แต่เป็นการซิงโครไนซ์ เมื่อหุ่นยนต์ถึงจุดเริ่มต้น กระบวนการควรเริ่มในลำดับที่ถูกต้อง เมื่อหุ่นยนต์ทำเส้นทางเสร็จ เลเซอร์และเอาต์พุตที่เกี่ยวข้องควรหยุดอย่างน่าเชื่อถือ
ขั้นตอนที่ 3: สอนเส้นทางการตัดหรือเชื่อม
นี่คือจุดที่หุ่นยนต์ร่วมมือมีประโยชน์สำหรับงาน DIY แทนที่จะเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์ที่ซับซ้อนตั้งแต่ต้น ผู้ปฏิบัติงานสามารถเคลื่อนย้ายโคบอทด้วยมือ บันทึกจุด และสร้างเส้นทางที่ทำซ้ำได้
สำหรับการทดสอบการตัด โฟกัสมักจะอยู่ที่เส้นทาง ความสูงในการตัด ความดันแก๊ส กำลังเลเซอร์ และความเร็วการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ สำหรับการทดสอบการเชื่อม ผู้ปฏิบัติงานยังต้องพิจารณามุมของหัวเชื่อม ตำแหน่งของบีด การป้อนลวด และความเร็วในการเชื่อมด้วย
ขั้นตอนที่ 4: ปรับโฟกัส แก๊ส และความเร็ว
การตัดหรือเชื่อมครั้งแรกมักไม่ใช่ผลลัพธ์สุดท้าย กระบวนการต้องปรับแต่ง จุดปรับหลักของ Bruce คือ ตำแหน่งโฟกัส ระยะห่างระหว่างหัวเชื่อมกับวัสดุ ความดันแก๊ส และความเร็วการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์
หากขอบตัดไม่สะอาด ทีมงานสามารถปรับความสูงโฟกัส ความแรงของแก๊ส และความเร็วได้ หากผลการเชื่อมไม่สม่ำเสมอ ทีมงานสามารถตรวจสอบมุมหัวเชื่อม ความแม่นยำของเส้นทาง การป้อนลวด และพารามิเตอร์เลเซอร์
สถานการณ์ที่เหมาะสมกับการตั้งค่านี้
การแปลง WeldAir + โคบอทนี้ควรเข้าใจในฐานะแนวคิดระบบอัตโนมัติที่ยืดหยุ่น ไม่ใช่การทดแทนเครื่องตัดเลเซอร์แผ่นโลหะเฉพาะทาง เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความสามารถในการทำซ้ำ แต่ไม่จำเป็นต้องสร้างแพลตฟอร์มตัด CNC เต็มรูปแบบ
- การเชื่อมซ้ำบนผลิตภัณฑ์ชิ้นเดียวที่ความเหนื่อยล้าของผู้ปฏิบัติงานส่งผลต่อความสม่ำเสมอ
- ชิ้นงานสามมิติหรือชิ้นงานที่มีมุมเอียงซึ่งไม่สามารถวางบนโต๊ะเรียบได้อย่างเหมาะสม
- การทดลองจำนวนเล็กน้อย การตรวจสอบโดยผู้รวมระบบ หรือการสาธิตในเวิร์กช็อป
- การทดสอบการตัดเบาๆ ที่ปริมาณและความหนาของการตัดจำกัด
- ลูกค้าที่ต้องการสำรวจระบบอัตโนมัติโดยใช้เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบถือมือที่มีอยู่แล้ว
บันทึกทางวิศวกรรมก่อนทดลองใช้งานนี้
- ตรวจสอบน้ำหนักบรรทุก: ยืนยันน้ำหนักบรรทุกของหุ่นยนต์ แรงบิดข้อมือ น้ำหนักขาแขวน น้ำหนักหัว และน้ำหนักสายเคเบิลก่อนเริ่มทำงานตามเส้นทาง
- ปกป้องสายเคเบิล: วางแผนเส้นทางไฟเบอร์ แก๊ส ไฟฟ้า และการป้อนลวดให้การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ไม่ทำให้เกิดแรงดึงหรือการโค้งงอที่แหลมคม
- ใช้ลำดับการทำงานที่ปลอดภัย: การเปิด-ปิดเลเซอร์ แก๊ส การป้อนลวด และการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ ควรทำตามลำดับที่ควบคุมได้
- ให้ความสำคัญกับความปลอดภัย: ใช้การป้องกันเลเซอร์ที่เหมาะสม ระบบล็อกนิรภัย อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล การดูดควัน ปุ่มหยุดฉุกเฉิน และขั้นตอนความปลอดภัยในพื้นที่
บทสรุป
โครงการ DIY นี้แสดงวิธีปฏิบัติในการเปลี่ยนเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบถือมือ WeldAir ให้กลายเป็นเครื่องมือกระบวนการที่ควบคุมโดยหุ่นยนต์ การแปลงเริ่มต้นด้วยขาแขวน ต่อยอดด้วยการจับคู่สัญญาณ และใช้การสอนโคบอทเพื่อทำซ้ำเส้นทางการตัดหรือเชื่อม
ไม่ได้มีจุดประสงค์เพื่อทดแทนเครื่องตัดเลเซอร์ CNC มืออาชีพ แต่เป็นการมอบทางเลือกใหม่ให้กับผู้ใช้เลเซอร์แบบถือมือ: รักษาความยืดหยุ่นของระบบเลเซอร์แบบถือมือไว้ แต่ให้หุ่นยนต์ร่วมมือจัดการการเคลื่อนไหวที่ทำซ้ำได้
สำหรับการตรวจสอบโครงการจริง ให้เตรียมประเภทวัสดุ ความหนา รูปถ่ายชิ้นส่วน คุณภาพการเชื่อมหรือการตัดที่ต้องการ รูปร่างเส้นทาง ข้อจำกัดของตัวจับชิ้นงาน ระยะการเข้าถึงของหุ่นยนต์ และข้อกำหนดด้านความปลอดภัย รายละเอียดเหล่านี้จะเป็นตัวกำหนดว่าควรใช้โมดูล CNC แบบติดตั้งตายตัว การแปลงเป็นโคบอท หรือเครื่องจักรเฉพาะทางแบบใดเป็นทางเลือกที่ดีกว่า
