Nástroj robotického ramena nožnice na horúci drôt: 8 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:06

Ako súčasť svojej diplomovej práce na KADK v Kodani som sa zaoberal rezaním horúcim drôtom a robotickou výrobou. Na testovanie tejto výrobnej metódy som vyrobil horúci drôtený nástavec pre rameno robota. Drôt musel mať 700 mm, ale materiál odolával sile ťahania drôtu penou a bol dostatočne ľahký na maximálne užitočné zaťaženie 10 kg robota. Hliník bol zvolený kvôli vysokému pomeru pevnosti k hmotnosti. Nástroj váži iba 2,5 kg a je skonštruovaný tak, aby bol modulárny, takže ak bude neskôr potrebná väčšia alebo menšia šírka alebo dĺžka, diely je možné zameniť odskrutkovaním matíc a skrutiek, ktoré držia pohromade.

Krok 1: Materiály

Materiály

- Štvorhranná hliníková trubica 30x30 mm, dĺžka 2 metre

- 2 mm hliníková doska, 100 x 300 mm

- 5 mm preglejka, 50 x 150 mm

- 2 x 10 mm skrutky (pre oblasť, ktorá sa pripevňuje k ramenu robota)

- 10 x 4 mm skrutky (pre rohové vzpery)

- 1 x 4 mm skrutka (na pripevnenie krídlovej matice, ktorá zaisťuje drôt)

- Skrutka s okom (na pripevnenie pružiny, ktorá zaisťuje horúci drôt)

- Matice dimenzované tak, aby zodpovedali skrutkám

- Krídlová matica (na zaistenie horúceho drôtu)

- Podložky dimenzované tak, aby zodpovedali skrutkám

- Jar

- Izolovaný medený elektrický kábel, dlhý 5 metrov

-Napájací zdroj 0-30 V DC / 0-16 A (alebo podobný)

- Ručný menič nástrojov „Schunk“(alebo iný robotický menič nástrojov)

Náradie:

- Robotické rameno s viacerými osami (ABB, KUKA atď.) S maximálnym užitočným zaťažením nad 2,5 kg

- Stroj na strihanie kovov alebo pásová píla

- Vŕtačka na stĺp (môže fungovať aj elektrická vŕtačka) s rôznymi vrtákmi od 2 mm do 10 mm

- Kotúčová píla, ktorá je vhodná na rezanie kovu

3D model:

- Stiahnutie súboru.3dm modelu modelu s návrhom nájdete nižšie, ktorý je možné otvoriť v Rhino 3D alebo AutoCAD

Krok 2: Rezanie

Hliníkové rúrky musia byť dimenzované tak, aby zodpovedali vyššie uvedeným meraniam, alebo si ich môžete prispôsobiť na vlastné účely. Hadicu je možné rezať kotúčovou pílou, ktorá je vhodná na kov, odporúčam použiť pílový list s tvrdokovovými hrotmi. Aby ste uľahčili rezanie, môžete svoj hliník namazať etanolom. Na vytvorenie rohových výstuh môžete tento tvar vystrihnúť z hliníkovej platne pomocou strihacieho stroja na kov alebo pásovej píly vhodnej na kov.

Krok 3: Vŕtanie

Aby ste našli umiestnenie otvorov na vŕtanie, môžete si pozrieť montážnu fotografiu, umiestnenie vašich otvorov a konkrétne rozmery rúr sa môžu líšiť podľa vášho použitia. Môžete použiť stĺpovú vŕtačku alebo bežnú vŕtačku. Miesto diery by som najskôr zmeral a označil ceruzkou. Potom by som vám poradil, aby ste urobili „jamku“pomocou stredového razidla a kladiva, aby ste urobili malú zarážku, ktorá vŕtačku zavedie pri vŕtaní na správne miesto. Na uľahčenie rezania by ste mali tiež zvážiť použitie lubrikantu, ako je etanol.

Krok 4: Zostavenie

Umiestnenie vašich otvorov a konkrétne veľkosti kusov sa môžu líšiť, ale dôležité je, aby cez každý kus hliníkovej trubice v rohových vzperách boli najmenej dva skrutky a dva kusy rúrok, ktoré sa pripájajú k ramenu robota. Odporúčam používať podložky na rovnomernejšie zvýšenie rozloženia síl, vďaka čomu bude váš nástroj robustnejší a zníži tiež tolerancie a zvýši presnosť obrábania.

Je dôležité izolovať horúci drôt od štruktúry nástroja, aby ste na to mohli použiť postupnosť vyššie ilustrovaných dielov. Moja metóda zahŕňala laserom rezané preglejkové zátky, na podobný efekt však môžete použiť aj zátky z fľaše na víno alebo iný nevodivý materiál. V zástrčkách je skrutka s okom s pružinou na jednom konci a krídlovou maticou na druhom konci, slúžia na zaistenie horúceho drôtu na mieste. Pri použití horúcej rezačky drôtu sa drôt roztiahne, takže je dôležité mať pružinu na dotiahnutie uvoľneného drôtu. Káble na napájanie horúceho drôtu je možné úhľadne uložiť do hliníkovej trubice, preto ich pred zaskrutkovaním náradia prevlečte.

Krok 5: Testovanie

Na drôt som použil 0,25 mm nichrómový drôt, pretože má vysoký odpor, môžete vyskúšať iné drôty, ako je nehrdzavejúca oceľ alebo konštantan. Na otestovanie vašej horúcej rezačky drôtov pripojte káble k zdroju napájania, zapnite ho a pomaly zvyšujte napätie. Mali by ste cítiť zahrievajúci sa drôt, keď sa zdá byť dostatočne horúci, môžete pomocou kúska kúska peny zistiť, či sa prerezáva. Ak to robí dobre, tak dobre! Ak nie, pokúste sa upraviť nastavenia napájacieho zdroja alebo zvážte vyskúšanie iného vodiča.

Krok 6: Dráha nástroja

Rameno robota ABB 1600 bolo v Rhine naprogramované pomocou programu Grasshopper pomocou doplnku „Robots“od Vicente Solera. Plug-in vám umožňuje vytvárať dráhy nástrojov, ktoré je možné načítať na hardvér robota. Vytvorený skript vezme 2 krivky a rozdelí body pozdĺž krivky a nakreslí čiary medzi tieto body. Čiary medzi nimi sú oblasti, ktorými bude prechádzať horúci drôt, vyššie rozdelenie bodov v krivkách vytvorí väčšiu vernosť povrchu.

Krok 7: Obrábanie

Potom, čo je dráha nástroja exportovaná z Grasshopperu, ju môžeme nahrať do ramena robota pomocou RobotStudio od ABB (to sa bude líšiť, ak používate inú značku ramena robota). Pri programovaní dráhy nástroja sa zistilo, že vstupné a výstupné pohyby do a von z peny by mali byť kolmé na povrch, aby sa vytvoril rovnomerný rez. Zistilo sa tiež, že rýchlosť rezania 12 mm za sekundu pri 30 voltoch napájajúcich teplotu drôtu by vytvorila hladký a konzistentný rez, avšak táto kombinácia rýchlosti a teploty drôtu by bola oslabená pre rôzne veľkosti materiálu.

Krok 8: Lisovanie (voliteľné)

Tento nástroj má mnoho použití, ale na účely svojich štúdií som penové kusy používal ako formy, takže tu je predstava, na čo by ste tento nástroj mohli použiť. Penový kus bol použitý ako forma na vytvorenie panelu zo sadry. Tento kus peny sa spojil svorkami z MDF a G, potom sa do formy naliala sadra a nechala sa uschnúť. Panel sa potom vyberie z formy a môže sa buď nechať vysušiť, alebo vložiť do rúry, aby rýchlejšie schol. Panel môže byť natretý, ošetrený alebo ponechaný tak, ako je.