Hot Wire Cutter Robot Arm Tool: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

เป็นส่วนหนึ่งของโครงการวิทยานิพนธ์ของฉันที่ KADK ในโคเปนเฮเกน ฉันได้สำรวจการตัดลวดร้อนและการผลิตหุ่นยนต์ เพื่อทดสอบวิธีการประดิษฐ์นี้ ฉันได้ติดตั้งลวดร้อนสำหรับแขนหุ่นยนต์ ลวดต้องมีความกว้าง 700 มม. แต่วัสดุนั้นต้านทานแรงดึงลวดผ่านโฟมและเบาพอสำหรับน้ำหนักบรรทุกสูงสุดของหุ่นยนต์ 10 กก. อลูมิเนียมได้รับเลือกเนื่องจากมีความแข็งแรงสูงต่อน้ำหนัก เครื่องมือนี้มีน้ำหนักเพียง 2.5 กก. และสร้างขึ้นเพื่อให้เป็นแบบแยกส่วน ดังนั้นหากต้องการความกว้างหรือความยาวที่ใหญ่ขึ้นหรือเล็กลงในภายหลัง สามารถเปลี่ยนชิ้นส่วนได้โดยคลายเกลียวน็อตและสลักเกลียวที่ยึดเข้าด้วยกัน

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

วัสดุ

- ท่ออลูมิเนียมสี่เหลี่ยม 30x30 มม. ยาว 2 เมตร

- แผ่นอะลูมิเนียม 2 มม. 100x300 มม.

- ไม้อัด 5 มม. 50x150 มม.

- สลักเกลียว 2 x 10 มม. (สำหรับบริเวณที่ยึดกับแขนหุ่นยนต์)

- น็อต 10 x 4 มม. (สำหรับเหล็กค้ำยันเข้ามุม)

- สลักเกลียว 1 x 4 มม. (สำหรับติดน๊อตปีกที่ยึดสายไฟ)

- อายโบลท์ (สำหรับติดสปริงที่ยึดลวดร้อน)

- ขนาดน็อตให้เข้ากับน็อต

- น๊อตปีกนก (เพื่อยึดลวดร้อน)

- เครื่องซักผ้าขนาดเพื่อให้ตรงกับสลักเกลียว

- ฤดูใบไม้ผลิ

- สายไฟฟ้าทองแดงหุ้มฉนวน ยาว 5 เมตร

- แหล่งจ่ายไฟ DC 0-30V / 0-16 แอมป์ (หรือใกล้เคียง)

- ตัวเปลี่ยนเครื่องมือแบบแมนนวล 'Schunk' (หรือตัวเปลี่ยนเครื่องมือหุ่นยนต์อื่นๆ)

เครื่องมือ:

- แขนกลแบบหลายแกน (ABB, KUKA เป็นต้น) โดยมีน้ำหนักบรรทุกสูงสุด 2.5 กก.

- เครื่องตัดโลหะหรือเลื่อยสายพาน

- Pillar Drill (สว่านไฟฟ้าก็ใช้งานได้) พร้อมดอกสว่านหลากหลายขนาดตั้งแต่ 2 มม. ถึง 10 มม

- เลื่อยวงเดือนที่เหมาะกับการตัดโลหะ

โมเดล 3 มิติ:

- คุณสามารถหาดาวน์โหลดไฟล์รูปแบบ.3dm ของการออกแบบด้านล่าง ซึ่งสามารถเปิดได้ใน Rhino 3D หรือ AutoCAD

ขั้นตอนที่ 2: การตัด

ท่ออลูมิเนียมต้องมีขนาดเพื่อให้ตรงกับการวัดด้านบน หรือคุณสามารถปรับแต่งให้เหมาะกับวัตถุประสงค์ของคุณเองได้ สามารถตัดท่อด้วยเลื่อยวงเดือนที่เหมาะกับโลหะ ขอแนะนำให้ใช้ใบมีดปลายคาร์ไบด์ เพื่อให้ง่ายต่อการตัด คุณสามารถหล่อลื่นอะลูมิเนียมของคุณโดยใช้เอทานอล ในการสร้างเหล็กดัดฟันเข้ามุม คุณสามารถตัดรูปร่างนี้ออกจากแผ่นอะลูมิเนียมของคุณโดยใช้เครื่องตัดโลหะหรือเลื่อยสายพานที่เหมาะกับโลหะ

ขั้นตอนที่ 3: การเจาะ

ในการค้นหาตำแหน่งของรูที่จะเจาะ คุณสามารถดูภาพถ่ายการประกอบ ตำแหน่งของรูและขนาดเฉพาะของท่ออาจแตกต่างกันไปตามการใช้งานของคุณ คุณสามารถใช้สว่านเจาะเสาหรือสว่านไฟฟ้าแบบธรรมดาก็ได้ ฉันจะวัดและทำเครื่องหมายตำแหน่งหลุมด้วยดินสอก่อน จากนั้นฉันจะแนะนำให้คุณทำ 'ลักยิ้ม' โดยใช้หมัดตรงกลางและค้อนเพื่อทำการเยื้องเล็กๆ เพื่อนำดอกสว่านไปยังตำแหน่งที่ถูกต้องขณะเจาะ คุณควรพิจารณาใช้สารหล่อลื่นเช่นเอทานอลเพื่อให้ตัดได้ง่ายขึ้น

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบ

ตำแหน่งของรูและขนาดเฉพาะของชิ้นส่วนอาจแตกต่างกันไป แต่สิ่งสำคัญคือต้องมีสลักเกลียวอย่างน้อยสองตัวผ่านท่ออลูมิเนียมแต่ละชิ้นที่เหล็กดัดมุมและท่อสองชิ้นที่เชื่อมต่อกับแขนหุ่นยนต์ ฉันขอแนะนำให้ใช้แหวนรองเพื่อเพิ่มการกระจายแรงที่เท่าเทียมกันมากขึ้น ซึ่งจะทำให้เครื่องมือของคุณแข็งแกร่งขึ้น และยังลดความคลาดเคลื่อนและเพิ่มความแม่นยำในการตัดเฉือนอีกด้วย

สิ่งสำคัญคือต้องแยกลวดร้อนออกจากโครงสร้างของเครื่องมือ เพื่อให้คุณสามารถใช้ลำดับของชิ้นส่วนที่แสดงด้านบนเพื่อทำเช่นนั้นได้ วิธีการของฉันเกี่ยวข้องกับการตัดไม้อัดด้วยเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม คุณสามารถใช้จุกจากขวดไวน์หรือวัสดุที่ไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าอื่นๆ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกัน ปลั๊กมีตาโบลต์พร้อมสปริงที่ปลายด้านหนึ่งและน๊อตปีกนกที่อีกด้านหนึ่ง ใช้สำหรับยึดลวดร้อนให้เข้าที่ เมื่อใช้เครื่องตัดลวดแบบร้อน ลวดจะขยายออก ดังนั้นสิ่งสำคัญคือต้องมีสปริงเพื่อขันลวดที่หลวมให้แน่น สายเคเบิลสำหรับจ่ายไฟให้กับลวดร้อนสามารถจัดวางอย่างเรียบร้อยภายในท่ออะลูมิเนียม ดังนั้นต้องแน่ใจว่าได้ดันผ่านเข้าไปก่อนที่จะขันเครื่องมือเข้าด้วยกัน

ขั้นตอนที่ 5: การทดสอบ

สำหรับลวดนั้น ฉันใช้ลวดนิโครม 0.25 มม. เนื่องจากมีความต้านทานสูง คุณสามารถลองใช้ลวดอื่นๆ เช่น สแตนเลสหรือค่าคงที่ ในการทดสอบเครื่องตัดลวดร้อน คุณควรต่อสายเคเบิลเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ เปิดเครื่องแล้วค่อยๆ เพิ่มแรงดันไฟฟ้า คุณควรจะได้กลิ่นลวดที่ร้อนขึ้น เมื่อมันร้อนพอ คุณสามารถใช้เศษโฟมเพื่อดูว่าลวดตัดผ่านหรือไม่ ถ้าทำได้ก็ดีสิ! หากไม่ลองปรับการตั้งค่าบนแหล่งจ่ายไฟหรือลองใช้สายอื่น

ขั้นตอนที่ 6: Toolpath

แขนหุ่นยนต์ ABB 1600 ได้รับการตั้งโปรแกรมในแรดกับตั๊กแตนโดยใช้ปลั๊กอิน 'Robots' โดย Vicente Soler ปลั๊กอินช่วยให้คุณสร้างเส้นทางเครื่องมือซึ่งสามารถโหลดลงบนฮาร์ดแวร์หุ่นยนต์ได้ สคริปต์ที่สร้างขึ้นใช้เส้นโค้ง 2 เส้นและแบ่งจุดตามเส้นโค้งและลากเส้นระหว่างจุดเหล่านี้ เส้นที่อยู่ระหว่างเส้นคือบริเวณที่ลวดร้อนจะผ่าน ส่วนจุดบนเส้นโค้งที่สูงขึ้นจะสร้างความเที่ยงตรงของพื้นผิวที่สูงขึ้น

ขั้นตอนที่ 7: การตัดเฉือน

หลังจากส่งออกเส้นทางเครื่องมือจาก Grasshopper แล้ว เราสามารถอัปโหลดไปยังแขนหุ่นยนต์โดยใช้ RobotStudio โดย ABB (ซึ่งจะแตกต่างออกไปหากคุณใช้แขนหุ่นยนต์ยี่ห้ออื่น) ขณะตั้งโปรแกรมเส้นทางเครื่องมือ พบว่าการเคลื่อนที่เข้าและออกของโฟมควรตั้งฉากกับพื้นผิวเพื่อให้เกิดการตัดที่สม่ำเสมอ นอกจากนี้ยังพบว่าความเร็วในการตัดที่ 12 มม. ต่อวินาทีโดยจ่ายไฟ 30 โวลต์ให้กับอุณหภูมิลวดจะสร้างการตัดที่ราบรื่นและสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม การรวมกันของความเร็วและอุณหภูมิของลวดจะลดทอนลงสำหรับวัสดุขนาดต่างๆ

ขั้นตอนที่ 8: ปั้น (ไม่บังคับ)

มีประโยชน์หลายอย่างสำหรับเครื่องมือนี้ แต่เพื่อจุดประสงค์ในการศึกษาของฉัน ฉันใช้ชิ้นโฟมเป็นแม่พิมพ์ ดังนั้นนี่คือแนวคิดว่าคุณสามารถใช้เครื่องมือนี้ทำอะไรได้บ้าง ใช้ชิ้นโฟมเป็นแม่พิมพ์ทำแผงจากยิปซั่ม โฟมชิ้นนี้ผูกด้วย MDF และ G-clamps จากนั้นยิปซั่มถูกเทลงในแม่พิมพ์แล้วปล่อยให้แห้ง จากนั้นแผงจะถูกลอกออกและสามารถปล่อยให้แห้งหรือใส่ในเตาอบเพื่อให้แห้งเร็วขึ้น แผงสามารถทาสี รักษา หรือทิ้งไว้ตามที่เป็นอยู่