Hot Wire Cutter Robot Arm -työkalu: 8 vaihetta (kuvilla)

2025 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2025-01-23 14:44

Osana opinnäytetyöprojektiani KADKissa Kööpenhaminassa olen tutkinut kuumalangan leikkaamista ja robottivalmistusta. Tämän valmistusmenetelmän testaamiseksi olen tehnyt kuumalankakiinnityksen robotin käsivarteen. Langan piti ulottua 700 mm, mutta materiaalin oli vastustettava voimaa vetää lanka vaahdon läpi ja oltava riittävän kevyt robotin 10 kg: n enimmäiskuormalle. Alumiini valittiin sen lujuuden ja painosuhteen vuoksi. Työkalu painaa vain 2,5 kg ja on rakennettu modulaariseksi, joten jos myöhemmin tarvitaan suurempi tai pienempi leveys tai pituus, voit vaihtaa osat irrottamalla ruuvit, jotka pitävät sitä kiinni.

Vaihe 1: Materiaalit

Materiaalit

- 30x30mm neliönmuotoinen alumiiniputki, pituus 2 metriä

- 2mm alumiinilevy, 100x300mm

- 5mm vaneri, 50x150mm

- 2 x 10 mm: n pultit (alueelle, joka kiinnittyy robotin varteen)

- 10 x 4 mm: n pultit (kulmatuille)

- 1 x 4 mm pultti (siipimutterin kiinnittämiseksi, joka kiinnittää langan)

- Silmukkapultti (kuumajohdon kiinnittävän jousen kiinnittämiseen)

- Mutterit, joiden koko vastaa pultteja

- Siipimutteri (kuuman langan kiinnittämiseksi)

- Aluslevyt, joiden koko vastaa pultteja

- Kevät

- Eristetty kuparinen sähkökaapeli, pituus 5 metriä

-0-30V DC / 0-16 Amp virtalähde (tai vastaava)

- 'Schunk' käsikäyttöinen työkalunvaihtaja (tai muu robotin työkalunvaihtaja)

Työkalut:

- Moniakselinen robottivarsi (ABB, KUKA jne.), Jonka hyötykuorma on yli 2,5 kg

- Metallin leikkauskone tai vannesaha

- Pylväspora (voimapora voi myös toimia) erilaisilla poranterillä 2 mm - 10 mm

- Pyörösaha, joka soveltuu metallin leikkaamiseen

3D -malli:

- Löydät alla olevan mallin.3dm -tiedostomallin, joka voidaan avata Rhino 3D: ssä tai AutoCADissa

Vaihe 2: Leikkaus

Alumiiniputken on oltava mitoitettu vastaamaan yllä olevia mittauksia, tai voit mukauttaa sen omiin tarkoituksiisi. Letku voidaan leikata metallisahalle sopivalla pyörösahalla, suosittelen karbidikärkisen terän käyttöä. Leikkaamisen helpottamiseksi voit voittaa alumiinin etanolilla. Voit luoda kulmaliittimet leikkaamalla tämän muodon alumiinilevystäsi metallin leikkauskoneella tai metallille sopivalla vannesahalla.

Vaihe 3: Poraus

Löytääksesi porattujen reikien sijainnit voit tarkastella kokoonpanokuvaa, reikiesi sijainnit ja letkujen eri koko voivat vaihdella käytön mukaan. Voit käyttää pylväsporaa tai tavallista sähköporaa. Ensin mittaisin ja merkitsisin reiän paikan lyijykynällä. Sitten suosittelen, että teet "kuopan" käyttämällä keskilävistintä ja vasaraa tehdäksesi pienen sisennyksen, joka ohjaa poranterän oikeaan paikkaan porauksen aikana. Sinun on myös harkittava voiteluaineen, kuten etanolin, käyttöä leikkaamisen helpottamiseksi.

Vaihe 4: Kokoonpano

Reikien sijainnit ja kappaleiden mitat voivat vaihdella, mutta tärkeää on, että kulmakappaleissa on vähintään kaksi pulttia jokaisen alumiiniputkikappaleen läpi ja kaksi letkua, jotka yhdistetään robotin varteen. Suosittelen aluslevyjen käyttöä voiman jakautumisen lisäämiseksi tasaisemmin, mikä tekee työkalustasi kestävämmän ja pienentää myös toleransseja ja parantaa koneistustarkkuutta.

On tärkeää eristää kuuma lanka työkalun rakenteesta, jotta voit käyttää siihen yllä kuvattua osien järjestystä. Menetelmäni sisälsi vaneripistokkeiden laserleikkauksen, mutta voit myös käyttää korkkia viinipullosta tai mistä tahansa muusta johtamattomasta materiaalista vastaavalla tavalla. Pistokkeissa on silmäpultti, jonka toisessa päässä on jousi ja toisessa siipimutteri, joita käytetään kuuman langan kiinnittämiseen paikalleen. Kuumaa lankaleikkuria käytettäessä lanka laajenee, joten on tärkeää saada jousi löysän langan kiristämiseksi. Kuumalangan virtajohdot voidaan sijoittaa siististi alumiiniputken sisään, joten muista painaa ne läpi ennen työkalun kiinnittämistä.

Vaihe 5: Testaus

Johdolle olen käyttänyt 0,25 mm: n nikromilankaa, koska se on erittäin vastustuskykyinen, joten voit kokeilla muita johtoja, kuten ruostumatonta terästä tai vakiovirtaa. Jos haluat testata kuumalanganleikkuria, sinun on kiinnitettävä kaapelit virtalähteeseen, kytkettävä se päälle ja nostettava jännitettä hitaasti. Sinun pitäisi pystyä haistamaan langan kuumeneminen, kun se tuntuu riittävän kuumalta, voit käyttää vaahtomuovipalaa nähdäksesi, leikataanko se läpi. Jos onnistuu, niin hyvin! Jos ei, yritä säätää virtalähteen asetuksia tai kokeile toista johtoa.

Vaihe 6: Työstörata

ABB 1600 -robottivarsi ohjelmoitiin Rhinoon Grasshopperilla käyttämällä Vicente Solerin 'Robots' -laajennusta. Laajennuksen avulla voit luoda työstöratoja, jotka voidaan ladata robotin laitteistoon. Luotu kirjoitus käsittää 2 käyrää ja jakaa pisteet käyrää pitkin ja piirtää viivoja näiden pisteiden väliin. Välissä olevat viivat ovat alueita, joilla kuumalanka kulkee, korkeammat käyrien pisteiden jakaumat luovat paremman pinnan tarkkuuden.

Vaihe 7: Koneistus

Kun työstörata on viety Grasshopperista, voimme ladata sen robottivarteen ABB: n RobotStudio -ohjelmalla (tämä on eri asia, jos käytät eri merkkistä robottivartta). Työstörataa ohjelmoitaessa havaittiin, että vaahtoon tulevien ja poistuvien liikkeiden tulisi olla kohtisuorassa pintaan nähden tasaisen leikkauksen aikaansaamiseksi. Havaittiin myös, että leikkausnopeus 12 mm sekunnissa ja 30 voltin jännite langan lämpötilan tuottamiseksi saisivat aikaan tasaisen ja tasaisen leikkauksen, mutta tämä nopeuden ja langan lämpötilan yhdistelmä heikentyy eri kokoisille materiaaleille.

Vaihe 8: Muovaus (valinnainen)

Tällä työkalulla on monia käyttötarkoituksia, mutta olen opintojeni aikana käyttänyt vaahtopaloja muotteina, joten tässä on idea siitä, mihin voit käyttää tätä työkalua. Vaahtokappaletta käytettiin muottiin paneelin luomiseksi kipsistä. Tämä vaahtokappale sidottiin MDF- ja G-puristimilla, sitten kipsi kaadettiin muottiin ja jätettiin kuivumaan. Paneeli puretaan ja voidaan joko jättää kuivumaan tai laittaa uuniin kuivumaan nopeammin. Paneeli voidaan maalata, käsitellä tai jättää sellaisenaan.