Herramienta de brazo robótico cortador de alambre caliente: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Como parte de mi proyecto de tesis en el KADK en Copenhague, he estado explorando el corte con alambre caliente y la fabricación robótica. Para probar este método de fabricación, hice un accesorio de alambre caliente para el brazo del robot. El cable tenía que tener una extensión de 700 mm, pero el material había resistido la fuerza de tirar del cable a través de la espuma y era lo suficientemente ligero para la carga útil máxima de 10 kg del robot. Se eligió el aluminio debido a su alta relación resistencia / peso. La herramienta pesa solo 2,5 kg y está construida para ser modular, de modo que si se requiere un ancho o largo mayor o menor más adelante, las piezas se pueden intercambiar desenroscando las tuercas y los pernos que la sujetan.

Paso 1: Materiales

Materiales

- Tubería cuadrada de aluminio de 30x30 mm, 2 metros de longitud

- Placa de aluminio de 2 mm, 100x300 mm

- Contrachapado de 5 mm, 50x150 mm

- 2 tornillos de 10 mm (para el área que se une al brazo del robot)

- Pernos de 10 x 4 mm (para las riostras)

- 1 perno de 4 mm (para fijar la tuerca de mariposa que asegura el cable)

- Perno de ojo (para fijar el resorte que asegura el alambre caliente)

- Tuercas del tamaño de los tornillos

- Tuerca de mariposa (para asegurar el cable caliente)

- Arandelas dimensionadas para combinar con los pernos

- Primavera

- Cable eléctrico de cobre aislado de 5 metros de longitud.

- Fuente de alimentación de 0-30 V CC / 0-16 amperios (o similar)

- Cambiador de herramientas manual 'Schunk' (u otro cambiador de herramientas de robot)

Instrumentos:

- Brazo robótico de varios ejes (ABB, KUKA, etc.) con una carga útil máxima superior a 2,5 kg

- Cizalla de metal o sierra de cinta

- Taladro de columna (un taladro eléctrico también podría funcionar) con una variedad de brocas de 2 mm a 10 mm

- Sierra circular apta para cortar metal

modelo 3d:

- Puede encontrar una descarga para un modelo de archivo.3dm del diseño a continuación, esto se puede abrir en Rhino 3D o AutoCAD

Paso 2: Cortar

El tamaño de la tubería de aluminio debe coincidir con las medidas anteriores, o puede personalizarlo para sus propios fines. El tubo se puede cortar con una sierra circular que sea adecuada para metal, recomiendo usar una hoja con punta de carburo. Para facilitar el corte, puede lubricar su aluminio con etanol. Para crear sus tirantes de esquina, puede cortar esta forma de su placa de aluminio con una máquina cortadora de metal o una sierra de cinta adecuada para metal.

Paso 3: Perforación

Para encontrar las ubicaciones de los orificios para perforar, puede ver la foto de ensamblaje, las ubicaciones de sus orificios y el tamaño específico de la tubería pueden variar según su uso. Puede utilizar un taladro de columna o un taladro eléctrico normal. Primero mediría y marcaría la ubicación del agujero con un lápiz. Luego, le recomendaría que haga un 'hoyuelo' con un punzón central y un martillo para hacer una pequeña sangría para guiar la broca a la ubicación correcta mientras perfora. También debe considerar el uso de un lubricante como el etanol para facilitar el corte.

Paso 4: Montaje

Las ubicaciones de los orificios y el tamaño específico de las piezas pueden variar, pero lo importante es tener al menos dos pernos a través de cada pieza de tubo de aluminio en las abrazaderas de las esquinas y las dos piezas de tubo que se conectan al brazo del robot. Recomendaría usar arandelas para aumentar la distribución de la fuerza de manera más equitativa, lo que hará que su herramienta sea más robusta y también reducirá las tolerancias y aumentará la precisión del mecanizado.

Es importante aislar el cable caliente de la estructura de la herramienta para que pueda utilizar la secuencia de piezas ilustrada anteriormente para hacerlo. Mi método consistía en cortar con láser tapones de madera contrachapada, sin embargo, también se podían usar corchos de una botella de vino o cualquier otro material no conductor para lograr un efecto similar. Los enchufes albergan un perno de ojo con un resorte en un extremo y una tuerca de mariposa en el otro, estos se utilizan para asegurar el cable caliente en su lugar. Cuando se usa un cortador de alambre caliente, el alambre se expande, por lo que es importante tener un resorte para apretar el alambre suelto. Los cables para alimentar el alambre caliente se pueden alojar cuidadosamente dentro del tubo de aluminio, así que asegúrese de empujarlos antes de atornillar la herramienta.

Paso 5: prueba

Para el cable he utilizado alambre de nicromo de 0,25 mm debido a su alta resistividad, puede probar con otros cables como acero inoxidable o constantan. Para probar su cortador de alambre caliente, debe conectar los cables a la fuente de alimentación, encenderlo y aumentar lentamente el voltaje. Debería poder oler el alambre calentándose, cuando parezca lo suficientemente caliente, puede usar un trozo de espuma para ver si se corta. Si es así, ¡bien hecho! De lo contrario, intente ajustar la configuración de su fuente de alimentación o considere probar con un cable diferente.

Paso 6: trayectoria

El brazo robótico ABB 1600 se programó en Rhino con Grasshopper utilizando el complemento 'Robots' de Vicente Soler. El complemento le permite crear trayectorias de herramientas que se pueden cargar en el hardware del robot. El guión creado toma 2 curvas y divide los puntos a lo largo de la curva y dibuja líneas entre estos puntos. Las líneas intermedias son las áreas por donde pasará el cable caliente, divisiones más altas en puntos en las curvas crearán una mayor fidelidad de la superficie.

Paso 7: mecanizado

Después de exportar la trayectoria de la herramienta desde Grasshopper, podemos cargarla en el brazo robótico utilizando RobotStudio de ABB (esto será diferente si utiliza una marca diferente de brazo robótico). Al programar la trayectoria de la herramienta, se encontró que los movimientos de entrada y salida dentro y fuera de la espuma deben ser perpendiculares a la superficie para crear un corte uniforme. También se encontró que una velocidad de corte de 12 mm por segundo con 30 voltios alimentando la temperatura del alambre crearía un corte suave y consistente, sin embargo, esta combinación de velocidad y temperatura del alambre se atenuaría para diferentes tamaños de material.

Paso 8: moldura (opcional)

Hay muchos usos para esta herramienta, sin embargo, para los propósitos de mis estudios, he estado usando las piezas de espuma como moldes, así que aquí hay una idea de para qué podría usar esta herramienta. La pieza de espuma se utilizó como molde para crear un panel de yeso. Esta pieza de espuma se unió con MDF y abrazaderas en G, luego se vertió yeso en el molde y se dejó secar. Luego, el panel se desmoldea y se puede dejar secar o poner en un horno para que se seque más rápido. El panel se puede pintar, tratar o dejar como está.