Dụng cụ cánh tay robot cắt dây nóng: 8 bước (có hình ảnh)

2025 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-23 15:15

Là một phần trong dự án luận án của tôi tại KADK ở Copenhagen, tôi đã tìm hiểu kỹ thuật cắt dây nóng và chế tạo rô bốt. Để kiểm tra phương pháp chế tạo này, tôi đã thực hiện một phần đính kèm dây nóng cho cánh tay robot. Dây phải dài 700mm, nhưng vật liệu này chống lại lực kéo dây qua bọt và đủ nhẹ cho trọng tải tối đa 10kg của rô bốt. Nhôm được lựa chọn vì tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao. Công cụ này chỉ nặng 2,5kg và được chế tạo theo kiểu mô-đun để sau này nếu cần chiều rộng hoặc chiều dài lớn hơn hoặc nhỏ hơn thì các bộ phận có thể được hoán đổi bằng cách tháo các đai ốc và bu lông giữ nó lại với nhau.

Bước 1: Vật liệu

Vật liệu

- Ống nhôm vuông 30x30mm, chiều dài 2 mét

- Tấm nhôm 2mm, 100x300mm

- Ván ép 5mm, 50x150mm

- 2 x 10mm bu lông (cho khu vực gắn vào cánh tay robot)

- Bu lông 10 x 4mm (đối với nẹp góc)

- Bu lông 1 x 4mm (để gắn đai ốc cánh giúp giữ chặt dây điện)

- Chốt mắt (để gắn lò xo giữ chặt dây nóng)

- Đai ốc có kích thước phù hợp với bu lông

- Đai ốc cánh (để cố định dây nóng)

- Vòng đệm có kích thước phù hợp với bu lông

- Mùa xuân

- Cáp điện đồng bọc cách điện, dài 5 mét

- Nguồn điện 0-30V DC / 0-16 Amp (hoặc tương tự)

- Bộ thay đổi công cụ thủ công 'Schunk' (hoặc bộ thay đổi công cụ rô bốt khác)

Công cụ:

- Cánh tay rô bốt đa trục (ABB, KUKA, v.v.) với trọng tải tối đa trên 2,5kg

- Máy cắt kim loại hoặc máy cưa vòng

- Máy khoan cột (máy khoan động lực cũng có thể hoạt động) với nhiều loại mũi khoan từ 2mm đến 10mm

- Máy cưa đĩa phù hợp để cắt kim loại

mẫu vật 3 chiều:

- Bạn có thể tìm thấy tệp tải xuống cho mô hình tệp.3dm của thiết kế bên dưới, tệp này có thể được mở bằng Rhino 3D hoặc AutoCAD

Bước 2: Cắt

Ống nhôm phải có kích thước phù hợp với các phép đo ở trên, hoặc bạn có thể tùy chỉnh điều này cho mục đích riêng của mình. Ống có thể được cắt bằng cưa vòng phù hợp với kim loại, tôi khuyên bạn nên sử dụng lưỡi cắt có đầu bằng cacbua. Để cắt dễ dàng hơn, bạn có thể bôi trơn nhôm bằng etanol. Để tạo nẹp góc, bạn có thể cắt hình dạng này ra khỏi tấm nhôm bằng máy cắt kim loại hoặc máy cưa vòng phù hợp với kim loại.

Bước 3: Khoan

Để tìm vị trí của các lỗ để khoan, bạn có thể xem ảnh lắp ráp, vị trí của các lỗ và kích thước cụ thể của ống có thể khác nhau tùy theo nhu cầu sử dụng của bạn. Bạn có thể sử dụng máy khoan trụ hoặc máy khoan động lực thông thường. Tôi sẽ đo và đánh dấu vị trí lỗ bằng bút chì trước. Sau đó, tôi khuyên bạn nên tạo một 'lúm đồng tiền' bằng cách sử dụng một cái đục lỗ ở giữa và một cái búa để tạo một vết lõm nhỏ để hướng mũi khoan đến vị trí chính xác trong khi khoan. Bạn cũng nên cân nhắc sử dụng chất bôi trơn như etanol để cắt dễ dàng hơn.

Bước 4: Lắp ráp

Vị trí của các lỗ và kích thước cụ thể của các miếng có thể khác nhau, nhưng điều quan trọng là phải có ít nhất hai bu lông xuyên qua mỗi miếng ống nhôm ở nẹp góc và hai miếng ống kết nối với cánh tay robot. Tôi khuyên bạn nên sử dụng vòng đệm để tăng phân bổ lực một cách đồng đều hơn, điều này sẽ làm cho công cụ của bạn chắc chắn hơn và cũng sẽ giảm dung sai và tăng độ chính xác gia công.

Điều quan trọng là phải cách ly dây nóng khỏi cấu trúc của dụng cụ để bạn có thể sử dụng trình tự các bộ phận được minh họa ở trên để làm như vậy. Phương pháp của tôi liên quan đến phích cắm bằng ván ép buộc dây, tuy nhiên bạn cũng có thể sử dụng nút từ chai rượu hoặc bất kỳ vật liệu không dẫn điện nào khác để có hiệu quả tương tự. Các phích cắm có một chốt mắt với lò xo ở một đầu và đai ốc cánh ở đầu kia, chúng được sử dụng để cố định dây nóng tại chỗ. Khi sử dụng máy cắt dây nóng, dây sẽ nở ra vì vậy điều quan trọng là phải có lò xo để siết chặt dây lỏng. Cáp để cấp nguồn cho dây nóng có thể được đặt gọn gàng bên trong ống nhôm, vì vậy hãy đảm bảo đẩy chúng qua trước khi bắt vít dụng cụ với nhau.

Bước 5: Kiểm tra

Đối với dây, tôi đã sử dụng dây nichrome 0,25mm do điện trở suất cao của nó, bạn có thể thử các loại dây khác như thép không gỉ hoặc hằng số. Để kiểm tra máy cắt dây nóng, bạn nên gắn dây cáp vào nguồn điện, bật máy và từ từ tăng điện áp. Bạn có thể ngửi thấy dây nóng lên, khi thấy dây đủ nóng, bạn có thể dùng một miếng xốp vụn để xem nó có cắt xuyên qua không. Nếu nó đúng thì tốt quá! Nếu không, hãy thử điều chỉnh cài đặt trên nguồn điện của bạn hoặc cân nhắc thử một dây khác.

Bước 6: Đường chạy dao

Cánh tay robot ABB 1600 được lập trình trong Rhino with Grasshopper bằng cách sử dụng plug-in 'Robots' của Vicente Soler. Trình cắm này cho phép bạn tạo các đường chạy dao có thể được tải vào phần cứng rô bốt. Tập lệnh được tạo lấy 2 đường cong và chia các điểm dọc theo đường cong và vẽ các đường ở giữa các điểm này. Các đường ở giữa là các khu vực mà dây nóng sẽ đi qua, các điểm phân chia cao hơn ở các điểm trên đường cong sẽ tạo ra độ trung thực của bề mặt cao hơn.

Bước 7: Gia công

Sau khi đường chạy dao được xuất từ Grasshopper, chúng tôi có thể tải nó lên cánh tay robot bằng RobotStudio by ABB (điều này sẽ khác nếu bạn đang sử dụng một thương hiệu cánh tay robot khác). Trong khi lập trình đường chạy dao, người ta thấy rằng các chuyển động vào và ra của bọt phải vuông góc với bề mặt để tạo ra một vết cắt đều. Người ta cũng phát hiện ra rằng tốc độ cắt 12mm mỗi giây với 30 volt cấp nguồn cho nhiệt độ dây sẽ tạo ra một đường cắt mịn và nhất quán, tuy nhiên sự kết hợp giữa tốc độ và nhiệt độ dây này sẽ bị suy giảm đối với các kích thước vật liệu khác nhau.

Bước 8: Đúc (Tùy chọn)

Có rất nhiều cách sử dụng cho công cụ này, tuy nhiên vì mục đích nghiên cứu của tôi, tôi đã sử dụng các miếng xốp làm khuôn, vì vậy đây là ý tưởng về những gì bạn có thể sử dụng công cụ này. Miếng xốp được dùng làm khuôn để tạo bảng từ thạch cao. Mảnh xốp này được kết dính bằng MDF và kẹp G, sau đó thạch cao được đổ vào khuôn và để khô. Sau đó, bảng điều khiển được tháo ra và có thể để khô hoặc cho vào lò nướng để làm khô nhanh hơn. Bảng điều khiển có thể được sơn, xử lý hoặc để nguyên.