Если вы когда-нибудь гуляли по оживленному заводскому цеху или посещали прецизионное производственное предприятие, вы, вероятно, видели в действии лазерных роботов — эти гибкие, высокоскоростные рабочие лошадки, которые справляются со всем, от сварки деликатных автомобильных компонентов до наплавки промышленных деталей для обеспечения максимальной долговечности. Как поставщик этих систем, я узнал, что один из наиболее частых вопросов, которые задают новые клиенты, касается не мощности или точности, а:Сколько места мне действительно нужно для установки одного из них?Это справедливый вопрос: неправильно определите пространство, и вы увидите задержки, угрозы безопасности или, что еще хуже, машину, которая работает неэффективно, потому что не может двигаться так, как задумано. Поработав с сотнями производителей, от небольших мастерских до крупных аэрокосмических заводов, я составил список требований к пространству для установки лазерных роботов, а также ключевые факторы, которые следует учитывать для каждого типа систем.
Для начала давайте проясним, что на самом деле включает в себя установка Laser Robot. Это не просто роботизированная рука. У вас есть манипулятор (рука, которая перемещает лазерную головку), источник лазера (компактная коробка, генерирующая мощный лазерный луч), технологическая камера или рабочий стол (куда загружаются детали), шкафы управления, барьеры безопасности и часто вспомогательное оборудование, такое как экстракторы дыма или системы охлаждения. Каждая из этих частей увеличивает общую площадь, и упущение из виду даже небольшого компонента может нарушить ваше планирование пространства.
Начнем с наиболее распространенных конфигураций лазерных роботов, поскольку потребности в пространстве сильно различаются в зависимости от варианта использования. Если вы хотите точно соединить металлические детали, вы, вероятно, ищете роботизированный лазерный сварочный аппарат. Стандартный 6-осевой роботизированный манипулятор для сварки имеет ширину около 1,5 метра и глубину 0,8 метра в неподвижном состоянии, но если учесть рабочую ячейку, включая крепеж детали, защитное ограждение и шкаф с лазерным источником, то минимальная занимаемая площадь составит 4 х 3 метра. Это для одной рабочей ячейки; Если вы хотите обрабатывать детали, пока обрабатывается другая, вам может потребоваться установка с двумя станциями, которая добавляет к длине еще 2 метра. Для более крупных деталей, таких как панели кузова автомобиля, вы можете выбрать роботизированную систему лазерной сварки с более длинным рычагом (до 2 метров) и большим поворотным позиционером, увеличивая минимальный размер ячейки до 5 на 4 метра.
Если ваша работа заключается в нанесении твердого, износостойкого слоя на детали (например, гидравлические цилиндры, лопатки турбин или компоненты строительного оборудования), вам подойдет машина для лазерной наплавки. Для плакирования требуется дополнительное пространство вокруг рабочей зоны для систем подачи порошка (компонент, который подает плакирующий материал, например металлический порошок, к лазерной головке) и специальной системы удаления дыма для улавливания излишков порошка. Стандартная ячейка лазерной наплавки с 6-осевым роботом требует минимум 4,5 х 3,5 метра, а если вы обрабатываете очень большие детали (например, валы длиной 2 метра), вам понадобится линейная ось, чтобы расширить радиус действия робота, добавив еще 1 метр длины. Я всегда советую клиентам, планирующим облицовку, оставлять 0,5 метра свободного пространства вокруг всей ячейки для доступа во время технического обслуживания — техническим специалистам нужно место для замены порошковых насадок или чистки фильтров, а крошки облицовочного материала может быть сложно очистить в узких углах.
Для резки, особенно сложных 3D-форм, необходим роботизированный 3D-станок для лазерной резки. Здесь потребность в пространстве может оказаться сложной, поскольку рука робота должна свободно маневрировать вокруг нестандартных деталей, а система подачи лазерного луча (часто оптоволоконный кабель, но иногда и направляющая луча) требует свободного пространства над и под рабочей зоной. Типичная ячейка 3D-лазерной резки имеет рабочий стол, на котором можно удерживать детали диаметром до 1,2 метра, а максимальная длина руки робота составляет 1,8 метра. Это означает, что сама ячейка должна быть не менее 5 метров в длину, 4 метра в ширину и 2,5 метра в высоту. Многие производители забывают о вертикальном пространстве — лазерные режущие головки могут выступать на высоту до 0,5 метра над основанием робота в полностью выдвинутом состоянии, поэтому, если ваш потолок составляет всего 2,7 метра, вам придется установить робота ниже или выбрать меньший вылет руки, что ограничивает вашу режущую способность. Для даже более крупных деталей, таких как рамы грузовиков или компоненты сельскохозяйственного оборудования, часто используется портальная роботизированная система; у них есть подвижный рычаг, который перемещается по горизонтальному порталу, поэтому им требуется дополнительное линейное пространство вдоль направляющих портала (иногда 10 метров и более), а также такой же зазор для рабочей зоны и систем безопасности.
Помимо типа машины, есть три неоспоримых фактора пространства, которые многие клиенты упускают из виду. Во-первых, безопасность. Лазерные роботы используют мощные лазеры (от 1 до 6 кВт, в зависимости от модели), которые могут вызвать повреждение глаз или ожоги, если они не закрыты должным образом. OSHA и глобальные стандарты безопасности производства требуют, чтобы лазерные рабочие места были окружены физическими барьерами (обычно металлическими ограждениями с блокирующими воротами, которые отключают лазер при открытии) и чтобы не было точки доступа в пределах 1 метра от максимальной рабочей зоны робота. Это означает, что даже если рука вашего робота покрывает радиус всего 2 метра, вам нужно отгородить вокруг нее радиус 3 метра. Я видел, как клиенты пытались сэкономить место, используя более короткие барьеры, но это является нарушением безопасности, а также лишает гарантии на машину. Во-вторых, доступ к сервису. Каждый лазерный робот нуждается в ежегодном обслуживании: замене лазерных диодов, калибровке роботизированной руки, очистке пути луча или замене фильтров. Это означает, что должно быть не менее 0,8 метра свободного пространства со всех сторон от шкафа управления и лазерного источника, а также 1 метр свободного пространства в задней части ячейки для отсоединения кабелей питания и передачи данных робота. Если вы прислоните камеру к стене, вы будете платить дополнительно техническому специалисту, который принесет специальные инструменты или придет в другой день для обслуживания — то, что быстро накапливается в течение срока службы машины. В-третьих, доступ к инженерным сетям. Лазерным роботам нужна выделенная линия электропередачи (а не просто розетка в заводском цехе — им требуется трехфазное питание со стабильным напряжением, обычно 480 В в Северной Америке и 400 В в Европе), источник воды для охлаждения источника лазера (большинству систем требуется от 10 до 20 литров в минуту) и подключение для подачи сжатого воздуха (для продувки лазерной головки и предотвращения повреждения оптики загрязняющими веществами). Все эти инженерные коммуникации должны находиться в пределах 2 метров от ячейки, чтобы вам не приходилось прокладывать дополнительные линии по заводскому цеху, что создает опасность спотыкания и может вызвать помехи в сигнале системы управления робота.
Я также хочу поговорить о распространенных ошибках, которые клиенты допускают при планировании своего пространства. Один большой не учитывает будущее расширение. Возможно, вы начнете с одной ячейки лазерной сварки для мелких деталей, но в следующем году вам захочется добавить ячейку для более крупных компонентов. Если вы планируете дополнительное пространство между ячейками (не менее 2 метров между каждой ячейкой), вы легко можете добавить новую машину, не переставляя весь этаж. Еще одна ошибка — не обращать внимания на препятствия над головой. Заводские потолки с воздуховодами, спринклерными системами или мостовыми кранами могут ограничивать вертикальное пространство, доступное для руки робота. Я всегда рекомендую измерять расстояние по вертикали от пола до самого низкого объекта над головой в рабочей зоне, а затем вычитать максимальный вылет робота по вертикали (обычно 0,5 метра), чтобы получить минимально необходимую высоту потолка. Например, если в вашем потолке воздуховод находится на высоте 2,4 метра над полом, робот для трехмерной резки с максимальным вертикальным вылетом 2,5 метра не подойдет — вам понадобится модель с меньшим вылетом.
Если вы не уверены в своем помещении, мы с моей командой предлагаем бесплатную оценку помещения для потенциальных клиентов. Мы приедем к вам на объект, измерим доступную площадь и высоту потолка, рассмотрим детали, которые вы будете обрабатывать, и поможем вам выбрать правильную конфигурацию лазерного робота, которая соответствует вашему пространству и потребностям. Ищете ли вы компактный роботизированный лазерный сварочный аппарат для небольшого цеха или высокопроизводительную портальную роботизированную систему для тяжелых промышленных деталей, мы позаботимся о том, чтобы вы не перекупили и не потратили зря пространство.
В конце концов, правильное место для вашего лазерного робота — это не только установка машины, но и обеспечение того, чтобы она могла работать на полную мощность, оставаться в безопасности и быть простой в обслуживании на долгие годы. Лазерный робот — это большая инвестиция, и экономия на планировании пространства — один из самых простых способов превратить эти инвестиции в головную боль. Если вы готовы изучить, какая система лазерных роботов подойдет для вашего помещения и ваших производственных потребностей, наша команда готова помочь вам пройти каждый этап: от планирования пространства до поддержки установки. Вы можете узнать больше о нашем ассортименте лазерных роботизированных систем на страницах наших продуктов, независимо от того, занимаетесь ли вы наплавкой, резкой или сваркой.
Ссылки
- Стандарты безопасности OSHA для промышленных лазерных систем (2022 г.)
- Руководство Ассоциации промышленных роботов (IRA) по требованиям к установке роботизированных рабочих мест (2021 г.)
- Руководство по безопасности Института лазеров Америки (LIA) при производстве мощных лазеров (2020 г.)
- Технические спецификации Ассоциации портальных роботов (GRA) для крупноформатных роботизированных рабочих мест (2022 г.)
