Lorsque nous pensons aux robots, notre esprit évoque souvent des personnages de science-fiction tirés des films. Cependant, robots industriels sont bel et bien une réalité et jouent un rôle actif dans l’industrie manufacturière moderne. Parmi eux se trouvent des robots de découpe laser multi-axes réputés pour leur précision, leur rapidité et leur précision dans la gestion de tâches d'usinage complexes.
Ce guide explique ce que sont les robots de découpe laser, leurs types et leurs applications dans diverses industries.
Qu'est-ce qu'un robot de découpe laser ?
Les robots de découpe laser sont des machines contrôlé numériquement par ordinateur (CNC), reprogrammable et peut se déplacer sur trois axes ou plus. Ce sont des machines polyvalentes présentant un haut niveau de l'automatisation et la capacité d'imiter un mouvement complexe dans l'espace. Juste pour être clair, un « bras robotique de découpe laser multi-axes » et un « découpeur laser à plat multi-axes » entrent tous deux dans la catégorie des « robots industriels ».
Les robots de découpe laser sont des machines avancées capables de créer des conceptions complexes à des vitesses extrêmement élevées sans compromettre la qualité. Leur système de guidage précis, piloté par des ordinateurs de haut niveau de traitement, offre une précision bien supérieure aux machines traditionnelles de découpe laser à 2 axes, de découpe mécanique multi-axes et de découpe plasma.
Le mouvement sur plusieurs axes fait référence aux éléments suivants :
- Axe X : se déplace horizontalement de gauche à droite.
- Axe Y : se déplace horizontalement de l'avant vers l'arrière.
- Axe Z : se déplace verticalement, de haut en bas.
- Axe A : tourne horizontalement autour de l'axe X.
- Axe B : tourne horizontalement autour de l'axe Y.
- Axe C : tourne horizontalement autour de l'axe Z.
Un robot de découpe laser doté de degrés de liberté dans les six mouvements décrits ci-dessus est appelé « robot de découpe laser à six axes ».
Applications des robots de découpe laser
Les robots de découpe laser ont des caractéristiques uniques, ce qui les rend hautement applicables à des industries spécifiques.
1. Automobile et aérospatiale
La fabrication de voitures et d’avions nécessite des composants complexes difficiles à fabriquer avec des moyens traditionnels. C'est pourquoi des robots de découpe laser multi-axes sont utilisés dans ces industries pour une meilleure précision, une production rationalisée et une innovation continue.
2. Industrie médicale
La fabrication de matériel médical nécessite une précision extrême, facilement obtenue grâce aux découpeuses laser multi-axes.
3. Électronique
L'électronique comme les PCB et les semi-conducteurs nécessite un usinage à très petite échelle, il est donc difficile d'atteindre un niveau élevé de contrôle en utilisant coupeurs mécaniques. C'est pourquoi les robots de découpe laser sont répandus dans cette industrie.
4. Industries nécessitant plusieurs tâches
Les robots de découpe laser peuvent également être modifiés en remplaçant le tête de découpe laser pour effectuer du soudage au laser, lavage et des. Un tel niveau de flexibilité en fait une machine extrêmement économique et polyvalente pour toute industrie.
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Comment fonctionnent les robots de découpe laser ?
Vous pourriez être intrigué par la façon dont les robots de découpe laser peuvent imiter un mouvement semblable à celui d'un humain pendant l'usinage. Voici un bref aperçu du fonctionnement interne d'un robot de découpe laser. Pour une compréhension plus facile, nous avons divisé la machine en trois composants.
1. Source laser
Chaque robot de découpe laser dispose d'une source laser distincte, comme le laser CO2 et Système laser à fibre. La puissance du faisceau laser, Longueur des ondeset l'intensité affectent des facteurs tels que la vitesse de coupe, la profondeur de coupe, la finition et la compatibilité des matériaux. Extraction des fumées et gaz assisté Le fonctionnement joue également un rôle essentiel dans l’usinage.
2. Assemblage et composants
Un robot laser peut être une machine de découpe laser à 3, 4, 5 ou 6 axes, grâce à ses composants et son assemblage complexes. Généralement à la pointe moteurs pas à pas, scanners laser, servomoteurs, rails de guidage lisses et pneumatiques et systèmes hydrauliques, tous travaillant à l'unisson, offrent une amplitude de mouvement complète de 360 degrés à la machine. C'est vraiment une merveille d'ingénierie.
3. Logiciels
L'automatisation et les mouvements complexes dans l'espace tridimensionnel des robots de découpe laser sont tous possibles grâce à des technologies sophistiquées. software fonctionnant sur des ordinateurs hautes performances. Cypcut et Cypone sont des exemples de logiciels de découpe laser. Avec des progrès continus, nous assistons également à l’intégration de l’intelligence artificielle dans les systèmes de contrôle numérique de ces machines. Le potentiel est donc illimité.
5 types de robots courants utilisés pour la découpe laser
Après avoir compris les bases, examinons les types de robots de découpe laser.
I. Robot cartésien
Ce sont des machines CNC qui se déplacent en x, y et z cartésien coordonnées. La capacité de se déplacer vers l'avant, vers l'arrière, sur le côté, vers le haut ou vers le bas est le critère minimum requis pour être qualifié de robot industriel. La machine de découpe laser 3 axes est excellente pour les tâches répétitives et la production de pièces en grand volume.
Il y a aussi 4-, 5- et des robots de découpe laser à 6 axes qui peuvent tourner horizontalement autour des axes x, y et z, améliorant encore la capacité de mouvement de la machine. Les robots de découpe laser multi-axes sont excellents pour les conceptions complexes et les processus de découpe de tubes.
Vous obtiendrez également les coupes les plus précises dans ces machines car cette disposition permet un contrôle maximal. En plus découpe au laser et soudage, ces robots conviennent également à la manutention.
Les machines de découpe laser CNC sont de toutes formes et de toutes tailles, mais elles ne dépassent généralement pas un Taille du plateau de 2 mètres sur 6. C'est suffisant pour une production à petite et moyenne échelle.
II. Robots de découpe laser à portique
Les machines de découpe laser robotisées à portique sont similaires aux machines CNC automatiques, mais disposent de grands faisceaux de portique qui entraînent la découpeuse laser. Ils suivent les mêmes systèmes de coordonnées cartésiennes, mais le système de portique permet un usinage à une échelle beaucoup plus grande. Il n’y a pas de limite supérieure à la taille de la machine en soi, cela dépend donc des exigences du projet. Vous verrez de telles machines dans les industries produisant à grande échelle.
Les machines de découpe laser à portique 3D à cinq axes sont l'un des systèmes de découpe les plus polyvalents, de haute technologie et efficaces et sont l'incarnation de la précision, de l'exactitude et de la vitesse. Les découpeuses laser à portique ont construction ouverte, ce qui facilite grandement la maintenance et la manutention des matériaux.
Cependant, avec les machines de découpe laser à portique large et ouvert, des précautions et un entretien régulier sont nécessaires pour les protéger de l’environnement extérieur.
III. Bras robotique de découpe laser articulé
Les robots articulés ne sont que le nom scientifique des bras robotiques. Cependant, ils sont beaucoup plus rares que les robots industriels dont nous avons parlé. Ces découpeuses laser à bras robotisé sont extrêmement polyvalentes et peuvent effectuer des usinages à angles, ce qui est impossible pour les machines de découpe laser CNC.
Un bras robotique de découpe laser à six axes peut découper des conceptions très complexes beaucoup plus rapidement. Les bras robotiques sont excellents pour les conceptions impliquant angles vifs et courbes dans l'espace 3D. Cependant, ils ne sont pas si précis en comparaison, c'est donc un compromis.
Ces machines ont des coûts initiaux élevés, elles sont donc mieux adaptées à une fabrication hautement spécialisée, ce qui serait autrement impossible avec les moyens traditionnels. Industries automobile et aérospatiale tirer le meilleur parti de ces robots de découpe laser articulés dynamiques.
IV. Robots SCARA
SCARE est l'abréviation de Selective Compliance Assembly Robot Arm, essentiellement un bras robotique articulé, comme nous en avons discuté précédemment, mais présente quelques différences mineures. Ils ont moins de liberté de mouvement, généralement 4 axes, contrairement à un bras robotique à six axes à part entière.
Cependant, ils sont spécifiquement conçus pour les tâches nécessitant une répétabilité et une précision élevées. Les robots SCARA ont moins d'articulations et de liaisons, ce qui les rend plus facile à entretenir et capable de tâches de manipulation qui impliquent des contraintes cycliques élevées.
V. Robots parallèles
Robots à liens parallèles avoir 3 ou 4 bras en série qui se déplacent à l'unisson pour créer différents types de mouvements. Cette disposition est assez courante dans les machines d’impression 3D. Ces robots industriels sont également extrêmement efficaces pour la préparation et la manipulation des marchandises. Cependant, avec la découpe laser, leurs applications sont limitées.
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Quels matériaux les robots laser peuvent-ils découper ?
Les robots de découpe laser sont très polyvalents et peuvent effectuer des usinages sur presque tous les matériaux disponibles sur le marché. Il n’est cependant pas surprenant que certaines technologies laser soient plus compatibles avec des matériaux spécifiques. Par conséquent, il n’existe pas une seule découpeuse laser capable de gérer toutes les tâches.
Les systèmes de découpe laser CNC modernes sont conçus de telle manière qu'il est plus facile de changer la source laser et la tête laser, augmentant ainsi au maximum l'adaptabilité de la machine. De plus, les robots de découpe laser à plusieurs axes peuvent se déplacer autour de blocs de matériaux, créant ainsi des coupes complexes.
Discutons brièvement de certains matériaux et des robots de découpe laser qui sont compatibles avec eux.
Les métaux
Inox, Acier Carbone, acier doux, l'aluminium et ses alliages sont mieux coupés par des robots de découpe laser à fibre multi-axes. De même, les alliages de cuivre et de nickel sont compatibles avec ces machines. Avec le bonne puissance et paramètres déterminants, il peut couper jusqu'à 22 mm d'épaisseur.
Certaines machines de découpe laser avancées sont capables d'usiner titane des pièces aussi. L'industrie automobile utilise des bras robotisés laser à fibre à six axes pour créer courbes et formes complexes.
Non-métaux
Les matériaux non réfléchissants comme le bois, le cuir, le verre, la céramique et le tissu sont mieux coupés Découpeuses laser CO2. De plus, de nombreuses industries utilisent également de telles machines pour découpe laser acrylique et plexiglas.
Principaux avantages de l'utilisation de robots de découpe laser
Les robots de découpe laser sont les avenir de l’industrie manufacturière, et à juste titre. Voici les principaux avantages des robots de découpe laser par rapport aux machines CNC traditionnelles.
1. Amplitude de mouvement et portée
Les robots multi-axes offrent une large amplitude de mouvement, ce qui signifie que la machine n'est plus limitée à se déplacer dans des plans conventionnels, comme dans des plans mécaniques ou coupage plasma. Bien que l'usinage traditionnel ait sa place dans les processus d'usinage répétitifs, les robots laser de haute technologie excellent dans le domaine prototypage rapide de géométries complexes.
2. Conception complexe à vitesse rapide
Des industries comme l’aérospatiale exigent une fabrication très sophistiquée ; s'il n'est pas exécuté correctement, cela peut entraîner des problèmes critiques. Les robots de découpe laser sont donc devenus un excellent choix dans de tels contextes. De plus, les algorithmes CNC à traitement rapide offrent des fonctionnalités telles que «Coupe à la mouche,» offrant des vitesses d'usinage inégalées.
3. Moins d’empreinte
Les bras robotisés de découpe laser prennent considérablement moins de place que les machines de découpe laser conventionnelles, ce qui rend la production plus propre et plus fluide. Cependant, les bras nécessitent un espace vertical vide sans restriction pour se déplacer librement dans n'importe quelle orientation nécessaire au trajet de coupe.
4. Travail autonome
Avec le bon logiciel de programmation, les robots de découpe laser peuvent fonctionner en mode automatique, ce qui nécessite intervention humaine minimale même pour des travaux complexes.
Qui peut bénéficier de l’utilisation des robots de découpe laser ?
Même si les robots de découpe laser semblent parfaits pour les processus d’usinage, ils ne sont peut-être pas réalisables pour tous les projets. Les robots de découpe laser CNC sont réalisables pour usinage à grande vitesse de pièces complexes et prototypage rapide.
Pour des usinages simples et répétitifs, l’usinage 2 axes conventionnel donnera de meilleurs résultats. Aussi, industries manufacturières de moyenne à grande échelle profitez au maximum des avantages des robots de découpe laser. En effet, le coût initial de l'usinage multi-axes est élevé, ce qui rend difficile pour les petites industries de couvrir les dépenses.
Combien coûte un robot de découpe laser ?
Les robots de découpe laser sont chers par rapport à leurs homologues traditionnels. En règle générale, les machines de découpe laser multi-axes coûtent dans la fourchette de De 30,000 à 250,000 $. Assurez-vous de trouver le bon fabricant et communiquez correctement les besoins de votre projet afin que vous obteniez une machine de découpe laser personnalisée spécifiquement adaptée à votre projet.
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FAQ
1. Comment les robots de découpe laser se comparent-ils aux autres méthodes de découpe ?
Par rapport à la mécanique, au plasma, jet d'eau, et même les découpeuses laser à plat traditionnelles, les robots de découpe laser présentent les avantages suivants :
- Excelle en précision et peut obtenir des coupes plus nettes et des détails plus fins.
- Peut travailler sur une large gamme de matériaux.
- Ils fonctionnent plus rapidement que les méthodes de coupe traditionnelles, améliorant ainsi l'efficacité de la production.
- Peut gérer des tâches complexes de manière autonome une fois programmées.
- Les performances dépassent souvent l'investissement initial, en particulier dans les applications de découpe complexes ou à volume élevé.
2. Quelle est l’utilisation du laser en robotique ?
La combinaison de la robotique et de la technologie laser a amélioré les découpeuses laser conventionnelles au point qu'elles peuvent usiner rapidement des conceptions extrêmement complexes. Cela a aidé les chercheurs et les concepteurs à créer des conceptions plus dynamiques et plus complexes, ce qui était auparavant impossible.
3. Pourquoi les gens utilisent-ils la découpe laser ?
La découpe laser est une technologie de découpe rapide, efficace et efficiente qui attire des personnes de tous les domaines de travail. Il offre un minimum de déchets de matériaux et les coupes sont beaucoup plus douces que la coupe mécanique. Les machines de découpe laser s'adaptent extrêmement à l'automatisation, ce qui se traduit par des coûts de main-d'œuvre réduits et une meilleure production.
Conclusion
Les robots de découpe laser s'améliorent régulièrement, les industries investissant des millions pour améliorer leur fonctionnalité et leur économie. Notre guide sert de tremplin dans le domaine des robots de découpe laser multi-axes, donnant un aperçu de leur potentiel et mettant en lumière l’avenir des machines de découpe laser.
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