Integrirano robotsko rezanje plazmom zahtijeva više od puke baklje pričvršćene na kraj robotske ruke. Ključno je poznavanje procesa rezanja plazmom. blago
Proizvođači metala širom industrije – u radionicama, teškim mašinama, brodogradnji i konstrukcijskom čeliku – nastoje da ispune zahtjevna očekivanja isporuke, a premašuju zahtjeve kvaliteta. Oni stalno nastoje smanjiti troškove dok se bave sve prisutnim problemom zadržavanja kvalifikovane radne snage. Nije lako.
Mnogi od ovih problema mogu se pratiti unatrag do ručnih procesa koji su još uvijek rasprostranjeni u industriji, posebno kada se proizvode proizvodi složenog oblika kao što su industrijski poklopci kontejnera, zakrivljene konstrukcijske čelične komponente i cijevi i cijevi. Mnogi proizvođači posvećuju 25 do 50 posto svojih vrijeme obrade do ručnog označavanja, kontrole kvaliteta i konverzije, kada je stvarno vrijeme rezanja (obično s ručnim rezačem za kisik ili plazma) samo 10 do 20 posto.
Pored vremena koje troše takvi ručni procesi, mnogi od ovih rezova su napravljeni oko pogrešnih lokacija karakteristika, dimenzija ili tolerancija, što zahtijeva opsežne sekundarne operacije kao što su brušenje i prerada, ili još gore, materijali koji se moraju odbaciti. Mnoge trgovine posvećuju kao čak 40% njihovog ukupnog vremena obrade na ovaj rad i otpad male vrijednosti.
Sve je to dovelo do guranja industrije ka automatizaciji. Prodavnica koja automatizira ručne operacije rezanja gorionika za složene dijelove s više osa implementirala je robotsku ćeliju za rezanje plazmom i, što nije iznenađujuće, ostvarila ogromne dobitke. Ova operacija eliminira ručni raspored i posao koji bi trebalo 5 ljudi 6 sati sada se može uraditi za samo 18 minuta pomoću robota.
Iako su prednosti očigledne, implementacija robotskog plazma rezanja zahtijeva više od kupovine robota i plazma gorionika. Ako razmišljate o robotskom rezanju plazmom, svakako zauzmite holistički pristup i sagledajte cijeli tok vrijednosti. Dodatno, radite sa sistemski integrator obučen od proizvođača koji razumije i razumije plazma tehnologiju i sistemske komponente i procese potrebne da osigura da su svi zahtjevi integrirani u dizajn baterije.
Uzmite u obzir i softver, koji je nedvojbeno jedna od najvažnijih komponenti svakog robotskog sistema za rezanje plazmom. Ako ste investirali u sistem, a softver je ili težak za korištenje, zahtijeva puno stručnosti za pokretanje, ili ćete ga pronaći potrebno je puno vremena da se robot prilagodi rezanju plazmom i nauči putanji rezanja, samo gubite puno novca.
Dok je softver za robotsku simulaciju uobičajen, učinkovite robotske ćelije za rezanje plazmom koriste softver za offline robotsko programiranje koji će automatski izvršiti programiranje putanje robota, identificirati i kompenzirati sudare i integrirati znanje o procesu rezanja plazmom. Ključno je uključivanje dubokog znanja o procesu plazme. Sa softverom poput ovog , automatizacija čak i najsloženijih aplikacija za robotsko sečenje plazmom postaje mnogo lakša.
Plazma rezanje složenih oblika sa više osi zahtijeva jedinstvenu geometriju gorionika. Primijenite geometriju gorionika koja se koristi u tipičnoj XY primjeni (vidi sliku 1) na složeni oblik, kao što je zakrivljena glava posude pod pritiskom, i povećat ćete vjerovatnoću sudara. Iz tog razloga, baklje pod oštrim uglom (sa „šiljastim“ dizajnom) su prikladnije za robotsko rezanje oblika.
Sve vrste sudara se ne mogu izbjeći samo baterijskom lampom pod oštrim uglom. Program obrade također mora sadržavati promjene visine reza (tj. vrh gorionika mora imati razmak od radnog komada) kako bi se izbjegle sudare (vidi sliku 2).
Tokom procesa rezanja, plin plazme teče niz tijelo gorionika u vrtložnom smjeru do vrha gorionika. Ovo rotacijsko djelovanje omogućava centrifugalnoj sili da izvuče teške čestice iz stupca plina do periferije otvora mlaznice i štiti sklop gorionika od protok vrelih elektrona. Temperatura plazme je blizu 20.000 stepeni Celzijusa, dok se bakarni delovi baklje tope na 1.100 stepeni Celzijusa. Potrošni materijal zahteva zaštitu, a izolacioni sloj teških čestica pruža zaštitu.
Slika 1. Standardna tijela gorionika su dizajnirana za rezanje limova. Upotreba istog gorionika u primjeni s više osa povećava mogućnost sudara sa radnim komadom.
Vrtlog čini jednu stranu reza toplijom od druge. Baklje sa plinom koji se okreće u smjeru kazaljke na satu obično postavljaju vruću stranu reza na desnu stranu luka (kada se gleda odozgo u smjeru reza). To znači da Procesni inženjer naporno radi na optimizaciji dobre strane reza i pretpostavlja da će loša strana (lijeva) biti otpad (vidi sliku 3).
Unutrašnje karakteristike se moraju rezati u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, pri čemu vruća strana plazme pravi čisti rez na desnoj strani (ivica dijela). Umjesto toga, perimetar dijela treba seći u smjeru kazaljke na satu. gorionik seče u pogrešnom smjeru, može stvoriti veliki konus u profilu reza i povećati šljaku na rubu dijela. U suštini, stavljate "dobre rezove" na otpad.
Imajte na umu da većina stolova za rezanje plazma panela ima procesnu inteligenciju ugrađenu u kontroler u vezi sa smjerom reza luka. Ali u polju robotike, ovi detalji nisu nužno poznati ili shvaćeni, i još nisu ugrađeni u tipičan kontroler robota – pa je važno imati offline softver za programiranje robota sa poznavanjem procesa ugrađene plazme.
Kretanje baklje koja se koristi za bušenje metala ima direktan učinak na potrošni materijal za rezanje plazmom. Ako plazma gorionik probije lim na visini rezanja (preblizu obradaka), trzaj rastopljenog metala može brzo oštetiti štit i mlaznicu. To rezultira loš kvalitet rezanja i smanjen vijek trajanja potrošnog materijala.
Opet, ovo se retko dešava u aplikacijama za sečenje limova sa portalom, pošto je visok stepen stručnosti gorionika već ugrađen u kontroler. Operater pritiska dugme da pokrene sekvencu probijanja, što pokreće niz događaja kako bi se osigurala odgovarajuća visina probijanja .
Prvo, gorionik izvodi postupak senzora visine, obično koristeći omski signal za detekciju površine obratka. Nakon pozicioniranja ploče, gorionik se povlači s ploče na visinu prijenosa, što je optimalna udaljenost za prijenos plazma luka na radni komad. Kada se plazma luk prenese, može se potpuno zagrijati. U ovom trenutku gorionik se pomiče na visinu proboja, što je sigurnija udaljenost od radnog komada i dalje od povratnog udara rastopljenog materijala. rastojanje dok plazma luk u potpunosti ne prodre u ploču. Nakon što je odgoda probijanja završena, gorionik se pomiče prema dolje prema metalnoj ploči i započinje kretanje rezanja (vidi sliku 4).
Opet, sva ova inteligencija je obično ugrađena u plazma kontroler koji se koristi za rezanje limova, a ne robotski kontroler. Robotsko rezanje takođe ima još jedan sloj složenosti. Probijanje na pogrešnoj visini je dovoljno loše, ali kada se seče višeosni oblici, gorionik možda neće biti u najboljem smjeru za radni komad i debljinu materijala. Ako gorionik nije okomit na metalnu površinu koju buši, na kraju će rezati deblji poprečni presjek nego što je potrebno, gubiti vijek trajanja potrošnog materijala. u pogrešnom smjeru može postaviti sklop gorionika preblizu površini radnog komada, izlažući ga povratnom udaru rastopa i uzrokovati prijevremeni kvar (vidi sliku 5).
Razmotrite aplikaciju za robotsko rezanje plazmom koja uključuje savijanje glave posude pod pritiskom. Slično rezanju limova, robotski gorionik treba biti postavljen okomito na površinu materijala kako bi se osigurao najtanji mogući poprečni presjek za perforaciju. Kako se plazma gorionik približava radnom komadu , koristi senzor visine dok ne pronađe površinu posude, a zatim se uvlači duž osi gorionika kako bi prenio visinu. Nakon što se luk prenese, baklja se ponovo uvlači duž ose baklje do visine probijanja, sigurno dalje od povratnog udara (vidi sliku 6) .
Kada istekne kašnjenje probijanja, gorionik se spušta na visinu rezanja. Prilikom obrade kontura, gorionik se rotira u željeni smjer rezanja istovremeno ili u koracima. U ovom trenutku počinje sekvenca rezanja.
Roboti se zovu preodređeni sistemi. Međutim, ima više načina da se dođe do iste tačke. To znači da svako ko podučava robota da se kreće, ili bilo ko drugi, mora imati određeni nivo stručnosti, bilo da razumije kretanje robota ili mašinsku obradu zahtjevi plazma rezanja.
Iako su privjesci za podučavanje evoluirali, neki zadaci nisu sami po sebi prikladni za podučavanje pendant programiranja—posebno zadaci koji uključuju veliki broj mješovitih dijelova male zapremine. Roboti ne proizvode kada se podučavaju, a samo podučavanje može trajati satima, ili čak dana za složene dijelove.
Softver za vanmrežno programiranje robota dizajniran sa modulima za rezanje plazmom ugradit će ovu stručnost (vidi sliku 7). Ovo uključuje smjer rezanja plazma plinom, početno senziranje visine, sekvenciranje proboja i optimizaciju brzine rezanja za procese baklje i plazme.
Slika 2. Oštre („šiljaste“) baklje su pogodnije za robotsko rezanje plazmom. Ali čak i sa ovim geometrijama gorionika, najbolje je povećati visinu reza kako bi se smanjila mogućnost sudara.
Softver pruža ekspertizu robotike potrebnu za programiranje previše određenih sistema. On upravlja singularitetima ili situacijama u kojima robotski krajnji efektor (u ovom slučaju, plazma gorionik) ne može doći do radnog komada;zglobne granice;prekomjerno putovanje;prevrtanje zgloba;detekcija sudara;vanjske ose;i optimizacija putanje alata. Prvo, programer uvozi CAD datoteku gotovog dela u softver za programiranje robota van mreže, zatim definiše ivicu koju treba rezati, zajedno sa tačkom probijanja i drugim parametrima, uzimajući u obzir koliziju i ograničenja opsega.
Neke od najnovijih iteracija softvera za vanmrežnu robotiku koriste tzv. offline programiranje zasnovano na zadacima. Ova metoda omogućava programerima da automatski generiraju putanje rezanja i odaberu više profila odjednom. Programer može odabrati birač putanje rubova koji pokazuje putanju i smjer sečenja , a zatim odaberite promjenu početne i krajnje točke, kao i smjera i nagiba plazma baklje. Programiranje općenito počinje (nezavisno od marke robotske ruke ili plazma sistema) i nastavlja uključivanjem određenog modela robota.
Rezultirajuća simulacija može uzeti u obzir sve u robotskoj ćeliji, uključujući elemente kao što su sigurnosne barijere, učvršćenja i plazma baklje. Zatim uzima u obzir sve potencijalne kinematičke greške i sudare za operatera, koji tada može ispraviti problem. Na primjer, simulacija bi mogla otkriti problem sudara između dva različita reza na glavi posude pod pritiskom. Svaki rez je na različitoj visini duž konture glave, tako da brzo kretanje između rezova mora uzeti u obzir neophodan razmak – mali detalj, riješeno prije nego što rad stigne do poda, što pomaže u uklanjanju glavobolje i otpada.
Stalni nedostatak radne snage i rastuća potražnja kupaca naveli su sve više proizvođača da se okrenu robotskom rezanju plazmom. Nažalost, mnogi ljudi zaranjaju u vodu samo da bi otkrili još komplikacija, posebno kada ljudi koji integriraju automatizaciju nemaju znanja o procesu rezanja plazmom. Ovaj put će samo dovesti do frustracije.
Integrirajte znanje o rezanju plazmom od samog početka i stvari se mijenjaju. Uz inteligenciju procesa plazme, robot se može rotirati i kretati po potrebi kako bi izvršio najefikasnije probijanje, produžavajući vijek trajanja potrošnog materijala. Seče u ispravnom smjeru i manevrira kako bi izbjegao bilo kakav radni komad sudara. Kada slijede ovaj put automatizacije, proizvođači ubiru nagrade.
Ovaj članak se temelji na “Napredak u 3D robotskom rezanju plazmom” predstavljenom na FABTECH konferenciji 2021.
FABRICATOR je vodeći časopis industrije oblikovanja i proizvodnje metala u Sjevernoj Americi. Časopis pruža vijesti, tehničke članke i historije slučajeva koji omogućavaju proizvođačima da efikasnije rade svoj posao. FABRICATOR služi industriji od 1970. godine.
Sada s punim pristupom digitalnom izdanju The FABRICATOR, lak pristup vrijednim industrijskim resursima.
Digitalno izdanje The Tube & Pipe Journal je sada potpuno dostupno, pružajući lak pristup vrijednim industrijskim resursima.
Uživajte u potpunom pristupu digitalnom izdanju časopisa STAMPING Journal, koji pruža najnovija tehnološka dostignuća, najbolje prakse i vijesti iz industrije za tržište štancanja metala.
Sada s punim pristupom digitalnom izdanju The Fabricator en Español, lak pristup vrijednim industrijskim resursima.
Vrijeme objave: 25.05.2022
