Integrirano robotsko rezanje plazmom zahtijeva više od puke baklje pričvršćene na kraj robotske ruke. Ključno je poznavanje procesa rezanja plazmom. blago
Proizvođači metala u cijeloj industriji – u radionicama, teškim strojevima, brodogradnji i konstrukcijskom čeliku – nastoje ispuniti zahtjevna očekivanja isporuke, a premašuju zahtjeve kvalitete. Neprestano nastoje smanjiti troškove dok se nose sa sve prisutnijim problemom zadržavanja kvalificirane radne snage. Nije lako.
Mnogi od ovih problema mogu se pratiti unatrag do ručnih procesa koji su još uvijek prevladavajući u industriji, posebno kada se proizvode složeni proizvodi kao što su poklopci industrijskih kontejnera, zakrivljene konstrukcijske čelične komponente te cijevi i cijevi. Mnogi proizvođači posvećuju 25 do 50 posto svojih vrijeme obrade do ručnog označavanja, kontrole kvalitete i pretvorbe, kada je stvarno vrijeme rezanja (obično s ručnim rezačem za kisik ili plazma) samo 10 do 20 posto.
Osim vremena koje troše takvi ručni procesi, mnogi od ovih rezova su napravljeni oko pogrešnih mjesta značajki, dimenzija ili tolerancija, što zahtijeva opsežne sekundarne operacije kao što su brušenje i prerada, ili još gore, materijali koje je potrebno odbaciti. Mnoge trgovine posvećuju kao čak 40% njihovog ukupnog vremena obrade na ovaj rad i otpad male vrijednosti.
Sve je to dovelo do pomaka industrije prema automatizaciji. Trgovina koja automatizira operacije ručnog rezanja gorionika za složene dijelove s više osi implementirala je robotsku ćeliju za rezanje plazmom i, što nije iznenađujuće, ostvarila ogromne dobitke. Ova operacija eliminira ručni raspored i posao koji za 5 ljudi 6 sati sada se može obaviti za samo 18 minuta pomoću robota.
Iako su prednosti očite, implementacija robotskog plazma rezanja zahtijeva više od kupnje robota i plazma plamenika. Ako razmišljate o robotskom rezanju plazmom, svakako zauzmite holistički pristup i sagledajte cijeli tok vrijednosti. Dodatno, radite s integrator sustava obučen od proizvođača koji razumije i razumije plazma tehnologiju i komponente sustava i procese potrebne kako bi se osiguralo da su svi zahtjevi integrirani u dizajn baterije.
Uzmite u obzir i softver, koji je nedvojbeno jedna od najvažnijih komponenti svakog robotskog sustava za rezanje plazmom. Ako ste uložili u sustav, a softver je ili težak za korištenje, zahtijeva puno stručnosti za pokretanje ili ćete ga pronaći potrebno je puno vremena za prilagodbu robota rezanju plazmom i podučavanje puta 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 izvesti programiranje putanje robota, identificirati i kompenzirati sudare i integrirati znanje o procesu rezanja plazmom. Ključno je uključivanje dubokog znanja o procesima plazme. Uz softver poput ovog , automatizacija čak i najsloženijih aplikacija za robotsko rezanje plazmom postaje mnogo lakša.
Plazma rezanje složenih oblika s više osi zahtijeva jedinstvenu geometriju plamenika. Primijenite geometriju gorionika koja se koristi u tipičnoj XY primjeni (vidi sliku 1) na složeni oblik, kao što je zakrivljena glava tlačne posude, i povećat ćete vjerojatnost sudara. Iz tog razloga, baklje pod oštrim kutom (sa "šiljastim" dizajnom) su prikladnije za robotsko rezanje oblika.
Sve vrste sudara ne mogu se izbjeći samo baterijskom svjetiljkom pod oštrim kutom. Program obrade također mora sadržavati promjene visine rezanja (tj. vrh gorionika mora imati razmak od obratka) kako bi se izbjegli sudari (vidi sliku 2).
Tijekom procesa rezanja, plin plazme teče niz tijelo plamenika u vrtložnom smjeru do vrha plamenika. Ovo rotacijsko djelovanje omogućuje centrifugalnoj sili da izvuče teške čestice iz plinskog stupca do ruba otvora mlaznice i štiti sklop plamenika od protok vrućih elektrona. Temperatura plazme je blizu 20.000 stupnjeva Celzija, dok se bakreni dijelovi baklje tope na 1.100 stupnjeva Celzija. Potrošni materijali trebaju zaštitu, a izolacijski sloj teških čestica pruža zaštitu.
Slika 1. Standardna tijela plamenika dizajnirana su za rezanje lima. Korištenje istog plamenika u primjeni s više osi povećava mogućnost sudara s izratkom.
Vrtlog čini jednu stranu reza toplijom od druge. Gorionici s 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 rezanja i pretpostavlja da će loša strana (lijeva) biti otpad (vidi sliku 3).
Unutarnje elemente potrebno je rezati u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, pri čemu vruća strana plazme čini čisti rez na desnoj strani (strana ruba dijela). Umjesto toga, perimetar dijela treba rezati u smjeru kazaljke na satu. Ako gorionik reže u pogrešnom smjeru, može stvoriti veliki konus u profilu rezanja i povećati šljaku na rubu dijela. U suštini, stavljate "dobre rezove" na otpad.
Imajte na umu da većina stolova za rezanje plazma ploča ima procesnu inteligenciju ugrađenu u kontroler u vezi sa smjerom reza luka. Ali u području robotike, ovi detalji nisu nužno poznati ili shvaćeni i još nisu ugrađeni u tipični robotski kontroler – stoga je važno imati offline softver za programiranje robota sa poznavanjem procesa ugrađene plazme.
Pokret plamenika koji se koristi za bušenje metala ima izravan učinak na potrošni materijal za rezanje plazmom. Ako plazma gorionik probije lim na visini rezanja (preblizu obradaka), trzaj rastaljenog metala može brzo oštetiti štit i mlaznicu. To rezultira loša kvaliteta rezanja i smanjen vijek trajanja potrošnog materijala.
Opet, to se rijetko događa u aplikacijama za rezanje lima s portalom, budući da je visoki stupanj stručnosti gorionika već ugrađen u kontroler. Operater pritisne gumb za pokretanje slijeda probijanja, što pokreće niz događaja kako bi se osigurala odgovarajuća visina probijanja .
Prvo, gorionik izvodi postupak senzora visine, obično koristeći omički signal za detekciju površine obratka. Nakon pozicioniranja ploče, plamenik se povlači s ploče na visinu prijenosa, što je optimalna udaljenost za prijenos plazma luka na radni komad. Nakon što se plazma luk prenese, može se potpuno zagrijati. U ovom trenutku gorionik se pomiče na visinu proboja, što je sigurnija udaljenost od obratka i dalje od povratnog udara rastaljenog materijala. razmak dok plazma luk potpuno ne prodre u ploču. Nakon što je odgoda probijanja završena, gorionik se pomiče prema dolje prema metalnoj ploči i započinje gibanje rezanja (vidi sliku 4).
Opet, sva ta inteligencija obično je ugrađena u plazma kontroler koji se koristi za rezanje lima, a ne robotski kontroler. Robotsko rezanje također ima još jedan sloj složenosti. Probijanje na pogrešnoj visini je dovoljno loše, ali kada režete višeosne oblike, gorionik možda neće biti u najboljem smjeru za obradak i debljinu materijala. Ako plamenik nije okomit na metalnu površinu koju probija, 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 obratka, izlažući ga povratnom udaru taline i uzrokujući prijevremeni kvar (vidi sliku 5).
Razmislite o primjeni robotskog plazma rezanja koja uključuje savijanje glave tlačne posude. 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 plamenika za prijenos visine. Nakon što se luk prenese, baklja se ponovno uvlači duž osi plamenika do visine probijanja, sigurno dalje od povratnog udara (vidi sliku 6) .
Nakon što odgoda probijanja istekne, gorionik se spušta na visinu rezanja. Prilikom obrade kontura, plamenik se rotira u željeni smjer rezanja istovremeno ili u koracima. U ovom trenutku počinje slijed rezanja.
Roboti se nazivaju predeterminiranim sustavima. Međutim, ima više načina da se dođe do iste točke. To znači da svatko tko podučava robota da se kreće, ili bilo tko drugi, mora imati određenu razinu stručnosti, bilo u razumijevanju kretanja robota ili strojne obrade zahtjevi plazma rezanja.
Iako su se privjesci za poučavanje razvili, neki zadaci sami po sebi nisu prikladni za podučavanje privjesnog programiranja—posebno zadaci koji uključuju veliki broj mješovitih dijelova malog volumena. Roboti ne proizvode kada se podučavaju, a samo podučavanje može potrajati satima ili čak dana za složene dijelove.
Softver za izvanmrežno programiranje robota dizajniran s modulima za rezanje plazmom ugradit će ovu stručnost (vidi sliku 7). To uključuje smjer rezanja plazma plinom, početno prepoznavanje visine, sekvenciranje probijanja i optimizaciju brzine rezanja za procese plamenika i plazme.
Slika 2. Oštre ("šiljaste") baklje su prikladnije za robotsko rezanje plazmom. Ali čak i s ovim geometrijama plamenika, najbolje je povećati visinu rezanja kako bi se smanjila mogućnost sudara.
Softver pruža stručnost robotike potrebnu za programiranje predeterminiranih sustava. On upravlja singularitetima ili situacijama u kojima robotski krajnji efektor (u ovom slučaju, plazma gorionik) ne može doći do izratka;granice zglobova;prekomjerno putovanje;prevrtanje zgloba;detekcija sudara;vanjske osi;i optimizacija putanje alata. Prvo, programer uvozi CAD datoteku gotovog dijela u softver za offline programiranje robota, zatim definira rub koji će se rezati, zajedno s točkom proboja i drugim parametrima, uzimajući u obzir koliziju i ograničenja raspona.
Neke od najnovijih iteracija softvera za offline robotiku koriste tzv. offline programiranje temeljeno na zadacima. Ova metoda omogućuje programerima da automatski generiraju putanje rezanja i odaberu više profila odjednom. Programer može odabrati birač putanje rubova koji pokazuje putanju i smjer rezanja , a zatim odaberite promjenu početne i krajnje točke, kao i smjera i nagiba plazma baklje. Programiranje općenito počinje (neovisno o marki robotske ruke ili plazma sustava) 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 pogreške i sudare za operatera, koji tada može ispraviti problem. Na primjer, simulacija bi mogla otkriti problem sudara između dva različita reza na glavi tlačne posude. Svaki rez je na različitoj visini duž konture glave, tako da brzo kretanje između rezova mora uzeti u obzir potreban razmak – mali detalj, riješeno prije nego što rad dođe do poda, što pomaže u uklanjanju glavobolje i otpada.
Stalni nedostatak radne snage i rastuća potražnja kupaca potaknuli su sve više proizvođača da se okrenu robotskom rezanju plazmom. Nažalost, mnogi ljudi zaranjaju u vodu samo kako bi otkrili više 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 pomicati prema potrebi za izvođenje najučinkovitijeg probijanja, produžujući vijek trajanja potrošnog materijala. Reže u ispravnom smjeru i manevrira kako bi izbjegao bilo kakav radni komad sudara. Kada slijede ovaj put automatizacije, proizvođači ubiru nagrade.
Ovaj se članak temelji na “Napredcima 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 povijesti slučajeva koji omogućuju proizvođačima da učinkovitije obavljaju svoj posao. FABRICATOR služi industriji od 1970. godine.
Sada s potpunim pristupom digitalnom izdanju The FABRICATOR, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Digitalno izdanje časopisa The Tube & Pipe Journal sada je potpuno dostupno, pružajući jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Uživajte u potpunom pristupu digitalnom izdanju časopisa STAMPING Journal, koji nudi najnovija tehnološka dostignuća, najbolje prakse i vijesti iz industrije za tržište metalnog štancanja.
Sada s punim pristupom digitalnom izdanju The Fabricator en Español, jednostavan pristup vrijednim industrijskim resursima.
Vrijeme objave: 25. svibnja 2022
