Integrované robotické plazmové rezanie si vyžaduje viac než len horák pripojený ku koncu robotického ramena. Znalosť procesu plazmového rezania je kľúčová.
Výrobcovia kovov v celom odvetví – v dielňach, ťažkých strojoch, stavbe lodí a konštrukčnej oceli – sa snažia splniť náročné očakávania dodávok a zároveň prekračovať požiadavky na kvalitu. Neustále sa snažia znižovať náklady a zároveň sa vyrovnávajú so stále prítomným problémom udržania kvalifikovanej pracovnej sily. neľahké.
Mnohé z týchto problémov možno vystopovať späť k ručným procesom, ktoré sú v priemysle stále prevládajúce, najmä pri výrobe produktov s komplexným tvarom, ako sú veká priemyselných nádob, zakrivené konštrukčné oceľové komponenty a rúry a hadičky. Mnoho výrobcov venuje 25 až 50 percent svojich čas obrábania na ručné značenie, kontrolu kvality a konverziu, keď skutočný čas rezania (zvyčajne s ručnou kyslíkovou alebo plazmovou rezačkou) je len 10 až 20 percent.
Okrem času, ktorý spotrebúvajú takéto manuálne procesy, sa mnohé z týchto rezov robia okolo nesprávnych umiestnení prvkov, rozmerov alebo tolerancií, čo si vyžaduje rozsiahle sekundárne operácie, ako je brúsenie a prepracovanie, alebo ešte horšie, materiály, ktoré je potrebné zlikvidovať. až 40 % ich celkového času spracovania na túto prácu a odpad s nízkou hodnotou.
To všetko viedlo k posunu priemyslu smerom k automatizácii. Obchod, ktorý automatizuje operácie ručného rezania zložitých viacosových dielov horákom, implementoval robotickú plazmovú rezaciu bunku a neprekvapivo zaznamenal obrovské zisky. Táto operácia eliminuje manuálne usporiadanie a prácu, ktorá by trvalo 5 ľuďom 6 hodín sa teraz dá zvládnuť len za 18 minút pomocou robota.
Aj keď sú výhody zrejmé, implementácia robotického plazmového rezania si vyžaduje viac ako len nákup robota a plazmového horáka. Ak uvažujete o robotickom plazmovom rezaní, určite zaujmite holistický prístup a pozrite sa na celý hodnotový tok. Okrem toho pracujte s výrobcom vyškolený systémový integrátor, ktorý rozumie a rozumie plazmovej technológii a systémovým komponentom a procesom potrebným na zabezpečenie integrácie všetkých požiadaviek do konštrukcie batérie.
Zvážte aj softvér, ktorý je pravdepodobne jednou z najdôležitejších súčastí každého robotického plazmového rezacieho systému. Ak ste investovali do systému a softvér sa buď ťažko používa, vyžaduje veľa odborných znalostí na spustenie, alebo zistíte, Prispôsobenie robota na plazmové rezanie a naučenie reznej dráhy zaberie veľa času, len míňate veľa peňazí.
Zatiaľ čo softvér na robotickú simuláciu je bežný, efektívne robotické plazmové rezacie bunky využívajú offline robotický programovací softvér, ktorý automaticky vykoná programovanie dráhy robota, identifikuje a kompenzuje kolízie a integruje znalosti o procese plazmového rezania. Začlenenie hlbokých znalostí plazmového procesu je kľúčové. So softvérom ako je tento , automatizácia aj tých najzložitejších aplikácií robotického plazmového rezania sa stáva oveľa jednoduchšou.
Plazmové rezanie zložitých viacosových tvarov vyžaduje jedinečnú geometriu horáka. Aplikujte geometriu horáka používanú v typickej aplikácii XY (pozri obrázok 1) na zložitý tvar, ako je zakrivená hlava tlakovej nádoby, a zvýšite pravdepodobnosť kolízie. Z tohto dôvodu sú horáky s ostrým uhlom (so „špicatým“ dizajnom) vhodnejšie na robotické tvarové rezanie.
Všetkým typom kolízií sa nedá predísť len s baterkou s ostrým uhlom. Výrobný program musí obsahovať aj zmeny výšky rezu (tj špička horáka musí mať voľnú vzdialenosť od obrobku), aby sa predišlo kolíziám (pozri obrázok 2).
Počas procesu rezania prúdi plazmový plyn dole telom horáka v smere víru k hrotu horáka. Toto rotačné pôsobenie umožňuje odstredivej sile vytiahnuť ťažké častice zo stĺpca plynu na okraj otvoru dýzy a chráni zostavu horáka pred prúdenie horúcich elektrónov.Teplota plazmy sa blíži k 20 000 stupňom Celzia, zatiaľ čo medené časti horáka sa topia pri 1100 stupňoch Celzia.Spotrebný materiál potrebuje ochranu a izolačná vrstva z ťažkých častíc poskytuje ochranu.
Obrázok 1. Štandardné telá horákov sú navrhnuté na rezanie plechu. Použitie rovnakého horáka vo viacosovej aplikácii zvyšuje možnosť kolízie s obrobkom.
Vďaka víreniu je jedna strana rezu teplejšia ako druhá. Horáky s plynom rotujúcim v smere hodinových ručičiek zvyčajne umiestňujú horúcu stranu rezu na pravú stranu oblúka (pri pohľade zhora v smere rezu). To znamená, že procesný inžinier tvrdo pracuje na optimalizácii dobrej strany rezu a predpokladá, že zlá strana (vľavo) bude odpad (pozri obrázok 3).
Vnútorné prvky je potrebné rezať proti smeru hodinových ručičiek, pričom horúca strana plazmy urobí čistý rez na pravej strane (strana okraja dielu). Namiesto toho je potrebné obvod dielu odrezať v smere hodinových ručičiek. horák reže v nesprávnom smere, môže to vytvoriť veľké skosenie v profile rezu a zvýšiť otryskanie na okraji dielu. V podstate dávate „dobré rezy“ na šrot.
Všimnite si, že väčšina stolov na rezanie plazmových panelov má v ovládači zabudovanú procesnú inteligenciu týkajúcu sa smeru oblúkového rezu. Ale v oblasti robotiky nie sú tieto detaily nevyhnutne známe alebo pochopené a ešte nie sú zabudované do typického ovládača robota – preto je dôležité mať offline softvér na programovanie robotov so znalosťou procesu zabudovanej plazmy.
Pohyb horáka používaný na prepichovanie kovu má priamy vplyv na spotrebný materiál na rezanie plazmou. Ak plazmový horák prepichne plech vo výške rezu (príliš blízko obrobku), spätný ráz roztaveného kovu môže rýchlo poškodiť štít a trysku. nízka kvalita rezu a znížená životnosť spotrebného materiálu.
Opäť sa to zriedka stáva pri aplikáciách rezania plechu pomocou portálu, pretože vysoký stupeň odbornosti horáka je už zabudovaný do ovládača. Operátor stlačí tlačidlo na spustenie sekvencie prepichovania, ktorá spustí sériu udalostí na zaistenie správnej výšky prepichovania. .
Po prvé, horák vykoná procedúru snímania výšky, zvyčajne pomocou ohmického signálu na detekciu povrchu obrobku. Po umiestnení dosky sa horák stiahne z dosky do prenosovej výšky, čo je optimálna vzdialenosť na prenos plazmového oblúka. na obrobok.Akonáhle sa plazmový oblúk prenesie, môže sa úplne zahriať.V tomto bode sa horák presunie do výšky prepichnutia, čo je bezpečnejšia vzdialenosť od obrobku a ďalej od spätného fúkania roztaveného materiálu.Horák si to zachováva vzdialenosť, kým plazmový oblúk úplne neprenikne doskou. Po dokončení oneskorenia prepichnutia sa horák posunie dole smerom ku kovovej doske a začne rezací pohyb (pozri obrázok 4).
Opäť platí, že všetka táto inteligencia je zvyčajne zabudovaná do plazmového ovládača používaného na rezanie plechov, nie do ovládača robota. Robotické rezanie má tiež ďalšiu úroveň zložitosti. Prepichovanie v nesprávnej výške je dosť zlé, ale pri rezaní viacosových tvarov horák nemusí byť v najlepšom smere pre obrobok a hrúbku materiálu. Ak horák nie je kolmý na kovový povrch, ktorý prepichuje, rezne nakoniec hrubší prierez, než je potrebné, čím sa stráca životnosť spotrebného materiálu. Okrem toho prepichovanie tvarovaného obrobku v nesprávnom smere môže umiestniť zostavu horáka príliš blízko k povrchu obrobku, čím sa vystaví spätnému prúdeniu taveniny a spôsobí predčasné zlyhanie (pozri obrázok 5).
Zvážte aplikáciu robotického plazmového rezania, ktorá zahŕňa ohýbanie hlavy tlakovej nádoby. Podobne ako pri rezaní plechu by mal byť robotický horák umiestnený kolmo na povrch materiálu, aby sa zabezpečil čo najtenší možný prierez pre perforáciu. Keď sa plazmový horák približuje k obrobku , používa snímanie výšky, kým nenájde povrch nádoby, potom sa stiahne pozdĺž osi horáka do prenosovej výšky. Po prenesení oblúka sa horák opäť stiahne pozdĺž osi horáka, aby prepichol výšku, bezpečne preč od spätného úderu (pozri obrázok 6). .
Po uplynutí doby prepichnutia sa horák spustí do výšky rezu. Pri spracovaní obrysov sa horák súčasne alebo v krokoch otáča do požadovaného smeru rezu. V tomto bode začína sekvencia rezania.
Roboty sa nazývajú preurčené systémy. To znamená, že existuje viacero spôsobov, ako sa dostať do rovnakého bodu. To znamená, že každý, kto učí robota pohybovať sa, alebo ktokoľvek iný, musí mať určitú úroveň odborných znalostí, či už v chápaní pohybu robota alebo obrábania. požiadavky na rezanie plazmou.
Hoci sa didaktické systémy vyvinuli, niektoré úlohy nie sú vo svojej podstate vhodné na výučbu programovania príveskov – najmä úlohy zahŕňajúce veľký počet zmiešaných maloobjemových častí. Roboty nevyrábajú, keď sa učia, a samotná výučba môže trvať hodiny alebo dokonca dní pre zložité časti.
Softvér na offline programovanie robotov navrhnutý s modulmi plazmového rezania bude zahŕňať túto odbornosť (pozri obrázok 7). To zahŕňa smer rezania plazmovým plynom, počiatočné snímanie výšky, sekvenciu prepichovania a optimalizáciu rýchlosti rezania pre procesy horáka a plazmy.
Obrázok 2. Ostré („špicaté“) horáky sú vhodnejšie na robotické plazmové rezanie. Ale aj pri týchto geometriách horákov je najlepšie zvýšiť výšku rezu, aby sa minimalizovala možnosť kolízií.
Softvér poskytuje odborné znalosti v oblasti robotiky potrebné na programovanie preurčených systémov. Riadi singularity alebo situácie, keď koncový robotický efektor (v tomto prípade plazmový horák) nemôže dosiahnuť obrobok;spoločné limity;prejazd;prevrátenie zápästia;detekcia kolízie;vonkajšie osi;a optimalizácia dráhy nástroja. Najprv programátor naimportuje CAD súbor hotového dielu do offline programovacieho softvéru robota, potom definuje hranu, ktorá sa má rezať, spolu s bodom dierovania a ďalšími parametrami, berúc do úvahy kolízie a obmedzenia rozsahu.
Niektoré z najnovších iterácií offline robotického softvéru používajú takzvané offline programovanie založené na úlohách. Táto metóda umožňuje programátorom automaticky generovať dráhy rezania a vyberať viacero profilov naraz. Programátor môže vybrať volič dráhy okraja, ktorý zobrazuje dráhu rezu a smer rezu. a potom zvoľte zmenu začiatočného a koncového bodu, ako aj smer a sklon plazmového horáka. Vo všeobecnosti začína programovanie (nezávisle od značky robotického ramena alebo plazmového systému) a pokračuje zahrnutím konkrétneho modelu robota.
Výsledná simulácia môže brať do úvahy všetko v robotickej bunke, vrátane prvkov, ako sú bezpečnostné bariéry, prípravky a plazmové horáky. Následne zohľadňuje všetky potenciálne kinematické chyby a kolízie pre operátora, ktorý potom môže problém opraviť. Napríklad, simulácia môže odhaliť problém kolízie medzi dvoma rôznymi rezmi v hlave tlakovej nádoby. Každý rez je v inej výške pozdĺž obrysu hlavy, takže rýchly pohyb medzi rezmi musí brať do úvahy potrebnú vôľu – malý detail, vyriešené skôr, ako sa práca dostane na podlahu, čo pomáha eliminovať bolesti hlavy a odpad.
Pretrvávajúci nedostatok pracovnej sily a rastúci dopyt zákazníkov podnietili viac výrobcov, aby sa obrátili na robotické plazmové rezanie. Nanešťastie, veľa ľudí sa ponorí do vody, len aby objavili ďalšie komplikácie, najmä keď ľuďom integrujúcim automatizáciu chýbajú znalosti o procese plazmového rezania. viesť k frustrácii.
Integrujte znalosti plazmového rezania od začiatku a veci sa zmenia. Vďaka inteligencii plazmového procesu sa robot môže otáčať a pohybovať podľa potreby, aby vykonal čo najefektívnejšie prepichnutie, čím sa predĺži životnosť spotrebného materiálu. Reže správnym smerom a manévruje, aby sa vyhol akémukoľvek obrobku kolízia. Keď výrobcovia idú touto cestou automatizácie, žnú odmenu.
Tento článok je založený na „Pokrokoch v 3D robotickom plazmovom rezaní“ prezentovanom na konferencii FABTECH 2021.
FABRICATOR je popredný severoamerický časopis o tvárnení a spracovateľskom priemysle. Časopis poskytuje správy, technické články a históriu prípadov, ktoré umožňujú výrobcom robiť svoju prácu efektívnejšie. FABRICATOR slúži tomuto odvetviu od roku 1970.
Teraz s úplným prístupom k digitálnemu vydaniu The FABRICATOR, jednoduchým prístupom k cenným priemyselným zdrojom.
Digitálne vydanie časopisu The Tube & Pipe Journal je teraz plne prístupné a poskytuje jednoduchý prístup k cenným priemyselným zdrojom.
Užite si plný prístup k digitálnemu vydaniu časopisu STAMPING Journal, ktorý poskytuje najnovšie technologické pokroky, osvedčené postupy a novinky z odvetvia pre trh s lisovaním kovov.
Teraz s úplným prístupom k digitálnemu vydaniu The Fabricator en Español, jednoduchým prístupom k cenným priemyselným zdrojom.
Čas odoslania: 25. mája 2022
