Zintegrowane zrobotyzowane cięcie plazmowe wymaga czegoś więcej niż tylko palnika przymocowanego na końcu ramienia robota. Znajomość procesu cięcia plazmowego jest kluczem.
Producenci metali w całej branży — w warsztatach, ciężkich maszynach, przemyśle stoczniowym i stali konstrukcyjnej — starają się sprostać wymagającym oczekiwaniom dostaw, jednocześnie przekraczając wymagania jakościowe. Nieustannie dążą do obniżenia kosztów, jednocześnie radząc sobie z nieustannym problemem utrzymania wykwalifikowanej siły roboczej. niełatwe.
Wiele z tych problemów można przypisać procesom ręcznym, które wciąż są powszechne w przemyśle, zwłaszcza przy wytwarzaniu produktów o skomplikowanych kształtach, takich jak pokrywy pojemników przemysłowych, zakrzywione elementy ze stali konstrukcyjnej oraz rury i przewody rurowe. Wielu producentów poświęca od 25 do 50 procent swoich czas obróbki do ręcznego znakowania, kontroli jakości i konwersji, gdy rzeczywisty czas cięcia (zwykle przy użyciu ręcznej przecinarki tlenowo-paliwowej lub plazmowej) wynosi tylko 10 do 20 procent.
Oprócz czasu pochłanianego przez takie ręczne procesy, wiele z tych cięć jest wykonywanych wokół niewłaściwych lokalizacji cech, wymiarów lub tolerancji, co wymaga rozległych operacji wtórnych, takich jak szlifowanie i przeróbka, lub, co gorsza, materiałów, które należy złomować. Wiele sklepów poświęca się aż 40% całkowitego czasu ich przetwarzania na tę niskowartościową pracę i odpady.
Wszystko to doprowadziło w branży do dążenia do automatyzacji. W warsztacie, który automatyzuje ręczne operacje cięcia palnikiem złożonych części wieloosiowych, wdrożono zrobotyzowane stanowisko do cięcia plazmowego i, co nie dziwi, przyniosło to ogromne korzyści. Ta operacja eliminuje ręczne układanie i pracę, która zajęłoby 5 osobom 6 godzin można teraz zrobić w zaledwie 18 minut za pomocą robota.
Chociaż korzyści są oczywiste, wdrożenie zrobotyzowanego cięcia plazmowego wymaga czegoś więcej niż tylko zakupu robota i palnika plazmowego. Jeśli rozważasz zautomatyzowane cięcie plazmowe, pamiętaj o podejściu holistycznym i przyjrzeniu się całemu strumieniowi wartości. przeszkolony przez producenta integrator systemów, który rozumie i rozumie technologię plazmową oraz komponenty systemu i procesy wymagane do zapewnienia, że wszystkie wymagania są zintegrowane z projektem akumulatora.
Weź również pod uwagę oprogramowanie, które jest prawdopodobnie jednym z najważniejszych elementów każdego zrobotyzowanego systemu cięcia plazmowego. Przystosowanie robota do cięcia plazmowego i nauczenie ścieżki cięcia zajmuje dużo czasu, po prostu marnujesz dużo pieniędzy.
Chociaż oprogramowanie do symulacji robotów jest powszechne, efektywne komórki do cięcia plazmowego zrobotyzowanego wykorzystują oprogramowanie do programowania robotów offline, które automatycznie wykonuje programowanie ścieżki robota, identyfikuje i kompensuje kolizje oraz integruje wiedzę na temat procesu cięcia plazmowego. Kluczem jest wiedza o procesie głębokiej plazmy. , automatyzacja nawet najbardziej złożonych zrobotyzowanych zastosowań cięcia plazmowego staje się znacznie łatwiejsza.
Cięcie plazmowe złożonych wieloosiowych kształtów wymaga unikalnej geometrii palnika. Zastosuj geometrię palnika używaną w typowej aplikacji XY (patrz rysunek 1) do złożonego kształtu, takiego jak zakrzywiona głowica zbiornika ciśnieniowego, a zwiększysz prawdopodobieństwo kolizji. Z tego powodu palniki o ostrym kącie (o „szpiczastej” konstrukcji) lepiej nadają się do zrobotyzowanego cięcia kształtów.
Nie można uniknąć wszystkich rodzajów kolizji za pomocą samej latarki o ostrym kącie. Program części musi również zawierać zmiany wysokości cięcia (tj. końcówka palnika musi mieć odstęp od przedmiotu obrabianego), aby uniknąć kolizji (patrz Rysunek 2).
Podczas procesu cięcia gaz plazmowy przepływa w dół korpusu palnika w kierunku wirowym do końcówki palnika. To działanie obrotowe umożliwia sile odśrodkowej wyciąganie ciężkich cząstek z kolumny gazu na obrzeże otworu dyszy i chroni zespół palnika przed przepływ gorących elektronów. Temperatura plazmy jest bliska 20 000 stopni Celsjusza, a miedziane części palnika topią się w temperaturze 1 100 stopni Celsjusza. Materiały eksploatacyjne wymagają ochrony, a izolacyjna warstwa ciężkich cząstek zapewnia ochronę.
Rysunek 1. Standardowe korpusy palników są przeznaczone do cięcia blach. Używanie tego samego palnika w aplikacji wieloosiowej zwiększa ryzyko kolizji z obrabianym przedmiotem.
Zawirowanie sprawia, że jedna strona cięcia jest bardziej gorąca niż druga. Pochodnie z gazem obracającym się zgodnie z ruchem wskazówek zegara zazwyczaj umieszczają gorącą stronę cięcia po prawej stronie łuku (patrząc z góry, w kierunku cięcia). inżynier procesu ciężko pracuje, aby zoptymalizować dobrą stronę cięcia i zakłada, że zła strona (po lewej) będzie odpadem (patrz rysunek 3).
Elementy wewnętrzne należy ciąć w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, przy czym gorąca strona plazmy wykonuje czyste cięcie po prawej stronie (strona krawędzi części). Zamiast tego obwód części należy ciąć zgodnie z ruchem wskazówek zegara. palnik tnie w złym kierunku, może to spowodować duży stożek w wyciętym profilu i zwiększyć ilość żużlu na krawędzi części. Zasadniczo wykonujesz „dobre cięcia” na złomie.
Należy zauważyć, że większość stołów do cięcia paneli plazmowych ma wbudowaną inteligencję procesu w sterowniku dotyczącą kierunku cięcia łuku. Ale w dziedzinie robotyki te szczegóły niekoniecznie są znane lub rozumiane i nie są jeszcze wbudowane w typowy sterownik robota – dlatego ważne jest, aby mieć oprogramowanie do programowania robotów w trybie offline ze znajomością wbudowanego procesu plazmowego.
Ruch palnika używany do przebijania metalu ma bezpośredni wpływ na materiały eksploatacyjne do cięcia plazmowego. Jeśli palnik plazmowy przebije arkusz na wysokości cięcia (zbyt blisko przedmiotu obrabianego), odrzut stopionego metalu może szybko uszkodzić osłonę i dyszę. niska jakość cięcia i skrócona żywotność materiałów eksploatacyjnych.
Ponownie, zdarza się to rzadko w zastosowaniach cięcia blach z portalem, ponieważ wysoki poziom wiedzy na temat palnika jest już wbudowany w sterownik. Operator naciska przycisk, aby zainicjować sekwencję przebijania, która inicjuje serię zdarzeń, aby zapewnić odpowiednią wysokość przebijania .
Najpierw palnik wykonuje procedurę wykrywania wysokości, zwykle wykorzystując sygnał omowy do wykrywania powierzchni przedmiotu obrabianego. Po ustawieniu płyty palnik jest wycofywany z płyty na wysokość transferu, która jest optymalną odległością do przeniesienia łuku plazmowego do przedmiotu obrabianego. Gdy łuk plazmowy zostanie przeniesiony, może się całkowicie nagrzać. W tym momencie palnik przesuwa się na wysokość przebijania, która jest bezpieczniejszą odległością od przedmiotu obrabianego i dalej od przedmuchu stopionego materiału. odległość, aż łuk plazmowy całkowicie wniknie w płytę. Po zakończeniu opóźnienia przebijania palnik przesuwa się w dół w kierunku płyty metalowej i rozpoczyna ruch cięcia (patrz Rysunek 4).
Ponownie, cała ta inteligencja jest zwykle wbudowana w sterownik plazmy używany do cięcia arkuszy, a nie w sterowniku robota. Cięcie zrobotyzowane ma również inną złożoność. Przebijanie na niewłaściwej wysokości jest wystarczająco złe, ale podczas cięcia wieloosiowych kształtów palnik może nie być w najlepszym kierunku dla obrabianego przedmiotu i grubości materiału. Jeśli palnik nie jest ustawiony prostopadle do przebijanej powierzchni metalu, spowoduje to cięcie grubszego przekroju niż to konieczne, co marnuje żywotność materiałów eksploatacyjnych. Ponadto przebijanie wyprofilowanego przedmiotu obrabianego ustawienie w złym kierunku może spowodować umieszczenie zespołu palnika zbyt blisko powierzchni przedmiotu obrabianego, narażając go na roztopienie i przedwczesną awarię (patrz Rysunek 5).
Rozważ zastosowanie zrobotyzowanego cięcia plazmowego, które obejmuje zginanie głowicy zbiornika ciśnieniowego. Podobnie jak w przypadku cięcia blachy, zrobotyzowany palnik powinien być umieszczony prostopadle do powierzchni materiału, aby zapewnić możliwie najcieńszy przekrój perforacji.W miarę zbliżania się palnika plazmowego do elementu obrabianego , wykorzystuje wykrywanie wysokości do momentu znalezienia powierzchni naczynia, a następnie cofa się wzdłuż osi palnika w celu przeniesienia wysokości. Po przeniesieniu łuku palnik jest ponownie cofany wzdłuż osi palnika w celu uzyskania wysokości przebicia, bezpiecznie z dala od przedmuchu wstecznego (patrz Rysunek 6). .
Po wygaśnięciu opóźnienia przebijania palnik jest obniżany do wysokości cięcia.Podczas obróbki konturów palnik jest obracany w żądanym kierunku cięcia jednocześnie lub stopniowo. W tym momencie rozpoczyna się sekwencja cięcia.
Roboty nazywane są systemami naddeterminowanymi. To powiedziawszy, mają wiele sposobów, aby dotrzeć do tego samego punktu. Oznacza to, że każdy, kto uczy robota poruszania się, lub ktokolwiek inny, musi mieć pewien poziom wiedzy, czy to w zrozumieniu ruchu robota, czy w obróbce wymagania cięcia plazmowego.
Chociaż moduły uczenia uległy ewolucji, niektóre zadania z natury nie nadają się do programowania modułu uczenia — zwłaszcza zadania obejmujące dużą liczbę mieszanych części o małej objętości. Roboty nie produkują, gdy są nauczane, a samo uczenie może zająć wiele godzin, a nawet dni na złożone części.
Oprogramowanie do programowania robotów w trybie offline, zaprojektowane z modułami cięcia plazmowego, będzie zawierać tę wiedzę specjalistyczną (patrz Rysunek 7). Obejmuje to kierunek cięcia gazem plazmowym, wykrywanie początkowej wysokości, sekwencjonowanie przebijania oraz optymalizację prędkości cięcia dla procesów palnika i plazmy.
Rysunek 2. Ostre („szpiczaste”) palniki lepiej nadają się do zautomatyzowanego cięcia plazmowego. Jednak nawet w przypadku palników o takiej geometrii najlepiej jest zwiększyć wysokość cięcia, aby zminimalizować ryzyko kolizji.
Oprogramowanie zapewnia specjalistyczną wiedzę w zakresie robotyki wymaganą do programowania nadmiernie określonych systemów. Zarządza osobliwościami lub sytuacjami, w których zrobotyzowany efektor końcowy (w tym przypadku palnik plazmowy) nie może dotrzeć do przedmiotu obrabianego;wspólne granice;przekroczyć granicę;rolowanie nadgarstka;wykrywanie kolizji;osie zewnętrzne;i optymalizacja ścieżki narzędzia. Najpierw programista importuje plik CAD gotowej części do oprogramowania do programowania robotów offline, a następnie definiuje krawędź do cięcia wraz z punktem przebicia i innymi parametrami, biorąc pod uwagę kolizje i ograniczenia zakresu.
Niektóre z najnowszych iteracji oprogramowania robotycznego offline wykorzystują tak zwane programowanie offline oparte na zadaniach. Ta metoda umożliwia programistom automatyczne generowanie ścieżek cięcia i wybieranie wielu profili jednocześnie. Programista może wybrać selektor ścieżki krawędzi, który pokazuje ścieżkę i kierunek cięcia , a następnie wybierz zmianę punktu początkowego i końcowego, a także kierunku i nachylenia palnika plazmowego. Programowanie zazwyczaj rozpoczyna się (niezależnie od marki ramienia robota lub systemu plazmowego) i obejmuje określony model robota.
Uzyskana symulacja może uwzględniać wszystko w celi zrobotyzowanej, w tym takie elementy, jak bariery bezpieczeństwa, osprzęt i palniki plazmowe. Następnie uwzględnia wszelkie potencjalne błędy kinematyczne i kolizje dla operatora, który może następnie naprawić problem. symulacja może ujawnić problem kolizji między dwoma różnymi nacięciami w głowie naczynia ciśnieniowego. Każde nacięcie znajduje się na innej wysokości wzdłuż konturu głowy, więc szybki ruch między nacięciami musi uwzględniać niezbędny luz – drobny szczegół, rozwiązany, zanim praca dotrze do podłogi, co pomaga wyeliminować bóle głowy i marnotrawstwo.
Utrzymujące się niedobory siły roboczej i rosnące zapotrzebowanie klientów skłoniły coraz więcej producentów do przejścia na zrobotyzowane cięcie plazmowe. Niestety, wiele osób zanurza się w wodzie tylko po to, by odkryć więcej komplikacji, zwłaszcza gdy osoby integrujące automatyzację nie mają wiedzy na temat procesu cięcia plazmowego. prowadzić do frustracji.
Zintegruj wiedzę na temat cięcia plazmowego od samego początku, a wszystko się zmieni.Dzięki inteligencji procesu plazmowego robot może obracać się i poruszać w razie potrzeby, aby wykonać najbardziej wydajne przebijanie, przedłużając żywotność materiałów eksploatacyjnych.Tnie we właściwym kierunku i manewruje, aby uniknąć obrabianego przedmiotu kolizja.Podążając tą ścieżką automatyzacji, producenci czerpią korzyści.
Ten artykuł jest oparty na „Postępach w 3D Robotic Plasma Cutting” zaprezentowanym na konferencji FABTECH 2021.
FABRICATOR to wiodący północnoamerykański magazyn branżowy zajmujący się formowaniem i wytwarzaniem metali. Magazyn dostarcza wiadomości, artykuły techniczne i opisy przypadków, które umożliwiają producentom wydajniejszą pracę. FABRICATOR służy branży od 1970 roku.
Teraz z pełnym dostępem do cyfrowej edycji FABRICATORA, łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowa edycja The Tube & Pipe Journal jest teraz w pełni dostępna, zapewniając łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Ciesz się pełnym dostępem do cyfrowego wydania STAMPING Journal, które zawiera najnowsze osiągnięcia technologiczne, najlepsze praktyki i wiadomości branżowe dotyczące rynku tłoczenia metali.
Teraz z pełnym dostępem do cyfrowej edycji The Fabricator en Español, łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Czas postu: 25 maja-2022
