Для інтегрованого роботизованого плазмового різання потрібно більше, ніж просто факел, прикріплений до кінця роботизованої руки. Знання процесу плазмового різання є ключовим скарбом.
Виробники металу по всій галузі – у майстернях, важкому машинобудуванні, суднобудуванні та конструкційній сталі – прагнуть задовольнити вимоги щодо поставок, перевищуючи вимоги до якості. Вони постійно прагнуть знизити витрати, вирішуючи постійну проблему утримання кваліфікованої робочої сили. нелегко.
Багато з цих проблем можна простежити до ручних процесів, які все ще поширені в промисловості, особливо при виготовленні виробів складної форми, таких як промислові кришки контейнерів, вигнуті конструктивні сталеві компоненти, труби та трубки. Багато виробників приділяють від 25 до 50 відсотків своїх час обробки до ручного маркування, контролю якості та перетворення, коли фактичний час різання (зазвичай за допомогою ручного кисневого або плазмового різака) становить лише 10-20 відсотків.
На додаток до часу, який витрачається на такі ручні процеси, багато з цих розрізів робляться навколо неправильних розташування елементів, розмірів або допусків, що вимагають великих вторинних операцій, таких як шліфування та переробка, або, що ще гірше, матеріалів, які потрібно утилізувати. Багато магазинів виділяють як майже 40% їхнього загального часу обробки на цю малоцінну роботу та відходи.
Все це призвело до поштовху в галузі автоматизації. Цех, який автоматизує операції ручного різання різанням для складних багатоосьових деталей, реалізував роботизовану комірку плазмового різання і, як не дивно, отримав величезні переваги. Ця операція виключає ручне макетування та роботу, яка для 5 людей 6 годин тепер можна зробити всього за 18 хвилин за допомогою робота.
Хоча переваги очевидні, впровадження роботизованого плазмового різання вимагає більше, ніж просто придбання робота та плазмового пальника. Якщо ви розглядаєте можливість роботи з плазмовим різанням, обов’язково використовуйте цілісний підхід і подивіться на весь потік вартості. Крім того, працюйте з системний інтегратор, який пройшов навчання виробником, який розуміє та розуміє плазмову технологію та системні компоненти та процеси, необхідні для забезпечення інтеграції всіх вимог до конструкції батареї.
Також зверніть увагу на програмне забезпечення, яке, можливо, є одним з найважливіших компонентів будь-якої роботизованої системи плазмового різання. Якщо ви інвестували в систему, і програмне забезпечення або є складним у використанні, вимагає багато досвіду для роботи, або ви знайдете його Пристосування робота до плазмового різання та навчання шляху різання займає багато часу, ви просто витрачаєте багато грошей.
Хоча програмне забезпечення для роботизованого моделювання є поширеним, ефективні роботизовані комірки плазмового різання використовують програмне забезпечення для роботизованого програмування в автономному режимі, яке автоматично виконуватиме програмування шляху робота, визначатиме та компенсує зіткнення та інтегрує знання процесу плазмового різання. Ключове значення має глибокі знання плазмового різання. З таким програмним забезпеченням, як це , автоматизація навіть найскладніших програм роботизованого плазмового різання стає набагато простішою.
Для плазмового різання складних багатоосьових форм потрібна унікальна геометрія пальника. Застосуйте геометрію пальника, що використовується в типовому застосуванні XY (див. малюнок 1), до складної форми, наприклад, вигнутої головки посудини під тиском, і ви збільшите ймовірність зіткнень. З цієї причини ліхтарі з гострим кутом (із «загостреним» дизайном) краще підходять для роботизованого різання фігур.
Усі типи зіткнень неможливо уникнути лише за допомогою ліхтарика під гострим кутом. Програма обробки деталей також повинна містити зміни висоти різу (тобто наконечник пальника повинен мати зазор до заготовки), щоб уникнути зіткнень (див. Малюнок 2).
Під час процесу різання плазмовий газ стікає по корпусу пальника у вихровому напрямку до наконечника пальника. Ця обертальна дія дозволяє відцентровій силі витягувати важкі частинки з газового стовпа до периферії отвору сопла і захищає вузол пальника від потік гарячих електронів. Температура плазми близька до 20 000 градусів Цельсія, тоді як мідні частини факела плавляться при 1100 градусах Цельсія. Витратні матеріали потребують захисту, а ізоляційний шар із важких частинок забезпечує захист.
Малюнок 1. Стандартні корпуси пальника призначені для різання листового металу. Використання одного пальника в багатоосьовому застосуванні збільшує ймовірність зіткнень із заготовкою.
Закрутка робить одну сторону розрізу гарячішою за іншу. Пальники з газом, що обертається за годинниковою стрілкою, зазвичай розміщують гарячу сторону розрізу на правій стороні дуги (якщо дивитися зверху в напрямку розрізу). Це означає, що інженер-технолог наполегливо працює над оптимізацією хорошої сторони розрізу і припускає, що погана сторона (ліворуч) буде брухтом (див. малюнок 3).
Внутрішні елементи потрібно вирізати проти годинникової стрілки, при цьому гаряча сторона плазми робить чистий розріз з правого боку (сторона краю). Натомість периметр деталі потрібно розрізати за годинниковою стрілкою. Якщо Якщо факел ріже в неправильному напрямку, це може створити велику конусність профілю розрізу та збільшити шлак на кромці деталі. По суті, ви робите «хороші зрізи» на брухті.
Зауважте, що більшість столів для різання плазмових панелей мають інтелектуальний процес, вбудований у контролер щодо напрямку дугового різання. Але в області робототехніки ці деталі не обов’язково відомі чи зрозумілі, і вони ще не вбудовані в типовий контролер робота – тому важливо мати програмне забезпечення для програмування роботи в автономному режимі зі знанням процесу вбудованої плазми.
Рух пальника, який використовується для проколювання металу, має безпосередній вплив на витратні матеріали для плазмового різання. Якщо плазмовий пальник пробиває лист на висоті різання (занадто близько до заготовки), віддача розплавленого металу може швидко пошкодити екран і сопло. Це призводить до низька якість різу і скорочений термін служби витратних матеріалів.
Знову ж таки, це рідко трапляється в програмах різання листового металу з порталом, оскільки високий рівень досвіду пальника вже вбудований в контролер. Оператор натискає кнопку, щоб ініціювати послідовність проколу, що ініціює серію подій для забезпечення належної висоти проколу. .
Спочатку пальник виконує процедуру визначення висоти, зазвичай використовуючи омічний сигнал для виявлення поверхні заготовки. Після розміщення пластини пальник відтягується від пластини на висоту перенесення, яка є оптимальною відстанню для перенесення плазмової дуги. на заготовку. Після передачі плазмової дуги вона може повністю нагрітися. У цей момент пальник переміщається на висоту проколу, яка є безпечнішою відстанню від заготовки та далі від зворотного відкидання розплавленого матеріалу. Факел підтримує це відстань, поки плазмова дуга повністю не проникне в пластину. Після завершення затримки проколу пальник рухається вниз до металевої пластини і починає різальний рух (див. рис. 4).
Знову ж таки, весь цей інтелект зазвичай вбудовується в плазмовий контролер, який використовується для різання аркушів, а не в контролер робота. Роботизоване різання також має ще один рівень складності. Пірсинг на неправильній висоті досить поганий, але під час різання багатоосьових форм факел може бути не в найкращому напрямку для заготовки та товщини матеріалу. Якщо факел не розташований перпендикулярно металевій поверхні, яку він пробиває, він в кінцевому підсумку вирізає більш товстий поперечний переріз, ніж необхідно, витрачаючи термін служби витратних матеріалів. Крім того, проколювання контурної заготовки у неправильному напрямку може розташувати вузол пальника занадто близько до поверхні заготовки, піддаючи його зворотному удару розплаву і спричиняючи передчасний вихід з ладу (див. Малюнок 5).
Розглянемо застосування роботизованого плазмового різання, яке передбачає згинання головки посудини під тиском. Подібно до різання листів, роботизований пальник слід розташувати перпендикулярно до поверхні матеріалу, щоб забезпечити якомога тонший поперечний переріз для перфорації. Коли плазмовий пальник наближається до заготовки , він використовує датчик висоти, поки не знайде поверхню посудини, а потім втягується вздовж осі пальника для передачі висоти. Після перенесення дуги пальник знову втягується вздовж осі пальника до висоти проколу, безпечно подалі від зворотного удару (див. малюнок 6) .
Після закінчення затримки проколу пальник опускається на висоту різання. При обробці контурів пальник обертається в бажаному напрямку різання одночасно або поетапно. З цього моменту починається послідовність різання.
Роботи називаються наддетермінованими системами. Тим не менш, у них є кілька способів дістатися до однієї точки. Це означає, що кожен, хто навчає робота рухатися, або будь-хто інший, повинен мати певний рівень знань, чи то в розумінні руху робота чи обробки. вимоги плазмового різання.
Хоча навчальні підвіски розвивалися, деякі завдання за своєю суттю не підходять для навчання підвісного програмування, особливо завдання, що включають велику кількість змішаних невеликих частин. Роботи не виробляють, коли їх навчають, а саме навчання може зайняти години або навіть днів для складних деталей.
Програмне забезпечення для автономного програмування роботів, розроблене за допомогою модулів плазмового різання, впроваджує цей досвід (див. Малюнок 7). Це включає напрямок плазмового газового різання, початкове визначення висоти, послідовність проколів та оптимізацію швидкості різання для різання різанням і плазмовими процесами.
Малюнок 2. Гострі («загострені») пальники краще підходять для роботизованого плазмового різання. Але навіть з такою геометрією пальника найкраще збільшити висоту різу, щоб мінімізувати ймовірність зіткнень.
Програмне забезпечення надає досвід роботи з робототехніки, необхідний для програмування наддетермінованих систем. Воно керує сингулярностями або ситуаціями, коли роботизований кінцевий ефект (у цьому випадку плазмовий пальник) не може досягти заготовки;межі суглобів;переїзди;перекидання зап'ястя;виявлення зіткнення;зовнішні осі;і оптимізація траєкторії інструменту. Спочатку програміст імпортує файл CAD готової деталі в програмне забезпечення для автономного програмування роботів, потім визначає кромку, яку потрібно вирізати, разом з точкою проколу та іншими параметрами, враховуючи обмеження на зіткнення та діапазон.
Деякі з останніх ітерацій програмного забезпечення автономної робототехніки використовують так зване автономне програмування на основі завдань. Цей метод дозволяє програмістам автоматично генерувати контури різання та вибирати відразу кілька профілів. Програміст може вибрати селектор контуру краю, який показує шлях і напрямок різання. , а потім виберіть змінити початкову та кінцеву точки, а також напрямок і нахил плазмового пальника. Зазвичай починається програмування (незалежно від марки роботизованої руки або плазмової системи) і включає в себе конкретну модель робота.
Отримане моделювання може врахувати все в роботизованій комірці, включаючи такі елементи, як захисні бар’єри, кріплення та плазмові факели. Потім враховується будь-які потенційні кінематичні помилки та зіткнення для оператора, який може потім виправити проблему. Наприклад, моделювання може виявити проблему зіткнення між двома різними розрізами в головці посудини під тиском. Кожен розріз знаходиться на різній висоті вздовж контуру головки, тому швидке переміщення між розрізами має враховувати необхідний зазор — невелику деталь, вирішується до того, як робота досягне підлоги, що допомагає усунути головний біль і марноти.
Постійна нестача робочої сили та зростаючий попит споживачів спонукали все більше виробників звернутися до роботизованого плазмового різання. На жаль, багато людей пірнають у воду, щоб виявити більше ускладнень, особливо коли людям, які інтегрують автоматизацію, не вистачає знань про процес плазмового різання. Цей шлях буде лише призвести до розчарування.
Інтегруйте знання про плазмове різання з самого початку, і все зміниться. Завдяки інтелектуальним можливостям плазмового різання робот може обертатися і рухатися за потреби, щоб виконувати найефективніший прокол, подовжуючи термін служби витратних матеріалів. Він ріже в правильному напрямку і маневрує, щоб уникнути будь-якої заготовки. Коли йдуть цим шляхом автоматизації, виробники отримують винагороду.
Ця стаття заснована на «Досягнення в 3D роботизованому плазмовому різанні», представленому на конференції FABTECH 2021 року.
FABRICATOR — провідний журнал у галузі формування та виготовлення металу в Північній Америці. Журнал містить новини, технічні статті та історії випадків, які дозволяють виробникам виконувати свою роботу більш ефективно. FABRICATOR обслуговує галузь з 1970 року.
Тепер з повним доступом до цифрового видання The FABRICATOR, легким доступом до цінних галузевих ресурсів.
Цифрове видання The Tube & Pipe Journal тепер повністю доступне, забезпечуючи легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Насолоджуйтесь повним доступом до цифрового видання STAMPING Journal, в якому представлені останні технологічні досягнення, передовий досвід та новини галузі для ринку штампування металу.
Тепер з повним доступом до цифрового видання The Fabricator en Español, легким доступом до цінних галузевих ресурсів.
Час розміщення: 25 травня 2022 року
