Integrert robotisk plasmaskjæring krever mer enn bare en lommelykt festet til enden av robotarmen. Kunnskap om plasmaskjæringsprosessen er nøkkelen.skatt
Metallprodusenter på tvers av industrien – i verksteder, tungt maskineri, skipsbygging og konstruksjonsstål – streber etter å møte krevende leveringsforventninger samtidig som de overgår kvalitetskravene. De prøver hele tiden å redusere kostnadene samtidig som de håndterer det alltid tilstedeværende problemet med å beholde kvalifisert arbeidskraft. ikke lett.
Mange av disse problemene kan spores tilbake til manuelle prosesser som fortsatt er utbredt i industrien, spesielt når man produserer komplekse formede produkter som industrielle beholderlokk, buede strukturelle stålkomponenter og rør og rør. Mange produsenter bruker 25 til 50 prosent av sine maskineringstid til manuell merking, kvalitetskontroll og konvertering, når den faktiske skjæretiden (vanligvis med en håndholdt oxyfuel eller plasmakutter) bare er 10 til 20 prosent.
I tillegg til tiden som forbrukes av slike manuelle prosesser, er mange av disse kuttene laget rundt feil plasseringer, dimensjoner eller toleranser, noe som krever omfattende sekundære operasjoner som sliping og omarbeiding, eller enda verre, materialer som må kasseres. Mange butikker dedikerer som f.eks. mye som 40 % av deres totale behandlingstid til dette lavverdiarbeidet og avfallet.
Alt dette har ført til et industrifremstøt mot automatisering. En butikk som automatiserer manuell brennerskjæreoperasjoner for komplekse fleraksede deler implementerte en robotisk plasmaskjærecelle og fikk, ikke overraskende, store gevinster. Denne operasjonen eliminerer manuell layout, og en jobb som ville ta 5 personer 6 timer kan nå gjøres på bare 18 minutter med en robot.
Selv om fordelene er åpenbare, krever implementering av robotisk plasmaskjæring mer enn bare å kjøpe en robot og en plasmabrenner. Hvis du vurderer robotisk plasmaskjæring, må du passe på å ta en helhetlig tilnærming og se på hele verdistrømmen. Arbeid i tillegg med en produsentopplært systemintegrator som forstår og forstår plasmateknologi og systemkomponentene og prosessene som kreves for å sikre at alle krav er integrert i batteridesignet.
Vurder også programvaren, som uten tvil er en av de viktigste komponentene i ethvert robotisk plasmaskjæresystem. Hvis du har investert i et system og programvaren enten er vanskelig å bruke, krever mye ekspertise å kjøre, eller du finner den tar mye tid å tilpasse roboten til plasmaskjæring og lære skjærebanen, du kaster bare bort mye penger.
Mens robotsimuleringsprogramvare er vanlig, bruker effektive robotiske plasmaskjæreceller offline robotprogrammeringsprogramvare som automatisk utfører robotbaneprogrammering, identifiserer og kompenserer for kollisjoner og integrerer kunnskap om plasmaskjæringsprosesser. Det er nøkkelen å innlemme dyp plasmaprosesskunnskap. Med programvare som denne , blir det mye enklere å automatisere selv de mest komplekse robotiske plasmaskjæringsapplikasjonene.
Plasmaskjæring av komplekse flerakseformer krever unik brennergeometri. Bruk brennergeometrien som brukes i en typisk XY-applikasjon (se figur 1) på en kompleks form, for eksempel et buet trykkbeholderhode, og du vil øke sannsynligheten for kollisjoner. Av denne grunn er skarpvinklede brennere (med en "spiss" design) bedre egnet for robotformskjæring.
Alle typer kollisjoner kan ikke unngås med en skarpvinklet lommelykt alene. Delprogrammet må også inneholde endringer i kuttehøyden (dvs. brennerspissen må ha klaring til arbeidsstykket) for å unngå kollisjoner (se figur 2).
Under skjæreprosessen strømmer plasmagassen ned gjennom brenneren i en virvelretning til brennerspissen. Denne rotasjonshandlingen gjør at sentrifugalkraften kan trekke tunge partikler ut av gasskolonnen til periferien av dysehullet og beskytter brenneren mot strømmen av varme elektroner. Temperaturen i plasmaet er nær 20 000 grader Celsius, mens kobberdelene i fakkelen smelter ved 1100 grader Celsius. Forbruksvarer trenger beskyttelse, og et isolerende lag av tunge partikler gir beskyttelse.
Figur 1. Standard brennerkropper er designet for skjæring av metallplater. Bruk av samme brenner i en flerakset applikasjon øker sjansen for kollisjoner med arbeidsstykket.
Virvelen gjør den ene siden av kuttet varmere enn den andre. Brennere med med klokken roterende gass plasserer vanligvis den varme siden av kuttet på høyre side av buen (sett ovenfra i retningen av kuttet). Dette betyr at prosessingeniør jobber hardt for å optimalisere den gode siden av kuttet og antar at den dårlige siden (venstre) vil være skrap (se figur 3).
Innvendige funksjoner må kuttes mot klokken, mens den varme siden av plasmaet gjør et rent kutt på høyre side (delkantsiden). I stedet må omkretsen av delen kuttes med klokken. brenneren kutter i feil retning, det kan skape en stor avsmalning i kuttprofilen og øke slagg på kanten av delen. I hovedsak setter du "gode kutt" på skrap.
Legg merke til at de fleste skjærebord for plasmapaneler har prosessintelligens innebygd i kontrolleren angående retningen på bueskjæringen. Men innen robotikk er disse detaljene ikke nødvendigvis kjent eller forstått, og de er ennå ikke innebygd i en typisk robotkontroller – så det er viktig å ha offline robotprogrammeringsprogramvare med kunnskap om den innebygde plasmaprosessen.
Brennerbevegelse som brukes til å stikke hull i metall har en direkte effekt på forbruksvarer til plasmaskjæring. Hvis plasmabrenneren stikker hull på arket i skjærehøyde (for nær arbeidsstykket), kan rekylen til det smeltede metallet raskt skade skjoldet og munnstykket. Dette resulterer i dårlig kuttekvalitet og redusert levetid for forbruksvarer.
Igjen, dette skjer sjelden i applikasjoner for skjæring av metallplater med portal, ettersom den høye graden av brennerekspertise allerede er innebygd i kontrolleren. Operatøren trykker på en knapp for å starte hullsekvensen, som starter en serie hendelser for å sikre riktig hullhøyde .
Først utfører brenneren en høydefølende prosedyre, vanligvis ved å bruke et ohmsk signal for å oppdage arbeidsstykkets overflate. Etter posisjonering av platen, trekkes brenneren tilbake fra platen til overføringshøyden, som er den optimale avstanden for plasmabuen å overføre til arbeidsstykket.Når plasmabuen er overført, kan den varmes opp helt.På dette tidspunktet beveger brenneren seg til hullhøyden, som er en tryggere avstand fra arbeidsstykket og lenger fra tilbakeslag av det smeltede materialet.Brennen opprettholder dette avstand til plasmabuen trenger helt gjennom platen. Etter at stanseforsinkelsen er fullført, beveger brenneren seg ned mot metallplaten og begynner skjærebevegelsen (se figur 4).
Igjen, all denne intelligensen er vanligvis innebygd i plasmakontrolleren som brukes til arkskjæring, ikke robotkontrolleren. Robotskjæring har også et annet lag med kompleksitet. Piercing i feil høyde er ille nok, men når du skjærer flerakseformer, er brenneren er kanskje ikke i den beste retningen for arbeidsstykket og materialtykkelsen.Hvis brenneren ikke er vinkelrett på metalloverflaten den gjennomborer, vil den ende opp med å kutte et tykkere tverrsnitt enn nødvendig, og sløse forbrukstiden. i feil retning kan plassere brennerenheten for nær arbeidsstykkets overflate, utsette den for tilbakeslag og forårsake for tidlig feil (se figur 5).
Vurder en robotisk plasmaskjæreapplikasjon som innebærer å bøye hodet til en trykkbeholder. I likhet med arkskjæring bør robotbrenneren plasseres vinkelrett på materialoverflaten for å sikre tynnest mulig tverrsnitt for perforering. Når plasmabrenneren nærmer seg arbeidsstykket , bruker den høydeføling til den finner fartøyets overflate, og trekker seg deretter tilbake langs brennerens akse for å overføre høyden. Etter at buen er overført, trekkes brenneren tilbake igjen langs brennerens akse for å stikke hull i høyden, trygt vekk fra tilbakeslag (se figur 6) .
Når stanseforsinkelsen utløper, senkes brenneren til skjærehøyden. Ved behandling av konturer roteres brenneren til ønsket skjæreretning samtidig eller i trinn. På dette tidspunktet begynner skjæresekvensen.
Roboter kalles overbestemte systemer. Når det er sagt, har det flere måter å komme til samme punkt på. Dette betyr at alle som lærer en robot å bevege seg, eller noen andre, må ha et visst nivå av ekspertise, enten det gjelder å forstå robotbevegelser eller maskinering krav til plasmaskjæring.
Selv om lærepenger har utviklet seg, er enkelte oppgaver ikke i seg selv egnet for å undervise i anhengsprogrammering – spesielt oppgaver som involverer et stort antall blandede deler med lavt volum. Roboter produserer ikke når de blir undervist, og selve undervisningen kan ta timer, eller til og med dager for komplekse deler.
Frakoblet robotprogrammeringsprogramvare designet med plasmaskjæremoduler vil bygge inn denne ekspertisen (se figur 7). Dette inkluderer plasmagassskjæringsretning, innledende høydeføling, stikksekvensering og skjærehastighetsoptimalisering for brenner- og plasmaprosesser.
Figur 2. Skarpe ("spissede") brennere er bedre egnet for robotisk plasmaskjæring. Men selv med disse brennergeometriene er det best å øke skjærehøyden for å minimere sjansen for kollisjoner.
Programvaren gir robotikkekspertisen som kreves for å programmere overbestemte systemer. Den håndterer singulariteter, eller situasjoner der robotens slutteffektor (i dette tilfellet plasmabrenneren) ikke kan nå arbeidsstykket;felles grenser;overreise;håndleddet rollover;kollisjonsdeteksjon;ytre akser;og verktøybaneoptimalisering. Først importerer programmereren CAD-filen til den ferdige delen til offline robotprogrammeringsprogramvare, og definerer deretter kanten som skal kuttes, sammen med hullpunktet og andre parametere, og tar hensyn til kollisjons- og rekkeviddebegrensninger.
Noen av de siste iterasjonene av offline robotikkprogramvare bruker såkalt oppgavebasert offline programmering. Denne metoden lar programmerere automatisk generere skjærebaner og velge flere profiler samtidig. Programmereren kan velge en kantbanevelger som viser skjærebanen og retningen , og velg deretter å endre start- og sluttpunktene, samt retningen og helningen til plasmabrenneren. Programmering begynner vanligvis (uavhengig av merkevaren til robotarmen eller plasmasystemet) og fortsetter til å inkludere en spesifikk robotmodell.
Den resulterende simuleringen kan ta hensyn til alt i robotcellen, inkludert elementer som sikkerhetsbarrierer, armaturer og plasmabrennere. Den tar deretter hensyn til potensielle kinematiske feil og kollisjoner for operatøren, som deretter kan rette opp problemet. en simulering kan avsløre et kollisjonsproblem mellom to forskjellige kutt i hodet på en trykkbeholder. Hvert snitt er i en annen høyde langs konturen av hodet, så rask bevegelse mellom snittene må ta hensyn til den nødvendige klaringen – en liten detalj, løst før arbeidet når gulvet, som bidrar til å eliminere hodepine og avfall.
Vedvarende mangel på arbeidskraft og økende kundeetterspørsel har fått flere produsenter til å vende seg til robotisk plasmaskjæring. Dessverre dykker mange mennesker i vannet bare for å oppdage flere komplikasjoner, spesielt når personene som integrerer automatisering mangler kunnskap om plasmaskjæringsprosessen. føre til frustrasjon.
Integrer kunnskap om plasmaskjæring fra starten, og ting endrer seg. Med plasmaprosessintelligens kan roboten rotere og bevege seg etter behov for å utføre den mest effektive piercingen, noe som forlenger levetiden til forbruksvarer. Den skjærer i riktig retning og manøvrerer for å unngå arbeidsstykker kollisjon. Når produsentene følger denne automasjonsveien, høster de belønninger.
Denne artikkelen er basert på "Advances in 3D Robotic Plasma Cutting" presentert på FABTECH-konferansen i 2021.
FABRICATOR er Nord-Amerikas ledende industrimagasin for metallforming og -fabrikasjon. Magasinet gir nyheter, tekniske artikler og kasushistorier som gjør det mulig for produsenter å gjøre jobben sin mer effektivt. FABRICATOR har tjent industrien siden 1970.
Nå med full tilgang til den digitale utgaven av The FABRICATOR, enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Den digitale utgaven av The Tube & Pipe Journal er nå fullt tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Nyt full tilgang til den digitale utgaven av STAMPING Journal, som gir de siste teknologiske fremskritt, beste praksis og bransjenyheter for metallstemplingsmarkedet.
Nå med full tilgang til den digitale utgaven av The Fabricator en Español, enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Innleggstid: 25. mai 2022
