Integrované robotické plazmové řezání vyžaduje více než jen hořák připojený ke konci robotického ramene. Znalost procesu plazmového řezání je klíčová.
Výrobci kovů v celém odvětví – v dílnách, těžkém strojírenství, stavbě lodí a konstrukční oceli – se snaží splnit náročná očekávání dodávek a zároveň překračovat požadavky na kvalitu. Neustále se snaží snižovat náklady a zároveň se potýkají se všudypřítomným problémem udržení kvalifikované pracovní síly. není snadné.
Mnohé z těchto problémů lze vysledovat zpět k ručním procesům, které v průmyslu stále převládají, zejména při výrobě složitě tvarovaných výrobků, jako jsou víka průmyslových nádob, zakřivené konstrukční ocelové součásti a trubky a potrubí. Mnoho výrobců věnuje 25 až 50 procent svého čas obrábění na ruční značení, kontrolu kvality a konverzi, kdy skutečný čas řezání (obvykle ručním kyslíko-palivovým nebo plazmovým řezačem) je pouze 10 až 20 procent.
Kromě času, který zaberou takové ruční procesy, se mnoho z těchto řezů provádí kolem nesprávných umístění prvků, rozměrů nebo tolerancí, což vyžaduje rozsáhlé sekundární operace, jako je broušení a přepracování, nebo v horším případě materiály, které je třeba zlikvidovat. Mnoho obchodů věnuje až 40 % jejich celkové doby zpracování na tuto práci a odpad s nízkou hodnotou.
To vše vedlo k průmyslovému posunu směrem k automatizaci. Obchod, který automatizuje operace ručního řezání hořákem pro složité víceosé díly, implementoval robotickou plazmovou řezací buňku a nepřekvapivě zaznamenal obrovské zisky. Tato operace eliminuje ruční uspořádání a práci, která by zabralo 5 lidem 6 hodin lze nyní provést za pouhých 18 minut pomocí robota.
I když jsou výhody zřejmé, implementace robotického plazmového řezání vyžaduje více než jen nákup robota a plazmového hořáku. Pokud uvažujete o robotickém plazmovém řezání, nezapomeňte zaujmout holistický přístup a podívat se na celý hodnotový tok. Kromě toho pracujte s výrobcem vyškolený systémový integrátor, který rozumí a rozumí plazmové technologii a systémovým komponentům a procesům potřebným k zajištění integrace všech požadavků do konstrukce baterie.
Zvažte také software, který je pravděpodobně jednou z nejdůležitějších součástí jakéhokoli robotického plazmového řezacího systému. Pokud jste investovali do systému a software je buď obtížně použitelný, vyžaduje mnoho odborných znalostí, nebo jej zjistíte přizpůsobení robota plazmovému řezání a naučení řezné dráhy zabere spoustu času, jen zbytečně utrácíte spoustu peněz.
I když je robotický simulační software běžný, efektivní robotické plazmové řezací buňky využívají offline robotický programovací software, který automaticky provede programování dráhy robota, identifikuje a kompenzuje kolize a integruje znalosti procesu plazmového řezání. Klíčové je začlenění hlubokých znalostí plazmového procesu. Se softwarem, jako je tento , automatizace i těch nejsložitějších aplikací robotického plazmového řezání se stává mnohem jednodušší.
Plazmové řezání složitých víceosých tvarů vyžaduje jedinečnou geometrii hořáku. Použijte geometrii hořáku používanou v typické aplikaci XY (viz obrázek 1) na složitý tvar, jako je zakřivená hlava tlakové nádoby, a zvýšíte pravděpodobnost kolize. Z tohoto důvodu jsou hořáky s ostrým úhlem (se „špicatým“ designem) vhodnější pro robotické tvarové řezání.
Všem typům kolizí se nelze vyhnout pouze s ostroúhlou svítilnou. Partprogram musí také obsahovat změny výšky řezu (tj. špička hořáku musí mít vůli od obrobku), aby se předešlo kolizím (viz obrázek 2).
Během procesu řezání proudí plazmový plyn dolů tělem hořáku ve směru víru ke špičce hořáku. Toto rotační působení umožňuje odstředivé síle vytáhnout těžké částice ze sloupce plynu na okraj otvoru trysky a chrání sestavu hořáku před tok horkých elektronů. Teplota plazmy se blíží 20 000 stupňům Celsia, zatímco měděné části hořáku se taví při 1 100 stupních Celsia. Spotřební materiál potřebuje ochranu a izolační vrstva z těžkých částic poskytuje ochranu.
Obrázek 1. Standardní těla hořáků jsou navržena pro řezání plechů. Použití stejného hořáku ve víceosé aplikaci zvyšuje možnost kolize s obrobkem.
Víření způsobí, že jedna strana řezu je teplejší než druhá. Hořáky s plynem rotujícím ve směru hodinových ručiček obvykle umístí horkou stranu řezu na pravou stranu oblouku (při pohledu shora ve směru řezu). To znamená, že procesní inženýr usilovně pracuje na optimalizaci dobré strany řezu a předpokládá, že špatná strana (levá) bude odpad (viz obrázek 3).
Vnitřní prvky je třeba řezat proti směru hodinových ručiček, přičemž horká strana plazmy provede čistý řez na pravé straně (strana okraje součásti). Místo toho je třeba obvod součásti řezat ve směru hodinových ručiček. hořák řeže nesprávným směrem, může to vytvořit velké zkosení v profilu řezu a zvýšit otřepy na hraně součásti. V podstatě dáváte „dobré řezy“ na odpad.
Všimněte si, že většina stolů pro řezání plazmových panelů má v řídicí jednotce zabudovanou procesní inteligenci, pokud jde o směr řezu obloukem. Ale v oblasti robotiky nejsou tyto detaily nezbytně známé nebo srozumitelné a ještě nejsou zabudovány do typického řídicího systému robota – proto je důležité mít offline programovací software pro roboty se znalostí procesu vestavěné plazmy.
Pohyb hořáku používaný k propichování kovu má přímý vliv na spotřební materiál pro řezání plazmou. Pokud plazmový hořák prorazí plech ve výšce řezu (příliš blízko obrobku), může zpětný ráz roztaveného kovu rychle poškodit štít a trysku. špatná kvalita řezu a snížená životnost spotřebního materiálu.
Opět se to zřídka stává u aplikací řezání plechu pomocí portálu, protože vysoký stupeň odbornosti hořáku je již zabudován do ovladače. Operátor stiskne tlačítko pro zahájení sekvence propichování, která zahájí sérii událostí k zajištění správné výšky propichování. .
Nejprve hořák provede proceduru snímání výšky, obvykle pomocí ohmického signálu k detekci povrchu obrobku. Po umístění desky se hořák stáhne z desky do přenosové výšky, což je optimální vzdálenost pro přenos plazmového oblouku. na obrobek. Jakmile je plazmový oblouk přenesen, může se zcela zahřát. V tomto bodě se hořák přesune do propichovací výšky, což je bezpečnější vzdálenost od obrobku a dále od zpětného rázu roztaveného materiálu. Hořák toto udržuje vzdálenost, dokud plazmový oblouk zcela nepronikne deskou. Po dokončení propíchnutí se hořák přesune dolů směrem ke kovové desce a zahájí řezný pohyb (viz obrázek 4).
Opět platí, že veškerá tato inteligence je obvykle zabudována do plazmového ovladače používaného pro řezání plechů, nikoli do ovladače robota. Robotické řezání má také další vrstvu složitosti. Propichování ve špatné výšce je dost špatné, ale při řezání víceosých tvarů hořák nemusí být v nejlepším směru pro obrobek a tloušťku materiálu. Pokud hořák není kolmý k kovovému povrchu, který proráží, skončí řezáním o silnějším průřezu, než je nutné, a plýtvá životností spotřebního materiálu. Navíc propichování tvarovaného obrobku nesprávným směrem může umístit sestavu hořáku příliš blízko k povrchu obrobku, vystavit ji zpětnému rázu taveniny a způsobit předčasné selhání (viz obrázek 5).
Zvažte použití robotického plazmového řezání, které zahrnuje ohýbání hlavy tlakové nádoby. Podobně jako u řezání plechu by měl být robotický hořák umístěn kolmo k povrchu materiálu, aby byl zajištěn co nejtenčí možný průřez pro perforaci. Jakmile se plazmový hořák přiblíží k obrobku , používá snímání výšky, dokud nenajde povrch nádoby, a poté se stáhne podél osy hořáku do přenosové výšky. Po přenesení oblouku se hořák opět zatáhne podél osy hořáku, aby prorazil výšku, bezpečně pryč od zpětného rázu (viz obrázek 6). .
Jakmile uplyne prodleva propichování, hořák se spustí do řezné výšky. Při zpracovávání obrysů se hořák otáčí do požadovaného směru řezu současně nebo v krocích. V tomto bodě začíná sekvence řezání.
Roboti se nazývají přeurčené systémy. To znamená, že existuje několik způsobů, jak se dostat do stejného bodu. To znamená, že každý, kdo učí robota pohybovat se, nebo kdokoli jiný, musí mít určitou úroveň odborných znalostí, ať už v chápání pohybu robota nebo obrábění. požadavky na řezání plazmou.
Ačkoli se výukové přívěsky vyvinuly, některé úlohy nejsou ze své podstaty vhodné pro výuku přídavného programování – zejména úlohy zahrnující velké množství smíšených maloobjemových dílů. Roboti neprodukují, když se učí, a samotná výuka může trvat hodiny nebo dokonce dny pro složité díly.
Offline programovací software robota navržený s moduly pro plazmové řezání bude zahrnovat tyto odborné znalosti (viz obrázek 7). To zahrnuje směr řezání plazmovým plynem, počáteční snímání výšky, sekvenci propichování a optimalizaci rychlosti řezání pro hořákové a plazmové procesy.
Obrázek 2. Ostré („špičaté“) hořáky jsou vhodnější pro robotické plazmové řezání. Ale i s těmito geometriemi hořáku je nejlepší zvýšit výšku řezu, aby se minimalizovala možnost kolize.
Software poskytuje odborné znalosti robotiky potřebné k programování předurčených systémů. Zvládá singularity nebo situace, kdy koncový robotický efektor (v tomto případě plazmový hořák) nemůže dosáhnout obrobku;společné limity;přejíždění;převrácení zápěstí;Detekce kolize;vnější osy;a optimalizace dráhy nástroje. Nejprve programátor importuje CAD soubor hotového dílu do offline programovacího softwaru robota, poté definuje hranu, která má být řezána, spolu s bodem průniku a dalšími parametry, přičemž bere v úvahu omezení kolize a rozsahu.
Některé z nejnovějších iterací offline robotického softwaru používají takzvané offline programování založené na úloze. Tato metoda umožňuje programátorům automaticky generovat řezné dráhy a vybírat více profilů najednou. Programátor může vybrat volič dráhy řezu, který ukazuje řeznou dráhu a směr. a poté zvolte změnu počátečního a koncového bodu, stejně jako směr a sklon plazmového hořáku. Programování obecně začíná (nezávisle na značce robotického ramene nebo plazmového systému) a pokračuje tak, že zahrnuje konkrétní model robota.
Výsledná simulace může vzít v úvahu vše v robotické buňce, včetně prvků, jako jsou bezpečnostní bariéry, přípravky a plazmové hořáky. Následně zohledňuje případné kinematické chyby a kolize pro operátora, který pak může problém opravit. Například, simulace by mohla odhalit problém kolize mezi dvěma různými řezy v hlavě tlakové nádoby. Každý řez je v jiné výšce podél obrysu hlavy, takže rychlý pohyb mezi řezy musí zohledňovat potřebnou vůli – malý detail, vyřešeno dříve, než se práce dostane na podlahu, což pomáhá eliminovat bolesti hlavy a plýtvání.
Přetrvávající nedostatek pracovních sil a rostoucí poptávka zákazníků přiměly více výrobců, aby se obrátili na robotické plazmové řezání. Bohužel se mnoho lidí ponoří do vody jen proto, aby objevili další komplikace, zvláště když lidé integrující automatizaci nemají znalosti o procesu plazmového řezání. vést k frustraci.
Integrujte znalosti plazmového řezání od začátku a věci se změní. Díky inteligenci plazmového procesu se robot může otáčet a pohybovat se podle potřeby, aby prováděl nejúčinnější propichování, čímž se prodlužuje životnost spotřebního materiálu. Řeže ve správném směru a manévruje, aby se vyhnul jakémukoli obrobku Kolize. Když výrobci následují tuto cestu automatizace, sklízejí odměny.
Tento článek je založen na „Pokroky v 3D robotickém plazmovém řezání“ prezentované na konferenci FABTECH 2021.
FABRICATOR je přední severoamerický časopis o tváření a výrobě kovů. Časopis poskytuje zprávy, technické články a historie případů, které umožňují výrobcům dělat jejich práci efektivněji. FABRICATOR slouží tomuto odvětví od roku 1970.
Nyní s plným přístupem k digitálnímu vydání The FABRICATOR, snadný přístup k cenným průmyslovým zdrojům.
Digitální vydání časopisu The Tube & Pipe Journal je nyní plně přístupné a poskytuje snadný přístup k cenným průmyslovým zdrojům.
Užijte si plný přístup k digitálnímu vydání časopisu STAMPING Journal, který poskytuje nejnovější technologické pokroky, osvědčené postupy a novinky z oboru pro trh lisování kovů.
Nyní s plným přístupem k digitální edici The Fabricator en Español, snadný přístup k cenným průmyslovým zdrojům.
Čas odeslání: 25. května 2022
