Integreret plasmaskæring med robotter kræver mere end blot en brænder fastgjort til enden af robotarmen. Viden om plasmaskæringsprocessen er nøglen. skat
Metalfabrikanter på tværs af industrien – i værksteder, tungt maskineri, skibsbygning og konstruktionsstål – stræber efter at imødekomme krævende leveringsforventninger og samtidig overgå kvalitetskravene. De søger konstant at reducere omkostningerne, mens de håndterer det altid tilstedeværende problem med at fastholde kvalificeret arbejdskraft. ikke let.
Mange af disse problemer kan spores tilbage til manuelle processer, der stadig er fremherskende i industrien, især ved fremstilling af komplekse formede produkter såsom industrielle beholderlåg, buede strukturelle stålkomponenter og rør og rør. Mange producenter bruger 25 til 50 procent af deres bearbejdningstid til manuel mærkning, kvalitetskontrol og konvertering, når den faktiske skæretid (normalt med en håndholdt oxyfuel eller plasmaskærer) kun er 10 til 20 procent.
Ud over den tid, der forbruges af sådanne manuelle processer, er mange af disse snit lavet omkring forkerte egenskabsplaceringer, dimensioner eller tolerancer, hvilket kræver omfattende sekundære operationer såsom slibning og efterbearbejdning, eller endnu værre, materialer, der skal kasseres. Mange butikker dedikerer som f.eks. meget som 40 % af deres samlede behandlingstid til dette lavværdiarbejde og spild.
Alt dette har ført til et industrifremstød i retning af automatisering. En butik, der automatiserer manuelle brænderskæreoperationer til komplekse fleraksede dele, implementerede en robot plasmaskærecelle og opnåede, ikke overraskende, enorme gevinster. Denne operation eliminerer manuel layout og et job, der ville tage 5 personer 6 timer kan nu klares på kun 18 minutter ved hjælp af en robot.
Selvom fordelene er indlysende, kræver implementering af robotplasmaskæring mere end blot at købe en robot og en plasmabrænder. Hvis du overvejer plasmaskæring med robotter, skal du sørge for at tage en holistisk tilgang og se på hele værdistrømmen. Arbejd derudover med en producentuddannet systemintegrator, der forstår og forstår plasmateknologi og de systemkomponenter og processer, der kræves for at sikre, at alle krav er integreret i batteridesignet.
Overvej også softwaren, som uden tvivl er en af de vigtigste komponenter i ethvert robotplasmaskæresystem. Hvis du har investeret i et system, og softwaren enten er svær at bruge, kræver det en masse ekspertise at køre, eller du finder det tager meget tid at tilpasse robotten til plasmaskæring og lære skærevejen, du spilder bare en masse penge.
Mens robotsimuleringssoftware er almindeligt, anvender effektive robotiske plasmaskæringsceller offline robotprogrammeringssoftware, der automatisk udfører robotstiprogrammering, identificerer og kompenserer for kollisioner og integrerer viden om plasmaskæringsprocesser. Det er vigtigt at inkorporere dyb plasmaprocesviden. Med software som denne , bliver det meget nemmere at automatisere selv de mest komplekse robotplasmaskæringsapplikationer.
Plasmaskæring af komplekse fleraksede former kræver enestående brændergeometri. Anvend brændergeometrien, der bruges i en typisk XY-applikation (se figur 1) på en kompleks form, såsom et buet trykbeholderhoved, og du vil øge sandsynligheden for kollisioner. Af denne grund er skarpvinklede brændere (med et "spidst" design) bedre egnet til robotskæring.
Alle typer kollisioner kan ikke undgås med en skarpvinklet lommelygte alene. Delprogrammet skal også indeholde ændringer i snithøjden (dvs. brænderspidsen skal have frigang til emnet) for at undgå kollisioner (se figur 2).
Under skæreprocessen strømmer plasmagassen ned gennem brænderlegemet i en hvirvelretning til brænderens spids. Denne rotationsvirkning tillader centrifugalkraft at trække tunge partikler ud af gassøjlen til periferien af dysehullet og beskytter brænderenheden mod strømmen af varme elektroner. Plasmaets temperatur er tæt på 20.000 grader Celsius, mens faklens kobberdele smelter ved 1.100 grader Celsius. Forbrugsstoffer har brug for beskyttelse, og et isolerende lag af tunge partikler giver beskyttelse.
Figur 1. Standard brænderlegemer er designet til metalskæring. Brug af den samme brænder i en flerakset applikation øger chancen for kollisioner med emnet.
Hvirvelen gør den ene side af snittet varmere end den anden. Brændere med urets roterende gas placerer typisk den varme side af snittet på højre side af buen (set fra oven i snittets retning). Det betyder, at procesingeniør arbejder hårdt på at optimere den gode side af snittet og antager, at den dårlige side (venstre) vil være skrot (se figur 3).
Indvendige funktioner skal skæres mod uret, hvor den varme side af plasmaet laver et rent snit på højre side (delkantside). I stedet skal delens omkreds skæres i urets retning.Hvis brænderen skærer i den forkerte retning, det kan skabe en stor tilspidsning i skæreprofilen og øge slagg på kanten af delen. I bund og grund sætter du "gode snit" på skrot.
Bemærk, at de fleste plasmapanelskæreborde har indbygget procesintelligens i controlleren vedrørende retningen af bueskæringen. Men inden for robotteknologi er disse detaljer ikke nødvendigvis kendt eller forstået, og de er endnu ikke indlejret i en typisk robotcontroller – så det er vigtigt at have offline robotprogrammeringssoftware med viden om den indlejrede plasmaproces.
Brænderbevægelse, der bruges til at gennembore metal, har en direkte effekt på forbrugsstoffer til plasmaskæring. Hvis plasmabrænderen gennemborer arket i skærehøjde (for tæt på emnet), kan rekylen af det smeltede metal hurtigt beskadige skjoldet og dysen. Dette resulterer i dårlig snitkvalitet og reduceret forbrugsvarelevetid.
Igen sker dette sjældent i pladeskæringsapplikationer med et portal, da den høje grad af brænderekspertise allerede er indbygget i controlleren. Operatøren trykker på en knap for at starte gennemboringssekvensen, som starter en række hændelser for at sikre korrekt gennemboringshøjde .
Først udfører brænderen en højdefølende procedure, normalt ved hjælp af et ohmsk signal til at detektere emnets overflade. Efter placering af pladen trækkes brænderen tilbage fra pladen til overførselshøjden, som er den optimale afstand for plasmabuen til at overføre til emnet.Når plasmabuen er overført, kan den varmes helt op.På dette tidspunkt bevæger brænderen sig til gennemboringshøjden, hvilket er en mere sikker afstand fra emnet og længere fra tilbageblæsningen af det smeltede materiale. Brænderen fastholder dette afstand, indtil plasmabuen helt trænger ind i pladen. Efter gennemboringsforsinkelsen er fuldført, bevæger brænderen sig ned mod metalpladen og begynder skærebevægelsen (se figur 4).
Igen er al denne intelligens normalt indbygget i plasmacontrolleren, der bruges til arkskæring, ikke robotcontrolleren. Robotskæring har også endnu et lag af kompleksitet. Piercing i den forkerte højde er slemt nok, men når man skærer fleraksede former, er brænderen er muligvis ikke i den bedste retning for emnet og materialetykkelsen.Hvis brænderen ikke er vinkelret på metaloverfladen, den gennemborer, vil den ende med at skære et tykkere tværsnit end nødvendigt, hvilket spilder forbrugsvare. Ydermere gennembores et konturformet emne. i den forkerte retning kan placere brænderenheden for tæt på emnets overflade, udsætte den for smeltet tilbageslag og forårsage for tidlig svigt (se figur 5).
Overvej en robotplasmaskæring, der involverer bøjning af hovedet på en trykbeholder. På samme måde som pladeskæring bør robotbrænderen placeres vinkelret på materialeoverfladen for at sikre det tyndeste mulige tværsnit til perforering. Når plasmabrænderen nærmer sig arbejdsemnet , bruger den højdeføling, indtil den finder fartøjets overflade, trækkes derefter tilbage langs brænderens akse for at overføre højden. Efter at buen er overført, trækkes brænderen tilbage langs brænderens akse for at gennembore højden, sikkert væk fra tilbageslag (se figur 6) .
Når gennemboringsforsinkelsen udløber, sænkes brænderen til skærehøjden. Ved behandling af konturer roteres brænderen til den ønskede skæreretning samtidigt eller i trin. På dette tidspunkt begynder skæresekvensen.
Robotter kaldes overbestemte systemer. Når det er sagt, har det flere måder at komme til det samme punkt på. Det betyder, at enhver, der lærer en robot at bevæge sig, eller enhver anden, skal have et vist niveau af ekspertise, hvad enten det er med at forstå robotbevægelser eller bearbejdning krav til plasmaskæring.
Selvom undervisningsvedhæng har udviklet sig, er nogle opgaver i sagens natur ikke egnede til at undervise i pendantprogrammering – især opgaver, der involverer et stort antal blandede dele med lavt volumen. Robotter producerer ikke, når de undervises, og selve undervisningen kan tage timer eller endda dage for komplekse dele.
Offline robotprogrammeringssoftware designet med plasmaskæringsmoduler vil integrere denne ekspertise (se figur 7). Dette omfatter plasmagasskæringsretning, indledende højdeføling, gennemboringssekvensering og optimering af skærehastighed til brænder- og plasmaprocesser.
Figur 2. Skarpe (“spidse”) brændere er bedre egnede til robot plasmaskæring. Men selv med disse brændergeometrier er det bedst at øge skærehøjden for at minimere risikoen for kollisioner.
Softwaren giver den robotteknologiske ekspertise, der kræves til at programmere overbestemte systemer. Den håndterer singulariteter eller situationer, hvor robot-sluteffektoren (i dette tilfælde plasmabrænderen) ikke kan nå arbejdsemnet;fælles grænser;overrejse;håndled rollover;kollisionsdetektion;eksterne akser;og værktøjsstioptimering. For det første importerer programmøren CAD-filen af den færdige del til offline robotprogrammeringssoftware og definerer derefter kanten, der skal skæres, sammen med gennemboringspunktet og andre parametre under hensyntagen til kollisions- og rækkeviddebegrænsninger.
Nogle af de seneste iterationer af offline robotsoftware bruger såkaldt opgavebaseret offline programmering. Denne metode gør det muligt for programmører automatisk at generere skærebaner og vælge flere profiler på én gang. Programmøren kan vælge en kantbanevælger, der viser skærestien og retningen , og vælg derefter at ændre start- og slutpunkterne samt plasmabrænderens retning og hældning. Programmeringen begynder generelt (uafhængig af mærket på robotarmen eller plasmasystemet) og fortsætter med at inkludere en specifik robotmodel.
Den resulterende simulering kan tage højde for alt i robotcellen, inklusive elementer som sikkerhedsbarrierer, armaturer og plasmabrændere. Den tager så højde for eventuelle potentielle kinematiske fejl og kollisioner for operatøren, som derefter kan rette op på problemet. F.eks. en simulering kan afsløre et kollisionsproblem mellem to forskellige snit i hovedet af en trykbeholder. Hvert snit er i en forskellig højde langs hovedets kontur, så hurtig bevægelse mellem snittene skal tage højde for den nødvendige frigang – en lille detalje, løst før arbejdet når gulvet, hvilket hjælper med at eliminere hovedpine og spild.
Vedvarende mangel på arbejdskraft og stigende efterspørgsel fra kunder har fået flere producenter til at henvende sig til plasmaskæring med robotter. Desværre dykker mange mennesker i vandet bare for at opdage flere komplikationer, især når de mennesker, der integrerer automatisering mangler viden om plasmaskæringsprocessen. Denne vej vil kun føre til frustration.
Integrer viden om plasmaskæring fra starten, og tingene ændrer sig. Med plasmaprocesintelligens kan robotten rotere og bevæge sig efter behov for at udføre den mest effektive piercing, hvilket forlænger forbrugsstoffernes levetid. Den skærer i den rigtige retning og manøvrerer for at undgå ethvert emne. kollision. Når producenterne følger denne automatiseringsvej, høster de belønninger.
Denne artikel er baseret på "Advances in 3D Robotic Plasma Cutting" præsenteret på 2021 FABTECH-konferencen.
FABRICATOR er Nordamerikas førende magasin for metalformning og -fabrikation. Magasinet leverer nyheder, tekniske artikler og case-historier, der gør det muligt for producenterne at udføre deres arbejde mere effektivt. FABRICATOR har tjent industrien siden 1970.
Nu med fuld adgang til den digitale udgave af FABRICATOR, nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Den digitale udgave af The Tube & Pipe Journal er nu fuldt tilgængelig og giver nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Nyd fuld adgang til den digitale udgave af STAMPING Journal, som giver de seneste teknologiske fremskridt, bedste praksis og industrinyheder til metalstemplingsmarkedet.
Nu med fuld adgang til den digitale udgave af The Fabricator en Español, nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Indlægstid: 25. maj 2022
