Geïntegreerde robotiese plasmasny vereis meer as net 'n fakkel wat aan die einde van die robotarm geheg is. Kennis van die plasmasnyproses is die sleutel. skat
Metaalvervaardigers regoor die bedryf – in werkswinkels, swaar masjinerie, skeepsbou en strukturele staal – streef daarna om aan veeleisende afleweringsverwagtinge te voldoen terwyl hulle kwaliteitsvereistes oortref. Hulle probeer voortdurend om koste te verminder terwyl hulle die immer teenwoordige probleem van die behoud van geskoolde arbeid hanteer. Besigheid is nie maklik nie.
Baie van hierdie probleme kan teruggevoer word na handmatige prosesse wat steeds algemeen in die bedryf voorkom, veral wanneer komplekse gevormde produkte soos industriële houerdeksels, geboë strukturele staalkomponente en pype en buise vervaardig word. Baie vervaardigers wy 25 tot 50 persent van hul bewerkingstyd aan handmatige merk, gehaltebeheer en omskakeling, terwyl die werklike snytyd (gewoonlik met 'n hand-oksibrandstof- of plasmasnyer) slegs 10 tot 20 persent is.
Benewens die tyd wat deur sulke handmatige prosesse in beslag geneem word, word baie van hierdie snitte rondom verkeerde kenmerkliggings, afmetings of toleransies gemaak, wat uitgebreide sekondêre bewerkings soos slyp en herbewerking vereis, of erger nog, materiale wat geskrap moet word. Baie winkels wy soveel as 40% van hul totale verwerkingstyd aan hierdie lae-waarde werk en vermorsing.
Dit alles het gelei tot 'n bedryfsdruk na outomatisering. 'n Werkswinkel wat handmatige fakkelsnybewerkings vir komplekse multi-as-onderdele outomatiseer, het 'n robotiese plasmasnysel geïmplementeer en, soos verwag, groot winste gesien. Hierdie operasie elimineer handmatige uitleg, en 'n werk wat 5 mense 6 uur sou neem, kan nou in slegs 18 minute met 'n robot gedoen word.
Alhoewel die voordele voor die hand liggend is, vereis die implementering van robotiese plasmasny meer as net die aankoop van 'n robot en 'n plasmabrander. As jy robotiese plasmasny oorweeg, maak seker dat jy 'n holistiese benadering volg en na die hele waardestroom kyk. Werk ook saam met 'n vervaardiger-opgeleide stelselintegrator wat plasmategnologie en die stelselkomponente en prosesse verstaan en verstaan wat nodig is om te verseker dat alle vereistes in die batteryontwerp geïntegreer word.
Oorweeg ook die sagteware, wat waarskynlik een van die belangrikste komponente van enige robotiese plasmasnystelsel is. As jy in 'n stelsel belê het en die sagteware is óf moeilik om te gebruik, vereis baie kundigheid om te gebruik, óf jy vind dit neem baie tyd om die robot aan plasmasny aan te pas en die snypad te leer, mors jy net baie geld.
Alhoewel robotiese simulasiesagteware algemeen is, gebruik effektiewe robotiese plasmasnyselle vanlyn robotiese programmeringsagteware wat outomaties robotpadprogrammering sal uitvoer, botsings sal identifiseer en daarvoor sal kompenseer, en plasmasnyproseskennis sal integreer. Die insluiting van diep plasmaproseskennis is die sleutel. Met sagteware soos hierdie word die outomatisering van selfs die mees komplekse robotiese plasmasnytoepassings baie makliker.
Plasma-sny van komplekse multi-as vorms vereis unieke fakkelgeometrie. Pas die fakkelgeometrie wat in 'n tipiese XY-toepassing gebruik word (sien Figuur 1) toe op 'n komplekse vorm, soos 'n geboë drukvatkop, en jy sal die waarskynlikheid van botsings verhoog. Om hierdie rede is skerphoekige fakkels (met 'n "puntige" ontwerp) beter geskik vir robotvormsny.
Alle soorte botsings kan nie met 'n skerphoekige flitslig alleen vermy word nie. Die onderdeelprogram moet ook veranderinge aan die snyhoogte bevat (d.w.s. die fakkelpunt moet speling tot die werkstuk hê) om botsings te vermy (sien Figuur 2).
Tydens die snyproses vloei die plasmagas in 'n vortexrigting deur die fakkelliggaam na die fakkelpunt. Hierdie rotasieaksie laat sentrifugale krag toe om swaar deeltjies uit die gaskolom na die omtrek van die spuitstukgat te trek en beskerm die fakkelsamestelling teen die vloei van warm elektrone. Die temperatuur van die plasma is naby 20 000 grade Celsius, terwyl die koperdele van die fakkel by 1 100 grade Celsius smelt. Verbruikbare goedere benodig beskerming, en 'n isolerende laag swaar deeltjies bied beskerming.
Figuur 1. Standaard fakkelliggame is ontwerp vir plaatmetaal sny. Die gebruik van dieselfde fakkel in 'n multi-as toepassing verhoog die kans op botsings met die werkstuk.
Die warrelwind maak een kant van die snit warmer as die ander. Branders met kloksgewys roterende gas plaas tipies die warm kant van die snit aan die regterkant van die boog (van bo af in die rigting van die snit beskou). Dit beteken dat die prosesingenieur hard werk om die goeie kant van die snit te optimaliseer en aanvaar dat die slegte kant (links) skroot sal wees (sien Figuur 3).
Interne kenmerke moet antikloksgewys gesny word, met die warm kant van die plasma wat 'n skoon sny aan die regterkant maak (onderdeelrandkant). In plaas daarvan moet die omtrek van die onderdeel kloksgewys gesny word. As die fakkel in die verkeerde rigting sny, kan dit 'n groot tapsheid in die snyprofiel skep en skuim aan die rand van die onderdeel verhoog. In wese plaas jy "goeie snitte" op skroot.
Let daarop dat die meeste plasmapaneel-snytafels prosesintelligensie in die beheerder ingebou het rakende die rigting van die boogsny. Maar in die veld van robotika is hierdie besonderhede nie noodwendig bekend of verstaan nie, en hulle is nog nie in 'n tipiese robotbeheerder ingebed nie – daarom is dit belangrik om vanlyn robotprogrammeringsagteware te hê met kennis van die ingebedde plasmaproses.
Die beweging van die fakkel wat gebruik word om metaal te deurboor, het 'n direkte effek op plasmasnyverbruiksgoedere. As die plasmafakkel die plaat op snyhoogte (te naby aan die werkstuk) deurboor, kan die terugslag van die gesmelte metaal die skild en spuitstuk vinnig beskadig. Dit lei tot swak snykwaliteit en 'n verminderde lewensduur van die verbruiksgoedere.
Weereens, dit gebeur selde in plaatmetaal sny toepassings met 'n gantry, aangesien die hoë mate van fakkel kundigheid reeds in die beheerder ingebou is. Die operateur druk 'n knoppie om die steekvolgorde te begin, wat 'n reeks gebeurtenisse begin om die korrekte steekhoogte te verseker.
Eerstens voer die fakkel 'n hoogtewaarnemingsprosedure uit, gewoonlik deur 'n ohmiese sein te gebruik om die werkstukoppervlak op te spoor. Nadat die plaat geposisioneer is, word die fakkel van die plaat teruggetrek na die oordraghoogte, wat die optimale afstand is vir die plasmaboog om na die werkstuk oor te dra. Sodra die plasmaboog oorgedra is, kan dit heeltemal verhit word. Op hierdie punt beweeg die fakkel na die deurboorhoogte, wat 'n veiliger afstand van die werkstuk en verder van die terugslag van die gesmelte materiaal is. Die fakkel handhaaf hierdie afstand totdat die plasmaboog die plaat heeltemal binnedring. Nadat die deurboorvertraging voltooi is, beweeg die fakkel af na die metaalplaat en begin die snybeweging (sien Figuur 4).
Weereens, al hierdie intelligensie is gewoonlik ingebou in die plasmabeheerder wat vir plaat sny gebruik word, nie die robotbeheerder nie. Robotiese sny het ook 'n ander laag van kompleksiteit. Om op die verkeerde hoogte te deurboor is erg genoeg, maar wanneer multi-as vorms gesny word, is die fakkel dalk nie in die beste rigting vir die werkstuk en materiaaldikte nie. As die fakkel nie loodreg op die metaaloppervlak is wat dit deurboor nie, sal dit uiteindelik 'n dikker dwarssnit sny as nodig, wat die verbruikbare lewensduur mors. Boonop kan die deurboor van 'n gekontoureerde werkstuk in die verkeerde rigting die fakkelsamestelling te naby aan die werkstukoppervlak plaas, dit blootstel aan smeltterugslag en voortydige mislukking veroorsaak (sien Figuur 5).
Oorweeg 'n robotiese plasmasnytoepassing wat die buiging van die kop van 'n drukvat behels. Soortgelyk aan plaat sny, moet die robotiese fakkel loodreg op die materiaaloppervlak geplaas word om die dunste moontlike dwarssnit vir perforasie te verseker. Soos die plasmafakkel die werkstuk nader, gebruik dit hoogtewaarneming totdat dit die oppervlak van die vat vind, en trek dan langs die fakkelas terug om hoogte oor te dra. Nadat die boog oorgedra is, word die fakkel weer langs die fakkelas teruggetrek om hoogte te deurboor, veilig weg van terugslag (sien Figuur 6).
Sodra die deurboorvertraging verstryk het, word die fakkel tot die snyhoogte verlaag. Wanneer kontoere verwerk word, word die fakkel gelyktydig of in stappe na die verlangde snyrigting gedraai. Op hierdie punt begin die snyvolgorde.
Robotte word oorbepaalde stelsels genoem. Dit gesê, dit het verskeie maniere om by dieselfde punt uit te kom. Dit beteken dat enigiemand wat 'n robot leer om te beweeg, of enigiemand anders, 'n sekere vlak van kundigheid moet hê, hetsy in die begrip van robotbeweging of die masjineringsvereistes van plasmasny.
Alhoewel leer-hanger-tegnologieë ontwikkel het, is sommige take nie inherent geskik vir leer-hanger-programmering nie – veral take wat 'n groot aantal gemengde lae-volume onderdele behels. Robotte produseer nie wanneer hulle geleer word nie, en die onderrig self kan ure, of selfs dae vir komplekse onderdele, neem.
Aflyn robotprogrammeringsagteware wat met plasmasnymodules ontwerp is, sal hierdie kundigheid insluit (sien Figuur 7). Dit sluit in plasmagas-snyrigting, aanvanklike hoogtewaarneming, deurboorvolgordebepaling en snyspoedoptimalisering vir fakkel- en plasmaprosesse.
Figuur 2. Skerp ("puntige") fakkels is beter geskik vir robotiese plasmasny. Maar selfs met hierdie fakkelgeometrieë is dit die beste om die snyhoogte te verhoog om die kans op botsings te verminder.
Die sagteware bied die robotika-kundigheid wat nodig is om oorbepaalde stelsels te programmeer. Dit bestuur singulariteite, of situasies waar die robotiese eindeffektor (in hierdie geval die plasmabrander) nie die werkstuk kan bereik nie; voeglimiete; oorbeweeglikheid; polsomrol; botsingsopsporing; eksterne asse; en gereedskapspadoptimalisering. Eers voer die programmeerder die CAD-lêer van die voltooide onderdeel in vanlyn robotprogrammeringsagteware in, en definieer dan die rand wat gesny moet word, saam met die deurboorpunt en ander parameters, met inagneming van botsings- en reikwydtebeperkings.
Sommige van die nuutste weergawes van vanlyn robotika sagteware gebruik sogenaamde taakgebaseerde vanlyn programmering. Hierdie metode laat programmeerders toe om outomaties snypaaie te genereer en verskeie profiele gelyktydig te kies. Die programmeerder kan 'n randpad-selektor kies wat die snypad en rigting wys, en dan kies om die begin- en eindpunte, sowel as die rigting en helling van die plasma-fakkel, te verander. Programmering begin gewoonlik (onafhanklik van die handelsmerk van die robotarm of plasmastelsel) en gaan voort om 'n spesifieke robotmodel in te sluit.
Die gevolglike simulasie kan alles in die robotsel in ag neem, insluitend elemente soos veiligheidsversperrings, toebehore en plasmafakkels. Dit neem dan rekening met enige potensiële kinematiese foute en botsings vir die operateur, wat dan die probleem kan regstel. Byvoorbeeld, 'n simulasie kan 'n botsingsprobleem tussen twee verskillende snitte in die kop van 'n drukvat openbaar. Elke insnyding is op 'n ander hoogte langs die kontoer van die kop, dus vinnige beweging tussen insnydings moet rekening hou met die nodige speling - 'n klein detail, opgelos voordat die werk die vloer bereik, wat help om hoofpyn en vermorsing uit te skakel.
Volgehoue arbeidstekorte en groeiende kliëntevraag het meer vervaardigers aangespoor om na robotiese plasmasny oor te skakel. Ongelukkig duik baie mense in die water net om meer komplikasies te ontdek, veral wanneer die mense wat outomatisering integreer, nie kennis van die plasmasnyproses het nie. Hierdie pad sal slegs tot frustrasie lei.
Integreer plasmasny-kennis van die begin af, en dinge verander. Met plasmaprosesintelligensie kan die robot roteer en beweeg soos nodig om die doeltreffendste deurboorwerk uit te voer, wat die lewensduur van verbruiksgoedere verleng. Dit sny in die korrekte rigting en maneuvreer om enige werkstukbotsing te vermy. Wanneer vervaardigers hierdie pad van outomatisering volg, pluk hulle vrugte.
Hierdie artikel is gebaseer op “Advances in 3D Robotic Plasma Cutting” wat tydens die 2021 FABTECH-konferensie aangebied is.
FABRICATOR is Noord-Amerika se toonaangewende tydskrif vir die metaalvorming en -vervaardigingbedryf. Die tydskrif verskaf nuus, tegniese artikels en gevallestudies wat vervaardigers in staat stel om hul werk doeltreffender te doen. FABRICATOR bedien die bedryf sedert 1970.
Nou met volle toegang tot die digitale uitgawe van The FABRICATOR, maklike toegang tot waardevolle bedryfshulpbronne.
Die digitale uitgawe van The Tube & Pipe Journal is nou ten volle toeganklik en bied maklike toegang tot waardevolle bedryfshulpbronne.
Geniet volle toegang tot die digitale uitgawe van STAMPING Journal, wat die nuutste tegnologiese vooruitgang, beste praktyke en bedryfsnuus vir die metaalstempelmark bied.
Nou met volle toegang tot die digitale uitgawe van The Fabricator en Español, maklike toegang tot waardevolle bedryfshulpbronne.
Plasingstyd: 25 Mei 2022
