Yntegreare robotyske plasmasnijding fereasket mear as allinich in fakkel dy't oan 'e ein fan' e robotearm befestige is. Kennis fan it plasmasnijproses is wichtich. skat
Metaalfabrikanten yn 'e hiele sektor - yn workshops, swiere masines, skipsbou en struktureel stiel - stribje dernei om te foldwaan oan easken foar levering, wylst se tagelyk de kwaliteitseasken oertreffe. Se binne konstant op syk nei kostenferleging, wylst se te krijen hawwe mei it altyd oanwêzige probleem fan it behâlden fan betûfte arbeidskrêften. Saken binne net maklik.
In protte fan dizze problemen kinne weromfierd wurde nei hânmjittige prosessen dy't noch altyd foarkomme yn 'e yndustry, foaral by it produsearjen fan komplekse foarme produkten lykas yndustriële kontenerdeksels, bûgde stielen strukturele ûnderdielen, en pipen en buizen. In protte fabrikanten besteegje 25 oant 50 prosint fan har ferwurkingstiid oan hânmjittich markearjen, kwaliteitskontrôle en konverzje, wylst de werklike snijtiid (meastal mei in hânmjittige oxyfuel- of plasmasnijder) mar 10 oant 20 prosint is.
Neist de tiid dy't sokke hânmjittige prosessen ferbrûke, wurde in protte fan dizze besunigings makke om ferkearde lokaasjes, dimensjes of tolerânsjes hinne, wêrtroch't wiidweidige sekundêre operaasjes nedich binne lykas slypjen en opnij bewurkjen, of slimmer noch, materialen dy't sloopt wurde moatte. In protte winkels besteegje wol 40% fan har totale ferwurkingstiid oan dit wurk mei lege wearde en ôffal.
Dit alles hat laat ta in driuw yn 'e sektor nei automatisearring. In wurkpleats dy't hânmjittige snijoperaasjes automatisearret foar komplekse ûnderdielen mei meardere assen hat in robotyske plasmasnijsel ymplementearre en, net ferrassend, enoarme winsten sjoen. Dizze operaasje elimineert hânmjittige yndieling, en in baan dy't 5 minsken 6 oeren soe kostje, kin no yn mar 18 minuten dien wurde mei in robot.
Hoewol de foardielen dúdlik binne, fereasket it ymplementearjen fan robotysk plasmasnijden mear as allinich it keapjen fan in robot en in plasmabrander. As jo robotysk plasmasnijden beskôgje, soargje derfoar dat jo in holistische oanpak nimme en nei de heule weardestream sjogge. Wurkje ek mei in troch de fabrikant oplaat systeemintegrator dy't plasmatechnology en de systeemkomponinten en prosessen begrypt en begrypt dy't nedich binne om te soargjen dat alle easken yntegrearre binne yn it batterijûntwerp.
Tink ek oan de software, dy't nei alle gedachten ien fan 'e wichtichste ûnderdielen is fan elk robotysk plasmasnijsysteem. As jo ynvestearre hawwe yn in systeem en de software is of lestich te brûken, fereasket in soad ekspertize om te rinnen, of jo fine dat it in soad tiid kostet om de robot oan te passen oan plasmasnijden en it snijpaad te learen, fergrieme jo gewoan in soad jild.
Wylst robotyske simulaasjesoftware gewoan is, brûke effektive robotyske plasmasnijsellen offline robotyske programmearsoftware dy't automatysk robotpadprogrammearring útfiere sil, botsingen identifisearje en kompensearje sil, en kennis fan plasmasnijproses yntegrearje sil. It yntegrearjen fan djippe plasmaproseskennis is de kaai. Mei software lykas dizze wurdt it automatisearjen fan sels de meast komplekse robotyske plasmasnijapplikaasjes folle makliker.
Plasma-snijden fan komplekse foarmen mei meardere assen fereasket in unike fakkelgeometry. Tapasse de fakkelgeometry dy't brûkt wurdt yn in typyske XY-tapassing (sjoch ôfbylding 1) op in komplekse foarm, lykas in bûgde kop fan in drukfet, en jo sille de kâns op botsingen ferheegje. Om dizze reden binne skerphoekige fakkels (mei in "puntich" ûntwerp) better geskikt foar robotysk foarmsnijden.
Alle soarten botsingen kinne net foarkommen wurde mei allinich in skerphoekige zaklamp. It ûnderdielprogramma moat ek feroarings oan 'e snijhichte befetsje (d.w.s. de fakkelpunt moat romte hawwe foar it wurkstik) om botsingen te foarkommen (sjoch ôfbylding 2).
Tidens it snijproses streamt it plasmagas yn in draaikolkrjochting lâns de fakkellichem nei de fakkelpunt. Dizze rotaasjeaksje lit sintrifugale krêft swiere dieltsjes út 'e gaskolom lûke nei de periferie fan it nozzlegat en beskermet de fakkelassemblage tsjin 'e stream fan waarme elektroanen. De temperatuer fan it plasma is tichtby 20.000 graden Celsius, wylst de koperen ûnderdielen fan 'e fakkel smelte by 1.100 graden Celsius. Ferbrûksartikelen hawwe beskerming nedich, en in isolearjende laach fan swiere dieltsjes biedt beskerming.
Figuer 1. Standert fakkellichems binne ûntworpen foar it snijden fan plaatmetaal. It brûken fan deselde fakkel yn in tapassing mei meardere assen fergruttet de kâns op botsingen mei it wurkstik.
De swirl makket ien kant fan 'e snede hjitter as de oare. Branders mei mei de klok mei draaiend gas pleatse typysk de hjitte kant fan 'e snede oan' e rjochterkant fan 'e bôge (as fan boppen sjoen yn' e rjochting fan 'e snede). Dit betsjut dat de prosesyngenieur hurd wurket om de goede kant fan 'e snede te optimalisearjen en oannimt dat de minne kant (lofts) skroot sil wêze (sjoch ôfbylding 3).
Ynterne ûnderdielen moatte tsjin de klok yn snien wurde, wêrby't de waarme kant fan it plasma in skjinne snede makket oan 'e rjochterkant (kant fan it ûnderdiel). Ynstee dêrfan moat de perimeter fan it ûnderdiel mei de klok mei snien wurde. As de brâner yn 'e ferkearde rjochting snijt, kin it in grutte tapsheid yn it snijprofyl meitsje en de dross oan 'e râne fan it ûnderdiel ferheegje. Yn essinsje sette jo "goede sneden" op skroot.
Tink derom dat de measte plasmapaniel-snijtafels prosesyntelliginsje yn 'e controller ynboud hawwe oangeande de rjochting fan 'e bôgesnijing. Mar op it mêd fan robotika binne dizze details net needsaaklik bekend of begrepen, en se binne noch net ynbêde yn in typyske robotcontroller - dus it is wichtich om offline robotprogrammearsoftware te hawwen mei kennis fan it ynbêde plasmaproses.
De beweging fan 'e fakkel dy't brûkt wurdt om metaal te trochboarjen hat in direkt effekt op plasmasnijferbrûksartikelen. As de plasmafakkel de plaat op snijhichte trochboarret (te ticht by it wurkstik), kin de weromslach fan it smelte metaal it skyld en de nozzle fluch beskeadigje. Dit resulteart yn minne snijkwaliteit en in fermindere libbensduur fan 'e ferbrûksartikelen.
Dit bart wer selden by tapassingen foar it snijen fan plaatmetaal mei in gantry, om't de hege mjitte fan fakkelekspertize al yn 'e controller ynboud is. De operator drukt op in knop om de trochboarringssekwinsje te begjinnen, wat in searje eveneminten begjint om de juste trochboarringshichte te garandearjen.
Earst fiert de fakkel in hichtemjittingsproseduere út, meastentiids mei in ohmsk sinjaal om it oerflak fan it wurkstik te detektearjen. Nei it posysjonearjen fan 'e plaat wurdt de fakkel fan 'e plaat weromlutsen nei de oerdrachthichte, wat de optimale ôfstân is foar de plasmabôge om oer te dragen nei it wurkstik. Sadree't de plasmabôge oerdroegen is, kin er folslein opwaarmje. Op dit punt beweecht de fakkel nei de trochboarhichte, wat in feiliger ôfstân fan it wurkstik is en fierder fan 'e weromslach fan it smelte materiaal. De fakkel hâldt dizze ôfstân oan oant de plasmabôge de plaat folslein penetrearret. Nei't de trochboarringsfertraging foltôge is, beweecht de fakkel nei ûnderen nei de metalen plaat en begjint de snijbeweging (sjoch ôfbylding 4).
Nochris, al dizze yntelliginsje is meastentiids ynboud yn 'e plasmakontroller dy't brûkt wurdt foar it snijden fan platen, net yn' e robotkontroller. Robotysk snijden hat ek in oare laach fan kompleksiteit. Trochboarjen op 'e ferkearde hichte is slim genôch, mar by it snijen fan foarmen mei meardere assen is de fakkel miskien net yn 'e bêste rjochting foar it wurkstik en de materiaaldikte. As de fakkel net loodrecht stiet op it metalen oerflak dat it trochboarret, sil it úteinlik in dikkere dwerstrochsneed snije as nedich, wêrtroch't de libbensdoer fan konsumpsjemateriaal fergriemd wurdt. Derneist kin it trochboarjen fan in kontoerearre wurkstik yn 'e ferkearde rjochting de fakkelassemblage te ticht by it oerflak fan it wurkstik pleatse, wêrtroch it bleatsteld wurdt oan smeltblowback en te betiid falen feroarsaket (sjoch ôfbylding 5).
Tink oan in robotyske plasmasnij-tapassing dy't it bûgen fan 'e kop fan in drukfet omfettet. Fergelykber mei plaat snijden moat de robotyske fakkel loodrecht op it materiaaloerflak pleatst wurde om de tinst mooglike dwerstrochsneed foar perforaasje te garandearjen. As de plasmafakkel it wurkstik benaderet, brûkt it hichtedeteksje oant it it oerflak fan it fet fynt, en luts it dan werom lâns de fakkelas om hichte oer te dragen. Nei't de bôge oerdroegen is, wurdt de fakkel wer weromlutsen lâns de fakkelas om de hichte te trochboarjen, feilich fuort fan weromslach (sjoch ôfbylding 6).
Sadree't de trochboarringsfertraging ferrûn is, wurdt de brâner nei de snijhichte sakke. By it ferwurkjen fan kontoeren wurdt de brâner tagelyk of yn stappen nei de winske snijrjochting draaid. Op dit punt begjint de snijsekwinsje.
Robots wurde oerbepaalde systemen neamd. Dat sei, it hat meardere manieren om op itselde punt te kommen. Dit betsjut dat elkenien dy't in robot leart te bewegen, of immen oars, in bepaald nivo fan ekspertize moat hawwe, of it no giet om it begripen fan robotbeweging of de ferwurkingseasken fan plasmasnijden.
Hoewol't lear-pendants evoluearre binne, binne guon taken net ynherint geskikt foar lear-pendant-programmearring - foaral taken dy't in grut oantal mingde ûnderdielen mei leech folume omfetsje. Robots produsearje net as se leard wurde, en it lesjaan sels kin oeren duorje, of sels dagen foar komplekse ûnderdielen.
Offline robotprogrammearsoftware ûntworpen mei plasmasnijmodules sil dizze ekspertize ynbêde (sjoch figuer 7). Dit omfettet plasmagassnijrjochting, earste hichtedeteksje, pierce-sekwinsje en snijsnelheidsoptimalisaasje foar fakkel- en plasmaprosessen.
Figuer 2. Skerpe ("puntige") fakkels binne better geskikt foar robotysk plasmasnijden. Mar sels mei dizze fakkelgeometrieën is it it bêste om de snijhichte te ferheegjen om de kâns op botsingen te minimalisearjen.
De software leveret de robotika-ekspertize dy't nedich is om oerbepaalde systemen te programmearjen. It beheart singulariteiten, of situaasjes wêr't de robotyske ein-effektor (yn dit gefal de plasmabrander) it wurkstik net berikke kin; gewrichtsgrinzen; oerbewegjen; pols rollover; botsingsdeteksje; eksterne assen; en toolpath-optimalisaasje. Earst ymportearret de programmeur it CAD-bestân fan it ôfmakke ûnderdiel yn offline robotprogrammearsoftware, en definiearret dan de te snijen râne, tegearre mei it piercepunt en oare parameters, rekken hâldend mei botsings- en berikbeperkingen.
Guon fan 'e lêste iteraasjes fan offline robotika-software brûke saneamde taak-basearre offline programmearring. Dizze metoade lit programmeurs automatysk snijpaden generearje en meardere profilen tagelyk selektearje. De programmeur kin in rânepadselektor selektearje dy't it snijpad en de rjochting toant, en dan kieze om de start- en einpunten te feroarjen, lykas de rjochting en helling fan 'e plasmabrâner. Programmearjen begjint oer it algemien (ûnôfhinklik fan it merk fan 'e robotearm of plasmasysteem) en giet troch mei it opnimmen fan in spesifyk robotmodel.
De resultearjende simulaasje kin rekken hâlde mei alles yn 'e robotsel, ynklusyf eleminten lykas feiligensbarriêres, fixtures en plasmabrâners. It hâldt dan rekken mei alle potinsjele kinematyske flaters en botsingen foar de operator, dy't it probleem dan kin korrigearje. Bygelyks, in simulaasje kin in botsingsprobleem sjen litte tusken twa ferskillende snijwûnen yn 'e kop fan in drukfet. Elke ynsnijing is op in oare hichte lâns de kontoer fan 'e kop, dus rappe beweging tusken ynsnijingen moat rekken hâlde mei de nedige romte - in lyts detail, oplost foardat it wurk de flier berikt, dat helpt om hoofdpijn en fergriemerij te eliminearjen.
Oanhâldende arbeidskrêfttekoarten en groeiende fraach fan klanten hawwe mear fabrikanten derta oanset om har te wenden ta robotysk plasmasnijden. Spitigernôch dûke in protte minsken yn it wetter allinich om mear komplikaasjes te ûntdekken, foaral as de minsken dy't automatisearring yntegrearje gjin kennis hawwe fan it plasmasnijproses. Dit paad sil allinich mar ta frustraasje liede.
Yntegrearje kennis fan plasmasnijden fan it begjin ôf, en dingen feroarje. Mei plasmaproses-yntelliginsje kin de robot draaie en bewege as nedich om de effisjintste piercing út te fieren, wêrtroch de libbensdoer fan konsumpsjeartikelen ferlingd wurdt. Hy snijt yn 'e juste rjochting en manoeuvrearret om botsingen fan wurkstikken te foarkommen. As fabrikanten dit paad fan automatisearring folgje, rispje se fruchten.
Dit artikel is basearre op "Advances in 3D Robotic Plasma Cutting" presintearre op 'e FABTECH-konferinsje fan 2021.
FABRICATOR is it liedende tydskrift foar de metaalfoarming en fabrikaazje yn Noard-Amearika. It tydskrift leveret nijs, technyske artikels en gefalhistoarjes dy't fabrikanten yn steat stelle om har wurk effisjinter te dwaan. FABRICATOR tsjinnet de sektor sûnt 1970.
No mei folsleine tagong ta de digitale edysje fan The FABRICATOR, maklike tagong ta weardefolle boarnen út 'e yndustry.
De digitale edysje fan The Tube & Pipe Journal is no folslein tagonklik, en biedt maklike tagong ta weardefolle boarnen út 'e sektor.
Genietsje fan folsleine tagong ta de digitale edysje fan STAMPING Journal, dy't de lêste technologyske foarútgong, bêste praktiken en yndustrynijs foar de metaalstempelmerk leveret.
No mei folsleine tagong ta de digitale edysje fan The Fabricator en Español, maklike tagong ta weardefolle boarnen út 'e yndustry.
Pleatsingstiid: 25 maaie 2022
