Η ολοκληρωμένη ρομποτική κοπή πλάσματος απαιτεί κάτι περισσότερο από έναν απλό φακό που είναι προσαρτημένος στο άκρο του ρομποτικού βραχίονα. Η γνώση της διαδικασίας κοπής πλάσματος είναι το κλειδί. θησαυρός
Οι κατασκευαστές μετάλλων σε ολόκληρο τον κλάδο - σε εργαστήρια, βαρέα μηχανήματα, ναυπηγική και δομικό χάλυβα - προσπαθούν να ανταποκριθούν στις απαιτητικές προσδοκίες παράδοσης, υπερβαίνοντας παράλληλα τις απαιτήσεις ποιότητας. Επιδιώκουν συνεχώς να μειώσουν το κόστος, ενώ παράλληλα αντιμετωπίζουν το διαρκές πρόβλημα της διατήρησης εξειδικευμένου εργατικού δυναμικού. Η επιχείρηση δεν είναι εύκολη υπόθεση.
Πολλά από αυτά τα προβλήματα μπορούν να εντοπιστούν σε χειροκίνητες διαδικασίες που εξακολουθούν να είναι διαδεδομένες στον κλάδο, ειδικά κατά την κατασκευή σύνθετων διαμορφωμένων προϊόντων, όπως βιομηχανικά καπάκια δοχείων, καμπύλα δομικά στοιχεία από χάλυβα και σωλήνες και σωληνώσεις. Πολλοί κατασκευαστές αφιερώνουν το 25 έως 50 τοις εκατό του χρόνου κατεργασίας τους στη χειροκίνητη σήμανση, τον ποιοτικό έλεγχο και τη μετατροπή, όταν ο πραγματικός χρόνος κοπής (συνήθως με χειροκίνητο κόφτη οξυγόνου ή πλάσματος) είναι μόνο 10 έως 20 τοις εκατό.
Εκτός από τον χρόνο που καταναλώνουν τέτοιες χειροκίνητες διαδικασίες, πολλές από αυτές τις κοπές γίνονται γύρω από λανθασμένες θέσεις χαρακτηριστικών, διαστάσεις ή ανοχές, απαιτώντας εκτεταμένες δευτερεύουσες εργασίες όπως λείανση και επανακατεργασία, ή, χειρότερα, υλικά που πρέπει να απορριφθούν. Πολλά καταστήματα αφιερώνουν έως και το 40% του συνολικού χρόνου επεξεργασίας τους σε αυτήν την εργασία και σπατάλη χαμηλής αξίας.
Όλα αυτά έχουν οδηγήσει σε μια ώθηση της βιομηχανίας προς τον αυτοματισμό. Ένα εργαστήριο που αυτοματοποιεί τις χειροκίνητες λειτουργίες κοπής με πυρσό για σύνθετα πολυαξονικά εξαρτήματα εφάρμοσε ένα ρομποτικό κελί κοπής πλάσματος και, όπως ήταν αναμενόμενο, σημείωσε τεράστια κέρδη. Αυτή η λειτουργία εξαλείφει τη χειροκίνητη διάταξη και μια εργασία που θα απαιτούσε 5 άτομα και 6 ώρες μπορεί τώρα να γίνει σε μόλις 18 λεπτά χρησιμοποιώντας ένα ρομπότ.
Ενώ τα οφέλη είναι προφανή, η εφαρμογή της ρομποτικής κοπής με πλάσμα απαιτεί περισσότερα από την απλή αγορά ενός ρομπότ και ενός πυρσού πλάσματος. Εάν σκέφτεστε να κάνετε ρομποτική κοπή με πλάσμα, φροντίστε να ακολουθήσετε μια ολιστική προσέγγιση και να εξετάσετε ολόκληρη τη ροή αξίας. Επιπλέον, συνεργαστείτε με έναν εκπαιδευμένο από τον κατασκευαστή ολοκληρωτή συστημάτων, ο οποίος κατανοεί και κατανοεί την τεχνολογία πλάσματος και τα στοιχεία και τις διαδικασίες του συστήματος που απαιτούνται για να διασφαλιστεί ότι όλες οι απαιτήσεις ενσωματώνονται στο σχεδιασμό της μπαταρίας.
Λάβετε επίσης υπόψη το λογισμικό, το οποίο είναι αναμφισβήτητα ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά οποιουδήποτε ρομποτικού συστήματος κοπής πλάσματος. Εάν έχετε επενδύσει σε ένα σύστημα και το λογισμικό είναι είτε δύσκολο στη χρήση, είτε απαιτεί πολλή εμπειρία για να λειτουργήσει, είτε διαπιστώνετε ότι χρειάζεται πολύς χρόνος για να προσαρμόσετε το ρομπότ στην κοπή πλάσματος και να διδάξετε τη διαδρομή κοπής, απλώς σπαταλάτε πολλά χρήματα.
Ενώ το λογισμικό ρομποτικής προσομοίωσης είναι συνηθισμένο, τα αποτελεσματικά ρομποτικά κύτταρα κοπής πλάσματος χρησιμοποιούν λογισμικό ρομποτικού προγραμματισμού εκτός σύνδεσης που θα εκτελεί αυτόματα τον προγραμματισμό της διαδρομής του ρομπότ, θα εντοπίζει και θα αντισταθμίζει τις συγκρούσεις και θα ενσωματώνει τη γνώση της διαδικασίας κοπής πλάσματος. Η ενσωμάτωση βαθιάς γνώσης της διαδικασίας πλάσματος είναι το κλειδί. Με λογισμικό όπως αυτό, η αυτοματοποίηση ακόμη και των πιο σύνθετων εφαρμογών ρομποτικής κοπής πλάσματος γίνεται πολύ πιο εύκολη.
Η κοπή με πλάσμα σύνθετων πολυαξονικών σχημάτων απαιτεί μοναδική γεωμετρία πυρσού. Εφαρμόστε τη γεωμετρία του πυρσού που χρησιμοποιείται σε μια τυπική εφαρμογή XY (βλ. Σχήμα 1) σε ένα σύνθετο σχήμα, όπως μια καμπύλη κεφαλή δοχείου πίεσης, και θα αυξήσετε την πιθανότητα συγκρούσεων. Για αυτόν τον λόγο, οι πυρσοί με αιχμηρή γωνία (με "μυτερό" σχεδιασμό) είναι πιο κατάλληλοι για ρομποτική κοπή σχημάτων.
Όλοι οι τύποι συγκρούσεων δεν μπορούν να αποφευχθούν μόνο με έναν φακό με οξεία γωνία. Το πρόγραμμα εξαρτημάτων πρέπει επίσης να περιλαμβάνει αλλαγές στο ύψος κοπής (δηλαδή, η άκρη του φακού πρέπει να έχει απόσταση από το τεμάχιο εργασίας) για την αποφυγή συγκρούσεων (βλ. Σχήμα 2).
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κοπής, το αέριο πλάσμα ρέει κατά μήκος του σώματος του πυρσού σε κατεύθυνση στροβίλου προς την άκρη του πυρσού. Αυτή η περιστροφική δράση επιτρέπει στη φυγόκεντρο δύναμη να τραβάει βαριά σωματίδια από τη στήλη αερίου προς την περιφέρεια της οπής του ακροφυσίου και προστατεύει το συγκρότημα του πυρσού από τη ροή θερμών ηλεκτρονίων. Η θερμοκρασία του πλάσματος είναι κοντά στους 20.000 βαθμούς Κελσίου, ενώ τα χάλκινα μέρη του πυρσού λιώνουν στους 1.100 βαθμούς Κελσίου. Τα αναλώσιμα χρειάζονται προστασία και ένα μονωτικό στρώμα βαρέων σωματιδίων παρέχει προστασία.
Σχήμα 1. Τα τυπικά σώματα πυρσών έχουν σχεδιαστεί για κοπή λαμαρίνας. Η χρήση του ίδιου πυρσού σε εφαρμογή πολλαπλών αξόνων αυξάνει την πιθανότητα συγκρούσεων με το τεμάχιο εργασίας.
Ο στροβιλισμός κάνει τη μία πλευρά της κοπής πιο ζεστή από την άλλη. Οι πυρσοί με δεξιόστροφη περιστροφή αερίου συνήθως τοποθετούν την καυτή πλευρά της κοπής στη δεξιά πλευρά του τόξου (όταν φαίνεται από πάνω προς την κατεύθυνση της κοπής). Αυτό σημαίνει ότι ο μηχανικός επεξεργασίας εργάζεται σκληρά για να βελτιστοποιήσει την καλή πλευρά της κοπής και υποθέτει ότι η κακή πλευρά (αριστερά) θα είναι θραύσματα (βλ. Σχήμα 3).
Τα εσωτερικά χαρακτηριστικά πρέπει να κοπούν αριστερόστροφα, με την καυτή πλευρά του πλάσματος να κάνει μια καθαρή κοπή στη δεξιά πλευρά (πλευρά της άκρης του εξαρτήματος). Αντίθετα, η περίμετρος του εξαρτήματος πρέπει να κοπεί δεξιόστροφα. Εάν ο πυρσός κόψει προς τη λάθος κατεύθυνση, μπορεί να δημιουργήσει μια μεγάλη κωνικότητα στο προφίλ κοπής και να αυξήσει τη σκωρία στην άκρη του εξαρτήματος. Ουσιαστικά, κάνετε «καλές κοπές» σε θραύσματα.
Σημειώστε ότι τα περισσότερα τραπέζια κοπής πάνελ πλάσματος έχουν ενσωματωμένη στον ελεγκτή ευφυΐα διεργασίας σχετικά με την κατεύθυνση της κοπής τόξου. Αλλά στον τομέα της ρομποτικής, αυτές οι λεπτομέρειες δεν είναι απαραίτητα γνωστές ή κατανοητές και δεν έχουν ακόμη ενσωματωθεί σε έναν τυπικό ελεγκτή ρομπότ - επομένως είναι σημαντικό να έχετε λογισμικό προγραμματισμού ρομπότ εκτός σύνδεσης με γνώση της ενσωματωμένης διεργασίας πλάσματος.
Η κίνηση του πυρσού που χρησιμοποιείται για τη διάτρηση μετάλλου έχει άμεση επίδραση στα αναλώσιμα κοπής πλάσματος. Εάν ο πυρσός πλάσματος διατρήσει το φύλλο στο ύψος κοπής (πολύ κοντά στο τεμάχιο εργασίας), η ανάκρουση του τηγμένου μετάλλου μπορεί να προκαλέσει γρήγορα ζημιά στην ασπίδα και το ακροφύσιο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα κακή ποιότητα κοπής και μειωμένη διάρκεια ζωής των αναλώσιμων.
Και πάλι, αυτό σπάνια συμβαίνει σε εφαρμογές κοπής λαμαρίνας με γερανό, καθώς ο υψηλός βαθμός τεχνογνωσίας στον πυρσό είναι ήδη ενσωματωμένος στον ελεγκτή. Ο χειριστής πατάει ένα κουμπί για να ξεκινήσει την ακολουθία διάτρησης, η οποία ξεκινά μια σειρά συμβάντων για να διασφαλίσει το σωστό ύψος διάτρησης.
Αρχικά, ο πυρσός εκτελεί μια διαδικασία ανίχνευσης ύψους, συνήθως χρησιμοποιώντας ένα ωμικό σήμα για την ανίχνευση της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας. Μετά την τοποθέτηση της πλάκας, ο πυρσός αποσύρεται από την πλάκα στο ύψος μεταφοράς, το οποίο είναι η βέλτιστη απόσταση για να μεταφερθεί το τόξο πλάσματος στο τεμάχιο εργασίας. Μόλις μεταφερθεί το τόξο πλάσματος, μπορεί να θερμανθεί εντελώς. Σε αυτό το σημείο, ο πυρσός μετακινείται στο ύψος διάτρησης, το οποίο είναι μια ασφαλέστερη απόσταση από το τεμάχιο εργασίας και μακρύτερα από την αντίστροφη ροή του τηγμένου υλικού. Ο πυρσός διατηρεί αυτήν την απόσταση μέχρι το τόξο πλάσματος να διαπεράσει πλήρως την πλάκα. Αφού ολοκληρωθεί η καθυστέρηση διάτρησης, ο πυρσός κινείται προς τα κάτω προς την μεταλλική πλάκα και ξεκινά την κίνηση κοπής (βλ. Σχήμα 4).
Και πάλι, όλη αυτή η νοημοσύνη είναι συνήθως ενσωματωμένη στον ελεγκτή πλάσματος που χρησιμοποιείται για την κοπή φύλλων, όχι στον ελεγκτή ρομπότ. Η ρομποτική κοπή έχει επίσης ένα άλλο επίπεδο πολυπλοκότητας. Η διάτρηση σε λάθος ύψος είναι αρκετά κακή, αλλά κατά την κοπή πολυαξονικών σχημάτων, ο πυρσός μπορεί να μην είναι στην καλύτερη κατεύθυνση για το τεμάχιο εργασίας και το πάχος του υλικού. Εάν ο πυρσός δεν είναι κάθετος στην μεταλλική επιφάνεια που διατρυπά, θα καταλήξει να κόβει μια παχύτερη διατομή από την απαραίτητη, σπαταλώντας τη διάρκεια ζωής των αναλώσιμων. Επιπλέον, η διάτρηση ενός τεμαχίου εργασίας με περίγραμμα σε λάθος κατεύθυνση μπορεί να τοποθετήσει το συγκρότημα του πυρσού πολύ κοντά στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας, εκθέτοντάς το σε αντίστροφη τήξη και προκαλώντας πρόωρη αστοχία (βλ. Σχήμα 5).
Σκεφτείτε μια εφαρμογή ρομποτικής κοπής πλάσματος που περιλαμβάνει την κάμψη της κεφαλής ενός δοχείου πίεσης. Όπως και με την κοπή φύλλων, ο ρομποτικός πυρσός θα πρέπει να τοποθετείται κάθετα στην επιφάνεια του υλικού για να εξασφαλιστεί η λεπτότερη δυνατή διατομή για διάτρηση. Καθώς ο πυρσός πλάσματος πλησιάζει το τεμάχιο εργασίας, χρησιμοποιεί αισθητήρα ύψους μέχρι να βρει την επιφάνεια του δοχείου και στη συνέχεια ανασύρεται κατά μήκος του άξονα του πυρσό για να μεταφέρει το ύψος. Αφού μεταφερθεί το τόξο, ο πυρσός ανασύρεται ξανά κατά μήκος του άξονα του πυρσό για να τρυπήσει το ύψος, με ασφάλεια μακριά από την αντίστροφη εμφύσηση (βλ. Σχήμα 6).
Μόλις λήξει η καθυστέρηση διάτρησης, ο πυρσός χαμηλώνει στο ύψος κοπής. Κατά την επεξεργασία περιγραμμάτων, ο πυρσός περιστρέφεται στην επιθυμητή κατεύθυνση κοπής ταυτόχρονα ή σε βήματα. Σε αυτό το σημείο, ξεκινά η ακολουθία κοπής.
Τα ρομπότ ονομάζονται υπερκαθορισμένα συστήματα. Ωστόσο, υπάρχουν πολλοί τρόποι για να φτάσει κανείς στο ίδιο σημείο. Αυτό σημαίνει ότι όποιος διδάσκει σε ένα ρομπότ να κινείται, ή οποιοσδήποτε άλλος, πρέπει να έχει ένα ορισμένο επίπεδο εμπειρογνωμοσύνης, είτε στην κατανόηση της κίνησης του ρομπότ είτε στις απαιτήσεις κατεργασίας της κοπής με πλάσμα.
Παρόλο που τα teach pendants έχουν εξελιχθεί, ορισμένες εργασίες δεν είναι εγγενώς κατάλληλες για τον προγραμματισμό teach pendant - ειδικά εργασίες που περιλαμβάνουν μεγάλο αριθμό μικτών εξαρτημάτων χαμηλού όγκου. Τα ρομπότ δεν παράγουν όταν διδάσκονται και η ίδια η διδασκαλία μπορεί να διαρκέσει ώρες ή και ημέρες για σύνθετα εξαρτήματα.
Το λογισμικό προγραμματισμού ρομπότ εκτός σύνδεσης που έχει σχεδιαστεί με μονάδες κοπής πλάσματος θα ενσωματώσει αυτήν την τεχνογνωσία (βλ. Σχήμα 7). Αυτό περιλαμβάνει την κατεύθυνση κοπής με αέριο πλάσμα, την αρχική ανίχνευση ύψους, την αλληλουχία διάτρησης και τη βελτιστοποίηση της ταχύτητας κοπής για διεργασίες πυρσού και πλάσματος.
Σχήμα 2. Οι αιχμηροί («μυτεροί») πυρσοί είναι πιο κατάλληλοι για ρομποτική κοπή με πλάσμα. Αλλά ακόμη και με αυτές τις γεωμετρίες πυρσού, είναι καλύτερο να αυξήσετε το ύψος κοπής για να ελαχιστοποιήσετε την πιθανότητα συγκρούσεων.
Το λογισμικό παρέχει την απαιτούμενη ρομποτική εμπειρογνωμοσύνη για τον προγραμματισμό υπερκαθορισμένων συστημάτων. Διαχειρίζεται ιδιομορφίες ή καταστάσεις όπου ο ρομποτικός τελικός τελεστής (στην περίπτωση αυτή, ο πυρσός πλάσματος) δεν μπορεί να φτάσει στο τεμάχιο εργασίας, όρια αρθρώσεων, υπερδιαδρομή, ανατροπή καρπού, ανίχνευση σύγκρουσης, εξωτερικούς άξονες και βελτιστοποίηση διαδρομής εργαλείου. Αρχικά, ο προγραμματιστής εισάγει το αρχείο CAD του τελικού εξαρτήματος σε λογισμικό προγραμματισμού ρομπότ εκτός σύνδεσης και, στη συνέχεια, ορίζει την άκρη που θα κοπεί, μαζί με το σημείο διάτρησης και άλλες παραμέτρους, λαμβάνοντας υπόψη τους περιορισμούς σύγκρουσης και εύρους.
Ορισμένες από τις πιο πρόσφατες εκδόσεις λογισμικού ρομποτικής εκτός σύνδεσης χρησιμοποιούν τον λεγόμενο προγραμματισμό εκτός σύνδεσης βάσει εργασιών. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει στους προγραμματιστές να δημιουργούν αυτόματα διαδρομές κοπής και να επιλέγουν πολλαπλά προφίλ ταυτόχρονα. Ο προγραμματιστής μπορεί να επιλέξει έναν επιλογέα διαδρομής ακμής που δείχνει τη διαδρομή και την κατεύθυνση κοπής και, στη συνέχεια, να επιλέξει να αλλάξει τα σημεία έναρξης και λήξης, καθώς και την κατεύθυνση και την κλίση του πυρσού πλάσματος. Ο προγραμματισμός γενικά ξεκινά (ανεξάρτητα από τη μάρκα του ρομποτικού βραχίονα ή του συστήματος πλάσματος) και προχωρά για να συμπεριλάβει ένα συγκεκριμένο μοντέλο ρομπότ.
Η προκύπτουσα προσομοίωση μπορεί να λάβει υπόψη τα πάντα στο ρομποτικό κελί, συμπεριλαμβανομένων στοιχείων όπως φράγματα ασφαλείας, εξαρτήματα και πυρσούς πλάσματος. Στη συνέχεια, λαμβάνει υπόψη τυχόν πιθανά κινηματικά σφάλματα και συγκρούσεις για τον χειριστή, ο οποίος μπορεί στη συνέχεια να διορθώσει το πρόβλημα. Για παράδειγμα, μια προσομοίωση μπορεί να αποκαλύψει ένα πρόβλημα σύγκρουσης μεταξύ δύο διαφορετικών τομών στην κεφαλή ενός δοχείου πίεσης. Κάθε τομή βρίσκεται σε διαφορετικό ύψος κατά μήκος του περιγράμματος της κεφαλής, επομένως η γρήγορη κίνηση μεταξύ των τομών πρέπει να λαμβάνει υπόψη την απαραίτητη απόσταση - μια μικρή λεπτομέρεια, που επιλύεται πριν η εργασία φτάσει στο πάτωμα, που βοηθά στην εξάλειψη των πονοκεφάλων και της σπατάλης.
Οι επίμονες ελλείψεις εργατικού δυναμικού και η αυξανόμενη ζήτηση των πελατών έχουν ωθήσει περισσότερους κατασκευαστές να στραφούν στην ρομποτική κοπή με πλάσμα. Δυστυχώς, πολλοί άνθρωποι βουτούν στο νερό μόνο και μόνο για να ανακαλύψουν περισσότερες επιπλοκές, ειδικά όταν οι άνθρωποι που ενσωματώνουν αυτοματισμούς δεν γνωρίζουν τη διαδικασία κοπής με πλάσμα. Αυτή η πορεία θα οδηγήσει μόνο σε απογοήτευση.
Ενσωματώστε τις γνώσεις κοπής με πλάσμα από την αρχή και τα πράγματα αλλάζουν. Με την ευφυΐα της διαδικασίας πλάσματος, το ρομπότ μπορεί να περιστρέφεται και να κινείται ανάλογα με τις ανάγκες για να εκτελέσει την πιο αποτελεσματική διάτρηση, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής των αναλώσιμων. Κόβει στη σωστή κατεύθυνση και κάνει ελιγμούς για να αποφύγει τυχόν σύγκρουση με το τεμάχιο εργασίας. Όταν ακολουθούν αυτήν την πορεία αυτοματισμού, οι κατασκευαστές αποκομίζουν οφέλη.
Αυτό το άρθρο βασίζεται στο άρθρο «Προόδους στην τρισδιάστατη ρομποτική κοπή με πλάσμα» που παρουσιάστηκε στο συνέδριο FABTECH του 2021.
Το FABRICATOR είναι το κορυφαίο περιοδικό της Βόρειας Αμερικής για τη βιομηχανία διαμόρφωσης και κατασκευής μετάλλων. Το περιοδικό παρέχει ειδήσεις, τεχνικά άρθρα και ιστορικά περιστατικών που επιτρέπουν στους κατασκευαστές να κάνουν τη δουλειά τους πιο αποτελεσματικά. Το FABRICATOR εξυπηρετεί τον κλάδο από το 1970.
Τώρα με πλήρη πρόσβαση στην ψηφιακή έκδοση του The FABRICATOR, εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους του κλάδου.
Η ψηφιακή έκδοση του The Tube & Pipe Journal είναι πλέον πλήρως προσβάσιμη, παρέχοντας εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους του κλάδου.
Απολαύστε πλήρη πρόσβαση στην ψηφιακή έκδοση του STAMPING Journal, το οποίο παρέχει τις τελευταίες τεχνολογικές εξελίξεις, βέλτιστες πρακτικές και νέα του κλάδου για την αγορά σφράγισης μετάλλων.
Τώρα με πλήρη πρόσβαση στην ψηφιακή έκδοση του The Fabricator en Español, εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους του κλάδου.
Ώρα δημοσίευσης: 25 Μαΐου 2022
