Integreeritud robotplasmalõikus nõuab enamat kui lihtsalt robotkäe otsa kinnitatud põletit. Plasmalõikuse protsessi tundmine on võtmetähtsusega.
Metallitöölised üle kogu tööstusharu – töökodades, rasketehnika tootmisel, laevaehituses ja teraskonstruktsioonide tootmisel – püüavad täita rangeid tarneootusi, ületades samal ajal kvaliteedinõudeid. Nad püüavad pidevalt kulusid vähendada, tegeledes samal ajal oskustööjõu hoidmise probleemiga. Äritegevus pole lihtne.
Paljud neist probleemidest tulenevad käsitsi tehtavatest protsessidest, mis on tööstuses endiselt levinud, eriti keeruka kujuga toodete, näiteks tööstuslike mahutite kaante, kõverate teraskonstruktsioonide komponentide ning torude ja voolikute valmistamisel. Paljud tootjad pühendavad 25–50 protsenti oma töötlemisajast käsitsi märgistamisele, kvaliteedikontrollile ja konversioonile, samas kui tegelik lõikeaeg (tavaliselt käsitsi gaasi- või plasmalõikuriga) on vaid 10–20 protsenti.
Lisaks selliste käsitsi tehtavate protsesside ajale tehakse paljud neist lõigetest valede detailide, mõõtmete või tolerantside ümber, mis nõuab ulatuslikke teiseseid toiminguid, nagu lihvimine ja ümbertöötlemine või, mis veelgi hullem, materjale, mis tuleb vanarauaks lammutada. Paljud kauplused pühendavad sellele väheväärtuslikule tööle ja jäätmetele kuni 40% oma kogu töötlemisajast.
Kõik see on viinud tööstusharu tõusuni automatiseerimise poole. Töökoda, mis automatiseerib keerukate mitmeteljeliste osade käsitsi lõikamist põletiga, võttis kasutusele robotplasmalõikuselemendi ja, nagu arvata võis, saavutas tohutu edu. See toiming välistab käsitsi paigutuse vajaduse ja töö, mis võtaks viielt inimeselt kuus tundi, saab nüüd roboti abil tehtud vaid 18 minutiga.
Kuigi eelised on ilmsed, nõuab robotplasmalõikuse rakendamine enamat kui lihtsalt roboti ja plasmapõleti ostmist. Kui kaalute robotplasmalõikust, lähenege asjale terviklikult ja vaadake kogu väärtusvoogu. Lisaks tehke koostööd tootja poolt koolitatud süsteemiintegraatoriga, kes mõistab ja mõistab plasmatehnoloogiat ning süsteemi komponente ja protsesse, mis on vajalikud kõigi nõuete integreerimiseks aku konstruktsiooni.
Mõelge ka tarkvarale, mis on vaieldamatult iga robotplasmalõikussüsteemi üks olulisemaid komponente. Kui olete investeerinud süsteemi ja tarkvara on kas keeruline kasutada, selle käitamine nõuab palju oskusteavet või leiate, et roboti plasmalõikuseks kohandamine ja lõiketee õpetamine võtab palju aega, siis raiskate lihtsalt palju raha.
Kuigi roboti simulatsioonitarkvara on levinud, kasutavad tõhusad robotplasmalõikuse rakud võrguühenduseta robotprogrammeerimistarkvara, mis programmeerib automaatselt roboti teekonda, tuvastab ja kompenseerib kokkupõrkeid ning integreerib plasmalõikuse protsessialased teadmised. Sügavate plasmalõikuse protsessialaste teadmiste kaasamine on võtmetähtsusega. Sellise tarkvaraga muutub isegi kõige keerukamate robotplasmalõikuse rakenduste automatiseerimine palju lihtsamaks.
Keeruliste mitmeteljeliste kujundite plasmalõikamine nõuab ainulaadset põleti geomeetriat. Rakendades tüüpilises XY-rakenduses kasutatavat põleti geomeetriat (vt joonis 1) keerukale kujule, näiteks kõverdatud surveanuma peale, suurendate kokkupõrgete tõenäosust. Sel põhjusel sobivad terava nurga all olevad põletid ("terava" disainiga) robotlõikamiseks paremini.
Ainult terava nurga all oleva taskulambiga ei saa kõiki kokkupõrkeid vältida. Töötlemisprogramm peab sisaldama ka lõikekõrguse muudatusi (st põleti otsal peab olema töödeldava detaili suhtes vaba ruumi), et vältida kokkupõrkeid (vt joonis 2).
Lõikamisprotsessi ajal voolab plasmagaas keerises mööda põleti korpust põleti otsa poole. See pöörlev tegevus võimaldab tsentrifugaaljõul tõmmata rasked osakesed gaasikolonnist düüsi ava perimeetrisse ja kaitseb põleti komplekti kuumade elektronide voolu eest. Plasma temperatuur on ligikaudu 20 000 kraadi Celsiuse järgi, samas kui põleti vaskosad sulavad temperatuuril 1100 kraadi Celsiuse järgi. Kulumaterjalid vajavad kaitset ja rasketest osakestest koosnev isoleeriv kiht pakub kaitset.
Joonis 1. Standardsed põleti korpused on mõeldud lehtmetalli lõikamiseks. Sama põleti kasutamine mitmeteljelises rakenduses suurendab kokkupõrgete ohtu töödeldava detailiga.
Keerise tõttu on lõike üks külg teisest kuumem. Päripäeva pöörleva gaasiga põletid paigutavad lõike kuuma külje tavaliselt kaare paremale küljele (vaadatuna ülalt lõike suunas). See tähendab, et protsessiinsener teeb kõvasti tööd lõike hea külje optimeerimiseks ja eeldab, et halb külg (vasakul) on praak (vt joonis 3).
Sisemisi osi tuleb lõigata vastupäeva, kusjuures plasma kuum pool teeb puhta lõike paremal küljel (detaili serva küljel). Selle asemel tuleb detaili perimeetrit lõigata päripäeva. Kui põleti lõikab vales suunas, võib see lõikeprofiilis tekitada suure koonuse ja suurendada detaili serval räbu. Põhimõtteliselt teed jääkidele „head lõiked“.
Pane tähele, et enamikul plasmapaneelide lõikelaudadel on kontrollerisse sisseehitatud protsessi intelligentsus kaarelõike suuna kohta. Kuid robootika valdkonnas ei ole need detailid tingimata teada ega mõistetud ning need ei ole veel tüüpilisse robotikontrollerisse sisse ehitatud – seega on oluline omada võrguühenduseta roboti programmeerimise tarkvara, mis tunneb plasmaprotsessi.
Metalli läbistamiseks kasutatava põleti liikumine mõjutab otseselt plasmalõikuse kulumaterjale. Kui plasmapõleti läbistab lehte lõikekõrgusel (liiga lähedal töödeldavale detailile), võib sulametalli tagasilöök kaitset ja otsikut kiiresti kahjustada. See halvendab lõikekvaliteeti ja lühendab kulumaterjalide eluiga.
Jällegi juhtub seda lehtmetalli lõikamise rakendustes portaalkonstruktsiooniga harva, kuna kõrgetasemeline põletialane oskusteave on kontrollerisse juba sisse ehitatud. Operaator vajutab nuppu, et käivitada augustamisjärjestus, mis omakorda käivitab sündmuste jada õige augustamiskõrguse tagamiseks.
Esiteks teostab põleti kõrguse tuvastamise protseduuri, kasutades tavaliselt töödeldava pinna tuvastamiseks oomilist signaali. Pärast plaadi positsioneerimist tõmmatakse põleti plaadilt tagasi ülekandekõrgusele, mis on plasmakaare töödeldavale pinnale ülekandmiseks optimaalne kaugus. Kui plasmakaar on üle kantud, saab see täielikult kuumeneda. Sel hetkel liigub põleti läbistuskõrgusele, mis on töödeldavast detailist ohutum kaugus ja kaugemal sulanud materjali tagasilöögist. Põleti hoiab seda kaugust seni, kuni plasmakaar tungib plaadi täielikult läbi. Pärast läbistusviivituse lõppu liigub põleti alla metallplaadi poole ja alustab lõikamisliigutust (vt joonis 4).
Jällegi on kogu see intelligentsus tavaliselt sisse ehitatud lehtmetalli lõikamiseks kasutatavasse plasmakontrollerisse, mitte robotkontrollerisse. Robotlõikamisel on veel üks keerukuskiht. Valel kõrgusel läbistamine on juba iseenesest piisavalt halb, aga mitmeteljeliste kujundite lõikamisel ei pruugi põleti olla töödeldava detaili ja materjali paksuse jaoks parimas suunas. Kui põleti ei ole läbistatava metallpinnaga risti, lõikab see lõpuks paksema ristlõike kui vaja, raiskades kulumaterjalide eluiga. Lisaks võib kontuuriga töödeldava detaili vales suunas läbistamine asetada põleti komplekti töödeldava detaili pinnale liiga lähedale, mis võib põhjustada sulamise tagasilöögi ja enneaegse rikke (vt joonis 5).
Mõelge robotplasmalõikuse rakendusele, mis hõlmab surveanuma pea painutamist. Sarnaselt lehtmetalli lõikamisele tuleks robotpõleti asetada materjali pinnaga risti, et tagada perforeerimiseks võimalikult õhuke ristlõige. Kui plasmapõleti läheneb töödeldavale detailile, kasutab see kõrguse tuvastamist, kuni see leiab anuma pinna, seejärel tõmbub see piki põleti telge tagasi, et kõrgust üle kanda. Pärast kaare ülekandmist tõmbub põleti uuesti piki põleti telge tagasi, et läbistamiskõrgust saavutada, ohutult tagasilöögist eemal (vt joonis 6).
Kui läbitorkamise viivitusaeg möödub, langetatakse põleti lõikekõrgusele. Kontuuride töötlemisel pööratakse põletit soovitud lõikesuunas samaaegselt või sammhaaval. Sel hetkel algab lõikejärjestus.
Roboteid nimetatakse ülemääratud süsteemideks. Siiski on sama punkti saavutamiseks mitu võimalust. See tähendab, et igaüks, kes õpetab robotit liikuma, või keegi teine, peab omama teatud tasemel teadmisi, olgu see siis roboti liikumise mõistmisel või plasmalõikuse töötlemisnõuete mõistmisel.
Kuigi õppemoodulid on arenenud, ei ole mõned ülesanded õppemooduli programmeerimiseks loomupäraselt sobivad – eriti ülesanded, mis hõlmavad suurt hulka väikesemahulisi segadetaile. Robotid ei tooda õpetamise ajal ja õpetamine ise võib võtta tunde või isegi päevi keerukate osade puhul.
Plasmalõikusmoodulitega loodud võrguühenduseta robotiprogrammeerimistarkvara rakendab seda oskusteavet (vt joonis 7). See hõlmab plasmagaasilõikuse suunda, algkõrguse tuvastamist, läbitorkamise järjestamist ja lõikekiiruse optimeerimist põleti ja plasmaprotsesside jaoks.
Joonis 2. Teravad („terava otsaga“) põletid sobivad paremini robotplasmalõikuseks. Kuid isegi nende põleti geomeetriate korral on kõige parem suurendada lõikekõrgust, et minimeerida kokkupõrgete võimalust.
Tarkvara pakub robootikaalast oskusteavet, mis on vajalik ülemääratud süsteemide programmeerimiseks. See haldab singulaarsusi ehk olukordi, kus roboti efektorpea (antud juhul plasmapõleti) ei pääse töödeldavale detailile ligi; vuukide piiranguid; üleliikumist; randme ümberminekut; kokkupõrke tuvastamist; väliseid telgi; ja tööriistaraja optimeerimist. Esmalt impordib programmeerija valmisdetaili CAD-faili võrguühenduseta roboti programmeerimistarkvarasse, seejärel määratleb lõigatava serva koos läbistuspunkti ja muude parameetritega, võttes arvesse kokkupõrke ja ulatuse piiranguid.
Mõned uusimad võrguühenduseta robootikatarkvara versioonid kasutavad niinimetatud ülesandepõhist võrguühenduseta programmeerimist. See meetod võimaldab programmeerijatel automaatselt genereerida lõiketeid ja valida korraga mitu profiili. Programmeerija võib valida servatee valija, mis näitab lõiketeed ja suunda, ning seejärel muuta algus- ja lõpp-punkte, samuti plasmapõleti suunda ja kallet. Programmeerimine algab üldiselt (sõltumata robotkäe või plasmasüsteemi kaubamärgist) ja jätkub konkreetse robotimudeli lisamisega.
Saadud simulatsioon saab arvesse võtta kõike robotielemendis, sealhulgas selliseid elemente nagu ohutustõkked, kinnitusdetailid ja plasmapõletid. Seejärel arvestab see operaatori jaoks võimalike kinemaatiliste vigade ja kokkupõrgetega, mille tulemusel saab operaator probleemi lahendada. Näiteks võib simulatsioon paljastada kokkupõrkeprobleemi kahe erineva sisselõike vahel surveanuma peas. Iga sisselõige asub pea kontuuril erineval kõrgusel, seega tuleb sisselõigete vahelise kiire liikumise korral arvestada vajaliku kliirensiga – väikese detailiga, mis lahendatakse enne töö põrandale jõudmist ja aitab vältida peavalu ja raiskamist.
Püsiv tööjõupuudus ja kasvav klientide nõudlus on ajendanud üha rohkem tootjaid pöörduma robotplasmalõikuse poole. Kahjuks sukelduvad paljud inimesed vette vaid selleks, et avastada uusi tüsistusi, eriti kui automatiseerimist integreerivatel inimestel puuduvad plasmalõikuse protsessi alased teadmised. See tee viib ainult frustratsioonini.
Integreerige plasmalõikuse alased teadmised algusest peale ja asjad muutuvad. Plasmaprotsesside intelligentsuse abil saab robot vastavalt vajadusele pöörata ja liikuda, et teha kõige tõhusamat läbistamist, pikendades kulumaterjalide eluiga. See lõikab õiges suunas ja manööverdab, et vältida tooriku kokkupõrkeid. Selle automatiseerimise tee järgimine toob tootjatele kasu.
See artikkel põhineb 2021. aasta FABTECHi konverentsil esitletud artiklil „3D-robotplasmalõikuse edusammud“.
FABRICATOR on Põhja-Ameerika juhtiv metallitöötlemise ja -töötlemise tööstuse ajakiri. Ajakiri pakub uudiseid, tehnilisi artikleid ja juhtumikirjeldusi, mis võimaldavad tootjatel oma tööd tõhusamalt teha. FABRICATOR on teenindanud tööstust alates 1970. aastast.
Nüüd täielik juurdepääs The FABRICATORi digitaalsele väljaandele ja lihtne juurdepääs väärtuslikele valdkonna ressurssidele.
The Tube & Pipe Journal digitaalne väljaanne on nüüd täielikult ligipääsetav, pakkudes hõlpsat juurdepääsu väärtuslikele valdkonna ressurssidele.
Nautige täielikku juurdepääsu STAMPING Journali digitaalsele väljaandele, mis pakub uusimaid tehnoloogilisi edusamme, parimaid tavasid ja valdkonna uudiseid metallistantsimise turul.
Nüüd täielik juurdepääs ajakirja The Fabricator en Español digitaalsele väljaandele ja lihtne juurdepääs väärtuslikele valdkonna ressurssidele.
Postituse aeg: 25. mai 2022
