Интегрисано роботско плазма сечење захтева више од самог горионика причвршћеног на крај роботске руке. Познавање процеса плазма сечења је кључно.
Метални произвођачи широм индустрије – у радионицама, тешкој машини, бродоградњи и челичној индустрији – теже да испуне захтевна очекивања испоруке, а истовремено превазиђу захтеве за квалитетом. Они стално настоје да смање трошкове, док се истовремено носе са стално присутним проблемом задржавања квалификоване радне снаге. Пословање није лако.
Многи од ових проблема могу се пратити до ручних процеса који су и даље присутни у индустрији, посебно приликом производње сложених облика као што су поклопци индустријских контејнера, закривљене компоненте од конструкционог челика и цеви. Многи произвођачи посвећују 25 до 50 процената свог времена обраде ручном обележавању, контроли квалитета и конверзији, док је стварно време сечења (обично ручним кисеонично-горивим или плазма резачем) само 10 до 20 процената.
Поред времена које се троши на такве ручне процесе, многи од ових резова се праве око погрешних локација, димензија или толеранција, што захтева опсежне секундарне операције као што су брушење и прерада, или још горе, материјале који се морају одбацити. Многе продавнице посвећују чак 40% свог укупног времена обраде овом нисковредном раду и отпаду.
Све је ово довело до потеза индустрије ка аутоматизацији. Радионица која аутоматизује ручне операције сечења гориоником за сложене вишеосне делове имплементирала је роботску ћелију за плазма сечење и, што није изненађујуће, остварила је огромне добитке. Ова операција елиминише ручно планирање, а посао који би трајао 6 сати за 5 људи сада се може обавити за само 18 минута помоћу робота.
Иако су предности очигледне, имплементација роботског плазма сечења захтева више од пуке куповине робота и плазма горионика. Ако размишљате о роботском плазма сечењу, обавезно усвојите холистички приступ и сагледајте цео ток вредности. Поред тога, сарађујте са систем интегратором обученим од стране произвођача који разуме и разуме плазма технологију и системске компоненте и процесе потребне да би се осигурало да су сви захтеви интегрисани у дизајн батерије.
Такође размотрите софтвер, који је вероватно једна од најважнијих компоненти сваког роботског система за плазма сечење. Ако сте инвестирали у систем, а софтвер је или тежак за коришћење, захтева много стручности за покретање или вам је потребно много времена да прилагодите робота плазма сечењу и научите га путањи сечења, само трошите много новца.
Иако је софтвер за роботску симулацију уобичајен, ефикасне роботске ћелије за плазма сечење користе офлајн софтвер за роботско програмирање који ће аутоматски вршити програмирање путање робота, идентификовати и компензовати сударе и интегрисати знање о процесу плазма сечења. Укључивање дубоког знања о плазма процесу је кључно. Са оваквим софтвером, аутоматизација чак и најсложенијих апликација роботског плазма сечења постаје много лакша.
Плазма сечење сложених вишеосних облика захтева јединствену геометрију горионика. Примените геометрију горионика која се користи у типичној XY апликацији (видети слику 1) на сложени облик, као што је закривљени поклопац посуде под притиском, и повећаћете вероватноћу судара. Из тог разлога, горионици са оштрим углом (са „шиљатим“ дизајном) су погоднији за роботско сечење облика.
Све врсте судара не могу се избећи само помоћу батеријске лампе оштрог угла. Програм за обраду дела такође мора да садржи промене висине реза (тј. врх горионика мора имати размак у односу на радни предмет) како би се избегли судари (видети слику 2).
Током процеса сечења, плазма гас тече низ тело горионика у вртложном смеру до врха горионика. Ово ротационо дејство омогућава центрифугалној сили да извуче тешке честице из гасног стуба на периферију отвора млазнице и штити склоп горионика од тока врелих електрона. Температура плазме је близу 20.000 степени Целзијуса, док се бакарни делови горионика топе на 1.100 степени Целзијуса. Потрошни материјали захтевају заштиту, а изолациони слој од тешких честица пружа заштиту.
Слика 1. Стандардна тела горионика су дизајнирана за сечење лима. Коришћење истог горионика у вишеосној примени повећава могућност судара са радним предметом.
Вртлог чини једну страну реза топлијом од друге. Пламеници са гасом који се ротира у смеру казаљке на сату обично постављају врућу страну реза на десну страну лука (када се гледа одозго у смеру реза). То значи да инжењер процеса напорно ради на оптимизацији добре стране реза и претпоставља да ће лоша страна (лева) бити отпад (видети слику 3).
Унутрашње карактеристике треба сећи у смеру супротном од казаљке на сату, при чему врућа страна плазме прави чист рез на десној страни (страна ивице дела). Уместо тога, обод дела треба сећи у смеру казаљке на сату. Ако горионик сече у погрешном смеру, може створити велики конус у профилу реза и повећати згуру на ивици дела. У суштини, правите „добре резове“ на отпадном материјалу.
Треба напоменути да већина столова за сечење плазма панела има уграђену интелигенцију процеса у контролеру у вези са правцем лучног сечења. Међутим, у области роботике, ови детаљи нису нужно познати или схваћени и још увек нису уграђени у типичан контролер робота – зато је важно имати софтвер за програмирање робота ван мреже са познавањем уграђеног плазма процеса.
Кретање горионика који се користи за пробијање метала има директан утицај на потрошне материјале за плазма сечење. Ако плазма горионик пробије лим на висини сечења (преблизу радног предмета), трзај растопљеног метала може брзо оштетити штитник и млазницу. То доводи до лошег квалитета сечења и смањеног века трајања потрошних материјала.
Поново, ово се ретко дешава у апликацијама сечења лима са порталним системом, јер је висок степен стручности са гориоником већ уграђен у контролер. Оператор притиска дугме да би покренуо секвенцу пробијања, што покреће низ догађаја како би се осигурала одговарајућа висина пробијања.
Прво, горионик врши поступак мерења висине, обично користећи омски сигнал за детекцију површине радног предмета. Након позиционирања плоче, горионик се повлачи са плоче на висину преноса, што је оптимална удаљеност за пренос плазма лука на радни предмет. Када се плазма лук пренесе, може се потпуно загрејати. У овом тренутку, горионик се помера на висину пробијања, што је безбеднија удаљеност од радног предмета и даље од повратног удара растопљеног материјала. Гороник одржава ову удаљеност док плазма лук потпуно не продре у плочу. Након што се заврши одлагање пробијања, горионик се помера надоле према металној плочи и почиње покрет сечења (видети слику 4).
Поново, сва ова интелигенција је обично уграђена у плазма контролер који се користи за сечење лимова, а не у контролер робота. Роботско сечење такође има још један слој сложености. Пробијање на погрешној висини је довољно лоше, али приликом сечења вишеосних облика, горионик можда није у најбољем смеру за радни предмет и дебљину материјала. Ако горионик није нормалан на металну површину коју пробија, на крају ће сећи дебљи попречни пресек него што је потребно, трошећи век трајања потрошног материјала. Поред тога, пробијање контурираног радног предмета у погрешном смеру може поставити склоп горионика преблизу површини радног предмета, излажући га повратном удару растопљеног материјала и узрокујући превремени квар (видети слику 5).
Размотрите роботску примену плазма сечења која укључује савијање главе посуде под притиском. Слично сечењу лима, роботски горионик треба поставити нормално на површину материјала како би се осигурао најтањи могући попречни пресек за перфорацију. Како се плазма горионик приближава радном предмету, користи сензор висине док не пронађе површину посуде, а затим се повлачи дуж осе горионика да би пренео висину. Након што се лук пренесе, горионик се поново повлачи дуж осе горионика да би се достигла висина пробијања, безбедно даље од повратног удара (видети слику 6).
Када истекне одлагање пробијања, горионик се спушта на висину сечења. Приликом обраде контура, горионик се ротира у жељени смер сечења истовремено или у корацима. У овом тренутку почиње секвенца сечења.
Роботи се називају преодређени системи. Уз то речено, постоји више начина да се стигне до исте тачке. То значи да свако ко учи робота да се креће, или било ко други, мора имати одређени ниво стручности, било да се ради о разумевању кретања робота или захтевима обраде плазма сечења.
Иако су се „обучавајући привесци“ развили, неки задаци нису сами по себи погодни за програмирање помоћу „обичних привесака“ – посебно задаци који укључују велики број мешаних делова мале количине. Роботи не производе када се уче, а само учење може трајати сатима, или чак данима за сложене делове.
Софтвер за офлајн програмирање робота дизајниран са модулима за плазма сечење ће уградити ову стручност (видети слику 7). Ово укључује смер сечења плазма гасом, почетно мерење висине, секвенцирање пробијања и оптимизацију брзине сечења за процесе горионика и плазме.
Слика 2. Оштри („зашиљени“) горионици су погоднији за роботско плазма сечење. Али чак и са овим геометријама горионика, најбоље је повећати висину реза како би се смањила могућност судара.
Софтвер пружа стручност у роботици потребну за програмирање преодређених система. Управља сингуларитетима, или ситуацијама у којима роботски крајњи ефектор (у овом случају, плазма горионик) не може да досегне радни предмет; ограничењима спојева; прекорачењем хода; превртањем зглоба; детекцијом судара; спољним осама; и оптимизацијом путање алата. Прво, програмер увози CAD датотеку готовог дела у софтвер за програмирање робота ван мреже, затим дефинише ивицу која се сече, заједно са тачком пробијања и другим параметрима, узимајући у обзир ограничења судара и домета.
Неке од најновијих верзија софтвера за офлајн роботику користе такозвано офлајн програмирање засновано на задацима. Ова метода омогућава програмерима да аутоматски генеришу путање сечења и одаберу више профила одједном. Програмер може да изабере селектор путање ивице који приказује путању и смер сечења, а затим да промени почетну и крајњу тачку, као и смер и нагиб плазма горионика. Програмирање генерално почиње (независно од марке роботске руке или плазма система) и наставља се укључивањем одређеног модела робота.
Добијена симулација може узети у обзир све у роботској ћелији, укључујући елементе као што су заштитне баријере, причвршћивачи и плазма бакље. Затим узима у обзир све потенцијалне кинематичке грешке и сударе за оператера, који потом може да исправи проблем. На пример, симулација може открити проблем судара између два различита реза на врху посуде под притиском. Сваки рез је на различитој висини дуж контуре главе, тако да брзо кретање између резова мора да узме у обзир неопходни размак – мали детаљ, решен пре него што рад стигне на под, који помаже у елиминисању главобоља и отпада.
Стални недостатак радне снаге и растућа потражња купаца подстакли су све више произвођача да се окрену роботском плазма резању. Нажалост, многи људи се упуштају у то само да би открили још компликација, посебно када људи који интегришу аутоматизацију немају знање о процесу плазма резања. Овај пут ће довести само до фрустрације.
Интегришите знање о плазма сечењу од самог почетка и ствари се мењају. Са интелигенцијом плазма процеса, робот може да се ротира и помера по потреби како би извршио најефикасније пробијање, продужавајући век трајања потрошних материјала. Сече у исправном смеру и маневрише како би избегао било какав судар са радним предметом. Када прате овај пут аутоматизације, произвођачи убирају плодове.
Овај чланак је заснован на чланку „Напредак у 3Д роботском плазма резању“ представљеном на конференцији FABTECH 2021. године.
FABRICATOR је водећи часопис у Северној Америци за индустрију обликовања и прераде метала. Часопис пружа вести, техничке чланке и примере из праксе који омогућавају произвођачима да ефикасније обављају свој посао. FABRICATOR служи индустрији од 1970. године.
Сада са потпуним приступом дигиталном издању часописа The FABRICATOR, лаким приступом вредним индустријским ресурсима.
Дигитално издање часописа „The Tube & Pipe Journal“ је сада потпуно доступно, пружајући лак приступ вредним индустријским ресурсима.
Уживајте у пуном приступу дигиталном издању часописа STAMPING Journal, који пружа најновија технолошка достигнућа, најбоље праксе и вести из индустрије за тржиште штанцања метала.
Сада са потпуним приступом дигиталном издању часописа The Fabricator en Español, лаким приступом вредним индустријским ресурсима.
Време објаве: 25. мај 2022.
