Для интегрированной роботизированной плазменной резки требуется больше, чем просто резак, прикрепленный к концу манипулятора робота. Знание процесса плазменной резки является ключевым фактором. Сокровище
Производители металла во всей отрасли — в мастерских, тяжелом машиностроении, судостроении и конструкционной стали — стремятся удовлетворить высокие требования к поставке, превысив требования к качеству. Они постоянно стремятся сократить расходы, решая постоянную проблему удержания квалифицированной рабочей силы. нелегко.
Многие из этих проблем можно отнести к ручным процессам, которые до сих пор широко распространены в отрасли, особенно при производстве изделий сложной формы, таких как крышки промышленных контейнеров, изогнутые компоненты из конструкционной стали, а также трубы и трубки. время обработки до ручной маркировки, контроля качества и преобразования, когда фактическое время резки (обычно с помощью ручного газокислородного или плазменного резака) составляет всего 10–20 процентов.
В дополнение ко времени, затрачиваемому на такие ручные процессы, многие из этих разрезов выполняются с учетом неправильного расположения элементов, размеров или допусков, что требует обширных вторичных операций, таких как шлифовка и доработка, или, что еще хуже, материалы, которые необходимо утилизировать. почти 40% своего общего времени обработки на эту малоценную работу и отходы.
Все это привело к стремлению отрасли к автоматизации. Цех, который автоматизирует операции ручной резки сложных многоосевых деталей, внедрил роботизированную ячейку плазменной резки и, что неудивительно, добился огромных успехов. Эта операция устраняет ручную компоновку и работу, которая 5 человек заняли бы 6 часов, теперь это можно сделать всего за 18 минут с помощью робота.
Хотя преимущества очевидны, внедрение роботизированной плазменной резки требует большего, чем просто покупка робота и плазменного резака. системный интегратор, прошедший обучение у производителя, который понимает и разбирается в плазменной технологии, а также в системных компонентах и процессах, необходимых для обеспечения интеграции всех требований в конструкцию батареи.
Также рассмотрите программное обеспечение, которое, возможно, является одним из наиболее важных компонентов любой роботизированной системы плазменной резки. на адаптацию робота к плазменной резке и обучение траектории резки уходит много времени, вы просто тратите много денег.
В то время как программное обеспечение для роботизированного моделирования является обычным явлением, в эффективных модулях роботизированной плазменной резки используется автономное программное обеспечение для программирования роботов, которое автоматически выполняет программирование траектории робота, идентифицирует и компенсирует столкновения, а также интегрирует знания о процессах плазменной резки. Включение глубоких знаний о процессах плазменной резки является ключевым. , автоматизация даже самых сложных приложений роботизированной плазменной резки становится намного проще.
Плазменная резка сложных многоосевых форм требует уникальной геометрии резака. Примените геометрию резака, используемую в типичном приложении XY (см. рис. 1), к сложной форме, такой как изогнутая головка сосуда под давлением, и вы повысите вероятность столкновений. По этой причине остроугольные резаки (с «заостренной» конструкцией) лучше подходят для роботизированной фигурной резки.
Всех типов столкновений нельзя избежать с помощью одного фонарика под острым углом. Программа обработки детали также должна содержать изменения высоты реза (т. е. кончик резака должен иметь зазор до заготовки), чтобы избежать столкновений (см. рис. 2).
В процессе резки плазменный газ течет вниз по корпусу резака в вихревом направлении к наконечнику резака. Это вращательное действие позволяет центробежной силе вытягивать тяжелые частицы из газового столба к периферии отверстия сопла и защищает узел резака от поток горячих электронов. Температура плазмы близка к 20 000 градусов Цельсия, а медные части горелки плавятся при 1100 градусах Цельсия. Расходные материалы нуждаются в защите, а изолирующий слой из тяжелых частиц обеспечивает защиту.
Рис. 1. Корпуса стандартных резаков предназначены для резки листового металла. Использование одного и того же резака в многоосевом приложении увеличивает вероятность столкновения с заготовкой.
Завихрение делает одну сторону реза более горячей, чем другую. Горелки с вращающимся по часовой стрелке газом обычно располагают горячую сторону реза с правой стороны дуги (если смотреть сверху в направлении реза). Это означает, что Инженер-технолог усердно работает над оптимизацией хорошей стороны разреза и предполагает, что плохой стороной (слева) будет брак (см. рис. 3).
Внутренние элементы необходимо вырезать в направлении против часовой стрелки, при этом горячая сторона плазмы делает чистый разрез с правой стороны (со стороны края детали). Вместо этого периметр детали необходимо вырезать в направлении по часовой стрелке. Если резак режет в неправильном направлении, это может создать большую конусность в профиле реза и увеличить количество окалины на кромке детали. По сути, вы делаете «хороший рез» на ломе.
Обратите внимание, что большинство столов для плазменной резки имеют встроенный в контроллер технологический интеллект относительно направления дуговой резки. Но в области робототехники эти детали не обязательно известны или понятны, и они еще не встроены в типичный контроллер робота — поэтому важно иметь автономное программное обеспечение для программирования роботов со знанием встроенного плазменного процесса.
Движение резака, используемого для прожига металла, напрямую влияет на расходные материалы для плазменной резки. Если плазменный резак прожигает лист на высоте резки (слишком близко к заготовке), отдача расплавленного металла может быстро повредить защитный экран и сопло. низкое качество резки и сокращение срока службы расходных материалов.
Опять же, это редко случается при резке листового металла с помощью портала, так как в контроллер уже заложен высокий уровень знаний о резаке. Оператор нажимает кнопку, чтобы инициировать последовательность прожига, которая инициирует серию событий для обеспечения правильной высоты прожига. .
Во-первых, горелка выполняет процедуру измерения высоты, обычно используя омический сигнал для обнаружения поверхности заготовки. После позиционирования пластины резак отводится от пластины на высоту переноса, которая является оптимальным расстоянием для переноса плазменной дуги. на заготовку. После переноса плазменной дуги она может полностью нагреться. В этот момент горелка перемещается на высоту прожига, которая находится на более безопасном расстоянии от заготовки и дальше от обратного выброса расплавленного материала. расстояние, пока плазменная дуга полностью не проникнет в пластину. После завершения задержки прожига горелка перемещается вниз к металлической пластине и начинает движение резки (см. рис. 4).
Опять же, весь этот интеллект обычно встроен в контроллер плазмы, используемый для резки листового металла, а не в контроллер робота. Роботизированная резка также имеет еще один уровень сложности. может быть не в наилучшем направлении для заготовки и толщины материала. Если резак не перпендикулярен металлической поверхности, которую он прожигает, он в конечном итоге прорежет более толстое поперечное сечение, чем необходимо, что приведет к потере срока службы расходных материалов. Кроме того, прожиг контурной заготовки в неправильном направлении может привести узел резака слишком близко к поверхности заготовки, подвергая его обратному выбросу расплава и вызывая преждевременный выход из строя (см. рис. 5).
Рассмотрим применение роботизированной плазменной резки, которое включает в себя изгибание головки сосуда под давлением. Как и при резке листа, роботизированный резак следует размещать перпендикулярно поверхности материала, чтобы обеспечить максимально тонкое поперечное сечение для перфорации. По мере приближения плазменного резака к заготовке , он использует определение высоты до тех пор, пока не найдет поверхность сосуда, а затем втягивается вдоль оси резака для перемещения на высоту. После переноса дуги резак снова втягивается вдоль оси резака на высоту прожига, на безопасном расстоянии от обратного выброса (см. рис. 6). .
По истечении задержки прожига резак опускается на высоту резки. При обработке контуров резак одновременно или поэтапно поворачивается в нужном направлении резки. С этого момента начинается последовательность резки.
Роботы называются переопределенными системами. Тем не менее, у них есть несколько способов добраться до одной и той же точки. Это означает, что любой, кто учит робота двигаться, или кто-либо еще, должен иметь определенный уровень знаний, будь то понимание движения робота или обработка. Требования к плазменной резке.
Хотя обучающие подвесные устройства развивались, некоторые задачи по своей сути не подходят для обучающего подвесного программирования, особенно задачи, включающие большое количество смешанных частей небольшого объема. Роботы не производят, когда их обучают, а само обучение может занять несколько часов или даже дней для сложных деталей.
Программное обеспечение для автономного программирования роботов, разработанное с модулями плазменной резки, будет включать этот опыт (см. рис. 7). Это включает в себя направление резки плазмообразующим газом, определение начальной высоты, последовательность прожига и оптимизацию скорости резки для процессов с горелкой и плазмой.
Рис. 2. Острые («заостренные») резаки лучше подходят для роботизированной плазменной резки. Но даже при такой геометрии резака лучше увеличить высоту резки, чтобы свести к минимуму вероятность столкновений.
Программное обеспечение предоставляет экспертные знания в области робототехники, необходимые для программирования сверхопределенных систем. Оно управляет сингулярностями или ситуациями, когда роботизированный исполнительный орган (в данном случае плазменный резак) не может добраться до заготовки;совместные пределы;перебег;переворачивание запястья;обнаружение столкновений;внешние оси;и оптимизация траектории инструмента. Сначала программист импортирует файл САПР готовой детали в автономное программное обеспечение для программирования роботов, затем определяет кромку для резки, а также точку прокола и другие параметры, принимая во внимание ограничения на столкновение и диапазон.
Некоторые из последних итераций программного обеспечения для автономной робототехники используют так называемое автономное программирование на основе задач. Этот метод позволяет программистам автоматически генерировать траектории резки и выбирать несколько профилей одновременно. Программист может выбрать селектор траектории кромки, который показывает траекторию и направление резки. , а затем выберите изменение начальной и конечной точек, а также направления и наклона плазменного резака. Программирование обычно начинается (независимо от марки манипулятора робота или плазменной системы) и переходит к включению конкретной модели робота.
Полученное моделирование может учитывать все в роботизированной ячейке, включая такие элементы, как барьеры безопасности, приспособления и плазменные резаки. Затем оно учитывает любые потенциальные кинематические ошибки и столкновения для оператора, который затем может исправить проблему. Например, моделирование может выявить проблему столкновения между двумя разными разрезами в головке сосуда под давлением. Каждый разрез находится на разной высоте по контуру головки, поэтому быстрое перемещение между разрезами должно учитывать необходимый зазор — небольшую деталь, решены до того, как работа достигнет пола, что помогает устранить головную боль и потери.
Постоянная нехватка рабочей силы и растущий спрос клиентов побудили все больше производителей обратиться к роботизированной плазменной резке. К сожалению, многие люди ныряют в воду только для того, чтобы обнаружить дополнительные сложности, особенно когда люди, интегрирующие автоматизацию, не имеют знаний о процессе плазменной резки. привести к разочарованию.
Интегрируйте знания о плазменной резке с самого начала, и все изменится. Благодаря интеллекту плазменного процесса робот может вращаться и двигаться по мере необходимости для выполнения наиболее эффективного прожига, продлевая срок службы расходных материалов. Он режет в правильном направлении и маневрирует, чтобы избежать столкновения с заготовкой. столкновения. Следуя этому пути автоматизации, производители пожинают плоды.
Эта статья основана на «Достижениях в области 3D-роботизированной плазменной резки», представленном на конференции FABTECH 2021 года.
FABRICATOR является ведущим журналом в области металлообработки и обработки металлов в Северной Америке. В журнале публикуются новости, технические статьи и истории успеха, которые позволяют производителям выполнять свою работу более эффективно. FABRICATOR работает в отрасли с 1970 года.
Теперь с полным доступом к цифровому изданию The FABRICATOR, легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Цифровое издание The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступно, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Получите полный доступ к цифровой версии журнала STAMPING Journal, в котором представлены последние технологические достижения, передовой опыт и отраслевые новости для рынка штамповки металлов.
Теперь с полным доступом к цифровому изданию The Fabricator en Español вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Время публикации: 25 мая 2022 г.
