Integruotam robotiniam plazminiam pjovimui reikia daugiau nei tik prie robotinės rankos galo pritvirtinto degiklio. Plazminio pjovimo proceso išmanymas yra labai svarbus.
Metalo apdirbėjai visoje pramonėje – dirbtuvėse, sunkiosios technikos, laivų statybos ir konstrukcinio plieno gamybos srityse – stengiasi patenkinti griežtus tiekimo lūkesčius ir kartu viršyti kokybės reikalavimus. Jie nuolat siekia sumažinti išlaidas ir kartu spręsti nuolatinę kvalifikuotos darbo jėgos išlaikymo problemą. Verslas nėra lengvas.
Daugelį šių problemų galima sieti su rankiniais procesais, kurie vis dar paplitę pramonėje, ypač gaminant sudėtingos formos gaminius, tokius kaip pramoninių konteinerių dangčiai, lenkti konstrukciniai plieniniai komponentai, vamzdžiai ir vamzdynai. Daugelis gamintojų 25–50 procentų savo apdirbimo laiko skiria rankiniam žymėjimui, kokybės kontrolei ir konversijai, kai tikrasis pjovimo laikas (dažniausiai naudojant rankinį deguonies ar plazminį pjaustytuvą) tesudaro 10–20 procentų.
Be to, kad tokie rankiniai procesai užima daug laiko, daugelis šių pjūvių atliekami aplink netinkamas detalių vietas, matmenis ar tolerancijas, todėl reikia atlikti daug antrinių operacijų, tokių kaip šlifavimas ir pakartotinis apdirbimas, arba, dar blogiau, medžiagų, kurias reikia utilizuoti. Daugelis parduotuvių net 40 % viso savo apdorojimo laiko skiria šiam menkaverčiam darbui ir atliekoms.
Visa tai paskatino pramonę pereiti prie automatizavimo. Dirbtuvės, automatizuojančios rankinio pjovimo degikliu operacijas sudėtingoms daugiaašėms detalėms, įdiegė robotinę plazminio pjovimo celę ir, nenuostabu, pasiekė didžiulės naudos. Ši operacija panaikina rankinį išdėstymą, o darbas, kuriam 5 žmonės imtųsi 6 valandų, dabar gali būti atliktas vos per 18 minučių naudojant robotą.
Nors privalumai akivaizdūs, robotinio plazminio pjovimo įdiegimas reikalauja daugiau nei vien roboto ir plazminio degiklio įsigijimo. Jei svarstote apie robotinį plazminį pjovimą, būtinai taikykite holistinį požiūrį ir įvertinkite visą vertės srautą. Be to, bendradarbiaukite su gamintojo apmokytu sistemų integratoriumi, kuris supranta ir supranta plazmos technologiją bei sistemos komponentus ir procesus, reikalingus siekiant užtikrinti, kad visi reikalavimai būtų integruoti į akumuliatoriaus konstrukciją.
Taip pat apsvarstykite programinę įrangą, kuri, ko gero, yra vienas svarbiausių bet kurios robotinės plazminio pjovimo sistemos komponentų. Jei investavote į sistemą ir programinę įrangą sunku naudoti, jai valdyti reikia daug patirties arba jums reikia daug laiko pritaikyti robotą plazminiam pjovimui ir išmokyti pjovimo kelio, jūs tiesiog švaistote daug pinigų.
Nors robotų modeliavimo programinė įranga yra įprasta, efektyvios robotų plazminio pjovimo kameros naudoja neprisijungus veikiančią robotų programavimo programinę įrangą, kuri automatiškai atlieka roboto trajektorijos programavimą, identifikuoja ir kompensuoja susidūrimus bei integruoja plazminio pjovimo proceso žinias. Labai svarbu integruoti gilias plazminio pjovimo proceso žinias. Naudojant tokią programinę įrangą, net sudėtingiausių robotų plazminio pjovimo programų automatizavimas tampa daug lengvesnis.
Sudėtingoms daugiaašėms formoms plazminiu būdu pjauti reikalinga unikali degiklio geometrija. Sudėtingoms formoms, pavyzdžiui, išlenktoms slėginio indo galvutėms, pritaikius tipinėje XY taikymo srityje naudojamą degiklio geometriją (žr. 1 pav.), padidės susidūrimų tikimybė. Dėl šios priežasties robotiniam formų pjovimui geriau tinka aštrių kampų degikliai (su „smailia“ konstrukcija).
Vien tik aštraus kampo žibintuvėliu išvengti visų tipų susidūrimų neįmanoma. Detalių programoje taip pat turi būti pjovimo aukščio pakeitimai (t. y. degiklio antgalis turi turėti laisvos vietos iki ruošinio), kad būtų išvengta susidūrimų (žr. 2 pav.).
Pjovimo proceso metu plazmos dujos sūkurio kryptimi teka degiklio korpusu žemyn link degiklio antgalio. Šis sukimosi veiksmas leidžia išcentrinei jėgai ištraukti sunkias daleles iš dujų kolonėlės į purkštuko angos periferiją ir apsaugo degiklio mazgą nuo karštų elektronų srauto. Plazmos temperatūra yra artima 20 000 laipsnių Celsijaus, o degiklio varinės dalys lydosi esant 1 100 laipsnių Celsijaus temperatūrai. Eksploatacinėms medžiagoms reikia apsaugos, o izoliacinis sunkiųjų dalelių sluoksnis jas ir užtikrina.
1 pav. Standartiniai degiklių korpusai skirti lakštinio metalo pjovimui. Naudojant tą patį degiklį daugiaašėje srityje, padidėja susidūrimo su ruošiniu tikimybė.
Dėl sūkurio viena pjovimo pusė įkaista labiau nei kita. Degikliai su pagal laikrodžio rodyklę besisukančiomis dujomis paprastai karštąją pjovimo pusę deda į dešinę lanko pusę (žiūrint iš viršaus pjovimo kryptimi). Tai reiškia, kad proceso inžinierius sunkiai dirba, kad optimizuotų gerąją pjovimo pusę, ir daro prielaidą, kad blogoji pusė (kairėje) bus metalo laužas (žr. 3 pav.).
Vidines detales reikia pjauti prieš laikrodžio rodyklę, karštąja plazmos puse atliekant švarų pjūvį dešinėje pusėje (detalės krašto pusėje). Vietoj to, detalės perimetrą reikia pjauti pagal laikrodžio rodyklę. Jei degiklis pjaus neteisinga kryptimi, pjovimo profilyje gali susidaryti didelis nuosėdų susidarymas ir padidėti šlako kiekis detalės krašte. Iš esmės, jūs „gerai pjaunate“ atliekas ant metalo laužo.
Atkreipkite dėmesį, kad daugumoje plazminių plokščių pjovimo stalų yra integruota procesų intelekto funkcija, skirta lanko pjovimo krypčiai nustatyti. Tačiau robotikos srityje šios detalės nebūtinai yra žinomos ar suprantamos ir dar nėra įdiegtos į tipinį roboto valdiklį, todėl svarbu turėti autonominę roboto programavimo programinę įrangą su žiniomis apie įdiegtą plazmos procesą.
Metalui pradurti naudojamas degiklio judesys daro tiesioginę įtaką plazminio pjovimo eksploatacinėms medžiagoms. Jei plazminis degiklis praduria lakštą pjovimo aukštyje (per arti ruošinio), išlydyto metalo atatranka gali greitai pažeisti skydą ir antgalį. Dėl to pablogėja pjovimo kokybė ir sutrumpėja eksploatacinių medžiagų tarnavimo laikas.
Vėlgi, tai retai nutinka lakštinio metalo pjovimo srityje su portalu, nes valdiklyje jau yra integruota aukšto lygio degiklio naudojimo patirtis. Operatorius paspaudžia mygtuką, kad pradėtų pradūrimo seką, kuri inicijuoja veiksmų seką, užtikrinančią tinkamą pradūrimo aukštį.
Pirmiausia degiklis atlieka aukščio jutimo procedūrą, paprastai naudodamas ominį signalą ruošinio paviršiui aptikti. Nustačius plokštės padėtį, degiklis atitraukiamas nuo plokštės iki perkėlimo aukščio, kuris yra optimalus atstumas plazmos lankui perkelti į ruošinį. Kai plazmos lankas perkeliamas, jis gali visiškai įkaisti. Šiuo metu degiklis juda į pradūrimo aukštį, kuris yra saugesnis atstumas nuo ruošinio ir toliau nuo išsilydžiusios medžiagos atatrankos taško. Degiklis išlaiko šį atstumą, kol plazmos lankas visiškai prasiskverbia pro plokštę. Pasibaigus pradūrimo delsai, degiklis juda žemyn link metalinės plokštės ir pradeda pjovimo judesį (žr. 4 pav.).
Vėlgi, visas šis išmanumas paprastai yra integruotas į plazminį valdiklį, naudojamą lakštų pjovimui, o ne į robotinį valdiklį. Robotinis pjovimas taip pat turi dar vieną sudėtingumo sluoksnį. Pradurti netinkamame aukštyje yra pakankamai blogai, tačiau pjaunant daugiaašes formas, degiklis gali būti nukreiptas ne pačia geriausia kryptimi, atsižvelgiant į ruošinį ir medžiagos storį. Jei degiklis nėra statmenas metaliniam paviršiui, kurį jis perveria, jis galiausiai pjaus storesnį skerspjūvį nei būtina, todėl sugaišite eksploatacines medžiagas. Be to, praduriant kontūruotą ruošinį netinkama kryptimi, degiklio mazgas gali būti per arti ruošinio paviršiaus, dėl to gali kilti lydalo atatranka ir priešlaikinis gedimas (žr. 5 pav.).
Apsvarstykite robotinio plazminio pjovimo taikymą, kurio metu sulenkiamas slėginio indo dangtis. Panašiai kaip ir pjaustant lakštus, robotinis degiklis turėtų būti pastatytas statmenai medžiagos paviršiui, kad būtų užtikrintas kuo plonesnis perforacijos skerspjūvis. Plazminiam degikliui artėjant prie ruošinio, jis naudoja aukščio jutiklį, kol randa indo paviršių, tada atsitraukia išilgai degiklio ašies, kad perduotų aukštį. Perkėlus lanką, degiklis vėl atsitraukia išilgai degiklio ašies, kad būtų galima pradurti reikiamame aukštyje, saugiai atokiau nuo atgalinio smūgio (žr. 6 pav.).
Kai prapjovimo delsa baigiasi, degiklis nuleidžiamas iki pjovimo aukščio. Apdorojant kontūrus, degiklis vienu metu arba žingsneliais pasukamas norima pjovimo kryptimi. Šiuo metu prasideda pjovimo seka.
Robotai vadinami pernelyg apibrėžtomis sistemomis. Tai reiškia, kad jie turi kelis būdus pasiekti tą patį tašką. Tai reiškia, kad kiekvienas, mokantis robotą judėti, ar kas nors kitas, turi turėti tam tikrą patirties lygį, nesvarbu, ar tai būtų roboto judėjimo supratimas, ar plazminio pjovimo apdirbimo reikalavimai.
Nors mokymo pulteliai vystėsi, kai kurios užduotys iš esmės netinka mokymo pultelio programavimui, ypač užduotys, susijusios su dideliu kiekiu mišrių, mažo tūrio detalių. Robotai, apmokyti, negamina, o pats mokymas gali užtrukti valandas ar net dienas sudėtingoms detalėms.
Šią patirtį įdiegs neprisijungus veikianti robotų programavimo programinė įranga, sukurta su plazminio pjovimo moduliais (žr. 7 pav.). Tai apima plazminių dujų pjovimo kryptį, pradinio aukščio nustatymą, pradūrimo seką ir pjovimo greičio optimizavimą degiklių ir plazmos procesams.
2 pav. Aštrūs („smailūs“) degikliai geriau tinka robotiniam plazminiam pjovimui. Tačiau net ir naudojant šias degiklių geometrijas, geriausia padidinti pjovimo aukštį, kad būtų sumažinta susidūrimų tikimybė.
Programinė įranga suteikia robotikos srities žinių, reikalingų per daug apibrėžtoms sistemoms programuoti. Ji valdo singuliarumus arba situacijas, kai robotinis galinis efektorius (šiuo atveju plazminis degiklis) negali pasiekti ruošinio; jungčių ribas; per didelę eigą; riešo apsivertimą; susidūrimo aptikimą; išorines ašis; ir įrankio trajektorijos optimizavimą. Pirmiausia programuotojas importuoja baigtos detalės CAD failą į autonominę roboto programavimo programinę įrangą, tada apibrėžia pjaunamą briauną, kartu su pradūrimo tašku ir kitais parametrais, atsižvelgdamas į susidūrimo ir diapazono apribojimus.
Kai kurios naujausios autonominės robotikos programinės įrangos versijos naudoja vadinamąjį užduočių pagrindu veikiantį autonominį programavimą. Šis metodas leidžia programuotojams automatiškai generuoti pjovimo takus ir vienu metu pasirinkti kelis profilius. Programuotojas gali pasirinkti krašto kelio parinkiklį, kuris rodo pjovimo kelią ir kryptį, o tada pakeisti pradžios ir pabaigos taškus, taip pat plazminio degiklio kryptį ir pasvirimą. Paprastai prasideda programavimas (nepriklausomai nuo robotinės rankos ar plazminės sistemos prekės ženklo) ir tęsiamas įtraukiant konkretų roboto modelį.
Gauta simuliacija gali atsižvelgti į viską robotinėje ląstelėje, įskaitant tokius elementus kaip apsauginiai barjerai, įtaisai ir plazminiai degikliai. Tada operatorius atsižvelgia į visas galimas kinematines klaidas ir susidūrimus, o jis gali ištaisyti problemą. Pavyzdžiui, simuliacija gali atskleisti susidūrimo problemą tarp dviejų skirtingų pjūvių slėginio indo galvutėje. Kiekvienas pjūvis yra skirtingame aukštyje išilgai galvos kontūro, todėl greitas judėjimas tarp pjūvių turi atsižvelgti į reikiamą atstumą – mažą detalę, išsprendžiamą prieš darbui pasiekiant grindis, kuri padeda išvengti galvos skausmo ir atliekų.
Nuolatinis darbo jėgos trūkumas ir auganti klientų paklausa paskatino daugiau gamintojų pereiti prie robotinio plazminio pjovimo. Deja, daugelis žmonių pasineria į šią problemą tik tam, kad atrastų daugiau komplikacijų, ypač kai automatizavimą integruojantys žmonės neturi pakankamai žinių apie plazminio pjovimo procesą. Toks kelias tik sukels nusivylimą.
Integruokite plazminio pjovimo žinias nuo pat pradžių ir viskas pasikeis. Dėl plazminio proceso išmanumo robotas gali suktis ir judėti pagal poreikį, kad atliktų efektyviausią pradurimą, taip pailgindamas eksploatacinių medžiagų tarnavimo laiką. Jis pjauna teisinga kryptimi ir manevruoja, kad išvengtų bet kokio susidūrimo su ruošiniu. Gamintojai, pasirinkę šį automatizavimo kelią, gauna naudos.
Šis straipsnis parengtas remiantis 2021 m. FABTECH konferencijoje pristatytu pranešimu „Pažanga 3D robotinio plazminio pjovimo srityje“.
„FABRICATOR“ yra pirmaujantis Šiaurės Amerikos metalo formavimo ir apdirbimo pramonės žurnalas. Žurnale pateikiamos naujienos, techniniai straipsniai ir atvejų istorijos, kurios padeda gamintojams efektyviau atlikti savo darbą. „FABRICATOR“ aptarnauja šią pramonę nuo 1970 m.
Dabar su visiška prieiga prie skaitmeninio „The FABRICATOR“ leidimo ir lengva prieiga prie vertingų pramonės išteklių.
Skaitmeninis „The Tube & Pipe Journal“ leidimas dabar yra visiškai prieinamas, suteikiant lengvą prieigą prie vertingų pramonės išteklių.
Mėgaukitės visiška prieiga prie skaitmeninio „STAMPING Journal“ leidimo, kuriame pateikiami naujausi technologiniai pasiekimai, geriausia praktika ir pramonės naujienos metalo štampavimo rinkoje.
Dabar su visiška prieiga prie skaitmeninio „The Fabricator en Español“ leidimo ir lengva prieiga prie vertingų pramonės išteklių.
Įrašo laikas: 2022 m. gegužės 25 d.
