Méi Prozesskenntnisser, besser robotiséiert Plasmaschneiden

Integréiert roboteresch Plasmaschneiden erfuerdert méi wéi nëmmen eng Brenner, déi um Enn vum Roboterarm befestegt ass. D'Wëssen iwwer de Plasmaschneidprozess ass de Schlëssel. Schatz
Metallbauer an der ganzer Industrie – a Werkstatten, schwéiere Maschinnen, Schëffsbau a Stolbau – beméien sech, usprochsvoll Liwwererwaardungen ze erfëllen an d'Qualitéitsufuerderungen ze iwwertreffen. Si probéieren dauernd Käschten ze reduzéieren, wärend se gläichzäiteg mam ëmmer präsenten Problem vum Binden vu qualifizéierten Aarbechter ëmgoen. D'Geschäft ass net einfach.
Vill vun dëse Problemer kënnen op manuell Prozesser zréckgefouert ginn, déi nach ëmmer an der Industrie verbreet sinn, besonnesch bei der Fabrikatioun vu komplex geformte Produkter wéi Industriebehälterdeckel, gebéit Strukturstolkomponenten a Päifen a Schläich. Vill Hiersteller widmen 25 bis 50 Prozent vun hirer Bearbeitungszäit fir manuell Markéierung, Qualitéitskontroll a Konversioun, während déi tatsächlech Schnëttzäit (normalerweis mat engem Hand-Sauerstoff- oder Plasmaschneider) nëmmen 10 bis 20 Prozent ass.
Nieft der Zäit, déi duerch sou manuell Prozesser verbraucht gëtt, ginn vill vun dëse Schnëtter ronderëm falsch Feature-Positiounen, Dimensiounen oder Toleranzen gemaach, wat extensiv Niewebearbechtungen wéi Schleifen an Neibearbechtung erfuerdert, oder nach méi schlëmm, Materialien, déi musse verschrott ginn. Vill Geschäfter widmen bis zu 40% vun hirer gesamter Veraarbechtungszäit fir dës Aarbecht mat nidderegem Wäert a Verschwendung.
All dëst huet zu engem Drock an der Industrie Richtung Automatiséierung gefouert. Eng Werkstatt, déi manuell Schneidoperatioune fir komplex Multiachsdeeler automatiséiert, huet eng robotiséiert Plasmaschneidzell implementéiert an, net iwwerraschend, grouss Gewënn erzielt. Dës Operatioun eliminéiert de manuelle Layout, an eng Aarbecht, déi 5 Leit 6 Stonnen kascht hätt, kann elo a just 18 Minutte mat engem Roboter gemaach ginn.
Obwuel d'Virdeeler offensichtlech sinn, erfuerdert d'Ëmsetzung vu robotergestëtztem Plasmaschneiden méi wéi nëmmen de Kaf vun engem Roboter an enger Plasmabrenner. Wann Dir robotergestëtztem Plasmaschneiden iwwerleet, gitt sécher datt Dir e ganzheetleche Wee verfollegt a kuckt Iech de ganze Wäertstroum un. Zousätzlech sollt Dir mat engem vum Hiersteller ausgebilte Systemintegrator schaffen, deen d'Plasmatechnologie an d'Systemkomponenten a Prozesser versteet a versteet, déi néideg sinn, fir sécherzestellen, datt all Ufuerderungen an den Batteriedesign integréiert sinn.
Denkt och un d'Software, déi wahrscheinlech ee vun de wichtegste Komponente vun all roboteriséierte Plasmaschneidsystem ass. Wann Dir an e System investéiert hutt an d'Software entweder schwéier ze benotzen ass, vill Expertise erfuerdert fir ze lafen, oder Dir fannt datt et vill Zäit brauch fir de Roboter un de Plasmaschneiden unzepassen an de Schnëttwee ze léieren, verschwendt Dir just vill Suen.
Wärend Robotersimulatiounssoftware üblech ass, benotzen effektiv roboteresch Plasmaschneidzellen Offline Roboterprogramméierungssoftware, déi automatesch Roboterweeprogramméierung duerchféiert, Kollisiounen identifizéiert a kompenséiert, a Wëssen iwwer de Plasmaschneidprozess integréiert. Déifgräifend Wëssen iwwer de Plasmaschneidprozess ass de Schlëssel. Mat Software wéi dëser gëtt d'Automatiséierung vun och de komplexeste roboteresche Plasmaschneidapplikatiounen vill méi einfach.
Plasmaschneiden vu komplexe Formen mat ville Achsen erfuerdert eng eenzegaarteg Brennergeometrie. Wann Dir d'Brennergeometrie, déi an enger typescher XY-Applikatioun benotzt gëtt (kuckt Figur 1), op eng komplex Form uwendet, wéi zum Beispill e gekrëmmte Kapp vun engem Drockbehälter, erhéicht Dir d'Wahrscheinlechkeet vu Kollisiounen. Aus dësem Grond si schaarf gewénkelt Brenner (mat engem "spitzen" Design) besser fir robotergestëtzte Formschneiden geegent.
All Zorte vu Kollisiounen kënnen net eleng mat enger schaarf gewénkelter Täscheluucht vermeit ginn. Den Deelprogramm muss och Ännerungen un der Schnëtthéicht enthalen (d.h. d'Brenneluuchtspëtz muss Spillraum zum Werkstéck hunn), fir Kollisiounen ze vermeiden (kuckt Figur 2).
Wärend dem Schneidprozess fléisst de Plasmagas de Brennerkierper a Wirbelrichtung erof bis bei d'Brennerspëtz. Dës Rotatiounsaktioun erlaabt et der Zentrifugalkraaft, schwéier Partikelen aus der Gassail bis un d'Peripherie vum Düsenlach ze zéien an d'Brenneranlag virum Floss vun waarmen Elektronen ze schützen. D'Temperatur vum Plasma ass no bei 20.000 Grad Celsius, während d'Kupferdeeler vun der Brenner bei 1.100 Grad Celsius schmëlzen. Verbrauchsmaterial brauche Schutz, an eng isoléierend Schicht aus schwéiere Partikelen bitt Schutz.
Figur 1. Standard Brennerkierper sinn fir Blechschneiden entwéckelt. D'Benotzung vum selwechte Brenner an enger Multiachsapplikatioun erhéicht d'Chance vu Kollisiounen mam Werkstéck.
De Wirbel mécht eng Säit vum Schnëtt méi waarm wéi déi aner. Brenner mat am Auerzäresënn rotéierendem Gas placéieren typescherweis déi waarm Säit vum Schnëtt op der rietser Säit vum Bou (wann een vun uewen a Richtung vum Schnëtt kuckt). Dëst bedeit, datt de Prozessingenieur schwéier schafft fir déi gutt Säit vum Schnëtt ze optimiséieren an dovun ausgëtt, datt déi schlecht Säit (lénks) Schrott ass (kuckt Figur 3).
Intern Strukturen mussen géint den Auerzäresënn geschnidden ginn, woubäi déi waarm Säit vum Plasma e proppere Schnëtt op der rietser Säit (Stéckkantsäit) mécht. Amplaz muss de Perimeter vum Stéck am Auerzäresënn geschnidden ginn. Wann d'Brennbrenner an déi falsch Richtung schneit, kann et eng grouss Konizitéit am Schnëttprofil erstellen an de Schlack um Rand vum Stéck erhéijen. Am Fong maacht Dir "gutt Schnëtt" um Schrott.
Et ass ze beuechten, datt déi meescht Plasma-Schneiddëscher Prozessintelligenz am Controller agebaut hunn, wat d'Richtung vum Bouschnëtt ugeet. Mee am Beräich vun der Robotik sinn dës Detailer net onbedéngt bekannt oder verstanen, a si sinn nach net an engem typesche Robotercontroller integréiert - dofir ass et wichteg, Offline-Roboterprogramméierungssoftware mat Kenntnisser vum integréierte Plasmaprozess ze hunn.
D'Bewegung vun der Brenner, déi benotzt gëtt fir Metall ze duerchbriechen, huet en direkten Afloss op d'Plasmaschneidmaterialien. Wann d'Plasmabrenner d'Blech op Schnëtthéicht (ze no beim Werkstéck) duerchbréngt, kann de Réckschlag vum geschmollte Metall de Schutzschild an d'Düs séier beschiedegen. Dëst féiert zu enger schlechter Schnëttqualitéit an enger verkierzter Liewensdauer vum Material.
Dëst geschitt och selten bei Blechschneidapplikatiounen mat engem Gantry, well den héije Grad u Brennerexpertise scho am Controller integréiert ass. Den Operateur dréckt op e Knäppchen fir d'Duerchstéchsequenz ze starten, wat eng Serie vun Eventer initiéiert fir déi richteg Duerchstéchhéicht ze garantéieren.
Fir d'éischt féiert d'Brennbrenner eng Héichtenmiessprozedur duerch, normalerweis mat engem ohmsche Signal fir d'Uewerfläch vum Werkstéck z'entdecken. Nodeems d'Plack positionéiert ass, gëtt d'Brennbrenner vun der Plack op d'Transferhéicht zréckgezunn, wat déi optimal Distanz fir de Plasmabou ass, fir op d'Werkstéck ze transferéieren. Soubal de Plasmabou transferéiert ass, kann en sech komplett erhëtzen. Zu dësem Zäitpunkt beweegt sech d'Brennbrenner op d'Duerchstechhéicht, wat eng méi sécher Distanz vum Werkstéck a méi wäit vum Réckbloss vum geschmollte Material ewech ass. D'Brennbrenner hält dës Distanz bis de Plasmabou d'Plack komplett duerchbréngt. Nodeems d'Duerchstechverzögerung ofgeschloss ass, beweegt sech d'Brennbrenner no ënnen Richtung Metallplack a fänkt d'Schnëttbewegung un (kuckt Figur 4).
Nach eng Kéier, all dës Intelligenz ass normalerweis an de Plasmacontroller integréiert, deen fir d'Blechschneiden benotzt gëtt, net an de Robotercontroller. Roboterschneiden huet och eng aner Komplexitéitsschicht. Op der falscher Héicht duerchbriechen ass scho schlecht genuch, awer beim Schneiden vu Forme mat verschiddene Achsen ass d'Brennerei eventuell net an der beschter Richtung fir d'Werkstéck an d'Materialdicke. Wann d'Brennerei net senkrecht zu der Metalluewerfläch ass, déi se duerchbréngt, schneit se schlussendlech e méi décke Querschnitt wéi néideg, wouduerch d'Liewensdauer vum Verbrauchsmaterial verschwend gëtt. Zousätzlech kann d'Duerchbriechen vun engem konturéierte Werkstéck an der falscher Richtung d'Brennereienheet ze no un der Uewerfläch vum Werkstéck placéieren, wouduerch se engem Schmelzréckschlag ausgesat gëtt a virzäitege Versoen verursaacht (kuckt Figur 5).
Betruecht eng roboterbaséiert Plasmaschneidapplikatioun, déi d'Béien vum Kapp vun engem Drockbehälter involvéiert. Ähnlech wéi beim Blechschneiden soll d'roboterbaséiert Brenner senkrecht zur Materialuewerfläch placéiert ginn, fir dee méiglechst dënnste Querschnitt fir d'Perforatioun ze garantéieren. Wann d'Plasmabrenner dem Werkstéck ukënnt, benotzt se d'Héichtmessung, bis se d'Behälteruewerfläch fënnt, an zitt sech dann laanscht d'Brennelachs zréck, fir d'Héicht ze transferéieren. Nodeems de Bou transferéiert gouf, gëtt d'Brenner erëm laanscht d'Brennelachs zréckgezunn, fir d'Héicht ze duerchbriechen, sécher ewech vum Réckblow (kuckt Figur 6).
Soubal d'Duerchstechverzögerung ofgelaf ass, gëtt d'Brennbrenner op d'Schnëtthéicht erofgesat. Bei der Veraarbechtung vu Konturen gëtt d'Brennbrenner gläichzäiteg oder a Schrëtt an déi gewënscht Schnëttrichtung gedréit. Op dësem Punkt fänkt d'Schnëttsequenz un.
Roboter gi iwwerbestëmmt Systemer genannt. Dat gesot, et gëtt verschidde Weeër fir op deeselwechte Punkt ze kommen. Dëst bedeit, datt jiddereen, deen engem Roboter léiert sech ze beweegen, oder iergendeen aneren, e gewëssen Niveau vun Expertise muss hunn, egal ob et drëm geet Roboterbewegung ze verstoen oder d'Bearbechtungsufuerderunge vum Plasmaschneiden.
Obwuel sech Teach-Pendents weiderentwéckelt hunn, sinn e puer Aufgaben net inherent gëeegent fir d'Programméierung vun Teach-Pendents - besonnesch Aufgaben, déi eng grouss Zuel vu gemëschte klenge Volumendeeler involvéieren. Roboter produzéieren net wann se geléiert ginn, an d'Léieren selwer kann Stonnen oder souguer Deeg daueren fir komplex Deeler.
Offline Roboterprogramméierungssoftware, déi mat Plasmaschneidmoduler entwéckelt gouf, wäert dës Expertise integréieren (kuckt Figur 7). Dëst ëmfaasst Plasmagasschneidrichtung, initial Héichtenerkennung, Duerchbrochsequenzéierung an Optimiséierung vu Schnëttgeschwindegkeet fir Brenner- a Plasmaprozesser.
Figur 2. Scharf ("spitz") Brenner si besser fir roboterbaséiert Plasmaschneiden geegent. Awer och mat dëse Brennergeometrien ass et am beschten, d'Schnëtthéicht ze erhéijen, fir d'Chance vu Kollisiounen ze minimiséieren.
D'Software bitt d'Robotik-Expertise, déi néideg ass fir iwwerbestëmmt Systemer ze programméieren. Si geréiert Singularitéiten, oder Situatiounen, wou den robotereschen Endeffektor (an dësem Fall d'Plasmabrenner) d'Werkstéck net erreeche kann; Verbindungsgrenzen; Iwwerbeweegung; Handgelenkrollover; Kollisiounserkennung; extern Achsen; an Toolswee-Optimiséierung. Als éischt importéiert de Programméierer d'CAD-Datei vum fäerdegen Deel an d'Offline-Roboterprogramméierungssoftware, definéiert dann d'Kante, déi geschnidde soll ginn, zesumme mam Duerchbrochpunkt an aner Parameteren, andeems se d'Kollisiouns- a Reechwäitbeschränkungen berücksichtegt.
E puer vun den neisten Iteratioune vun Offline-Robotersoftware benotzen sougenannt task-baséiert Offline-Programméierung. Dës Method erlaabt et Programméierer, automatesch Schnëttweeër ze generéieren a gläichzäiteg verschidde Profiler auszewielen. De Programméierer kéint e Kantenwee-Selektor auswielen, deen de Schnëttwee an d'Richtung weist, an dann wielen, den Ufanks- an d'Ennpunkt, souwéi d'Richtung an d'Inklinatioun vun der Plasmabrenner z'änneren. D'Programméierung fänkt normalerweis un (onofhängeg vun der Mark vum Roboterarm oder Plasmasystem) a geet weider fir e spezifescht Robotermodell anzebannen.
Déi resultéierend Simulatioun kann alles an der Roboterzell berücksichtegen, dorënner Elementer wéi Sécherheetsbarrièren, Armaturen a Plasmabrenner. Dann berücksichtegt se all potenziell kinematesch Feeler a Kollisiounen fir den Operateur, deen dann de Problem korrigéiere kann. Zum Beispill kéint eng Simulatioun e Kollisiounsproblem tëscht zwou verschiddene Schnëtter am Kapp vun engem Drockbehälter opdecken. All Schnëtt ass op enger anerer Héicht laanscht d'Kontur vum Kapp, sou datt eng séier Bewegung tëscht de Schnëtter de néidege Spillraum muss berücksichtegen - en klengen Detail, deen geléist gëtt ier d'Aarbecht de Buedem erreecht, an deen hëlleft Kappwéi a Verschwendung ze eliminéieren.
De persistente Manktem u Personal an déi wuessend Nofro vun de Clienten hunn ëmmer méi Hiersteller dozou bruecht, sech op roboteriséiert Plasmaschneiden ze wenden. Leider sprangen vill Leit an d'Waasser, just fir méi Komplikatiounen ze entdecken, besonnesch wann d'Leit, déi d'Automatiséierung integréieren, de Plasmaschneidprozess net kennen. Dëse Wee féiert nëmmen zu Frustratioun.
Integréiert Wëssen iwwer Plasmaschneiden vun Ufank un, an d'Saache änneren sech. Mat Plasmaprozessintelligenz kann de Roboter sech no Bedarf dréien a beweegen, fir dat effizientst Duerchbriechen duerchzeféieren an d'Liewensdauer vun de Verbrauchsmaterialien ze verlängeren. Hie schneit an déi richteg Richtung a manövréiert, fir all Kollisioun mam Werkstéck ze vermeiden. Wann d'Produzenten dëse Wee vun der Automatiséierung verfollegen, profitéieren se.
Dësen Artikel baséiert op "Advances in 3D Robotic Plasma Cutting", déi op der FABTECH Konferenz 2021 presentéiert gouf.
FABRICATOR ass déi féierend Zäitschrëft an Nordamerika fir d'Metallformung a -fabrikatioun. D'Zäitschrëft bitt Neiegkeeten, technesch Artikelen a Fallgeschichten, déi et den Hiersteller erméiglechen, hir Aarbecht méi effizient ze maachen. FABRICATOR déngt der Industrie zënter 1970.
Elo mat vollem Zougang zu der digitaler Editioun vum The FABRICATOR, einfachem Zougang zu wäertvollen Industrieressourcen.
Déi digital Editioun vum The Tube & Pipe Journal ass elo voll zougänglech a bitt einfachen Zougang zu wäertvolle Ressourcen aus der Industrie.
Genéisst vollen Zougang zu der digitaler Editioun vum STAMPING Journal, déi déi lescht technologesch Fortschrëtter, Best Practices an Industrienews fir de Metallprägsmaart ubitt.
Elo mat vollem Zougang zu der digitaler Editioun vum The Fabricator op Spuenesch, einfachem Zougang zu wäertvollen Industrieressourcen.