El tall per plasma robotitzat integrat requereix més que una torxa connectada a l'extrem del braç robòtic. El coneixement del procés de tall per plasma és clau.tresor
Els fabricants de metalls de tota la indústria, en tallers, maquinària pesada, construcció naval i acer estructural, s'esforcen per satisfer les exigents expectatives de lliurament alhora que superen els requisits de qualitat. Busquen constantment reduir costos mentre s'enfronten al problema sempre present de retenir mà d'obra qualificada. El negoci és no és fàcil.
Molts d'aquests problemes es poden remuntar als processos manuals que encara són freqüents a la indústria, especialment quan es fabriquen productes de forma complexa, com ara tapes de contenidors industrials, components d'acer estructural corbats i canonades i tubs. Molts fabricants dediquen entre el 25 i el 50 per cent dels seus temps de mecanitzat fins al marcatge manual, control de qualitat i conversió, quan el temps de tall real (normalment amb un tallador de plasma o oxicombustible de mà) és només del 10 al 20 per cent.
A més del temps que consumeixen aquests processos manuals, molts d'aquests talls es realitzen al voltant d'ubicacions, dimensions o toleràncies incorrectes de les característiques, que requereixen operacions secundàries extenses, com ara la mòlta i el retreball, o, pitjor encara, materials que s'han de desballestar. Moltes botigues dediquen com a fins al 40% del seu temps total de processament a aquest treball i residus de baix valor.
Tot això ha donat lloc a una empenta de la indústria cap a l'automatització. Una botiga que automatitza les operacions de tall manual de la torxa per a peces complexes de diversos eixos va implementar una cèl·lula de tall per plasma robòtica i, no és sorprenent, va obtenir grans guanys. Aquesta operació elimina el disseny manual i un treball que trigaria a 5 persones 6 hores ara es poden fer en només 18 minuts amb un robot.
Tot i que els avantatges són evidents, la implementació del tall per plasma robòtic requereix més que comprar un robot i una torxa de plasma. Si esteu pensant en el tall per plasma robòtic, assegureu-vos d'adoptar un enfocament holístic i mirar tot el flux de valor. A més, treballeu amb un integrador de sistemes format pel fabricant que entén i entén la tecnologia de plasma i els components i processos del sistema necessaris per garantir que tots els requisits s'integren en el disseny de la bateria.
Tingueu en compte també el programari, que és sens dubte un dels components més importants de qualsevol sistema de tall per plasma robòtic. Si heu invertit en un sistema i el programari és difícil d'utilitzar, requereix molta experiència per executar-lo o el trobeu Es necessita molt de temps per adaptar el robot al tall per plasma i ensenyar el camí de tall, només estàs perdent molts diners.
Tot i que el programari de simulació robòtica és comú, les cèl·lules de tall de plasma robòtiques eficaços utilitzen un programari de programació robòtica fora de línia que realitzarà automàticament la programació de trajectes del robot, identificarà i compensarà les col·lisions i integrarà el coneixement del procés de tall per plasma. La incorporació de coneixements profunds del procés de plasma és clau. Amb programari com aquest , automatitzar fins i tot les aplicacions de tall per plasma robotitzat més complexes es fa molt més fàcil.
El tall per plasma de formes complexes de diversos eixos requereix una geometria única de la torxa. Apliqueu la geometria de la torxa que s'utilitza en una aplicació XY típica (vegeu la figura 1) a una forma complexa, com ara un cap de recipient a pressió corbat, i augmentareu la probabilitat de col·lisions. Per aquest motiu, les torxes d'angles aguts (amb un disseny "apuntat") són més adequades per al tall de forma robòtica.
No es poden evitar tots els tipus de col·lisions només amb una llanterna d'angles aguts. El programa de peces també ha de contenir canvis en l'alçada de tall (és a dir, la punta de la torxa ha de tenir espai lliure a la peça de treball) per evitar col·lisions (vegeu la figura 2).
Durant el procés de tall, el gas de plasma flueix pel cos de la torxa en una direcció de vòrtex fins a la punta de la torxa. Aquesta acció de rotació permet que la força centrífuga tregui partícules pesades de la columna de gas cap a la perifèria del forat de la broquet i protegeix el conjunt de la torxa de el flux d'electrons calents.La temperatura del plasma és propera als 20.000 graus centígrads, mentre que les parts de coure de la torxa es fonen a 1.100 graus centígrads.Els consumibles necessiten protecció i una capa aïllant de partícules pesades proporciona protecció.
Figura 1. Els cossos estàndard de la torxa estan dissenyats per al tall de xapa. L'ús de la mateixa torxa en una aplicació de diversos eixos augmenta la possibilitat de col·lisions amb la peça de treball.
El remolí fa que un costat del tall sigui més calent que l'altre. Les torxes amb gas girant en el sentit de les agulles del rellotge solen col·locar el costat calent del tall al costat dret de l'arc (quan es veu des de dalt en la direcció del tall). L'enginyer de processos treballa dur per optimitzar el costat bo del tall i assumeix que el costat dolent (esquerra) serà ferralla (vegeu la figura 3).
Les característiques internes s'han de tallar en sentit contrari a les agulles del rellotge, amb el costat calent del plasma fent un tall net al costat dret (costat de la vora de la part). En canvi, el perímetre de la peça s'ha de tallar en el sentit de les agulles del rellotge. Si el la torxa talla en la direcció equivocada, pot crear una gran conicitat en el perfil de tall i augmentar l'escorça a la vora de la peça. Essencialment, esteu posant "bons talls" a la ferralla.
Tingueu en compte que la majoria de taules de tall de panells de plasma tenen intel·ligència de procés integrada al controlador pel que fa a la direcció del tall de l'arc. Però en el camp de la robòtica, aquests detalls no es coneixen ni s'entenen necessàriament, i encara no estan integrats en un controlador de robot típic. per tant, és important tenir un programari de programació de robots fora de línia amb coneixements del procés de plasma incrustat.
El moviment de la torxa que s'utilitza per perforar el metall té un efecte directe sobre els consumibles de tall de plasma. Si la torxa de plasma perfora la làmina a l'alçada de tall (massa a prop de la peça de treball), el retrocés del metall fos pot danyar ràpidament l'escut i la boquilla. Això resulta en mala qualitat de tall i vida útil reduïda del consumible.
Una vegada més, això rarament passa en aplicacions de tall de xapa metàl·lica amb un pòrtic, ja que l'alt grau d'experiència de la torxa ja està integrat al controlador. L'operador prem un botó per iniciar la seqüència de perforació, que inicia una sèrie d'esdeveniments per garantir l'alçada de perforació adequada. .
En primer lloc, la torxa realitza un procediment de detecció d'altura, normalment utilitzant un senyal òhmic per detectar la superfície de la peça de treball. Després de col·locar la placa, la torxa es retreu de la placa a l'alçada de transferència, que és la distància òptima per a la transferència de l'arc de plasma. a la peça de treball. Un cop transferit l'arc de plasma, es pot escalfar completament. En aquest punt, la torxa es mou a l'alçada de perforació, que és una distància més segura de la peça de treball i més lluny del retrocés del material fos. La torxa la manté. distància fins que l'arc de plasma penetra completament a la placa. Un cop completat el retard de perforació, la torxa es mou cap avall cap a la placa metàl·lica i comença el moviment de tall (vegeu la figura 4).
De nou, tota aquesta intel·ligència s'acostuma a incorporar al controlador de plasma que s'utilitza per tallar làmines, no al controlador del robot. El tall robòtic també té una altra capa de complexitat. La perforació a l'alçada incorrecta és prou dolenta, però quan es tallen formes de diversos eixos, la torxa pot no estar en la millor direcció per a la peça de treball i el gruix del material. Si la torxa no és perpendicular a la superfície metàl·lica que perfora, acabarà tallant una secció transversal més gruixuda de la necessària, malgastant la vida útil del consumible. A més, perforant una peça de treball contorneada. en la direcció equivocada pot col·locar el conjunt de la torxa massa a prop de la superfície de la peça de treball, exposant-lo a un retrocés de fusió i provocant una fallada prematura (vegeu la figura 5).
Penseu en una aplicació de tall per plasma robòtic que implica doblegar el cap d'un recipient a pressió. De manera semblant al tall de làmines, la torxa robòtica s'ha de col·locar perpendicularment a la superfície del material per garantir la secció transversal més fina possible per a la perforació. A mesura que la torxa de plasma s'apropa a la peça de treball , utilitza la detecció d'altura fins que troba la superfície del vaixell, després es retrau al llarg de l'eix de la torxa per transferir l'alçada. Després de transferir l'arc, la torxa es retreu de nou al llarg de l'eix de la torxa per perforar l'alçada, lluny del retrocés (vegeu la figura 6). .
Un cop expirat el retard de perforació, la torxa es baixa a l'alçada de tall. Quan es processen els contorns, la torxa es gira a la direcció de tall desitjada simultàniament o per passos. En aquest punt, comença la seqüència de tall.
Els robots s'anomenen sistemes sobredeterminats. Dit això, tenen múltiples maneres d'arribar al mateix punt. Això vol dir que qualsevol persona que ensenyi a un robot a moure's, o qualsevol altra persona, ha de tenir un cert nivell d'experiència, ja sigui per entendre el moviment del robot o el mecanitzat. requisits del tall per plasma.
Tot i que els penjolls d'ensenyament han evolucionat, algunes tasques no són inherentment adequades per a la programació de penjolls d'ensenyament, especialment tasques que impliquen un gran nombre de peces mixtes de baix volum. Els robots no produeixen quan s'ensenyen, i l'ensenyament en si pot trigar hores, o fins i tot. dies per a peces complexes.
El programari de programació de robots fora de línia dissenyat amb mòduls de tall per plasma incorporarà aquesta experiència (vegeu la figura 7). Això inclou la direcció de tall de gas de plasma, la detecció d'alçada inicial, la seqüenciació de perforació i l'optimització de la velocitat de tall per als processos de torxa i plasma.
Figura 2. Les torxes afilades ("apuntades") són més adequades per al tall per plasma robotitzat. Però fins i tot amb aquestes geometries de torxes, el millor és augmentar l'alçada de tall per minimitzar la possibilitat de col·lisions.
El programari proporciona l'experiència en robòtica necessària per programar sistemes sobredeterminats. Gestiona singularitats o situacions en què l'efector final robòtic (en aquest cas, la torxa de plasma) no pot arribar a la peça de treball;límits conjunts;sobreviatges;bolcada del canell;detecció de col·lisions;eixos externs;i optimització del recorregut de l'eina. En primer lloc, el programador importa el fitxer CAD de la peça acabada al programari de programació del robot fora de línia, després defineix la vora a tallar, juntament amb el punt de perforació i altres paràmetres, tenint en compte les limitacions de col·lisió i rang.
Algunes de les últimes iteracions del programari de robòtica fora de línia utilitzen l'anomenada programació fora de línia basada en tasques. Aquest mètode permet als programadors generar automàticament trajectes de tall i seleccionar diversos perfils alhora. El programador pot seleccionar un selector de camí de vora que mostri el camí i la direcció de tall. , i després optar per canviar els punts inicial i final, així com la direcció i inclinació de la torxa de plasma. La programació s'inicia generalment (independentment de la marca del braç robòtic o del sistema de plasma) i es passa a incloure un model de robot específic.
La simulació resultant pot tenir en compte tot el que hi ha a la cèl·lula robòtica, inclosos elements com ara barreres de seguretat, accessoris i torxes de plasma. A continuació, té en compte els possibles errors cinemàtics i col·lisions per a l'operador, que després pot corregir el problema. Per exemple, una simulació pot revelar un problema de col·lisió entre dos talls diferents al cap d'un recipient a pressió. Cada incisió es troba a una alçada diferent al llarg del contorn del cap, de manera que el moviment ràpid entre les incisions ha de tenir en compte l'espai lliure necessari: un petit detall, resolt abans que l'obra arribi a terra, que ajuda a eliminar els mals de cap i els residus.
L'escassetat de mà d'obra persistent i la creixent demanda dels clients han fet que més fabricants recorren al tall per plasma robòtic. Malauradament, molta gent es submergeix a l'aigua només per descobrir més complicacions, especialment quan les persones que integren l'automatització no tenen coneixement del procés de tall per plasma. Aquest camí només serà conduir a la frustració.
Integreu els coneixements de tall per plasma des del principi i les coses canvien. Amb la intel·ligència del procés de plasma, el robot pot girar i moure's segons sigui necessari per realitzar la perforació més eficient, allargant la vida útil dels consumibles. Talla en la direcció correcta i maniobres per evitar qualsevol peça de treball. col·lisió. Quan segueixen aquest camí de l'automatització, els fabricants obtenen els seus fruits.
Aquest article es basa en "Avenços en el tall robòtic de plasma 3D" presentat a la conferència FABTECH 2021.
FABRICATOR és la revista líder de la indústria de conformació i fabricació de metalls d'Amèrica del Nord. La revista ofereix notícies, articles tècnics i històries de casos que permeten als fabricants fer la seva feina de manera més eficient. FABRICATOR presta servei a la indústria des de 1970.
Ara amb accés complet a l'edició digital de The FABRICATOR, accés fàcil a recursos valuosos de la indústria.
L'edició digital de The Tube & Pipe Journal és ara totalment accessible i ofereix un accés fàcil a recursos valuosos de la indústria.
Gaudeix d'accés complet a l'edició digital de STAMPING Journal, que ofereix els últims avenços tecnològics, bones pràctiques i notícies del sector per al mercat de l'estampació de metalls.
Ara amb accés complet a l'edició digital de The Fabricator en Español, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
Hora de publicació: 25-maig-2022
