יותר ידע תהליכי, חיתוך פלזמה רובוטי טוב יותר

חיתוך פלזמה רובוטי משולב דורש יותר מסתם לפיד המחובר לקצה הזרוע הרובוטית. הידע בתהליך חיתוך הפלזמה הוא המפתח.אוצר
יצרני מתכות ברחבי התעשייה - בבתי מלאכה, במכונות כבדות, בבניית ספינות ובפלדה מבנית - שואפים לעמוד בציפיות האספקה ​​התובעניות תוך חריגה מדרישות האיכות. הם שואפים כל הזמן להפחית עלויות תוך התמודדות עם הבעיה הקיימת תמיד של שימור כוח אדם מיומן. לא קל.
ניתן לייחס רבות מהבעיות הללו לתהליכים ידניים שעדיין נפוצים בתעשייה, במיוחד בעת ייצור מוצרים מורכבים בצורת צורה כגון מכסי מיכל תעשייתיים, רכיבי פלדה מבניים מעוקלים וצינורות וצינורות. יצרנים רבים מקדישים 25 עד 50 אחוז מהמוצרים שלהם. זמן עיבוד עד לסימון ידני, בקרת איכות והמרה, כאשר זמן החיתוך בפועל (בדרך כלל עם חותך חמצן או פלזמה ידני) הוא רק 10 עד 20 אחוזים.
בנוסף לזמן הנצרך על ידי תהליכים ידניים כאלה, רבים מהחתכים הללו נעשים סביב מיקומי מאפיינים, ממדים או סובלנות שגויים, הדורשים פעולות משניות נרחבות כגון שחיקה ועיבוד מחדש, או גרוע מכך, חומרים שיש לגרוט אותם. חנויות רבות מקדישות כמו הרבה כמו 40% מזמן העיבוד הכולל שלהם לעבודה ובזבוז בעלי ערך נמוך.
כל זה הוביל לדחיפה בתעשייה לעבר אוטומציה. חנות שממכנת פעולות חיתוך לפיד ידניות עבור חלקים מרובי-צירים מורכבים הטמיעה תא חיתוך פלזמה רובוטי, ובאופן לא מפתיע, ראתה רווחים עצומים. פעולה זו מבטלת פריסה ידנית ועבודה אשר ייקח 5 אנשים 6 שעות כעת ניתן לעשות ב-18 דקות בלבד באמצעות רובוט.
בעוד שהיתרונות ברורים, יישום חיתוך פלזמה רובוטי דורש יותר מסתם רכישת רובוט ולפיד פלזמה. אם אתה שוקל חיתוך פלזמה רובוטי, הקפד לנקוט בגישה הוליסטית ולהסתכל על זרם הערך כולו. בנוסף, עבוד עם אינטגרטור מערכות שהוכשר ליצרן שמבין ומבין את טכנולוגיית הפלזמה ואת רכיבי המערכת והתהליכים הנדרשים כדי להבטיח שכל הדרישות משולבות בתכנון הסוללה.
קחו בחשבון גם את התוכנה, שהיא ללא ספק אחד המרכיבים החשובים ביותר בכל מערכת חיתוך פלזמה רובוטית. אם השקעתם במערכת והתוכנה קשה לשימוש, דורשת מומחיות רבה כדי להפעיל אותה, או שאתם מוצאים אותה לוקח הרבה זמן להתאים את הרובוט לחיתוך פלזמה וללמד את נתיב החיתוך, אתה פשוט מבזבז הרבה כסף.
בעוד שתוכנת סימולציה רובוטית היא נפוצה, תאי חיתוך פלזמה רובוטיים יעילים משתמשים בתוכנת תכנות רובוטית לא מקוונת שתבצע אוטומטית תכנות נתיב רובוט, תזהה ותפצה על התנגשויות, ותשלב ידע בתהליך חיתוך פלזמה. שילוב ידע תהליכי פלזמה עמוק הוא המפתח. עם תוכנה כמו זו , אוטומציה אפילו של יישומי חיתוך פלזמה רובוטיים מורכבים הופכת להרבה יותר קלה.
חיתוך פלזמה של צורות מרובות צירים מורכבות דורש גיאומטריית הלפיד ייחודית. החל את גיאומטריית הלפיד המשמשת ביישום XY טיפוסי (ראה איור 1) על צורה מורכבת, כגון ראש מיכל לחץ מעוקל, ותגדיל את הסבירות להתנגשויות. מסיבה זו, לפידים בעלי זווית חדה (עם עיצוב "מחודד") מתאימים יותר לחיתוך צורה רובוטית.
לא ניתן להימנע מכל סוגי ההתנגשויות עם פנס בעל זווית חדה בלבד. תוכנית החלקים חייבת לכלול גם שינויים בגובה החיתוך (כלומר לקצה הלפיד חייב להיות מרווח לחומר העבודה) כדי למנוע התנגשויות (ראה איור 2).
במהלך תהליך החיתוך, גז הפלזמה זורם במורד גוף הלפיד בכיוון מערבולת אל קצה הלפיד.פעולה סיבובית זו מאפשרת לכוח צנטריפוגלי למשוך חלקיקים כבדים מעמודת הגז לשולי חור הזרבובית ומגינה על מכלול הלפיד מפני זרימת האלקטרונים החמים.טמפרטורת הפלזמה קרובה ל-20,000 מעלות צלזיוס, בעוד שחלקי הנחושת של הלפיד נמסים ב-1,100 מעלות צלזיוס.חומרים מתכלים זקוקים להגנה, ושכבה מבודדת של חלקיקים כבדים מספקת הגנה.
איור 1. גופי לפיד סטנדרטיים מיועדים לחיתוך מתכת מתכת. שימוש באותו לפיד ביישום רב צירי מגדיל את הסיכוי להתנגשות בחומר העבודה.
המערבולת עושה צד אחד של החתך חם יותר מהשני. לפידים עם גז מסתובב בכיוון השעון מניחים בדרך כלל את הצד החם של החתך בצד ימין של הקשת (במבט מלמעלה בכיוון החתך). מהנדס תהליך עובד קשה כדי לייעל את הצד הטוב של החתך ומניח שהצד הרע (שמאלי) יהיה גרוטאות (ראה איור 3).
יש לחתוך תכונות פנימיות נגד כיוון השעון, כאשר הצד החם של הפלזמה יוצר חתך נקי בצד ימין (צד קצה חלק). במקום זאת, יש לחתוך את ההיקף של החלק בכיוון השעון. אם לפיד חותך בכיוון הלא נכון, זה יכול ליצור התחדדות גדולה בפרופיל החתך ולהגדיל את הסחף בקצה החלק. בעיקרון, אתה שם "חתכים טובים" על גרוטאות.
שימו לב שלרוב שולחנות החיתוך של לוח הפלזמה יש בבקר אינטליגנציה תהליך מובנה לגבי כיוון חיתוך הקשת. אבל בתחום הרובוטיקה, הפרטים הללו לא בהכרח ידועים או מובנים, והם עדיין לא משובצים בבקר רובוט טיפוסי – לכן חשוב שתהיה לך תוכנת תכנות רובוט לא מקוונת עם ידע על תהליך הפלזמה המוטבע.
לתנועת לפיד המשמשת לניקוב מתכת יש השפעה ישירה על חומרים מתכלים לחיתוך פלזמה. אם לפיד הפלזמה חודר את היריעה בגובה החיתוך (קרוב מדי לחומר העבודה), הרתיעה של המתכת המותכת עלולה לפגוע במהירות במגן ובזרבובית. איכות חיתוך ירודה וחיי מתכלים מופחתים.
שוב, זה קורה רק לעתים רחוקות ביישומי חיתוך מתכת עם גב, שכן מידת המומחיות הגבוהה של הלפיד כבר מובנית בבקר. המפעיל לוחץ על כפתור כדי להפעיל את רצף הניקוב, אשר יוזם סדרה של אירועים כדי להבטיח גובה ניקוב תקין .
ראשית, הלפיד מבצע הליך של חישת גובה, בדרך כלל באמצעות אות אוהם לזיהוי משטח היצירה. לאחר מיקום הצלחת, הלפיד נסוג מהצלחת לגובה ההעברה, שהוא המרחק האופטימלי להעברת קשת הפלזמה לחומר העבודה.לאחר העברת קשת הפלזמה, היא יכולה להתחמם לחלוטין.בשלב זה הלפיד נע לגובה הניקוב, שהוא מרחק בטוח יותר מחומר העבודה ורחוק יותר מהנשיפה של החומר המותך. הלפיד שומר על כך מרחק עד שקשת הפלזמה חודרת לחלוטין את הצלחת. לאחר השלמת עיכוב הניקוב, הלפיד נע כלפי מטה לעבר לוחית המתכת ומתחיל בתנועת החיתוך (ראה איור 4).
שוב, כל האינטליגנציה הזו מובנית בדרך כלל בבקר הפלזמה המשמש לחיתוך יריעות, לא בבקר הרובוט. לחיתוך הרובוטי יש גם שכבה נוספת של מורכבות. פירסינג בגובה הלא נכון זה גרוע מספיק, אבל כשחותכים צורות רב-ציריות, הלפיד ייתכן שלא יהיה בכיוון הטוב ביותר עבור חומר העבודה ועובי החומר. אם הלפיד אינו מאונך למשטח המתכת שהוא חודר, בסופו של דבר הוא יחתוך חתך עבה מהנדרש, ובזבוז חיים מתכלים. בנוסף, ניקוב חומר עבודה בעל קווי מתאר. בכיוון הלא נכון יכול למקם את מכלול הלפיד קרוב מדי למשטח היצירה, לחשוף אותו לנשיפה נמסה ולגרום לכשל מוקדם מדי (ראה איור 5).
שקול יישום חיתוך פלזמה רובוטי הכולל כיפוף ראש של כלי לחץ. בדומה לחיתוך יריעות, יש למקם את הלפיד הרובוטי בניצב למשטח החומר כדי להבטיח את החתך הדק ביותר האפשרי עבור ניקוב. כאשר לפיד הפלזמה מתקרב לחומר העבודה , הוא משתמש בחיישת גובה עד שהוא מוצא את משטח כלי השיט, ואז נסוג לאורך ציר הלפיד כדי להעביר גובה. לאחר העברת הקשת, הלפיד נסוג שוב לאורך ציר הלפיד כדי לנקב את גובהו, הרחק בבטחה מנשיפה חזרה (ראה איור 6) .
לאחר תום עיכוב הניקוב, הלפיד מורד לגובה החיתוך. בעת עיבוד קווי מתאר, הלפיד מסובב לכיוון החיתוך הרצוי בו-זמנית או בשלבים.בנקודה זו, רצף החיתוך מתחיל.
רובוטים נקראים מערכות מוגדרות יתר על המידה. עם זאת, יש לה מספר דרכים להגיע לאותה נקודה. המשמעות היא שכל מי שמלמד רובוט לנוע, או כל אחד אחר, חייב להיות בעל רמה מסוימת של מומחיות, בין אם בהבנת תנועת הרובוט או בעיבוד שבבי. דרישות חיתוך פלזמה.
למרות שתליוני הוראה התפתחו, חלק מהמשימות אינן מתאימות מטבען ללמד תכנות תליון - במיוחד משימות הכוללות מספר רב של חלקים מעורבים בנפח נמוך. רובוטים אינם מייצרים כאשר מלמדים אותם, וההוראה עצמה יכולה לקחת שעות, או אפילו ימים עבור חלקים מורכבים.
תוכנת תכנות רובוט לא מקוונת שתוכננה עם מודולים לחיתוך פלזמה תטמיע מומחיות זו (ראה איור 7). זה כולל כיוון חיתוך גז פלזמה, חישת גובה ראשונית, רצף פירס ואופטימיזציה של מהירות חיתוך עבור תהליכי לפיד ופלזמה.
איור 2. לפידים חדים ("מחודדים") מתאימים יותר לחיתוך פלזמה רובוטי. אבל אפילו עם גיאומטריות לפיד אלו, עדיף להגדיל את גובה החיתוך כדי למזער את הסיכוי להתנגשויות.
התוכנה מספקת את המומחיות ברובוטיקה הנדרשת כדי לתכנת מערכות מוגדרות יתר על המידה. היא מנהלת סינגולריות, או מצבים שבהם ה-end-effector הרובוטי (במקרה זה, לפיד הפלזמה) אינו יכול להגיע לחומר העבודה;גבולות מפרקים;מעבר יתר;התהפכות פרק כף היד;זיהוי התנגשות;צירים חיצוניים;ואופטימיזציה של נתיב הכלים. ראשית, המתכנת מייבא את קובץ ה-CAD של החלק המוגמר לתוכנת תכנות רובוט לא מקוונת, ולאחר מכן מגדיר את הקצה שיש לחתוך, יחד עם נקודת הניקוב ופרמטרים נוספים, תוך התחשבות באילוצי התנגשות וטווח.
חלק מהאיטרציות האחרונות של תוכנות רובוטיקה לא מקוונות משתמשות בתכנות לא מקוון מבוסס משימות. שיטה זו מאפשרת למתכנתים ליצור נתיבי חיתוך אוטומטית ולבחור פרופילים מרובים בו-זמנית. המתכנת עשוי לבחור בורר נתיב קצה המציג את נתיב החיתוך והכיוון , ולאחר מכן בחר לשנות את נקודות ההתחלה והסיום, כמו גם את הכיוון והנטייה של לפיד הפלזמה. התכנות מתחיל בדרך כלל (ללא תלות במותג של הזרוע הרובוטית או מערכת הפלזמה) וממשיך לכלול דגם רובוט ספציפי.
ההדמיה המתקבלת יכולה לקחת בחשבון את כל מה שנמצא בתא הרובוטי, כולל אלמנטים כמו מחסומי בטיחות, מתקנים ולפידי פלזמה. לאחר מכן היא מסבירה את כל השגיאות הקינמטיות וההתנגשויות הפוטנציאליות של המפעיל, שיוכל לתקן את הבעיה. לדוגמה, סימולציה עשויה לחשוף בעיית התנגשות בין שני חתכים שונים בראש של כלי לחץ. כל חתך נמצא בגובה שונה לאורך קו המתאר של הראש, כך שתנועה מהירה בין חתכים חייבת לקחת בחשבון את המרווח הדרוש - פרט קטן, נפתר לפני שהעבודה מגיעה לרצפה, שעוזר להעלים כאבי ראש ופסולת.
מחסור מתמשך בכוח אדם ודרישת לקוחות גוברת גרמו ליותר יצרנים לפנות לחיתוך פלזמה רובוטי. למרבה הצער, אנשים רבים צוללים למים רק כדי לגלות סיבוכים נוספים, במיוחד כאשר האנשים המשלבים אוטומציה אינם יודעים את תהליך חיתוך הפלזמה. להוביל לתסכול.
שלב ידע בחיתוך פלזמה מההתחלה, ודברים משתנים. עם אינטליגנציה של תהליך פלזמה, הרובוט יכול להסתובב ולנוע לפי הצורך כדי לבצע את הפירסינג היעיל ביותר, ולהאריך את חיי החומרים המתכלים. הוא חותך בכיוון הנכון ומתמרן כדי למנוע כל חומר עבודה התנגשות. כאשר עוקבים אחר נתיב זה של אוטומציה, היצרנים קוטפים פרסים.
מאמר זה מבוסס על "התקדמות בחיתוך פלזמה רובוטי בתלת מימד" שהוצג בכנס FABTECH 2021.
FABRICATOR הוא המגזין המוביל בצפון אמריקה לייצור מתכת וייצור. המגזין מספק חדשות, מאמרים טכניים ותיאורי מקרה המאפשרים ליצרנים לבצע את עבודתם בצורה יעילה יותר. FABRICATOR משרתת את התעשייה מאז 1970.
עכשיו עם גישה מלאה למהדורה הדיגיטלית של The FABRICATOR, גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
המהדורה הדיגיטלית של The Tube & Pipe Journal נגישה כעת במלואה, ומספקת גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
תהנה מגישה מלאה למהדורה הדיגיטלית של STAMPING Journal, המספקת את ההתקדמות הטכנולוגית העדכנית ביותר, שיטות עבודה מומלצות וחדשות בתעשייה עבור שוק הטבעת המתכת.
עכשיו עם גישה מלאה למהדורה הדיגיטלית של The Fabricator en Español, גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.