Più cunniscenza di u prucessu, megliu tagliu di plasma roboticu

U tagliu di plasma roboticu integratu richiede più cà una semplice torcia attaccata à a fine di u bracciu roboticu. A cunniscenza di u prucessu di tagliu di plasma hè chjave. tesoru
I fabricatori di metalli in tuttu u settore - in attelli, macchine pesanti, custruzzione navale è acciaio strutturale - s'impegnanu à risponde à l'aspettative di consegna esigenti superendu i requisiti di qualità. Cercanu constantemente di riduce i costi mentre affrontanu u prublema sempre presente di mantene a manodopera qualificata. L'affari ùn sò micca faciuli.
Parechji di sti prublemi ponu esse ricondotti à prucessi manuali chì sò sempre prevalenti in l'industria, in particulare quandu si fabricanu prudutti di forma cumplessa cum'è coperchi di contenitori industriali, cumpunenti d'acciaiu strutturale curvu, è tubi è tubi. Parechji pruduttori dedicanu da u 25 à u 50 per centu di u so tempu di machinazione à a marcatura manuale, u cuntrollu di qualità è a cunversione, quandu u tempu di tagliu reale (di solitu cù una taglierina à ossigenu o plasma manuale) hè solu da u 10 à u 20 per centu.
In più di u tempu cunsumatu da tali prucessi manuali, parechji di sti tagli sò fatti intornu à pusizioni, dimensioni o tolleranze sbagliate, chì necessitanu operazioni secundarie estensive cum'è a macinazione è a rilavorazione, o peghju, materiali chì devenu esse rottamati. Parechji magazini dedicanu finu à u 40% di u so tempu di trasfurmazione tutale à questu travagliu è sprecu di bassu valore.
Tuttu què hà purtatu à una spinta di l'industria versu l'automatizazione. Un attellu chì automatizza l'operazioni di tagliu manuale à torcia per pezzi cumplessi multiassiali hà implementatu una cella di tagliu à plasma robotica è, senza surpresa, hà vistu enormi guadagni. Questa operazione elimina u layout manuale, è un travagliu chì piglierebbe 5 persone in 6 ore pò esse fattu avà in solu 18 minuti cù un robot.
Mentre i benefici sò evidenti, l'implementazione di u tagliu di plasma roboticu richiede più cà solu cumprà un robot è una torcia à plasma. Se state cunsiderendu u tagliu di plasma roboticu, assicuratevi di aduttà un approcciu olisticu è di guardà tuttu u flussu di valore. Inoltre, travagliate cù un integratore di sistemi furmatu da u fabricatore chì capisce è capisce a tecnulugia di plasma è i cumpunenti è i prucessi di u sistema richiesti per assicurà chì tutti i requisiti sianu integrati in u disignu di a batteria.
Cunsiderate ancu u software, chì hè probabilmente unu di i cumpunenti più impurtanti di qualsiasi sistema roboticu di taglio à plasma. Sè avete investitu in un sistema è u software hè difficiule da aduprà, richiede assai cumpetenze per eseguisce, o truvate chì ci vole assai tempu per adattà u robot à u taglio à plasma è insignà u percorsu di taglio, state solu perdendu assai soldi.
Mentre chì u software di simulazione robotica hè cumunu, e cellule di taglio al plasma robotiche efficaci utilizanu un software di prugrammazione robotica offline chì eseguirà automaticamente a prugrammazione di u percorsu di u robot, identificherà è cumpenserà e collisioni è integrerà a cunniscenza di u prucessu di taglio al plasma. L'incorporazione di una cunniscenza approfondita di u prucessu di plasma hè chjave. Cù un software cum'è questu, automatizà ancu l'applicazioni di taglio al plasma robotiche più cumplesse diventa assai più faciule.
U tagliu di plasma di forme cumplesse multiassiali richiede una geometria unica di a torcia. Applicate a geometria di a torcia aduprata in una tipica applicazione XY (vede a Figura 1) à una forma cumplessa, cum'è una testa curva di un recipiente à pressione, è aumenterete a probabilità di collisioni. Per questa ragione, e torce à angulu acutu (cù un design "appuntitu") sò più adatte per u tagliu roboticu di forme.
Tutti i tipi di collisioni ùn ponu esse evitati cù una sola torcia à angulu acutu. U prugramma di a parte deve ancu cuntene cambiamenti à l'altezza di tagliu (vale à dì chì a punta di a torcia deve avè distanza da a pezza) per evità collisioni (vede a Figura 2).
Durante u prucessu di tagliu, u gasu plasmaticu scorre longu u corpu di a torcia in una direzzione di vortice finu à a punta di a torcia. Questa azzione rotazionale permette à a forza centrifuga di tirà e particelle pesanti fora di a colonna di gasu finu à a periferia di u foru di l'ugellu è prutege u gruppu di a torcia da u flussu di elettroni caldi. A temperatura di u plasma hè vicina à 20.000 gradi Celsius, mentre chì e parti di rame di a torcia si sciolgenu à 1.100 gradi Celsius. I cunsumabili anu bisognu di prutezzione, è un stratu isolante di particelle pesanti furnisce prutezzione.
Figura 1. I corpi di torcia standard sò cuncepiti per u tagliu di lamiere. L'usu di a stessa torcia in una applicazione multiasse aumenta a probabilità di collisioni cù a pezza.
U vortice face chì un latu di u tagliu sia più caldu chè l'altru. E torce cù gas chì gira in sensu orariu piazzanu tipicamente u latu caldu di u tagliu à u latu drittu di l'arcu (quandu si vede da sopra in a direzzione di u tagliu). Questu significa chì l'ingegnere di prucessu travaglia assai per ottimizà u latu bonu di u tagliu è suppone chì u latu cattivu (sinistra) serà scarti (vede Figura 3).
L'elementi interni devenu esse tagliati in sensu antiorariu, cù u latu caldu di u plasma chì face un tagliu nettu à u latu drittu (latu di u bordu di a parte). Invece, u perimetru di a parte deve esse tagliatu in sensu orariu. Se a torcia taglia in a direzzione sbagliata, pò creà una grande conicità in u prufilu di tagliu è aumentà a scoria nantu à u bordu di a parte. Essenzialmente, state mettendu "boni tagli" nantu à i scarti.
Nutate bè chì a maiò parte di e tavule di tagliu di pannelli à plasma anu intelligenza di prucessu integrata in u controller riguardu à a direzzione di u tagliu à l'arcu. Ma in u campu di a robotica, sti ditaglii ùn sò micca necessariamente cunnisciuti o capiti, è ùn sò ancu integrati in un controller di robot tipicu - dunque hè impurtante avè un software di prugrammazione di robot offline cù a cunniscenza di u prucessu à plasma integratu.
U muvimentu di a torcia aduprata per perforà u metallu hà un effettu direttu nantu à i cunsumabili di tagliu à plasma. Se a torcia à plasma perfora a lamiera à l'altezza di tagliu (troppu vicinu à a pezza), u rinculu di u metallu fusu pò dannà rapidamente u schermu è l'ugellu. Questu si traduce in una scarsa qualità di tagliu è una durata di vita ridotta di i cunsumabili.
Di novu, questu accade raramente in l'applicazioni di taglio di lamiera cù un gantry, postu chì l'altu gradu di cumpetenza di a torcia hè digià integratu in u controller. L'operatore preme un buttone per inizià a sequenza di perforazione, chì inizia una seria di eventi per assicurà l'altezza di perforazione adatta.
Prima, a torcia esegue una prucedura di rilevamentu di l'altezza, di solitu aduprendu un signale ohmicu per rilevà a superficia di a pezza. Dopu avè pusizionatu a piastra, a torcia hè ritratta da a piastra à l'altezza di trasferimentu, chì hè a distanza ottima per chì l'arcu di plasma si trasferisca à a pezza. Una volta chì l'arcu di plasma hè trasferitu, pò riscaldà si cumpletamente. À questu puntu, a torcia si move à l'altezza di perforazione, chì hè una distanza più sicura da a pezza è più luntana da u ritornu di u materiale fusu. A torcia mantene sta distanza finu à chì l'arcu di plasma penetra cumpletamente a piastra. Dopu chì u ritardu di perforazione hè cumpletu, a torcia si move versu a piastra metallica è principia u muvimentu di tagliu (vede Figura 4).
Di novu, tutta sta intelligenza hè generalmente integrata in u controller di plasma utilizatu per u tagliu di fogli, micca in u controller di robot. U tagliu roboticu hà ancu un altru livellu di cumplessità. A perforazione à l'altezza sbagliata hè abbastanza male, ma quandu si taglianu forme multiassiali, a torcia pò ùn esse in a megliu direzzione per u pezzu di travagliu è u spessore di u materiale. Se a torcia ùn hè micca perpendiculare à a superficia metallica chì perfora, finirà per taglià una sezione trasversale più spessa di quella necessaria, sprecendu a vita di i cunsumabili. Inoltre, a perforazione di un pezzu di travagliu cunturnatu in a direzzione sbagliata pò mette u gruppu di torcia troppu vicinu à a superficia di u pezzu di travagliu, espunendulu à u ritornu di fusione è causendu un guastu prematuru (vede Figura 5).
Cunsiderate una applicazione di tagliu di plasma roboticu chì implica a piegatura di a testa di un vasu à pressione. Simile à u tagliu di fogli, a torcia robotica deve esse piazzata perpendicolarmente à a superficia di u materiale per assicurà a sezione trasversale più fina pussibule per a perforazione. Mentre a torcia à plasma s'avvicina à u pezzu di travagliu, usa u rilevamentu di l'altezza finu à chì trova a superficia di u vasu, poi si ritrae longu l'asse di a torcia per trasferisce l'altezza. Dopu chì l'arcu hè statu trasferitu, a torcia hè di novu ritratta longu l'asse di a torcia per perforà l'altezza, in modu sicuru luntanu da u blowback (vede Figura 6).
Una volta chì u ritardu di perforazione scade, a torcia hè abbassata à l'altezza di tagliu. Quandu si trattanu i contorni, a torcia hè girata in a direzzione di tagliu desiderata simultaneamente o à passi. À questu puntu, a sequenza di tagliu principia.
I robot sò chjamati sistemi sovradeterminati. Dittu chistu, ci sò parechji modi per ghjunghje à u listessu puntu. Questu significa chì chiunque insegni à un robot à spustassi, o chiunque altru, deve avè un certu livellu di cumpetenza, sia per capisce u muvimentu di u robot sia per i requisiti di machinazione di u tagliu di plasma.
Ancu s'è i teach pendants sò evoluti, certi travaglii ùn sò micca intrinsecamente adatti per a prugrammazione di teach pendant, in particulare i travaglii chì implicanu un gran numeru di pezzi misti di bassu vulume. I robot ùn producenu micca quandu sò insegnati, è l'insignamentu stessu pò piglià ore, o ancu ghjorni per pezzi cumplessi.
U software di prugrammazione di robot offline cuncipitu cù moduli di taglio al plasma integrerà sta cumpetenza (vede a Figura 7). Questu include a direzzione di taglio di gas plasma, u rilevamentu di l'altezza iniziale, u sequenziamentu di perforazione è l'ottimisazione di a velocità di taglio per i prucessi di torcia è plasma.
Figura 2. E torce affilate ("appuntite") sò più adatte per u tagliu di plasma roboticu. Ma ancu cù queste geometrie di torce, hè megliu aumentà l'altezza di tagliu per minimizà a pussibilità di collisioni.
U software furnisce a cumpetenza robotica necessaria per programmà sistemi sovradeterminati. Gestisce singularità, o situazioni induve l'effettore finale roboticu (in questu casu, a torcia à plasma) ùn pò ghjunghje à a pezza; limiti di giunzione; sovracorsa; ribaltamentu di u polsu; rilevazione di collisioni; assi esterni; è ottimizazione di u percorsu di l'utensile. Prima, u prugrammatore importa u schedariu CAD di a parte finita in u software di prugrammazione di robot offline, poi definisce u bordu da taglià, inseme cù u puntu di perforazione è altri parametri, tenendu contu di i vincoli di collisione è di gamma.
Alcune di l'ultime iterazioni di software di robotica offline utilizanu a cusì detta prugrammazione offline basata nantu à i compiti. Stu metudu permette à i prugrammatori di generà automaticamente percorsi di taglio è di selezziunà parechji profili à tempu. U prugrammatore puderia selezziunà un selezziunatore di percorsu di bordu chì mostra u percorsu di taglio è a direzzione, è dopu sceglie di cambià i punti di partenza è di fine, è ancu a direzzione è l'inclinazione di a torcia à plasma. A prugrammazione generalmente principia (indipendentemente da a marca di u bracciu roboticu o di u sistema à plasma) è procede per include un mudellu di robot specificu.
A simulazione risultante pò tene contu di tuttu ciò chì si trova in a cellula robotica, cumpresi elementi cum'è e barriere di sicurezza, l'apparecchi è e torce à plasma. Dopu tene contu di qualsiasi errore cinematicu è collisione potenziali per l'operatore, chì pò tandu curregge u prublema. Per esempiu, una simulazione puderia rivelà un prublema di collisione trà dui tagli diversi in a testa di un vasu à pressione. Ogni incisione hè à una altezza diversa longu u contornu di a testa, dunque u muvimentu rapidu trà l'incisioni deve tene contu di a distanza necessaria - un picculu dettagliu, risoltu prima chì u travagliu ghjunghje à u pianu, chì aiuta à eliminà i mal di testa è i sprechi.
A scarsità persistente di manodopera è a crescente dumanda di i clienti anu incitatu più pruduttori à rivolgesi à u tagliu di plasma roboticu. Sfurtunatamente, assai persone si tuffanu in acqua solu per scopre più cumplicazioni, soprattuttu quandu e persone chì integranu l'automatizazione ùn anu micca cunniscenza di u prucessu di tagliu di plasma. Questa strada porterà solu à a frustrazione.
Integrate a cunniscenza di u tagliu di u plasma da u principiu, è e cose cambianu. Cù l'intelligenza di u prucessu di u plasma, u robot pò rotà è spustassi secondu i bisogni per eseguisce a perforazione più efficiente, allungendu a vita di i cunsumabili. Taglia in a direzzione curretta è manuvra per evità ogni collisione di a pezza. Quandu seguitanu sta strada di automatizazione, i pruduttori ne ricavanu i frutti.
Questu articulu hè basatu annantu à "Advances in 3D Robotic Plasma Cutting" presentatu à a cunferenza FABTECH 2021.
FABRICATOR hè a rivista di punta di l'industria di a furmazione è di a fabricazione di metalli in America di u Nordu. A rivista furnisce nutizie, articuli tecnichi è casi di studiu chì permettenu à i pruduttori di fà u so travagliu in modu più efficiente. FABRICATOR serve l'industria dapoi u 1970.
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