더 많은 공정 지식, 더 나은 로봇 플라즈마 절단

통합 로봇 플라즈마 절단에는 로봇 팔 끝에 부착된 토치 이상이 필요합니다.플라즈마 절단 프로세스에 대한 지식이 핵심입니다.보물
작업장, 중장비, 조선 및 구조용 철강 산업 전반의 금속 가공업체는 품질 요구 사항을 초과하는 동시에 까다로운 납품 기대치를 충족하기 위해 노력합니다. 그들은 숙련된 노동력 유지라는 항상 존재하는 문제를 처리하면서 비용 절감을 지속적으로 모색하고 있습니다.비즈니스는 쉬운 일이 아닙니다.
이러한 문제의 대부분은 특히 산업용 컨테이너 뚜껑, 곡선 구조용 강철 구성 요소, 파이프 및 튜브와 같은 복잡한 모양의 제품을 제조할 때 여전히 널리 퍼져 있는 수동 프로세스로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 실제 절단 시간(보통 휴대용 산소 연료 또는 플라즈마 절단기 사용)이 10~20%에 불과할 때 수동 마킹, 품질 관리 및 변환까지의 가공 시간.
이러한 수동 프로세스에 소요되는 시간 외에도 이러한 절단의 대부분은 잘못된 형상 위치, 치수 또는 공차 주변에서 이루어지며, 연삭 및 재작업과 같은 광범위한 2차 작업이 필요하거나 더 나쁘게는 폐기해야 하는 재료가 필요합니다. 총 처리 시간의 40%를 이 낮은 가치의 작업과 낭비에 사용합니다.
이 모든 것이 업계의 자동화로 이어졌습니다. 복잡한 다축 부품에 대한 수동 토치 절단 작업을 자동화하는 공장에서 로봇 플라즈마 절단 셀을 구현했으며 당연히 엄청난 이익을 보았습니다. 이 작업으로 수동 레이아웃이 제거되고 작업이 5명이 6시간 걸리던 일을 이제 로봇으로 18분 만에 끝낼 수 있다.
이점은 분명하지만 로봇식 플라즈마 절단을 구현하려면 로봇과 플라즈마 토치를 구입하는 것 이상이 필요합니다. 로봇식 플라즈마 절단을 고려하고 있다면 전체론적 접근 방식을 취하고 전체 가치 흐름을 살펴보십시오.또한 다음과 같이 작업하십시오. 모든 요구 사항이 배터리 설계에 통합되도록 하는 데 필요한 플라즈마 기술과 시스템 구성 요소 및 프로세스를 이해하고 이해하는 제조업체 교육 시스템 통합자입니다.
또한 틀림없이 로봇 플라즈마 절단 시스템의 가장 중요한 구성 요소 중 하나인 소프트웨어를 고려하십시오. 시스템에 투자했는데 소프트웨어가 사용하기 어렵거나 실행하는 데 많은 전문 지식이 필요하거나 찾을 수 있는 경우 로봇을 플라즈마 절단에 적용하고 절단 경로를 가르치는 데 많은 시간이 걸리므로 많은 돈을 낭비하게 됩니다.
로봇 시뮬레이션 소프트웨어가 일반적이지만 효과적인 로봇 플라즈마 절단 셀은 로봇 경로 프로그래밍을 자동으로 수행하고 충돌을 식별 및 보정하며 플라즈마 절단 공정 지식을 통합하는 오프라인 로봇 프로그래밍 소프트웨어를 활용합니다. 심층 플라즈마 공정 지식을 통합하는 것이 핵심입니다. 이와 같은 소프트웨어를 사용하면 , 가장 복잡한 로봇 플라즈마 절단 애플리케이션의 자동화도 훨씬 쉬워졌습니다.
복잡한 다축 형상을 절단하는 플라즈마에는 고유한 토치 형상이 필요합니다. 일반적인 XY 응용 프로그램에서 사용되는 토치 형상(그림 1 참조)을 곡선형 압력 용기 헤드와 같은 복잡한 형상에 적용하면 충돌 가능성이 높아집니다. 이러한 이유로 날카로운 각도의 토치("뾰족한" 디자인)는 로봇 모양 절단에 더 적합합니다.
모든 유형의 충돌은 각진 손전등만으로는 피할 수 없습니다. 충돌을 방지하려면 가공 프로그램에 절단 높이 변경 사항도 포함되어야 합니다(즉, 토치 팁에 공작물에 대한 간격이 있어야 함)(그림 2 참조).
절단 과정에서 플라즈마 가스는 토치 몸체 아래로 와류 방향으로 토치 팁으로 흐릅니다. 이 회전 작용을 통해 원심력이 가스 기둥에서 노즐 구멍의 주변으로 무거운 입자를 끌어당겨 토치 어셈블리를 보호합니다. 뜨거운 전자의 흐름입니다.플라즈마의 온도는 섭씨 20,000도에 가깝고 토치의 구리 부분은 섭씨 1,100도에서 녹습니다. 소모품은 보호가 필요하고 무거운 입자의 절연 층이 보호를 제공합니다.
그림 1. 표준 토치 본체는 판금 절단용으로 설계되었습니다. 다축 애플리케이션에서 동일한 토치를 사용하면 공작물과의 충돌 가능성이 높아집니다.
소용돌이는 절단면의 한 면을 다른면보다 뜨겁게 만듭니다. 시계 방향으로 회전하는 가스가 있는 토치는 일반적으로 절단면의 뜨거운 면을 호의 오른쪽에 놓습니다(절단 방향에서 위에서 볼 때). 공정 엔지니어는 절단의 좋은 면을 최적화하기 위해 열심히 일하고 나쁜 면(왼쪽)이 스크랩일 것이라고 가정합니다(그림 3 참조).
내부 형상은 반시계 방향으로 절단해야 하며 플라즈마의 뜨거운 면은 오른쪽(부품 가장자리 측)에서 깨끗하게 절단해야 합니다. 대신 부품의 둘레를 시계 방향으로 절단해야 합니다. 토치가 잘못된 방향으로 절단되면 절단 프로파일에 큰 테이퍼가 생성되고 부품 가장자리의 찌꺼기가 증가할 수 있습니다. 기본적으로 스크랩에 "양호한 절단"을 적용하는 것입니다.
대부분의 플라즈마 패널 절단 테이블에는 아크 절단 방향과 관련하여 컨트롤러에 프로세스 인텔리전스가 내장되어 있습니다. 그러나 로봇 공학 분야에서 이러한 세부 사항은 반드시 알려지거나 이해되지 않으며 아직 일반적인 로봇 컨트롤러에 포함되어 있지 않습니다. 따라서 임베디드 플라즈마 프로세스에 대한 지식을 갖춘 오프라인 로봇 프로그래밍 소프트웨어를 보유하는 것이 중요합니다.
금속을 관통하는 데 사용되는 토치 동작은 플라즈마 절단 소모품에 직접적인 영향을 미칩니다. 플라즈마 토치가 절단 높이(작업물에 너무 가까움)에서 시트를 관통하면 용융 금속의 반동이 실드와 노즐을 빠르게 손상시킬 수 있습니다. 절단 품질이 좋지 않고 소모품 수명이 단축됩니다.
다시 말하지만, 이것은 갠트리가 있는 판금 절단 응용 분야에서 거의 발생하지 않습니다. 높은 수준의 토치 전문 지식이 컨트롤러에 이미 내장되어 있기 때문입니다. 작업자는 적절한 피어싱 높이를 보장하기 위해 일련의 이벤트를 시작하는 피어싱 시퀀스를 시작하기 위해 버튼을 누릅니다. .
첫째, 토치는 일반적으로 공작물 표면을 감지하기 위해 옴 신호를 사용하여 높이 감지 절차를 수행합니다. 플레이트를 배치한 후 토치는 플레이트에서 플라스마 아크가 이송하는 최적의 거리인 이송 높이까지 후퇴합니다. 플라즈마 아크가 전달되면 완전히 가열될 수 있습니다. 이 시점에서 토치는 피어싱 높이로 이동하며, 이는 공작물에서 더 안전한 거리이고 용융된 재료의 블로우백에서 더 멀리 떨어져 있습니다. 토치는 이것을 유지합니다. 플라즈마 아크가 플레이트를 완전히 관통할 때까지의 거리입니다. 피어싱 지연이 완료된 후 토치는 금속 플레이트를 향해 아래로 이동하여 절단 동작을 시작합니다(그림 4 참조).
다시 말하지만, 이 모든 지능은 일반적으로 로봇 컨트롤러가 아니라 시트 절단에 사용되는 플라즈마 컨트롤러에 내장되어 있습니다. 로봇 절단에는 또 다른 복잡성이 있습니다. 잘못된 높이에서 피어싱하는 것은 충분히 나쁩니다. 그러나 다축 모양을 절단할 때 토치는 작업물 및 재료 두께에 가장 적합한 방향이 아닐 수 있습니다. 토치가 피어싱하는 금속 표면에 수직이 아닌 경우 결국 필요한 것보다 더 두꺼운 단면을 절단하여 소모품 수명을 낭비하게 됩니다. 또한 윤곽이 있는 작업물을 피어싱합니다. 잘못된 방향은 토치 어셈블리를 공작물 표면에 너무 가깝게 배치하여 용융 블로우백에 노출되고 조기 고장을 일으킬 수 있습니다(그림 5 참조).
압력 용기의 헤드를 구부리는 로봇 플라즈마 절단 애플리케이션을 고려하십시오. 시트 절단과 유사하게 로봇 토치는 천공을 위해 가능한 가장 얇은 단면을 보장하기 위해 재료 표면에 수직으로 배치해야 합니다. 플라즈마 토치가 공작물에 접근함에 따라 , 용기 표면을 찾을 때까지 높이 감지를 사용한 다음 토치 축을 따라 후퇴하여 높이를 전송합니다. 호가 전송된 후 토치는 토치 축을 따라 다시 후퇴하여 블로우백으로부터 안전하게 떨어져 높이를 뚫습니다(그림 6 참조). .
피어싱 지연이 만료되면 토치는 절단 높이까지 내려갑니다. 윤곽을 처리할 때 토치는 원하는 절단 방향으로 동시에 또는 단계적으로 회전합니다. 이 시점에서 절단 순서가 시작됩니다.
로봇을 과결정 시스템(overdetermined system)이라고 합니다. 즉, 같은 지점에 도달하는 데에는 여러 가지 방법이 있습니다. 즉, 로봇에게 움직이는 법을 가르치는 사람이나 다른 사람은 로봇 동작을 이해하거나 기계가공을 이해하는 데 어느 정도의 전문 지식이 있어야 합니다. 플라즈마 절단의 요구 사항.
티치 펜던트가 발전했지만 일부 작업은 본질적으로 티치 펜던트 프로그래밍에 적합하지 않습니다. 특히 소량의 혼합 부품이 많이 포함된 작업입니다. 복잡한 부품의 경우 일.
플라즈마 절단 모듈로 설계된 오프라인 로봇 프로그래밍 소프트웨어는 이러한 전문 지식을 포함합니다(그림 7 참조). 여기에는 플라즈마 가스 절단 방향, 초기 높이 감지, 피어싱 시퀀싱, 토치 및 플라즈마 공정을 위한 절단 속도 최적화가 포함됩니다.
그림 2. 날카로운("뾰족한") 토치는 로봇식 플라즈마 절단에 더 적합합니다. 그러나 이러한 토치 형상을 사용하더라도 충돌 가능성을 최소화하기 위해 절단 높이를 높이는 것이 가장 좋습니다.
이 소프트웨어는 과결정 시스템을 프로그래밍하는 데 필요한 로봇 공학 전문 지식을 제공합니다. 이 소프트웨어는 로봇 엔드 이펙터(이 경우 플라즈마 토치)가 공작물에 도달할 수 없는 상황 또는 특이점을 관리합니다.공동 한계;초과 여행;손목 롤오버;충돌 감지;외부 축;및 도구 경로 최적화. 먼저 프로그래머는 완성된 부품의 CAD 파일을 오프라인 로봇 프로그래밍 소프트웨어로 가져온 다음 충돌 및 범위 제약을 고려하여 피어싱 지점 및 기타 매개변수와 함께 절단할 모서리를 정의합니다.
오프라인 로봇 공학 소프트웨어의 최신 버전 중 일부는 소위 작업 기반 오프라인 프로그래밍을 사용합니다. 이 방법을 사용하면 프로그래머가 자동으로 절단 경로를 생성하고 한 번에 여러 프로파일을 선택할 수 있습니다. 프로그래머는 절단 경로와 방향을 표시하는 모서리 경로 선택기를 선택할 수 있습니다. , 그리고 시작점과 끝점, 플라즈마 토치의 방향과 기울기를 변경하도록 선택합니다. 일반적으로 프로그래밍은 시작되고(로봇 암 또는 플라즈마 시스템의 브랜드와 무관) 특정 로봇 모델을 포함하도록 진행됩니다.
결과 시뮬레이션은 안전 장벽, 고정 장치 및 플라즈마 토치와 같은 요소를 포함하여 로봇 셀의 모든 것을 고려할 수 있습니다. 그런 다음 작업자의 잠재적인 운동학적 오류 및 충돌을 고려하여 문제를 수정할 수 있습니다. 예를 들어, 시뮬레이션은 압력 용기 헤드의 서로 다른 두 컷 사이의 충돌 문제를 나타낼 수 있습니다. 각 절개는 헤드의 윤곽을 따라 다른 높이에 있으므로 절개 사이의 빠른 움직임은 필요한 간격(작은 세부 사항, 작업이 바닥에 도달하기 전에 해결되어 두통과 낭비를 제거하는 데 도움이 됩니다.
지속적인 노동력 부족과 증가하는 고객 요구로 인해 더 많은 제조업체가 로봇식 플라즈마 절단으로 전환했습니다. 불행히도 많은 사람들은 특히 자동화를 통합하는 사람들이 플라즈마 절단 프로세스에 대한 지식이 부족한 경우 더 많은 합병증을 발견하기 위해 물 속으로 뛰어듭니다. 이 경로는 오직 좌절로 이어집니다.
처음부터 플라즈마 절단 지식을 통합하면 상황이 바뀝니다. 플라즈마 프로세스 지능을 통해 로봇은 가장 효율적인 피어싱을 수행하기 위해 필요에 따라 회전하고 이동할 수 있어 소모품의 수명을 연장합니다. 올바른 방향으로 절단하고 공작물을 피하기 위해 기동합니다. 충돌. 이 자동화 경로를 따를 때 제조업체는 보상을 받습니다.
이 기사는 2021 FABTECH 컨퍼런스에서 발표된 "3D 로봇 플라즈마 절단의 발전"을 기반으로 합니다.
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