მეტი პროცესის ცოდნა, უკეთესი რობოტული პლაზმური ჭრა

ინტეგრირებული რობოტული პლაზმური ჭრა მოითხოვს არა მხოლოდ რობოტული მკლავის ბოლოზე მიმაგრებულ ჩირაღდანს. პლაზმური ჭრის პროცესის ცოდნა მთავარია. საგანძური
ლითონის მწარმოებლები მთელ ინდუსტრიაში - სახელოსნოებში, მძიმე ტექნიკაში, გემთმშენებლობასა და ფოლადის კონსტრუქციებში - ცდილობენ დააკმაყოფილონ მიწოდების მოთხოვნები და ამავდროულად გადააჭარბონ ხარისხის მოთხოვნებს. ისინი მუდმივად ცდილობენ შეამცირონ ხარჯები და ამავდროულად უმკლავდებიან კვალიფიციური მუშახელის შენარჩუნების მუდმივ პრობლემას. ბიზნესი ადვილი არ არის.
ამ პრობლემების უმეტესობა შეიძლება მივაკუთვნოთ ხელით დამუშავების პროცესებს, რომლებიც დღემდე გავრცელებულია ინდუსტრიაში, განსაკუთრებით რთული ფორმის პროდუქტების წარმოებისას, როგორიცაა სამრეწველო კონტეინერების სახურავები, მოხრილი სტრუქტურული ფოლადის კომპონენტები და მილები და მილები. ბევრი მწარმოებელი დამუშავების დროის 25-დან 50 პროცენტამდე უთმობს ხელით მარკირებას, ხარისხის კონტროლს და კონვერტაციას, მაშინ როდესაც ფაქტობრივი ჭრის დრო (როგორც წესი, ხელის ოქსისაწვავის ან პლაზმური საჭრელით) მხოლოდ 10-დან 20 პროცენტამდეა.
ამგვარი ხელით დამუშავებული პროცესებით დახარჯული დროის გარდა, ამ ჭრილების უმეტესობა არასწორი მდებარეობის, ზომების ან ტოლერანტობის გამო ხორციელდება, რაც მოითხოვს ფართომასშტაბიან მეორად ოპერაციებს, როგორიცაა დაფქვა და ხელახლა დამუშავება, ან უარესი, მასალები, რომლებიც ჯართად უნდა გადაიყაროს. ბევრი მაღაზია თავისი დამუშავების მთლიანი დროის 40%-საც კი უთმობს ამ დაბალი ღირებულების სამუშაოსა და ნარჩენებს.
ყოველივე ამან ინდუსტრიაში ავტომატიზაციისკენ სწრაფვა გამოიწვია. სახელოსნომ, რომელიც ავტომატიზირებს რთული მრავალღერძიანი ნაწილების ხელით ჩირაღდნით ჭრის ოპერაციებს, დანერგა რობოტული პლაზმური ჭრის უჯრედი და, გასაკვირი არ არის, რომ დიდი მოგება მიიღო. ეს ოპერაცია გამორიცხავს ხელით დამზადებას და სამუშაო, რომელიც 5 ადამიანს 6 საათს დასჭირდებოდა, ახლა რობოტის გამოყენებით სულ რაღაც 18 წუთში შეიძლება შესრულდეს.
მიუხედავად იმისა, რომ სარგებელი აშკარაა, რობოტული პლაზმური ჭრის დანერგვა მოითხოვს არა მხოლოდ რობოტისა და პლაზმური ჩირაღდნის შეძენას. თუ რობოტული პლაზმური ჭრის გამოყენებას განიხილავთ, აუცილებლად გამოიყენეთ ჰოლისტური მიდგომა და გაითვალისწინეთ მთლიანი ღირებულების ნაკადი. გარდა ამისა, ითანამშრომლეთ მწარმოებლის მიერ მომზადებულ სისტემურ ინტეგრატორთან, რომელიც კარგად იცნობს პლაზმურ ტექნოლოგიას და სისტემის კომპონენტებსა და პროცესებს, რომლებიც საჭიროა იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ყველა მოთხოვნა ინტეგრირებული იყოს ბატარეის დიზაინში.
ასევე გაითვალისწინეთ პროგრამული უზრუნველყოფა, რომელიც, სავარაუდოდ, ნებისმიერი რობოტული პლაზმური ჭრის სისტემის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტია. თუ სისტემაში ინვესტიცია ჩადეთ და პროგრამული უზრუნველყოფა ან რთული გამოსაყენებელია, ან მის გასაშვებად დიდ ექსპერტიზას მოითხოვს, ან აღმოაჩენთ, რომ რობოტის პლაზმურ ჭრაზე ადაპტირებას და ჭრის ტრაექტორიის სწავლებას დიდი დრო სჭირდება, თქვენ უბრალოდ დიდ ფულს ხარჯავთ.
მიუხედავად იმისა, რომ რობოტული სიმულაციის პროგრამული უზრუნველყოფა ფართოდ არის გავრცელებული, ეფექტური რობოტული პლაზმური ჭრის უჯრედები იყენებენ ოფლაინ რობოტული პროგრამირების პროგრამულ უზრუნველყოფას, რომელიც ავტომატურად შეასრულებს რობოტის ბილიკის პროგრამირებას, ამოიცნობს და კომპენსაციას გაუწევს შეჯახებებს და ინტეგრირებს პლაზმური ჭრის პროცესის ცოდნას. პლაზმური პროცესის ღრმა ცოდნის ინტეგრირება მთავარია. ასეთი პროგრამული უზრუნველყოფით, რობოტული პლაზმური ჭრის ყველაზე რთული აპლიკაციების ავტომატიზაციაც კი გაცილებით ადვილი ხდება.
რთული მრავალღერძიანი ფორმების პლაზმურად ჭრას უნიკალური ჩირაღდნის გეომეტრია სჭირდება. ტიპურ XY აპლიკაციაში გამოყენებული ჩირაღდნის გეომეტრიის (იხ. სურათი 1) გამოყენება რთულ ფორმაზე, როგორიცაა მოხრილი წნევის ჭურჭლის თავი, გაზრდის შეჯახების ალბათობას. ამ მიზეზით, ბასრი კუთხის ჩირაღდნები („წვეტიანი“ დიზაინით) უფრო შესაფერისია რობოტული ფორმის ჭრისთვის.
ყველა ტიპის შეჯახების თავიდან აცილება მხოლოდ მკვეთრი კუთხის მქონე ფანრით შეუძლებელია. შეჯახების თავიდან ასაცილებლად, ნაწილის პროგრამა ასევე უნდა შეიცავდეს ჭრის სიმაღლის ცვლილებებს (ანუ ფანრის წვერს სამუშაო ნაწილთან დაშორება უნდა ჰქონდეს) (იხილეთ სურათი 2).
ჭრის პროცესის დროს, პლაზმური გაზი მიედინება ჩირაღდნის კორპუსში მორევის მიმართულებით ჩირაღდნის წვერამდე. ეს ბრუნვითი მოქმედება საშუალებას აძლევს ცენტრიდანულ ძალას, გაზის სვეტიდან მძიმე ნაწილაკები გამოწიოს საქშენის ხვრელის პერიფერიაზე და იცავს ჩირაღდნის კონსტრუქციას ცხელი ელექტრონების ნაკადისგან. პლაზმის ტემპერატურა 20,000 გრადუს ცელსიუსს უახლოვდება, ხოლო ჩირაღდნის სპილენძის ნაწილები 1,100 გრადუს ცელსიუსზე დნება. სახარჯი მასალები დაცვას საჭიროებს და მძიმე ნაწილაკების საიზოლაციო ფენა უზრუნველყოფს დაცვას.
სურათი 1. სტანდარტული ჩირაღდნის კორპუსები განკუთვნილია ლითონის ფურცლის ჭრისთვის. ერთი და იგივე ჩირაღდნის გამოყენება მრავალღერძიან სამუშაო ნაწილთან შეჯახების ალბათობას ზრდის.
მორევი ჭრილის ერთ მხარეს მეორეზე უფრო ცხელს ხდის. საათის ისრის მიმართულებით მბრუნავი აირის მქონე ჩირაღდნები, როგორც წესი, ჭრილის ცხელ მხარეს რკალის მარჯვენა მხარეს ათავსებენ (ზემოდან ჭრილის მიმართულებით დანახვისას). ეს ნიშნავს, რომ პროცესის ინჟინერი ბევრს მუშაობს ჭრილის კარგი მხარის ოპტიმიზაციაზე და ვარაუდობს, რომ ცუდი მხარე (მარცხნივ) ჯართი იქნება (იხილეთ სურათი 3).
შიდა ნაწილები საათის ისრის საწინააღმდეგო მიმართულებით უნდა მოიჭრას, პლაზმის ცხელი მხარე კიდის მხარეს (ნაწილის კიდის მხარეს) სუფთა ჭრილს აკეთებდეს. ამის ნაცვლად, ნაწილის პერიმეტრი საათის ისრის მიმართულებით უნდა მოიჭრას. თუ ჩირაღდანი არასწორი მიმართულებით ჭრის, ჭრის პროფილში შეიძლება დიდი კონუსურობა შეიქმნას და ნაწილის კიდეზე ნადების რაოდენობა გაიზარდოს. არსებითად, ჯართზე „კარგ ჭრილებს“ აკეთებთ.
გაითვალისწინეთ, რომ პლაზმური პანელების ჭრის მაგიდების უმეტესობას კონტროლერში ჩაშენებული აქვს პროცესის ინტელექტი რკალის ჭრის მიმართულებასთან დაკავშირებით. თუმცა, რობოტიკის სფეროში ეს დეტალები აუცილებლად ცნობილი ან გასაგები არ არის და ისინი ჯერ კიდევ არ არის ჩაშენებული ტიპურ რობოტ კონტროლერში - ამიტომ მნიშვნელოვანია გქონდეთ ოფლაინ რობოტის პროგრამირების პროგრამული უზრუნველყოფა, რომელიც ცოდნით არის აღჭურვილი ჩაშენებული პლაზმური პროცესის შესახებ.
ლითონის გასახვრეტად გამოყენებული ჩირაღდნის მოძრაობა პირდაპირ გავლენას ახდენს პლაზმური ჭრის სახარჯო მასალებზე. თუ პლაზმური ჩირაღდანი ფურცელს ჭრის სიმაღლეზე (დასამუშავებელ ნაწილთან ძალიან ახლოს) გახვრეტს, გამდნარი ლითონის უკუცემამ შეიძლება სწრაფად დააზიანოს დამცავი და საქშენი. ეს იწვევს ჭრის უხარისხობას და სახარჯი მასალის ვადის შემცირებას.
კვლავ, ეს იშვიათად ხდება ფურცლოვანი ლითონის ჭრის აპლიკაციებში, სადაც გამოიყენება პორტალი, რადგან ჩირაღდნის მაღალი დონის ექსპერტიზა უკვე ჩაშენებულია კონტროლერში. ოპერატორი ღილაკზე აჭერს ღილაკს გახვრეტის თანმიმდევრობის დასაწყებად, რაც იწყებს მოვლენების სერიას გახვრეტის სათანადო სიმაღლის უზრუნველსაყოფად.
პირველ რიგში, ჩირაღდანი ასრულებს სიმაღლის სენსორულ პროცედურას, როგორც წესი, ომური სიგნალის გამოყენებით სამუშაო ნაწილის ზედაპირის დასადგენად. ფირფიტის განლაგების შემდეგ, ჩირაღდანი ფირფიტიდან იხსნება გადაცემის სიმაღლემდე, რაც პლაზმური რკალის სამუშაო ნაწილზე გადასატანად ოპტიმალურ მანძილს წარმოადგენს. პლაზმური რკალის გადატანის შემდეგ, მას შეუძლია სრულად გაცხელდეს. ამ ეტაპზე ჩირაღდანი გადადის გახვრეტის სიმაღლეზე, რაც სამუშაო ნაწილიდან უფრო უსაფრთხო მანძილია და გამდნარი მასალის უკუცემისგან უფრო შორს. ჩირაღდანი ინარჩუნებს ამ მანძილს მანამ, სანამ პლაზმური რკალი მთლიანად არ შეაღწევს ფირფიტაში. გახვრეტის შეფერხების დასრულების შემდეგ, ჩირაღდანი ლითონის ფირფიტისკენ მოძრაობს და იწყებს ჭრის მოძრაობას (იხ. სურათი 4).
ისევ და ისევ, ეს ყველაფერი, როგორც წესი, ჩაშენებულია ფურცლის ჭრისთვის გამოყენებულ პლაზმურ კონტროლერში და არა რობოტ კონტროლერში. რობოტურ ჭრას ასევე აქვს სირთულის კიდევ ერთი ფენა. არასწორ სიმაღლეზე გახვრეტა საკმაოდ ცუდია, მაგრამ მრავალღერძიანი ფორმების ჭრისას, ჩირაღდანი შეიძლება არ იყოს სამუშაო ნაწილისა და მასალის სისქის მიხედვით საუკეთესო მიმართულებით. თუ ჩირაღდანი არ არის პერპენდიკულარული მის მიერ გახვრეტილი ლითონის ზედაპირის მიმართ, ის საბოლოოდ საჭიროზე უფრო სქელ განიკვეთს მოჭრის, რაც მოხმარების ვადას კარგავს. გარდა ამისა, კონტურული სამუშაო ნაწილის არასწორი მიმართულებით გახვრეტამ შეიძლება ჩირაღდნის შეკრება სამუშაო ნაწილის ზედაპირთან ძალიან ახლოს მიიტანოს, რაც მას დნობის უკუცემის საფრთხის ქვეშ დააყენებს და ნაადრევ უკმარისობის გამოწვევას გამოიწვევს (იხილეთ სურათი 5).
განვიხილოთ რობოტული პლაზმური ჭრის აპლიკაცია, რომელიც გულისხმობს წნევის ჭურჭლის თავის მოხრას. ფურცლის ჭრის მსგავსად, რობოტული ჩირაღდანი უნდა განთავსდეს მასალის ზედაპირზე პერპენდიკულარულად, რათა უზრუნველყოფილი იყოს პერფორაციისთვის ყველაზე თხელი განივი კვეთა. როდესაც პლაზმური ჩირაღდანი სამუშაო ნაწილს უახლოვდება, ის იყენებს სიმაღლის სენსორს მანამ, სანამ ჭურჭლის ზედაპირს არ იპოვის, შემდეგ კი იკეცება ჩირაღდნის ღერძის გასწვრივ სიმაღლის გადასაცემად. რკალის გადაცემის შემდეგ, ჩირაღდანი კვლავ იკეცება ჩირაღდნის ღერძის გასწვრივ სიმაღლის გასახსნელად, უსაფრთხოდ, უკუცემისგან დაცვით (იხილეთ სურათი 6).
როგორც კი გახვრეტის დაყოვნება ამოიწურება, ჩირაღდანი ჭრის სიმაღლემდე ეცემა. კონტურების დამუშავებისას, ჩირაღდანი ერთდროულად ან ეტაპობრივად ბრუნავს სასურველ ჭრის მიმართულებით. ამ ეტაპზე იწყება ჭრის თანმიმდევრობა.
რობოტებს ზედმეტად განსაზღვრულ სისტემებს უწოდებენ. ამასთან, ერთი და იგივე წერტილამდე მისასვლელად მრავალი გზა არსებობს. ეს ნიშნავს, რომ ნებისმიერ ადამიანს, ვინც რობოტს მოძრაობას ასწავლის, ან ნებისმიერ სხვას, გარკვეული დონის ექსპერტიზა უნდა ჰქონდეს, იქნება ეს რობოტის მოძრაობის გაგებაში თუ პლაზმური ჭრის დამუშავების მოთხოვნების გაგებაში.
მიუხედავად იმისა, რომ სწავლების გულსაკიდები განვითარდა, ზოგიერთი დავალება თავისთავად არ არის შესაფერისი სწავლების გულსაკიდების პროგრამირებისთვის, განსაკუთრებით ის დავალებები, რომლებიც მოიცავს შერეული მცირე მოცულობის ნაწილების დიდ რაოდენობას. რობოტები არ აწარმოებენ პროდუქციას სწავლების დროს და თავად სწავლებას შეიძლება საათები ან თუნდაც დღეები დასჭირდეს რთული ნაწილებისთვის.
პლაზმური ჭრის მოდულებით შექმნილი ოფლაინ რობოტის პროგრამირების პროგრამული უზრუნველყოფა მოიცავს ამ ექსპერტიზას (იხილეთ სურათი 7). ეს მოიცავს პლაზმური გაზის ჭრის მიმართულებას, საწყისი სიმაღლის სენსორს, ხვრელის თანმიმდევრობას და ჭრის სიჩქარის ოპტიმიზაციას ჩირაღდნისა და პლაზმური პროცესებისთვის.
სურათი 2. ბასრი („წვეტიანი“) ჩირაღდნები უფრო მეტად შეეფერება რობოტული პლაზმური ჭრისთვის. თუმცა, ამ ჩირაღდნის გეომეტრიის შემთხვევაშიც კი, შეჯახების ალბათობის შესამცირებლად უმჯობესია ჭრის სიმაღლის გაზრდა.
პროგრამული უზრუნველყოფა უზრუნველყოფს ზედმეტად განსაზღვრული სისტემების პროგრამირებისთვის საჭირო რობოტექნიკის ექსპერტიზას. ის მართავს სინგულაციებს, ანუ სიტუაციებს, როდესაც რობოტული ბოლო ეფექტორი (ამ შემთხვევაში, პლაზმური ჩირაღდანი) ვერ აღწევს სამუშაო ნაწილამდე; სახსრების ზღვრებს; გადაადგილების სიჩქარეს; მაჯის გადაბრუნებას; შეჯახების აღმოჩენას; გარე ღერძებს; და ხელსაწყოს გზის ოპტიმიზაციას. პირველ რიგში, პროგრამისტი იმპორტირებს დასრულებული ნაწილის CAD ფაილს ოფლაინ რობოტის პროგრამირების პროგრამულ უზრუნველყოფაში, შემდეგ განსაზღვრავს გასაჭრელ კიდეს, გახვრეტის წერტილთან და სხვა პარამეტრებთან ერთად, შეჯახებისა და დიაპაზონის შეზღუდვების გათვალისწინებით.
ოფლაინ რობოტიკის პროგრამული უზრუნველყოფის ზოგიერთი უახლესი ვერსია იყენებს ე.წ. დავალებაზე დაფუძნებულ ოფლაინ პროგრამირებას. ეს მეთოდი პროგრამისტებს საშუალებას აძლევს ავტომატურად შექმნან ჭრის ბილიკები და ერთდროულად აირჩიონ მრავალი პროფილი. პროგრამისტს შეუძლია აირჩიოს კიდის ბილიკის სელექტორი, რომელიც აჩვენებს ჭრის გზას და მიმართულებას, შემდეგ კი აირჩიოს საწყისი და დასასრული წერტილების, ასევე პლაზმური ჩირაღდნის მიმართულებისა და დახრილობის შეცვლა. პროგრამირება, როგორც წესი, იწყება (რობოტის მკლავის ან პლაზმური სისტემის ბრენდისგან დამოუკიდებლად) და გრძელდება კონკრეტული რობოტის მოდელის ჩათვლით.
შედეგად მიღებული სიმულაცია ითვალისწინებს რობოტული უჯრედის ყველა დეტალს, მათ შორის ისეთ ელემენტებს, როგორიცაა უსაფრთხოების ბარიერები, სამაგრები და პლაზმური ჩირაღდნები. შემდეგ ის ითვალისწინებს ოპერატორისთვის ნებისმიერ პოტენციურ კინემატიკურ შეცდომას და შეჯახებას, რომელსაც შემდეგ შეუძლია პრობლემის გამოსწორება. მაგალითად, სიმულაციამ შეიძლება გამოავლინოს შეჯახების პრობლემა წნევის ჭურჭლის თავში არსებულ ორ სხვადასხვა ჭრილს შორის. თითოეული ჭრილობა თავის კონტურის გასწვრივ სხვადასხვა სიმაღლეზეა, ამიტომ ჭრილობებს შორის სწრაფი მოძრაობა უნდა ითვალისწინებდეს საჭირო კლირენსს - პატარა დეტალს, რომელიც წყდება სამუშაოს იატაკამდე მიღწევამდე და ხელს უწყობს თავის ტკივილისა და დანაკარგის აღმოფხვრას.
მუშახელის მუდმივმა დეფიციტმა და მომხმარებელთა მზარდმა მოთხოვნამ უფრო მეტი მწარმოებელი აიძულა, რობოტული პლაზმური ჭრისთვის მიემართათ. სამწუხაროდ, ბევრი ადამიანი წყალში ჩაყვინთავს მხოლოდ იმისთვის, რომ აღმოაჩინოს მეტი გართულება, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ავტომატიზაციის ინტეგრირებულ ადამიანებს არ აქვთ ცოდნა პლაზმური ჭრის პროცესის შესახებ. ეს გზა მხოლოდ იმედგაცრუებას გამოიწვევს.
პლაზმური ჭრის ცოდნის თავიდანვე ინტეგრირების შემთხვევაში, ყველაფერი შეიცვლება. პლაზმური პროცესის ინტელექტის წყალობით, რობოტს შეუძლია საჭიროებისამებრ ბრუნვა და მოძრაობა ყველაზე ეფექტური გახვრეტის შესასრულებლად, რაც ახანგრძლივებს სახარჯი მასალების სიცოცხლის ხანგრძლივობას. ის ჭრის სწორი მიმართულებით და მანევრირებს სამუშაო ნაწილთან შეჯახების თავიდან ასაცილებლად. ავტომატიზაციის ამ გზის გავლისას, მწარმოებლები სარგებელს იღებენ.
ეს სტატია ეფუძნება 2021 წლის FABTECH კონფერენციაზე წარდგენილ სტატიას „3D რობოტული პლაზმური ჭრის მიღწევები“.
FABRICATOR არის ჩრდილოეთ ამერიკის წამყვანი ჟურნალი ლითონის ფორმირებისა და დამზადების ინდუსტრიაში. ჟურნალი გთავაზობთ სიახლეებს, ტექნიკურ სტატიებსა და შემთხვევების ისტორიებს, რაც მწარმოებლებს საშუალებას აძლევს, უფრო ეფექტურად შეასრულონ თავიანთი სამუშაო. FABRICATOR ემსახურება ინდუსტრიას 1970 წლიდან.
ახლა The FABRICATOR-ის ციფრულ გამოცემაზე სრული წვდომით, მარტივი წვდომა ძვირფას ინდუსტრიულ რესურსებზე.
„The Tube & Pipe Journal“-ის ციფრული გამოცემა ახლა სრულად ხელმისაწვდომია, რაც უზრუნველყოფს ძვირფასი ინდუსტრიული რესურსების მარტივ წვდომას.
ისარგებლეთ STAMPING Journal-ის ციფრული გამოცემის სრული წვდომით, რომელიც გთავაზობთ უახლეს ტექნოლოგიურ მიღწევებს, საუკეთესო პრაქტიკას და ინდუსტრიის სიახლეებს ლითონის შტამპირების ბაზრისთვის.
ახლა The Fabricator en Español-ის ციფრულ გამოცემაზე სრული წვდომით, ძვირფასი ინდუსტრიული რესურსების მარტივი წვდომით.