統合されたロボットプラズマ切断には、ロボットアームの端に取り付けられたトーチ以上のものが必要です。プラズマ切断プロセスの知識が重要です。宝物
業界全体の金属製造業者（ワークショップ、重機、造船、構造用鋼）は、品質要件を超えながら、厳しい納品の期待に応えるよう努めています。彼らは、熟練した労働力を維持するという常に存在する問題に対処しながら、常にコストを削減しようとしています。簡単ではありません。
これらの問題の多くは、特に産業用コンテナの蓋、湾曲した構造用鋼部品、パイプやチューブなどの複雑な形状の製品を製造する場合に、業界でまだ普及している手動プロセスにまでさかのぼることができます。多くの製造業者は、その25〜50％を費やしています。実際の切断時間（通常は手持ち式のオキシ燃料またはプラズマカッターを使用）がわずか10〜20％の場合の、手動マーキング、品質管理、および変換までの加工時間。
このような手動プロセスにかかる時間に加えて、これらのカットの多くは、間違ったフィーチャーの位置、寸法、または公差の周りで行われるため、研削や再加工などの広範な二次操作が必要になります。さらに悪いことに、廃棄する必要のある材料。この価値の低い作業と廃棄物に対する総処理時間の40％を占めています。
これらすべてが、自動化に向けた業界の推進につながっています。複雑な多軸部品の手動トーチ切断操作を自動化するショップは、ロボットプラズマ切断セルを実装し、当然のことながら、大きな利益を上げました。この操作により、手動レイアウトが不要になり、 5人で6時間ロボットを使ってたった18分でできるようになりました。
メリットは明らかですが、ロボットによるプラズマ切断を実装するには、ロボットとプラズマトーチを購入するだけでなく、ロボットによるプラズマ切断を検討している場合は、全体的なアプローチを取り、バリューストリーム全体を確認する必要があります。プラズマ技術と、すべての要件がバッテリー設計に統合されることを保証するために必要なシステムコンポーネントとプロセスを理解し、理解しているメーカーの訓練を受けたシステムインテグレーター。
また、ロボットプラズマ切断システムの最も重要なコンポーネントの1つであるソフトウェアについても検討してください。システムに投資したことがあり、ソフトウェアの使用が難しい場合、実行するには多くの専門知識が必要な場合、またはそれを見つけた場合ロボットをプラズマ切断に適応させ、切断経路を教えるには多くの時間がかかります。あなたはただたくさんのお金を無駄にしているだけです。
ロボットシミュレーションソフトウェアは一般的ですが、効果的なロボットプラズマ切断セルは、オフラインのロボットプログラミングソフトウェアを利用して、ロボットパスプログラミングを自動的に実行し、衝突を識別して補正し、プラズマ切断プロセスの知識を統合します。深いプラズマプロセスの知識を組み込むことが重要です。このようなソフトウェアでは、最も複雑なロボットプラズマ切断アプリケーションでさえ自動化がはるかに簡単になります。
複雑な多軸形状をプラズマ切断するには、独自のトーチ形状が必要です。一般的なXYアプリケーション（図1を参照）で使用されるトーチ形状を、湾曲した圧力容器のヘッドなどの複雑な形状に適用すると、衝突の可能性が高くなります。このため、鋭角のトーチ（「尖った」デザイン）は、ロボットによる形状切断に適しています。
鋭角の懐中電灯だけではすべての種類の衝突を回避することはできません。衝突を回避するために、パーツプログラムには、切断高さの変更も含める必要があります（つまり、トーチの先端にワークピースとのクリアランスが必要です）（図2を参照）。
切断プロセス中、プラズマガスはトーチ本体を渦方向にトーチ先端に向かって流れます。この回転作用により、遠心力によって重い粒子がガス柱からノズル穴の周囲に引き出され、トーチアセンブリがホットエレクトロンの流れプラズマの温度は20,000℃に近く、トーチの銅部分は1,100℃で溶けます。消耗品には保護が必要であり、重い粒子の絶縁層が保護を提供します。
図1.標準のトーチ本体は板金切断用に設計されています。多軸アプリケーションで同じトーチを使用すると、ワークピースとの衝突の可能性が高くなります。
スワールにより、カットの片側がもう一方よりも熱くなります。時計回りに回転するガスを使用するトーチは、通常、カットの高温側をアークの右側に配置します（上からカットの方向に見た場合）。プロセスエンジニアは、カットの良い面を最適化するために一生懸命働き、悪い面（左）がスクラップになると想定します（図3を参照）。
内部フィーチャーは反時計回りにカットする必要があり、プラズマの高温側が右側（パーツエッジ側）できれいにカットされます。代わりに、パーツの周囲が時計回りにカットされる必要があります。トーチは間違った方向にカットします。カットプロファイルに大きなテーパーが作成され、パーツのエッジのドロスが増加する可能性があります。基本的に、スクラップに「適切なカット」を適用します。
ほとんどのプラズマパネルカッティングテーブルには、アークカットの方向に関するプロセスインテリジェンスがコントローラーに組み込まれていることに注意してください。しかし、ロボット工学の分野では、これらの詳細は必ずしも既知または理解されているわけではなく、一般的なロボットコントローラーにはまだ組み込まれていません。したがって、埋め込まれたプラズマプロセスの知識を備えたオフラインロボットプログラミングソフトウェアを用意することが重要です。
金属を貫通するために使用されるトーチの動きは、プラズマ切断消耗品に直接影響します。プラズマトーチが切断高さ（ワークピースに近すぎる）でシートを貫通すると、溶融金属の反動によってシールドとノズルがすぐに損傷する可能性があります。切断品質が悪く、消耗品の寿命が短くなります。
繰り返しになりますが、ガントリーを使用した板金切断アプリケーションでは、高度なトーチの専門知識がすでにコントローラーに組み込まれているため、これはめったに発生しません。オペレーターはボタンを押してピアスシーケンスを開始し、一連のイベントを開始して適切なピアス高さを確保します。 。
まず、トーチは高さ検知手順を実行し、通常はオーム信号を使用してワークピースの表面を検出します。プレートを配置した後、トーチはプレートから転写高さまで引き込まれます。これは、プラズマアークが移動するのに最適な距離です。プラズマアークが伝達されると、完全に熱くなる可能性があります。この時点で、トーチは、ワークピースからより安全な距離であり、溶融材料のブローバックから遠くなるピアスの高さに移動します。トーチはこれを維持します。プラズマアークがプレートを完全に貫通するまでの距離。ピアス遅延が完了すると、トーチは金属プレートに向かって下降し、切断動作を開始します（図4を参照）。
繰り返しになりますが、このインテリジェンスは通常、ロボットコントローラーではなく、シート切断に使用されるプラズマコントローラーに組み込まれています。ロボット切断には別の複雑さの層もあります。間違った高さでのピアシングは十分に悪いですが、多軸形状を切断する場合、トーチトーチが貫通する金属表面に垂直でない場合、トーチは必要以上に厚い断面を切断し、消耗品の寿命を浪費することになります。さらに、輪郭のあるワークピースを貫通します。方向を間違えると、トーチアセンブリがワークピースの表面に近づきすぎて、メルトブローバックにさらされ、早期の故障を引き起こす可能性があります（図5を参照）。
圧力容器のヘッドを曲げるロボットプラズマ切断アプリケーションを考えてみましょう。シート切断と同様に、ロボットトーチは、ミシン目の可能な限り薄い断面を確保するために、材料表面に対して垂直に配置する必要があります。プラズマトーチがワークピースに近づくとき、それは容器の表面を見つけるまで高さ検知を使用し、次にトーチ軸に沿って後退して高さを伝達します。アークが伝達された後、トーチはトーチ軸に沿って再び後退して高さを貫通し、ブローバックから安全に離れます（図6を参照） 。
ピアス遅延が終了すると、トーチは切断高さまで下げられます。輪郭を処理するとき、トーチは同時にまたは段階的に目的の切断方向に回転されます。この時点で、切断シーケンスが開始されます。
ロボットは過剰決定系と呼ばれますが、同じポイントに到達する方法は複数あります。つまり、ロボットの動きや機械加工を理解するかどうかにかかわらず、ロボットに移動を教える人や他の人は、ある程度の専門知識を持っている必要があります。プラズマ切断の要件。
ティーチペンダントは進化しましたが、一部のタスクはティーチペンダントのプログラミングには本質的に適していません。特に、大量の少量の混合部品が混在するタスクでは、ロボットはティーチ時に生成されず、ティーチング自体に数時間、場合によっては時間がかかる場合があります。複雑な部品の日数。
プラズマ切断モジュールで設計されたオフラインロボットプログラミングソフトウェアには、この専門知識が組み込まれます（図7を参照）。これには、プラズマガス切断方向、初期高さ検知、ピアスシーケンス、トーチおよびプラズマプロセスの切断速度の最適化が含まれます。
図2.鋭い（「尖った」）トーチは、ロボットによるプラズマ切断に適しています。ただし、これらのトーチの形状でも、衝突の可能性を最小限に抑えるために、切断高さを高くするのが最適です。
このソフトウェアは、過剰決定系をプログラムするために必要なロボット工学の専門知識を提供します。これは、特異点、またはロボットのエンドエフェクター（この場合はプラズマトーチ）がワークピースに到達できない状況を管理します。ジョイント制限;オーバートラベル;手首のロールオーバー;衝突検出;外部軸;まず、プログラマーは完成部品のCADファイルをオフラインロボットプログラミングソフトウェアにインポートし、次に、衝突と範囲の制約を考慮して、ピアスポイントやその他のパラメーターとともにカットするエッジを定義します。
オフラインロボティクスソフトウェアの最新のイテレーションの一部は、いわゆるタスクベースのオフラインプログラミングを使用しています。この方法により、プログラマーは切断パスを自動的に生成し、一度に複数のプロファイルを選択できます。プログラマーは、切断パスと方向を示すエッジパスセレクターを選択する場合があります。次に、開始点と終了点、およびプラズマトーチの方向と傾きを変更することを選択します。プログラミングは通常（ロボットアームまたはプラズマシステムのブランドに関係なく）開始され、特定のロボットモデルが含まれるようになります。
結果として得られるシミュレーションでは、安全バリア、固定具、プラズマトーチなどの要素を含む、ロボットセル内のすべてを考慮に入れることができます。次に、オペレーターの潜在的な運動学的エラーや衝突を考慮して、問題を修正できます。たとえば、シミュレーションにより、圧力容器のヘッドの2つの異なるカット間の衝突の問題が明らかになる場合があります。各切開はヘッドの輪郭に沿って異なる高さであるため、切開間の迅速な移動で必要なクリアランスを考慮する必要があります。作業が床に着く前に解決され、頭痛や無駄をなくすのに役立ちます。
持続的な労働力不足と顧客の需要の高まりにより、より多くのメーカーがロボットによるプラズマ切断に目を向けるようになりました。残念ながら、特に自動化を統合する人々がプラズマ切断プロセスの知識を欠いている場合、多くの人々はより多くの複雑さを発見するために水に飛び込みます。欲求不満につながります。
プラズマ切断の知識を最初から統合すると、状況は変化します。プラズマプロセスインテリジェンスを使用すると、ロボットは必要に応じて回転および移動して、最も効率的なピアシングを実行し、消耗品の寿命を延ばすことができます。正しい方向に切断し、ワークピースを回避するように操作します。衝突。この自動化の道をたどると、メーカーは報酬を得ることができます。
この記事は、2021年のFABTECH会議で発表された「3Dロボットプラズマ切断の進歩」に基づいています。
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投稿時間：2022年5月25日
