Plasma bidezko ebaketa robotizatu integratuak beso robotikoaren muturrean lotutako zuzi bat baino gehiago behar du. Plasma bidezko ebaketa prozesuaren ezagutza funtsezkoa da. altxorra
Industria osoko metalezko fabrikatzaileek – tailerretan, makineria astunetan, ontzioletan eta altzairu estrukturalean – entrega-itxaropen zorrotzak betetzen saiatzen dira, kalitate-eskakizunak gaindituz. Kostuak murrizten saiatzen dira etengabe, langile kualifikatuak atxikitzeko arazoari aurre egiten dioten bitartean. Negozioak ez dira errazak.
Arazo horietako asko industrian oraindik ere nagusi diren eskuzko prozesuetan egon daitezke, batez ere industria-ontzien tapak, altzairuzko egitura-osagai kurbatuak eta hodiak eta hodien forma konplexuko produktuak fabrikatzerakoan. Fabrikatzaile askok mekanizazio-denboraren % 25etik % 50era bitartekoa erabiltzen dute eskuzko markaketa, kalitate-kontrola eta bihurketa egiteko, benetako ebaketa-denbora (normalean eskuzko oxi-erregai edo plasma ebakitzaile batekin) % 10etik % 20ra bitartekoa baino ez denean.
Eskuzko prozesu horiek kontsumitzen duten denboraz gain, mozketa horietako asko kokapen, dimentsio edo tolerantzia okerretan egiten dira, eta bigarren mailako eragiketa zabalak behar dira, hala nola artezketa eta berregitea, edo, are okerrago, baztertu beharreko materialak. Denda askok prozesatzeko denbora osoaren % 40 eskaintzen diote balio txikiko lan eta hondakin honi.
Horrek guztiak industria automatizaziorantz bultzada bat ekarri du. Pieza konplexuetarako eskuzko zuzi-ebaketa eragiketak automatizatzen dituen tailer batek plasma ebaketa-zelula robotizatu bat ezarri zuen eta, ezustekoa ez den bezala, irabazi handiak izan zituen. Eragiketa honek eskuzko diseinua ezabatzen du, eta 5 pertsona eta 6 ordu beharko lituzkeen lan bat orain 18 minututan egin daiteke robot bat erabiliz.
Abantailak nabariak diren arren, plasma bidezko mozketa robotizatua ezartzeak robot bat eta plasma-zuzi bat erostea baino gehiago eskatzen du. Plasma bidezko mozketa robotizatua aztertzen ari bazara, ziurtatu ikuspegi holistikoa hartzen duzula eta balio-fluxu osoa aztertzen duzula. Gainera, fabrikatzaileak trebatutako sistema-integratzaile batekin lan egin, plasma-teknologia eta sistemaren osagaiak eta prozesuak ulertzen dituena, bateriaren diseinuan baldintza guztiak integratuta daudela ziurtatzeko.
Kontuan hartu softwarea ere, edozein plasma bidezko ebaketa-sistema robotikoren osagai garrantzitsuenetako bat baita, dudarik gabe. Sistema batean inbertitu baduzu eta softwarea erabiltzeko zaila bada, exekutatzeko esperientzia handia behar badu edo robota plasma bidezko ebaketara egokitzeko eta ebaketa-bidea irakasteko denbora asko behar baduzu, diru asko alferrik galtzen ari zara.
Simulazio robotikoko softwarea ohikoa den arren, plasma ebaketa-zelula robotiko eraginkorrek lineaz kanpoko programazio robotikoko softwarea erabiltzen dute, eta honek automatikoki egingo du robotaren ibilbidearen programazioa, talkak identifikatu eta konpentsatuko ditu, eta plasma ebaketa-prozesuaren ezagutza integratuko du. Plasma prozesuaren ezagutza sakona txertatzea funtsezkoa da. Horrelako softwarearekin, plasma ebaketa-aplikazio robotiko konplexuenak ere automatizatzea askoz errazagoa da.
Forma konplexuak ardatz anitzeko plasma bidez ebakitzeko, zuzi-geometria berezia behar da. XY aplikazio tipiko batean erabiltzen den zuzi-geometria (ikus 1. irudia) forma konplexu bati aplikatzen badiozu, hala nola presio-ontzi kurbatu baten buru bati, talkak izateko probabilitatea handituko duzu. Horregatik, angelu zorrotzeko zuziak (punta zorrotzeko diseinua dutenak) egokiagoak dira forma robotikoen ebakitzerako.
Talka mota guztiak ezin dira saihestu angelu zorrotzeko linterna batekin bakarrik. Pieza-programak ebaketa-altueraren aldaketak ere izan behar ditu (hau da, linterna-puntak piezarekiko tartea izan behar du) talkak saihesteko (ikus 2. irudia).
Ebaketa prozesuan zehar, plasma gasa zuziaren gorputzetik behera isurtzen da zurrunbilo norabidean zuziaren puntaraino. Errotazio ekintza honek indar zentrifugoak partikula astunak gas zutabetik tobera zuloaren periferiara ateratzea ahalbidetzen du eta zuziaren multzoa elektroi beroen fluxutik babesten du. Plasmaren tenperatura 20.000 gradu Celsius-etik gertu dago, zuziaren kobrezko piezak, berriz, 1.100 gradu Celsius-tan urtzen diren bitartean. Kontsumigarriek babesa behar dute, eta partikula astunen geruza isolatzaile batek babesa ematen du.
1. irudia. Torxaren gorputz estandarrak xafla metalikoa ebakitzeko diseinatuta daude. Torx bera ardatz anitzeko aplikazio batean erabiltzeak piezarekin talka egiteko aukera handitzen du.
Zurrunbiloak ebakiaren alde bat bestea baino beroago bihurtzen du. Erlojuaren orratzen noranzkoan biratzen duen gasa duten zuziek normalean ebakiaren alde beroa arkuaren eskuinaldean jartzen dute (goitik begiratuta ebakiaren norabidean). Horrek esan nahi du prozesu-ingeniariak gogor lan egiten duela ebakiaren alde ona optimizatzeko eta alde txarra (ezkerrekoa) hondakina izango dela suposatzen duela (ikus 3. irudia).
Barneko ezaugarriak erlojuaren orratzen kontrako noranzkoan moztu behar dira, plasmaren alde beroak eskuineko aldean (pieza ertzaren aldean) ebaki garbi bat eginez. Horren ordez, piezaren perimetroa erlojuaren orratzen noranzkoan moztu behar da. Zuzi-erlojuak norabide okerrean ebakitzen badu, ebaki-profilean konikotasun handia sor dezake eta piezaren ertzean zikinkeria handitu. Funtsean, "ebaketa onak" egiten ari zara txatarrean.
Kontuan izan plasma-panelak mozteko mahai gehienek prozesu-adimena dutela kontrolatzailean txertatuta, arku-ebaketa norabideari dagokionez. Baina robotikaren arloan, xehetasun hauek ez dira nahitaez ezagutzen edo ulertzen, eta oraindik ez daude txertatuta ohiko robot-kontrolatzaile batean; beraz, garrantzitsua da lineaz kanpoko robot-programazio softwarea izatea, txertatutako plasma-prozesuaren ezagutzarekin.
Metala zulatzeko erabiltzen den zuziaren mugimenduak eragin zuzena du plasma ebaketa kontsumigarrietan. Plasma zuziak xafla ebaketa altueran zulatzen badu (lan-piezatik oso gertu), urtutako metalaren atzerakadak babesa eta tobera azkar kaltetu ditzake. Horren ondorioz, ebaketa kalitate eskasa eta kontsumigarrien bizitza murriztu egiten da.
Berriz ere, hau gutxitan gertatzen da xafla metalikoa mozteko aplikazioetan, portiko batekin, zuziaren espezializazio maila altua kontrolatzailean txertatuta baitago. Operadoreak botoi bat sakatzen du zulaketa sekuentzia abiarazteko, eta horrek zulaketa altuera egokia bermatzeko hainbat gertaera abiarazten ditu.
Lehenik eta behin, zuziak altuera-sentsore prozedura bat egiten du, normalean seinale ohmiko bat erabiliz lan-pieza detektatzeko. Plaka kokatu ondoren, zuzia plakatik erretiratzen da transferentzia-altuerara, hau da, plasma-arkua lan-piezara transferitzeko distantzia optimoa. Plasma-arkua transferitu ondoren, guztiz berotu daiteke. Puntu honetan, zuzia zulatzeko altuerara mugitzen da, hau da, lan-piezarekiko distantzia seguruagoa eta urtutako materialaren atzera-kolpetik urrunago. Zuziak distantzia hori mantentzen du plasma-arkua plaka guztiz zeharkatu arte. Zulatzeko atzerapena amaitu ondoren, zuzia metalezko plakarantz jaisten da eta ebaketa-mugimendua hasten du (ikus 4. irudia).
Berriz ere, adimen hori guztia normalean xafla mozteko erabiltzen den plasma kontrolatzailean txertatzen da, ez robot kontrolatzailean. Ebaketa robotikoak beste konplexutasun geruza bat ere badu. Altuera okerrean zulatzea nahikoa txarra da, baina ardatz anitzeko formak moztean, baliteke zuzia ez egotea piezaren eta materialaren lodieraren norabiderik onenean. Zuzia ez badago zulatzen duen metalezko gainazalarekiko perpendikularra, behar baino zeharkako sekzio lodiago bat mozten amaituko du, kontsumigarrien bizitza alferrik galduz. Gainera, pieza konturatua norabide okerrean zulatzeak zuziaren muntaketa piezaren gainazaletik hurbilegi jar dezake, urtutako atzerako putz egiteko arriskuan jarriz eta akats goiztiarra eraginez (ikus 5. irudia).
Demagun plasma bidezko ebaketa aplikazio robotiko bat, non presio-ontzi baten burua tolestu behar den. Xafla ebaketaren antzera, zuzi robotikoa materialaren gainazalarekiko perpendikularra izan behar da, zulaketa egiteko ahalik eta zeharkako sekzio meheena bermatzeko. Plasma zuzia piezara hurbiltzen den heinean, altuera detektatzeko sistema erabiltzen du ontziaren gainazala aurkitu arte, eta gero zuziaren ardatzean zehar erretiratzen da altuera transferitzeko. Arkua transferitu ondoren, zuzia berriro erretiratzen da zuziaren ardatzean zehar altuera zulatzeko, atzerako kolpeetatik urrun (ikus 6. irudia).
Zulatzeko atzerapena amaitutakoan, zuzia ebaketa-altuerara jaisten da. Inguruak prozesatzean, zuzia nahi den ebaketa-norabidera biratzen da aldi berean edo urratsez urrats. Puntu honetan, ebaketa-sekuentzia hasten da.
Robotei gaindeterminatutako sistemak deitzen zaie. Hala ere, puntu berera iristeko hainbat modu daude. Horrek esan nahi du robot bati mugitzen irakasten dion edonork, edo beste edonork, espezializazio maila jakin bat izan behar duela, robotaren mugimendua ulertzeko edo plasma ebaketaren mekanizazio-eskakizunak ulertzeko.
Irakaskuntza-zintzilikarioak eboluzionatu egin diren arren, zeregin batzuk ez dira berez egokiak irakaskuntza-zintzilikarioen programaziorako, batez ere bolumen txikiko pieza misto kopuru handia duten zereginak. Robotek ez dute ekoizten irakasten direnean, eta irakaskuntzak berak orduak edo egunak ere iraun ditzake pieza konplexuen kasuan.
Plasma ebaketa moduluekin diseinatutako lineaz kanpoko robot programazio softwareak espezializazio hau txertatuko du (ikus 7. irudia). Honen barruan sartzen dira plasma gasaren ebaketa norabidea, hasierako altueraren detekzioa, zulaketa sekuentziazioa eta ebaketa abiaduraren optimizazioa zuzi eta plasma prozesuetarako.
2. irudia. Zuzi zorrotzak ("punta zorrotzekoak") egokiagoak dira plasma bidezko ebaketa robotikorako. Baina zuzi-geometria hauekin ere, hobe da ebaketa-altuera handitzea talka egiteko arriskua gutxitzeko.
Softwareak sistema gaindeterminatuak programatzeko beharrezkoa den robotika-espezializazioa eskaintzen du. Singularitateak kudeatzen ditu, edo robot-muturreko efektoreak (kasu honetan, plasma-zuziak) piezara iritsi ezin duen egoerak; junturen mugak; gehiegizko ibilbidea; eskumuturraren iraulketa; talkaren detekzioa; kanpoko ardatzak; eta tresna-ibilbidearen optimizazioa. Lehenik eta behin, programatzaileak amaitutako piezaren CAD fitxategia lineaz kanpoko robot-programazio softwarean inportatzen du, eta ondoren moztu beharreko ertza definitzen du, zulaketa-puntua eta beste parametro batzuk barne, talka- eta distantzia-murrizketak kontuan hartuta.
Lineaz kanpoko robotika softwarearen azken bertsio batzuek zereginetan oinarritutako lineaz kanpoko programazioa erabiltzen dute. Metodo honek programatzaileei ebaketa-bideak automatikoki sortzeko eta hainbat profil aldi berean hautatzeko aukera ematen die. Programatzaileak ebaketa-bidea eta norabidea erakusten dituen ertz-bide hautatzaile bat hauta dezake, eta ondoren hasiera eta amaiera puntuak aldatzea aukera dezake, baita plasma-zuziaren norabidea eta inklinazioa ere. Programazioa, oro har, hasten da (beso robotikoaren edo plasma-sistemaren markaren araberakoa izan gabe) eta robot-eredu espezifiko bat sartzen jarraitzen du.
Emaitza den simulazioak zelula robotikoaren guztia kontuan har dezake, segurtasun-hesiak, euskarriak eta plasma-zuziak bezalako elementuak barne. Ondoren, operadorearentzat gerta daitezkeen akats zinematikoak eta talkak kontuan hartzen ditu, eta honek arazoa zuzendu dezake. Adibidez, simulazio batek presio-ontzi baten buruan bi ebaki desberdinen arteko talka-arazo bat ager dezake. Ebaki bakoitza altuera desberdinean dago buruaren kontura zehar, beraz, ebakien arteko mugimendu azkarrak beharrezko tartea kontuan hartu behar du: xehetasun txiki bat, lana lurrera iritsi aurretik konpontzen dena, buruko minak eta hondakinak ezabatzen laguntzen duena.
Langileen eskasia iraunkorrak eta bezeroen eskaera gero eta handiagoak fabrikatzaile gehiago bultzatu dituzte plasma bidezko mozketa robotikora jotzera. Zoritxarrez, jende askok uretan murgiltzen da konplikazio gehiago aurkitzeko, batez ere automatizazioa integratzen duten pertsonek plasma bidezko mozketa prozesuari buruzko ezagutzarik ez dutenean. Bide horrek frustrazioa baino ez du ekarriko.
Integratu plasma ebaketaren ezagutza hasieratik, eta gauzak aldatuko dira. Plasma prozesuen adimenari esker, robotak biratu eta mugitu egin daiteke behar den moduan zulaketa eraginkorrena egiteko, kontsumigarrien bizitza luzatuz. Norabide egokian ebakitzen du eta piezaren talka saihesteko maniobratzen du. Automatizazio bide hau jarraitzen dutenean, fabrikatzaileek sariak jasotzen dituzte.
Artikulu hau 2021eko FABTECH biltzarrean aurkeztutako "3D Robotic Plasma Cutting in Advances" (3Dko plasma bidezko ebaketa robotikoan) artikuluan oinarrituta dago.
FABRICATOR Ipar Amerikako metalezko moldaketa eta fabrikazio industriako aldizkari nagusia da. Aldizkariak berriak, artikulu teknikoak eta kasuen historiak eskaintzen ditu, fabrikatzaileei beren lana modu eraginkorragoan egiteko aukera emanez. FABRICATOR 1970etik ari da industriari zerbitzua ematen.
Orain, The FABRICATOR aldizkariaren edizio digitalerako sarbide osoa duzula, industriako baliabide baliotsuetarako sarbide erraza.
The Tube & Pipe Journal aldizkariaren edizio digitala guztiz eskuragarri dago orain, industriako baliabide baliotsuetarako sarbide erraza eskainiz.
Gozatu STAMPING Journal aldizkariaren edizio digitalerako sarbide osoaz, metal estanpazio merkaturako azken aurrerapen teknologikoak, jardunbide egokienak eta industriako berriak eskaintzen dituena.
Orain, The Fabricator aldizkariaren edizio digitalerako sarbide osoa duzula, industriako baliabide baliotsuetarako sarbide erraza.
Argitaratze data: 2022ko maiatzaren 25a
