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机器人等离子切割变得灵活,三维等离子切割

发布时间:2019/10/27 15:52

机器人等离子切割变得灵活

不再只是为了重复大量工作

发布于:2019年10月27日

发表人:江苏科茂自动化有限公司

关于:等离子切割机,三维等离子切割

机器人等离子切割
该自动等离子切割操作可切割矩形管。通过离线编程和模拟生成的剪切路径因作业而异。照片由www.jskemao.cn提供

在制造车间里越来越容易见到机器的身影。对于焊接,以及越来越多的等离子切割,都是如此。

几种特质使机器人等离子切割略有不同。使用示教器时,等离子炬没有导线可触及零件。割炬比焊枪大,这使得在狭窄的区域内难以操纵。切割不仅是从点A到B的问题,而且还包括从直线切割到切割斜角,放慢到圆角并降低电流以最小化热量的问题。变量比比皆是(见图1和2)。

但是据消息人士称,管理这些变量并不像以前那样艰巨。由于取得了几项重大进步,现在,等离子自动切割在高混合量,小批量的环境中变得有意义,在某些情况下,甚至只限于一个。

离线编程和仿真

通过示教器对机器人进行编程可能很麻烦。等离子切割为非接触的,因此编程人员可以使用单独的触发式喷嘴探针(有时使用激光)逐点进行操作,以确定正确的间距。

经常会发生诸如碰撞或机器人触及等问题。完成后,程序员将对切割路径上的每个点进行手动调整。如果零件在切割循环中旋转或线性移动,事情可能会变得更加艰巨。

(机器人等离子切割)的最大障碍之一实际上归结为编程时间。对简单的切削进行编程就意味着要使机器停产。对于简单零件来说,可能需要一个小时,而对于较复杂零件,则可能需要数周。如果在接下来的五年中每天都要每小时运行一次,那么减少两个星期并不是什么大问题。但是,如果您有定制零件和一次性零件,那根本就不合理。这也适用于焊接以及任何机器人应用。

几年前,离线编程实质上就是虚拟的教学挂件。技术人员一点一点地缓慢而乏味地编程自己的方式。当然,编程并不会把机器人束缚在地板上,但是花费了数小时或数天的工程时间。对于一小批,通常不值得付出努力。

如今,离线编程和仿真程序包直接从3-D建模软件读取导出的文件。它更加注重零件而不是机器人。

离线机器人编程变得更加容易使用。如果技术人员接触了流行的3-D CAD系统,他将有可能立即开发机器人程序。”

像加工世界中的CAM软件一样,用于机器人的编程软件会离线生成刀具路径。防护装置,固定装置,割炬,软管,电源和其他组件实际上都在屏幕上显示(见图3)。如果有任何物体触摸另一个物体,则软件会标记程序员,然后程序员可以纠正问题。对于给机器人带来问题的任何编程刀具路径,也是如此。如果程序员更改一个或两个参考点,则程序中成百上千的其他点将使用这些参考点进行适当的调整。
机器人等离子切割,三维等离子切割
对该曲面上的复杂切口进行了编程并离线模拟。图片由 科茂自动化提供。

离线编程的细节随所使用的软件而异,但是所有这些编程器背后的基本思想是,在实际零件到达机器人单元之前,加快编程速度并捕获虚拟空间中的错误。这不仅包括线性切割路径,还包括等离子炬的角位置。

如果看到错误,则可以删除或移动目标(在刀具路径上)并继续前进,如果您生成了整个路径,并且直到机器人开始在模拟中移动之前您都没有意识到错误,那么您可以转到该目标并删除它或移动它。”

离线编程使用虚拟工具中心点(TCP)进行工作,TCP是机器人坐标系的基础。该虚拟环境被认为是“完美的世界”,但是在某些时候,通常在安装机器人系统时,必须根据机器人单元中的实际条件对虚拟世界进行校准。

对于等离子切割,有些人使用的接触喷嘴的点长要等于工件和割炬尖端之间的支撑距离。拧紧到炬管上,接触喷嘴接触工件。这会将脱机程序校准到其实际位置。

灵活切割

为了使用等离子切割机器人切割全新的零件,技术人员首先将完成零件的3-D CAD文件导入离线编程软件,确定他要切割的边(以及刺穿点和其他切割参数) ),并确保没有碰撞和到达限制。然后,他使用已建立的夹具组件库和切削条件来创建程序和仿真。

工具室构建了一个灵活的夹具,其中包括一些精密安装的硬质限位器以及弹簧和肘节夹。将该固定装置放在基板上,然后将其轮到工作区,在此将工件夹紧到位。(或者,技术人员可以使用带有孔的柔性固定台。)

一旦机器人完成了当前的工作,技术人员就会换掉夹具并通过公司网络或USB记忆棒下载新的零件程序。不久,机器人开始切割。整个转换过程只需几分钟。

处理零件变化

根据消息来源,许多(如果不是大多数的话)应用程序都足够准确,以至于它们不需要在单元本身上进行编程修饰。操作员加载零件,启动程序,然后机器人开始切割。

在某些情况下,操作员可能会遇到这样的情况,即夹具或零件的位置无法重复进行,以至于每次都无法完美切割。

 

“因此,我们(使用触觉传感器或其他方法)在不同位置进行测量以了解实际的零件位置。
机器人等离子切割,三维等离子切割
在离线编程和仿真中,对整个机器人系统进行了仿真,可以在零件到达制造车间之前检测出问题。(这显示了焊接应用,但是可以使用机器人等离子切割进行类似的模拟。)
 

同样,等离子切割没有导线可用来确定零件的位置。因此,有时机器人会用触摸感应头(自动或物理探针或激光)更换(自动或在操作员的帮助下)其等离子头。机器人有时还使用视觉系统拍摄零件图片以确定其位置。

有时,更基本的解决方案就足够了。我们已经有人将电线或某种延伸物放在割炬自身上,以便他们可以进行触摸感应进行等离子切割。

根据应用的不同,这些零件定位探针可能垂直于割炬本体延伸。在这种情况下,割炬和测头在机器人程序中都有自己的TCP。

无论采用哪种方法,零件位置感测都可以使机器人知道实际零件在哪里,并通过任何更改来更新程序。此更新不会更改割炬TCP,仅更改零件与机器人的关系。代码将进行调整以遵循零件的新位置。

切割后,等离子割炬仍可能会碰到工件上的一个截面,从而导致切割的电气特性发生变化。在这里,就像焊接一样,等离子切割电源的发展也有所帮助。

机器人可以在切割时实时监控电弧电压,并实时调整割炬到工作的距离,以保持编程的距离并达到一致的切割质量。

适应性强的机器人单元

传统的等离子切割炬比较笨重,端部扁平。现在,带有锥形喷嘴的割炬允许割炬以切割斜角所需的角度接近工件(请参见图4)。

斜面易损件下降到一个点,因此您现在可以将割炬的边缘倾斜至正负45度,仍可将割炬保持在最佳工作距离

他补充说,现在将许多割炬设计为两个部分:一个是主割炬主体,另一个是可拆卸的下部墨盒,其中装有所有可以更换用于不同工作的割炬消耗品。在许多情况下,操作员可以在30秒内更换墨盒。

 

这些应用程序还可以包含自动气体选择控制台,该控制台可以根据工作需要更改气体混合物。操作员使用一个界面向他显示各种气体“配方”,其中还包括预流和后流设置。流量和其他详细信息已经设置。操作员所需要做的就是选择气体配方,然后系统从那里获取。
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现在,机器人系统上的某些等离子切割喷嘴上带有锥度,以允许斜角切割和其他应用,其中割炬以一定角度接近工件。

许多机器人系统可以用焊枪将等离子炬切掉。在某些情况下,机器人单元配备有自动末端执行器工具更换器。“机器人可以在同一周期内自动从等离子切割应用切换到焊接应用说。

用于保护管道(用于风冷和水冷割炬)和其他修整部件(将割炬和其他臂端元件连接到系统其余部分的柔性塑料管)也有助于等离子体切割机器人可以处理更多的工作。

完全铰接的割炬打开了切割选项。假设您必须倒角-没问题,尤其是当您使用锥形喷嘴时。这也意味着割炬正在切割更大的厚度。

使用机器人,您可以通过将炬管稍微向后倾斜以使等离子体向前切割来补偿此问题。这可以使切割速度更快,并且通常可以得到更清洁的边缘。”如果垂直切下(斜切的边缘),则切缝将相对于行进方向向后张开。这会降低切割底部附近的边缘质量。如果没有倾斜割炬的功能,则可能需要大大降低割炬的行程,以免发生这种情况。然而,缓慢的行进速度也会引入过多的热量,从而导致自身的问题。

最佳实践

在使机器人等离子切割适应某些情况下仍然存在一些挑战。切割约1里面或更小的小圆圈可能会有问题。这与机器人手臂小圈运动的能力有关。在这里,某些类型的CNC机床或工作台可能是更好的选择。

当然,还需要遵循机器人操作的最佳实践。这包括电气接地。接地是一件大事,因为高频等离子切割用于建立电弧,并且会影响机器人内部的敏感电子设备。他补充说,等离子切割系统制造商有基本的接地方案可以用作接地。初始点。

另外,请确保割炬的零位置靠近工件。假设工件固定在割炬下方,并且割炬在程序开始时面朝上。在这里,机器人割炬需要翻转180度才能完全进入工件。在整个切割程序中,这会将一个(或多个)机器人关节放置在距离零位置至少180度的位置。对于许多动作,手臂可能需要再走20度或更大角度,以使关节靠近或超过其运动范围。

如果一开始就将头向下指,那么您可以在零度20度内进行所有切割,而180度则可以在20度以内进行。其中一个接近极限,另一个距离不远。

另外,工件应放置在远离机器人可能无法计算其下一动作的位置。假设手臂末端的割炬可以保持稳定,但是手臂上的多个关节可以沿所有方向移动,并且仍保持相同的割炬位置。如果机器人直接到达头顶上方,或者如果机器人倒置安装在其正下方,则可能发生这种情况。在这种情况下,数学涉及无限选项,控制器无法处理这些选项。在机器人技术中,这称为奇点。

机器人无法计算出最佳运动,尽管机器人控制器在处理这些问题方面变得越来越好。

另外,如果将机器人倒置安装,也许可以更好地伸向工件周围,则需要告知某些机器人控制器倒置,因为机器人的运动需要补偿重力。

如果机器人不知道重力是通过哪种方式施加力的,那么它将不知道如何对其进行补偿,因此您会发现精度问题。

程序员还必须考虑以前切割的块将如何疏散该区域。如果团块可能滞留在特定的工件中,则技术人员需要找到将其去除的方法。例如,夹具可能需要能够以某种方式倾斜工件。对于偶尔的工作,可能需要停止切割循环,以便操作员可以进入工作间并清除料块。

夹具本身需要灵活,以处理一个或多个零件族中的各个零件。同时,它们需要足够坚固以承受等离子切割环境。那环境可能很脏。也就是说,机器人也不是免维护的。如果不定期清洁,则等离子粉尘可能会进入机器人手臂的密封圈和其他区域。

等离子切割中的其他典型最佳实践也适用于机器人单元。根据需要检查并更换割炬组件。另外,切开工件边缘后,切勿将割炬吹向空中或使割炬燃烧。

机器人技术和低产量

与焊接一样,自动等离子切割在更多应用中继续变得更加有意义。上游工艺的制造精度也有帮助。结合战略夹具,可最大程度地减少机器人单元中零件几何形状的变化。在更多应用中,机器人不需要探测和补偿零件几何形状的微小变化。

江苏科茂自动化有限公司 www.jskemao.cn

数控切割机制造商

 

它归结为精确的零件,更容易的编程,诸如快速更换工具和可快速调节的气体混合物之类的灵活组件,智能夹具以及用于监视切割电弧状况的智能电源。综上所述,您不再需要大量的一个零件,甚至一个零件系列来证明机器人等离子切割的合理性。