अधिक प्रक्रिया ज्ञान, बेहतर रोबोटिक प्लाज्मा कटिंग

एकीकृत रोबोटिक प्लाज्मा कटिंग के लिए रोबोटिक भुजा के अंत में लगे टॉर्च से अधिक की आवश्यकता होती है। प्लाज्मा कटिंग प्रक्रिया का ज्ञान महत्वपूर्ण है।
उद्योग जगत में धातु निर्माता - कार्यशालाओं, भारी मशीनरी, जहाज निर्माण और संरचनात्मक इस्पात में - गुणवत्ता आवश्यकताओं से अधिक मांग करते हुए डिलीवरी की अपेक्षाओं को पूरा करने का प्रयास करते हैं। वे कुशल श्रमिकों को बनाए रखने की हमेशा मौजूद समस्या से निपटने के साथ-साथ लागत को कम करने की लगातार कोशिश कर रहे हैं। व्यवसाय आसान नहीं है।
इनमें से कई समस्याओं का कारण मैनुअल प्रक्रियाएं हैं जो अभी भी उद्योग में प्रचलित हैं, विशेष रूप से जटिल आकार के उत्पादों जैसे औद्योगिक कंटेनर ढक्कन, घुमावदार संरचनात्मक स्टील घटकों और पाइप और ट्यूबिंग के निर्माण में। कई निर्माता अपने मशीनिंग समय का 25 से 50 प्रतिशत मैनुअल मार्किंग, गुणवत्ता नियंत्रण और रूपांतरण के लिए समर्पित करते हैं, जब वास्तविक काटने का समय (आमतौर पर हाथ से पकड़े जाने वाले ऑक्सीफ्यूल या प्लाज्मा कटर के साथ) केवल 10 से 20 प्रतिशत होता है।
ऐसी मैनुअल प्रक्रियाओं में लगने वाले समय के अतिरिक्त, इनमें से कई कट गलत विशेषता स्थानों, आयामों या सहनशीलता के आसपास किए जाते हैं, जिसके लिए व्यापक द्वितीयक कार्यों जैसे कि पीसने और पुनः कार्य करने की आवश्यकता होती है, या इससे भी बदतर, सामग्री को नष्ट करने की आवश्यकता होती है। कई दुकानें अपने कुल प्रसंस्करण समय का 40% इस कम मूल्य के कार्य और अपशिष्ट के लिए समर्पित करती हैं।
इन सबके कारण उद्योग स्वचालन की ओर अग्रसर हुआ है। एक दुकान जो जटिल बहु-अक्षीय भागों के लिए मैनुअल टॉर्च कटिंग कार्यों को स्वचालित करती है, ने रोबोट प्लाज्मा कटिंग सेल को लागू किया और, आश्चर्य की बात नहीं कि, उसे भारी लाभ हुआ। इस ऑपरेशन में मैनुअल लेआउट समाप्त हो गया है, और जो काम 5 लोगों को 6 घंटे में करना पड़ता था, वह अब रोबोट का उपयोग करके केवल 18 मिनट में किया जा सकता है।
हालांकि लाभ स्पष्ट हैं, रोबोटिक प्लाज्मा कटिंग को लागू करने के लिए सिर्फ एक रोबोट और प्लाज्मा टॉर्च खरीदने से अधिक की आवश्यकता होती है। यदि आप रोबोटिक प्लाज्मा कटिंग पर विचार कर रहे हैं, तो एक समग्र दृष्टिकोण अपनाना सुनिश्चित करें और संपूर्ण मूल्य धारा को देखें। इसके अतिरिक्त, एक निर्माता-प्रशिक्षित सिस्टम इंटीग्रेटर के साथ काम करें जो प्लाज्मा प्रौद्योगिकी और सिस्टम घटकों और प्रक्रियाओं को समझता हो और यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक हो कि सभी आवश्यकताएं बैटरी डिजाइन में एकीकृत हों।
सॉफ्टवेयर पर भी विचार करें, जो किसी भी रोबोटिक प्लाज्मा कटिंग प्रणाली के सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक है। यदि आपने किसी प्रणाली में निवेश किया है और सॉफ्टवेयर का उपयोग करना कठिन है, या इसे चलाने के लिए बहुत अधिक विशेषज्ञता की आवश्यकता है, या आपको लगता है कि रोबोट को प्लाज्मा कटिंग के अनुकूल बनाने और कटिंग पथ सिखाने में बहुत समय लगता है, तो आप बहुत सारा पैसा बर्बाद कर रहे हैं।
जबकि रोबोट सिमुलेशन सॉफ्टवेयर आम है, प्रभावी रोबोट प्लाज्मा कटिंग कोशिकाएं ऑफ़लाइन रोबोट प्रोग्रामिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग करती हैं जो स्वचालित रूप से रोबोट पथ प्रोग्रामिंग करेगी, टकरावों की पहचान और क्षतिपूर्ति करेगी, और प्लाज्मा कटिंग प्रक्रिया ज्ञान को एकीकृत करेगी। गहन प्लाज्मा प्रक्रिया ज्ञान को शामिल करना महत्वपूर्ण है। इस तरह के सॉफ्टवेयर के साथ, सबसे जटिल रोबोट प्लाज्मा कटिंग अनुप्रयोगों को भी स्वचालित करना बहुत आसान हो जाता है।
प्लाज्मा से जटिल बहु-अक्षीय आकृतियों को काटने के लिए अद्वितीय मशाल ज्यामिति की आवश्यकता होती है। एक विशिष्ट XY अनुप्रयोग (चित्र 1 देखें) में प्रयुक्त मशाल ज्यामिति को एक जटिल आकृति, जैसे कि एक घुमावदार दबाव पोत शीर्ष पर लागू करें, और आप टकराव की संभावना बढ़ा देंगे। इस कारण से, तीक्ष्ण कोण वाली मशालें (एक “नुकीले” डिजाइन के साथ) रोबोटिक आकृति काटने के लिए बेहतर अनुकूल हैं।
सभी प्रकार की टक्करों को केवल तीक्ष्ण कोण वाली टॉर्च से टाला नहीं जा सकता। टक्करों से बचने के लिए पार्ट प्रोग्राम में कट की ऊंचाई में परिवर्तन भी शामिल होना चाहिए (अर्थात टॉर्च की नोक को कार्यवस्तु से क्लीयरेंस होना चाहिए) (चित्र 2 देखें)।
काटने की प्रक्रिया के दौरान, प्लाज्मा गैस मशाल के शरीर से भंवर दिशा में मशाल की नोक तक बहती है। यह घूर्णी क्रिया केन्द्रापसारक बल को गैस स्तंभ से भारी कणों को नोजल छेद की परिधि तक खींचने की अनुमति देती है और मशाल संयोजन को गर्म इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह से बचाती है। प्लाज्मा का तापमान 20,000 डिग्री सेल्सियस के करीब है, जबकि मशाल के तांबे के हिस्से 1,100 डिग्री सेल्सियस पर पिघल जाते हैं। उपभोग्य सामग्रियों को सुरक्षा की आवश्यकता होती है, और भारी कणों की एक इन्सुलेटिंग परत सुरक्षा प्रदान करती है।
चित्र 1. मानक टॉर्च बॉडी को शीट मेटल कटिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है। बहु-अक्ष अनुप्रयोग में एक ही टॉर्च का उपयोग करने से वर्कपीस के साथ टकराव की संभावना बढ़ जाती है।
भंवर के कारण कट का एक भाग दूसरे भाग की अपेक्षा अधिक गर्म हो जाता है। दक्षिणावर्त दिशा में घूमने वाली गैस वाली मशालें आमतौर पर कट के गर्म भाग को चाप के दाईं ओर रखती हैं (जब कट की दिशा में ऊपर से देखा जाता है)। इसका अर्थ है कि प्रक्रिया इंजीनियर कट के अच्छे भाग को अनुकूलित करने के लिए कड़ी मेहनत करता है और यह मान लेता है कि खराब भाग (बाएं) स्क्रैप होगा (चित्र 3 देखें)।
आंतरिक विशेषताओं को वामावर्त दिशा में काटा जाना चाहिए, जिसमें प्लाज्मा का गर्म भाग दाईं ओर (भाग के किनारे की ओर) एक साफ कट बनाता है। इसके बजाय, भाग की परिधि को दक्षिणावर्त दिशा में काटा जाना चाहिए। यदि मशाल गलत दिशा में काटती है, तो यह कट प्रोफ़ाइल में एक बड़ा टेपर बना सकती है और भाग के किनारे पर गंदगी बढ़ा सकती है। अनिवार्य रूप से, आप स्क्रैप पर "अच्छे कट" लगा रहे हैं।
ध्यान दें कि अधिकांश प्लाज्मा पैनल कटिंग टेबलों में आर्क कट की दिशा के संबंध में नियंत्रक में प्रक्रिया बुद्धिमत्ता अंतर्निहित होती है। लेकिन रोबोटिक्स के क्षेत्र में, ये विवरण आवश्यक रूप से ज्ञात या समझे नहीं जाते हैं, और वे अभी तक एक विशिष्ट रोबोट नियंत्रक में अंतर्निहित नहीं हैं - इसलिए अंतर्निहित प्लाज्मा प्रक्रिया के ज्ञान के साथ ऑफ़लाइन रोबोट प्रोग्रामिंग सॉफ्टवेयर का होना महत्वपूर्ण है।
धातु को छेदने के लिए प्रयुक्त मशाल की गति का प्लाज्मा काटने वाले उपभोज्यों पर सीधा प्रभाव पड़ता है। यदि प्लाज्मा मशाल काटने की ऊंचाई पर (वर्कपीस के बहुत करीब) शीट को छेदती है, तो पिघली हुई धातु की प्रतिक्षेप से शील्ड और नोजल को शीघ्रता से क्षति पहुंच सकती है। इसके परिणामस्वरूप कट की गुणवत्ता खराब होती है और उपभोज्य का जीवनकाल कम हो जाता है।
पुनः, गैन्ट्री के साथ शीट मेटल कटिंग अनुप्रयोगों में ऐसा शायद ही कभी होता है, क्योंकि टॉर्च विशेषज्ञता का उच्च स्तर पहले से ही नियंत्रक में अंतर्निहित होता है। ऑपरेटर पियर्स अनुक्रम आरंभ करने के लिए एक बटन दबाता है, जो उचित पियर्स ऊंचाई सुनिश्चित करने के लिए घटनाओं की एक श्रृंखला आरंभ करता है।
सबसे पहले, मशाल एक ऊंचाई-संवेदन प्रक्रिया निष्पादित करती है, आमतौर पर वर्कपीस सतह का पता लगाने के लिए ओमिक सिग्नल का उपयोग करती है। प्लेट को स्थिति में रखने के बाद, मशाल को प्लेट से स्थानांतरित ऊंचाई तक वापस ले जाया जाता है, जो प्लाज्मा आर्क को वर्कपीस में स्थानांतरित करने के लिए इष्टतम दूरी है। एक बार प्लाज्मा आर्क स्थानांतरित हो जाने के बाद, यह पूरी तरह से गर्म हो सकता है। इस बिंदु पर मशाल पियर्स ऊंचाई पर चली जाती है, जो वर्कपीस से सुरक्षित दूरी है और पिघली हुई सामग्री के ब्लोबैक से दूर है। मशाल इस दूरी को तब तक बनाए रखती है जब तक प्लाज्मा आर्क पूरी तरह से प्लेट में प्रवेश नहीं कर जाता। पियर्स विलंब पूरा होने के बाद, मशाल धातु की प्लेट की ओर नीचे जाती है और काटने की गति शुरू करती है (चित्र 4 देखें)।
फिर से, यह सारी बुद्धिमत्ता आमतौर पर शीट कटिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले प्लाज्मा नियंत्रक में निर्मित होती है, रोबोट नियंत्रक में नहीं। रोबोटिक कटिंग में जटिलता की एक और परत भी होती है। गलत ऊंचाई पर छेद करना काफी बुरा है, लेकिन बहु-अक्षीय आकृतियों को काटते समय, टॉर्च वर्कपीस और सामग्री की मोटाई के लिए सबसे अच्छी दिशा में नहीं हो सकती है। यदि टॉर्च उस धातु की सतह के लंबवत नहीं है जिसे वह छेदती है, तो यह आवश्यकता से अधिक मोटा क्रॉस-सेक्शन काट देगी, जिससे उपभोग्य जीवन बर्बाद हो जाएगा। इसके अतिरिक्त, एक समोच्च वर्कपीस को गलत दिशा में छेदने से टॉर्च असेंबली वर्कपीस की सतह के बहुत करीब आ सकती है, जिससे यह पिघल कर ब्लोबैक के संपर्क में आ सकती है और समय से पहले खराब हो सकती है (चित्र 5 देखें)।
रोबोटिक प्लाज्मा कटिंग अनुप्रयोग पर विचार करें जिसमें दबाव वाहिका के शीर्ष को मोड़ना शामिल है। शीट कटिंग के समान, रोबोटिक टॉर्च को छिद्रण के लिए सबसे पतले संभव क्रॉस-सेक्शन को सुनिश्चित करने के लिए सामग्री की सतह पर लंबवत रखा जाना चाहिए। जैसे ही प्लाज्मा टॉर्च वर्कपीस के पास पहुंचता है, यह ऊंचाई संवेदन का उपयोग करता है जब तक कि यह वाहिका की सतह को नहीं ढूंढ लेता, फिर ऊंचाई को स्थानांतरित करने के लिए टॉर्च अक्ष के साथ पीछे हट जाता है। चाप को स्थानांतरित करने के बाद, टॉर्च को फिर से टॉर्च अक्ष के साथ पीछे हटा दिया जाता है ताकि ऊंचाई को छेदा जा सके, सुरक्षित रूप से ब्लोबैक से दूर (चित्र 6 देखें)।
एक बार जब छेदने का विलंब समाप्त हो जाता है, तो मशाल को काटने की ऊंचाई तक नीचे कर दिया जाता है। आकृति को संसाधित करते समय, मशाल को वांछित काटने की दिशा में एक साथ या चरणों में घुमाया जाता है। इस बिंदु पर, काटने का क्रम शुरू होता है।
रोबोट को अतिनिर्धारित प्रणालियां कहा जाता है। ऐसा कहा जाता है कि, एक ही बिंदु पर पहुंचने के लिए इसके पास कई तरीके हैं। इसका मतलब यह है कि रोबोट को चलना सिखाने वाले व्यक्ति या किसी अन्य व्यक्ति के पास एक निश्चित स्तर की विशेषज्ञता होनी चाहिए, चाहे वह रोबोट की गति को समझने में हो या प्लाज्मा कटिंग की मशीनिंग आवश्यकताओं में।
हालांकि शिक्षण पेंडेंट विकसित हो गए हैं, कुछ कार्य स्वाभाविक रूप से शिक्षण पेंडेंट प्रोग्रामिंग के लिए उपयुक्त नहीं हैं - विशेष रूप से ऐसे कार्य जिनमें बड़ी संख्या में मिश्रित कम मात्रा वाले भाग शामिल हों। रोबोट जब सिखाए जाते हैं तो उत्पादन नहीं करते हैं, और शिक्षण में ही घंटों लग सकते हैं, या जटिल भागों के लिए दिन भी लग सकते हैं।
प्लाज्मा कटिंग मॉड्यूल के साथ डिज़ाइन किया गया ऑफ़लाइन रोबोट प्रोग्रामिंग सॉफ़्टवेयर इस विशेषज्ञता को एम्बेड करेगा (चित्र 7 देखें)। इसमें प्लाज्मा गैस कटिंग दिशा, प्रारंभिक ऊंचाई संवेदन, पियर्स अनुक्रमण, और मशाल और प्लाज्मा प्रक्रियाओं के लिए काटने की गति अनुकूलन शामिल हैं।
चित्र 2. रोबोटिक प्लाज़्मा कटिंग के लिए तीक्ष्ण (“नुकीले”) टॉर्च बेहतर होते हैं। लेकिन इन टॉर्च ज्यामितियों के साथ भी, टकराव की संभावना को कम करने के लिए कट की ऊंचाई बढ़ाना सबसे अच्छा है।
यह सॉफ्टवेयर अतिनिर्धारित प्रणालियों को प्रोग्राम करने के लिए आवश्यक रोबोटिक्स विशेषज्ञता प्रदान करता है। यह विलक्षणताओं, या उन स्थितियों का प्रबंधन करता है, जहां रोबोटिक अंत-प्रभावक (इस मामले में, प्लाज्मा टॉर्च) कार्य-वस्तु तक नहीं पहुंच पाता; संयुक्त सीमाएं; ओवरट्रैवल; कलाई रोलओवर; टकराव का पता लगाना; बाहरी अक्ष; और टूलपाथ अनुकूलन। सबसे पहले, प्रोग्रामर तैयार भाग की CAD फ़ाइल को ऑफ़लाइन रोबोट प्रोग्रामिंग सॉफ़्टवेयर में आयात करता है, फिर टकराव और सीमा बाधाओं को ध्यान में रखते हुए, पियर्स पॉइंट और अन्य मापदंडों के साथ काटे जाने वाले किनारे को परिभाषित करता है।
ऑफ़लाइन रोबोटिक्स सॉफ़्टवेयर के कुछ नवीनतम संस्करण तथाकथित कार्य-आधारित ऑफ़लाइन प्रोग्रामिंग का उपयोग करते हैं। यह विधि प्रोग्रामर को स्वचालित रूप से कटिंग पथ उत्पन्न करने और एक साथ कई प्रोफाइल का चयन करने की अनुमति देती है। प्रोग्रामर एक किनारा पथ चयनकर्ता का चयन कर सकता है जो कटिंग पथ और दिशा दिखाता है, और फिर प्रारंभ और अंत बिंदुओं को बदलने का विकल्प चुनता है, साथ ही प्लाज्मा मशाल की दिशा और झुकाव भी। प्रोग्रामिंग आम तौर पर (रोबोटिक आर्म या प्लाज्मा सिस्टम के ब्रांड से स्वतंत्र) शुरू होती है और एक विशिष्ट रोबोट मॉडल को शामिल करने के लिए आगे बढ़ती है।
परिणामी सिमुलेशन रोबोटिक सेल में सब कुछ ध्यान में रख सकता है, जिसमें सुरक्षा अवरोध, जुड़नार और प्लाज्मा मशाल जैसे तत्व शामिल हैं। फिर यह ऑपरेटर के लिए किसी भी संभावित गतिज त्रुटियों और टकरावों को ध्यान में रखता है, जो तब समस्या को ठीक कर सकता है। उदाहरण के लिए, एक सिमुलेशन दबाव पोत के सिर में दो अलग-अलग कटों के बीच टकराव की समस्या को प्रकट कर सकता है। प्रत्येक चीरा सिर के समोच्च के साथ एक अलग ऊंचाई पर है, इसलिए चीरों के बीच त्वरित गति को आवश्यक निकासी के लिए ध्यान में रखना पड़ता है - एक छोटा सा विवरण, जो काम के फर्श तक पहुंचने से पहले हल किया जाता है, जो सिरदर्द और बर्बादी को खत्म करने में मदद करता है।
लगातार श्रम की कमी और बढ़ती ग्राहक मांग ने अधिक निर्माताओं को रोबोट प्लाज्मा कटिंग की ओर रुख करने के लिए प्रेरित किया है। दुर्भाग्य से, कई लोग अधिक जटिलताओं की खोज के लिए पानी में गोता लगाते हैं, खासकर जब स्वचालन को एकीकृत करने वाले लोगों को प्लाज्मा कटिंग प्रक्रिया का ज्ञान नहीं होता है। यह रास्ता केवल निराशा की ओर ले जाएगा।
प्लाज्मा कटिंग ज्ञान को शुरू से ही एकीकृत करें, और चीजें बदल जाएंगी। प्लाज्मा प्रक्रिया बुद्धिमत्ता के साथ, रोबोट सबसे कुशल छेदन करने के लिए आवश्यकतानुसार घूम सकता है और आगे बढ़ सकता है, जिससे उपभोग्य सामग्रियों का जीवन बढ़ जाता है। यह सही दिशा में काटता है और किसी भी वर्कपीस टकराव से बचने के लिए पैंतरेबाज़ी करता है। स्वचालन के इस मार्ग का अनुसरण करते समय, निर्माता पुरस्कार प्राप्त करते हैं।
यह लेख 2021 FABTECH सम्मेलन में प्रस्तुत “3D रोबोटिक प्लाज्मा कटिंग में प्रगति” पर आधारित है।
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