Roboter-Plasmaschneiden in einer 3D-Welt

Aug 16, 2023

ARC Specialties hat mithilfe wesentlicher Offline-Programmiertools eine schlüsselfertige Lösung für das 3D-Roboterplasmaschneiden entworfen und gebaut. Mit den richtigen Partnern an Ihrer Seite ist keine Herausforderung zu groß.

Fallstudie von | Robotermeister

Die Automatisierung des Plasmaschneidens im dreidimensionalen Raum erfordert Höchstleistungen aller Beteiligten. Einen Roboter so zu programmieren, dass er den Plasmabrenner in verschiedenen Winkeln und Geschwindigkeiten manövriert, um gleichzeitig gleichmäßige Kurven und glatte Fasen in drei Dimensionen zu erzeugen, ist eine große Aufgabe.

ARC Specialties, Inc. lebt von der Lösung von Problemen. Mit fast 40 Jahren Erfahrung im Fügen und Schneiden von Metallen hat der Automatisierungsintegrator mit Sitz in Houston, Texas, Maschinen für die Verbraucher-, Öl- und Gas-, Verteidigungs- und Forschungsindustrie in über 30 Ländern gebaut. Anstatt einen Einheitsansatz zu verfolgen, entwickeln sie innovative Lösungen, die individuelle betriebliche Anforderungen erfüllen und nachhaltiges Wachstum unterstützen. ARC findet immer die Lösung für das Problem.

Da immer mehr Industrien Fertigungsprozesse zu fordern begannen, die über das traditionelle 2D-Plattenschneiden hinausgingen, wandte sich der Hersteller fortschrittlicher Schneidlösungen, Hypertherm, Inc., an ARC Specialties mit der Idee, eine automatisierte Lösung für das 3D-Roboter-Plasmaschneiden zu entwerfen und zu bauen. Das Ergebnis war eine gemeinsame Anstrengung.

Dieses spezielle Puzzle bestand aus drei Teilen: dem Schneidsystem, dem Roboter und der Software. Die fortschrittlichen Plasmaschneidsysteme von Hypertherm und die leistungsstarke Robotersteuerung von KUKA Robotics nutzen beide EtherCAT-Kommunikation und passen daher von Anfang an gut zusammen. Beide Unternehmen hatten bereits eine Beziehung zu ARC Specialties und waren sich der Expertise des Integrators im Bereich Bewegungssteuerung bewusst. Die Empfehlung von KUKA an ARC, die Softwareseite in Angriff zu nehmen und alle Zellkomponenten zu integrieren, stärkte die Allianz nur.

Die Idee bestand darin, ein schlüsselfertiges Fertigungssystem zu schaffen, das CAD-Zeichnungen schnell und einfach in dreidimensionale plasmageschnittene Stahlteile umwandeln kann, ohne dass arbeitsintensive Programmierung erforderlich ist. Hier wurde die Offline-Programmiersoftware Robotmaster von Hypertherm zu einem integralen Bestandteil des Puzzles.

„Robotmaster ist unerlässlich“, sagt ARC-Gründer und Präsident Dan Allford. „Eine 3D-CAD-Zeichnung zeigt einfach, wie das endgültige Teil aussehen sollte. Es sind eine Menge Informationen erforderlich, um den Roboterpfad und die Parameter für die Erstellung des Teils zu generieren. Der Plasmabrenner muss zur Außenseite jeder Schnittlinie versetzt und angewinkelt werden.“ in die richtige Richtung. Komplexe Kurven müssen in kleine Spline-Segmente zerlegt werden, um einen glatten Endschnitt zu erzeugen.“

„Es könnten Tausende von Codezeilen sein“, sagt Allford. „Das könnte kein Mensch schaffen. Das ist alles Robotmaster.“

Die Robotmaster-Software macht eine Punkt-für-Punkt-Programmierung des Roboters überflüssig und spart so Zeit und Arbeit. Auch die Offline-Programmierung (OLP) erhöht die Betriebszeit, da die Produktion nicht unterbrochen werden muss, während der Roboter für einen neuen Job programmiert wird.

Mit allen Mitarbeitern an Bord entwarf und baute ARC Specialties die FlexFab™ 3D-Roboter-Plasmaschneidzelle. Das System feierte sein Debüt auf der FABTECH Expo im Jahr 2019. Messebesucher konnten CAD-to-Path in Echtzeit sehen und aus erster Hand erleben, wie einfach es mit der Robotmaster-Software war. Während die Zuschauer staunend zusahen, konnte man das Design eines Teils ändern, einen Knopf drücken und der Roboter würde es sofort schneiden.

„Jeder kann ein Plasma an einen Roboter hängen. Aber dann muss man dem Roboter noch das Muster beibringen“, sagt Allford. „Wir nehmen eine CAD-Zeichnung und importieren sie in die Robotmaster-Software. Von dort wandeln wir sie in Robotercode um und fertigen dreidimensionale Teile ohne dazwischen liegende Programmierung. FlexFab wandelt 3D-Zeichnungen ohne Zwischenschritte in 3D-Teile um.“

Die 3D-Welt erfordert Flexibilität. Was macht also den „Flex“ in FlexFab aus? Der Sechs-Achs-Roboter zum Beispiel. Ein weiterer Grund ist die Software.

Im Vergleich zu einem Standard-CNC-Plasmatisch oder einer speziell angefertigten Maschine ist diese flexible Roboterzelle nicht nur in der Lage, dreidimensionale Teile und komplexe Formen zu erstellen, Sie können sie auch zum Schneiden zweidimensionaler Teile verwenden. Dies ist besonders vorteilhaft für Anwendungen mit geringem Volumen und hohem Mix, bei denen Hersteller die Flexibilität häufiger Umrüstungen und eine einfache Programmierung mit der Robotmaster-Software benötigen.

Zu den Kunden von ARC zählen Hersteller von Pipelines für Gas und Öl sowie für allgemeine industrielle Zwecke sowie Hersteller von Druckbehältern und Filtern. Aber jeder Hersteller, der Platten, Rohre, I-Träger, Kanäle oder Winkel schneidet, kann vom FlexFab-System profitieren.

Unabhängig von der Anwendung erleichtern die Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit von Robotmaster auch den Integrationsprozess.

„Robotmaster ermöglicht es uns, anspruchsvollere Probleme anzugehen“, sagt Kevin Sevcik, Programmierer für Steuerungssysteme bei ARC. „Es ist schneller als andere Ansätze, die wir in der Vergangenheit mit solchen Zellen verfolgt haben. Einige Geometrien sind kompliziertere Formen, die unter dem Gesichtspunkt des Typs in einer Reihe von Dimensionen nicht praktikabel wären. Das brauchen Sie wirklich.“ Offline-Programmiersoftware. Robotmaster ist am einfachsten zu bedienen.“

Sevcik von ARC war für die Präzisionssteuerung des FlexFab-Systems verantwortlich. Die Fähigkeit der Zelle, die Schnittparameter alle paar Millimeter im Handumdrehen zu optimieren, ist ein Beweis für die Leistungsfähigkeit von ARC bei der Bewegungssteuerung. Die Simulations- und Pfadoptimierungstools von Robotmaster helfen selbst hochqualifizierten, erfahrenen Programmierern wie Sevcik, fehlerfreie Robotertrajektorien sowohl für einfache als auch komplexe Anwendungen zu visualisieren und zu optimieren.

„Manchmal gibt es Bewegungen, die Sie mit dem Roboter ausführen müssen, bei denen Sie auf eine Singularität oder eine Grenze auf einer der Achsen stoßen. Die Pfadoptimierung von Robotmaster macht es viel einfacher, diese Grenzen zu erkennen und sich um sie herum zurechtzufinden.“ „, sagt Sevcik.

Die Vorverarbeitungswerkzeuge von Robotmaster sind aus der Sicht des Roboterprogrammierers konzipiert. Auf dem Bildschirm vor sich sehen Benutzer potenzielle Fehler, bevor sie auftreten. Richten Sie den Brenner in diese Richtung, die Zone wird rot. Versuchen Sie es andersherum, es wird grün. Es kann losgehen. Die Pfadoptimierung wird visualisiert.

Zukünftig wird ARC Specialties eng mit dem Robotmaster-Team zusammenarbeiten, um den Roboterpfad-Generierungsprozess für das 3D-Plasmaschneiden zu optimieren. Die Flexibilität der Robotmaster-Plattform macht sie an die individuellen Bedürfnisse der Integratoren anpassbar.

ARC hat kürzlich FANUC-Roboter in das FlexFab-Konzept integriert und plant, das System auch mit ABB-Robotern zu integrieren. Mit Robotmaster ist das ganz einfach, da die einzige Softwarelösung mit allen großen Robotermarken funktioniert.

„Wenn wir ein Problem haben, müssen wir wissen, dass wir jemanden hinzuziehen können, der sich mit dem Prozess auskennt“, sagt John Martin, Vice President of Operations bei ARC. „Deshalb sind solche Beziehungen zu Robotmaster und Hypertherm so wichtig.“

Mit den richtigen Partnern an Ihrer Seite meistern Sie jede Herausforderung.

Robotmaster, eine Marke von Hypertherm Associates, ist eine Offline-Roboterprogrammierungssoftware, die Herstellern hilft, die Produktivität ihrer Roboter durch einfache und effiziente Roboterprogrammierung für eine Vielzahl von Anwendungen wie Schneiden, Trimmen, Fräsen, Schweißen, Sprühen, Polieren und Schleifen zu maximieren , Schleifen, Entgraten und mehr. Robotmaster nutzt integrierte CAD/CAM-Funktionen, um die Roboterprogrammierung für jeden, auch für Erstanwender, einfach und intuitiv zu gestalten.

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