機(jī)器人等離子切割應(yīng)用總結(jié)

機(jī)器人等離子切割應(yīng)用總結(jié)一、等離子切割機(jī)與機(jī)器人連接1.等離子切割機(jī)組成等離子切割機(jī)主要由：電源，高頻裝置，氣體流量控制裝置，開關(guān)閥，割炬組成。其中開關(guān)閥與割炬之間的氣管長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，否則將影響等離子切割效果。在機(jī)器人等離子切割系統(tǒng)中我們一般將電源，高頻裝置，氣體流量控制裝置放在一起，將開關(guān)閥放在機(jī)器人底座或者2、3關(guān)節(jié)上以減短開關(guān)閥與割炬之間的氣管長(zhǎng)度。機(jī)器人切割由于多用與三維切割，姿態(tài)變化比較大。推薦使用機(jī)器人專用的割炬電纜，以延長(zhǎng)使用壽命，提高切割質(zhì)量。OgasStromque^llepow&fsource?Gc^slciturigen(4/%/1Q/15m口dgasStromque^llepow&fsource?Gc^slciturigen(4/%/1Q/15m口d時(shí)Idnger)...W昏眼r)ga-shgg古PHafrmabronnfrr(1,5mJPfegm曰taruft(guradcBO'-SIT)(strafght■…)?PBL(WW15mtbd&r寤nger)arfcfl網(wǎng)f)GSteuii^rl^iturig(1b5moderMnger)..-ortof^psr)Wvir^EtLkkk^bel(5<ri}圖1：凱爾貝HiFouce130+PGE3-HM組件示意圖等離子控制接口目前我們使用的等離子均為手動(dòng)控制，即切割電流，轉(zhuǎn)角電流，提升、下降比率等電源參數(shù)以及離子氣流量，渦流氣流量等氣體流量參數(shù)均由操作人員通過等離子的操作面板進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。這樣在實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)生切割材料變化時(shí)，無法通過預(yù)制程序完成相應(yīng)的參數(shù)設(shè)定，僅適用于單一材質(zhì)，厚度，切割方式的大批量切割。電源參數(shù)調(diào)節(jié)1617181920 2122AEQWarnunq:Leerlaufspannung400VVor(nbetr^bfiohmeundWaiunaBetnebsanleitun^lesen!NurmitPlasmabretinerT*rervutbetretoen!Warning:Opencircuitvoltage400VReadtheTn*tnjctiormonoalsbeforeo&eratlhgandservicingOnlyoperatewithplasmacuttingtorchtypePerCutlAEQWarnunq:Leerlaufspannung400VVor(nbetr^bfiohmeundWaiunaBetnebsanleitun^lesen!NurmitPlasmabretinerT*rervutbetretoen!Warning:Opencircuitvoltage400VReadtheTn*tnjctiormonoalsbeforeo&eratlhgandservicingOnlyoperatewithplasmacuttingtorchtypePerCutl-15-14-13-124 5 67891011

圖2：凱爾貝HiFouce130電源操作面板其中需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的有如下按鈕：4：切割工藝表選擇開關(guān)。主要用于選擇不同厚度，不同材質(zhì)切割工藝參數(shù)表，類似于焊機(jī)中的job設(shè)定。12:切割電流旋鈕。主要用于調(diào)節(jié)切割電流。13：拐角電流選擇開關(guān)。在切割時(shí)如果需要切割拐角，機(jī)器人在尖角處需要減速停止再加速，在這個(gè)過程中如果依舊采用相同的電流，會(huì)導(dǎo)致拐角部位過燒。為了解決這個(gè)問題，可以通過調(diào)整該開關(guān)減小拐角處的切割電流以得到良好的切割效果。該開關(guān)只能選擇拐角電流為電流設(shè)定值的百分比。氣體參數(shù)調(diào)節(jié)圖3：PGE3-HM氣體控制器面板圖通過PGE3-HM僅可以調(diào)節(jié)氣體的流量，氣體的壓力僅可以顯示。氣體壓力需要通過外部的壓力閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3) 切割參數(shù)表HiFocus130-PerCut160f'170d3laiierEian:1-Wldrrom:2D.Q12DD93) 切割參數(shù)表HiFocus130-PerCut160f'170d3laiierEian:1-Wldrrom:2D.Q12DD9cuttingrecords(35-50A)暮2miidstE-1.0037S157(1-8mm)HiFocusZG/PGl:J/d-PGfDG2;0?J?W。辨T:gWGZ:崗:}W--EpositionofselectorswdchonfrontpanolofHIFocus圖4：典型切割參數(shù)表切割機(jī)的用戶手冊(cè)總均配有切割參數(shù)表和消耗品列表，在進(jìn)行切割前需要根據(jù)切割對(duì)象的材質(zhì)，厚度選擇相應(yīng)的消耗品和切割參數(shù)。上圖中切割不僅將參數(shù)做了標(biāo)示，而且還標(biāo)示了氣體控制器和電源上需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的旋鈕位置。在進(jìn)行初次切割時(shí)，希望根據(jù)切割參數(shù)表進(jìn)行調(diào)整，再根據(jù)切割效果進(jìn)行微調(diào)。等離子切割的控制比較簡(jiǎn)單，內(nèi)部幾乎都使用繼電器觸點(diǎn)(海寶多使用光耦)進(jìn)行輸出，連接方便。上圖中使用電源公司的電路板進(jìn)行分壓，以便實(shí)現(xiàn)弧壓調(diào)高的功能。分壓電路板一般等離子公司有售，但需要特別注明選配。分壓比的確定一般滿足以下公式即可：分壓比>最大切割能力下電弧電壓*1.2/機(jī)器人模擬量最大接收電壓以本項(xiàng)目為例，凱爾貝HiFouce130的最大切割弧壓為200V，F(xiàn)ANUCM20ia機(jī)器人可以接收的模擬量為0-10V。計(jì)算得到分壓比為24,選取比較接近的分壓比例為25。注：分壓比與后面弧壓跟蹤功能的靈敏度設(shè)定沒有關(guān)系，但是為了避免過大的外部干擾影響，一般建議分壓后的弧壓輸出大于機(jī)器人模擬量最大接收電壓的一半。等離子切割起弧流程等離子切割可以分為邊沿起弧切割和中心穿孔切割。穿孔對(duì)等離子消耗件的損耗比較大，穿孔次數(shù)多將極大的縮短消耗件的使用壽命，所以對(duì)于厚板推薦使用邊沿起弧切割。邊沿起弧切割流程圖6：邊沿起弧切割示意圖邊沿起弧多用在中厚板的整體下料切割時(shí)。割炬在距離切割對(duì)象邊沿1-4mm處起弧，在割炬運(yùn)行至切割對(duì)象正上方的過程中弧壓逐漸穩(wěn)定至切割弧壓，開始切割。由于沒有穿孔過程，邊沿起弧切割可以大大延長(zhǎng)消耗件的使用壽命。中心穿孔切割流程4&tep&1 4&tep&1 2圖7：中心穿孔切割示意圖

中心穿孔切割是指，割炬在切割對(duì)象內(nèi)部開始起弧，起弧后停留一段時(shí)間完成穿孔后再進(jìn)行后續(xù)切割的過程。在進(jìn)行穿孔的過程中，由于有大量的顆粒飛濺，對(duì)消耗件的損耗比較大，所以一般穿孔高度均大于正常切割高度。以上圖為例，中心穿孔切割主要分為4個(gè)階段：a） 機(jī)器人通過接觸的方式從h1高度，在P1位置找到切割對(duì)象（與接觸找焊縫功能一致），然后運(yùn)行至起弧高度h2。b） 在起弧高度開始起弧，機(jī)器人在收到切割機(jī)的起弧成功反饋后等待穿孔時(shí)間t1。c） 機(jī)器人迅速運(yùn)行至切割高度h4進(jìn)行切割。為了避免干擾，高度跟蹤功能建議在此時(shí)開啟。d） 機(jī)器人完成切割軌跡，關(guān)閉高度跟蹤功能和起弧信號(hào)，抬升至h5高度。等離子切割中的常見問題1）問題：使用普通DI/DO進(jìn)行切割控制，在發(fā)生碰撞或者程序中斷的時(shí)候切割機(jī)不會(huì)自動(dòng)停止切割。I/OHvldOutWELDSIGHALTYPE|[HeldscaxtJ靠I1|￡?olacity!：100%5Li：I/OHvldOutWELDSIGHALTYPE|[HeldscaxtJ靠I1|￡?olacity!：100%5Li：-T_QBlil_4L1XE□TXAMfiTED巨理皿[]ttMCTi?VEEUTT[CBOICE][密HELT圖8：焊接I/O設(shè)置2） 問題：有起弧動(dòng)作，割炬和工件間有火花，但起弧不成功。解決方法：由于等離子有渦流氣，以壓縮電弧，所以當(dāng)割炬離工件太近時(shí)電弧會(huì)被渦流氣吹滅；當(dāng)割炬距離工件過遠(yuǎn)時(shí)，引導(dǎo)弧強(qiáng)度無法達(dá)到引發(fā)主弧，也會(huì)導(dǎo)致無法起弧。調(diào)節(jié)割炬和工件間距離至合適位置可以改善該情況。因?yàn)槭褂没『杠浖栽谄鸹「叨容^高或者板厚較厚的時(shí)候可能因?yàn)殡娀z測(cè)時(shí)間設(shè)置過短而導(dǎo)致無法起弧。調(diào)節(jié)arcstarterrortime和arcdetecttime時(shí)間至合適值。

；SETUPWaldEquip1/7Welder；GeneralPurposeTIG(Amps)Process：:TIGProcesscontrol:Tiiuiing:1Arcstart tinse：I2.00HSec2Arcdetecttime:。一*sec3Arclosserror'time:0.25sec4Gasdetecttime:o.ossecRun.W?1l1SLOT_0.5Run.W?1l1SLOT_0.5：1J]_4LINE0」F丁司ABORTEDESESj[TEPE] |擎EULP圖9：電弧檢測(cè)時(shí)間參數(shù)設(shè)定問題：起弧失敗后，機(jī)器人出現(xiàn)自動(dòng)的往返運(yùn)動(dòng)，并且不停的出現(xiàn)起弧動(dòng)作。解決方法：弧焊軟件包中有刮擦起弧功能，將其關(guān)閉。弧焊軟件包中有很多其他的功能也不適合于切割，為保證切割不受影響，將arcloss和powersupplyfailure以外的功能均關(guān)閉。RunHeldEft-ohSL0T_051^TLINE0AinCiRunHeldEft-ohSL0T_051^TLINE0AinCiABORTEDJOIN1100^SETUPWeldSystem1/19Arcloss;Gasshortage:■enabledDISABLEDWireshortage:Wirestick:Powersupplyfailure:CoolantshortagetWeldRestartFunctionReturntopath:Overlapdistance;Returntopathspeed:DISABLEDDISABLEDENABLEDDISABLEDENABLED0 nmi200mm/sScratchStartFunctionScratchstart:Distance!Returntostsrtspeed：DISABLED5 mm12mm/sWeldSpeedFunction13Defaultspeed;30min/secOtherFunctionsOn-The-Fly:Weldfromteachpendant:Runin:Wireburnback/rett-act:Remote9習(xí)學(xué)purge;Remotewireinch：ENABLEDDISABLEDiii塞河3耳盅可DISABLEDNAMEVALUEMonitoringFunctions[TYPE] ENXBLIPDISABLED圖10：焊接監(jiān)控參數(shù)設(shè)定、AVC功能應(yīng)用AVC功能介紹AVC主要應(yīng)用于TIG焊接中，是一種通過反饋電弧電壓大小來調(diào)節(jié)焊槍與工件之間高度偏差的方法。該功能與MIG焊接中常用的電弧擺動(dòng)跟蹤（TAST）的原理類似，雖然目前僅在非擺動(dòng)的情況下進(jìn)行高度跟蹤，但是也可以應(yīng)用在擺動(dòng)情況下的焊槍法向偏差的跟蹤。在等離子切割中由于反饋電弧電壓的特性與TIG相同：電極遠(yuǎn)離工件，反饋弧壓增大，應(yīng)向靠近工件方向調(diào)節(jié)；電極靠近工件，反饋弧壓減小，應(yīng)向遠(yuǎn)離工件方向調(diào)節(jié)。所以在等離子切割時(shí)，AVC功能是一種可以很好的保持割炬與工件間距離，從而保證切割質(zhì)量的方法。注：在FANUC機(jī)器人上AVC功能和TAST功能均屬于ARCTOOL軟件包，由于分別適用于不同的焊接方式，所以不能在一臺(tái)機(jī)器人上同時(shí)安裝。AVC主要參數(shù)設(shè)置AVC參數(shù)主要分為焊接參數(shù)、模擬量參數(shù)和跟蹤參數(shù)3個(gè)方面：1） 焊接參數(shù)設(shè)置：為了確保機(jī)器人對(duì)起、收弧，運(yùn)動(dòng)中斷、再啟動(dòng)時(shí)電弧控制，我們使用焊接命令，在焊接參數(shù)里必須將焊接模式選為TIG。ControlledRestart后，進(jìn)入ArcTool

Setup進(jìn)行更改。SLOT_Q514_4ArcTo□ISetu1FNumber:LINE0AU1ABORTEDCTRLSTARTMENUFOOOOOJapanmm/secijim/sec30Setup進(jìn)行更改。SLOT_Q514_4ArcTo□ISetu1FNumber:LINE0AU1ABORTEDCTRLSTARTMENUFOOOOO§Manufacturer:GeneraIPurpose7Model： TIGC：Aimp、，[TYPE] CHECK HELPJ ?"11- 1 J J圖11:焊接方式更改2)模擬量參數(shù)設(shè)置：FANUC機(jī)器人的模擬量可以通過設(shè)定比例關(guān)系來實(shí)現(xiàn)對(duì)收到模擬信號(hào)的放大和縮小。該參數(shù)的設(shè)定從一方面來說提高了模擬量的分辨率，但同時(shí)也放大了環(huán)境干擾。所以該比例不應(yīng)設(shè)置過大，在本例中合理的放大倍數(shù)為3-5倍。注：該參數(shù)可以設(shè)為反比，也就是說AVC功能其實(shí)可以通過TAST功能更改模擬量通道和比例來實(shí)現(xiàn)。圖12：模擬量參數(shù)設(shè)置跟蹤參數(shù)設(shè)置：跟蹤參數(shù)很多，但是大部分參數(shù)使用默認(rèn)即可。主要進(jìn)行調(diào)整的有如下幾個(gè)變量:L_compensationenable(default:TRUE):因?yàn)閮H進(jìn)行高度調(diào)整，所以將該參數(shù)設(shè)置為FALSE，防止因?yàn)楦蓴_導(dǎo)致出現(xiàn)水平方向的誤調(diào)整。V_mastervoltagetype(default:FEEDBACK)：設(shè)置高度跟蹤目標(biāo)電壓獲取