Découpe plasma robotisée dans un monde 3D

Aug 16, 2023

ARC Specialties a conçu et construit une solution clé en main pour la découpe plasma robotisée 3D à l'aide d'outils de programmation hors ligne essentiels. Avec les bons partenaires à vos côtés, aucun défi n'est trop relevé.

Étude de cas de | Robotmaster

L'automatisation de la découpe au plasma dans un espace tridimensionnel nécessite que toutes les personnes impliquées soient au sommet de leur art. Programmer un robot pour manœuvrer la torche à plasma à différents angles et vitesses, pour créer des courbes régulières et des biseaux lisses, en trois dimensions simultanément est une tâche difficile.

ARC Specialties, Inc., se nourrit de la résolution de problèmes. S'appuyant sur près de 40 ans d'expérience dans l'assemblage et la découpe de métaux, l'intégrateur d'automatisation basé à Houston, au Texas, a construit des machines pour les secteurs de la consommation, du pétrole et du gaz, de la défense et de la recherche dans plus de 30 pays. Plutôt que d'adopter une approche unique, ils créent des solutions innovantes qui répondent à des besoins opérationnels uniques et soutiennent une croissance durable. ARC correspond toujours à la solution au problème.

Alors que de plus en plus d'industries commençaient à exiger des processus de fabrication au-delà de la découpe de plaques 2D traditionnelle, le fabricant de solutions de découpe avancées Hypertherm, Inc. a approché ARC Specialties avec l'idée de concevoir et de construire une solution automatisée pour la découpe plasma robotisée 3D. Le résultat a été un effort de collaboration.

Ce puzzle particulier comportait trois parties : le système de découpe, le robot et le logiciel. Les systèmes de coupage plasma avancés d'Hypertherm et le puissant contrôleur de robot de KUKA Robotics utilisent tous deux les communications EtherCAT, ce qui en fait une solution idéale dès le départ. Les deux sociétés avaient déjà une relation avec ARC Specialties et connaissaient bien l'expertise de l'intégrateur en contrôle de mouvement. La recommandation de KUKA à ARC de s'attaquer au côté logiciel et d'intégrer tous les composants de la cellule n'a fait que renforcer l'alliance.

L'idée était de créer un système de fabrication clé en main capable de convertir rapidement et facilement des dessins CAO en pièces en acier découpées au plasma en trois dimensions sans programmation laborieuse. C'est là que le logiciel de programmation hors ligne Robotmaster d'Hypertherm est devenu une pièce intégrante du puzzle.

"Robotmaster est essentiel", déclare le fondateur et président d'ARC, Dan Allford. "Un dessin CAO 3D montre simplement à quoi la pièce finale devrait ressembler. Il y a une énorme quantité d'informations nécessaires pour générer la trajectoire du robot et les paramètres pour créer la pièce. La torche à plasma doit être décalée vers l'extérieur de chaque ligne de coupe et inclinée dans la bonne direction. Les courbes complexes doivent être décomposées en petits segments de spline pour créer une coupe finale lisse."

"Il pourrait s'agir de milliers de lignes de code", explique Allford. "Aucun humain ne pourrait faire ça. C'est tout Robotmaster."

Le logiciel Robotmaster élimine le besoin de programmation de robot point par point, ce qui permet d'économiser du temps et de la main-d'œuvre. La programmation hors ligne (OLP) augmente également la disponibilité, car il n'est pas nécessaire d'arrêter la production lors de la programmation du robot pour une nouvelle tâche.

Avec tous les collaborateurs à bord, ARC Specialties a conçu et construit la cellule de découpe plasma robotique 3D FlexFab™. Le système a fait ses débuts à l'exposition FABTECH en 2019. Les spectateurs ont pu voir la CAO en temps réel et constater à quel point c'était facile avec le logiciel Robotmaster. Pendant que les spectateurs regardaient avec étonnement, vous pouviez modifier la conception d'une pièce, appuyer sur un bouton et le robot la coupait immédiatement.

"N'importe qui peut accrocher un plasma sur un robot. Mais vous devez encore apprendre au robot le modèle", explique Allford. "Nous prenons un dessin CAO et l'importons dans le logiciel Robotmaster. À partir de là, nous le convertissons en code robot et fabriquons des pièces tridimensionnelles sans aucune programmation intermédiaire. FlexFab transforme les dessins 3D en pièces 3D sans aucune étape intermédiaire."

Le monde 3D exige de la flexibilité. Alors qu'est-ce qui met le "flex" dans FlexFab ? Le robot à six axes pour un. Un autre est le logiciel.

Par rapport à une table plasma CNC standard ou à une machine spécialement conçue, cette cellule robotisée flexible n'est pas seulement compétente pour créer des pièces tridimensionnelles et des formes complexes, vous pouvez toujours l'utiliser pour couper des pièces bidimensionnelles. Ceci est particulièrement avantageux pour les applications à faible volume et à grande diversité où les fabricants ont besoin de la flexibilité de changements fréquents et d'une programmation facile avec le logiciel Robotmaster.

Les clients d'ARC comprennent des fabricants de pipelines pour le gaz et le pétrole et à usage industriel général, ainsi que des fabricants de récipients sous pression et de filtres. Mais tout fabricant coupant une plaque, un tuyau, une poutre en I, un canal ou un angle peut bénéficier du système FlexFab.

Quelle que soit l'application, la flexibilité et la facilité d'utilisation de Robotmaster facilitent également le processus d'intégration.

"Robotmaster nous permet de nous attaquer à des problèmes plus difficiles", déclare Kevin Sevcik, programmeur des systèmes de contrôle chez ARC. "C'est plus rapide que d'autres approches que nous avons adoptées avec des cellules comme celle-ci dans le passé. Certaines géométries sont des formes plus compliquées qui ne seraient pas pratiques à réaliser du point de vue du type dans un groupe de dimensions. Vous avez vraiment besoin d'un logiciel de programmation hors ligne. Robotmaster est le plus facile à utiliser."

Sevcik d'ARC était chargé d'apporter un contrôle de précision au système FlexFab. La capacité de la cellule à optimiser à la volée les paramètres de coupe tous les quelques millimètres démontre les prouesses de contrôle de mouvement d'ARC. Les outils de simulation et d'optimisation de trajectoire de Robotmaster aident même les programmeurs hautement qualifiés et expérimentés comme Sevcik à visualiser et à optimiser les trajectoires de robot sans erreur pour les applications simples et complexes.

"Parfois, il y a des mouvements que vous devez faire avec le robot où vous rencontrerez une singularité ou vous rencontrerez une limite sur l'un des axes. L'optimisation de la trajectoire de Robotmaster permet de voir ces limites et de les contourner beaucoup plus facilement", explique Sevcik.

Les outils de prétraitement de Robotmaster sont conçus du point de vue du programmeur de robot. Sur l'écran devant eux, les utilisateurs voient les erreurs potentielles avant qu'elles ne se produisent. Inclinez la torche dans cette direction, la zone devient rouge. Essayez dans l'autre sens, il devient vert. Vous êtes prêt à partir. L'optimisation du chemin est visualisée.

À l'avenir, ARC Specialties travaillera en étroite collaboration avec l'équipe Robotmaster pour affiner le processus de génération de trajectoire du robot pour la découpe plasma 3D. La flexibilité de la plateforme Robotmaster la rend malléable aux besoins uniques des intégrateurs.

ARC a récemment intégré les robots FANUC dans le concept FlexFab et prévoit également d'intégrer le système aux robots ABB. C'est facile avec Robotmaster, car la solution logicielle unique fonctionne avec toutes les grandes marques de robots.

"Lorsque nous avons un problème, nous devons savoir que nous pouvons faire appel à quelqu'un qui connaît le processus", déclare John Martin, vice-président des opérations d'ARC. "C'est pourquoi ces types de relations avec Robotmaster et Hypertherm sont si importants."

Avec les bons partenaires à vos côtés, vous pouvez relever n'importe quel défi.

Robotmaster, une marque d'Hypertherm Associates, est un logiciel de programmation de robot hors ligne qui aide les fabricants à maximiser la productivité de leur robot grâce à une programmation de robot simple et efficace pour une variété d'applications telles que la coupe, l'ébavurage, le fraisage, le soudage, la pulvérisation, le polissage, le ponçage, le meulage, l'ébavurage, etc. Robotmaster utilise la fonctionnalité CAD/CAM intégrée pour rendre la programmation robotique facile et intuitive pour tout le monde, même les nouveaux utilisateurs.

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