Способы защиты плазматрона от удара на современных станках плазменной резки металла

Научно-технический прогресс (НТП) меняет нашу жизнь, мы живем в новое время, работаем на обновленных предприятиях с современным оборудованием. Научные достижения в области металлообработки не являются исключением, сегодня на предприятиях все больше используются автоматизированные процессы, практически полностью исключающие ручной труд. Одним из ярких примеров использования достижений НТП в современной промышленности можно назвать технологию плазменной резки металла на станках с числовым программным управлением (ЧПУ), эта технология уверенно вытесняет альтернативные виды резки металла. Для изготовления заготовок, деталей машин, механизмов и оборудования, металлоизделий и особенно частей строительных металлоконструкций самым эффективным способом является процесс резки металла с использованием плазмы. Универсальность плазменной технологии в способности одинаково эффективной обработки любых видов металлопроката, высокая скорость резки металла, повторяемость деталей, быстрая переналадка оборудования под новые изделия и самый важный параметр экономичность по сравнению с альтернативными способами резки металла, всё это делает процесс плазменной резки самым востребованным.

Однако в процессах связанных с автоматизацией производства возникают чрезвычайные обстоятельства, когда требуется защитить оборудование «от самого себя». Так как у оборудования нет нервной системы и система обратной связи условна или сильно ограниченна, возникает вопрос, как можно защитить механизмы от саморазрушения? Одним из самых ответственных узлов станка плазменной резки является плазматрон.

Плазматрон, применительно к технологии плазменной резки, является электротехническое устройство, в котором протекают активные электрохимические процессы под воздействием больших токов и высокого напряжения в среде ионизированных газов с образованием узконаправленного потока плазмы для резки металла.

В процессе резки металла, возникают ситуации, когда при перемещении портала станка плазменной резки, при этом скорость перемещения портала на современном оборудовании достигает 30 метров в минуту при ускорении в 3 g, плазматрон может наткнуться на препятствие. Фактически происходит удар в горизонтальной и/или вертикальной плоскостях о твердую поверхность приводящий к значительным физическим нагрузкам на плазматрон.

Так как плазматрон собирается из десятка различных прецизионных деталей изготовленных из особых сплавов цветных металлов, с использованием трубок, резиновых уплотнителей, колпачков, колец, электродов и т. д., то без должной защиты от ударов, такая достаточно хрупкая конструкция может быть необратимо повреждена или полностью разрушена. Существует несколько способов защиты плазменного резака (плазматрона) от ударов.

Американской компанией MultiCam уже несколько лет успешно применяется пневматический способ удержания плазматрона на каретке портала (ось Z) станка плазменной резки металла.

Система быстрой остановки для защиты от столкновений MultiCam. Держатель горелки с системой защиты от столкновений путем быстрой остановки упрощает замену расходных материалов и оберегает оборудование от серьезных повреждений.

Так, например, во время процесса резки небольшие фрагменты заготовки могут загнуться вверх. Система быстрой остановки действует следующим образом: если горелка касается какого-либо препятствия, то крепление автоматически освобождает горелку, и она отводится в сторону. Работа станка приостанавливается, оператор может устранить проблему и затем продолжить резку.

Пневматическая система станка создает усилие достаточной величины для удержания плазматрона в рабочем процессе, но легко отсоединяющейся при чрезмерных нагрузках на плазматрон. Такая система проста в эксплуатации, надежна, срабатывает при ударе в любой плоскости, но не является дешёвой.

Похожий метод защиты от механического воздействия RAD использует другой американский производитель Retro System для станков термической (плазменной) резки HORNET. Основой системы RAD служит пневматический датчик защиты от столкновений. Регулируемый подвод воздуха обеспечивает давление для крепкой фиксации наружной пластины датчика с внутренним уплотнением в течение нормальной работы оборудования.

Во время столкновения плазматрона о препятствие наружная пластина датчика принудительно наклоняется. Исчезает уплотнение наружной пластины, благодаря чему падает давление воздуха внутри датчика. Падение давления внутри датчика приводит к генерации сигнала «Выключить», посылаемого в систему управления станком. После чего движение станка по всем осям незамедлительно останавливается. После устранения причины столкновения нажатием кнопки возврата на ЧПУ, головка принимает вертикальное положение и станок готов продолжить работу с того места, где произошла вынужденная остановка.

Технические характеристики: - отклонение от исходного положения после устранения причины столкновения-0,013 мм; -время реагирования -2 мс после столкновения; -угловое отклонение – 13 градусов. Применение: -защита от «задирания» тонких листов металла; -защита от столкновения головки с поверхностью стола; -гарантия точной установки горелки после смены расходных материалов.

Альтернативой системы пневматического защиты плазматрона, можно назвать магнитный метод. В установках плазменной резки Baykal предусмотрена система защиты плазмотрона от удара: специальное крепление на постоянном магните с позиционирующей шпонкой (при ударе плазмотрон отскакивает не повреждаясь и легко устанавливается на место).

Держатель плазматрона крепиться к каретке портала (ось Z) станка на круглый магнит достаточно мощный, чтобы удержать плазматрон в рабочем процессе, но легко отсоединяющейся при чрезмерных нагрузках на плазматрон. Такой способ защиты универсален, прост, надежен и недорог в реализации.

Еще один способ защиты плазматрона от механических повреждений разработан чешской компанией Vanad для своих плазменных станков. Машина работает в жестких производственных условиях, поэтому иногда плазменная горелка ударяется о препятствия, возникающие на её пути. Если в процессе плазменной резки металла горелка не защищена, то это приводит к выводу машины из строя. Наличие системы безопасности предотвращает поломки. В случае удара горелка плазменного станка опрокидывается на опоре суппорта и размыкает ёмкостной бесконтактный датчик. Машина останавливается. Свободного хода плазматрона после опрокидывания хватает для предотвращения поломки, пока машина, останавливаясь, продолжает двигаться по инерции.

Конечно, возможна эксплуатация станков плазменной резки и без систем защиты плазматрона от механических повреждений, однако подобная экономия в конечно результате будет плохо отражаться на производственном процессе в силу катастрофических результатах от любого механического воздействия на плазменную горелку, дороговизну ремонта плазменного станка, последствий от остановки техпроцесса и времени простоя оборудования.