最新のレーザー切断技術の急速な進化

Mar 26, 2023

今日のレーザー切断機は、数年前の最先端のシステムでも実行できなかったタスクを自動化しています。 レーザー切断における技術変化のペースは、現在では年単位ではなく月単位で測定されています。

ファイバーレーザー切断機の動作速度は無視できません。 わずか 10 年前の CO2 レーザー切断機は、そのせいでひどく遅く見えます。

しかし、金属加工業者が新しいレーザー切断機能に定期的に投資している理由は速度だけではありません。 今日の機械は自動化されたタスクを備えており、数年前の最高級システムでさえオペレーターの介入に依存していました。

金属加工業者は、自らの選択ではなく、労働市場が逼迫しているため、より少ないリソースでより多くのことを行うことを学び、工場全体で生産を効率的に進めるためのテクノロジーに頼るようになっています。 同じ考え方がレーザー切断にも当てはまります。 最先端のレーザー切断技術が現代の金属加工業者に何をもたらすかを考えてみましょう。

2020年1月から2021年8月までに、鋼材価格は219％上昇した。 頻度は低いかもしれませんが、財務状況が最高でない求人サイトにとっては依然としてリスクとなります。

ここで、最新のレーザー切断機プログラミング ソフトウェアに搭載されている強力なネスティング アルゴリズムが違いを生むことができます。 金属製造業者は、工場内の作業の流れに一致する単純な静的なネストから、材料の利用率を最大化し、スクラップを削減するために、同じネストに異なるジョブを含めることができるより動的なネストに移行できます。

このタイプのプログラミング能力により、よりインテリジェントな共通線切断を備えたネストが作成されます。 たとえば、レーザーは 1 つのカットを作成し、最終的には 2 つの異なるパーツに共通のエッジになります。 コンピューティング能力により、その入れ子の配置を拡張して、2 行 2 列のグリッド内のカット ラインを共有する可能性のある 4 つのパーツ、または 1 つのカットから生じる 1 つの共通エッジを共有するさまざまなパーツの集合を含めることができます。

今日のネスト アルゴリズムは、5 年前のアルゴリズムよりも単純に堅牢になっています。 今日の機械が利用できるコンピューティング能力により、材料を無駄にせずにできるだけ多くの部品を 1 枚のシートに配置する最良の方法を見つけるだけでなく、最大限の効果を得るためにカットを行う最も効率的な方法を計算する際にも効率が大幅に向上しました。生産時間を短縮し、消耗品の摩耗を最小限に抑えます。

レーザーオペレーターの経験が少なくとも 10 年以上ある場合は、適切な切断を確保するために何が必要だったかを覚えています。 彼らは、手動での検査、ノズルの交換、中心合わせ、各材料の設定が正しいことを確認するための焦点位置の校正など、多くの要素を常に把握しながら、切断プロセスにさらに取り組む必要がありました。 言うまでもなく、レーザーの切断準備はボタンを押すほど簡単ではありませんでした。

現在ではオペレーターの関与が必要ですが、前世代のレーザー切断技術で必要とされていた手動介入の多くは実際には必要ありません。 今日の機械の背後にある全体的な考え方は、ファブショップにはオペレーターが短時間で機器に精通して快適になれる必要があるということです。 企業が新しいレーザー切断技術に投資する理由の 1 つは、切断効率の向上を享受するためですが、誰も操作方法を知らないために機械が部品を生産していない場合、そのようなことは起こり得ません。

そのため、現在のコントロールはタブレット コンピューティング デバイスにあるもののように見えるように設計されています。 アイコンが普及しており、オペレーターは画面をスワイプしてコマンドを実行できます。 このコントロールは、これまで業界で働いたことのない人向けに調整されています。

機械制御に人工知能が組み込まれているため、レーザー切断機は品質仕様を一貫して満たす部品を提供できます。

パンデミック中に何が起こったかを考えると、この制御インターフェイスの簡素化はタイムリーです。 たとえば、2020年に誰もが家にいて旅行の計画を保留したためにレストランやホテルが閉鎖されたとき、こうした避難民の労働者の多くは製造業で職を見つけた。 古いマシンに慣れるまでには、はるかに長い学習曲線が必要だったかもしれませんが、今日のユーザーフレンドリーな制御インターフェイスと自動化機能により、学習曲線は驚くほど短縮されました。

わずか 10 年前、レーザー オペレータがレーザー切断部品の底部に過剰なバリに気づいた場合に何が必要だったかを考えてみましょう。 オペレーターは焦点を操作したり、切断速度を調整して切断速度を少し遅くする必要があったでしょう。 現在、機械は人工知能 (AI) を使用して切断パラメータをその場で調整し、バリの発生を回避できるようになりました。 それは自動的に行われます。 機械には経験が備わっているため、オペレータが効果を発揮するために何百時間もの機械経験を必要とする必要はありません。

別の例が必要ですか? ノズルチェックについて話しましょう。これも以前は手動プロセスでした。 レーザーカットの不良エッジがオペレーターに明らかな場合、ノズルが損傷していないかどうかを確認するために生産を停止する必要があります。 現在、この装置にはノズルの面をマッピングしてオリフィスを観察し、品質と寿命を評価するカメラが搭載されています。 オペレータは、そのノズルの視覚的表現を見ることができます。 緑色の場合、機械は他の切断パラメータを考慮し、必要に応じて調整を行います。 黄色またはオレンジ色の場合は、何らかの損傷があるため、新しいノズルが必要になる可能性があります。 赤の場合、機械はノズルが不良な切断結果の原因であることを認識しているため、ノズルを使用しません。 多くの場合、レーザー切断機のオペレーターは、このノズルのレビューが行われていることさえ知らない可能性があります。

もう 1 つの良い例として、焦点距離の調整がどこまで進んでいるかを見てみましょう。 以前は、焦点距離は使用される集束レンズ (通常はカートリッジに含まれている) のタイプに設定されていました。 20ガカット時。 素材、5インチ。 このレンズは、より高品質の切断と速い切断速度を実現するため、一般的に使用されていました。 7.5インチ。 レンズは20gaまでカットできるので良かったです。 次に 1 インチを切りますが、20 ga は切りません。 5インチで可能な限り速く。 レンズ。 10インチもありました。 レンズ、それは厚い窒素処理用でした。

ファイバーレーザー切断が登場したときも、それは同じ考えでした。 ショップには 4 インチ、5 インチ、または 8 インチが販売されている場合があります。 レンズ、すべては使用される材料の種類とアシストガスによって異なります。

これらのさまざまなレンズのシナリオすべてにおいて、オペレーターはレンズを交換する必要がありました。 これは決して難しい作業ではありませんでしたが、人的ミスが発生し、生産性が低下する可能性がありました。 レンズ交換に携わっていた人なら誰でも、それほど時間はかからないと言うでしょうが、ほとんどの場合、それが真実です。 レーザー切断機のオペレーターは 1 分もかからずに、カートリッジとレンズを取り外し、近くの保管場所に戻し、新しいカートリッジを挿入して切断を開始できました。 しかし、レンズ交換手順の一部として、レンズを機械に入れる前にレンズを洗浄することがベストプラクティスとして求められていました。 有能なオペレーターであれば、交換時間を約 5 分に延長できる可能性があります。 同じ 5 分をとり、1 年間のシフトごとのレンズ交換ごとのダウンタイムを考慮してください。 かなりのカット時間のロスになります。

現在、カッティングヘッドはレンズを交換せずに焦点距離を調整できます。 同じカッティングヘッドは 3.75 インチから 10 インチまで調整できます。機械のオペレーターがコントロールパネルで材料の種類と厚さを選択すると、実際の焦点距離が自動的に変わります。

実際、今日の切断機は、正確な作業に合わせて焦点距離を調整できます。 5 インチまたは 7.5 インチに固定されるのではなく。 最新のレーザー切断機は、レンズの長さを 0.05 インチ単位で調整できます。 増加します。 最高の品質、最高のパフォーマンス、または品質とパフォーマンスの最適な組み合わせを実現するために、機械には柔軟性が組み込まれています。

以前はオペレーターがレーザー切断機のパフォーマンスの事実上の品質チェックを行っていましたが、新しいレーザー切断機を使用する場合、オペレーターはその負担を負う必要がなくなりました。 AI は、経験の浅いオペレーターが制御している場合でも、高品質の部品を機械から取り出せるようにするために導入されました。

カッティングヘッドの隣にはカメラとマイクが装備されています。 さて、経験豊富なオペレータが機械に背を向けて、音を聞くだけでプロセス設定が正しいことが分かるのと同じように、機械も同じことを行うことができます。 リアルタイムで切断プロセスを聞いたり見たりしており、優れた切断の見た目と音がどのようなものかを知っています。 たとえば、切断が良好な場合、最適なエッジ品質を維持しながら、最適な速度に達すると判断されるまで機械の速度が上がり、生産性がさらに向上します。

自動部品仕分けアームには、ロータリーのヘッドに配置されたツールが装備されています。 切り替えのためにアームをツーリングステーションに行く必要はもうありません。

このタイプの AI は非常に洗練されており、カットを失った場合と単なるカットが悪い場合の違いを区別できるほどです。 カッティングヘッドが部品のバリを検出したとします。 カッティングヘッドはフィーチャを終了しますが、ヘッドが上昇した後、機械はノズルの写真を撮り、ノズルが不良カッティングの原因であるかどうかを判断します。 ノズルが原因の場合、機械はノズルを切り替えて最後のカットに戻ります。 ノズルが原因でない場合は、機械がカット条件を調整します。 マシンが 5 回試行しても問題を修正できない場合は、停止アラームが発せられ、オペレーターまたはスーパーバイザーにプッシュ通知が送信されます。 これは、作業を調整するために店に入らなければならない担当者にとっては不便ではありますが、週末丸々消灯作業を続けた後に部品が溶接されているのを見つけるよりはマシです。

AI は、10 年前にはオペレーターが利用できなかったサポートを提供します。 現在の機械は、あらゆる種類の材料と厚さを含む 250 以上の切断条件を追跡します。 マシンの生涯にわたる経験が、マシンの運用ソフトウェアに組み込まれています。

レーザー切断速度が長年にわたって向上しているのと同様に、これらの機械の積み下ろしの自動化も進んでいます。 目を見張るような切断速度を備えた最新のレーザー切断機は、材料の配達を待っている場合、店舗にとってあまり役に立ちません。 自動化はレーザーと同じかそれ以上に高速でなければなりません。

今日の最新の自動化により、シートをパレットからピックアップし、シートがくっついている場合は分離し、厚さを測定してから作業テーブルに配送してレーザーに送り込み、50 秒以内に切断プロセスを開始できます。 ほとんどの場合、レーザーは 1 分以内にシート全体の切断を完了しません。 そうなると、自動化によりレーザーが枯渇することがなくなります。

もちろん、技術の進歩はシートの納品や部品・骨格の取り外しだけにとどまりません。 製造装置メーカーは部品の選別にも多くの時間と労力を費やしており、この分野の改善は年ごとに非常に顕著です。

レーザーカットシートから部品を選別するために吸盤と磁石を備えたツールが使用されてきましたが、場合によっては、移動する部品のサイズや重量により部品選別アームのツールを変更する必要があることを考えてください。 現在、アームはツールステーションに移動して作業に適したツールを取り出すために部品の仕分けを停止する必要はありません。 すべての工具はすでにロータリーのヘッド内にあるため、これらの工具交換は機械が実際に早送りしている間に行われます。 工具交換の時間はもうありません。

部品の仕分けに使用されるソフトウェアも改善されました。 このスマート ソフトウェアは、パーツに複雑さの評価を適用して、さらなるパーツの取り外しを危険にさらすことなく、スケルトン内のすべてのパーツを確実に削除できるようにします。 たとえば、ソフトウェアは、スケルトンからの取り出しに影響を与える可能性のあるベンドリリーフが多数あるパーツを認識します。 部品選別機が最初にその部品を取り出した場合、その部品にスケルトンも付いてくる可能性があり、他の部品が揺れて外れ、自動的に取り外せなくなるスケルトンの下に部品が落ちてしまう危険性があります。 この場合、ソフトウェアは取り外しが難しい部品を特定し、最後にそれを取り出します。 機械オペレーターは、どの順序で部品をピックアップするかを判断する必要はありません。

このソフトウェアは、パーツを特定の方向に配置する場合にも役立ちます。 場合によっては、プレス ブレーキ部門では、木目が同じ方向になるように部品を整理する必要があります。 部品仕分けの自動化によりこれが実現し、下流の曲げ作業がレーザー切断機と歩調を合わせられるようになります。

最先端のレーザー切断に関しては、最新のものが最高です。 機械をよりオペレーターに優しく、より効率的にするために技術は進歩し続けています。

これらのデバイスの生産速度は、実際に金属製造作業全体のペースを決定します。 そのため、レーザー切断技術のアップグレードをブランキングの観点から厳密に検討することはできません。 プレスブレーキはそれに追いつく必要があります。 従業員の中で最も見つけるのが難しい溶接工は、生産性を高め、高品質の部品の完全なキットを提供して、部品を探したり、部品を治具に取り付けたりせずに溶接できるようにする必要があります。

最先端のレーザー切断技術が製造組織に最大限の影響を与えるには、他の最新の製造装置と連携して機能する必要があります。 現実には、これは一度限りの決定ではありません。 レーザー切断技術と自動化のサポートは毎年向上し続けているため、企業の製造能力をより定期的に批判的に検討する必要性が生じています。