大規模なファイバーレーザー切断

Chicago Metal Fabricators の新しいファイバー レーザー カッターは、ガントリー型の機械ではありません。 X 軸は、切断チャンバーの中央を走る鋼鉄構造です。 高速カッティングヘッドへのサポートを強化するように設計されています。 また、レーザー切断ベッドの全長にわたるアクセスも可能になります。

シカゴの南西側に位置するシカゴ金属加工業者は、100 年以上にわたって活動を続けています。 しかし、この年齢になっても、最新テクノロジーを積極的に導入する姿勢を示しており、最近では米国最大のファイバーレーザー切断機の 1 つとなりました。

シカゴスタイルのバンガローや他の一戸建て住宅と共有している製造業者の近隣を旅行している場合は、製造業者の施設の規模に驚かれるかもしれません。 面積は 200,000 平方フィート、市街区の約半分に相当します。 1908年の創業以来、建物は一部屋ずつ増築してきました。 レンガの壁の部屋は、施設の奥にある大きなベイに到達するまで、他のレンガの壁の部屋に道を譲っていきます。

20 世紀初頭、シカゴの金属加工業者は、天井近くに取り付けられたライン シャフト プーリーとフライホイールによって駆動されるプレスを使用して、金属キャビネットとダクト構造を製造しました。 実際、いくつかの工場は今でもほぼ 1 世紀前と同じ場所を占めており、同社の製造の歴史を思い出させます。 現在では、16 ゲージから最大 3 インチのプレートまでの重量部品および大規模アセンブリを専門としています。 製造現場では、一度に最大 300 件の求人をオープンできます。

シカゴ・メタル・ファブリケーターズの社長、ランディ・ハウザー氏は、「当社には大規模で重量のある製造分野がある」と語った。 「金属加工業者としては、長いベイが欲しいと思うのは明らかですが、私たちはそうではありません。私たちは奥に大きなベイエリアを持っていますが、私たちが持っているのは大きな部屋がたくさんあるということです。そこで私たちはその部屋を利用しています。もう少し細胞的になるために。

「例えば、私たちは炭素汚染を避けるために隔離された部屋でステンレスの製造を行っています。その後、他のいくつかの部屋で多くの軽作業や組み立てを行っています」と彼は続けた。 「私たちはそのようにして仕事をセルラー化しています。それは私たちが置かれている状況を利用しているのです。」

製造作業の種類が長年にわたって進化するにつれて、顧客ベースも進化しました。 Chicago Metal Fabricators は現在、航空宇宙、航空地上支援、建設、鉄道、水処理業界に金属部品を提供しています。 作品の中には、6 インチの材料で作られた 12 トンの航空宇宙部品など、非常に精巧なものもあります。 A514 鋼では、24 時間の保持期間後の溶接パスごとに複雑な熱制御と磁粉検査が必要でした。 南西側の施設で単純なダクトを製作する時代は終わりました。

ハウザー氏は、こうした大規模で複雑な製造と溶接が同社の事業の大部分を占めているものの、依然としてかなりの板金作業も行っていると述べた。 同氏は、これが依然としてビジネス全体の約 3 分の 1 を占めていると見積もっています。

そのため、将来の機会を模索する同社にとって、新しいレーザー切断機能が非常に重要でした。

Chicago Metal Fabricators は、2003 年にレーザー切断に参入しました。同社は、10 × 20 フィートの切断ベッドを備えた 6 kW CO2 レーザー切断機を購入しました。

「私たちが気に入ったのは、より大きくて重いプレートを扱えることですが、かなりの量の板金も持っているのです」とハウザー氏は語った。

Chicago Metal Fabricators のプロジェクト エンジニアである Nick DeSoto は、新しいファイバー レーザー切断機が作業を完了するときにチェックします。

製造業者はメンテナンスに熱心であるため、CO2 レーザーは依然として高品質の切断部品を提供できます。 ただし、品質仕様を満たしてレーザーが正しく切断されていることを確認するには、かなりの知識が必要です。 また、定期的なビーム経路のメンテナンスでは、マシンを長期間オフラインにする必要もあります。

ハウザー氏は、数年にわたってファイバーレーザー切断技術に注目していたが、その技術が実証されてから初めてその技術を追求したいと述べた。 その間、彼は信頼できる情報源から肯定的なフィードバックを得ており、切断ヘッドの設計がどのように進化して、前世代の技術が処理できるよりもさらに厚い金属をファイバーレーザーで切断できるようになったのかを見てきました。

さらに、10 × 30 フィートのカスタム切断テーブルの構築に前向きなメーカーを探したいと考えていました。最大の標準テーブルは約 6 × 26 フィートですが、シカゴ メタル ファブリケーターズには 30 フィートの長さのプレス機が 2 台あります。最大のブレーキは 1,500 トンの曲げ力を提供します。

「なぜ 26 フィートのレーザーを買う必要があるのでしょう。なぜなら、次に受注するのは 27 フィートの部品だということはわかっているからです」とハウザー氏は述べ、同社が実際に 27 フィートのレーザーをいくつか持っていたことを認めた。 その日、現場に部品が並んでいた。

ファイバーレーザーの探索がより真剣になるにつれ、ある工作機械の営業マンがハウザーに CYLASER を検討するよう勧めました。 ハウザー氏は、同社のファイバー レーザー技術との長期的な関係と大型切断機の構築経験について知り、新しい技術プロバイダーを見つけたと確信しました。

CYLASER は、金属切断の世界に参入する前はカスタム溶接機のメーカーでした。 この工場は、世界の工作機械メーカーへのファイバー レーザー電源の主要サプライヤーである IPG Photonics のイタリアの製造工場の近くにあります。 同社関係者によると、このような近さにより、両社は長年にわたって強力な技術的関係を築くことができたという。

2000 年代初頭、IPG は溶接市場向けに高出力ファイバー レーザーを提供し始めました。 CYLASER に発電機の試用を提案し、同社の製品開発者を魅了しました。 その後間もなく、CYLASER は独自のファイバー レーザー電源を購入し、金属切断用途に使用し始めました。

2005 年、CYLASER はイタリアのスキオにある製造工場に最初のレーザー切断機を設置しました。 そこから同社は、2D 切断機のフルライン、2D 切断とチューブ切断用の複合機、およびスタンドアロンのチューブ切断機を開発しました。

このメーカーはヨーロッパで非常に大型のファイバー レーザー切断機を製造しており、切断ヘッドの X 軸の動きに対応する方法がハウザーの興味を引きました。 このファイバー レーザー切断機には、大きな切断ベッド上で切断ヘッドを移動させる従来のガントリー システムがありませんでした。 代わりに、「飛行機構造化」アプローチが使用されました。

ファイバー レーザーでは、従来のガントリー ブリッジに沿ってミラーの経路を移動させる必要がないため、CYLASER はレーザー切断ヘッドを移動する別の方法を自由に考案できました。 飛行機の構造設計は飛行機の翼を模倣しており、主な支持構造が翼の中央を通っています。 レーザー切断機の設計では、X 軸は応力が緩和され、精密機械加工されたオーバーヘッド鋼構造で構成されています。 切断チャンバーの中央を流れます。 鋼構造には、ラックアンドピニオンおよび精密ガイド システムも収容されています。 X 軸の下には、4 つの精密ベアリング パックを介して Y 軸が接続されています。 この構成は、Y 軸の屈曲を制限するように設計されています。 Z軸とカッティングヘッドはY軸に取り付けられています。

この長い部品は商業ビルのハウジングケーブルに使用され、新しいファイバーレーザー切断機で切断され、同社の大型プレスブレーキで曲げられました。

ハウザー氏は、幅10フィートのテーブルを超える大型ガントリー設計には、かなりの量の慣性が伴うと述べた。

「高速で切断したり、小さなフィーチャを加工したりする場合、私は板金用の大きなガントリーはあまり好きではありません」と彼は言いました。

飛行機の構造設計により、製造者はレーザー切断チャンバーの両側および全長にアクセスできます。 この柔軟な設計により、製造者は機械の周囲のほぼどこにでも機械の制御装置を配置することができます。

Chicago Metal Fabricators は、2018 年 12 月に 8 kW ファイバー レーザー切断機を導入しました。この機械にはデュアル パレット チェンジャーが搭載されているため、オペレーターは機械が別の作業を行っている間に、前のスケルトンから部品を取り外し、次のブランクを積み込むことができます。 オペレーターは、簡単な作業のために切断ベッドに端材を投げるなど、迅速にアクセスしたい場合に、側面からレーザーにアクセスすることもできます。

ファイバーレーザーは、シカゴメタルファブリケーターズプロジェクトエンジニアのニック・デソート氏の協力を得て、2月から稼動している。デソート氏は、同社の古いCO2レーザー切断機を導入し、何年にもわたって稼働し続ける上でも重要な役割を果たした。 ハウザー氏は、レーザーの性能は期待に応えていると述べた。

「私たちが古いレーザーで発見したのは、4分の3インチを超えるとレーザーで切断できるということですが、その場合はプレートのエッジの品質がより問題になるということです」と彼は言う。 「その範囲に到達すると、当社の高精細プラズマ切断機はほとんどの用途に適しています。

「この新しいレーザーでは、16 ゲージから 0.75 インチまでの幅広い種類の材料を照射します」とハウザー氏は述べています。

CYLASER 切断ヘッドは、さまざまな厚さのさまざまな種類の金属に対して高品質の切断結果を提供するように設計されています。 Vortex 機能は、アシストガスの流れと圧力と連動してビームパワーを調整します。これにより、レーザーカットエッジ、特に 0.3125 インチ以上のステンレス鋼の縞模様が減少し、より均一な外観が得られます。 Vega は、さまざまなシナリオで最適な切断条件になるようにビーム サイズを調整する、カッティング ヘッドのビーム モード変更機能に付けられた名前です。

かなりの量のアルミニウムとステンレス鋼を加工するシカゴ・メタル・ファブリケーターズは、その作業の多くを新しいレーザー切断機に移しました。 ハウザー氏は、この機械は通常最大0.375インチの厚いアルミニウム片を切断する際にその真価を証明したと述べ、結果は「非常に良好」だと述べた。

ここ数か月間、製造業者は新しいファイバー レーザーを 1 日 2 シフト、週 6 日稼働させています。 ハウザー氏は、これが古い CO2 レーザー切断機の 2 倍の速度で動作すると推定しました。

この長い部品は商業ビルのハウジングケーブルに使用され、新しいファイバーレーザー切断機で切断され、同社の大型プレスブレーキで曲げられました。

「私はこのテクノロジーに満足しています」とハウザー氏は語った。 「レンズを交換する必要があるのは年に 1 回だけで、メンテナンスにかかる費用はおそらく CO2 排出量の 30 パーセントになります。[新しいレーザーの] 稼働時間はこれ以上に優れています。」

新しいファイバーレーザー切断機の性能とサイズにより、Chicago Metal Fabricators は顧客ベースのさらなる多様化に役立つと考えられる新しい機能を備えています。 それは大したことだと言っても過言ではありません。