レーザー溶接が手動に移行

GTAW の制約を解放したいと考えた Food Warming Equipment Co. Inc. は、ロボット ティーチ ペンダントではなくジョイスティックで制御されるレーザー溶接を選択しました。 Photo by Micah Beard、Food Warming Equipment Co. Inc.

自動車 OEM や上位サプライヤー (特にヨーロッパ、そして北米でも増えてきています) を訪問すると、展示用のレーザー溶接セルを備えている可能性が高く、その多くは驚くべき速度と生産性を備えています。 以前はゆっくりと多段階のスポット溶接を行っていた複雑なドア部品が、密閉セル内の 1 つのレーザー溶接セットアップで行われるようになりました。 焦点距離の長いレーザーには、マイクロ秒単位で溶接ビームをあるスポットから別のスポットにジャンプさせる走査光学系が搭載されている場合があります。 まるで『スタートレック』の時代が到来したようだ。

業界の多くは何年も、あるいは何十年もレーザー溶接に注目してきましたが、適切な用途を見つけていませんでした。 なぜ？ おそらく製品構成が原因だと思われます。 ジョブショップであれ OEM であれ、製品が混在するメーカーは、これらのシステムが魅力的ではあるものの、あまり実用的ではないと考えています。 はい、ギャップ許容度の問題はありますが、高精度の上流プロセスにより、それらの課題の多くは克服されています。

現在の問題はパーツ フローの柔軟性です。まったく異なるパーツを次々と実行する必要があり、そのパーツが何になるか (繰り返しパーツ、標準構成から変更されたパーツ、または完全に新しいパーツ) がわかりません。 確かに、オフライン プログラミング、シミュレーション、フィクスチャ開発は大きな進歩を遂げてきました。 しかし、機械化されたレーザー溶接やロボットによるレーザー溶接では、依然として誰かがそれらのプログラムを開発し、管理する必要があります。

Food Warming Equipment Co. Inc. (FWE) は、多くの高製品混合メーカーと同じ課題に直面しています。 テネシー州ポートランドにある同社の工場は、柔軟な製造の典型です。 業務用食品サービス機器メーカーはオンデマンドで生産しており、顧客は製品を高度にカスタマイズできます。

同社の最終溶接エリアでは、ステンレスやアルミニウムの外観上重要なさまざまな溶接が行われており、このエリアのほとんどの従業員はガスタングステン アーク溶接 (GTAW) トーチを使用しています。 しかし、1 つのワークステーションが際立っています。 溶接工はタングステン トーチを振り回す代わりに、実体顕微鏡を覗き、ジョイスティックを操作して溶接の移動速度を管理します。 彼はファイバーレーザーからのビームを使って溶接しています。 これは、レーザー溶接に関しては自動化だけが唯一の答えではないことを示す応用事例の結果です。

レーザー溶接セルを観察すると、レーザー安全カーテンとバリアによって他の GTAW セルから隔離されています。そうすれば、目を見張るような溶接速度を目の当たりにすることはありません。 実際、レーザー溶接セルでのジョブのセットアップには、GTAW セルでのセットアップよりも少し時間がかかります。 同社のレーザー溶接部品のほとんどは特別な固定具を必要としません。 一般的な作業には、水受け皿やキャビネットの上部の最終的な継ぎ目やコーナーの溶接が含まれます。 しかし、オペレータは、レーザー溶接ヘッドの下に部品を正確に配置するのに時間を費やします。

このシステムは、平均出力 400 ワット、ピーク出力 4.5 キロワットのパルスファイバーレーザーを使用します。 FWE の薄ゲージ材料を溶接するのに十分な強力ですが、レーザー電源にチラーを必要としないほど十分に低出力です。 イリノイ州ワウコンダの Alliance Specialtys and Laser Sales が提供するこのシステムは、金型製造および修理業のさまざまなショップで見つけることができますが、薄ゲージの板金にも適しています。 FWE のいくつかのレーザー溶接作業には 18 ゲージが含まれます。 板金ですが、ほとんどのワークピースは 20 ゲージから 23 ゲージまでです。 ステンレス（磁性および非磁性）およびアルミニウム。 代表的なグレードには、ステンレス 430、ステンレス 301、アルミニウム 3003 などがあります。

FWE のレーザー溶接プロセスはそれほど高速ではありません。 ただし、研削と研磨の時間の節約を考慮すると、溶接速度自体は重要ではありません。 これらの最終的な外観上重要な溶接では、ガス タングステン アーク溶接部品を受け取る従業員は、目に見える表面またはエッジの 1 つの溶接を研削および研磨するのに少なくとも 5 分を費やす場合があります。 ほとんどのレーザー溶接部品には、仕上げ手順がほとんど、またはまったく必要ありません。 最悪の場合、作業者が研磨剤を使って溶接を 1 回行う可能性がありますが、このプロセスには数秒かかります。