3D 로봇 파이버 레이저 커팅 머신이란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

지난 화요일, 나는 디트로이트 밖에서 금속 제작 상점을 운영하는 Mike로부터 전화를 받았습니다. 그는 좌절했다. 그의 팀은 3 일 동안 배기 매니 폴드 브래킷의 배치를 위해 구멍을 뚫고 노치를 자르고 가장자리를 디버링하는 일을 해왔습니다. 부품은 스위스 치즈처럼 보였을 때 구멍이 올바른 지점에 있지 않아서 절반이 폐기되었습니다.

'이 작업을 수행하는 더 좋은 방법이 있어야한다'고 그는 말했다. '내 남자들은 지쳤습니다. 우리는 일정 뒤에, 그리고 나는 모든 부분에서 돈을 잃고 있습니다. '

나는 그에게 에 대해 말했다 3D 로봇 파이버 레이저 절단 . 그는 들어 본 적이 없었다.

6 주 후, Mike는 저를 다시 전화했습니다. 그의 팀이 3 일 동안 걸렸던 것과 같은 괄호? 그의 새로운 시스템은 각각 20 분 안에 그들을 크랭크했습니다. 완벽한 구멍, 깨끗한 가장자리, 스크랩 없음.

'나는 몇 년 전에 해냈어 야 했어 '그는 말했다.

그렇다면이게 정확히 뭐야?

TV에서 용접 자동차 프레임을 볼 수있는 큰 산업용 로봇 암을 상상하십시오. 이제 용접 토치 대신 레이저 절단 헤드를 들고 있다고 상상해보십시오. 그것이 기본적으로 우리가 말하는 것입니다.

로봇은 6 가지 방향으로 움직일 수 있으므로 레이저를 거의 필요한 각도로 만들 수 있습니다. 시트를 자르는 평평한 레이저 테이블과 달리이 설정은 튜브, 구부러진 부품, 어셈블리에서 작동 할 수 있습니다. 복잡한 모양이 있습니다.

레이저 자체는 광섬유 레이저입니다. 이는 실제로 ROFER LASER이고 많은 에너지를 낭비하지 않는다는 멋진 표현일 뿐입니다. 레이저 빔은 유연한 케이블을 통해 절단 헤드로 이동하므로 로봇은 무거운 장비를 끌지 않고도 자유롭게 이동할 수 있습니다.

주요 부분

로봇

대부분의 시스템은 Kuka 또는 ABB와 같은 회사의 산업용 로봇을 사용합니다. 이들은 장난감 로봇이 아닙니다. 그들은 무거운 하중을 처리하고 24/7 작업하도록 만들어졌습니다. Mike가 구입 한 사람은 절단 헤드를 0.1mm 이내에 배치 할 수 있으며, 이는 인간 모발의 두께에 관한 것입니다.

레이저

레이저 발전기는 일반적으로 옆에 앉아 광섬유 케이블로 로봇에 연결됩니다. 파워는 약 2,000 와트 (얇은 물건에 적합)에서 12,000 와트 이상 (버터와 같은 두꺼운 강철을 통해 절단) 범위입니다.

절단 헤드

마법이 일어나는 곳입니다. 레이저 빔을 작은 지점으로 초점을 맞추고 가스 (일반적으로 질소 또는 산소)를 지원하여 절단에 도움이됩니다. 우수한 절단 헤드는 다른 재료 두께에 대한 초점을 자동으로 조정할 수 있습니다.

두뇌

제어 시스템은 로봇이가는 곳, 이동 속도, 레이저 전원, 가스 흐름 등 모든 것을 조정합니다. 오케스트라를 지시하는 정말 똑똑한 지휘자가있는 것과 같습니다.

실제로 어떻게 작동합니까?

프로그램 작성

모든 것은 당신의 부분의 3D 도면으로 시작합니다. 특수 소프트웨어는 드로잉을보고 그것을 자르는 가장 좋은 방법을 파악합니다. 먼저 절단 할 수있는 구멍, 사용하는 각도, 물건에 충돌하지 않는 방법.

시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 오프라인으로 프로그래밍하거나 간단한 물건을 위해 로봇 암을 잡고 어디로 가야하는지 보여줄 수 있습니다. 스마트 시스템은 CAD 파일에서 자동으로 프로그램을 생성 할 수도 있습니다.

Setup

부품은 일반적으로 간단한 비품으로 고정됩니다. 멋진 것은 없습니다. 로봇은 모든 움직임을 수행하므로 밀링 머신과 마찬가지로 복잡한 작업 보유가 필요하지 않습니다.

절단

시작 버튼을 누르면 로봇은 프로그램을 따르고 제어 시스템은 절단되는 내용에 따라 레이저 전원과 절단 속도를 조정합니다. 센서는 부품이 뒤틀 리거나 구부러 지더라도 레이저를 재료로부터 적절한 거리에 초점을 유지합니다.

로봇은 멈추지 않고 몇 시간 동안 절단 할 수 있으며, 이는 생산 실행에 적합합니다.

무엇을자를 수 있습니까?

재료

이 시스템은 대부분의 금속 (강철, 스테인리스, 알루미늄)에서 훌륭하게 작동합니다. 재료가 두껍을수록 더 많은 레이저 전원이 필요합니다. 대부분의 생산 시스템은 얇은 시트에서 약 1 인치 두께까지 모든 것을 처리합니다.

그들은 레이저 빔이 튀어 나오기 때문에 구리 나 황동과 같은 반짝이는 금속으로 어려움을 겪고 있지만 새로운 시스템이 더 좋아지고 있습니다.

모양

이것은 일이 흥미로워지는 곳입니다. 당신은자를 수 있습니다 :

• 뚫는 것이 불가능한 이상한 각도의 구멍

• 곡선을 따르는 슬롯

• 구부러진 부분 또는 형성된 부품의 복잡한 모양

• 부품을 움직이지 않고 여러 기능

Mike의 괄호에는 30도 각도로 구멍이 생겼습니다. 드릴 프레스에서 드릴링 해보세요.

이것이 의미가있는 곳

튜브 작업

튜브를 길이로 톱질 한 다음 구멍을 뚫는 대신 한 번의 샷으로 모든 것을 할 수 있습니다. 나는 시스템이 10 분 안에 수십 개의 구멍과 노치로 20 피트의 구조 튜브를 자르는 것을 보았다.

복잡한 괄호

일반적으로 여러 작업이 필요한 구멍, 슬롯 및 컷 아웃이 많은 부품. 로봇은 기존 도구에 액세스 할 수없는 굽힘과 단단한 지점으로 도달 할 수 있습니다.

프로토 타입

하나 또는 두 조각이 필요하고 특수 툴링을 만들고 싶지 않은 경우. 한 번 프로그래밍하면 쉽게 변경할 수 있습니다.

중간 생산

스위트 스팟은 아마도 50 ~ 5,000 조각 일 것입니다. 그 아래에서 설정 시간은 그만한 가치가 없습니다. 그 이상으로 전용 툴링을 원할 수도 있습니다.

프로그래밍 측

오프라인 프로그래밍

대부분의 상점은 3D 모델을 사용하여 컴퓨터에서 프로그램을 개발할 수있는 소프트웨어를 사용합니다. 실제 부품을 자르기 전에 거의 모든 것을 테스트하여 시간을 절약하고 충돌을 방지 할 수 있습니다.

수동 교육

간단한 컷의 경우 로봇 암을 잡고 동작을 수동으로 안내 할 수 있습니다. 시스템은 경로를 기억하고 정확히 반복 할 수 있습니다.

자동 프로그래밍

멋진 시스템은 CAD 파일을보고 절단 프로그램을 자동으로 생성 할 수 있습니다. 여전히 인간의 감독이 필요하지만 똑똑해지고 있습니다.

다른 설정

바닥 마운트

표준 로봇은 바닥에 볼트로 고정되었습니다. 작업 영역은 로봇이 얼마나 멀리 도달 할 수 있는지 (보통 어느 방향 으로든 약 6-8 피트)에 의해 제한됩니다.

트랙 시스템

로봇은 레일을 타고 넓은 지역을 덮을 수 있습니다. 큰 부품을 자르거나 여러 부품을 순서대로 실행하는 데 좋습니다.

여러 로봇

일부 상점은 다른 부품에서 작업하거나 큰 어셈블리에서 팀을 구성하는 동일한 셀에서 2 ~ 3 개의 로봇을 운영합니다.

비용이 많이 들었습니다

선불

완전한 시스템은 크기와 기능에 따라 $ 30,000 ~ $ 800,000의 어느 곳에서나 실행됩니다. 그것은 많은 돈이지만 일부 회사가 기존 가공 센터에 소비하는 것보다 적습니다.

운영

주요 비용은 전기, 가스 지원 및 노즐 및 보호 창과 같은 소모품 부품을 가끔 교체하는 것입니다. 설정 시간이 줄어들고 시스템은 무인으로 실행될 수 있기 때문에 일반적으로 인건비가 내려갑니다.

투자 회수

Mike는 노동 저축과 스크랩 감소에 따라 약 18 개월 만에 투자 회수를 받았습니다. 마일리지는 자르는 것에 따라 다릅니다.

단점

복잡성

이것들은 단순한 기계가 아닙니다. 로봇 공학과 레이저 절단을 모두 이해하는 사람들이 필요합니다. 훈련이 중요합니다.

프로그래밍 시간

복잡한 부품은 특히 수동으로 수행하는 경우 프로그램하는 데 시간이 걸릴 수 있습니다. 오프라인 프로그래밍은 도움이되지만 여전히 학습 곡선이 있습니다.

접근성

로봇은 당신이 자르려는 모든 곳에 도달 할 수 있어야합니다. 부품 형상에 따라 깊은 구멍이나 내부 기능이 액세스 할 수 없습니다.

재료 제한

평평한 레이저 테이블에서 두꺼운 물건을자를 수 있지만 3D 절단은 일반적으로 가스 흐름 및 잔해 제거 문제로 인해 더 얇은 재료로 제한됩니다.

품질과 정밀도

정확성

대부분의 시스템은 ± 0.1mm 포지셔닝 정확도를 유지하므로 대부분의 응용 프로그램에 충분합니다. 컷 품질은 일반적으로 2 차 마감이 필요하지 않을 정도로 매끄 럽습니다.

일관성

프로그래밍되면 로봇은 엄청나게 반복 가능합니다. 부분 간 변화는 최소화되어 생산 작업에 좋습니다.

프로세스 제어

더 나은 시스템은 절단 매개 변수를 실시간으로 모니터링하고 부품이 나 빠지기 전에 문제를 감지 할 수 있습니다.

유지 보수 현실

매일 물건

보호 창을 청소하고 가스 용품을 점검하고 먼지를 날려 버릴 수 있습니다. 약 15 분이 걸립니다.

주간

보다 철저한 청소, 교정 점검, 소모품 부품을 검사하십시오. 어쩌면 한 시간의 일.

주요 서비스

로봇 유지 보수는 표준 일정과 같은 윤활, 교정, 구성 요소 교체를 따릅니다. 서비스 계약을 체결하거나 자신의 사람들을 훈련시킬 계획입니다.

다음에 오는 것

더 똑똑한 시스템

AI는 자동 매개 변수 최적화, 예측 유지 보수, 재료 조건에 따라 적응 제어 등 이러한 시스템에 나타나기 시작했습니다.

더 나은 센서

부분 포지셔닝 오류를 보상 할 수있는 비전 시스템, 초점 거리를 유지하기위한 더 나은 높이 감지.

더 쉬운 프로그래밍

소프트웨어는 더 사용자 친화적입니다. 일부 시스템은 이제 간단한 스케치 또는 구두 설명에서 프로그램을 생성 할 수 있습니다.

하나를 고려해야합니까?

이러한 시스템은 기존 방법을 사용하여 여러 작업이 필요한 복잡한 3D 부품을 처리하는 경우 적합합니다. 그들은 특히 좋습니다 :

• 홀수 각도로 구멍이 많은 부분

• 튜브 및 파이프는 복잡한 기능으로 작동합니다

• 형성된 판금 부품

• 프로토 타이핑 및 저질량 부피 생산

평평한 침대 레이저가 처리 할 수있는 간단한 2D 절단 또는 전용 툴링이 더 비용 효율적 일 수있는 대량 생산에 대해서는 의미가 없습니다.

이제 기술은 성숙해졌습니다. 더 이상 최첨단 기술은 아니지만 구식도 아닙니다. 에 있는 우리 회사와 같은 회사에서는 ROFER LASER 수년 동안 이러한 시스템을 설치해 왔으며 버그는 대부분 해결되었습니다.

Mike의 이야기는 독특하지 않습니다. 수십 개의 상점에서 비슷한 변화를 보았습니다. 열쇠는 올바른 응용 프로그램을 가지고 있으며 훈련과 지원에 기꺼이 투자하는 것입니다.

복잡한 가공 작업에 많은 시간과 돈을 소비한다면 대화 할 가치가있을 수 있습니다. 이 기술은 먼 길을 왔으며 점점 나아지고 있습니다.