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インテリジェント製造のコンテキストでレーザー切断ヘッドが自動的に新しい傾向に制御
インテリジェント製造のコンテキストでレーザー切断ヘッドが自動的に新しい傾向に制御
- View:530 2018年07月10日
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レーザー切断技術は、加工、制御、高効率、高品質の特性を持ち、自動車産業、繊維機械、板金加工などの産業加工に非常に幅広い用途があります。 レーザー切断は、レーザー気化切断、レーザー溶融切断、レーザー酸素切断、レーザースクライビングおよび制御破壊の4つのタイプに分類することができる。 中国におけるレーザ技術の遅れた開始のために、切削コア技術は輸入に依存しており、これにより中国におけるハイエンドレーザ切断の遅れがもたらされている。
レーザー切断
しかし、近年では、「Made in China 2025」の推進により、レーザー切断技術も変化と機会に直面しています。 この変更は、レーザー企業が技術をカットするだけでなく、産業オートメーションの傾向に適応して、レーザー切断をよりパーソナライズにする必要があることを意味します。同時に、レーザー企業も機会を増やし、レーザー切断技術は産業加工を改善します。 産業制御技術の発達により、レーザー産業にはより多くの可能性がもたらされ、切削技術は今後さらに多くの分野に拡大され、業界の発展に貢献します。業界関係者によると、 高速・高精度切削技術、厚板切断・大型ワークカット、3次元多軸CNCレーザ切断技術、無人・自動レーザ切断技術などは主な研究方向。
レーザー切断ヘッドは、レーザー切断において極めて重要な役割を果たす
レーザーカッティングマシンは、レーザーカッティング技術を反映する最も直接的なデバイスであり、青色レーザーから放出されたレーザービームであり、光路システムを介して高出力密度レーザービームに集束される。 レーザビームは、ワークピースの表面上に照射され、ワークピースを融点または沸点に持ち、一方、ビームと同軸の高圧ガスは、溶融または気化した金属を吹き飛ばします。 ビームが加工物に対して移動すると、材料は最終的にスリットされ、それによって切断の目的が達成される。
新しくなる板金加工装置として、レーザー加工機は、連続的な技術的更新とプロセス開発、レーザー切断加工およびレーザー切断機設備を通じ、高い加工効率と加工精度を有する大部分の板金加工企業に親しまれ、受け入れられている。 高品質、良好な切削セクションの品質、3次元の切断処理と他の多くの利点は徐々にプラズマ切断、水切断、フレーム切断、CNCのパンチングなどの伝統的なプレートの処理方法を置き換えます。 異なるレーザ発生器によれば、市販されているレーザ切断機には、大きく分けて、CO2レーザ切断機、固体（YAG）レーザ切断機、ファイバレーザ切断機の3種類がある。
ノズル、フォーカスレンズ、フォーカストラッキングシステムの品質はカットの品質に関係しています。
レーザー切断機の重要な技術の中でも、レーザー切断ヘッドの品質は切断品質に直接影響します。一般的なレーザー切断機の切断ヘッドは、ノズル、焦点レンズ、および焦点追跡システムで構成されています。
1.レーザー切断におけるレーザーヘッドノズルの役割
レーザヘッドノズルは、ファイバレーザ切断機で最も一般的に使用される消耗部品であり、ファイバレーザ切断技術の開発及び広範な応用により、近年、レーザヘッドノズルの需要が著しく増加している。 ノズルは主に平行で収束し円錐形であり、切断の質はノズルの形状およびノズルのサイズとは切り離せない。
第1の機能は、静電容量信号を収集し、これをセラミックリングを通して信号処理装置に送信することである。信号処理装置は信号を機械制御センタに送信し、機械制御センタは信号に基づいてフィードバックを行い、レーザヘッドの位置を、 切断プロセス中にレーザヘッドとワークピースとの距離を追跡する。
第2の機能は、切断されるワークピースを通ってガスを導き、ノズル出口アタッチメントに高圧を発生させるためにその内部形状を使用することである。 ノズル出口開口が小さいほど、生成される圧力は高くなる。 酸化的切削の場合、高圧酸素がノズルを通過し、加工面の一部が同じ切削部材によって酸化されて切削を加速する熱を提供し、他の部分が切削面を高速で通過し、スラグを取り去って切削面上の適切な形状を維持する。 切断を確実にする圧力はスムーズに進む。
第3の機能は、レーザヘッドの内部レンズを保護することである。 レーザ切断プロセス中、特に打ち抜き時に、スラグがしばしばスパッタリングされ、レーザヘッドノズルによって吹き出された高圧ガスがスパッタ材料の大部分をブロックしてレンズを損傷から保護することができる。
2、フォーカスレンズとレーザ切断関係
フォーカスレンズは、従来の光学レンズの一般的な特性を有するが、独自の特徴を有する。 超短焦点レンズを作るために使うことができます。また、端面に実像を結ぶことができ、被写体と同じ大きさの直立した実像を得ることも容易です。
レーザビームのエネルギーをカットすることによって、レーザによって放出された元のビームは、高エネルギー密度のスポットを形成するためにレンズによって集束されなければならない。 透過型レンズは使用が非常に簡単であり、レーザビームがレンズを通過するとき、レンズはレーザビームをワークピース上に軸方向に集束させる。 一般的な工業用レーザシステムでは、ノズルは、ガスビームジェットをノズルに導入してレーザビームおよび材料相互作用の性能を向上させるのに役立つガススクラビング機能を含み、高速ガス流は光学システムに対する障壁としても機能する。 。 ガスジェットは、材料がノズル内への汚染物質を処理してレンズ表面を汚染することを防止する。 反射集束システムは、追加のビーム偏向器およびバックフォーカスミラーを使用する。 この状態では、セレン化亜鉛窓とビーム偏向器との2つの追加の光学系があり、窓はノズル上の集束システムを密閉する働きをする。
透過性の焦点ヘッドは、ビームが調整しやすく、ビームの偏心などの小さな偏差を可能にする、すなわちビームがレンズに偏心または角度的にオフセットすることを可能にするという2つの主な利点を有する。 反射型レンズヘッドは高出力レベルに理想的であり、高出力レーザシステムには理想的であり、低熱レンズを生成し、要求の厳しいはんだ付け環境で耐久性がある。 理論的には、放物面鏡はレーザビームをビームの回折限界に集束させるべきである。 回折限界は、特定のレーザビーム直径およびモード品質に対して達成され得る最小焦点スポットである。 パラボラミラーは、ミラーシステムを調整するのが最も困難なものの1つで、高出力レーザシステムでは、回折限界集束を達成することが困難なことが多い。 はんだ付けの場合、小さなスポットは必ずしも必要ではないので、このタイプのアプリケーションにはミラーが適しています。
近年、高出力レーザーの需要が高まっており、従来のレンズの焦点深度と焦点位置には制約があり、焦点深度の拡大は必然的に焦点スポットサイズの拡大につながることが多い。 高解像度の集束レンズは新しい市場の需要となっている。
フォーカシングレンズの焦点距離とフォーカス位置は、レーザー切断品質に影響を与えます。高速切削薄材は短焦点距離レンズに適しており、厚物は長焦点距離レンズに適しています。
3.レーザ切断におけるフォーカストラッキングシステムの役割
レーザ切断機の焦点追跡システムは、一般に、焦点切断ヘッドと追跡センサシステムとから構成される。 カッティングヘッドは、導光フォーカス、水冷、送風および機械的調整部を備え、センサは、検知素子および増幅制御部から構成される。 トラッキングシステムは、様々な検出素子に対して異なる。現在、主に2つのタイプの追跡システムがあり、第1は、非接触追跡システムとしても知られる容量性センサ追跡システムであり、第2は、接触追跡システムとしても知られる誘導センサ追跡システムである。
インテリジェントな製造時代の新たな要件：自動焦点切断ヘッドが求められている
インテリジェントな製造技術は、産業オートメーションが研究しなければならない課題です。現時点では、市場で実際に行われていることはあまりありません。 オートフォーカシングカッティングヘッドを例にとると、Ossendikeをベースにした国内のレーザーカッティングヘッドメーカーはそれを行う能力を持っています。
フォーカス制御は、より良い切断効果を達成するために、異なる材料とプレートの異なる厚さの切断でレーザー切断機を指し、レーザービームの焦点は、我々がフォーカシングと呼ぶ別の場所に設定されます。 工業用制御技術の飛躍的進歩により、オートフォーカスカッティングヘッドはレーザーカッティングの自動化に欠かせません。
現在、レーザー技術の発達に伴い、このマニュアルフォーカシング法は徐々に解消され、オートフォーカス機能は徐々に実現し始めています。レーザー切断ヘッドの底部はノズルであり、切断プロセス中にノズルの高さは一定であるため、切断ヘッドを持ち上げて焦点を調整することはできません。 フォーカシングミラーの焦点距離は不変なので、焦点距離を変えることでピントを合わせることはできません。 フォーカスミラーの位置を変更すると、フォーカス位置を変更することができます。フォーカスミラーを下げてフォーカスを下げ、フォーカスミラーを上げるとピントが上がり、ピントが合います。 オートフォーカスは、モータ駆動のフォーカシングミラーを上下動させることで実現できます。
オートフォーカスの別の方法は、ビームが集束ミラーに入る前に可変曲率ミラーを配置することである。ミラーの曲率を変えることによって、反射ビームの発散角が変化して焦点位置が変化する。
オートフォーカス機能により、材質や厚さが異なるワークを加工する際に最適な位置に自動的にフォーカスを合わせることができ、レーザ切断機の加工効率を大幅に向上させることができ、スラブの穿孔時間を大幅に短縮できます。 。 したがって、レーザ切断機では、オートフォーカス機能は重要かつ不可欠な機能である。
自動切断ヘッドとCNCシステムの組み合わせにより、レーザー切断はよりスマートになります。
オートフォーカス用カッティングヘッドの登場により、レーザカッティング技術はさらに進歩し、レーザカッティングの自動化に不可欠な役割を果たし、関連するCNCシステムはレーザカッティングをよりスマートにします。
自動焦点切断ヘッドの主な利点は、数値制御システムによる焦点位置、空気圧レベルおよびそれに続く高さの動的調整であり、これにより切断プロセスの自動調整が実現され、通常の手動切断ヘッドが完了できないという複雑な処理要求が達成される。 このプロセスは、CNCシステムに凝固されます。
レーザー切断CNCシステムは、オートフォーカス切断ヘッドやレーザーなどのスマートデバイスと緊密に連携し、レーザー切断加工を「スマート」にします。
レーザー切断の機会と課題
要約：あらゆる技術の普及にはプロセスが必要です。レーザー加工の需要が高まるにつれて、レーザー切断技術の自動化がますます重要になります。 レーザー切断ヘッドは、レーザー切断技術において重要な役割を果たし、高品質の自動切断切断ヘッド技術は、間違いなくこの産業の加速器であり、将来、レーザー切断技術の自動化において主導的役割を果たすであ