多様なニーズと予算に対応するファイバーレーザー板金切断機

金属板は現代の製造業において最も重要な基本材料の一つであり、自動車製造、建設機械、鉄道輸送、家電製品、建築装飾など、幅広い産業で利用されています。機器の筐体や構造フレームから精密部品に至るまで、金属板の成形・加工は現代の製造業に欠かせない要素です。板金加工における最初の重要な工程である切断は、寸法精度、生産効率、材料利用率、そしてその後の製造工程に直接影響を与えます。そのため、製造業が高精度化、高効率化、自動化の推進へと絶えず進むにつれ、金属板切断技術も継続的な発展と変革を遂げてきました。

金属板切断技術は、機械式せん断、火炎切断、プラズマ切断から、CO2レーザー切断、そして今日のファイバーレーザー切断へと進化を遂げてきました。それぞれの技術革新は、切断効率と加工品質の向上をもたらしてきました。

1980年代以前は、レーザー切断技術は産業用途ではまだ広く採用されていませんでした。金属板の加工は主に機械式パンチング、シャーリングマシン、火炎切断、プラズマ切断に依存していました。これらの方法は基本的な切断作業は完了できましたが、精度が比較的低い、熱影響部が大きい、後処理に手間がかかる、自動化能力が限られているなど、いくつかの制約がありました。

1980年代、CO2レーザー切断機が産業用途に導入され始め、板金加工業界で徐々に普及していった。この技術は、複雑な形状を高精度かつ非接触で切断することを可能にすることで、従来の加工方法の限界を克服した。しかし、CO2レーザーシステムは、電気光学変換効率の低さ、設置面積の大きさ、高いメンテナンスコスト、特定の金属材料を加工する際のエネルギー吸収効率の低さといった課題を依然として抱えていた。

2010年頃になると、ファイバーレーザー技術は徐々に成熟し、金属板切断はその最も初期かつ最も普及した産業用途の一つとなった。これは主に、板金加工に対する大きな需要と、板金切断が主に二次元平面加工であるため、最適化された機械構造とCNCシステムによって高速かつ高精度な加工を容易に実現できるという事実によって促進された。

従来の切断方法と比較して、ファイバーレーザー切断は、切断速度の高速化、高精度化、優れた切断面品質、熱影響部の縮小といった利点があります。材料の無駄を効果的に削減し、二次加工の必要性を最小限に抑えます。さらに、非接触切断技術であるファイバーレーザー切断は、ワークピースへの機械的ストレスを最小限に抑え、変形リスクを低減しながら複雑な輪郭加工を可能にします。自動ローディング・アンローディングシステム、インテリジェントネスティングソフトウェア、その他の自動化技術と組み合わせることで、ファイバーレーザー切断は高効率かつ自動化された生産を実現し、製造効率を大幅に向上させると同時に、全体的な加工コストを削減します。

ファイバーレーザー技術の商業化の初期段階から、 CATEKCNC 当社は、板金加工におけるレーザー技術革新の最前線に立ち続け、レーザー切断技術の開発に継続的に投資してきました。ファイバーレーザー光源、CNCシステム、自動化、インテリジェント製造技術の進歩を常に注視し、最新の技術成果を迅速に製品改良に取り入れています。

長年にわたり、 CATEKCNC さまざまな材料、板厚、複雑な加工条件に対応した広範な切断プロセスデータを蓄積しており、納品後すぐに機械を稼働させ、安定した生産を開始できることを保証しています。 CATEKCNC それは、信頼性の高いファイバーレーザー切断機を選ぶこと以上の意味を持ちます。それは、実績のあるプロセスに関する専門知識、継続的にアップグレードされる技術ソリューション、そして包括的なライフサイクルサービスサポートを利用できることを意味し、産業製造における長期的な信頼性と生産性を提供します。

ファイバーレーザーシート切断機とは何ですか？

ファイバーレーザー板金切断機は、ファイバーレーザー技術とCNC自動制御技術を統合した高精度金属加工機です。炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、真鍮などの各種金属板を高精度かつ高効率で切断するために主に用いられます。

ファイバーレーザー切断は、高エネルギー密度のファイバーレーザービームを用いて金属板に非接触加工を行う技術です。高速切断、優れた加工精度、狭い切断幅、小さな熱影響部（HAZ）といった利点があります。切断工程では専用の金型は不要で、加工図面をインポートするだけで迅速に生産を完了できます。複雑な形状、不規則な輪郭、スロット、皿穴、平面面取りなど、柔軟な加工が可能です。切断面は滑らかで綺麗で、ほとんどのワークピースは二次仕上げなしで後工程に直接進めることができ、製品開発と段取り替えのサイクルを大幅に短縮できます。そのため、ファイバーレーザー板金切断機は、板金加工、広告・看板、電気筐体、建設機械、自動車部品、電気機器、厨房機器など、幅広い業界で活用されています。

ファイバーレーザー板金切断機はCNCシステムで制御され、DXFやDWGといった主要な図面フォーマットに加え、様々なCAD/CAMソフトウェアプラットフォームに対応しています。また、プロ仕様のレーザーネスティングソフトウェアとも互換性があります。ユーザーは部品図面をインポートし、板材の寸法を指定するだけで、システムが自動的にインテリジェントネスティング、共通線切断などのプロセス最適化を実行し、材料利用率を最大化します。最適化されたネスティング条件下では、材料利用率は95%を超えることが可能です。

さらに、このCNCシステムには、さまざまな材料や板厚に応じて適切な加工パラメータを自動的に選択できる、成熟した切削加工データベースが組み込まれています。これにより、操作に必要なスキルが軽減され、経験の浅いオペレーターでも機械のセットアップや生産作業を迅速に完了できます。

さらに、本機は、さまざまなレーザー出力レベル、レーザー光源ブランド、サーボモーターオプション、その他の主要コンポーネントなど、幅広いハードウェア構成に対応しています。ユーザーは、加工要件、生産能力、予算に基づいて最適な構成を選択できるため、精密薄板加工から連続中厚板生産まで、さまざまな用途に適した装置となっています。

ファイバーレーザーシート切断機は、どのような材料や産業で使用できますか？

該当する材料

ファイバーレーザー板金切断機で加工される一般的な材料には、炭素鋼、ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼板、冷間圧延鋼板、熱間圧延鋼板、アルミニウム板、真鍮、銅、チタン合金、その他多くの金属材料が含まれます。

適用産業

• 板金加工業界： 筐体、電気キャビネット、配電ボックス、制御盤、機器ハウジング、精密板金部品、その他加工金属部品。
• 自動車製造業: 車体パネル、シャーシ部品、排気システム部品、バッテリートレイ、補強ビーム、衝突ビーム、その他自動車構造部品。
• 建設機械産業： 掘削機、ローダー、クレーン、農業機械、その他の重機用のフレーム、保護カバー、バケット、ブーム、溶接構造部品。
• 鉄骨構造産業： 鋼製梁、鋼製柱、ガセットプレート、補強板、接続板、および各種鋼構造部材。
• 電力・新エネルギー産業： 太陽光発電用架台、蓄電キャビネット筐体、EV充電ステーション筐体、風力発電機器部品、電気制御盤など。
• 鉄道輸送業界： 地下鉄、在来線、高速鉄道車両用の車体板金部品、ドア部品、内装パネル、および耐荷重構造部品。
• エレベーター製造業界： エレベーターかごパネル、乗降口ドア、かごドア、ガイドレールブラケット、装飾パネル、その他エレベーター部品。
• 厨房機器業界： ステンレス製のキャビネット、作業台、シンク、業務用厨房機器、食品加工機械の筐体、および関連部品。
• 金属家具産業： オフィス家具、ファイルキャビネット、収納ラック、収納キャビネット、テーブルと椅子のフレーム、ディスプレイラック、その他金属製家具製品。
• 広告・装飾業界： 金属製の看板、広告文字、カーテンウォール装飾パネル、間仕切り、手すり、および芸術的な金属製装飾部品。
• 家電製造業界： エアコン、冷蔵庫、洗濯機、オーブン、その他の家庭用電化製品の筐体、パネル、および内部構造部品。
• ハードウェア製品業界： フランジ、ガスケット、コネクタ、筐体、プレス加工金属部品、および各種特注金属部品。

ファイバーレーザー板金切断機にはどのような種類がありますか？

ファイバーレーザー切断技術の継続的な発展に伴い、ファイバーレーザー板金切断機の適用範囲は、従来の金属板金切断から、管、形材、コイルなど、さまざまな加工分野へと拡大しています。加工材料、機械構造、および用途特性に基づいて、現在市販されているファイバーレーザー板金切断機は、主に以下のカテゴリに分類できます。

1. 純板ファイバーレーザー切断機

純板状ファイバーレーザー切断機は、平らな金属板の加工専用に設計されています。炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム板、銅板など、さまざまな金属材料を切断できるため、最も広く使用されているタイプのファイバーレーザー切断機です。

この種の装置は、板金加工、機械製造、自動車部品、電気機器など、さまざまな産業で幅広く使用されています。

2. コイル供給式ファイバーレーザー切断機

コイル供給式ファイバーレーザー切断機は、レーザーブランキングラインとも呼ばれます。自動巻き出しシステム、水平調整システム、供給システムを備えており、金属コイルを原材料から直接連続切断することができます。

このタイプの機械は、家電製品製造、自動車部品製造、板金プレス加工など、連続的かつ大量生産を必要とする産業に最適です。

3. 板材・管材用ファイバーレーザー切断機

純粋なシートファイバーレーザー切断機をベースに、チューブのクランプおよび位置決め装置を追加することで、シート材とチューブ材の両方を加工できるシート・チューブ両対応ファイバーレーザー切断機を開発した。

このタイプの装置は、主に板金加工を行う企業で、同時に管材や形材の切断機能も必要とする企業に適しています。

この機械は、以下のような様々な種類のチューブを加工できます。

• 丸管
• 角管
• 角管
• 楕円管
• フラットチューブ
• レーストラック用チューブ
• 三角形のチューブ

また、以下のような固定断面形状を持つほとんどの長尺金属プロファイルを加工できます。

• アングル鋼
• チャンネル鋼
• H形鋼
• T字型断面
• Cチャネル

4. オールインワンファイバーレーザー切断機

オールインワン型ファイバーレーザー切断機は、一般的にレール式構造を採用しており、作業台と機械ベッドが分離されています。加工要件に応じて様々なタイプのワークサポートやクランプ装置を交換できるため、板金、管、形材、不規則な形状の金属部品など、幅広い素材に対応できます。

このタイプの装置は、多様な製品タイプと複雑な加工要件を持つ大企業に特に適しています。カスタマイズされた金属加工用途において、より高い柔軟性と汎用性を提供します。

ファイバーレーザー板金切断機の技術仕様

ファイバーレーザー板金切断機にはどのような種類の加工台がありますか？また、それぞれの特徴は何ですか？

機械ベッドは、ファイバーレーザー板金切断機の基本的な支持構造です。作業台、レーザー切断ヘッド、伝動システム、その他の重要な部品を支えます。レーザー切断は高速移動と高精度位置決めを必要とするため、機械ベッドの剛性、安定性、および変形耐性は、加工精度と長期的な動作信頼性に直接影響します。

構造設計に基づいて、ファイバーレーザーシート切断機のベッドは主に以下のように分類できます。 ガントリー型ベッド (NAIST) と レール式ベッド.

• ガントリー型ファイバーレーザー板金切断機

  ガントリー型構造は、現在ファイバーレーザー板金切断機において最も広く用いられている設計です。中型および小型の機械に一般的に採用されています。この構造は、一体型の機械ベッドを採用し、作業台をベッド上に設置し、従来型のガントリー機構を備えています。成熟した技術、コンパクトなレイアウト、優れた剛性、そして高い総合安定性を特長としています。

  しかし、加工サイズが大きくなるにつれて、ガントリービームのスパン、寸法、重量もそれに合わせて増加します。同時に、シートサイズが大きくなると、機械ベッドにかかる負荷も大きくなり、ガントリーシステム全体の構造的なストレスも増大します。一般的に、加工領域が8000×3000mmを超えると、レール式構造の方がより適切なソリューションとなります。

• レール式ファイバーレーザー板金切断機

  レール式構造は、動作システムと作業エリアを分離する設計を採用しており、従来の一体型機械ベッドを不要にしています。構造は、床面に直接設置された2本の平行なレールで構成され、可動ビームはレールシステム上に取り付けられ、レールに沿って移動します。この設計により、大スパンのガントリー柱に伴う剛性やたわみに関する要件が不要になります。また、作業台が床面に直接設置されるため、従来の機械ベッドの耐荷重制限も解消されます。

  レール式ファイバーレーザー板金切断機は、大型かつ高出力のファイバーレーザー切断用途に特に適しています。さらに、作業台と機械ベッドが分離した設計のため、このタイプの機械は高い柔軟性を備えています。異なる作業台や治具を交換することで、様々な金属板、管、形材、さらには不規則な形状のワークピースも加工できます。

製造方法に応じて、ファイバーレーザーシート切断機のベッドは以下のように分類できます。 鋼管溶接ベッド, 鋼板溶接ベッド, 鋳鉄製のベッド、 鉱物鋳型層.

各タイプは、製造コスト、構造剛性、振動減衰性能、熱安定性などの点で異なる特性を備えているため、ユーザーは加工要件と予算に応じて最適なソリューションを選択できます。

• 鋼管溶接ベッド

  鋼管溶接ベッドは、肉厚の角型鋼管を溶接してフレーム構造を形成し、剛性を高めるために複数の内部補強材を追加して製造されます。溶接後、ベッドは残留溶接応力を除去するために応力除去処理を受けます。

  主な利点としては、コスト効率の高さ、柔軟な構造設計、そして様々な作業規模や機械構成に応じた容易なカスタマイズが挙げられます。

• 鋼板溶接ベッド

  鋼板溶接ベッドは、高強度厚鋼板を用いて製造されます。溶接前に、溶接精度と全体の剛性を向上させるため、ほぞ継ぎ構造を用いて鋼板を仮組みします。

  鋼管溶接ベッドと比較して、鋼板溶接ベッドはより連続的な断面構造を有し、より高い曲げ抵抗とねじり抵抗を実現します。これにより、高速運転時の動的安定性が向上します。

• 鋳鉄ベッド

  鋳鉄製ベッドはねずみ鋳鉄から製造され、高い剛性と低い熱膨張係数を特徴としています。鋳鉄は炭素含有量が高く、熱感受性が低いため、高温レーザー切断環境下でも熱変形しにくいという特長があります。

  重量が増し、内部空洞が縮小されたことで、振動が効果的に抑制され、切断精度と機械の耐久性が大幅に向上する。

• 鉱物鋳造床

  鉱物鋳造ベッドは、鉱物複合材料を一体構造として鋳造することで製造されます。均一な内部構造、溶接応力の不在、優れた熱安定性、そして優れた振動減衰性能を特長としています。

  従来の鋼構造と比較して、鉱物鋳造ベッドは6～10倍優れた振動減衰性能を発揮し、高速切削時に発生する振動を迅速に吸収します。これにより、動的精度が向上し、機械伝動部品の耐用年数を延ばすことができます。

機械ベッドの設計では、 CATEKCNC 有限要素解析（FEA）を用いて構造応力分布を最適化します。機械ベッドは厚肉鋼管と鋼板を用いて製造され、その後、焼鈍処理と振動応力除去処理が施されます。これらの工程により、溶接時に発生する残留応力が効果的に解放され、応力緩和による長期的な変形が低減され、長時間の運転においても安定した加工精度が維持されます。

レーザー切断では、各動作軸が高速移動と頻繁な加減速を必要とするため、機械の速度と動的応答性に高い要求が課せられる。

CATEKCNC ファイバーレーザー板金切断機は、複数の軽量設計技術を採用しています。ガントリービームは航空宇宙グレードのアルミニウム合金製です。従来の鋼製ビームと比較して、アルミニウム合金ビームは強度対重量比が高く、質量も低くなっています。同じ体積であれば、重量は鋼の約34%で済み、移動慣性を大幅に低減します。ビームは単なる中空構造ではなく、補強リブを備えたマルチチャンバー構造を採用することで、曲げ抵抗、ねじり剛性、振動抵抗を向上させています。高性能サーボシステムと組み合わせることで、最大2Gの加速度を実現し、より高速な動的応答を可能にします。複雑な輪郭や高密度な穴パターンを加工する場合、従来モデルと比較して加工効率を約50%～80%向上させることができます。

レーザーによる板金切断時には、大量の火花と高温の溶融金属が発生します。これらの溶融粒子が表面に飛散すると、熱衝撃によって機械のベッドに損傷を与える可能性があります。

機械の保護を強化するために、 CATEKCNC ファイバーレーザー板金切断機には、断熱保護タイルが装備されています。これらの保護タイルは耐熱性に優れた鉱物材料で作られており、溶融金属が機械ベッドに直接接触するのを効果的に防ぎます。また、レーザー加工中に発生する熱放射の影響を軽減し、熱変形のリスクを最小限に抑え、装置の長期安定性を向上させます。

ファイバーレーザー光源とは何ですか？どのようなブランドや出力オプションがありますか？

ファイバーレーザー光源は、高エネルギー密度のレーザービームを生成し、光ファイバーを通してレーザー切断ヘッドにレーザーエネルギーを伝送する中核部品です。産業用ファイバーレーザーでは、一般的にイッテルビウム添加ファイバーが利得媒体として使用されます。レーザーは、ポンプダイオードでイッテルビウムイオンを励起することにより、約1070～1080 nmの近赤外波長域のビームを生成します。従来のCO2レーザーと比較して、ファイバーレーザーは金属加工に適した波長を有しています。炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属材料を切断する際に高いエネルギー変換効率を発揮するため、現代の金属加工用途において好ましいレーザー光源技術となっています。

さまざまな処理要件を満たすために、 CATEKCNC Raycus、Maxphotonics、JPT、IPGなど、一流ブランドのファイバーレーザー光源を幅広く取り揃えています。これらのレーザー光源は産業用途で広く使用されており、その信頼性、安定性、成熟した技術が高く評価されています。

本装置は、1500W、3000W、6000W、12000W、20000Wなど、複数のレーザー出力構成に対応しています。ユーザーは、材料の種類、生産要件、加工目標に応じて適切なレーザー出力を選択できます。

Maxphotonics社のMFSC-6000シングルモード連続波ファイバーレーザーを例にとると、そのシングルモード設計により、同出力の従来型マルチモジュールレーザーと比較して、よりコンパクトな構造を実現しています。体積は約76%、重量は約55%削減できるため、レーザー切断システムへの組み込みが容易になります。このレーザーは、ビームパラメータ積（BPP）が約3.2～3.8 mm・mradと優れたビーム品質を誇ります。一般的に使用されている6000Wマルチモードファイバーレーザーと比較して、特定の加工条件下では最大8%～26%の切断速度向上を実現できます。また、小さな穴、複雑な輪郭、複雑な形状の加工において、より高い精度と安定性を提供します。

レーザー切断ヘッドの機能は何ですか？どのようなオプション機能がありますか？

レーザー切断ヘッドは、ファイバーレーザー切断機の主要構成部品の一つです。レーザーエネルギーの伝送、レーザービームの集束、切断プロセスの制御を担っています。切断ヘッドは、レーザー光源から発せられたレーザービームを平行光に調整・集束させ、高エネルギー密度のレーザースポットを金属材料の表面に正確に照射することで、溶融と切断を実現します。

レーザー切断ヘッドは、光学素子、保護レンズ、ノズル、センサー、駆動調整機構など、複数の主要部品で構成されています。その性能は、レーザーエネルギーの利用効率、切断品質、および機械全体の動作安定性に直接影響します。

レーザー出力レベルと処理要件の違いに基づき、 CATEKCNC 同社は、ファイバーレーザーシート切断機に、RaytoolsやBOCHUなどの業界最先端のレーザー切断ヘッドを搭載している。

これらのレーザー切断ヘッドは、効率的な水冷構造を採用しています。最適化された内部冷却チャネル設計により、冷却領域は光路の最大90%をカバーし、長時間の高出力動作中の熱蓄積を効果的に低減し、光学部品やその他の重要部品の安定した性能を確保します。

CATEKCNC ファイバーレーザー切断機には、自動焦点調整機能と静電容量式高さ検出機能が標準装備されています。

• 自動フォーカス調整

  オートフォーカス機能は、レーザー切断ヘッド内部の光路を調整することで焦点位置を変更します。この機能は2段階で適用できます。1つ目は、初期プロセス設定段階です。CNCシステムにはプロセスパラメータデータベースが内蔵されているため、オペレーターが関連する板材パラメータを入力すると、システムは適切な切断パラメータを自動的にマッチングし、オートフォーカス機能がレーザーヘッドを最適な焦点位置に調整します。切断プロセス中も、焦点位置を動的に調整することで切断性能を最適化し、より高度な加工機能を実現できます。

• 静電容量高さ追従

  一方、静電容量式高さ追従機能は、Z軸調整に使用されます。レーザー切断ヘッドのノズルとシート表面との距離を継続的に検出し、Z軸の動きによって切断ヘッドの高さを自動的に調整することで、安定した切断距離を維持します。この機能は、シートの反り、変形、クランプ誤差などによって生じる高さの変動を効果的に補正し、ノズルと材料との距離が不適切なために発生する切断品質の低下や衝突リスクの防止に役立ちます。

モデルとレーザー出力レベルに応じて、 CATEKCNC レーザー切断ヘッドには、さまざまな保護機能が備わっています。

3kWを超えるレーザー切断ヘッドはノズル冷却機能を備えており、高出力切断作業中のノズル温度を下げ、ノズルの耐久性を向上させるのに役立ちます。

6kW以上のモデルには、保護レンズの汚染監視機能と内部空気圧監視機能が搭載されています。これらの機能は、保護レンズの汚染や異常なガス圧によって引き起こされる切断不良を防ぐのに役立ちます。

20kW以上の高出力レーザー切断ヘッドには、さらに集光レンズの温度監視機能と内部チャンバーの温度・湿度監視機能が搭載されており、10kW以上の高出力での連続加工時の安定性が向上しています。

アクティブ監視および保護機能に加えて、 CATEKCNC レーザー切断ヘッドには衝突保護構造が装備されています。切断ヘッドがワークピースと予期せぬ衝突を起こした場合、切断ヘッドの上部モジュールと下部モジュールが迅速に分離し、衝撃力によるレーザーヘッドや伝送システムへのさらなる損傷を防ぎます。下部モジュールは複雑な分解や再調整を行うことなく迅速に再配置・再装着できるため、メンテナンス時間と運用コストを削減できます。

ファイバーレーザーシート切断機の伝送システムは、どのような部品で構成されていますか？

ファイバーレーザー板金切断機の伝動システムは、主にリニアガイドレール、ラックアンドピニオン駆動装置、ボールねじ、減速機、サーボモーターで構成されています。これらの部品が連携して動作することで、機械の直線軸と回転軸の高速かつ高精度な動作を実現します。

リニアガイドレール

CATEKCNC ファイバーレーザー板金切断機には、台湾のHIWIN社製の高精度リニアガイドレールが使用されています。

ガイドレールは内部にボール転がり構造を採用しており、滑り摩擦を転がり摩擦に変換します。従来の摺動ガイドと比較して、この設計により摩擦係数を約1/50に低減できるため、動作抵抗と始動負荷を大幅に軽減し、機械の動的応答性を向上させます。摩擦損失の低減は、エネルギー消費量と動作時の発熱量の削減にも貢献し、リニア軸の高速移動を可能にしながらエネルギー効率を向上させます。

ガイドレールは、4方向からの荷重に同時に耐えられる拘束構造設計を採用しています。半径方向の剛性は1,599 N/μmに達し、最大静荷重容量は420 kNに達するため、高速かつ高精度な加工条件下でも安定した動作を保証します。

ラックアンドピニオンシステム

ファイバーレーザー板金切断機では、長距離かつ高速な移動が求められるため、X軸とY軸には通常、ラックアンドピニオン式伝動機構が用いられる。

CATEKCNC 採用 YYC 台湾製の高精度ラック。これらのラックは中炭素鋼または合金鋼で製造され、歯面は熱処理によってHRC 50～55の硬度を実現し、長寿命を効果的に保証します。熱処理後、ラックの歯は歯面研削や四面研削などの精密機械加工工程を経て、全ピッチ誤差を1メートルあたり0.028mm以内に抑えています。

ラックはらせん状の歯形を採用しており、ギアとラックの噛み合いがよりスムーズかつ連続的になります。これにより、噛み合い時の衝撃や動作音を低減するとともに、伝達系の剛性と動作安定性が向上します。

ボールねじ

Z軸の精密かつ小距離位置決めという要件を満たすため、ファイバーレーザー板金切断機は一般的にボールねじ伝動システムを採用している。

CATEKCNC 採用 TBI Z軸駆動システムには、台湾製の高精度研磨ボールねじを採用し、レーザー切断ヘッドの正確な高さ調整を可能にしています。

ボールねじは、ねじ軸とナットの間で鋼球が転がることで回転運動を直線運動に変換します。従来の摺動ねじと比較して、摩擦抵抗が低い、伝達効率が高い、位置決め精度が高い、耐用年数が長いといった利点があります。

TBI ボールねじはゴシックアーチ型の溝形状を採用しており、鋼球と軌道面との接触状態を最適化することで、伝達系の剛性と動作安定性を向上させています。

プリロード技術を用いることで、軸方向のクリアランスを効果的に排除し、バックラッシュをほぼゼロにまで低減しながら、スムーズな動作を維持することができます。

サーボシステム

サーボシステムは、伝達システムの動力源として機能します。ラックアンドピニオンシステム、ボールねじ、回転軸などの機械部品を駆動し、各軸の精密な動きと回転制御を可能にします。

製品のポジショニングや顧客の要求に応じて、 CATEKCNC 複数のサーボシステムオプションを提供します。

• 安川
• イノバンス
• ボチュ
• ファナック
• デルタ
• Leadshine

適切なサーボ構成は、機械の性能要件、処理用途、および顧客の予算に基づいて選択されます。

事例一覧 CATEKCNC ファイバーレーザー板金切断機には、EtherCATバスベースのアブソリュートサーボシステムが搭載されています。高速なEtherCAT産業用通信を使用することで、CNCシステムとサーボドライブ間で効率的なデータ交換が可能になります。

従来のパルス型サーボシステムと比較して、バス型サーボシステムは、応答速度の向上、同期精度の向上、耐干渉性の向上、配線構造の簡素化といった利点を提供します。

アブソリュートエンコーダはモータの位置を連続的に記録します。停電や再起動後も、機械的な原点復帰動作を行う必要がないため、操作の利便性が大幅に向上します。

製品シリーズや性能要件が異なるため、 CATEKCNC さまざまな性能レベルのサーボシステムを適用できます。たとえば、最大限の動的性能を実現するように設計されたハイエンドモデルには、BOCHU S9 EtherCATサーボシステムを搭載できます。BOCHUの次世代高性能サーボシステムであるS9は、23ビットのアブソリュートエンコーダを搭載し、定格トルクの最大3倍の過負荷容量を提供し、1ms未満のバス通信応答遅延を実現します。このシステムはDタイプの加減速制御アルゴリズムをサポートし、最大2Gの加速度を持つ機械の高速動作要件を満たします。また、EMCレベル4の電磁両立性規格に準拠しており、電磁干渉、粉塵環境、電圧変動に対する強力な耐性を備えているため、長時間の連続産業用レーザー切断アプリケーションに適しています。

ギア減速機

ファイバーレーザー板金切断機において、減速機は主にサーボモーターと機械式伝動システム間の動力要件を整合させるために使用されます。モーターの出力速度を下げ、出力トルクを上げることで、モーションシステムの負荷容量と動作安定性を向上させます。

機械のモデルや性能要件によって、 CATEKCNC 複数のブランドから精密減速機オプションを提供しています。

• テックメカ
• 古墳
• SHIMPO
• モーターレデューサー

これらの減速機は、高い伝達効率と低いバックラッシュ特性を特長としています。伝達効率は95%を超え、バックラッシュは3分角以下に抑えられます。超低バックラッシュにより、正逆動作時の伝達誤差が大幅に低減され、サーボモータの動力をより正確に機械システムに伝達することが可能になります。

その結果、複雑な輪郭、鋭角、高精度の切断パスを処理する場合、 CATEKCNC ファイバーレーザー切断機は、より高い動作の一貫性、位置決め精度、および加工安定性を維持できる。

ファイバーレーザー板金切断機には、どのような種類の作業台がありますか？

ファイバーレーザー板金切断機の作業台は、加工される金属板を支えるために使用されます。主に支持フレームと複数の耐熱性スラットで構成されています。

スラット間の隙間により、切断中に発生した溶融スラグや金属残渣が下部のスラグ収集エリアに落下するとともに、レーザー反射や熱の蓄積が抑制されます。これにより、機械構造の保護と切断安定性の向上に貢献します。

生産要件に応じて、ファイバーレーザー板金切断機には、単一の作業台またはシャトル作業台システムのいずれかを装備することができます。

• 単一の作業台

  単一作業台構造は、機械部品の試作、板金修理、少量生産の特注品製造など、より小ロットの生産と高い加工柔軟性が求められる用途に適しています。

• シャトル作業台（交換作業台）

  機械部品、自動車部品、電気機器筐体、エレベーター製造、鉄骨構造加工など、連続生産を必要とする板金加工会社にとって、シャトルワークテーブルシステムは生産効率を大幅に向上させることができる。

  このシステムは、交互に稼働する2つの作業台で構成されています。一方の作業台で切断作業が行われている間、作業者はもう一方の作業台で同時に材料の積み込みと積み下ろし作業を行うことができます。これにより、機械の停止時間が短縮され、設備稼働率が向上し、全体的な生産効率が高まります。

完全密閉型のファイバーレーザー板金切断機では、保護筐体によって切断領域へのアクセスが制限されるため、シャトル式作業台が広く用いられています。デュアルテーブル設計により、材料の積み込みと積み下ろし作業をより安全かつ効率的に行うことができます。

処理面積が小さく、コスト効率を重視した小型の密閉型モデルでは、単一作業台設計が採用される場合もあります。しかし、これらの機械には通常、引き出し式または電動式の延長作業台が装備されており、作業者がシートの積み下ろしをより容易に行えるようになっています。

レール式ファイバーレーザー切断機は、作業台と本体が分離した設計を採用しており、加工の柔軟性が向上しています。用途に応じて、平面作業台、管クランプ装置、プロファイルクランプシステムなど、様々な作業台や専用治具を取り付けることができます。非常に大きなワークピースを加工する場合、作業台を完全に取り外して、ワークピースを直接地面に置いて切断することも可能です。さらに、作業領域が動作システムから分離されているため、切断時に発生する熱が従来の機械ベッド構造に直接伝わりません。これにより、熱変形が機械精度に与える影響を効果的に低減し、より安定した長期運転を実現します。

CATEKCNC ファイバーレーザー板金切断機には、モジュール式スラット支持システムを装備できます。支持スラットは実際の要件に応じて個別に取り外し、交換できるため、機械の設置、輸送、メンテナンス時の利便性が向上します。長期間の切断作業後に個々のスラットが損傷した場合でも、作業台全体を交換する必要がなく、該当するモジュールのみを交換すれば済むため、メンテナンスコストを効果的に削減し、装置全体の保守性を向上させることができます。

ファイバーレーザー板金切断機にはどのような制御システムが利用可能ですか？また、どのような高度な切断機能をサポートしていますか？

ファイバーレーザー板金切断機において、制御システムは、動作軌道、切断プロセスパラメータ、および各軸の協調動作を制御する役割を担います。これは、自動加工を可能にする中核的な制御ユニットです。CNC装置の場合、機械構造が機械の基本性能を決定づける一方、制御システムは、装置がその位置決め精度、加工効率、およびインテリジェンスレベルを最大限に活用できるかどうかを決定します。

製品のポジショニングや加工要件の違いに応じて、 CATEKCNC ファイバーレーザーシート切断機は、以下のような複数のCNCシステムオプションを提供しています。

• ボチュ
• 威虹
• オースリーテック
• ファナック

これらのシステムの中で：

• Au3techとWEIHONGは、主に基本的な切削要件を満たすための経済的なモデルに使用されています。
• FANUCは主に5軸レーザー加工装置に採用されており、複雑な曲面加工や高精度加工に適しています。
• BOCHU FSCUTシリーズは、最も広く使用されている制御システムです。 CATEKCNC ファイバーレーザー切断機。

事例一覧 CATEKCNC ファイバーレーザー切断機には、機械の起動/停止制御、直線軸移動、焦点調整、切断パラメータの微調整、機械の原点復帰など、主要な機能を統合したワイヤレスハンドヘルドコントローラが搭載されています。オペレーターはメインコントロールパネルに何度も戻る必要がなく、切断プロセスを間近で確認しながら、リアルタイムでパラメータ調整や切断位置の校正を行うことができるため、機械のセットアップ効率と操作の利便性が大幅に向上します。

機械の構成によっては、 CATEKCNC ファイバーレーザー切断機は、高速切断パッケージ、高品質切断パッケージ、および以下を含む複数のインテリジェントレーザー加工機能をサポートできます。

フラッシュピアシング

フラッシュピアシングは、レーザーの周波数とデューティサイクルを動的に調整して、ピアシング中の安定したエネルギー出力を維持する、インテリジェントな高速ピアシングプロセスです。

初期の穿孔段階では、システムはより高いエネルギーを投入して貫通効率を高めます。穴が徐々に形成されるにつれて、溶融金属の飛散を最小限に抑え、爆発的な穿孔のリスクを低減するために、周波数とデューティサイクルを自動的に低減します。

この機能により、厚板の穴あけ時間を効果的に短縮し、穴あけ品質を向上させ、レーザーヘッドのノズルや保護レンズへのスラグ飛散の影響を軽減します。

高出力ファイバーレーザー切断機を用いた中厚板加工に特に適しています。多数の穴あけ加工や厚板切断といった用途において、補助加工時間を大幅に短縮し、生産効率を最大約30%向上させることができます。

シームレスピアッシング

シームレスピアシングは、主に薄板および中厚板の切断用に設計されています。

最適化されたプロセスパラメータにより、レーザーヘッドは正しい位置に到達すると、極めて短いレーザーパルスで瞬時に材料を貫通し、その後、切断プロセスへとスムーズに移行することができます。

視覚的にも加工的にも、独立した穿孔工程はほとんど目立たず、切断効率と加工のスムーズさを向上させます。

マイクロジョイント

マイクロジョイント技術は、切断経路に沿って極めて小さな接合点を作り出すことで、切断後も完成部品が元のシートにしっかりと付着した状態を維持します。これにより、加工中に小さな部品が落下したりずれたりするのを防ぎ、接合点の視覚的な影響を最小限に抑えます。

この機能は、精密板金部品、小型部品、装飾金属部品、およびバッチネスティング用途に特に適しています。

スラグ除去穿孔

中厚板加工において、穿孔後に残るスラグは、その後の切断品質に影響を与える可能性がある。

その CATEKCNC ファイバーレーザー切断機は、穿孔後の補助ガスパージと動作経路を最適化する穿孔スラグ除去プロセスをサポートしています。

これにより、残留溶融物質を迅速に排出することができ、穴の周囲へのスラグの蓄積を減らし、その後の切断作業への影響を最小限に抑えることができる。

この機能により、連続厚板切断時の安定性が向上し、ノズル汚染のリスクが低減されます。

円形中心の検出

円形中心検出は、円形ワークピースの中心位置を決定するために使用される自動位置決め機能です。

このシステムは、静電容量式高さセンサーを使用して、ノズルと材料表面間の距離の変化を検出します。その後、切断ヘッドがさまざまな方向に移動して、円形ワークピースのエッジ位置を検出します。

検出されたエッジデータに基づいて、システムは中心座標を自動的に計算し、円形部品の迅速かつ正確な位置決めを可能にします。

スマートレーザーオフ

スマートレーザーオフ機能は、材料特性と切断条件に応じて、切断終了時のパラメータを自動的に最適化します。

これにより、切削終点におけるスラグの生成、過熱、および目に見える遷移痕を低減し、外観が重要な部品の内部輪郭の滑らかさ、寸法精度、および表面品質を向上させることができます。

注：制御システムの構成および利用可能なインテリジェント機能は、機種によって異なります。上記に記載された機能は参考情報です。実際の構成は、機器の機種によって異なります。

ファイバーレーザー板金切断機にはどのような補助システムが利用可能で、それぞれの機能は何ですか？

ファイバーレーザー板金切断機には、安定した動作を確保し、切断品質を向上させ、装置の耐用年数を延ばすための複数の補助システムが搭載されています。これらのシステムは主に、冷却システム、ガスシステム、潤滑システム、および安全保護システムで構成されています。

冷却システム

ファイバーレーザーおよびレーザー切断ヘッドは、動作中にかなりの熱を発生します。安定したレーザー出力を維持し、光学系の信頼性を確保するためには、一定温度冷却を行う工業用水冷装置が必要です。ファイバーレーザー切断機の長期連続運転には、精密な温度制御が不可欠です。

CATEKCNC ファイバーレーザー切断機には、S&A社およびHanli社製の産業用チラーを装備できます。これらのチラーは、効率的な冷却性能と±0.5～1.5℃の温度精度による精密な温度制御を実現します。デュアル回路冷却設計を採用しており、レーザー光源とレーザー切断ヘッドを個別に冷却できます。全モデルがCE、RoHS、REACHなどの国際規格に準拠しており、様々な市場の輸入要件を満たしています。

さらに、電気キャビネットには、オプションで独立した空調システムを装備することができ、制御キャビネット内部の温度と湿度を調整できます。これにより、電気部品が高温または高湿度の環境の影響を受けるのを防ぎ、制御システムの長期的な安定性を向上させます。

ガスシステム

ガスシステムは、レーザー切断領域に安定した補助ガスを供給します。ファイバーレーザー切断機では、一般的に酸素、窒素、圧縮空気が補助ガスとして使用されます。

• 酸素

  酸素は主に、燃焼促進効果を通じて切断効率を高めるために使用される。

  炭素鋼などの低炭素鋼材を加工する際、酸素は高速気流によって溶融金属を除去するだけでなく、加熱された金属と反応して酸化により追加の熱を発生させる。これにより、切断領域へのエネルギー投入量が増加する。

  したがって、酸素切断は不活性ガス切断と比較して切断能力が高く、特に中厚および厚板の炭素鋼板の加工に適している。

  しかし、加工過程で酸化が起こるため、切断面に多少の酸化による着色が生じる可能性がある。

• 窒素

  窒素は主に酸化防止と切断品質の向上に用いられる。

  窒素は不活性補助ガスとして、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅など、高い表面品質が求められる材料の加工に広く用いられている。

  切断時、窒素は金属とほとんど反応しないため、変色や酸化層の形成を効果的に防ぎます。同時に、高圧窒素気流が溶融物を素早く除去するため、切断面がより滑らかになります。

  外観が重要な部品や、高品質な後続溶接が求められる部品に特に適しています。

• 圧縮空気

  圧縮空気は主に、スラグ除去と運転コスト削減のために使用される。

  圧縮空気は低コストで入手しやすいため、薄板加工や中・低出力レーザー切断の用途で広く使用されている。

  圧縮空気に含まれる酸素は一定の燃焼促進効果をもたらし、高速の気流は溶融金属やスラグの除去を助け、経済的な加工を可能にする。

  純酸素や窒素による切断と比較すると、圧縮空気による切断は運転コストが低いが、切断面の酸化レベルは一般的に窒素切断の場合よりも高くなる。

• 燃料ガス

  プロパンなどの燃料ガスは、主に厚板炭素鋼の切断に用いられる。

  レーザー・火炎ハイブリッド切断機では、ガスシステムにプロパンなどの燃料ガス回路が追加されています。燃料ガスは酸素と混合して燃焼し、高温の炎を発生させることで、厚い炭素鋼板の加工を可能にします。

給油装置

ユーザーが処理要件に応じて、潤滑時間、潤滑間隔、給油量などのパラメータを設定できる自動潤滑システム。

このシステムは、リニアガイドレールやラックアンドピニオンシステムなどの重要な動作部品に定期的に潤滑油を供給することで、機械的摩耗を低減し、メンテナンス頻度を最小限に抑え、長期的な伝達安定性を確保します。

CATEKCNC ファイバーレーザー切断機には、潤滑工程で発生する余剰潤滑油を回収する廃油回収装置が装備されています。これにより、作業エリアの油汚染を防ぎ、その後の清掃やメンテナンスが容易になります。

安全保護システム

レーザー金属加工の特殊性から、ファイバーレーザー板金切断機には通常、作業エリアへの人員や異物の侵入を防ぎ、事故を防止するための安全ライトカーテンが装備されています。完全密閉型モデルには、さらに保護筐体、安全インターロックシステム、耐放射線性観察窓が装備されており、作業者の安全性をさらに高め、安全な切断環境を確保します。

主流ファイバーレーザー出力における推奨切断厚さの参考値

注：上記の値は、切断品質、加工効率、および装置の安定性のバランスを考慮した推奨切断厚さ範囲を示しています。実際の切断能力は、材料グレード、シート品質、補助ガスの純度と圧力、切断パラメータ、および機械構成などの要因によって異なる場合があります。

主流ファイバーレーザー出力における参考切断速度（単位：m/分）

注：上記の切断速度データは、Raycus/MAX/IPGファイバーレーザーとRaytools/BOCHU切断ヘッド、および主流のCNC制御システムを組み合わせた、一般的に使用されている産業用構成における標準的な参考値です。実際の切断速度は、材料グレード、シート品質、補助ガスの純度と圧力、ノズル仕様、焦点位置、切断パラメータ、および機械構成などの要因によって異なる場合があります。このデータはプロセス参考情報としてのみ提供されており、機器性能の受入基準として使用しないでください。

ファイバーレーザー板金切断機の価格はいくらですか？

ファイバーレーザー板金切断機の価格は、機械の種類、加工サイズ、レーザー出力、自動化レベル、主要部品の構成など、複数の要因によって左右されます。そのため、機種や構成によって価格は大きく異なります。

次に、 CATEKCNC 例として、板材レーザー切断機シリーズの概要を簡単に説明します。

基本となるA3シリーズ純板ファイバーレーザー切断機（有効加工領域3000×1500mm（10×5フィート））の場合：

• 1500Wのエントリーモデルは、通常5,000ドル前後から始まる。
• レーザー出力が6000Wに上がると、価格は通常19,000ドル前後になる。
• 12000Wモデルは約33,000ドルかかる。

完全密閉型ファイバーレーザーシート切断機の価格は、同等の仕様の開放型機に比べて一般的に約15,000ドル高くなります。これは主に、密閉型モデルには通常、完全な保護筐体、デュアルシャトル作業台、監視システムなどの追加機能が装備されているためです。

シート加工の長さが6メートル以上になると、通常はレール式の機械ベッド構造が必要となることに留意すべきである。例えば、6000W構成のGシリーズ大型ファイバーレーザーシート切断機は、約54,000ドルの価格となっている。

板材や管材用のファイバーレーザー切断機は、追加の管材切断システム、空気圧チャック、専用制御ソフトウェアなどが必要となるため、価格が高くなります。例えば、ATシリーズ6000W板材・管材レーザー切断機は、通常32,000ドル前後です。

金属コイル切断用のレーザーブランキングラインの価格帯は、一般的に約47,000ドルから60,000ドル程度です。

さらに、レーザー光源、切断ヘッド、CNC制御システム、サーボシステム、自動ローディング・アンローディングシステム、その他のカスタマイズ構成のブランドも、最終的な機械価格に大きく影響する可能性があります。

ファイバーレーザー板金切断機の価格は、構成の複雑さから、レーザー出力や加工面積だけでは正確に算出できません。詳細な見積もりには、通常、機械の種類、加工サイズ、レーザー出力、主要部品の要件の確認が必要です。

詳細な見積もりをご希望の場合は、弊社の営業チームまでお問い合わせください。 WhatsApp または オンライン問い合わせフォームお客様の処理要件とご予算に基づき、最適な機械構成をご提案し、カスタマイズされたお見積もりをご提供いたします。

ファイバーレーザー板金切断機にはどのようなオプション機能があり、どのように選択すればよいのでしょうか？

ファイバーレーザー板金切断機は、多様な加工要件に対応するため、通常、さまざまなオプションの自動化および機能拡張ソリューションをサポートしています。ユーザーは、使用する材料、生産量、加工要件、予算に基づいて適切な構成を選択することで、生産効率、切断品質、自動化レベルをさらに向上させることができます。

1. シャトル作業台（交換作業台）

シャトルワークテーブルは、切断作業と材料の積み込み／積み下ろし作業を同時に行うことができます。一方のワークテーブルで切断作業を行っている間に、もう一方のワークテーブルで材料の積み込みと積み下ろし作業を行うことができ、機械のアイドル時間を効果的に短縮し、設備稼働率を向上させます。特に連続生産や大量生産に適しています。連続バッチ処理用途では、単一ワークテーブル構成と比較して、機械稼働率を30%～70%向上させることができます。

完全密閉型ファイバーレーザーシート切断機では、シャトルワークテーブルが標準装備として付属するのが一般的です。密閉された保護構造によって材料の積み下ろしスペースが制限されるため、シャトルワークテーブルを使用することで、材料を載せたワークテーブルを筐体の外に移動させることができ、安全な密閉運転を維持しながら、材料の取り扱いを容易にします。

シャトル作業台は一般的に、以下の2つの構造設計を採用しています。

• 回転式シャトル作業台

  この設計では、2つの作業台を同じ回転プラットフォーム上に設置し、中央軸を中心に左右対称に配置します。作業台の交換は、プラットフォームの回転によって行います。

  その利点としては、コンパクトな構造と高速な交換速度が挙げられます。交換プロセスは通常約3秒で完了するため、小型の板材、不規則な形状の金属部品、軽量のワークピースに適しています。

• リニアシャトル作業台

  これは現在最も広く使用されているデュアル交換構造です。2つの作業台は垂直に配置され、水平方向の往復運動によって交換されます。

  交換速度は回転式より若干遅いものの、切り替え作業は通常10秒以内に完了します。耐荷重が大きいため、大型で重量のある金属板の加工に適しています。

2. 密閉型保護筐体

筐体は、切断工程中に発生するレーザー光、切断火花、溶融金属スラグ、煙を効果的に遮断し、作業環境を大幅に改善し、作業の安全性を向上させます。

密閉型ファイバーレーザー切断機には、偶発的な操作のリスクをさらに低減し、作業者を保護するために、インターロック式安全ドアや安全ライトカーテンなどの安全保護装置が一般的に装備されています。

オペレーターが切断工程をリアルタイムで監視できるように、密閉型ファイバーレーザー切断機には通常、保護筐体に複数の観察窓が設けられています。これらの観察窓は、CE安全規格に準拠したレーザー保護フィルターガラスで作られています。1070～1080 nmの波長範囲の近赤外線レーザー光を効果的に遮断しながら、工程観察に必要な可視光透過率を維持します。一般的な可視光透過率（VLT）は約30～60%ですが、1070 nmレーザー光に対する保護レベルはOD6+、場合によってはOD7+に達することもあります。さらに、観察窓は切断時の火花によるグレアを大幅に軽減し、オペレーターにとってより快適な視界を提供します。

本機にはオプションで監視システムを装備することも可能で、通常は2台の産業用カメラで構成され、両方の作業台の加工状況を監視します。オペレーターは、保護扉を頻繁に開けることなく、CNCシステムを通して機械の動作状況をリアルタイムで確認できるため、操作の利便性と生産の安全性が向上します。

3. 自動積載・荷降ろしシステム

CATEKCNC 当社は、単一機械の自動化アップグレードから大規模なインテリジェント生産ラインまで、幅広い用途に対応する多様な自動シートローディングおよびアンローディングソリューションを提供しています。これらのシステムは、手作業による材料取り扱いと労働負荷を軽減することで、生産効率を効果的に向上させ、より安定した効率的な板金製造を実現します。

• 片持ち式自動荷降ろしシステム

  本システムは主に、シート保管テーブル、回転式カンチレバーアーム、および真空吸盤アセンブリで構成されています。動作中、カンチレバーアームは吸盤を使用して金属板を持ち上げ、加工エリアまで回転させ、ファイバーレーザー切断機の作業台上に正確に配置します。

  構造設計の違いにより、片持ち梁式荷役システムは固定スプレッダー型と可動スプレッダー型に分類できます。可動スプレッダー型では、昇降機構が片持ち梁に沿って移動できるため、より複雑な工場レイアウトや設置条件にも対応できます。

  シンプルな構造、コンパクトな設置面積、そして比較的低い投資コストを備えたこのソリューションは、板金加工工場における単一機械の自動化アップグレードや、小～中規模の板金切断生産に適しています。

• ガントリー式自動荷積み・荷降ろしシステム

  ガントリー型自動ローディング・アンローディングシステムは、大スパンのガントリー構造を採用しており、通常はシート保管エリアとファイバーレーザー切断機の作業台の間に設置されます。このシステムは、ガントリーに取り付けられた真空吸着カップアセンブリを使用して、金属板をピックアップ、搬送し、正確な位置決めを行います。

  片持ち式システムと比較して、ガントリー式ローディング・アンローディングシステムは直線運動を利用するため、より安定した搬送経路、より速い材料搬送速度、そしてより高い積載能力を実現します。また、より大型で重量のある金属板の取り扱いも可能です。

  しかしながら、このシステムはより広い設置スペースを必要とし、板材保管エリアと機械作業台は一般的に一直線上に配置する必要があります。そのため、安定したロット生産注文があり、生産効率に対する要求が高い専門の板金加工業者により適しています。

• 自動倉庫型荷積み・荷降ろしシステム

  このシステムは、高い生産効率が求められる大規模な板金加工企業向けに設計されています。自動保管、自動搬送、積載／荷降ろし機能を統合し、生産工程全体を通して完全自動化されたマテリアルハンドリングを実現します。

  自動保管式積載・荷降ろしシステムは、大規模製造向けに設計されたインテリジェントな自動化ソリューションです。主に、自動シート保管タワー、垂直昇降式搬送システム、自動搬送カート、およびガントリー式シート分離・積載装置で構成されています。

  このシステムは、原材料の保管、シートの自動取り出し、シートの分離、自動積載、切断後の完成部品と残材の搬送など、生産工程全体にわたる完全自動化管理を可能にします。また、生産スケジューリングシステムやネスティングソフトウェアと統合することで、計画的かつインテリジェントな製造を実現できます。

  CATEKCNC 自動保管システムは多段式保管設計を採用しており、各保管層は最大3,000kgの積載容量をサポートすることで、スペース利用効率を大幅に向上させています。運転時には、垂直昇降式搬送システムがまず保管タワーから必要なシートを取り出し、中間積載エリアへ搬送します。次に、ガントリー式シート分離装置が積み重ねられたシートを分離し、一度に1枚ずつシートを取り出してファイバーレーザー切断機の作業台へ搬送します。

  搬送中、システムは真空吸着カップと指で連動する包み込み式グリッパーを使用してシートを取り扱い、シート把持機構が材料をしっかりと支えることで衝突リスクを低減し、自動生産の安全性を向上させます。

  このソリューションは、大規模な板金加工企業、多様な注文形態を伴う混在製品生産環境、および高容量連続生産用途に適しています。

• インテリジェント自動生産ライン

  インテリジェント自動生産ラインは、自動倉庫をベースとした積載・荷降ろしシステムを高度にアップグレードしたものです。複数の自動積載・荷降ろしユニット、インテリジェント倉庫システム、複数のレーザー切断機を統合し、完全なデジタル製造ユニットを構築します。

  このソリューションは、生産能力、自動化レベル、製造管理効率に対する要求が高い大規模製造用途向けに設計されています。新エネルギー機器製造、建設機械製造、大型電気キャビネット・筐体製造などの業界に適しており、スマートファクトリー開発の重要な構成要素となります。

4. 自動ノズル交換装置

レーザー切断工程では、最適な切断品質と加工効率を実現するために、材料の種類、板厚、または切断パラメータが大きく変化する場合には、異なるノズルサイズが必要となることがよくあります。

この機械には、加工プログラムに従ってノズルを自動的に交換する自動ノズル交換装置を装備できます。これにより、手作業による介入が減り、工程切り替えによるダウンタイムが大幅に短縮され、連続加工能力と全体的な生産効率が向上します。

複数の材料、厚み、および部品のバッチを扱う連続生産において、自動ノズル交換装置は補助時間を約10%～20%削減できる。

5. チューブの切断

板材・管材用ファイバーレーザー切断機は、現在市場で最も人気のある機械タイプの1つです。従来のファイバーレーザー板材切断機をベースに、管材切断モジュールを追加した装置です。

平板切断テーブルの片側には、金属管を保持して回転させるための専用の管クランプ装置が設置されており、丸管、角管、矩形管、その他の形状の管の加工が可能となっている。

チューブクランプシステムに加えて、レーザー切断ヘッド、CNC制御システム、伝動システムなどの他のコンポーネントも、チューブ切断用途に合わせて調整する必要がある。

例えば、制御システムは、チューブのネスティングや回転軸制御などの機能をサポートする必要があります。ガントリー構造は通常、レーザー切断ヘッドの移動範囲を拡大するために拡張され、チューブ加工領域をカバーし、板材切断とチューブ切断のスムーズな切り替えを可能にします。

6. プロファイルおよび不規則形状のワークピースの切削

厳密に言えば、プロファイルとは、圧延、押出、引抜きなどの加工によって製造された、断面形状が固定された金属材料を指します。簡単に言えば、断面形状が一定の金属材料はすべてプロファイルに分類できます。一般的な例としては、以下のようなものがあります。

• アングル鋼
• チャンネル鋼
• Hビーム
• T形鋼
• C形鋼

断面形状が規則的な長尺材のほとんどは、チューブクランプシステムを使用して加工できます。したがって、板材・管材用ファイバーレーザー切断機でも、プロファイル切断を行うことができます。

しかし、特殊な断面形状を持つプロファイルや大型のプロファイルの場合、安定した加工を確保するために専用の治具や補助支持装置が必要となる場合があります。

7. 平面面取り切断

平面開先加工は、主に溶接前の準備に使用されます。金属板に特定の角度と形状の傾斜エッジを加工することで、溶接材料が溶接継手に完全に浸透し充填されるため、溶接強度と構造的信頼性が向上します。一般的な開先形状には、V溝、X溝、Y溝、K溝などがあり、中でもV溝が最も広く使用されています。さらに、ワークピースの構造や溶接要件に応じて、交差線開先、可変角度開先、角形から円形への移行継手など、複雑な開先形状も加工できます。

鉄骨構造、建設機械、圧力容器、造船などの産業における厚板溶接用途では、従来の方法では切断後に手動での開先加工が必要となるのが一般的です。レーザー開先加工では、板金切断工程中に切断と開先加工を同時に行うことができ、後続の加工工程を効果的に削減し、生産効率全体を向上させます。従来の切断後の開先加工方法と比較して、レーザー開先加工では板金切断と開先加工を1回の操作で完了できるため、エッジフライス加工や研削加工などの二次加工が不要になります。また、板金変形補正やワンクリック視覚校正などの高度な機能により、開先寸法と角度の精度をさらに向上させることができます。既に直線切断された部品に対しても二次開先加工を行うことができ、専用のネスティングソフトウェアを使用すれば、直線切断部品と開先切断部品を同じレイアウトに組み合わせることができ、材料利用率と生産の柔軟性をさらに向上させることができます。

平面開先切断には通常、傾斜機構を備えた専用の開先切断ヘッドが必要であり、これによりレーザービームが板材表面に対して特定の傾斜角を形成できる。この機能は一般的に、A/B軸回転機構を追加することで実現され、さまざまな溶接要件に応じて多角度開先加工が可能となる。

8. 5軸切削

5軸切断機能は、従来のX/Y/Z三軸動作システムにA軸とC軸という2つの回転軸を追加したものです。これにより、レーザー切断ヘッドはX、Y、Z方向への直線移動だけでなく、多角度傾斜切断も可能になります。5軸同時制御により、レーザービームはワークピースの形状に応じて入射角を動的に調整できます。面取り切断に加え、複雑な曲面、不規則な構造、多角度部品の加工にも使用できます。

9. レーザー・火炎ハイブリッド切断

この機能は主に超厚炭素鋼の切断用途向けに設計されており、最大200mm厚の炭素鋼板に対応可能です。レーザービームを用いて切断領域を予熱し、初期の穴あけを補助するとともに、プロパンと酸素の燃焼によって発生する化学反応熱を組み合わせることで、超厚鋼板の効率的な切断を実現します。

10. 排煙システム

レーザー切断時には、大量の煙、ヒューム、金属粉塵が発生し、これらには金属酸化物粒子やその他の有害物質が含まれている可能性があります。効率的なヒューム抽出システムは、作業環境を改善するだけでなく、精密部品への粉塵汚染の影響を軽減し、機械の長期的な安定性を向上させます。したがって、機械の構造と用途要件に応じて適切な集塵ソリューションを選択することが不可欠です。

CATEKCNC ファイバーレーザーシート切断機は、ゾーン式排気システム、後続排気システム、工業用集塵機など、複数の排気ソリューションを提供します。

• ゾーン別排気システム

  ゾーン式集塵システムは、ガントリー型ファイバーレーザー板金切断機で広く採用されています。作業台は両側に複数の集塵ゾーンに分割され、レーザー切断ヘッドのリアルタイム位置に応じて対応する集塵チャネルが自動的に作動します。これにより、吸引力が切断作業領域周辺に集中し、集塵効率が大幅に向上するとともに、集塵システムのエネルギー消費量を削減できます。

• フォローアップ抽出システム

  後続の搬送システムは、主に大型レール式ファイバーレーザー切断機で使用されます。レール式構造では従来の一体型ガントリーベッド設計が採用されていないため、従来のゾーン式搬送システムは適用できません。

  このシステムでは、移動式ガントリーの両側に吸引ユニットが統合されているため、運転中も吸引口が切断エリアに近接した状態を維持できます。これにより、ヒュームの輸送距離が短縮され、吸引効率が向上します。さらに、このシステムはデュアルファンを搭載しており、片側からの給気と反対側からの吸引によって方向性のある気流を作り出すことで、大型切断作業時のヒューム除去性能をさらに高めています。

• 産業用集塵機

  S0、S1、S2、S3のような小型ファイバーレーザー切断機の場合、加工領域が小さいため、標準的な工業用集塵機で日常的な切断ニーズに対応できます。

完全密閉型のファイバーレーザー切断機の場合、オプションで機械ベッド周囲に防風カーテンと底部バッフルを取り付けることで、外部からの気流の乱れを軽減し、加工中の煙の拡散を防ぐことができます。また、上部筐体内部に下向きの送風ファンを設置することで、下向きの気流を作り出し、煙を下部の排気ダクトに誘導し、排気効率を向上させることができます。

11. 電圧安定器および変圧器

板金加工工場でよく見られる電圧変動や三相電圧不均衡といった複雑な電源条件に対応するため、オプションで三相高精度電圧安定器を装備できます。この安定器は、高速応答制御機構により出力電圧変動を±1%以内に維持し、急激な電圧サージや電圧降下を抑制することで、不安定な電源供給によるレーザー出力の不安定性や切断品質の低下を低減します。安定した電気環境は、レーザー発生器、光学部品、サーボ制御システムを保護するとともに、機器のメンテナンスコストと不良率の低減にも貢献します。さらに、ファイバーレーザー板金切断機には、過電圧、低電圧、過負荷、過熱保護など、複数の保護機能が内蔵されており、長期にわたる安定した動作を保証します。

専用の変圧器をオプションで構成することで、国や地域によって異なる一般的な産業用電源（三相220V、415V、440Vなど）を、ファイバーレーザーシート切断機に必要な三相380Vの標準電圧に変換できます。これにより、世界各国の電力網仕様との互換性が確保されます。また、変圧器は一定レベルの電気的絶縁を提供し、電源線干渉や作業場内の他の機器による電気的障害を低減します。これにより、レーザー発生器、CNCシステム、サーボドライブ、精密光学部品へのより安定した信頼性の高い電源供給が可能になります。安定した電源環境は機械の信頼性を向上させ、長時間の運転においても高精度な切断性能を継続的に維持します。

ファイバーレーザー板金切断機の選び方

ファイバーレーザー板金切断機を選定する際には、加工材料、生産要件、将来の事業展開計画などを考慮し、最適な機械構成を選択する必要があります。

1. 処理要件に基づいて機械の種類を選択する

ファイバーレーザー板金切断機は、その構造と機能に応じていくつかのカテゴリーに分類できます。

• ファイバーレーザーシート切断機

  主に炭素鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板などの平板金属の加工用に設計されており、ほとんどの板金加工会社に適しています。

• シート&チューブファイバーレーザー切断機

  このタイプの機械は、従来の板金切断システムをベースに、管切断機能を追加したものです。丸管、角管、矩形管、および一般的な構造用形材のほとんどを加工できるため、板金と管切断の両方の注文を扱う企業に適しています。

• コイル供給式ファイバーレーザー切断機（レーザーブランキングライン）

  このシステムは、金属コイルの連続処理用に設計されており、自動巻き出し、水平調整、位置決め、切断、および完成品搬送を統合しています。連続的な自動処理を必要とする大量生産用途に適しています。

• オールインワンファイバーレーザー切断機

  このタイプのレーザー切断機は、一般的に大型レール式構造を採用しています。作業台が本体から分離されているため、加工要件に応じて様々な作業台や治具を構成でき、板材、管材、形材、不規則な形状のワークピースなど、多様な金属材料の切断が可能です。製品の種類が多岐にわたり、複雑な加工要件を持つ企業に最適です。

2. 材料の種類と厚さに基づいてレーザー出力を選択する

レーザー出力は、機械の切断能力と加工効率に直接影響します。適切な出力レベルは、加工する材料の種類と一般的な厚さの範囲に応じて選択する必要があります。

• 薄板加工（1～6 mm）：

  1000W～3000Wのファイバーレーザー切断機は、広告看板、板金加工、電気キャビネットなどの一般的な用途には概ね十分である。

• 中厚板加工（6～20mm）：

  3000W～6000Wの出力範囲は現在最も広く使用されています。これらの機器は、機械製造、鉄骨構造物、機器筐体などの用途に適しています。

• 厚板加工（20mm以上）：

  厚板加工には、6000W以上の出力を持つ機械が推奨されます。超厚炭素鋼板の長期加工には、12000W以上の高出力モデル、またはレーザーと火炎のハイブリッド切断機能を備えた機械を検討してください。

レーザー出力が高いほど必ずしも良いとは限らないことに注意が必要です。出力を上げると厚板切断能力と中厚板切断効率は向上しますが、レーザー出力、切断速度、最大切断厚さの関係は線形ではありません。また、高出力の機械は購入費用と運用コストも高くなります。実際の加工要件が限られている場合、過剰な出力構成は不必要な投資につながる可能性があります。

3. 生産要件に基づいて作業台のサイズを選択する

作業台のサイズによって、機械が処理できる最大シート寸法が決まります。

一般的な構成は次のとおりです。

• A3モデル：約3000×1500mmの加工エリア
• A4モデル：約4000×2000mmの加工エリア
• A6モデル：約6000×2000mmの加工エリア

加工長が6メートルを超える機械には、一般的にレール式ファイバーレーザー切断機が推奨されます。

一般的なレール式ファイバーレーザー切断機のサイズは以下のとおりです。

• G2500-12型：加工エリア約12000×2500mm
• G3200-16型：加工エリア約16000×3200mm
• G4000-24型：加工エリア約24000×4000mm
• G4000-28型：加工エリア約28000×4000mm

お客様のご要望に応じて、標準サイズ以外の特注作業台もご提供可能です。

大量生産を必要とする企業には、生産効率の向上と手作業の削減のために、シャトル式作業台と自動積載・荷降ろしシステムが推奨されます。

4. アプリケーション要件に基づいて追加機能を選択する

必要なオプション機能は、実際の処理要件に応じて選択する必要があります。

主に不規則な形状のワークピースを加工し、多角度切断を必要とするお客様には、5軸切断機能を備えた機械をお勧めします。主な要件が溶接準備のみであれば、通常は面取り切断機能で十分です。

職場の安全性、環境保護、および作業者の保護に関してより高い要求が求められる用途には、完全密閉型の保護筐体を備えたモデルをお勧めします。

機能的なオプションに加えて、機械ベッド、サーボシステム、伝動システムなどのコアとなる機械コンポーネントも、加工効率と精度に大きな影響を与えます。たとえば、 CATEKCNC 高性能ファイバーレーザー切断機には、BOCHU S9サーボシステムを搭載することが可能で、これによりリニア軸は最大2Gの加速度と最大180m/分の高速移動速度を実現できます。軽量アルミニウム合金製ガントリービーム設計との組み合わせにより、より高速な動的応答と高い切断効率を実現します。