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2019年4月,三菱电机发布了GX-F系列光纤激光加工机(图1),该系列产品在设计之初,就注重保障设备在整个激光切割过程中的稳定性以及高效、低成本的加工能力,而实现这些功能不仅要求设备提供全过程的自动化生产,还要求生产中主要的调试工作在设备不停顿的状态下完成,这样才能真正做到无人化操作,为客户提供高效稳定的生产能力,还可以解决招工难等现实问题。三菱电机通过搭载AI助手、AGR-eco新技术以及自制的高可靠性光纤激光器等实现了自动化激光切割。


图1  GX-F系列光纤激光加工机


AI助手

凭借三菱电机独自开发的AI助手可帮助设备实现加工诊断功能以及喷嘴自动诊断和更换功能,如图2所示。在接收加工时发出的声音以及光线后,AI助手可以对加工过程进行分析和诊断。根据这个诊断结果,AI助手会自动判断喷嘴的状态(图3),若喷嘴异常则自动更换喷嘴,若喷嘴正常则自动变更加工条件尝试继续加工,而不是进行暂停设备、人工检查喷嘴、变更加工条件等操作,从而减少因操作员不在现场或个人能力问题而发生的停机现象,延长了连续加工时间。


图2  AI助手


图3  喷嘴状态


AGR- eco新技术

GX-F系列光纤激光加工机采用的AGR-eco新技术(图4)可以减少氮气的消耗量,通过利用三菱电机独自开发的加工气体流量控制技术,使碳钢在切割过程中氮气的使用量较以往最多能减少70%,解决了光纤激光加工中氮气消耗量过大的难题,大幅度减少了设备的运行成本。


图4  AGR-eco技术


自制光纤激光器

GX-F系列光纤激光加工机搭载了三菱电机自行研制的高可靠性和高生产性能的光纤激光器(图5),通过利用远程控制软件可对激光器内部的各种信息进行收集和整理,使激光器运行状况的监测和预防保全成为了可能,也使其保修期延长至5年成为了现实(需签订指定的维护合同)。此外,三菱电机还通过其独有的最优化控制方式提升了设备的加工速度,实现了高生产性。


图5  自制的光纤激光器


自动分拣机

针对以上搭载了三种新技术的GX-F系列产品,三菱电机为匹配其自动化功能,为产品配套了新型的自动分拣机Astes4。Astes4中搭载的4个手臂可完成材料的搬入、分拣、废料搬出、清扫加工平台等全部工作。在拾取原材料时,Astes4可利用板厚检测传感器以及喷气张机构防止端拾器拾取过多板料(图6);在分拣时,Astes4可根据零部件形状进行拾取,且不需要拾取后去除微连接以及拆零件,将员工从枯燥的作业中解放出来(图7);在堆垛时,Astes4可将加工后的零件堆垛到指定的托盘,以便与下一道工序顺利衔接,提高整体的生产性(图8);在废料搬出时,Astes4手臂可以换成梳状废料叉搬出废料,废料搬出后工作台剩余小废料可用刷子清理(图9)。Astes4在执行这些连续动作的过程中,可根据具体需要自动切换专用工具,从而提高了加工各种尺寸及形状零件的应对能力,也避免了传统分拣设备因拾取零部件机构和搬出废料叉分别需要独立的机构和空间的弊端,从而减小了设备所需空间。


图6  板料拾取装置


图7  分拣


图8  堆垛


图9  废料搬出


GX-F系列光纤激光加工机以及Astes4自动分拣机的组合使生产过程完全自动化(图10),大幅提高了系统的不间断运行能力及整体生产性能,生产验证表明,该组合可减少调试时间约60%,缩短分拣时间60%~70%,提高加工能力20%~30%,同时也有效解决了生产现场人手不足的问题,避免了人工分拣的误操作,降低了生产成本。


图10  激光切割全自动化系统


结束语

在激光加工过程中,设备的生产性能是钣金加工企业永远追求的课题,近几年行业企业逐渐将CO2激光加工机置换成了光纤激光加工机,然而这仅是缩短了特定的加工时间而已,对于加工后处理、设备调试、加工不良造成停机等生产停顿问题若不加以改善,系统的生产性能将无法从根本上得到提升。随着劳动力的减少以及人工费用上涨等问题的日益凸显,越来越多的钣金加工企业迫切需要省人工的全自动化系统,以实现稳定、高效、低成本的生产,这也是三菱电机推出GX-F系列产品的市场基础。



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