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多様な形状の材料を1台の機械で加工する必要性
板金製のブラケットと構造用鋼管の断面をともに加工する製作所では、従来、板材用切断テーブルと管材用切断装置という2台の専用機械を別々に運用してきました。それぞれに専用の設置スペース、電源・ガスなどの設備接続、オペレーターの常駐、および保守管理が必要です。板金と管材の複合加工 レーザーカット팅マシン これらの機能を1台の機械プラットフォームに統合することで、メインの作業テーブル上で平板を切断し、同時に内蔵ロータリーチャックシステムにより円形・正方形・長方形の管材断面も加工できます。
この統合は、別々の機械が生み出すワークフロー上の課題に対処します。ある機械で切断されたプレート部品は、アセンブリステーションへと搬送する必要があります。別の機械で切断されたチューブ部品は、異なるワークフローパスを通じて同じアセンブリステーションに到着します。一方の機械が他方より先に作業を終了した場合、不足している部品タイプの到着を待つため、アセンブリ工程が停止してしまいます。プレートとチューブの両方を同時に加工できる統合型機械を用いれば、アセンブリ工程へ完全な部品キットを同時に出荷できます。つまり、ブラケットとその取り付け先となるチューブを、同一の生産工程内で切断することが可能になります。
オフィス用ワークステーションのフレームを製造する鋼製家具メーカーが、従来の板材レーザー加工とチューブ切断工程を別々に行っていた方式から、板材およびチューブを一体的に加工可能なファイバーレーザー装置へと切り替えました。従来の工程では、バンドソーでチューブを所定の長さに切断した後、溶接継手の準備のために端面形状をフライス加工で仕上げていました。一方、統合型レーザー装置のチューブ加工モジュールは、チューブの切断と端面形状の加工（T字継手用のコープカットやコーナー接合用のミッターカットなど）を一連の工程で行うことができ、フライス加工工程を完全に不要としました。フレーム1台あたりの総加工時間は、約18分から7分へと短縮され、また単一機械による省スペース化により得られた床面積は、後に追加の組立ステーションの設置に活用されました。
板材およびチューブ加工の技術的統合
機器アーキテクチャ
組み合わせ レーザーカット팅マシン 切断ヘッドを、機械ベッドの全長にわたって移動するガントリーに取り付けます。板材切断では、ヘッドが水平なワークテーブル上でX-Y方向に移動し、焦点制御のためにZ軸方向の高さを追従させます。パイプ切断では、ガントリーがヘッドをパイプ切断ステーション（通常は機械フレームの一端に設置）に位置決めし、ロータリーチャックがパイプを把持・回転させながら、ヘッドがパイプ軸方向および径方向に移動してパイプ表面の輪郭を加工します。
板材モードとパイプモードの切替時間は30～120秒です。この間、板材切断テーブルで板材の装荷または卸荷が行われ、一方でパイプステーションの自動供給装置が次のパイプセクションを供給します。このような並列動作により、素材形状の切り替えに要する短時間のみを除き、ほぼ連続的な生産が可能です。
機械コントローラーは、板金切断とパイプ切断のそれぞれに独立したパラメーターライブラリを保持しています。板金ライブラリでは、平らなシートにおける各材質・板厚の組み合わせごとに、切断速度、レーザ出力、アシストガス、および焦点位置を記録します。パイプラインライブラリでは、回転軸の速度、プロファイル形状テンプレート、およびビームが曲面（平面ではなく）を貫通する際のピアス開始パラメーターといった追加パラメーターを管理します。
パイプ加工機能
ロータリーチャックは、直径20mm～220mmの丸管および同等の外形寸法範囲内の角形／矩形断面パイプに対応します。自動ローディングにより最大6,000mmまでのパイプ長さを加工可能であり、手動ローディングまたは延長サポートを用いることで、最大9,000mmまでの長尺パイプも切断できます。
切断ヘッドは、溶接継手の準備のために管端部を加工します。たとえば、15～75度の角度で行うミッターカット、T字継手溶接用のコープカット、フレーム部材の嵌合接合用に管表面に設けるスロット加工などです。また、管の外径および肉厚に応じて、ボルト接合、配線ルーティング、排水用の穴パターンを加工します。バッチ間でのパターン再現性により、別個の切断・穴開け工程で生じる組立時のズレが解消されます。
ネスティング最適化
ネスティングソフトウェアは、鋼板と管材を同時に最適化します。鋼板のネスティングでは、自動化されたソフトウェアによる材料利用率が75～85％に達し、手動による場合の60～70％を上回ります。管材のネスティングでは、材料の残り長を最小限に抑えるため、部品を管長方向に最適な順序で配置し、カット幅（カーフ）および各管端部のグリップゾーンを自動的に考慮した間隔設定を行います。
よく 聞かれる 質問
個別機械と複合システムとのコスト差はどのくらいですか？
シート＆チューブ複合システムは、プレート専用機に比べて通常30～50％高価ですが、プレート切断機とチューブ切断機を別々に購入する場合に比べると20～30％安くなります。単一機械によるコスト削減効果は、購入価格にとどまらず、基礎工事、電源接続、チラー、粉塵集塵装置、オペレーターの配置がそれぞれ1か所で済むため、2か所必要となる場合に比べて大幅な節約になります。
既存のプレート切断機をチューブ加工に対応させる改造（リトロフィット）は可能ですか？
技術的にはリトロフィットが可能ですが、統合型システムを新規購入するのに比べて費用対効果が低いことがほとんどです。チューブモジュールには回転軸、チューブ支持機構、およびコントローラーの大幅な改修が必要となります。多くの板金加工業者は、既存機を下取りして工場出荷時から統合された複合システムを導入した方が、現場でのリトロフィットよりも優れた結果が得られると判断しています。
チューブ切断の品質は、鋸断（サウイング）や切削加工（マシニング）と比較してどうでしょうか？
レーザー切断されたチューブ端面はバリがなく、二次加工を必要とせず、直ちに溶接可能です。これにより、切断工程で必要なバリ取りおよび端面フライス加工が不要になります。レーザーによるチューブ端面の形状精度は±0.1mmであり、CNC機械加工と同等の精度を実現します。天辰レーザー社のM230三チャック方式は、切断工程全体を通じてチューブの位置精度を維持します。
組み合わせ式システムで処理可能なチューブ形状およびサイズは何ですか？
丸形、正方形、長方形断面が標準仕様です。一部のシステムでは、適切なチャックジャウ構成により、楕円形、D字形、チャンネル形断面も対応可能です。最大外径は機種構成により200～300mmの範囲です。天辰レーザー社では、3kWから12kW以上までの出力範囲に対応する組み合わせ式マシンを提供しています。
ネスティングソフトウェアは、プレートとチューブの混合生産をどのように処理しますか？
ソフトウェアは、2D板材および1Dパイプ向けにそれぞれ独立したネスティングエンジンを管理し、オペレーターに対して統合された生産キューを表示します。両方の材料形状は、単一のジョブファイルから処理されます。ソフトウェアは、部品の形状に基づいて、板材部品をフラットカッティングテーブルへ、パイプ部品をロータリーステーションへ自動的にルーティングします。
複合機械特有の保守作業は何ですか？
パイプステーションのロータリーチャックでは、チャック機構および直動ベアリングへの潤滑が必要であり、高稼働率のシステムでは通常週1回の頻度で行う必要があります。また、パイプステーションの直動ガイドを覆う保護用ベローズは、切断粉塵が多い環境において、密封部の早期摩耗を引き起こす可能性のある異物の堆積がないか定期的に点検する必要があります。