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真空グローブボックス付きステンレス鋼レーザー溶接機
製品概要
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本装置は、3000Wの高出力ファイバーレーザー溶接ユニットと完全密閉型真空グローブボックスシステムを一体化した、不活性雰囲気下でのファイバーレーザー溶接専用セットです。ステンレス鋼、チタン合金、銅、アルミニウムなど、酸化しやすい金属部品の高精度溶接に特化して開発されました。
従来の開放型レーザー溶接では、高温の溶融池が空気と接触しやすいため、ステンレス鋼の加工時に酸化、気孔、溶接部の黒ずみ、および密封性能の低下が生じます。本装置は密閉キャビネットを採用し、水分および酸素濃度が1 ppm未満の高純度窒素またはアルゴンガスで満たされた無酸素作業環境を構築します。これにより、工程全体を通じて水蒸気および酸素を完全に遮断し、ステンレス鋼の溶接部における酸化および変色を根本的に防止します。溶接後の溶接部は明るく清潔で、二次的な研磨やポリッシュを必要とせず、気密性および機械的特性も大幅に向上します。
本装置は、CNC多軸運動プラットフォーム、CCDによるリアルタイム視覚観察、自動真空トランジションチャンバー、ガス循環浄化装置、内蔵式ダスト除去機能、および統合型インテリジェントPLC制御システムを備えています。スポット溶接、バット溶接、全溶透溶接、気密密封溶接など、複数の溶接プロセスに対応します。安定した運転性、小さな溶接熱変形、高い加工効率を特長とし、新エネルギー、医療機器、航空宇宙、精密電子機器などの分野におけるステンレス鋼製シール部品の量産・高精度生産に適しています。また、チタン合金、炭素鋼、異種金属などの特殊溶接処理にも対応可能です。
装置構成および主要技術仕様
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| 番号 | 部品名 | 仕様 | ブランド |
|---|---|---|---|
| 1 | ファイバーレーザー源 | 3000W連続ファイバーレーザー（波長1080nm、標準QBHインターフェース） | 最大 |
| 2 | 振動式レーザー溶接ヘッド | FD3000（スポット幅可変） | FD |
| 3 | 光学伝送・集光システム | 柔軟な光伝送を実現する10m出力ファイバー | 最大 |
| 4 | Z軸溶接ヘッド昇降モジュール | 精密な焦点調整のための200mm電動ストローク | FD |
| 5 | レーザー水冷却器 | 3000Wレーザーに対応した定温放熱（50／60Hz） | ハンリ |
| 6 | 密閉型真空グローブボックス本体キャビネット | 単一作業ステーション式キャビネット、内腔サイズ1220×900×1000mm | 産業規格に準拠したカスタマイズ対応 |
| 7 | X／Y軸CNC移動ワークテーブル | 有効行程400×300mm | パナソニック |
| 8 | C軸回転治具テーブル | 回転径Φ100mm、周縁溶接専用 | パナソニック |
| 9 | 全機械運動制御システム | PC／CL6プログラム | XZスマート |
| 10 | CCD溶接視覚観察システム | 高精細リアルタイム溶融プール監視 | ヨウノウ |
| 11 | レーザー赤色光位置決めシステム | 溶接継手の事前位置決めキャリブレーション | 最大 |
| 12 | 産業用コントロールホスト | モデル5100産業用コンピュータ | Advantech |
| 13 | ディスプレイ端末 | 19インチ産業用モニター | AOC |
| 14 | 真空ポンプシステム | ロータリーバネ真空ポンプ（抽気速度：12m³／h）、オイルミストフィルター付 | エドワーズ社（英国） |
| 15 | ガス循環精製ユニット | 脱酸・脱水専用充填材を用いた10kg単体精製カラム | BASF社（ドイツ）、UOP社（米国） |
| 16 | 可変周波数循環ファン | 流量は0～100m³／hで調整可能 | 台湾・中国、ダーガン |
| 17 | オンライン水・酸素分析装置 | キャビネット内部の大気をリアルタイムで監視するための測定範囲：0～1000ppm | GE（米国） |
| 18 | 内蔵式粉塵除去・浄化システム | 0.3μm対応HEPA高性能フィルター、水冷不要設計 | 統合された互換部品 |
- 完全密閉型低漏れ酸素フリー溶接チャンバー キャビネット本体は3mm厚のSUS304ステンレス鋼で一体成形されており、内面はブラシ仕上げ、外面には白色耐食性スプレー塗装が施されています。全体の漏れ率は0.01vol%/h未満です。内部圧力は－12～＋12mbarの範囲で制御可能で、PLCによる自動電圧安定化保護機能および過圧時の緊急停止機能を備えています。内部では連続循環式の浄化が行われ、水分および酸素濃度を安定して1ppm以下に保ちます。ステンレス鋼の溶接により、青黒い酸化皮膜が発生せず、均一な溶接外観が得られ、高気密・高清浄度製品の加工基準を満たしています。 大型および小型の2つの真空トランジションチャンバーを搭載し、ワークピースの搬入・搬出時に大気から完全に遮断されます。大型トランジションチャンバーには、常温～200℃で温度調整可能な加熱モジュールが内蔵されており、水分を含むワークピースを事前に乾燥させ、溶接時の気孔欠陥を防止します。
- 3000W振動型ファイバーレーザー（高い溶接許容範囲対応） レーザーは連続および変調の2種類の動作モードをサポートしており、レーザー出力は10～100％で段階なしで調整可能で、出力安定性は±1.5％です。標準の振動溶接プロセスを採用し、スポット幅は1～3 mmで調整可能、電動で焦点距離も調整できます。被加工物の継ぎ目ギャップが≤0.2 mmであっても完全な溶着が可能です。ステンレス鋼における有効溶接深さは0.5～3 mm、溶接速度は1～6 m／分であり、加工効率は従来のアルゴンアーク溶接を大幅に上回ります。出力ファイバーのコア径は50 μm、最小曲げ半径は100 mmで、不規則・複雑な曲面形状のステンレス鋼部品への溶接に適した柔軟な光路を実現します。
- 密閉キャビネット内での操作を容易にする多軸CNC連動 X／Y軸の移動、C軸の回転、Z軸の昇降により、高精度な多軸サーボ連動を実現。キャビネットには8インチのブチルゴム製密閉型操作用手袋が装備されており、キャビネットドアを開けずにワークの把持や微調整が可能。CCD同軸視覚システムと組み合わせることで、溶融プールの形成状況をリアルタイムで観察できる。フットペダル式の圧力制御スイッチを搭載し、ワンタッチでキャビネット内圧を調整でき、連続加工時の操作手順を大幅に簡素化する。 キャビネット正面には、耐摩耗性・耐腐食性に優れ、光透過率の高い8mm厚の着脱式傾斜安全強化ガラス観察窓を採用。長時間の作業でも視認性を確保するため、内部には反射防止機能付きソフトLED照明を設置。
- 完全自動ガス純化・再生システム（保守コスト低減） 装置全体は、中国語／英語のバイリンガル切替機能を備えたドイツ・シーメンス社製PLCタッチスクリーンで制御されており、故障の自己診断、停電後の自動再起動、および運転時のパスワード保護機能を搭載しています。浄化カラムは、完全プログラム制御による自動再生機能をサポートしており、再生媒体には窒素／アルゴン混合ガス（水素5～10％含む）が使用されます。再生周期は6～12か月と長く、浄化材の頻繁な交換が不要となり、長期的な運用・保守コストを低減します。 キャビネットには標準KF-40拡張インターフェースが8系統予備されており、外部から空気供給、温度測定、信号取得、治具伝達などの周辺機器を接続可能で、高い拡張性を実現しています。
- 内蔵式粉塵除去機能付き、安全・環境配慮・メンテナンス容易 キャビネット内部には遠心式の煙・粉塵除去機構が搭載されており、ステンレス鋼の溶接時に発生する金属粉塵を0.3μmの高精度HEPAフィルターで捕捉します。フィルターカートリッジは水冷装置を必要とせず、簡単な着脱が可能です。完全密閉構造のキャビネットにより、レーザー放射、高温スパーク、金属粉塵を遮断し、作業場への汚染を防止します。 キャビネット底部には、水平調整機能付きの自在キャスターが装備されており、設備の柔軟な移動と固定が可能です。内腔には220V対応の多口電源ソケットが事前に内蔵されており、内部の治具やセンサーへの電力供給を実現し、自動化治具への改造を容易にします。
- 広範囲な環境適応性を備え、24時間連続大量生産に対応 完全な水冷システムにより、長期間にわたる安定したレーザ出力が確保されます。周囲温度15～35℃、湿度70％以下（結露なし）の環境下で安定して稼働可能であり、工場のワークショップにおける全天候型量産要件を満たします。主要な電気・光学・真空部品はすべて世界トップクラスのブランドから厳選されており、故障率が低く、日常的なメンテナンスも簡単です。
完全な技術仕様
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レーザホスト仕様
| アイテム | 仕様 |
|---|---|
| 定格レーザー出力 | 3000W |
| レーザー光源タイプ | 連続ファイバー激光 |
| レーザー波長 | 1080nm |
| 入力電源 | 3相380V 50Hz、60A |
| 総定格消費電力 | 22KW |
| 輸出ファイバーコア直径 | 50μm |
| 出力ファイバー全長 | 10m（最小曲げ半径：100mm） |
| レーザ出力調整範囲 | 10～100％（段階なし連続可変） |
| 出力パワー安定性精度 | ±1.5% |
| 溶接作業モード | 連続レーザー／変調レーザー、振動溶接 |
| 有効スポット幅（調整可能） | 1~3mm |
| 光学出力インターフェース | 標準的なqbhインターフェース |
| 標準溶接速度 | 1～6m／分（板厚に応じて調整） |
| ステンレス鋼の基準溶接深さ | 0.5～3mm |
| 許容最大被加工物継ぎ目ギャップ | ≤0.2mm |
| レーザー冷却方式 | 産業用チラーによる循環水冷却 |
真空グローブボックスのチャンバーパラメーター
| アイテム | 仕様 |
|---|---|
| 内蔵キャビネット寸法 | 幅1220mm × 奥行き900mm × 高さ1000mm |
| キャビネット板 | 厚さ3mmのSUS304ステンレス鋼（内面は腐食防止のためブラシ仕上げ） |
| 操作用手袋の仕様 | 口径8インチ、ブチルゴム製（厚さ0.4mm）、全長32インチ |
| グローブポート構造 | 直径220mmの硬質アルミニウム合金製（密閉・耐腐食仕様） |
| 前面観察窓 | 8mm着脱式傾斜安全強化ガラス |
| キャビネット作動圧力範囲 | −12mbar～＋12mbar（自動過圧保護付き） |
| トランジションチャンバーの最終真空度 | ≤-0.1MPa |
| キャビネット全体の漏れ率 | ＜0.01vol％／h |
| 雰囲気制御指標 | キャビネット内水分量＜1ppm、酸素濃度＜1ppm |
| 作動用保護ガス | 高純度窒素（N₂）／アルゴン（Ar） |
| 大型トランジションチャンバー仕様 | φ360mm × L600mm、加熱式スライドトレイおよび自動排気・ガス充填機能付き |
| 小型トランジションチャンバー仕様 | φ150mm × L300mm、排気・ガス充填は手動バルブで制御 |
| 真空ポンプ仕様 | 12m³/hロータリーバネポンプ（純正オイルミストフィルター付） |
| 循環浄化ファン風量 | 0～100m³/h（周波数制御で可変） |
| 人機インターフェース | シーメンス製PLCタッチスクリーン（中国語／英語切替対応） |
適用範囲
主な応用分野：ステンレス鋼の高精度気密溶接
304や316などのあらゆる種類のステンレス鋼に適用可能。ステンレス鋼製真空チャンバー、高精度流体配管、密封型センサーケース、医療用ステンレス鋼部品、新エネルギー電池向けステンレス鋼パッケージ外装ケース、食品級耐食性高精度バルブなどに対応します。酸素を遮断した環境下で処理されたステンレス鋼の溶接部は、酸化による黒ずみが生じず、後処理が不要であり、気密性も安定かつ信頼性が高いです。
一般的に適用可能な金属材料
チタン合金、アルミニウム合金、銅、炭素鋼、コバール合金など、酸化しやすい金属にも対応します。スポット溶接、気密封止溶接、全溶透溶接、異種金属複合溶接を実現でき、従来の溶接でよく見られる気孔・亀裂・溶接強度不足といった課題を解決します。
