溶接が必要な機器や器具、インプラントなど、最適なMDMサプライチェーンの形式はさまざまな要因によって異なり、同じメーカーであっても製品ごとに異なります。
しかし、製造量とバッチサイズはほぼ常に主要な考慮事項です。 たとえば、バッチ間の変化が大きいことを特徴とするサブアセンブリの少量生産の溶接は、多くの場合、専門の工場に委託されます。 一方、同一の機器を大量に（たとえば、100,000個以上）生産する場合、通常は自動部品ハンドリングへの投資が必要となり、多くの場合、専用の溶接機や製造ラインに組み込まれた溶接サブシステムを使用して社内で行われます。
図1. レーザ溶接は、チューブ形状や非対称形状の機器や器具（内視鏡など）に最適です。
メーカーや下請け業者を問わず、必要のない機能を買う意味はなく、必要な機能を犠牲にする経済性もありません。
そのため、Coherentは柔軟なモジュール式溶接製品ラインを用意しています。 たとえば、大規模なメーカーやカスタムラインビルダー向けには、当社はしばしば単品のレーザ、溶接ヘッド、一部のレーザビーム監視の組み合わせを提供しています。
しかし、単体のソリューションが必要なお客様には、Coherent ExactWeldシリーズのようなターンキーマシンをいくつか提供しています。 そして、以下で説明しているように、これらのマシンでも、お客様の特定のMDM溶接シナリオにかなうオプションだけを選択することができます。 また、部品のローディング/アンローディングを人間のオペレーターが行う「手動溶接機」も用意しています。
ただし、同じレーザ光源、同じビームガイド光学系、加工方法ヘッドを使用しているため、手溶接であっても、一つひとつのレーザスポット溶接は、CNC制御の自動機の場合と全く同じです。このため、あるレベルの自動化から別のレベルの自動化への加工方法の移行が非常に容易で、歩留まりや製品品質が安定しています。
自動化のオプション
ここでは、さまざまな機械オプションが溶接加工方法全体にどのように反映されているかを見てみましょう。 加工方法は5つの重要なステップに分けることができ、その詳細はバッチごと、さらにオプションでユニットごとに自動化、ログ記録、アーカイブすることができます。
マテリアルハンドリング。 これは、すべてのMDM溶接アプリケーションにおいて、正しく理解することが重要な時間/コスト要因です。 Coherentマシンは、ここであらゆる選択肢をサポートしています。 最もシンプルなのは、すべての部品を手作業で機械にセットする手動ローディング/アンローディングです。 小型部品の自動化は、トレイローディングが一般的で、この場合、機械に引き継ぐ前に部品をトレイに手動でセットします。 そして、最も完全な自動化オプションは、ロボットによる「ピックアンドプレース」で、この場合、マシンがビンから部品をピックアップします。
前加工方法。 これには、レーザを照射する前に部品の位置決めと位置合わせを行うことが含まれます。 この場合、最も簡単なオプションは、スポット溶接と単純な線形シームにクロスヘアとジョイスティックを使用してこれを手動で行うことです。 または、3Dマシンビジョンアライメントを使用してこれを完全に自動化することができます。
レーザ監視。 レーザビームは、精密な非接触ツールとはいえ、あくまでもツールです。 また、ツールが常に鋭敏であること、および正しく位置合わせされていることを確認することが重要です。 自動ビーム監視（当社はこれをBeamInspectと呼んでいます）は、あらゆる溶接アプリケーション（特に、異種金属の接合や細いワイヤの溶接のような難易度の高い作業）で歩留まりを最大化する方法を探している場合に重要な機能です。
溶接。 レーザビーム監視に加えて、溶接加工方法自体を、加工の進行中に監視するための自動オプションもあります。 CoherentのSmartSense+は、レーザ光の後方反射光と加工方法それ自体が発する光に基づく、斬新かつ経済的なシステムです。 多くの場合、溶接加工方法中やその後の接合部の熱割れなどの問題を特定できる音響や接触によるセンシングを含めるように拡張されます。 ここでも、目的は歩留まりの最大化です。
図2. ExactWeldのような自動溶接機では、複数のセンサー（ここでは模式的に強調しています）を使用して、レーザと加工方法の重要な細部を監視しています。
加工方法後の検証とQC。 これらの加工方法は、歴史的に溶接加工方法とは別に扱われていました。 しかし、大量生産の場合、より良い選択肢は、マシンビジョンに基づき、溶接機自体にこの機能を組み込むことです。
安全な加工方法制御を実現するために設定されたソフトウェア
これらのすべての側面を自動化する場合、複数の技術を駆使した多くの異なる機能が必要になります。 このような自動化のスピードと効率を十分に発揮するための鍵は、すべてを単一のインターフェースの下に統合する合理的なソフトウェア制御です。
Coherentは、すべてのExactWeldマシンで動作するLaser FrameWorkという独自のソフトウェアプラットフォームを提供しています。 これは、ジョブの迅速なセットアップ、オペレーターの生産性の向上、製造エラーの減少、人員トレーニングの削減を実現するために作られました。
直感的で高性能なタッチスクリーンインターフェースでは、加工方法、検査、その他の自動化されたステップを簡単に指定し、それらを組み合わせて完全なジョブのレシピを作成することができます。 すべて簡単なドラッグアンドドロップ操作が可能で、すべてログ記録やアーカイブの機能一式を備えています。 これらのレシピは、十分に熟練していないオペレーターが呼び出して実行することができます。 さまざまなレベルの安全なアクセスにより、オペレーターが誤って加工方法を変更する可能性が一切排除されます。
Laser FrameWorkは、あらゆる「スマート製造」環境（IoTなど）でシームレスに動作します。 これは、Coherentのマシンやサブシステムを他のファクトリーオートメーションシステムと統合するための多数の通信プロトコルやインターフェースオプションなど、広範な接続機能を提供します。
図3. Laser FrameWorkは、マシンプログラミング、制御、操作、検査のあらゆる側面を、使いやすいGUIで統合した先進のソフトウェア操作環境です。
溶接と切断およびマーキングを組み合わせたMDM
整形外科や心臓血管インプラントなどの機器の製造には、微細な溶接だけでなく、精密な切断が必要です。 Coherentは、ステントなどの管状製品に最適化された、評判のStarCut Tubeシリーズを含むレーザ切断機のリーダーです。また、多くの製品では、レーザを使った別の加工方法、すなわち永久マーキングも必要です。 これは、器具や消耗品のUDIの必要性を満たします。 代表的な例には、ロボット手術用の先端からチューブまでの溶接部品があります。 Coherentは、耐腐食性マーク用のレーザブラックマーキングシステムを含め、多数のマーキングマシンおよびサブシステムを提供しています。 ここでも、Laser FrameWorkソフトウェアは、請負業者と社内メーカーの両方でのマーキングの統合を簡素化します。
世界的なアプリケーションサポートとサービス
特に細いワイヤの溶接や異種金属の接合など、難しい溶接作業では、メーカーと受託工場の双方が、加工方法開発について専門家のサポートから恩恵を受けることができます。
Coherent Labsは、は、米国、中国、EUに拠点を持つアプリケーションラボの世界的なネットワークです。 あらゆる溶接の課題を解決してきた経験豊かなスタッフを配置しています。 この経験を活かして、開発期間とコストを削減してください。
MDMは、ますますグローバルな製造を基盤としつつある産業です。 Coherentは、世界各地に広がるサービスネットワークでこのトレンドを支援し、必要なときにいつでも現地で迅速なサポートを提供しています。 予知保全や遠隔診断用に設定されたマシンとこれらのサポートを組み合わせることで、加工方法や外注先の場所に関係なく、高価な予定外のダウンタイムをほぼ解消することができます。
Coherent: MDM業界にとって欠かせないパートナー
レーザ溶接は、MDM業界の多くの製品の製造に欠かせない工程です。 量産メーカーであっても専門請負業者であっても、性能、信頼性、経済性の面でそのポテンシャルを最大限に引き出すことが困難な場合があります。 Coherentと提携することで、幅広いマシンやオプション、そしてサービスや経験豊富なサポートチームにより、これらすべての領域でお客様のリスクが解消されます。
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