בעולם התעשייה המודרני, רכישת מכונת לייזר לחיתוך צינורות ופרופילים היא כבר לא בהכרח השלב האחרון בתכנון תהליך הייצור.

כאשר מדובר במפעל שעובד בכמויות גדולות, בייצור סדרתי או בייצור שדורש רציפות גבוהה, השאלה החשובה היא לא רק איזו מכונת לייזר יכולה לבצע את החיתוך – אלא איך להזין אליה את חומר הגלם, איך לפנות את החלקים המוגמרים וכיצד לצמצם ככל האפשר את העבודה הידנית סביב המכונה.

כאן נכנסים לתמונה מזינים אוטומטיים, מערכות טעינה ופריקה, מסועים ואוטומציה של תהליך החיתוך.

במקום:

עובד → מרים צינור → מכניס למכונה → מפעיל → מוציא חלק → מפנה אותו → חוזר על הפעולה

ניתן לתכנן תהליך שבו:

חומר גלם → מזין אוטומטי → מכונת Fiber Laser → חיתוך → פריקה → מיון/המשך ייצור

וזה כבר שינוי משמעותי באופן שבו המפעל מייצר.

מהי מכונת לייזר לחיתוך צינורות ופרופילים?

מכונת חיתוך לייזר לצינורות ופרופילים היא מערכת Fiber Laser המיועדת לעיבוד של חומרי גלם ארוכים ולא רק של פחים שטוחים.

בהתאם לדגם ולתצורת המכונה, ניתן לעבד מגוון רחב של גיאומטריות, ובהן:

• צינורות עגולים

• צינורות מרובעים

• צינורות מלבניים

• פרופילי מתכת

• פרופילי זווית

• פרופילי I

• פרופילי H

• פרופילים בעלי גיאומטריה מיוחדת

סדרת MPS-T5 של Han's Laser, לדוגמה, מיועדת לחיתוך צינורות עגולים ומרובעים וכן פרופילים כגון I-beam, זוויות ופרופילים אסימטריים.

במקום לבצע חיתוכים באמצעות מסור, פלזמה או תהליך מכני אחר, הלייזר מאפשר לבצע חיתוכים, פתחים, חריצים וגיאומטריות מורכבות ישירות לפי תוכנית CNC.

המשמעות היא שניתן לעבור מחומר גלם ארוך לחלק בעל גיאומטריה מוכנה להרכבה או לשלב הבא בתהליך – לעיתים ללא צורך בעיבוד ידני נוסף.

למה בכלל צריך מזין אוטומטי?

במכונה ידנית או חצי-אוטומטית, חלק משמעותי מהעבודה יכול להישאר אצל המפעיל.

המפעיל צריך:

1. לקחת חומר גלם.

2. למקם אותו במכונה.

3. לבצע את פעולת ההזנה.

4. להמתין לחיתוך.

5. להוציא את החלקים.

6. לפנות אותם.

7. להזין את החומר הבא.

כאשר מדובר בכמות קטנה של חלקים, ייתכן שהתהליך הזה יהיה מספק.

אבל כאשר המפעל מייצר מאות או אלפי חלקים, העבודה הידנית סביב המכונה הופכת לחלק משמעותי מתהליך הייצור.

המכונה עצמה יכולה להיות מהירה מאוד – אבל אם היא ממתינה לעובד, קצב הייצור בפועל מוגבל.

לכן במפעלים שבהם נדרשת תפוקה גבוהה, ניתן לשלב מערכת הזנה אוטומטית שמאפשרת להזין חומר גלם למכונת הלייזר בצורה רציפה ומבוקרת יותר.

איך עובד קו חיתוך אוטומטי לצינורות?

קו חיתוך אוטומטי יכול להיראות באופן כללי כך:

שלב 1 – אחסון חומר הגלם

צינורות או פרופילים באורך המתאים מאוחסנים באזור ההזנה.

במקום שעובד ירים בכל פעם צינור בודד, המערכת יכולה לקבל כמות של חומר גלם ולהעביר אותו למנגנון ההזנה.

שלב 2 – הזנה אוטומטית

המזין מעביר את הצינור או הפרופיל לכיוון מכונת הלייזר.

מערכת ההזנה צריכה להיות מותאמת למאפייני חומר הגלם – למשל:

• קוטר

• מידות הפרופיל

• אורך

• משקל

• צורת החתך

• כמות החומר הנדרשת לייצור

שלב 3 – מיקום ואחיזה

הצינור נכנס למערכת האחיזה של המכונה.

מערכות חיתוך צינורות משתמשות במערכות צ'אק ותנועה ממונעת המאפשרות למקם ולסובב את חומר הגלם במהלך החיתוך.

שלב 4 – חיתוך Fiber Laser

מכונת ה-Fiber Laser מבצעת את החיתוכים בהתאם לתוכנית.

בהתאם למוצר וליישום, ניתן לבצע חיתוכים מורכבים, פתחים, חורים וגיאומטריות המיועדות לשלב ההרכבה הבא.

שלב 5 – פריקה

לאחר החיתוך, החלקים המוגמרים מועברים לאזור הפריקה.

בחלק מהמערכות ניתן להשתמש ביחידת פריקה ייעודית, ובמערכות מתקדמות יותר ניתן לתכנן תהליך אוטומטי יותר של פינוי ומיון.

שלב 6 – המשך התהליך

וזה אולי החלק החשוב ביותר.

החלק החתוך לא חייב להגיע לערימת חלקים ליד המכונה.

הוא יכול להמשיך ל:

מיון → כיפוף → ריתוך → סימון → הרכבה → אריזה

וכאן אנחנו כבר לא מדברים רק על מכונת לייזר, אלא על תהליך ייצור אוטומטי.

טעינה אוטומטית מול טעינה ידנית – מה מתאים למפעל?

אין תשובה אחת שמתאימה לכל מפעל.

הבחירה תלויה בכמות הייצור, בסוג החומר, במספר המק"טים, במשקל ובמידות חומר הגלם ובאופן שבו מתנהל הייצור.

טעינה ידנית

יכולה להתאים כאשר:

• נפח הייצור נמוך יחסית

• יש מגוון גדול מאוד של חומרים

• מחליפים חומר לעיתים קרובות

• אין צורך בעבודה רציפה

• העבודה הידנית אינה צוואר בקבוק

טעינה אוטומטית

יכולה להיות רלוונטית כאשר:

• יש ייצור סדרתי

• המכונה עובדת שעות רבות

• כמות חומר הגלם גבוהה

• נדרשת רציפות עבודה

• רוצים לצמצם התערבות ידנית

• זמן הטעינה משפיע על התפוקה

• רוצים לתכנן קו ייצור אוטומטי יותר

לכן השאלה הנכונה אינה:

"האם מזין אוטומטי טוב יותר?"

אלא:

"האם המזין האוטומטי מתאים לקצב הייצור ולתהליך העבודה של המפעל?"

ומה לגבי פריקה אוטומטית?

קל להתמקד רק בהזנת חומר הגלם ולשכוח את הצד השני של התהליך.

אבל אם חומר הגלם נכנס למכונה באופן אוטומטי והחלקים המוגמרים עדיין דורשים פינוי ידני, יכולה להישאר נקודת עצירה בתהליך.

לכן בתכנון מערכת אוטומטית צריך להסתכל על שני הצדדים:

טעינה → חיתוך → פריקה

ולא רק על המכונה עצמה.

במערכות Han's Laser קיימות תצורות הכוללות יחידות פריקה, כאשר בדגמים מסוימים קיימות גם אפשרויות פריקה באורכים שונים.

האם אפשר לחבר רובוט למכונת לייזר לצינורות?

כן, במערכות ייצור מתקדמות ניתן לשלב רובוטיקה כחלק מתהליך האוטומציה.

הרובוט יכול לשמש, בהתאם לתכנון המערכת, למשימות כגון:

• העברת חלקים

• מיון

• Pick & Place

• העברת חלקים לתחנה הבאה

• הזנה ופריקה

• טיפול בחלקים כבדים

• שילוב בין מספר תחנות עבודה

אבל חשוב להבין:

לא כל מפעל צריך רובוט.

אם מזין אוטומטי ומערכת פריקה פותרים את צוואר הבקבוק, אין בהכרח צורך להוסיף רובוט.

לעומת זאת, כאשר יש מספר שלבי עבודה בין החיתוך למוצר המוגמר, רובוט יכול להפוך לחלק משמעותי יותר מהמערכת.

ומה לגבי מסועים?

מסועים הם עוד חלק חשוב בתכנון קו ייצור.

לדוגמה:

מכונת לייזר → מסוע → מיון → תחנת ריתוך

או:

מכונת לייזר → פריקה → סימון לייזר → בדיקת Vision → אריזה

במערכת כזו, המכונות אינן עומדות בנפרד זו מזו.

הן הופכות לחלק מתהליך אחד.

שילוב סימון לייזר אחרי חיתוך

במפעלים רבים, החיתוך הוא רק שלב אחד בתהליך.

לאחר חיתוך הצינור או הפרופיל, ייתכן שיהיה צורך לסמן עליו:

• מספר סידורי

• מק"ט

• ברקוד

• QR

• מספר אצווה

• תאריך ייצור

• סימון לצורך Traceability

• מידע להרכבה או לבקרת איכות

במקרה כזה ניתן לתכנן את הסימון כחלק מקו הייצור ולא כפעולה נפרדת שמתבצעת מאוחר יותר.

לדוגמה:

חיתוך → העברה → סימון → בדיקה → הרכבה

כך ניתן לצמצם העברות ידניות ולשמור על קשר בין החלק לבין נתוני הייצור שלו.

ומה לגבי מערכת Vision?

כאשר מדובר בייצור סדרתי, אוטומציה יכולה לכלול גם מצלמות ומערכות Vision.

מערכת Vision יכולה לשמש, בהתאם ליישום, לזיהוי חלקים, בדיקת מיקום, אימות סימון או בקרת איכות.

לדוגמה:

חיתוך → סימון → צילום → בדיקה → אישור → המשך ייצור

כך ניתן להפוך את התהליך למבוקר יותר ולא להסתמך רק על בדיקה ידנית בסוף הייצור.

מכונת לייזר לצינורות: T5, T5-MINI או סדרת X?

אחד הדברים החשובים בתכנון מערכת חיתוך הוא שלא נכון לבחור את המכונה רק לפי "כמה מהר היא חותכת".

צריך להסתכל על כל תהליך הייצור.

ב-Han's Laser קיימות מספר משפחות של מכונות לחיתוך צינורות ופרופילים, ובהן סדרת MPS-T5 וסדרת MPS-X. באתר JAR קיימות גם מכונות מסדרת T5, T5 Mini ו-X.

ההתאמה בין הדגם לבין המפעל יכולה להיות מושפעת בין היתר מ:

• סוגי הצינורות והפרופילים

• מידות חומר הגלם

• אורך החומר

• משקל החומר

• עובי הדופן

• קצב הייצור

• כמות החומר ביום

• מספר המק"טים

• רמת האוטומציה הנדרשת

• מקום פנוי במפעל

• דרישות טעינה ופריקה

• אפשרות להמשך אוטומטי לתחנות נוספות

לכן אין משמעות רבה לשאלה:

"איזו מכונה הכי טובה?"

השאלה המקצועית יותר היא:

"איזו תצורת מכונה מתאימה לתהליך הייצור שלי?"

האם חייבים להזמין מזין אוטומטי יחד עם המכונה?

זו שאלה חשובה מאוד כאשר מתכננים רכישת מכונת לייזר לצינורות.

התשובה תלויה בדגם הספציפי ובתצורת המכונה.

יש מערכות שבהן יכולות הטעינה והפריקה הן חלק מהתצורה המקורית של המכונה, ויש מערכות שבהן קיימות אפשרויות שונות של טעינה, פריקה ואוטומציה.

לכן אם המפעל יודע מראש שהוא רוצה להגיע לרמת אוטומציה גבוהה, עדיף להגדיר את דרישות ההזנה והפריקה כבר בשלב תכנון המערכת.

במקום לרכוש מכונה, להפעיל אותה במשך תקופה ואז לנסות "להדביק" אליה מערכת אוטומציה, כדאי לבדוק מראש:

מה חומר הגלם?

כמה חומר נכנס למכונה ביום?

כמה חלקים יוצאים?

כמה זמן המכונה אמורה לעבוד ללא התערבות מפעיל?

מה קורה לחלק לאחר החיתוך?

האם יש תחנה נוספת אחרי הלייזר?

אלה שאלות שיכולות להשפיע על תצורת המכונה כבר בשלב הרכישה.

מתי כדאי לעבור ממכונת לייזר רגילה לקו אוטומטי?

אפשר לחשוב על זה דרך שלושה פרמטרים מרכזיים:

1. נפח ייצור

ככל שהמפעל חותך יותר חומר, כך לזמן הטעינה והפריקה יש משמעות גדולה יותר.

2. רציפות הייצור

אם המכונה אמורה לעבוד שעות רבות ברציפות, כל עצירה לצורך פעולה ידנית יכולה להשפיע על התפוקה.

3. צוואר הבקבוק

זה הפרמטר החשוב ביותר.

יכול להיות שמכונת הלייזר עצמה אינה צוואר הבקבוק.

אולי דווקא:

• טעינת החומר

• פריקת החלקים

• מיון

• העברת החלקים

• סימון

• בקרת איכות

הם אלה שמגבילים את הקצב.

לכן לפני שמשקיעים באוטומציה, כדאי לנתח את כל זרימת הייצור.

לא כל מפעל צריך את אותה רמת אוטומציה

מפעל אחד יכול להסתפק במכונת Fiber Laser לצינורות עם טעינה ידנית.

מפעל אחר יעדיף:

מזין אוטומטי + מכונת לייזר + פריקה אוטומטית

ומפעל בעל נפח ייצור גבוה יותר עשוי להזדקק למערכת רחבה יותר:

אחסון חומר גלם → הזנה → Fiber Laser → פריקה → מיון → סימון → Vision → תחנת ריתוך

לכן תכנון נכון מתחיל מהשאלה:

מה המפעל צריך לייצר וכמה?

ולא מהשאלה:

איזו מכונה הכי גדולה שאפשר לקנות?

היתרון של תכנון המערכת מראש

אחד היתרונות הגדולים של תכנון אוטומציה כבר בשלב רכישת המכונה הוא האפשרות להסתכל על המערכת כולה.

במקום לקנות:

מכונה → אחר כך מזין → אחר כך מסוע → אחר כך מערכת סימון → אחר כך רובוט

אפשר להגדיר מראש את היעד:

מה נכנס למפעל → מה קורה בכל תחנה → מה יוצא בסוף התהליך

ומשם לבחור את הציוד.

גישה כזו מאפשרת להתאים את המכונה, ההזנה, הפריקה והאוטומציה לצרכים האמיתיים של המפעל.

מכונת לייזר לצינורות ופרופילים לתעשייה

עבור מפעלים שעובדים עם צינורות ופרופילים באופן שוטף, מכונת Fiber Laser יכולה להיות הרבה מעבר למכונת חיתוך.

כאשר משלבים אותה עם מערכת הזנה, פריקה, מסועים, רובוטיקה, סימון ובקרת איכות, ניתן לבנות תהליך ייצור רציף ומבוקר יותר.

ב-Han's Laser קיימים פתרונות לחיתוך אוטומטי של צינורות, כולל מערכות המשלבות טעינה ופריקה בהתאם לדגם ולתצורה.

ב-JAR הנדסה ניתן לבחון את הצורך לא רק ברמת המכונה, אלא ברמת תהליך הייצור כולו – החל מבחירת מכונת הלייזר ועד לאפשרויות האוטומציה, ההזנה והמשך התהליך.

רוצים לתכנן מערכת חיתוך אוטומטית לצינורות ופרופילים?

לפני שבוחרים מכונת לייזר, כדאי להגדיר:

• אילו צינורות ופרופילים אתם חותכים?

• מה המידות והעובי שלהם?

• כמה חומר אתם מעבדים ביום?

• כמה שעות המכונה אמורה לעבוד?

• האם נדרשת טעינה אוטומטית?

• האם נדרשת פריקה אוטומטית?

• מה קורה לחלק לאחר החיתוך?

• האם יש צורך בסימון לייזר?

• האם יש צורך במיון או בקרת Vision?

• האם קיימת תחנת ריתוך או הרכבה בהמשך?

התשובות לשאלות האלה מאפשרות לבנות מערכת שמתאימה לתהליך הייצור – ולא רק לבחור מכונת לייזר לפי מפרט טכני.

שאלות נפוצות על מכונות לייזר לצינורות ופרופילים

האם אפשר להוסיף מזין אוטומטי למכונת לייזר לצינורות?

כן, ניתן לשלב מזין אוטומטי, אך חשוב לתכנן זאת כבר במעמד הזמנת המכונה ולבקש את ההכנה המתאימה מראש. לכן, אם אתם יודעים שהמכונה צפויה לעבוד עם הזנה אוטומטית בעתיד, חשוב לציין זאת כבר בשלב תכנון והזמנת המערכת.

מה ההבדל בין מכונת לייזר לצינורות ידנית למכונה עם הזנה אוטומטית?

ההבדל המרכזי הוא ברמת האוטומציה ובמידת ההתערבות הידנית הנדרשת בתהליך הייצור.

במכונה עם הזנה אוטומטית ניתן לצמצם את הצורך בהזנה ידנית חוזרת של חומר הגלם, דבר שעשוי לתרום לחיסכון בכוח אדם, הפחתת פחת ותפעול יעיל ורציף יותר של תהליך הייצור.

ככל שנפח הייצור גבוה יותר, כך לזמן העבודה המושקע בטעינה ידנית של חומר הגלם יכולה להיות משמעות גדולה יותר.

האם מכונת לייזר לצינורות מתאימה גם לחיתוך פרופילי H ו-I?

כן, בהחלט. מכונות לייזר ייעודיות לחיתוך צינורות ופרופילים יכולות להתאים גם לעיבוד פרופילים מורכבים יותר, כולל פרופילי H ו-I, בהתאם לדגם המכונה, למידות הפרופיל ולמפרט המערכת.

מה כולל קו חיתוך אוטומטי לצינורות?

קו חיתוך אוטומטי יכול לכלול מספר מרכיבים העובדים יחד:

• מכונת Fiber Laser לחיתוך צינורות ופרופילים

• מזין אוטומטי

• מערכות טעינה ופריקה בהתאם לתצורת המערכת

• תוכנות לניהול ואוטומציה של תהליך הייצור

המטרה היא ליצור תהליך רציף יותר, שבו חומר הגלם מוזן למכונה באופן אוטומטי ומנוהל באמצעות מערכת האוטומציה.

האם ניתן לשלב רובוט עם מכונת לייזר לצינורות?

בהחלט. ניתן לשלב רובוטיקה כחלק ממערך אוטומציה רחב יותר, בהתאם לצורכי המפעל ולתהליך הייצור.

רובוט יכול לשמש, בין היתר, להעברת חלקים, מיון, טעינה ופריקה או העברת החלקים לתחנת העבודה הבאה.

איך בוחרים מזין אוטומטי למכונת חיתוך צינורות?

בחירת המזין תלויה בסוג חומר הגלם, מידות הצינורות והפרופילים, משקלם, היקף הייצור ורמת האוטומציה הנדרשת.

ב־JAR הנדסה אנו ממליצים לקבוע פגישת ייעוץ עם אחד היועצים המקצועיים בארגון, כדי להבין את צורכי הייצור ולבחון את תצורת המכונה והאוטומציה המתאימה למפעל.

י.א.ר. הנדסה – פתרונות Fiber Laser, חיתוך צינורות ופרופילים ואוטומציה לתעשייה.