Exakt positionering i laboratoriet för lasertillämpningar

VONJAN Technology GmbH är en leverantör och lösningskonsult för tillverkare av lasersystem. Företagets kärnområde är att tillhandahålla optimala laserkällor, avböjningsenheter och laseroptik för industriella lasersystem för att säkerställa en smidig systemintegration. Företaget köper in komponenterna från leverantörer över hela världen och anpassar dem till kundernas individuella behov.

För att kunna erbjuda inte bara produkterna utan också motsvarande rådgivning inrättades 2020 ett applikationslaboratorium där tester utförs för kunderna. Laserkällor, skanningshuvuden, optik och processparametrar kan testas på provmaterial. Detta säkerställer att den önskade processen med respektive komponenter faktiskt fungerar tillförlitligt för kunden. VONJAN kan också rekommendera optimeringar om mätresultaten tyder på en något annorlunda installation än vad kunden ursprungligen hade i åtanke.

Applikationsenheten som ställs in för detta består alltid av en laser, en avböjningsenhet och fokuseringsoptik som har ett fast fokalavstånd till arbetsstycket - men som först måste justeras exakt. VONJAN letade efter en lämplig linjär axel med motor och styrenhet.

Denlinjära enheten skulle göra det möjligt att med relativt liten ansträngning identifiera den optimala positionen för laserhuvudet för kundens applikation: Laserhuvudet fixeras i fixturen och flyttas sedan till olika positioner på axeln tills laserpunkten fokuserar på den yta som ska bearbetas med en noggrannhet på 1/10 millimeter. Eftersom justeringen måste vara så exakt - och detta med en vikt på laserstrålekällorna på upp till 35 kg och ett slag på 800 mm - måste systemet ha en hög grad av styvhet .

Förutom hög noggrannhet och styvhet var det viktigt för VONJAN att hitta ett system som var så enkelt att konfigurera och installera som möjligt.

igus hade den perfekta lösningen: en drylin SLW-25120 linjärmodul med en TR24x5 spindel. SLW-serien har mycket vridstyva aluminiumprofiler med dubbla axlar och är lämplig för manuella och, med en motor som hos VONJAN, elektriska justeringar. Axeln styrs av en drylin D1 motorstyrenhet, som är lämplig för steg-, DC- och EC/BLDC-motorer. I VONJAN-applikationen används en NEMA 24-stegmotor med encoder och en 3:1-växellåda.

Systemet konfigurerades av igus med hjälp av de data som specificerats för VONJAN. SLW-25120 är radiellt lämplig för 2500 N. Även om centrumavståndet på 435 millimeter minskar den maximalt tillåtna kraften innebär den vridstyva dubbla axelprofilen i aluminium att VONJAN-systemet har mer än tillräckligt med reserver. Med hjälp av igus online-verktyg kan beräkningar och konstruktion av motor och växellåda utföras på ett enkelt sätt. VONJAN kunde installera den förmonterade linjära modulen medväxellåda och motor samt programmeringen och sensoranslutningarna

utan problem. Spindeldriften gör det inte bara möjligt att överföra mycket höga krafter, utan spindeln fungerar också som en säkerhetsanordning i händelse av ström- eller motorbortfall, så att axeln inte kan rusa ner och förstöra lasern. Det faktum att VONJAN ibland monterar pico-lasrar värda 100.000 euro för justering visar på förtroendet för systemet. Valetföll på en stegmotor eftersom den ger maximalt vridmoment även vid låga hastigheter och eftersom stegvärdet kan ställas in på 0,72 grader med D1-styrenheten. Och eftersom motorn har en pulsgivare vet D1 hela tiden var vagnen befinner sig. Detta är mycket viktigt för programmeringen av testerna. En kund har t.ex. beställt en ersättningslaser till

sitt system. VONJAN justerar den, ställer in den exakta brännpunkten och skickar den sedan utomlands med express. Allt måste vara rätt innan den skickas ut, kunden behöver bara installera den och sedan måste hans system köras igen. För korrekt inställning monteras laserhuvudet på axeln och ett reaktivt material bestrålas med låg lasereffekt. Axeln körs genom ett lagrat rörelseprogram och reaktionens början och slut kan mätas på det reaktiva materialet. Eftersom stegmotorn registrerar den exakta positionen via pulsgivaren kan VONJAN bestämma det exakta centrumet mellan reaktionens start och slut, det vill säga punkten, i webbgränssnittet. Verkställande direktör Tobias von Jan sammanfattar: