Præcis positionering i laboratoriet for laserapplikationer

VONJAN Technology GmbH er leverandør og løsningskonsulent for producenter af lasersystemer. Kerneområdet er at levere de optimale laserkilder, afbøjningsenheder og laseroptik til industrielle lasersystemer for at sikre en problemfri systemintegration. Virksomheden indkøber komponenterne fra leverandører i hele verden og tilpasser dem til kundernes individuelle behov.

For ikke kun at kunne tilbyde produkterne, men også den rette rådgivning, blev der i 2020 oprettet et applikationslaboratorium, hvor der udføres tests for kunderne. Laserkilder, scanningshoveder, optik og procesparametre kan testes på prøvemateriale. Dette sikrer, at den ønskede proces med de respektive komponenter rent faktisk fungerer pålideligt for kunden. VONJAN kan også anbefale optimeringer, hvis måleresultaterne tyder på en lidt anden opsætning end den, kunden oprindeligt havde i tankerne.

Den applikationsenhed, der opsættes til dette, består altid af en laser, en afbøjningsenhed og en fokuseringsoptik, der har en fast brændvidde til emnet - men som først skal justeres præcist. VONJAN var på udkig efter en passende lineær akse med motor og styresystem.

Den lineære enhed skulle gøre det muligt at identificere den ideelle position for laserhovedet til kundens applikation med en relativt lille indsats. Laserhovedet monteres i armaturet og bevæger sig derefter langs aksen til forskellige positioner, indtil laserpunktet fokuserer på den overflade, der skal bearbejdes, med en nøjagtighed på 1/10 af en millimeter. Fordi justeringen skal være så præcis - og det med en vægt på laserstrålekilderne på op til 35 kg og et slag på 800 mm - skal systemet have en høj grad af stivhed.

Ud over høj nøjagtighed og stivhed var det vigtigt for VONJAN at finde et system, der var så nemt at konfigurere og installere som muligt.

igus havde den perfekte løsning: et drylin SLW-25120 lineært modul med en TR24x5 blyskrue. SLW-serien har meget vridningsbestandige dobbeltakselprofiler i aluminium og er velegnet til elektriske justeringer både manuelt og med en motor som VONJANs. Aksen styres af et drylin D1-motorstyringssystem, som er velegnet til trin-, DC- og EC/BLDC-motorer. VONJAN-applikationen bruger en NEMA 24-stepmotor med enkoder og en 3:1-gearkasse.

Systemet blev konfigureret hos igus ved hjælp af de data, der er specificeret til VONJAN. SLW-25120 er radialt egnet til 2500N. Selvom centerafstanden på 435 millimeter reducerer den maksimalt tilladte kraft, betyder den vridningsresistente dobbeltakselprofil i aluminium, at VONJAN-systemet har mere end nok reserver. Ved hjælp af igus' online-værktøj kan beregninger og design af motor og gearkasse nemt udføres. VONJAN var i stand til at installere det formonterede lineære modul med gearkasse og motor samt programmerings- og sensorforbindelserne uden problemer.

Blyskruedrevet gør det ikke kun muligt at overføre meget høje kræfter, men blyskruen fungerer også som en sikkerhedsanordning i tilfælde af strøm- eller motorsvigt, så aksen ikke kan glide ned og ødelægge laseren. Det faktum, at VONJAN nogle gange samler pico-lasere til en værdi af 100.000 euro til justering, viser, at de har tillid til systemet. Der blev valgt en stepmotor, fordi den kan levere sit maksimale drejningsmoment selv ved lave hastigheder, og trinværdien kan indstilles til 0,72 grader ved hjælp af D1-styringssystemet. Og fordi motoren har en enkoder, ved D1 hele tiden, hvor vognen er. Det er meget vigtigt for programmeringen af testene. For eksempel har en kunde bestilt en ny laser til sit system. VONJAN justerer den, indstiller det nøjagtige fokuspunkt og sender den derefter til udlandet med ekspresforsendelse. Alt skal være i orden, før den sendes af sted, kunden skal bare installere den, og så skal hans system køre igen.

For at opnå den korrekte indstilling monteres laserhovedet på aksen, og et reaktivt materiale bestråles med lav lasereffekt. Aksen kører gennem et lagret bevægelsesprogram, og starten og slutningen af reaktionen kan måles på det reaktive materiale. Da stepmotoren registrerer den nøjagtige position via enkoderen, kan VONJAN bestemme det nøjagtige centrum mellem reaktionens start og slutning, spottet, på webinterfacet. CEO Tobias von Jan opsummerer: