Precieze positionering in het laboratorium voor lasertoepassingen

VONJAN Technology GmbH is een leverancier en oplossingsadviseur voor fabrikanten van lasersystemen. Het kerngebied is het leveren van de optimale laserbronnen, afbuigeenheden en laseroptiek voor industriële lasersystemen om een soepele systeemintegratie te garanderen. Het bedrijf betrekt de componenten van leveranciers over de hele wereld en past ze aan de individuele behoeften van de klant aan.

Om niet alleen de producten maar ook het juiste advies te kunnen bieden, werd in 2020 een applicatielaboratorium opgericht waarin tests voor klanten worden uitgevoerd. Laserbronnen, scankoppen, optieken en procesparameters kunnen worden getest op samplemateriaal. Dit zorgt ervoor dat het gewenste proces met de betreffende componenten daadwerkelijk betrouwbaar werkt voor de klant. VONJAN kan ook optimalisaties aanbevelen als de meetresultaten een iets andere opstelling suggereren dan de klant aanvankelijk in gedachten had.

Het toepassingsapparaat dat hiervoor wordt ingesteld, bestaat altijd uit een laser, een afbuigeenheid en focusseeroptieken die een vaste brandpuntafstand tot het werkstuk hebben - maar die eerst nauwkeurig moeten worden afgesteld. VONJAN was op zoek naar een geschikte lineaire as met motor en besturingssysteem.

De lineaire eenheid moest het mogelijk maken om met relatief weinig inspanning de ideale positie voor de laserkop te bepalen voor de toepassing van de klant. De laserkop wordt in de armatuur gemonteerd en beweegt dan langs de as naar verschillende posities totdat de laserspot zich richt op het te bewerken oppervlak met een nauwkeurigheid van 1/10 millimeter. Omdat de afstelling zo nauwkeurig moet zijn - en dit met een gewicht van de laserstraalbronnen tot 35 kilogram en een slag van 800 millimeter - moet het systeem een hoge mate van stijfheid hebben.

Naast hoge nauwkeurigheid en stijfheid was het voor VONJAN belangrijk om een systeem te vinden dat zo eenvoudig mogelijk te configureren en installeren was.

igus had de perfecte oplossing: een drylin SLW-25120 lineaire module met een TR24x5 voorschroef. De SLW-serie heeft zeer torsiestijve aluminium profielen met dubbele as en is geschikt voor elektrische verstellingen, zowel handmatig als met een motor zoals die van VONJAN. De as wordt aangestuurd door een drylin D1 motorbesturing, die geschikt is voor stappenmotoren, DC-motoren en EC/BLDC-motoren. De VONJAN-toepassing gebruikt een NEMA 24 stappenmotor met encoder en een 3:1 tandwielkast.

Het systeem werd bij igus geconfigureerd met behulp van de voor VONJAN gespecificeerde gegevens. De SLW-25120 is radiaal geschikt voor 2500N. Hoewel de hartafstand van 435 millimeter de maximaal toelaatbare kracht vermindert, betekent het torsiebestendige aluminium dubbele asprofiel dat het VONJAN systeem meer dan voldoende reserves heeft. Met behulp van de igus online tool kunnen de berekeningen en het ontwerp van de motor en tandwielkast eenvoudig worden uitgevoerd. VONJAN kon de voorgemonteerde lineaire module met tandwielkast en motor evenals de programmering en sensoraansluitingen zonder problemen installeren.

Met de schroefaandrijving kunnen niet alleen zeer hoge krachten worden overgebracht, maar de schroef dient ook als beveiliging bij stroom- of motoruitval, zodat de as niet naar beneden kan glijden en de laser kan vernielen. Het feit dat VONJAN soms pico lasers ter waarde van 100.000 euro voor afstelling monteert, toont het vertrouwen in het systeem. Er is gekozen voor een stappenmotor omdat deze zelfs bij lage snelheden zijn maximale koppel kan leveren en de stapwaarde kan worden ingesteld op 0,72 graden met het D1-besturingssysteem. En omdat de motor een encoder heeft, weet de D1 altijd waar de slede zich bevindt. Dit is erg belangrijk voor het programmeren van de tests. Een klant heeft bijvoorbeeld een vervangende laser voor zijn systeem besteld. VONJAN past hem aan, stelt het exacte brandpunt in en stuurt hem dan per expresse naar het buitenland. Alles moet kloppen voordat het de deur uitgaat, de klant hoeft het alleen maar te installeren en dan moet zijn systeem weer werken.

Voor de juiste instelling wordt de laserkop op de as gemonteerd en wordt een reactief materiaal bestraald met een laag laservermogen. De as doorloopt een opgeslagen bewegingsprogramma en het begin en einde van de reactie kan worden gemeten op het reactieve materiaal. Aangezien de stappenmotor de exacte positie registreert via de encoder, kan VONJAN het exacte middelpunt tussen het begin en het einde van de reactie, de spot, bepalen op de webinterface. CEO Tobias von Jan vat samen: