レーザー応用研究所での正確な位置決め

VONJAN Technology GmbHは、レーザーシステムメーカー向けのサプライヤーであり、ソリューションコンサルタントです。産業用レーザーシステムに最適なレーザー光源、偏向ユニット、レーザー光学系を提供し、スムーズなシステム統合を実現することをコア領域としている。同社は世界中のサプライヤーからコンポーネントを調達し、顧客の個々のニーズに合わせてカスタマイズする。

製品だけでなく、適切なアドバイスも提供できるよう、2020年にアプリケーションラボを設立し、顧客向けにテストを実施している。レーザー光源、スキャンヘッド、光学系、プロセスパラメータをサンプル材料でテストすることができる。これにより、それぞれのコンポーネントを使用した希望するプロセスが、実際にお客様のために確実に機能することが保証されます。また、VONJANは、測定結果から、お客様が当初考えていたものと少し異なるセットアップを提案することもできます。

このためにセットアップされるアプリケーション装置は、常にレーザー、偏向ユニット、およびワークピースまでの焦点距離が固定された集光光学系で構成されていますが、最初に正確に調整する必要があります。VONJANは、モーターと制御システムを備えた適切なリニア軸を探していました。

リニアユニットは、顧客のアプリケーションに最適なレーザーヘッドの位置を、比較的少ない労力で特定できるものでなければなりません。 レーザーヘッドは固定具に取り付けられ、レーザースポットが1/10ミリメートルの精度で加工面に焦点を結ぶまで、軸に沿ってさまざまな位置に移動する。この調整は非常に正確でなければならないため、レーザービーム源の重量は最大35キログラム、ストロークは800ミリメートルであるため、システムには高い剛性が要求される。

高い精度と剛性に加えて、VONJANにとって重要だったのは、構成と設置ができるだけ簡単なシステムを見つけることだった。

イグスには、 TR24x5リードスクリューを 備えた ドライリンSLW-25120リニアモジュールという 完璧なソリューションがありました。SLWシリーズは、耐ねじり性の高いアルミニウム製ダブルシャフトプロファイルを持ち、手動でもVONJANのようなモーターを使用した電動調整にも適しています。軸は ドライリンD1モーター制御システムで 制御され、ステッピングモーター、DCモーター、EC/BLDCモーターに適しています。VONJANのアプリケーションでは、エンコーダーと3:1ギアボックス付きの NEMA 24ステッピングモーターが 使用されています。

システムは、VONJAN用に指定されたデータを使用してイグスで設定されました。SLW-25120はラジアル方向で2500Nに適しています。中心距離が435ミリメートルであるため、最大許容力は小さくなりますが、ねじれに強いアルミニウム製ダブルシャフトプロファイルにより、VONJANシステムには十分な予備力があります。イグスのオンラインツールを使用すれば、モーターとギアボックスの計算と設計を簡単に行うことができます。VONJAN社は、ギアボックスとモーターを備えた組み立て済みのリニアモジュールを、プログラミングとセンサー接続も含めて、何の問題もなく取り付けることができました。

リードスクリュー駆動は、非常に大きな力を伝達できるだけでなく、電源やモーターが故障した場合にリードスクリューが安全装置として機能するため、軸が滑り落ちてレーザーが破壊されることはありません。 VONJANが10万ユーロ相当のピコレーザーを調整のために組み立てることもあるという事実が、このシステムに対する自信を示している。ステッピングモーターが選ばれたのは、低速でも最大トルクを発揮でき、D1制御システムを使ってステップ値を0.72度に設定できるからである。また、モーターにはエンコーダーが搭載されているため、D1は常にキャリッジの位置を把握している。これは、テストをプログラミングする上で非常に重要です。例えば、ある顧客がシステム用の交換用レーザーを注文した。VONJANはそれを調整し、正確な焦点位置を設定し、速達便で海外に送ります。発送前にすべてが正しく設定されていなければならず、顧客はそれを設置し、システムを再び稼働させなければなりません。

正しいセッティングのために、レーザーヘッドが軸に取り付けられ、反応性のある材料が低いレーザー出力で照射される。軸は保存された動作プログラムを実行し、反応の開始と終了を反応材料上で測定することができます。ステッピングモーターがエンコーダーを介して正確な位置を記録するため、VONJANは反応の開始点と終了点の間の正確な中心、つまりスポットをウェブ・インターフェイス上で特定することができる。CEOのトビアス・フォン・ヤンが要約する：