Głowica 3-osiowa: zalety i ograniczenia tej technologii

Pochodzenie głowicy trójosiowej

Znakowanie niepłaskich powierzchni to projekt badawczo-naukowy, dzięki któremu w czerwcu 1990 roku powstała firma LASIT, która może się dziś pochwalić tym, że jako druga na świecie, po amerykańskiej firmie General Scanning, wyprodukowała głowicę trójosiową. Od 1990 do 2000 roku wyposażyliśmy w tę technologię ponad 90% naszych markerów laserowych, dostosowując ją do coraz liczniejszych zastosowań w odpowiedzi na potrzeby różnych sektorów.

W znakowaniu laserowym najwyższą jakość uzyskuje się, gdy plamka lasera tnie idealnie prostopadle do płaszczyzny, skupiając całą energię w jednym punkcie, który ma określoną średnicę i zmienny stopień tolerancji.

Jednak nie wszystkie elementy są płaskie i nie wszystkie mają regularny kształt, dlatego opracowano technologię trójosiową, która gwarantuje wysoką ostrość wiązki lasera na powierzchniach cylindrycznych, nieregularnych lub dużych bez ręcznej zmiany położenia lasera. Jeśli w przeszłości ogniskowa była stała i niezmienna, to dziś możliwa jest kontrola i programowanie kształtów 3D za pomocą oprogramowania.

Szybkie i precyzyjne znakowanie laserowe

Z mechanicznego punktu widzenia trójosiowa głowica LASIT składa się z układu silników liniowych, dwóch obrotowych X i Y, które umożliwiają przesuwanie wiązki lasera wzdłuż osi oraz trzeciej osi do ogniskowania: wiązka lasera przechodzi przez obiektyw wyposażony w ruchomą soczewkę, która z kolei jest zamontowana na przenośniku liniowym. Działanie jest regulowane automatycznie przez oprogramowanie FlyCAD.

 

Sercem głowicy trójosiowej jest konstrukcja optyczna, która różni się w zależności od rodzaju i potrzeb zastosowania: system może dostosować się do wielkości obszaru roboczego i wymaganej wielkości plamki lasera.

 

Lustra skanujące znajdują się za soczewkami obiektywu. Surowa wiązka laserowa wchodzi do układu optycznego przez dynamicznie rozszerzającą się soczewkę. Soczewki obiektywu ponownie rysują wiązkę gaussowską utworzoną przez dynamiczne rozszerzające się soczewki na płaszczyźnie docelowej. Ruch dynamicznie rozszerzających się soczewek przez przenośnik liniowy zmienia odległość płaszczyzny ogniskowej, a tym samym dynamiczną ostrość. Lustra (MX i MY), które znajdują się w module skanującym XY, wyginają wiązkę i kierują ją przez odchylenie kątowe, aby zeskanować stół roboczy.

Kiedy jej używać?

Biorąc pod uwagę, że koszt głowicy trójosiowej jest znacznie wyższy niż koszt tradycyjnego systemu dwuosiowego, warto zrozumieć, kiedy faktycznie jej potrzebujemy, a kiedy jest nam ona proponowana tylko ze względów finansowych.

 

Jak już wspomnieliśmy wcześniej, zasadnicza różnica między tymi dwoma systemami polega na różnej tolerancji ogniskowej, czyli możliwości znaczenia części, która ze względu na swoje właściwości geometryczne nie zawsze znajduje się w tej samej odległości ogniskowania od głowicy lasera.

Biorąc pod uwagę obszar znakowania wynoszący 100×100 mm, głowica trójosiowa ma zwykle tolerancję ogniskowania około 40 mm, podczas gdy tradycyjna jest ograniczona do około 2 mm. Należy zaznaczyć, że większe pola znakowania pozwalają na większą tolerancję ogniskowej.

Jeśli pierwsza wartość (obszar znakowania) zależy tylko od konstrukcji głowicy (ponieważ jest w stanie ponownie się zogniskować na podstawie projektu), druga (tolerancja ogniskowej) jest zmienna w zależności od niektórych czynników zewnętrznych, takich jak:

 

1. Materiał, który jest znakowany: materiały, takie jak stal, można znakować za pomocą rozogniskowania do 5 lub 6 mm, podczas gdy w przypadku naturalnego aluminium konieczne jest dokładne ustawienie w prawidłowej odległości ogniskowej;

2. Używana ogniskowa: na jej podstawie uzyskuje się mniejsze lub większe pole, które waha się w zakresie od 100 do 400 mm i które jest wybierane głównie na podstawie wymaganego obszaru znakowania, ale nie tylko;

 

W rzeczywistości dobór ogniskowej zależy również od rodzaju obróbki, którą należy wykonać i od tolerancji, którą uznano za konieczną. Duża ogniskowa jest również określana jako „długa”, to znaczy o większej głębi ostrości. Zasadniczo zastosowanie długiej ogniskowej często pozwala przezwyciężyć problem tolerancji.

System soczewek płaskich (dwie osie)

System soczewek płaskich, powszechnie określany jako FFL (soczewka płaska), wykorzystuje właściwości optyczne soczewki, aby utrzymać stałą ostrość na powierzchni roboczej. Ma tę zaletę, że przesuwa tylko małe lusterka i dlatego jest bardzo szybki.

Hybrydowa głowica trójosiowa (dynamiczna Z)

Na zdjęciu przedstawiony jest układ trójosiowy, w którym trzecia oś służy jedynie do zmiany pola ostrości. Na osi liniowej zamontowany jest obiektyw, który w połączeniu z kolejnym obiektywem pozwala na zmianę ostrości. Następnie system galwanometryczny X i Y przesuwa wiązkę lasera w pole znakowania, wyznaczone przez soczewkę FFL. Bez ruchu zewnętrznej mechanicznej osi Z jesteśmy w stanie znakować powierzchnie niepłaskie na różnych wysokościach lub powierzchnie cylindryczne, sprawiając w ten sposób, że cały proces przebiega szybciej w porównaniu z zastosowaniem ruchu całej głowicy lasera.

Uwaga na oszustwa

Bardzo często czytamy i słyszymy informacje na temat głowic trójosiowych, które zostały ujawnione ze względów handlowych, ale są pozbawione wartości pod względem technicznym. Spróbujemy zatem wyjaśnić, jaki jest obecnie potencjał głowicy trójosiowej i jakie korzyści może nam przynieść, wskazując jednocześnie trudności, które nie zostały jeszcze przezwyciężone.

Jakie czynności może wykonać
Jakich czynności nie może wykonać

Patrząc na obraz, zdajemy sobie sprawę, że prawdziwym problemem, który należy wziąć pod uwagę, nie jest zmiana ostrości (którą faktycznie możemy skompensować głowicą trójosiową), ale kąt padania.

 

Na przykładzie widzimy, że przy 150° (± 75°) wiązka „ucieka” z części, a energia nie dociera do powierzchni, co uniemożliwia przeprowadzenie procesu.

Podobał Ci się ten artykuł?
Udostępnij to

© Wszelkie prawa zastrzeżone