Samotný rám stroje váží sedm tun, je vysoký jeden a půl metru a široký tři metry – pro společnost LASERVORM GmbH to nejsou běžné rozměry, ale přesto jsou součástí každodenní praxe. Výrobce laserových strojů dodal svému zákazníkovi univerzální tandemový stroj pro střídavé laserové řezání a svařování v portálovém systému. Součástí dodávky byla pohonná technika společnosti HIWIN GmbH.

Výroba laserových strojů, laserová zakázková výroba a servis laserových strojů se specializací na laserové svařování, laserové kalení a laserové navařování – to je široká škála služeb, které nabízí středně velká rodinná firma LASERVORM GmbH ze saského Altmittweida. „V naší vlastní zakázkové výrobě zpracováváme vše od jednotlivých kusů až po velké série,“ říká Thomas Kimme, jednatel společnosti LASERVORM GmbH. „Díky našim znalostem a zkušenostem je samozřejmě logické, že v tomto rozsahu také sami konstruujeme a vyrábíme stroje.“ Nedávno realizované speciální řešení na míru zákazníkovi nachází uplatnění ve společnosti, která vyrábí komponenty pro obnovitelné zdroje energie.
„Zcela jsme přepracovali XYZ systém, který je pro dané úkoly velmi kompaktní,“ uvádí David Müller, konstruktér ve společnosti LASERVORM GmbH. „Kombinace laserového svařování a laserového řezání v jednom stroji není běžná. Oba procesy mají totiž velmi odlišné požadavky.“
Největší výzvou bylo spojit oba procesy v jednom stroji a v pracovním prostoru o rozměrech dva na dva metry. Řešením bylo kombinované laserové svařovací a řezací zařízení v portálové konstrukci se systémem výměny palet. Řetězové pohony s vačkami a výložníky zajišťují vzájemný pohyb paletových stolů z vnější strany do stroje a zpět.

HIWIN jako kontaktní partner číslo jedna

Portálový systém se skládá z osy X, dvou paralelně synchronizovaných os Y a osy Z. Portálový nosník z oceli je vyroben z komplexní a tuhé plechové konstrukce, aby byla zajištěna vysoká dynamika, která je pro tuto aplikaci nezbytná.
V osách X a Y jsou použity vodicí lišty a Lineární motory společnosti HIWIN GmbH. Také osa Z je vybavena lineárními vedeními a kuličkovým šroubem od specialisty na pohybovou techniku z Offenburgu. „HIWIN je pro nás již více než 20 let kontaktním partnerem, pokud jde o vodicí lišty,“ říká Thomas Kimme.

Byly použity lineární vedení HIWIN série HG, QHH a WEW. „Kuličkové vedení HG je první volbou pro páry kolejnic, jaké najdeme v této Aplikaci,“ uvádí odpovědný obchodní zástupce HIWIN. „Díky naší technologii SynchMotion™ se naše série HG stává lineárním vedením QH.“ Tato technologie umožňuje vyšší pojezdové rychlosti, delší intervaly domazávání a lepší vlastnost synchronizace při nižší hlučnosti. Na osách Y jsou namontovány 3 vozíky, aby se vznikající hmotnosti a enormní tažné síly pohonů optimálně rozložily na vedení. K zasouvání paletových vkládacích zařízení a zavírání dveří stroje se používají vodicí lišty HIWIN typu WEW. „Extrémně široké kuličkové vedení díky své šířce kolejnice a malé výšce konstrukce umožňuje nejvyšší momentové zatížení, zejména ve směru Mx,“ vysvětluje obchodní zástupce společnosti HIWIN použití této řady.
V paralelních osách Y jsou pro zachování vysoké akcelerace a přesnosti instalovány lineární motory řady LMFA. „Rozhodli jsme se pro individuální konstrukci os pro jednotlivé komponenty lineárního motoru,“ vysvětluje David Müller. „Používáme vodou chlazené lineární motory, které však využíváme s konvekčním chlazením. Požadované špičkové síly můžeme v tomto bodě dosáhnout pomocí výkonných motorů LMFA.“ Ve srovnání s čistě mechanickými komponenty dosahují zabudované přímé pohony také výrazně vyšší přesnosti, proto se společnost LASERVORM rozhodla pro použití synchronních lineárních motorů. „Výklad motorů proběhl v úzké spolupráci s aplikačními inženýry společnosti HIWIN. V tomto ohledu důvěřujeme odborným znalostem společnosti HIWIN,“ vzpomíná David Müller na hladký průběh projektu.

Při konstrukci bylo třeba zohlednit mimo jiné také místo instalace portálového stroje s teplotními rozdíly až 20 °C. Společnosti LASERVORM a HIWIN proto integrovaly kompenzaci délky, kterou je nutné zohlednit v případě tepelné roztažnosti. „Pracujeme zde s typickou metodikou pevného volného uložení,“ vysvětluje obchodní zástupce společnosti HIWIN.„Jsme velmi vděční za neustálou kompetentní spolupráci s HIWIN,“ uznává konstruktér LASERVORM David Müller. „Kromě špičkového servisu jsou také krátké dodací lhůty velkou výhodou, kterou HIWIN jako dodavatel nabízí,“ dodává generální ředitel LASERVORM Thomas Kimme. „V historii naší společnosti jsme již zažili i jiné situace. V oblasti speciálního strojírenství jsou takové služby naprosto zásadní.

Speciální stroj od A do Z

Výrobce laserových strojů je vždy připraven na speciální případy a neustále rozšiřuje své know-how v oblasti laserových a optických konceptů. „Výzvou byla kombinace laserového svařování a laserového řezání, zejména v optické konstrukci,“ říká konstruktér Müller.

„Interně jsme nakoupili laserové komponenty, které jsme nakonfigurovali a zkonstruovali.“ Tím vznikly pro portálový stroj dvě různé laserové optiky s různými ohniskovými vzdálenostmi. Dodatečné nastavení ohniska podél osy Z (fokusovač) umožňuje variabilní ohnisko optiky. Vlastní vývoj rozdělovače paprsku přepíná laserové světlo mezi oběma paprsky.
Pro svařovací optiku se používá speciálně vyvinutá technologie LASERVORM Spinscan: umožňuje dvourozměrné vychýlení paprsku a současnou modulaci výkonu, což může například překlenout velké mezery při procesu spojování. „Integrovaná kombinace Spinscan a Focusshifter nabízí vynikající technologickou volnost pro svařovací aplikace,“ říká David Müller. Otevírá mnoho možností díky malým kontaktním plochám a velkým rozměrům mezer pro náročné spojovací procesy a významně přispívá k rovnoměrnému a stabilnímu spojení.
V odkloněném paprsku se navíc používají miniaturní vedení od společnosti HIWIN: „S naší sérií MG, která je částečně velká jen jako kancelářská sponka, jsme zde nainstalovali naše miniaturní vedení, aby bylo možné odkloněný paprsek přesně a opakovaně polohovat,“ dodává obchodní zástupce společnosti HIWIN k vysvětlení Davida Müllera. Kromě toho společnost LASERVORM také sama vyvíjí a programuje řídicí software pro své zařízení: „Prostřednictvím centrálního řízení zajišťujeme v našich zařízeních synchronní a harmonickou spolupráci. Jako v dobrém orchestru,“ doplňuje Thomas Kimme know-how laserového specialisty.

Kromě velmi povedeného poměru zdvihu a délky u tohoto stroje – zejména osy Y (2120/3000) – a kompatibility obou procesů řezání a svařování laserem je třeba zdůraznit také integrované velkoobjemové odsávací zařízení. „Zde jsou kladeny obzvláště vysoké požadavky na čistotu filtrovaných výfukových plynů, které jsou kontaminovány částicemi škodlivými pro zdraví,“ uvádí David Müller. „Nyní zde máme odsávací výkon 10 000 kubických metrů za hodinu. To je opravdu impozantní číslo.“

Skutečný těžký kalibr v nové dimenzi, který zde společnost LASERVORM GmbH společně se specialistou na pohonnou techniku HIWIN nainstalovala. Obě společnosti působí ve svém oboru již více než 30 let a mohou se ohlédnout za dlouhou a úspěšnou spoluprací. „To určitě nebyl poslední velký projekt, který jsme společně realizovali,“ říká Thomas Kimme s úsměvem.

Podívejte se nyní na video o použití!