Samotný rám stroja váži sedem ton, je vysoký jeden a pol metra a široký tri metre – pre spoločnosť LASERVORM GmbH to nie sú bežné rozmery, ale napriek tomu sú súčasťou každodenného života. Výrobca laserových strojov dodal svojmu zákazníkovi univerzálny tandemový stroj na striedavé laserové rezanie a zváranie v portálovom systéme. Súčasťou je pohonná technika spoločnosti HIWIN GmbH.

Výroba laserových strojov, laserová výroba na zákazku a servis laserových strojov so špecializáciou na procesy laserového zvárania, laserového kalenia a laserového nanášania – široká škála služieb, ktoré ponúka stredná rodinná firma LASERVORM GmbH zo saského Altmittweida. „V našej vlastnej výrobe na zákazku spracovávame od jednotlivých kusov až po veľkosériovú výrobu,“ hovorí Thomas Kimme, konateľ spoločnosti LASERVORM GmbH. „Vďaka našim znalostiam je prirodzené, že v tejto oblasti navrhujeme a vyrábame aj stroje.“ Nedávno realizované špeciálne riešenie na mieru sa používa v spoločnosti, ktorá vyrába komponenty pre obnoviteľné zdroje energie.
„Úplne sme prekonštruovali systém XYZ, ktorý je na svoje úlohy veľmi kompaktný,“ hovorí David Müller, konštruktér spoločnosti LASERVORM GmbH. „Kombinácia laserového zvárania a laserového rezania v jednom stroji nie je bežná. Oba procesy majú totiž pomerne odlišné požiadavky.“
Najväčšia výzva: spojiť oba procesy v jednom stroji a v pracovnej oblasti s rozmermi dva na dva metre. Riešenie: kombinované zariadenie na laserové zváranie a rezanie v portálovej konštrukcii so systémom výmeny paliet. Reťazové pohony s vačkami a výložníkmi zabezpečujú vzájomný pohyb paletových stolov zvonku do stroja a späť.

HIWIN ako kontaktná osoba číslo jeden

Portálový systém je zložený z jednej osi X, dvoch paralelných synchronizovaných osí Y a jednej osi Z. Portálový nosník z ocele je vyrobený z komplexnej a tuhej plechovej konštrukcie, aby bola zabezpečená vysoká dynamika, ktorá je pre túto aplikáciu nevyhnutná.
V osiach X a Y sa používajú vodiace lišty a lineárne motory spoločnosti HIWIN GmbH. Aj os Z je vybavená profilovými vodiacimi lištami a guľôčkovým prevodom od špecialistu na pohybovú techniku z Offenburgu. „HIWIN je pre nás už viac ako 20 rokov kontaktnou osobou, pokiaľ ide o vodiace lišty,“ hovorí Thomas Kimme.

Boli použité lineárne vedenia HIWIN zo sérií HG, QHH a WEW. „Guľôčkové vedenie HG je prvou voľbou pre páry koľajníc, ako ich nájdeme v tejto aplikácii,“ uvádza zodpovedný obchodný zástupca spoločnosti HIWIN. „Vďaka našej technológii SynchMotion™ sa naša séria HG stáva lineárnym vedením QH.“ Táto technológia umožňuje vyššie rýchlosti pohybu, predĺžené intervaly mazania a zlepšené vlastnosti chodu pri nižšej hlučnosti. Na osiach Y sú namontované 3 vozíky, aby sa vznikajúce hmotnosti a obrovské ťahové sily pohonu optimálne rozložili na vodidlo. Na zasúvanie paliet a zatváranie dverí stroja sa používajú vodiace lišty HIWIN typu WEW. „Extrémne široké guľôčkové vedenie umožňuje vďaka šírke koľajnice a nízkej výške konštrukcie najvyššiu momentovú záťaž, najmä v smere Mx,“ vysvetľuje obchodný zástupca spoločnosti HIWIN použitie tejto série.
V paralelných osiach Y sú pre zachovanie vysokej akcelerácie a presnosti inštalované lineárne motory série LMFA. „Rozhodli sme sa pre individuálnu konštrukciu osí pre jednotlivé komponenty lineárnych motorov,“ vysvetľuje David Müller. „Používame vodou chladené lineárne motory, ktoré však využívame s konvekčným chladením. Požadované špičkové sily môžeme v tomto bode dosiahnuť pomocou výkonných motorov LMFA.“ V porovnaní s čisto mechanickými komponentmi dosahujú zabudované priame pohony výrazne vyššiu presnosť, preto sa spoločnosť LASERVORM rozhodla použiť synchronné lineárne motory. „Konštrukcia motorov bola navrhnutá v úzkej spolupráci s aplikačnými inžiniermi spoločnosti HIWIN. V tomto smere dôverujeme odbornosti spoločnosti HIWIN,“ spomína David Müller na hladký priebeh projektu.

Pri konštrukcii bolo potrebné zohľadniť okrem iného aj miesto inštalácie portálového stroja s teplotnými rozdielmi až 20 °C. Spoločnosti LASERVORM a HIWIN preto integrovali kompenzáciu dĺžky, ktorú je nutné zohľadniť pri tepelnej rozťažnosti. „Pracujeme tu s typickou metódou pevného voľného ložiska,“ vysvetľuje obchodný zástupca spoločnosti HIWIN.
„Sme veľmi vďační za neustálu kompetentnú výmenu informácií s HIWIN,“ uznáva konštruktér LASERVORM David Müller. „Okrem špičkového servisu sú krátke dodacie lehoty veľkou výhodou, ktorú HIWIN ako dodávateľ ponúka,“ dodáva konateľ LASERVORM Thomas Kimme. „V histórii našej spoločnosti sme už zažili aj iné situácie. V oblasti špeciálnej strojárskej výroby sú takéto výkony absolútne dôležité.“

Špeciálny stroj od A po Z

Výrobca laserových strojov je vždy pripravený na špeciálne prípady a neustále rozširuje svoje know-how v oblasti laserových a optických konceptov. „Výzvou bola kombinácia laserového zvárania a laserového rezania, najmä v optickom usporiadaní,“ hovorí konštruktér Müller.

„Interné nakúpené laserové komponenty sme nakonfigurovali a skonštruovali.“ Vďaka tomu vznikli pre portálové stroje dve rôzne laserové optiky s rôznymi ohniskovými vzdialenosťami. Dodatočné nastavenie zaostrenia pozdĺž osi Z (Focusshifter) umožňuje variabilné nastavenie ohniskovej vzdialenosti optiky. Vlastne vyvinutý odkláňač lúča prepína laserové svetlo medzi oboma lúčmi.
Pre zváracie optiky sa používa špeciálne vyvinutá technológia LASERVORM Spinscan: Umožňuje dvojrozmerné vychýlenie lúča a simultánnu moduláciu výkonu, čo môže napríklad preklenúť veľké medzery v procese spájania. „Vstavaná kombinácia Spinscan a Focusshifter ponúka vynikajúcu technologickú voľnosť pre zváracie aplikácie,“ hovorí David Müller. Vďaka malým kontaktným plochám a veľkým rozmerom medzier pre náročné procesy spájania poskytuje veľa voľnosti a výrazne prispieva k rovnomernému a stabilnému spojeniu.
V odkláňači lúča sa používajú aj miniaturizované vedenia od spoločnosti HIWIN: „S našou sériou MG, ktorá je čiastočne veľká ako kancelárska sponka, sme tu nainštalovali naše miniaturizované vedenie, aby sme odkláňač mohli presne a opakovo presne polohovať,“ dodáva obchodný zástupca spoločnosti HIWIN k vysvetleniam Davida Müllera.
LASERVORM tiež vyvíja a programuje riadiaci softvér pre svoje zariadenia: „Prostredníctvom centrálneho riadenia zabezpečujeme synchronizáciu a harmonickú spoluprácu našich zariadení. Ako v dobrom orchestri,“ dopĺňa Thomas Kimme know-how laserového špecialistu.

Okrem veľmi vydareného pomeru zdvihu a dĺžky tohto stroja – najmä osi Y (2120/3000) – a kompatibility oboch procesov laserového rezania a zvárania je potrebné vyzdvihnúť aj integrované veľkoobjemové odsávacie zariadenie. „Tu sú kladené mimoriadne vysoké požiadavky na čistotu filtrovaných výfukových plynov, ktoré sú kontaminované časticami škodlivými pre zdravie,“ informuje David Müller. „Teraz máme odsávací výkon 10 000 kubických metrov za hodinu. To je už poriadna čísla.“

Skutočný ťažká váha v novej dimenzii, ktorú spoločnosť LASERVORM GmbH spoločne so špecialistom na pohonné techniky HIWIN tu postavila. Obidve spoločnosti pôsobia vo svojom odbore už viac ako 30 rokov a môžu sa pochváliť dlhou a úspešnou spoluprácou. „Určite to nebol posledný veľký projekt, ktorý sme spoločne realizovali,“ hovorí Thomas Kimme s úsmevom.

Pozrite si teraz video o použití!