Lintech_c.qxd
22.8.2023
19:19
Page 47
obrábění l tváření l svařování l inzerce
laserové zařízení spolupracující s robotickým ramenem, které zajistí vylepšení procesu značení a současně eliminuje riziko
záměny hliníkových odlitků způsobené
ruční manipulací odlitku.
Navrhnuté řešení od společnosti LINTECH
bylo vytvoření laserového zařízení kompatibilního s robotickým ramenem, které vygravíruje do hliníkového odlitku
datamatrix kód ihned po vyjmutí z licího
zařízení, tedy ihned na samém počátku
výrobního procesu. Značení v tomto bodě výroby umožňuje do značeného 2D
kódu zanést všechny požadované atributy
(přesný čas odlití, teplotu,…) a zároveň zamezuje záměně značených dílů.
Z technického pohledu to přinášelo
hned několik výzev. Výrobek byl z licího
zařízení odejmut pomocí robotického ramene. Následně docházelo ke zchlazení
ve vodní lázni. I po zchlazení byla teplota
výrobku přes 100°C. Případné zbytky vody na zpracovávaném povrchu bylo potřeba odstranit pro zajištění stability procesu. Zároveň byl možný i scénář, kdy
výrobek putuje z licího zařízení přímo na
značení a teplota zpracovávaného dílu
přesahuje 200 °C. Kromě teploty bylo potřeba vyřešit samozřejmě i aspekt bezpečnosti, jelikož navrhované zařízení muselo
splňovat bezpečností třídu č.1.
Proč si vybrat laser
místo mikrobodu?
d
Ve většině případů se značení takovýchto
odlitků provádí pomocí mikrobodové
technologie. Mikrobod vytváří do odlitků
malé důlky pomocí tvrdého karbidového
hrotu, kdy každý důlek reprezentuje jednotlivý modul v 2D kódu. Materiál je hrotem vtlačován poměrně hluboko pod povrch dílu, což zajišťuje vysokou odolnost
značeného kódu. Geometrie důlku se odvíjí od podoby hrotu, zejména pak od jeho úhlu zbroušení.
Aby byl 2D čárový kód dobře čitelný, je
zapotřebí vytvořit dostatečný kontrast
mezi ovlivněným a neovlivněným materiálem. Tvořit kontrast standardně změnou
barvy povrchu není možné, protože povrch dílu je při následujících operacích výrazně ošetřován a barva z povrchu mizí.
Mikrobod nezbarvuje povrch materiálu,
ale vytváří stín uvnitř vyražených důlků jejich vhodným nasvícením pro simulaci
tmavého ovlivnění povrchu.
Podobný princip pro vytvoření 2D kódu
byl použit s pulsním laserem. Dostatečně
silný pulsní laser dokáže vygravírovat moduly v hliníkovém materiálu s podobnou
efektivitou jako mikrobod. Na rozdíl od
mikrobodu mají ale moduly vygravírované laserem řadu výhod.
Laser je velmi přesný a má vysokou opakovatelnost. Díky tomu je dosaženo vysoké
podobnosti jednotlivých modulů, což
umožňuje snazší čtení. Stěny modulů vygravírovaného laserem mají daleko větší
kolmost, takže se v nich lépe tvoří stín.
Hloubka gravírování je odvislá od počtu
opakování gravírovacího procesu a ten
je proto dobře škálovatelný pro dosažení nejoptimálnějšího poměru mezi časem a hloubkou. Laser dokáže velmi
snadno a kvalitně gravírovat i značně
komplikované doprovodné vzory či loga.
Na rozdíl od mikrobodu, kde může dojít
při kontaktu s materiálem k odlomení razicího hrotu a následnému vytváření zmetkových označení, je laserový proces značně robustní a stabilní. Protože laser
nepůsobí na kus při procesu silou, není, na
rozdíl od mikrobodu, potřeba díl během
procesu značení držet větší silou.
Díky výše popsaným skutečnostem dosahovala během verifikačních měření kvalita gravírovaných kódů pulsním laserem
standardně lepších hodnot než v případě
kódů tvořených mikrobodem, zejména
pak po následných povrchových úpravách. Ukázalo se, že pro zaručení čitelnosti i po povrchových úpravách je zapotřebí dosažení hloubky gravírování mezi
0,2–0,3mm, což lze s laserovým systémem s modulem SPI 100P-EP-Z dosáhnout během cca 10s, přičemž procesní
čas je samozřejmě silně závislý i na velikosti a členitosti kódu. Laser 100P-EP-Z
se vzhledem ke svojí kvalitě svazku menší než 1,6 a vysokému průměrnému výkonu ukázal pro celou operaci velmi
vhodným.
Řešení
d
Aby bylo možné stíhat napnutý výrobní
takt, je potřeba použít pro gravírování
pulsní laser s minimální hodnotou průměrného výkonu 70 W, vyšší výkon umožňuje nadále snižovat procesní čas. Na základě
dlouhodobého testování byl jako nejvhodnější laser na tuto aplikaci vytipován
100P-EP-Z, jež v rámci dané aplikace dosahoval vyšší efektivity. V porovnání s
70 W variantou se nárust efektivity pohyboval okolo 30 %. Jako zaostřovací optika
byl použit objektiv F-theta 210.
Tento objektiv nejen že disponuje
vhodnou fokusační vzdáleností vzhledem ke konstrukci našeho krytování, ale
zároveň má dobrý poměr mezi velikostí
laserové stopy a plošné hustotě energie.
Tím umožňuje efektivně a kontrolovaně
gravírovat velké množství materiálu za
jednotku času.
S použitím laseru samozřejmě vznikají
určitá úskalí. Ty je ovšem možné za použití vhodných postupů a konstrukčních
opatření úspěšně řešit. Největší výzvou je
dodržení nutných bezpečnostních norem
pro práci s lasery, kdy musí být pracovní
paprsek efektivně odstíněn od okolí tak,
aby splňoval bezpečnostní třídu stupně I.
Tomu pomáhá řada čidel umístěných na
speciálním krytu laserové hlavy, které vypínají laser, kdykoli je zaznamenána netěsnost v laserovacím prostoru. Protože
při laserovém gravírování vzniká velký objem nečistot, ty musí být během procesu
intenzivně odsávány tak, aby neblokovaly
laserový paprsek směřující ke gravírovanému povrchu.
Finální podoba kompaktní laserové hlavy navržené společností LINTECH prošla
veškerými zátěžovými i bezpečnostními
testy. Ve výběrovém řízení proto uspěla
na úkor tuzemské i zahraniční konkurence. Provedení krycí hlavy od společnosti
LINTECH a SPI pulsního vláknového laseru
vedlo k velmi kladné odezvě zákazníka
a integraci těchto kompaktních krycích
hlav se podařilo rozšířit i do mateřské společnosti zákazníka společnosti LINTECH,
a tím tedy prakticky do všech jejich poboček po celém světe.
p
www.lintech.cz
www.technikaatrh.cz
47