LINTECH: SPI modul v laserové bezpečnostní hlavě (2. strana)
SPI modul zabudovaný v laserové bezpečnostní hlavě společnosti LINTECH
obrábění
ll
tváření
ll
svařování
ll
inzerce
47
laserové zařízení spolupracující s robotic-
kým ramenem, které zajistí vylepšení pro-
cesu značení a současně eliminuje riziko
záměny hliníkových odlitků způsobené
ruční manipulací odlitku.
Navrhnuté řešení od společnosti LINTECH
bylo vytvoření laserového zařízení kom-
patibilního s robotickým ramenem, kte-
ré vygravíruje do hliníkového odlitku
datamatrix kód ihned po vyjmutí z licího
zařízení, tedy ihned na samém počátku
výrobního procesu. Značení v tomto bo-
dě výroby umožňuje do značeného 2D
kódu zanést všechny požadované atributy
(přesný čas odlití, teplotu,…) a zároveň za-
mezuje záměně značených dílů.
Z technického pohledu to přinášelo
hned několik výzev. Výrobek byl z licího
zařízení odejmut pomocí robotického ra-
mene. Následně docházelo ke zchlazení
ve vodní lázni. I po zchlazení byla teplota
výrobku přes 100°C. Případné zbytky vo-
dy na zpracovávaném povrchu bylo po-
třeba odstranit pro zajištění stability pro-
cesu. Zároveň byl možný i scénář, kdy
výrobek putuje z licího zařízení přímo na
značení a teplota zpracovávaného dílu
přesahuje 200 °C. Kromě teploty bylo po-
třeba vyřešit samozřejmě i aspekt bezpeč-
nosti, 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 jed-
notlivý modul v 2D kódu. Materiál je hro-
tem vtlačován poměrně hluboko pod po-
vrch dílu, což zajišťuje vysokou odolnost
značeného kódu. Geometrie důlku se od-
víjí od podoby hrotu, zejména pak od je-
ho úhlu zbroušení.
Aby byl 2D čárový kód dobře čitelný, je
zapotřebí vytvořit dostatečný kontrast
mezi ovlivněným a neovlivněným materiá-
lem. Tvořit kontrast standardně změnou
barvy povrchu není možné, protože po-
vrch dílu je při následujících operacích vý-
razně ošetřován a barva z povrchu mizí.
Mikrobod nezbarvuje povrch materiálu,
ale vytváří stín uvnitř vyražených důlků je-
jich vhodným nasvícením pro simulaci
tmavého ovlivnění povrchu.
Podobný princip pro vytvoření 2D kódu
byl použit s pulsním laserem. Dostatečně
silný pulsní laser dokáže vygravírovat mo-
duly v hliníkovém materiálu s podobnou
efektivitou jako mikrobod. Na rozdíl od
mikrobodu mají ale moduly vygravírova-
né laserem řadu výhod.
Laser je velmi přesný a má vysokou opa-
kovatelnost. Díky tomu je dosaženo vysoké
podobnosti jednotlivých modulů, což
umožňuje snazší čtení. Stěny modulů vy-
gravírovaného 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 dosaže-
ní nejoptimálnějšího poměru mezi ča-
sem 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 razi-
cího hrotu a následnému vytváření zmet-
kových označení, je laserový proces znač-
ně 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 do-
sahovala během verifikačních měření kva-
lita gravírovaných kódů pulsním laserem
standardně lepších hodnot než v případě
kódů tvořených mikrobodem, zejména
pak po následných povrchových úpra-
vách. Ukázalo se, že pro zaručení čitel-
nosti i po povrchových úpravách je zapo-
třebí dosažení hloubky gravírování mezi
0,2–0,3mm, což lze s laserovým systé-
mem s modulem SPI 100P-EP-Z dosáh-
nout během cca 10s, přičemž procesní
čas je samozřejmě silně závislý i na veli-
kosti a členitosti kódu. Laser 100P-EP-Z
se vzhledem ke svojí kvalitě svazku men-
ší než 1,6 a vysokému průměrnému vý-
konu 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 průměr-
ného výkonu 70 W, vyšší výkon umožňu-
je nadále snižovat procesní čas. Na základě
dlouhodobého testování byl jako nejvhod-
nější laser na tuto aplikaci vytipován
100P-EP-Z, jež v rámci dané aplikace do-
sahoval vyšší efektivity. V porovnání s
70 W variantou se nárust efektivity pohy-
boval okolo 30 %. Jako zaostřovací optika
byl použit objektiv F-theta 210.
Tento objektiv nejen že disponuje
vhodnou fokusační vzdáleností vzhle-
dem 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 pou-
žití 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 vy-
pínají laser, kdykoli je zaznamenána ne-
těsnost v laserovacím prostoru. Protože
při laserovém gravírování vzniká velký ob-
jem nečistot, ty musí být během procesu
intenzivně odsávány tak, aby neblokovaly
laserový paprsek směřující ke gravírova-
nému povrchu.
Finální podoba kompaktní laserové hla-
vy navržené společností LINTECH prošla
veškerými zátěžovými i bezpečnostními
testy. Ve výběrovém řízení proto uspěla
na úkor tuzemské i zahraniční konkuren-
ce. 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 spo-
lečnosti zákazníka společnosti LINTECH,
a tím tedy prakticky do všech jejich pobo-
ček po celém světe. p
www.lintech.cz
www.technikaatrh.cz
Lintech_c.qxd 22.8.2023 19:19 Page 47