Alene maskinrammen vejer syv tons, er halvanden meter høj og tre meter bred - usædvanlige dimensioner for LASERVORM GmbH, men ikke desto mindre en velkendt del af hverdagen. Lasermaskineproducenten har leveret en universel tandemmaskine til skiftevis laserskæring og lasersvejsning i et portalsystem til sin kunde. Inkluderet er drevteknologi fra HIWIN GmbH.

Konstruktion af lasermaskiner, kontraktproduktion af lasermaskiner og service af lasermaskiner med speciale i lasersvejsning, laserhærdning og laserpåsætningssvejsning - en bred vifte af tjenester, der tilbydes af den mellemstore familievirksomhed LASERVORM GmbH fra Altmittweida i Sachsen. »I vores interne kontraktproduktion behandler vi alt fra enkelte emner til store serier,« siger Thomas Kimme, administrerende direktør for LASERVORM GmbH. »Takket være vores ekspertise giver det naturligvis mening selv at designe og fremstille maskiner på dette område.« Den nyligt realiserede, skræddersyede specialløsning bruges af en virksomhed, der fremstiller komponenter til vedvarende energi.
»Vi har fuldstændig redesignet XYZ-systemet, som er meget kompakt i forhold til dets opgaver,« fortæller David Müller, konstruktionsingeniør hos LASERVORM GmbH. »Kombinationen af lasersvejsning og laserskæring i én maskine er ikke almindelig. De to processer har helt forskellige krav.«
Den største udfordring: at kombinere de to processer i én maskine og i et arbejdsområde på to gange to meter. Løsningen: en kombineret lasersvejse- og skæremaskine i portaldesign med palleskiftesystem. Kædedrev med knaster og udliggere sikrer, at pallebordene skiftevis bevæger sig udefra og ind i maskinen og tilbage igen.

HIWIN som den første kontakt
Gantry-systemet består af en X-akse, to parallelle synkroniserede Y-akser og en Z-akse. Stålportalbjælken er fremstillet i et komplekst og stift pladedesign for at sikre den høje dynamik, der er afgørende for denne applikation.
Der bruges føringer og linearmotorer fra HIWIN GmbH i X- og Y-akserne. Z-aksen er også udstyret med profilskinneføring og en kugleskrue fra den Offenburg-baserede specialist i bevægelsesteknologi. »HIWIN har været vores kontakt i over 20 år, når det drejer sig om føringer,« siger Thomas Kimme.

Der blev installeret lineære føringer fra HG-, QHH- og WEW-serierne fra HIWIN. » HG-kuglelejeføringen er førstevalget til skinnepar som det, vi har her i applikationen,« fortæller den ansvarlige HIWIN-salgsrepræsentant. »Med vores SynchMotion™-teknologi bliver vores serier til en QH-linearføring.« Teknologien muliggør højere kørehastigheder, længere eftersmøreintervaller og forbedrede synkroniserede ydeevner med lavere driftsstøj. Der er monteret tre løbevogne på hver af Y-akserne for at fordele den resulterende masse og de enorme trækkræfter fra drevene på føringen optimalt. HIWIN-styringer af typen WEW bruges til at trække palleindføringerne tilbage og sluttekontakten helt. »Den ekstremt brede kuglelejestyring muliggør maksimal momentbelastningskapacitet, især i Mx-retningen, takket være skinnebredden og den lave samlede højde«, siger HIWINs salgsrepræsentant og forklarer brugen af den installerede serie.
Linearmotorer fra LMFA-serien er installeret i de parallelle Y-akser for at sikre høj acceleration og præcision. »Vi valgte individuelle linearmotor-komponenter til det skræddersyede aksedesign,« forklarer David Müller. »Vi bruger vandkølede linearmotorer, men de er konvektionskølede. Vi kan opnå de nødvendige peak-krafter på dette punkt med de kraftige LMFA-motorer.« De installerede direkte drev opnår også betydeligt bedre præcision sammenlignet med en rent mekanisk komponent, hvilket er grunden til, at LASERVORM besluttede at bruge linearmotorer her. »Motorerne blev designet i tæt samarbejde med HIWIN's applikationsingeniører. Vi stoler på HIWIN's ekspertise på dette område,« siger David Müller og ser tilbage på den gnidningsløse projektfase.

Der skulle blandt andet tages højde for portalmaskinens opstillingssted med temperaturforskelle på op til 20 °C i designfasen. LASERVORM og HIWIN integrerede derfor længdekompensation, som der skulle tages højde for i tilfælde af termisk udvidelse. »Vi arbejder med et typisk bevægeligt leje her,« forklarer HIWIN's salgsrepræsentant. »Vi er meget taknemmelige for den konstante kompetente udveksling med HIWIN,« anerkender LASERVORM-designer David Müller. »Og de korte leveringstider er også et stort plus, som HIWIN tilbyder som leverandør, ud over den top service,« tilføjer LASERVORMs administrerende direktør Thomas Kimme. »Vi har oplevet det anderledes i vores virksomhedshistorie. Inden for specialmaskinkonstruktion er sådanne tjenester af absolut betydning.«

Skræddersyede maskiner fra A til Z
Lasermaskineproducenten er altid forberedt på specialtilfælde og udvider også løbende sin ekspertise inden for laser- og optikkoncepter. »Kombinationen af lasersvejsning og laserskæring var en udfordring, især i en optisk opsætning«, siger designingeniør Müller.
»Vi konfigurerede og designede laserkomponenter, der var købt internt.« Det resulterede i to forskellige laseroptikker med forskellige brændpunktspositioner til portalmaskinen. En ekstra fokusjustering langs Z-aksen (fokusskifter) gør optikkens fokuspunkt variabelt. En egenudviklet strålekontakt skifter laserlyset mellem de to strålebaner.

En specialudviklet LASERVORM-spinscan-teknologi bruges til svejseoptikken: Den muliggør todimensional afbøjning af strålen og samtidig effektmodulation, som f.eks. kan bygge bro over store huller under sammenføjningsprocessen. »Den indbyggede kombination af Spinscan og Focusshifter giver en enestående teknologisk frihed til svejseopgaver,« siger David Müller. Den giver stor frihed takket være små kontaktflader og store spaltedimensioner til krævende sammenføjningsprocesser og bidrager i høj grad til en jævn og stabil sammenføjning.
Miniatureføringer fra HIWIN bruges også i strålesplitteren: »Med vores serier, hvoraf nogle kun er på størrelse med en papirclips, har vi installeret vores miniatureføring her for at placere splitteren præcist og med gentagelsesnøjagtighed,« tilføjer HIWINs salgsrepræsentant til David Müllers forklaringer. LASERVORM udvikler og programmerer også selv kontrolsoftwaren til sine systemer: »Vi bruger et centralt kontrolsystem til at sikre synkroniseret og harmonisk interaktion i vores systemer. Ligesom i et godt orkester«, siger Thomas Kimme og supplerer dermed laserspecialistens ekspertise.

Ud over det meget vellykkede slaglængde-forhold på denne maskine - især Y-aksen (2120/3000) - og kompatibiliteten mellem de to processer laserskæring og svejsning, skal det integrerede udsugningssystem til store volumener også fremhæves. »Der er særligt høje krav til renheden af de filtrerede udstødningsgasser, som er forurenet med sundhedsskadelige partikler,« fortæller David Müller. »Vi har nu en udsugningskapacitet på 10.000 kubikmeter i timen her. Det er noget af et husnummer.«

En rigtig sværvægter i en ny dimension, som LASERVORM GmbH har oprettet her sammen med specialisten i drevteknologi HIWIN. Begge virksomheder har eksisteret i over 30 år og kan se tilbage på et langt og succesfuldt samarbejde. »Dette var bestemt ikke det sidste store projekt, som vi gennemførte sammen,« siger Thomas Kimme med et glimt i øjet.

Se videoen af applikationen nu!