Het machineframe alleen al weegt zeven ton, is anderhalve meter hoog en drie meter breed - ongewone afmetingen voor LASERVORM GmbH, maar niettemin een vertrouwd onderdeel van het dagelijks leven. De fabrikant van lasermachines heeft een universele tandemmachine voor afwisselend lasersnijden en laserlassen in een portaalsysteem aan zijn klant geleverd. De machine is uitgerust met aandrijftechnologie van HIWIN GmbH.

Lasermachinebouw, lasercontractproductie en onderhoud van lasermachines die gespecialiseerd zijn in laserlassen, laserharden en laser depositie lassen - een breed scala aan diensten die worden aangeboden door het middelgrote familiebedrijf LASERVORM GmbH uit Altmittweida in Saksen. “In onze eigen loonproductie verwerken we alles van afzonderlijke stukken tot grote series”, zegt Thomas Kimme, bedrijfsleider van LASERVORM GmbH. “Dankzij onze expertise is het natuurlijk logisch om zelf machines in dit bereik te ontwerpen en te produceren.” De onlangs gerealiseerde speciale oplossing op maat wordt gebruikt door een bedrijf dat componenten voor hernieuwbare energie produceert.
“We hebben het XYZ-systeem, dat zeer compact is voor zijn taken, volledig opnieuw ontworpen”, meldt David Müller, constructeur bij LASERVORM GmbH. “De combinatie van laserlassen en lasersnijden in één machine is niet gebruikelijk. De twee processen stellen heel andere eisen.”
De grootste uitdaging: de twee processen combineren in één machine en in een werkgebied van twee bij twee meter. De oplossing: een gecombineerde laserlas- en snijmachine in portaaluitvoering met palletwisselsysteem. Kettingaandrijvingen met nokken en cantilevers zorgen voor de afwisselende beweging van de pallettafels van buitenaf in de machine en weer terug.

HIWIN als eerste aanspreekpunt
Het portaalsysteem bestaat uit een X-as, twee parallelle gesynchroniseerde Y-assen en een Z-as. De stalen portaalbalk is vervaardigd in een complex en stijf plaatstaalontwerp om de hoge dynamiek te garanderen die essentieel is voor deze toepassing.

In de X- en Y-as worden geleidingen en lineaire motoren van HIWIN GmbH gebruikt. De Z-as is ook uitgerust met profielrailgeleidingen en een kogelomloopspindelsysteem van de specialist in bewegingstechnologie uit Offenburg. “HIWIN is al meer dan 20 jaar onze contactpersoon als het gaat om geleidingen,” zegt Thomas Kimme.
HIWIN lineaire geleidingen uit de series HG, QHH en WEW werden geïnstalleerd. “De HG kogellagergeleiding is de eerste keuze voor railparen zoals hier in deze applicatie;” meldt de verantwoordelijke HIWIN vertegenwoordiger. “Met onze SynchMotion™ technologie wordt onze HG serie een QH lineaire geleiding.” De technologie maakt hogere rijsnelheden, langere nasmeerintervallen en verbeterde gelijkloopeigenschappen met minder loopgeluid mogelijk. Op elk van de Y-assen zijn drie loopwagens gemonteerd om de resulterende massa en de enorme trekkrachten van de aandrijvingen op de geleiding optimaal te verdelen. HIWIN geleiders van het type WEW worden gebruikt om de palletinvoer in te trekken en de machinedeuren volledig maakcontact te maken. “De extreem brede kogelgelagerde geleiding maakt maximale momentbelastingen mogelijk, vooral in de Mx-richting, dankzij de railbreedte en de lage totale hoogte”, aldus de verkoopvertegenwoordiger van HIWIN, die het gebruik van de geïnstalleerde serie uitlegt.
Lineaire motoren uit de LMFA serie zijn geïnstalleerd in de parallelle Y-assen om een hoge versnelling en precisie te garanderen. “We hebben gekozen voor individuele componenten lineaire motoren voor het aangepaste asontwerp”, legt David Müller uit. “We gebruiken watergekoelde lineaire motoren, maar ze zijn convectiegekoeld. Met de krachtige LMFA-motoren kunnen we op dit punt de vereiste piekbelasting bereiken.” De geïnstalleerde directe aandrijvingen bereiken ook een aanzienlijk betere precisie in vergelijking met een puur mechanische component, wat voor LASERVORM de reden was om hier lineaire motoren te gebruiken. “De motoren zijn ontworpen in nauw overleg met de applicatie-ingenieurs van HIWIN. We vertrouwen op de expertise van HIWIN op dit gebied,” zegt David Müller, terugkijkend op de soepele projectfase.

Tijdens de ontwerpfase moest onder andere rekening worden gehouden met de installatielocatie van de portaalmachine met temperatuurverschillen tot 20°C. LASERVORM en HIWIN integreerden daarom lengtecompensatie, waarmee rekening moet worden gehouden bij thermische uitzetting. “We werken hier met een typisch los lager”, legt de vertegenwoordiger van HIWIN uit. “We zijn erg dankbaar voor de voortdurende competente uitwisseling met HIWIN,” erkent LASERVORM ontwerper David Müller. “En de korte levertijden zijn ook een groot pluspunt dat HIWIN als leverancier biedt, naast de topservice”, voegt LASERVORM's Managing Director Thomas Kimme toe. “Dat hebben we in onze bedrijfsgeschiedenis wel eens anders meegemaakt. In de speciale machinebouw zijn dergelijke services van absoluut belang.”

Machines op maat van A tot Z
De lasermachinefabrikant is altijd voorbereid op speciale gevallen en breidt zijn expertise in laser- en optische concepten voortdurend uit. “De combinatie van laserlassen en lasersnijden was een uitdaging, vooral in een optische opstelling”, zegt ontwerpingenieur Müller.
“We configureerden en ontwierpen lasercomponenten die we intern aankochten.” Dit resulteerde in twee verschillende laseroptieken met verschillende brandpuntposities voor de portaalmachine. Een extra focusaanpassing langs de Z-as (focus shifter) maakt het brandpunt van de optiek variabel. Een zelf ontwikkelde bundelschakelaar schakelt het laserlicht tussen de twee bundelpaden.

Voor de lasoptiek wordt een speciaal ontwikkelde LASERVORM spinscan-technologie gebruikt: deze maakt tweedimensionale afbuiging van de straal en gelijktijdige vermogensmodulatie mogelijk, waardoor bijvoorbeeld grote kieren tijdens het lasproces kunnen worden overbrugd. “De ingebouwde combinatie van Spinscan en Focushifter biedt een uitstekende technologische vrijheid voor lastoepassingen,” zegt David Müller. Het opent een grote mate van vrijheid dankzij kleine contactoppervlakken en grote spleetafmetingen voor veeleisende verbindingsprocessen en levert een belangrijke bijdrage aan een gelijkmatige en stabiele verbinding.
Miniatuurgeleiders van HIWIN worden ook gebruikt in de bundelsplijter: “Met onze serie MG, waarvan sommige slechts de grootte hebben van een paperclip, hebben we hier onze miniatuurgeleider geïnstalleerd om de splijter precies en met herhaalnauwkeurigheid te positioneren”, vult de verkoopvertegenwoordiger van HIWIN de uitleg van David Müller aan. LASERVORM ontwikkelt en programmeert de besturingssoftware voor zijn systemen ook zelf: “We gebruiken een centraal besturingssysteem om een gesynchroniseerd en harmonieus samenspel in onze systemen te garanderen. Net als in een goed orkest”, aldus Thomas Kimme, die nog een schepje bovenop de expertise van de laserspecialist doet.

Naast de zeer succesvolle slag/lengte verhouding van deze machine - vooral de Y-as (2120/3000) - en de compatibiliteit van de twee processen lasersnijden en lassen, moet ook het geïntegreerde afzuigsysteem voor grote volumes worden benadrukt. “Er worden bijzonder hoge eisen gesteld aan de zuiverheid van de gefilterde uitlaatgassen, die vervuild zijn met deeltjes die gevaarlijk zijn voor de gezondheid,” meldt David Müller. “We hebben hier nu een afzuigcapaciteit van 10.000 kubieke meter per uur. Dat is nogal een huisnummer.”

Een echte zwaargewicht in een nieuwe dimensie die LASERVORM GmbH hier samen met de specialist in aandrijftechniek HIWIN heeft opgezet. Beide bedrijven bestaan al meer dan 30 jaar en kunnen terugkijken op een lange en succesvolle samenwerking. “Dit was zeker niet het laatste grote project dat we samen hebben gerealiseerd,” zegt Thomas Kimme met een knipoog.

Bekijk nu de video van de toepassing!