blog O Przełączniki wiązki laserowej zwiększają precyzję w zastosowaniach przemysłowych

Wyobraź sobie drogi system laserowy ograniczony do obsługi tylko jednej stacji roboczej – to wyraźny przypadek niewykorzystanych zasobów. Rozwiązaniem tej nieefektywności jest pomysłowe urządzenie zwane przełącznikiem wiązki, które umożliwia jednemu źródłu lasera obsługę wielu stacji roboczych poprzez podział czasu, radykalnie poprawiając wykorzystanie sprzętu i wydajność produkcji.

Jak sama nazwa wskazuje, przełącznik wiązki to urządzenie zdolne do zmiany ścieżki propagacji wiązek laserowych. Poprzez precyzyjne sterowanie ruchem luster, kieruje energię lasera do różnych pozycji docelowych lub stacji roboczych. Ta zdolność rozdzielania wiązki pozwala jednemu źródłu lasera sekwencyjnie wykonywać wiele zadań, znacznie zwiększając wykorzystanie sprzętu, jednocześnie obniżając koszty produkcji.

Podstawowym elementem przełącznika wiązki jest zazwyczaj jedno lub więcej precyzyjnych luster zamontowanych na elastycznych platformach ruchowych. Lusterka te są precyzyjnie pozycjonowane i kątowane za pomocą mechanizmów prowadnic liniowych lub podobnych systemów. Gdy wymagane jest przekierowanie wiązki, system sterowania napędza lusterko do wcześniej określonych pozycji, odbijając wiązkę lasera do nowych lokalizacji docelowych.

Przełączniki wiązki są podzielone na kategorie według metod sterowania:

• Ręczne przełączniki wiązki: Odpowiednie do zastosowań z rzadkimi wymaganiami przełączania i mniejszymi prędkościami operacyjnymi. Operatorzy ręcznie regulują pozycje luster, aby przekierować wiązki. Systemy te oferują prostotę i niższy koszt, ale kompromitują precyzję i wydajność przełączania.
• Automatyczne przełączniki wiązki: Wykorzystują pneumatyczne lub elektryczne systemy sterowania do szybkiego, precyzyjnego przekierowywania wiązki. Wyposażone w czujniki i obwody sterujące, automatycznie przełączają ścieżki wiązki zgodnie z zaprogramowanymi ustawieniami. Systemy te są idealne dla wysoce zautomatyzowanych linii produkcyjnych, gdzie mogą znacznie zwiększyć produktywność.

Wybór odpowiedniego przełącznika wiązki wymaga starannego rozważenia kilku parametrów technicznych:

• Zakres długości fali lasera: Różne lasery działają na różnych długościach fal, a odbicie lustra zależy od długości fali. Przełącznik wiązki musi określać kompatybilne zakresy długości fal (np. UV, widzialne lub IR).
• Moc lasera: Lasery dużej mocy (np. lasery CO2 przekraczające 1 kW) wymagają chłodzonych wodą przełączników wiązki, aby zapobiec uszkodzeniu luster w wyniku gromadzenia się ciepła. Systemy o mniejszej mocy mogą wykorzystywać alternatywy chłodzone powietrzem.
• Przysłona wiązki: Przejrzysta przysłona przełącznika musi przekraczać średnicę wiązki lasera, aby zapobiec efektom obcinania lub dyfrakcji, które pogarszają jakość wiązki. Typowe rozmiary przysłony wahają się od 19 mm do 50 mm.
• Wymiary lustra: Średnice luster powinny nieznacznie przekraczać przysłonę wiązki, aby zapewnić pełne pokrycie wiązki, a typowe rozmiary wahają się od 1 cala do 75 mm.
• Prędkość przełączania: Krytyczna dla zastosowań o wysokiej częstotliwości, z systemami pneumatycznymi oferującymi szybkie przełączanie (np. przejścia 250 ms).
• Dokładność pozycjonowania i powtarzalność: Niezbędne do utrzymania stałej jakości przetwarzania, parametry te określają, jak precyzyjnie system może przekierowywać wiązki do lokalizacji docelowych.

Przełączniki wiązki pełnią różnorodne role w obróbce laserowej:

• Spawanie laserowe: Umożliwia spawanie wielopunktowe lub złożone konfiguracje połączeń poprzez szybkie przekierowywanie wiązek między stacjami roboczymi.
• Cięcie laserowe: Ułatwia wydajną obróbkę materiału poprzez naprzemienne przełączanie między ścieżkami cięcia na wielu elementach obrabianych.
• Znakowanie laserowe: Umożliwia jednoczesne operacje znakowania na wielu stacjach roboczych z jednego źródła lasera.
• Napawanie laserowe: Obsługuje procesy nakładania wielowarstwowego poprzez sekwencyjne przekierowywanie wiązek do różnych lokalizacji napawania.
• Badania naukowe: Umożliwia szybkie przełączanie wiązki między konfiguracjami eksperymentalnymi w środowiskach laboratoryjnych.

Jako wszechstronne narzędzia do zarządzania wiązką lasera, przełączniki wiązki stają się coraz ważniejsze w zastosowaniach przemysłowych z wykorzystaniem lasera. Właściwy dobór i wdrożenie tych systemów może zoptymalizować wykorzystanie sprzętu, obniżyć koszty operacyjne i poprawić jakość przetwarzania w różnych procesach produkcyjnych opartych na laserach.