Die Kantenlänge des Optikmoduls beträgt nur 12cm – entsprechend lautetet die erste Anforderung an den dort verbauten Motor: Kompaktheit. (Bild: Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG)
Strahlteilung mit Optikmodul
Für die punktgenaue Ausrichtung der Spots ist ein Modul zuständig, in dem verschiedene optische Elemente untergebracht sind, die den Laserstrahl gezielt verändern. Die Kollimationslinse lässt die zuvor divergent aus einem Lichtleitkabel austretenden Laserstrahlen parallel laufen. Ein sogenanntes Homogenisierungs-Array erzeugt den Haupt-Spot, weitere optische Elemente teilen den Strahl auf und erzeugen zusätzliche Spots. Im Fall der Lötanwendung werden zwei vorauslaufende, den Haupt-Spot flankierende Vor-Spots erzeugt. Um am Ende des Prozesses die gewünschte saubere Naht zu erhalten, muss die Leistungsaufteilung zwischen den großen und kleinen Spots exakt eingestellt werden. Wie sich die Laserleistung auf diese Spots verteilt, hängt von der Position der optischen Elemente ab. Indem man sie auf der x- und der y-Achse verschiebt, kann man die gewünschte exakte Aufteilung der Laserleistung für eine spezifische Aufgabe erreichen. So lässt sich zum Beispiel auch zum Tiefschweißen von Aluminium ein kleiner, intensiver Spot im schwächeren großen Spot platzieren. Beim Verschweißen unterschiedlich dicker Bleche kann man zwei Spots an das jeweilige Material anpassen. Das kann im laufenden Prozess geschehen, weil die Elemente im Optikmodul von Laserline von Motoren bewegt werden.
Wenig Platz für Antriebe
Die Kantenlänge des quadratischen Moduls beträgt 12cm, bei einer Tiefe von 5cm. Auf diesem engen Raum sind die optischen Elemente und eine ausgefeilte Mechanik untergebracht. Für die Motoren bleibt da wenig Platz. Die erste Forderung an die Antriebe lautet deshalb Kompaktheit. „Wir haben uns letztendlich für bürstenlose DC-Servomotoren der Serie 1226… B von Faulhaber mit 12mm Durchmesser entschieden, mit direkt an die Motorwelle angeklebter Spindel und ohne Wellenkupplung“, sagt Baumann. „Damit haben wir einen sehr kompakten Antrieb, der trotzdem zuverlässig die benötigte Kraft und Geschwindigkeit liefert. Sehr wichtig war uns auch die einfache Integration der Motorsteuerung in die Anlage.“ Der analoge Motion Controller von Faulhaber wurde außerhalb des Moduls untergebracht und kommt mit zwei Kanälen aus. Wenn gewünscht, kann der Motor auch einen CAN-Anschluss erhalten, ohne dass etwas an Mechanik oder Gehäuse zu ändern wäre. Man steckt dann einfach den digitalen Controller statt des analogen ein.
