Nowe zabezpieczenia w głowicach tnących laserów fiber

Głowica lasera jest jednym z najważniejszych elementów wycinarki laserowej. Od niej zależą jakość cięcia, szybkość przebijania czy zakres grubości materiałów przy danej mocy źródła.

Po pojawieniu się na rynku laserów światłowodowych pierwsze głowice pracujące w tej technologii były dość prymitywne, pozbawione automatyki czy zabezpieczeń. Takie rozwiązania sprawdzały się przy mocach rzędu 2 kW, ale szybki rozwój źródeł światłowodowych narzucił nowe wymagania dla głowic laserów fiber. Okazało się bowiem, że przy rosnących mocach źródeł to głowica stała się najsłabszym ogniwem całego systemu. Co prawda producenci starali się dostarczać głowice o większych mocach, ale brak wypracowanych standardów w tej branży powodował wiele niedogodności i niepotrzebnych kosztów.

Przykładem może być proces zużywania się elementów optycznych, który początkowo był nieprzewidywalny, ponieważ dopóki nie nastąpiło całkowite uszkodzenie soczewki, operator lasera nie wiedział, że dzieje się coś złego. Dzieje się tak w sytuacji, gdy przegrzewająca się soczewka skupiająca zostanie nagrzana do tego stopnia, że jej powierzchnia ulegnie stopieniu. Stopione szkło, z którego wykonana jest soczewka, paruje i skroplony materiał osiada na sąsiadującej soczewce kolimatora, również powodując jej uszkodzenie. Uszkodzona soczewka kolimatora, parując, może uszkodzić kwarcową końcówkę złącza światłowodu i tym sposobem operator, który nie zauważył pogorszenia cięcia i nie wyłączył maszyny na czas, musi wymienić całą optykę w głowicy.

W związku z powyższym nowe generacje głowic zostały wyposażone w pomiar temperatury soczewek. Jednak odbywa się to w sposób pośredni, mierząc temperaturę obudowy soczewki. Niestety szkło, z którego wykonuje się soczewki, ma stosunkowo niską przewodność cieplną i w przypadku przegrzewania się powierzchni soczewki musi minąć pewien czas, zanim temperatura dotrze do jej obudowy, powodując zadziałanie zabezpieczenia. Niestety często jest już za późno i kolejne elementy optyczne zdążą się uszkodzić.

Firma Kimla opracowała bezdotykową metodę pomiaru temperatury powierzchni soczewek bazującą na matrycach mikrobolometrycznych, która pozwala na monitorowanie temperatury bezpośrednio w miejscu, gdzie ona powstaje i ty samym możliwe jest natychmiastowe zatrzymanie pracy maszyny w przypadku przekroczenia temperatury alarmowej.