Nowe zabezpieczenia w głowicach tnących laserów fiber

Pomiar odległości od materiału

System pomiaru odległości dyszy od materiału dba o to, aby niezależnie od grubości i pofalowania blachy odległość dyszy od materiału nie zmieniała się. Głowica musi zatem podążać za nierównościami powierzchni i robić to z odpowiednio dużą prędkością, aby nadążać za zmianami wysokości nawet przy najszybszych ruchach roboczych. Pomiar wykonywany jest metodą pojemnościową poprzez pomiar częstotliwości generatora fal radiowych, która zmienia się w zależności od pojemności pomiędzy dyszą a blachą. Im dysza jest bliżej blachy, tym pojemność jest większa i częstotliwość maleje.

Na podstawie tej częstotliwości wyznaczana jest odległość, a następnie korygowana jest wysokość głowicy. W większości laserów pomiar odległości i korekcja wysokości odbywają się z częstotliwością 1 kHz, czyli 1000 razy na sekundę. Okazuje się jednak, że przy dużych prędkościach taka częstotliwość jest za niska.

Na przykład przy szybkości ruchu głowicy na poziomie 1 m/s korekta wysokości głowicy będzie wykonana tylko co 1 mm. W celu uniknięcia kolizji kluczowe jest, aby głowica mogła zareagować jak najszybciej. Dlatego firma Kimla zaprojektowała układ pomiaru nowej generacji, gdzie przy zastosowaniu procesorów sygnałowych DSP udało się zwiększyć częstotliwość pomiarów i korekcji wysokości głowicy do 20 kHz. Dzięki temu system jest w stanie szybciej reagować i precyzyjniej regulować położenie głowicy.

Zakres pomiaru odległości od blachy jest bardzo istotny przy przebijaniu grubszych materiałów. Podczas przebijania iskry stopiony materiał może wydobywać się z krateru z taką prędkością, że potrafi pokonać opór wynikający z pędu gazu i przedostać się do głowicy, niszcząc okno ochronne. Dlatego przy przebijaniu grubych blach, w szczególności ciętych tlenem, należy odsunąć dyszę od materiału na wysokość nawet kilkunastu milimetrów.

Jest to wysokość poza standardowym zakresem pracy regulatorów wysokości i przez to większość laserów przebija przy odległości nieprzekraczającej 10 mm, co powoduje szybsze zużywanie się okien ochronnych. System pomiarowy w laserach Kimla został zaprojektowany w taki sposób, aby zakres pomiarowy wynosił 20 mm, co znacznie skraca czas przebicia oraz wydłuża czas życia optyki.

Jednak aby można było przebijać materiał z tak dużej odległości, głowica musi mieć możliwość automatycznego obniżenia wysokości ogniskowej do powierzchni blachy. Dlatego warunkiem sprawnego i bezpiecznego przebijania grubych blach jest także odpowiedni zakres regulacji pozycji ogniska. Podczas przebijania głowica musi zostać podniesiona, ale punkt skupienia powinien pozostawać na powierzchni materiału.