コンパクトなレーザーヘッドが産業用レーザー加工を推進

二酸化炭素排出量と運用コストの削減に向けた世界的な傾向、および高精度の加工ツールの推進により、加工工場や生産ラインに実装できるコンパクトなレーザー システムに対する需要が高まっています。

今年初めに、オプト レーザーズは、CNC マシン用の世界初のコンパクトな 3 レーザー ダイオード レーザー ヘッド、つまり PLH3D-15W をリリースしました。一方、オプト レーザーズの次のリリースであるコンパクト 6 レーザー ダイオード レーザー PLH3D-30W は、そのリリースを待っています。 6月に発売。 PLH3D-15W および PLH3D-30W レーザー ヘッドは、Opt Lasers Grav のコンパクトな PLH3D-6W シリーズの後継製品ラインとして開発されました。 これらの製品の設計によってもたらされた革新性は、これらのソリューションを実装するための EU 補助金の受け取りという形で認められました。 これらの革新的な製品は、多用途でありながらコンパクトでエネルギー効率の高いソリューションを必要とするアプリケーションが増加する中、より持続可能な未来への道を切り開きます。 PLH3D-15W および PLH3D-30W レーザー ヘッドは 445 nm の光を放射します。この波長は、レーザーで切断または彫刻される多くの材料によって IR または CO2 レーザー ビームよりも効率的に吸収されます。 これは、選択した材料をレーザー加工するために必要な消費電力が低くなり、同等の CO2 レーザーの消費電力よりも数倍低くなります。

低消費電力システム

Opt Lasers の 30 W および 15 W レーザー システムの主な利点は、消費電力が小さく、高電圧電源が不要なことです。 PLH3D-15W と PLH3D-30W は、それぞれ 52.1 W と 104 W の消費電力を達成し、デスクトップ電源ユニットで電力を供給できます。それぞれの最大消費電力は 85 W 未満、180 W 未満です。 対照的に、CO2 チューブレーザーの電気から光へのパワー変換率は約 7.5% です。 したがって、30 W の光出力 CO2 管は約 400 ワットの電力を消費します。

工業用加工工場の条件に耐えられるように設計

内部設計の安定性は、レーザー システムのパフォーマンスにとって非常に重要です。 工業的加工には、激しい打撃動作や機械の振動に耐えられるシステムが必要です。 Opt Lasers 15 W および 30 W レーザー ヘッドのシステム設計は、工業用加工プラントや CNC 機械に特有の振動やハンマリング動作に耐えるように設計されています。 これは、安定したレーザー ダイオード ハウジングとミラー マウントによって実現されます。 この設計によって導入された革新性により、このソリューションを実装するための EU 助成金を受け取ることができました。

高精度と吸収力

産業用レーザー加工では、これまで通常、Nd:YAG または Yb:YAG 結晶をベースとした、大きくて重い YAG 固体レーザー モジュールが一般的に利用されてきました。 ネオジムまたはイッテルビウム YAG レーザーは通常、それぞれ 1064 nm および 1030 nm の IR でレーザーを発するパルスレーザーであり、多くの種類の材料で低出力吸収が事実上発生します。 CO2 レーザーでは通常、パワー吸収がさらに低くなり、処理効率が低くなります。 IR レーザーの場合、銅でのパワー吸収は 5% にまで低下する可能性がありますが、銅での CO2 レーザーの吸収は 1% 未満であるため、CO2 レーザーではまったく処理できません。 さらに、IR レーザーを木材の彫刻に使用すると、グレースケールが不十分になります。

逆に、PLH3D-15W や PLH3D-30W などの 445 nm 日亜化学工業製レーザー ダイオードをベースとした青色レーザー モジュールから発せられるレーザー ビームは、一般的に加工される多くの材料に対してはるかに優れた吸収を示します。 吸収係数が高いほどスループットが向上し、特定の材料をより高い精度で、より低い電力消費で処理できるようになります。 金属の場合、吸収係数は次のとおりです: 445 nm - 65%、IR YAG - 5%、銅の場合 CO2 - <1%。 445 nm - 45%、IR YAG - 35%、CO2 - ステンレス鋼の場合は <3%。 チタンの場合、445 nm - 85%、IR YAG - 70%、CO2 - 6%。 ただし、PLH3D-15W は銅の熱伝導率が高いため、この特定の作業には光学パワーが低すぎるため、銅の微細溶接または彫刻に適しているのは PLH3D-30W のみであることに注意してください。

PLH3D-15W および PLH3D-30W は、持続的に使用できる 445 nm レーザー ダイオードを 3 つおよび 6 つ使用する、世界初のコンパクトなマルチダイオード レーザー システムです。 これらのモジュールは、3D プリントされた空気室などの耐久性のある工業グレードのコンポーネントで作られています。

PLH3D-15W および PLH3D-30W のレーザー ビームは、約 0.18 mm x 0.003 mm のビーム スポットに集束され、それぞれ 1.5 MW/cm2 以上および 3 MW/cm2 以上の高出力密度になります。 比較すると、光出力 30 W の CO2 レーザーは、0.430 MW/cm2 の出力密度を達成します。

高い拡張性の設計

Opt Lasers の 15 W および 30 W レーザーは、ほぼすべての CNC マシンにインストールしたり、より大きなシステムに統合したりできます。 これらのモジュールは、水が透明ではない赤外線 YAG レーザーや CO2 レーザーとは異なり、放射される光の波長が低いため、水中でも動作できます。 YAG レーザーや CO2 レーザーとは対照的に、Opt Lasers の 15 W および 30 W レーザー ヘッドは、定期的な校正や高度な冷却システムを必要としません。

PLH3D-15W および PLH3D-30W は、汎用マルチツール汎用機械および生産ラインへの実装に特に適しています。 軽量で比較的小さいサイズは、より低い合計コストで 1 台のマシンに複数のユニットをインストールして望ましい効果を生み出すことができるため、高い拡張性をもたらします。

さらに、PLH3D-15W および PLH3D-30W は、スピンドルを指令する同じ信号 (5 V または 10 V アナログ信号、または 0 ～ 24 V PWM/TTL 信号) で制御できます。 さらに、ドライバーがレーザー モジュール内に統合されているため、30 kHz を超える高変調周波数で動作できます。 比較すると、CO2 レーザーは 5 kHz の変調周波数しか使用できませんが、YAG レーザーは約 25 kHz の変調周波数で動作できます。 PLH3D-15W および PLH3D-30W は高い変調周波数により、小さな正確な形状を高速で切断および彫刻できます。 CO2 レーザーと YAG レーザーの変調速度が遅いと、レーザーのオンとオフを十分に速く切り替えることができなくなり、特定の機能を処理できなくなります。 PLH3D-15W および PLH3D-30W に統合されたコントローラは、IP62 という高い IP コード (侵入保護コード) を備えていることも特徴であり、機械的損傷、塵、水滴から十分に保護されていることを意味します。 使用されるコントローラーには、レーザー ダイオードを過熱から保護する熱保護システムも組み込まれています。

アプリケーション

PLH3D-15W および PLH3D-30W は、事実上あらゆる CNC 機械に実装して、幅広い材料を加工できます。 ただし、PLH3D-15W は木材の加工に適しており、PLH3D-30W は微細溶接や銅の彫刻にも使用できます。 一般に、これらのレーザー ヘッドは、革、繊維、木材、プラスチックなどの材料を切断または彫刻できます。 ステンレス鋼、軟鋼、工具鋼、チタンも彫刻できます。 たとえば、PLH3D-15W は通常、21 mm/s の 1 回のパスで厚さ 1.3 mm の革を切断できます。これは、12 時間で 0.9 km (0.55 マイル) の革を切断するのに相当します。 同じ素材を PLH3D-30W で 42 mm/s で切断できます。これは、12 時間で 1.8 km (0.55 マイル) の革を切断するのに相当します。 ただし、全体の処理速度はほぼ同じでありながら、複数のパスでより高い速度で処理される材料を切断することが一般的に有利です。

この技術は、EU が資金提供した研究プロジェクト No. POIR.01.01.01-00-0988/18-00、すなわち「450 nm 波長レーザー ダイオードを応用した革新的なマルチダイオード切断彫刻ヘッド技術の開発」として開発されました。

測定器やデバイスをマスターセットと照合して、時間が経っても寸法が安定しており、名目上正確であることを確認します。

部品の作成または変更を可能にする工作機械専用のマイクロプロセッサベースのコントローラ。 プログラムされた数値制御により、機械のサーボと主軸ドライブが作動し、さまざまな加工動作が制御されます。 DNC、直接数値制御を参照。 NC、数値制御。

オプトレーザーズは、2014年に設立されたTomorrow's System Sp. 社のブランドです。 z oo は、CNC マシンや 3D プリンター市場にコンパクトな彫刻および切断レーザー ヘッドを提供するリーダーです。 ポーランドのワルシャワ郊外に本社を置く Opt Lasers は、高品質の光学および電子デバイスの評判の高いヨーロッパのメーカーです。 Opt Lasers のポートフォリオには、彫刻および切断用の産業グレードのレーザー ヘッド、標準およびカスタムのレーザー モジュール、レーザー ダイオード ドライバー、温度コントローラーが含まれます。 同社は、広範なレーザー特性評価機能を備えた OEM メーカーです。 Opt Lasers の本社には、エレクトロニクスおよびレーザーの研究開発施設、フルサービスの機械工場、および十分に供給されたコンポーネントの在庫が含まれています。 Opt Lasers は、さまざまな産業顧客と協力して、さまざまなアプリケーション向けに大規模な大規模システムに統合するための OEM レーザー モジュールを提供しています。 Opt Lasers では、優れたレーザー ダイオードのセレクションも提供しています。 詳細については、Optlasersgrav.com および Optlasers.com をご覧ください。