داخل تحديث ليزر TRUMPF من ثاني أكسيد الكربون إلى الليزر الليفي: شرح الأجهزة الرئيسية وأنظمة التحكم

لماذا يعتبر تحديث ليزر CO₂ من TRUMPF مشروع تكامل نظام

تم بناء آلة TRUMPF كنظام متكامل. حيث يعمل نظام CNC، ونظام التحكم في الارتفاع، ودورات القطع، والتنبيهات، والمعدات الطرفية معًا. يؤثر تغيير تقنية الليزر على طريقة تواصل هذه الأنظمة.

الهدف من تحديث مصمم بشكل جيد ليس التخلص من كل مكون أصلي. حيثما كان ذلك عمليًا، يمكن الاحتفاظ بالأجزاء المثبتة من الآلة الحالية ودمجها مع معدات ليزر الألياف الجديدة. هذا يقلل من التغييرات غير الضرورية مع الحفاظ على وظائف الآلة المألوفة.

ومع ذلك، يجب أن تضيف عملية التحديث أيضًا قدرات لم تكن مطلوبة في تكوين CO₂ الأصلي. وتشمل هذه التحكم في دورة عمل ليزر الألياف، وإدارة التركيز التلقائي، ومراقبة درجة الحرارة البصرية، والتشخيص عن بُعد، والأجهزة المخصصة خصيصًا للقطع بالألياف.

1. رأس قطع ليزر الألياف ونظام استشعار الارتفاع الأصلي

أحد التغييرات الأكثر وضوحًا هو استبدال رأس القطع الأصلي CO₂ بـ رأس قطع ليزر الألياف.

أثناء التحويل، يمكن تكييف مكونات استشعار الارتفاع السعوي الأصلية من TRUMPF مع الرأس الجديد. يظل تجميع المستشعر واتصاله الأصلي بالكابل مرتبطين بوحدة تحكم الارتفاع من TRUMPF، مما يسمح للآلة بمواصلة تتبع المسافة بين الفوهة وسطح الصفيحة.

للاحتفاظ بهذا الجزء من نظام التحكم في الارتفاع الأصلي فائدتان مهمتان:

• يحافظ على وظيفة آلة مثبتة وموثوقة.
• يقلل من عدد التغييرات غير الضرورية في بنية التحكم الأصلية.

يجب اختيار رأس القطع وفقًا لقوة الليزر المقصودة. على سبيل المثال، يمكن لرأس مصمم حتى 8 كيلو واط دعم تحديث بقوة 6 كيلو واط، بينما يتطلب نظام بقوة 12 كيلو واط رأس قطع مصمم لمستوى الطاقة الأعلى.

2. مراقبة درجة الحرارة البصرية والحماية التلقائية

العدسات البصرية النظيفة والصحية ضرورية في قطع الليزر بالألياف عالية القدرة. يمكن أن يسبب التلوث أو التلف في النافذة الواقية أو عدسة التركيز أو العدسات المجمعة ارتفاع درجة الحرارة داخل رأس القطع.

يستخدم نظام التحديث برنامجًا لمراقبة درجات الحرارة البصرية في الوقت الحقيقي. إذا تجاوزت درجة الحرارة المراقبة الحد المحدد لها، يرسل رأس القطع إنذارًا إلى وحدة تحكم التحديث. ثم تقوم وحدة التحكم بإبلاغ العطل إلى آلة TRUMPF ليتم إيقاف القطع.

تساعد سلسلة الحماية هذه في منع تطور مشكلة بصرية صغيرة إلى تلف أكثر خطورة:

يمكن أيضًا توفير جهاز محمول مخصص لمراقبة بيانات رأس القطع محليًا، مما يمنح المشغل طريقة مريحة لعرض الحالة البصرية أثناء الإنتاج والصيانة.

3. محرك سيرفو التركيز التلقائي

على عكس الترتيب البصري الأصلي، يتطلب رأس القطع الليفي الجديد تحكم تركيز تلقائي مخصص. يقوم محرك سيرفو التركيز التلقائي بتحريك نظام التركيز الداخلي إلى الموقع المطلوب وفقًا لأوامر من وحدة تحكم التحديث.

موقع التركيز هو معلمة عملية حاسمة. قد تتطلب عمليات الثقب والقطع وإزالة الفيلم وتركيبات المواد أو السماكات المختلفة مواقع تركيز مختلفة. يسمح محرك السيرفو بالتحكم بدقة في هذه المواقع كجزء من دورة الآلة.

يوفر النظام أيضًا وضع تركيز يدوي لأعمال الإعداد. هذا مفيد بشكل خاص عند فحص وضبط محاذاة الفوهة لأن الفني يمكنه تحريك التركيز مباشرة من واجهة التحديث دون الاعتماد على التسلسل التلقائي العادي.

4. بوابة الخدمة الصناعية عن بُعد

الدعم عن بُعد هو جزء مهم من نظام التحديث الحديث، خاصة عندما تكون الآلة مثبتة بعيدًا عن مورد التحديث.

يوفر بوابة خدمة صناعية عن بُعد وصولًا آمنًا إلى جهاز التحكم في التحديث والشاشة اللمسية عندما يقوم العميل بتوصيل الوحدة بالإنترنت. مع التفويض والاتصال الصالح، يمكن لمهندسي الخدمة فحص حالة النظام ومراجعة الإنذارات دون الحاجة للسفر الفوري إلى الموقع. كما توفر Sky Fire Laser خيار التكليف والدعم الفني عن بُعد للمشاريع المناسبة.

اعتمادًا على الإشارات المتصلة، يمكن للتشخيص عن بُعد تغطية:

• إنذارات رأس القطع ودرجة حرارة البصريات؛
• إنذارات مصدر الليزر الليفي؛
• إنذارات مبرد المياه؛
• التركيز التلقائي وحالة جهاز التحكم؛ و
• أعطال أخرى مدمجة في نظام التحديث.

الوصول عن بُعد لا يحل محل الصيانة في الموقع، لكنه يمكن أن يحسن بشكل كبير تشخيص الأعطال الأولي. في كثير من الحالات، يمكن لفريق الخدمة تحديد النظام الفرعي المتأثر وتوجيه العميل نحو الخطوة التالية الصحيحة قبل ترتيب زيارة في الموقع.

5. جهاز تحكم الواجهة للتحديث: جوهر التحويل

جهاز التحكم في الواجهة هو الرابط المركزي بين آلة TRUMPF الأصلية ومعدات الليزر الليفي الجديدة. يُستخدم نظام تحكم تحديث خاص لتحويل TRUMPF CO₂ إلى ليزر ليفي لإدارة هذا التحويل الإشاري والوظائف الإضافية لليزر الليفي.

وظيفته هي استقبال إشارات العملية من تحكم TRUMPF، تفسيرها، وتوليد الأوامر المطلوبة للمعدات الجديدة.

الإشارات المستلمة من الآلة الأصلية

يمكن لجهاز التحكم التقاط الأوامر والمعلمات مثل:

• حالات الثقب والقطع؛
• طاقة الليزر المطلوبة؛ و
• تردد النبض.

الإشارات المرسلة إلى نظام الليزر الليفي

بعد معالجة إشارات الآلة الأصلية، يرسل جهاز التحكم المخرجات المطلوبة إلى:

• مصدر الليزر الليفي؛
• محرك السيرفو للتركيز التلقائي؛ و
• أجهزة السلامة والتحكم الأخرى في التحديث.

يمكن أن تشمل هذه المخرجات تمكين الليزر، طلب الطاقة، التردد، دورة العمل، وأوامر موضع التركيز.

هذا التحويل الإشاري ضروري لأن مصدر ليزر ثاني أكسيد الكربون ومصدر الليزر الليفي لا يعملان بنفس متطلبات التحكم. يتيح جهاز التحكم في الواجهة لبكرة CNC الأصلية أن تظل التحكم الرئيسي للآلة مع إعطاء مصدر الليزر الليفي الأوامر الإضافية التي يحتاجها.

6. لماذا يجب إضافة التحكم في دورة العمل

في تكوين ثاني أكسيد الكربون الأصلي، توفر الآلة بشكل أساسي أوامر طاقة الليزر والتردد. كما يعتمد عملية الليزر الليفي بشكل كبير على دورة العمل — وهي نسبة كل فترة نبضة يتم فيها إصدار الليزر.

دورة العمل مهمة بشكل خاص أثناء الثقب. إذا تم تسليم طاقة زائدة بسرعة كبيرة، يمكن أن يصبح الثقب غير مستقر وينتج رذاذًا كثيفًا أو انفجارًا عنيفًا. هذا مهم بشكل خاص عند استخدام الأكسجين لمعالجة الفولاذ الكربوني.

لذلك تسمح شاشة اللمس المحدثة بتحديد قيم دورة العمل لعمليات مختلفة، بما في ذلك:

• الثقب؛
• القطع العادي؛
• الوسم أو النقش؛ و
• إزالة الفيلم الواقي قبل القطع.

قد يستخدم القطع العادي دورة عمل قريبة من الإخراج المستمر، بينما يتطلب الثقب غالبًا قيمة أقل مضبوطة بعناية. تعتمد المعلمات الدقيقة على قوة الليزر، المادة، السماكة، غاز المساعدة، تكوين الفوهة، والنتيجة المطلوبة للعملية. يجب تحديدها أثناء التشغيل بدلاً من نسخها بشكل أعمى من ماكينة أخرى.

7. وظائف شاشة اللمس للإعداد ومحاذاة الفوهة

شاشة اللمس المحدثة أكثر من مجرد عرض حالة. إنها توفر وظائف عملية غير متوفرة في واجهة ماكينة CO₂ الأصلية.

إحدى الوظائف الرئيسية هي اختبار تمركز الفوهة. للقطع المستقر، يجب أن يمر شعاع الليزر عبر مركز فتحة الفوهة. يمكن للفني ضبط طاقة اختبار منخفضة، ومدة نبضة، وتردد، ودورة عمل، ثم إطلاق نبضة قصيرة للتحقق من موقع الشعاع على الهدف.

إذا كان العلامة غير مركزية، يتم ضبط رأس القطع وتكرار الاختبار حتى يتم محاذاة الشعاع بشكل صحيح.

تسمح شاشة اللمس أيضًا بتحريك التركيز يدويًا أثناء هذه العملية، مما يجعل الإعداد أسرع وأكثر راحة. نظرًا لأن حتى خطأ صغير في المحاذاة يمكن أن يؤثر على تدفق الغاز، وجودة القطع، أو عمر الفوهة، فإن هذه الوظيفة أداة أساسية للتشغيل والصيانة.

8. التثبيت الميكانيكي المخصص وإدارة الكابلات

لا يمكن ببساطة تثبيت رأس القطع بالألياف في المكان الذي يشغله رأس CO₂ الأصلي. هناك حاجة إلى مجموعة من الأجزاء الميكانيكية المخصصة لتركيب الرأس الجديد بأمان على هيكل الماكينة الحالي.

يمكن أن تشمل هذه الأجزاء:

• لوحة تثبيت رأس القطع؛
• حوامل وكتل تثبيت؛
• محولات متطابقة مع الشريحة أو العربة الأصلية؛ و
• دعامات من صفائح معدنية لسلسلة السحب.

يجب أن تحمل سلسلة السحب بأمان كابل الألياف البصرية، والكابلات الكهربائية، وخطوط غاز المساعدة، والخدمات الأخرى أثناء تحرك رأس القطع. يجب أن يحترم مسارها الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء لكابل الألياف ويمنع الاحتكاك أو الالتواء أو التداخل طوال حركة المحور الكامل.

قد تبدو هذه المكونات بسيطة، لكن أبعادها ومواقع تركيبها تعتمد على هندسة الماكينة وخبرة التحديث. الدقة الميكانيكية تؤثر مباشرة على محاذاة الرأس، وموثوقية الحركة، والاستقرار على المدى الطويل.

9. محول سيراميكي وفوهات ذات طبقتين

عادةً ما يستخدم إعداد القطع الأصلي لليزر CO₂ من TRUMPF فوهة بطبقة واحدة. ومع ذلك، قد يتطلب قطع الليزر الليفي تصميم فوهة مختلف. غالبًا ما تُستخدم الفوهات ذات الطبقتين لقطع الأكسجين للفولاذ الكربوني.

قد يستخدم الحامل الخزفي الأصلي وفوهة الليزر الليفي القياسية خيوطًا أو أبعادًا غير متوافقة. لحل هذه المشكلة، يمكن تصنيع محول خزفي مخصص يحتوي على:

• أبعاد خارجية متوافقة مع تجميع رأس القطع من TRUMPF؛ و
• خيط داخلي مصمم للفوهة الليزرية الليفية المطلوبة.

يتيح هذا المحول الصغير للترقية الاحتفاظ بالواجهة الميكانيكية المطلوبة مع دعم خيارات الفوهة المناسبة لقطع الليزر الليفي.

10. لماذا يعتبر التشغيل المهني في الموقع ضروريًا

توفير مجموعة ترقية لا يعني أن التحويل يجب أن يُعامل كتركيب افعلها بنفسك.

قامت TRUMPF بإنتاج العديد من نماذج وتكوينات الآلات. على الرغم من إمكانية تجميع واختبار وحدة التحكم ورأس القطع وأجزاء التركيب والأسلاك قبل الشحن، إلا أن التكامل النهائي يعتمد على الآلة المحددة.

قد تشمل الأعمال في الموقع:

• التحقق من التكوين الدقيق للآلة؛
• تركيب ومحاذاة التجميعات الميكانيكية؛
• إكمال التوصيلات الكهربائية والتحكم؛
• تكييف منطق الإشارة ومعلمات الآلة؛
• فحص الأقفال والتنبيهات؛
• محاذاة الشعاع والفوهة؛
• اختبار حركة التركيز؛
• ضبط معلمات القطع والثقب؛ و
• التحقق من الأداء تحت ظروف الإنتاج الفعلية.

لهذا السبب، يجب أن يقوم مهندس ترقية ذو خبرة بإنهاء التركيب والتشغيل في موقع العميل. قد تكون ترقيات TRUMPF أكثر تعقيدًا من تحويلات منصات الآلات الأقل تكاملاً، والتفاصيل الصغيرة يمكن أن تحدد ما إذا كان النظام النهائي موثوقًا وآمنًا.

الخلاصة

ترقية TRUMPF من ليزر CO₂ إلى ليزر ليفي ليست ترقية مكون واحد. إنها تكامل منسق لمصدر الليزر الجديد ورأس القطع مع CNC الأصلي للآلة، والتحكم في الارتفاع، ومنصة الحركة، ودائرة الأمان، والمعدات الطرفية.

العناصر الرئيسية تشمل:

• رأس قطع ليفي متوافق مع الطاقة؛
• مكونات استشعار الارتفاع من TRUMPF المحتفظ بها والمعدلة؛
• حماية بصرية لدرجة الحرارة في الوقت الحقيقي؛
• التحكم في التركيز التلقائي؛
• وحدة تحكم مخصصة لتحويل الإشارات؛
• وظائف دورة العمل ومحاذاة الفوهة؛
• التشخيص عن بُعد؛
• معدات تركيب مخصصة وإدارة الكابلات؛ و
• محولات الفوهة المصممة لتقنية قطع الليزر الليفي.

عندما يتم تصميم هذه الأنظمة وتركيبها وتشغيلها كحزمة كاملة، يمكن لمنصة آلة موجودة أن تكتسب قدرات المعالجة لتقنية الليزر الليفي مع الاحتفاظ بأجزاء قيمة من المعدات الأصلية.