Техническая статья · Переоборудование TRUMPF
Внутри переоборудования CO₂-лазера TRUMPF в волоконный лазер
Ключевые аппаратные и управляющие системы — от интеграции резательной головки и автофокуса до преобразования сигналов, оптической защиты, удалённой диагностики и пусконаладки на месте.
Переоборудование лазерного резака TRUMPF CO₂ с источником волоконного лазера включает гораздо больше, чем замену резонатора и установку новой резательной головки. Оригинальный станок был разработан с учётом другой системы подачи луча, логики управления, процесса резки и набора требований безопасности. Поэтому успешная конверсия зависит от тщательной интеграции механических, оптических, электрических и программных компонентов.
В этой статье мы подробно рассмотрим основное аппаратное обеспечение, используемое при переоборудовании CO₂-лазера TRUMPF в волоконный лазер, и объясним, как каждая часть способствует созданию безопасной, практичной и удобной в обслуживании системы.
Смотрите полное видео: Переоборудование CO₂-лазера TRUMPF в волоконный лазер: объяснение аппаратного обеспечения и управления
Для более полного обзора процесса переоборудования начните с нашего полного руководства по конверсии CO₂-лазера TRUMPF в волоконный лазер.
Почему переоборудование CO₂-лазера TRUMPF — это проект системной интеграции
Станок TRUMPF построен как единая система. Его ЧПУ, система контроля высоты, циклы резки, сигналы тревоги и периферийное оборудование работают совместно. Замена лазерной технологии влияет на способ взаимодействия этих систем.
Цель хорошо спроектированного переоборудования — не выбрасывать все оригинальные компоненты. Там, где это возможно, проверенные части существующего станка могут быть сохранены и интегрированы с новым оборудованием волоконного лазера. Это снижает ненужные изменения и сохраняет привычные функции станка.
Однако переоборудование также должно добавить функции, которые не требовались в оригинальной конфигурации CO₂. К ним относятся управление рабочим циклом волоконного лазера, управление автофокусом, оптический контроль температуры, удалённая диагностика и оборудование, специально адаптированное для волоконной резки.
1. Резательная головка с волоконным лазером и оригинальная система высотного датчика
Одним из самых заметных изменений является замена оригинальной CO₂-резательной головки на резательную головку с волоконным лазером.
Во время переоборудования оригинальные емкостные компоненты высотного датчика TRUMPF могут быть адаптированы к новой головке. Узел датчика и его оригинальное кабельное соединение остаются подключенными к контроллеру высоты TRUMPF, что позволяет станку продолжать отслеживать расстояние между соплом и поверхностью листа.
Сохранение этой части оригинальной системы управления высотой имеет два важных преимущества:
- Это сохраняет проверенную функцию машины.
- Это уменьшает количество ненужных изменений в оригинальной архитектуре управления.
Головка резки должна выбираться в соответствии с предполагаемой мощностью лазера. Например, головка, рассчитанная на мощность до 8 кВт, может поддерживать модернизацию на 6 кВт, тогда как система на 12 кВт требует головки, предназначенной для более высокой мощности.
2. Мониторинг оптической температуры и автоматическая защита
Чистая и исправная оптика необходима при резке мощным волоконным лазером. Загрязнение или повреждение защитного окна, фокусирующей линзы или коллимирующей оптики может привести к повышению температуры внутри головки резки.
Система модернизации использует программное обеспечение для мониторинга оптических температур в реальном времени. Если контролируемая температура превышает установленный предел, головка резки посылает сигнал тревоги контроллеру модернизации. Контроллер затем передаёт ошибку машине TRUMPF для остановки резки.
Эта цепочка защиты помогает предотвратить развитие небольшой оптической проблемы в более серьёзное повреждение:
Также может быть предоставлено специальное мобильное устройство для локального мониторинга данных головки резки, что даёт оператору удобный способ просмотра оптического состояния во время производства и обслуживания.
3. Серводвигатель автофокуса
В отличие от оригинальной оптической схемы, новая головка для резки волокном требует специального управления автофокусом. Серводвигатель автофокуса перемещает внутреннюю систему фокусировки в нужное положение согласно командам контроллера модернизации.
Положение фокуса — критический параметр процесса. Прокол, резка, удаление плёнки и различные комбинации материалов или толщин могут требовать разных положений фокуса. Серводвигатель позволяет точно контролировать эти положения в рамках цикла работы машины.
Система также предоставляет режим ручной фокусировки для настройки. Это особенно полезно при проверке и регулировке выравнивания сопла, так как техник может перемещать фокус непосредственно из интерфейса модернизации, не полагаясь на обычную автоматическую последовательность.
4. Промышленный шлюз удалённого обслуживания
Удалённая поддержка является важной частью современной системы модернизации, особенно когда машина установлена далеко от поставщика модернизации.
Промышленный шлюз удалённого обслуживания обеспечивает безопасный доступ к контроллеру модернизации и сенсорному экрану при подключении устройства к интернету. При наличии авторизации и действительного соединения сервисные инженеры могут проверять состояние системы и просматривать тревоги без немедленного выезда на объект. Sky Fire Laser также предоставляет опцию удалённого ввода в эксплуатацию и технической поддержки для подходящих проектов.
В зависимости от подключённых сигналов удалённая диагностика может охватывать:
- сигналы тревоги режущей головки и оптической температуры;
- сигналы тревоги источника волоконного лазера;
- сигналы тревоги водяного охладителя;
- статус автофокуса и контроллера; и
- другие неисправности, интегрированные в систему модернизации.
Удалённый доступ не заменяет обслуживание на месте, но может значительно улучшить первоначальную диагностику неисправностей. Во многих случаях сервисная команда может определить затронутую подсистему и направить клиента к правильному следующему шагу до организации выезда на объект.
5. Контроллер интерфейса модернизации: ядро преобразования
Контроллер интерфейса является центральным звеном между исходной машиной TRUMPF и новым оборудованием с волоконным лазером. Для управления этим преобразованием сигналов и дополнительными функциями волоконного лазера используется специализированная система управления модернизацией TRUMPF CO₂-в-волоконный лазер.
Его задача — принимать сигналы процесса от управления TRUMPF, интерпретировать их и генерировать команды, необходимые для нового оборудования.
Сигналы, получаемые от исходной машины
Контроллер может захватывать команды и параметры, такие как:
- состояния пробивания и резки;
- запрашиваемая мощность лазера; и
- частота импульсов.
Сигналы, отправляемые в систему волоконного лазера
После обработки сигналов исходной машины контроллер отправляет необходимые выходные сигналы в:
- источник волоконного лазера;
- серводвигатель автофокуса; и
- другие устройства безопасности и управления для модернизации.
Эти выходы могут включать включение лазера, требуемую мощность, частоту, коэффициент заполнения и команды по положению фокуса.
Это преобразование сигнала необходимо, потому что источник CO₂-лазера и источник волоконного лазера работают с разными требованиями к управлению. Контроллер интерфейса позволяет исходному ЧПУ оставаться основным управлением машины, одновременно предоставляя источнику волоконного лазера дополнительные необходимые команды.
6. Почему необходимо добавить управление коэффициентом заполнения
В исходной конфигурации CO₂ машина в основном обеспечивает команды мощности и частоты лазера. Процесс с волоконным лазером также сильно зависит от коэффициента заполнения — процента каждого периода импульса, в течение которого лазер излучает.
Коэффициент заполнения особенно важен при пробивке. Если энергия подается слишком быстро и в избытке, пробивка может стать нестабильной и вызвать сильное разбрызгивание или резкий выброс. Это особенно актуально при использовании кислорода для обработки углеродистой стали.
Поэтому сенсорный экран модернизации позволяет задавать значения коэффициента заполнения для различных операций, включая:
- пробивка;
- обычная резка;
- маркировка или гравировка; и
- снятие защитной пленки перед резкой.
При обычной резке может использоваться коэффициент заполнения, близкий к непрерывной работе, тогда как при пробивке часто требуется более низкое, тщательно настроенное значение. Точные параметры зависят от мощности лазера, материала, толщины, вспомогательного газа, конфигурации насадки и требуемого результата процесса. Их необходимо устанавливать при вводе в эксплуатацию, а не слепо копировать с другой машины.
7. Функции сенсорного экрана для настройки и выравнивания насадки
Сенсорный экран модернизации — это не просто индикатор состояния. Он предоставляет функции процесса, недоступные в оригинальном интерфейсе CO₂ машины.
Одной из ключевых функций является тест центрирования насадки. Для стабильной резки лазерный луч должен проходить через центр отверстия насадки. Техник может установить низкую мощность теста, длительность импульса, частоту и коэффициент заполнения, затем запустить короткий импульс для проверки положения луча на мишени.
Если метка смещена от центра, режущая головка регулируется, и тест повторяется до правильного выравнивания луча.
Сенсорный экран также позволяет вручную перемещать фокус во время этой процедуры, что ускоряет и упрощает настройку. Поскольку даже небольшая ошибка выравнивания может повлиять на подачу газа, качество реза или срок службы насадки, эта функция является важным инструментом при вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании.
8. Индивидуальное механическое крепление и управление кабелями
Оптоволоконную режущую головку нельзя просто прикрутить на место оригинальной CO₂ головки. Требуется набор индивидуальных механических деталей для надежного крепления новой головки к существующей конструкции машины.
Эти детали могут включать:
- крепежная пластина режущей головки;
- кронштейны и монтажные блоки;
- адаптеры, соответствующие оригинальному слайду или каретке; и
- крепления из листового металла для кабель-канала.
Кабель-канал должен надежно нести оптоволоконный кабель, электрические кабели, линии подачи вспомогательного газа и другие коммуникации при движении режущей головки. Его прокладка должна учитывать минимальный радиус изгиба оптоволоконного кабеля и предотвращать трение, скручивание или помехи на всем протяжении перемещения по оси.
Эти компоненты могут показаться простыми, но их размеры и положения установки основаны на геометрии машины и опыте модернизации. Механическая точность напрямую влияет на выравнивание головки, надежность движения и долгосрочную стабильность.
9. Керамический адаптер и двухслойные насадки
Оригинальная установка TRUMPF для CO₂ обычно использует однослойное сопло. Волоконная лазерная резка, однако, может требовать другой конструкции сопла. Для кислородной резки углеродистой стали часто применяются двухслойные сопла.
Оригинальный керамический держатель и стандартное сопло волоконного лазера могут иметь несовместимые резьбы или размеры. Для решения этой проблемы может быть изготовлен специальный керамический адаптер с:
- внешние размеры, совместимые с узлом режущей головки TRUMPF;
- внутренняя резьба, предназначенная для необходимого сопла волоконного лазера.
Этот небольшой адаптер позволяет сохранить требуемый механический интерфейс при поддержке вариантов сопел, подходящих для волоконной лазерной резки.
10. Почему профессиональный ввод в эксплуатацию на месте необходим
Поставка комплекта для модернизации не означает, что преобразование можно выполнять самостоятельно.
TRUMPF выпускает множество моделей и конфигураций машин. Хотя контроллер, режущая головка, крепёжные детали и проводка могут быть собраны и протестированы до отгрузки, окончательная интеграция зависит от конкретной машины.
Работы на месте могут включать:
- проверка точной конфигурации машины;
- установка и выравнивание механических узлов;
- завершение электрических и управляющих подключений;
- адаптация логики сигналов и параметров машины;
- проверка блокировок и сигналов тревоги;
- выравнивание луча и сопла;
- тестирование перемещения фокуса;
- настройка параметров резки и пробивки;
- проверка производительности в реальных производственных условиях.
По этой причине установку и ввод в эксплуатацию должен выполнять опытный инженер по модернизации непосредственно на объекте заказчика. Модернизации TRUMPF могут быть сложнее, чем преобразования менее интегрированных платформ, и мелкие детали могут определить надёжность и безопасность готовой системы.
Заключение
Модернизация TRUMPF с CO₂ на волоконный лазер — это не просто замена одного компонента. Это скоординированная интеграция нового лазерного источника и режущей головки с оригинальной ЧПУ машины, контролем высоты, платформой движения, системой безопасности и периферийным оборудованием.
Ключевые элементы включают:
- волоконная режущая головка с соответствующей мощностью;
- сохранённые и адаптированные компоненты TRUMPF для измерения высоты;
- защита от перегрева в реальном времени с помощью оптических датчиков;
- управление автофокусом;
- специализированный контроллер преобразования сигналов;
- функции рабочего цикла и центрирования сопла;
- удалённая диагностика;
- специальное крепежное и кабельное оборудование;
- адаптеры сопел, разработанные для технологии волоконной лазерной резки.
Когда эти системы проектируются, устанавливаются и вводятся в эксплуатацию как единый комплекс, существующая платформа машины может получить возможности обработки с помощью волоконной лазерной технологии, сохраняя при этом ценные части оригинального оборудования.
Планируете модернизацию TRUMPF? Если вы рассматриваете модернизацию вашего лазерного резака TRUMPF, первым шагом является определение точной модели станка, года выпуска, текущей мощности лазера, рабочего пространства, версии контроллера, материалов, диапазона толщин и производственных требований. Эта информация позволяет оценить техническую осуществимость и определить правильную конфигурацию модернизации. Вы также можете ознакомиться с нашим обзором решения по модернизации TRUMPF CO₂ на волоконный лазер или связаться с командой Sky Fire Laser для оценки, специфичной для вашей модели.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли преобразовать любой лазерный станок TRUMPF CO₂ в волоконный?
Не автоматически. Возможность зависит от модели станка, возраста, механического состояния, конфигурации ЧПУ и электрической системы, рабочего пространства и требуемой выходной мощности. Необходима техническая оценка перед подтверждением плана модернизации.
Можно ли использовать оригинальный контроллер TRUMPF?
В представленном подходе оригинальный ЧПУ остаётся основным контроллером станка. Специальный интерфейсный контроллер преобразует его сигналы процесса в команды, подходящие для волоконного лазерного источника и системы автофокуса.
Можно ли сохранить оригинальную режущую голову?
Голова для резки CO₂ заменяется на голову для резки волоконным лазером. Некоторые оригинальные компоненты, например части ёмкостной системы измерения высоты, могут быть сохранены и адаптированы, если это технически целесообразно.
Какую лазерную мощность можно установить?
Требуемая мощность зависит от применения и конфигурации станка. Режущая голова, лазерный источник, охладитель, электрическая система, система вытяжки и меры безопасности должны быть указаны для выбранной мощности. Голова с номиналом 8 кВт может использоваться в системе на 6 кВт, тогда как модернизация на 12 кВт требует компонентов с соответствующим номиналом.
Можно ли установить модернизацию удалённо?
Удалённая поддержка полезна для диагностики и устранения неполадок, но физическую модернизацию и окончательную наладку должны выполнять опытные инженеры на месте. Модельно-специфические механические, электрические, управляющие и технологические настройки не могут быть полностью решены только с помощью удалённого руководства.
TRUMPF является товарным знаком его соответствующего владельца. В этой статье описывается независимое решение для модернизации и не подразумевается аффилиация с TRUMPF или одобрение со стороны компании.
