Spezifikationen

 Technische Spezifikationen

Optische Rotationsgeschwindigkeit:	30000 U / min
Rundheit der Umlaufbahn:	1 µm @ d = 100 mm
Gesamtgewicht (ohne Schaltschrank):	35 kg
Spannung:	400 V, 50 Hz
Stromaufnahme:	max. 32 A
Abmessungen:	600 x 800 x 1550 mm

Bohrgeometrien

Erziehlbare Bohrgeometrien

Der mögliche minimale und maximale Bohrungsdurchmesser hängt direkt von der Fokussierlinse ab.

          Brennweite 100 mm   ->   Lochdurchmesser:   90 µm - 1,2 mm
          Brennweite 50 mm     ->   Lochdurchmesser:   50 µm - 0,8 mm

Die Konizität der Bohrung kann nicht exakt angegeben werden, weil neben dem Anstellwinkel noch zahlreiche andere Prozessparameter die Konizität einer Bohrung beeinflussen (z.B. Laserleistung, Pulsenergie, Repetitionsrate, Brennweite der Fokussierlinse, Fokusdurchmesser, Fokuslage auf dem Werkstück, Prozessgas etc.).

Die folgenden Werte geben den Winkel wider, auf welchem der Laserstrahl durch die Trepanieroptik angestellt wird. Die realen Bohrergebnisse können davon leicht abweichen.

Minus-Werte bedeuten negativ konische Bohrungen (Austrittdurchmesser größer als Eintrittdurchmesser).

Konfiguration: GL.trepan direkt vor den Fokussierlinsen, Abstand ca. 200mm

Fokussierlinse f=50mm Ø µm Konizität (Grad) 50 9,0 -4,8 100 9,0 -4,7 200 9,2 -4,5 300 9,4 -4,4 500 9,7 -4,0 700 10,12 -3,7

Fokussierlinse f=100mm Ø µm Konizität (Grad) 100 6,5 -0,4 150 6,5 -0,4 200 6,5 -0,4 300 6,5 -0,4 500 6,6 -0,3 800 6,7 -0,2 1200 6,8 -0,1

Konfiguration: GL.trepan - Fokussierlinse: 2 Meter Abstand

Fokussierlinse f=50mm Ø µm Konizität (Grad) 50 10,0 -3,8 100 11,1 -2,6 150 12,2 -1,5 200 13,3 -0,4 300 15,6 1,8 500 20,0 6,3 700 24,5 10,8

Fokussierlinse f=100mm Ø µm Konizität (Grad) 100 7,0 0,1 150 7,3 0,4 200 7,5 0,7 300 8,1 1,2 500 9,2 2,3 800 10,8 3,9 1200 13,0 6,1

Konfiguration: GL.trepan - Fokussierlinse: 2 Meter Abstand mit der Option GL.trepan größerer Anstellwinkel

Fokussierlinse f=50mm und Option größerer Anstellwinkel Ø µm Konizität (Grad) 50 7,9 -5,8 100 7,0 -6,8 200 5,1 -8,7 300 3,2 -10,5 500 -0,6 -14,3 700 -4,4 -18,1

Fokussierlinse f=100mm und Option größerer Anstellwinkel Ø µm Konizität (Grad) 100 6,0 -0,9 150 5,7 -1,2 200 5,5 -1,4 300 5,0 -1,9 500 4,0 -2,9 800 2,5 -4,3 1200 0,6 -6,3

GL.trepan - OEM

Die Bohroptik GL.trepan ist von der GFH GmbH auch als OEM-Produkt erhältlich. Unter folgenden Voraussetzungen lässt sich die Optik mit vollem Funktionsumfang in eine bereits bestehende Anlage integrieren:

Strahlquelle
Jede GL.trepan wird für eine definierte Wellenlänge justiert. Sollten Strahlquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen eingesetzt werden, so müssen die optischen Elemente getauscht werden.
GL.trepan kann für Laser mit Pulsdauern von Millisekunden bis zu Femtosekunden (> 300fs) und einer gaußförmigen Intensitätsverteilung eingesetzt werden. Zudem muss der Laserstrahl muss kollimiert sein, einen Durchmesser zwischen 4 und 8 mm besitzen und eine Pointing-Stabilität bzw. Laserpositionsdrift unter 0,1mrad/Stunden einzuhalten. Die Unrundheit des Strahlprofils, die prozentual durch das Verhältnis von kurzer Achse zu langer Achse definiert wird, sollte unter 20% liegen.

Steuerung des Laserkopfs
Die Laserleistung wird durch analoge Spannungen von 0 bis 10Volt eingestellt. Das entspricht einer prozentualen Laserleistung von 0 – 100%. Die Pulswiederholfrequenz und eventuelle Teiler können über eine Profibus-Schnittstelle oder EtherCAT gesetzt werden. Es steht ein Echtzeit-Signal (TTL) zur Freigabe des Lasers zur Verfügung.
Eine vollständige Einbindung des Lasers ist vom Lasertyp abhängig. Der Aufwand und die damit verbundenen Kosten müssen im Einzelfall betrachtet werden.

Einbindung in die Maschinensteuerung
Die Kommunikation der GL.trepan mit der übergeordneten Anlage funktioniert über eine Ethernet-Verbindung. Die Maschinensteuerung schickt die Bohrprogrammnummer an die GL.trepan-Steuerung und bekommt eine Rückmeldung über die Abarbeitung des Bohrzyklus (TLV-Protokoll)

Anlagentechnik
Wenn bereits ein Bearbeitungssystem mit einem Laser und Mehr-Achssystem vorhanden ist, kann die Trepanieroptik nachträglich integriert werden. Die Integration kann sowohl direkt auf einer vorhandenen Z-Achse vor der Fokussiereinheit oder auch bis zu 3 Meter von den Fokussierlinsen entfernt erfolgen. Dieser zulässige Abstand bietet dem Kunden die Freiheit, das System in die Anlage optimal zu integrieren.
Um ein Abschneiden der Laserstrahlung zu vermeiden, müssen alle Aperturen bzw. Spiegel zwischen GL.trepan und Fokussieroptik einen Durchmesser von 2 Zoll aufweisen.

Optionen

GL.Optifix

Mit dem Modul GL.optifix wird der Laserstrahl auf das Werkstück fokussiert.

Die GL.Optifix beinhaltet eine speziell für das Wendelbohren designte Fokussierlinse, welche die Abbrationen (optische Verzerrungen) deutlich reduziert. Diese Linse ist in X- und Y-Richtung verstellbar und besitzt eine freie Apertur von 30mm.

Um die Effizienz und die Qualität der Bohrung zu erhöhen, erfordert der Bearbeitung oftmals Prozess- oder Schutzgase. Für diese Anwendungsfälle ist die GL.optifix mit einer Gasdüse ausgestattet. Die Gasdüse lässt sich in drei Freiheitsgraden (x, y, z) verstellen. Außerdem ist ein Schutzglas integriert, welches die Fokussieroptik vor Verschmutzungen auf Grund der Laserbearbeitung schützt.

Die Leistung der auf dem Markt verfügbaren Laser steigt auf Grund technologischer Weiterentwicklungen stetig an. Dennoch ist die benötigte Laserleistung oftmals durch die Repetitionsrate und Pulsenergie beschränkt. Für diesen Fall kann die Laserleistung mit der GL.optifix auf zwei Bohrköpfe (optional) aufgeteilt werden, was eine deutliche Zeit- und somit auch Kostenersparnis zur Folge hat.

CAD-Darstellung von GL.optifix

Maßzeichnung von GL.optifix mit zwei Bohrköpfen (optional)

Die GL.optifix wird über 4 Gewindebohrungen M6 befestigt. Das Gewicht mit einem Bohrkopf beträgt ca. 10 kg.

Um zu gewährleisten, dass der Laserstrahl später senkrecht auf die Werkstückoberfläche auftrifft, muss der Strahl von vorgelagerten Optiken so abgelenkt werden, dass dieser mittig und senkrecht durch die Eintrittsapertur von GL.optifix trifft.

GL.trepan Polarisation

Die Rundheit des Austritts einer Bohrung wird vom Polarisationszustand des Lasers beeinflusst. Mit der Option GL.trepan Polarisation bieten wir eine integrierte Lösung an um die lineare Polarisation der Laserstrahlung in eine zirkulare umzuwandeln. Diese optische Komponente ist jeweils für einen Wellenlängenbereich erhältlich.

GL.trepan gleiche Strahlengangshöhe

Auf Grund des optischen Konzeptes ist die Strahlengangshöhe am Eintritt und Austritt von GL.trepan unterschiedlich (Austrittsstrahlenhöhe = Eintrittsstrahlenhöhe + 24,5 mm).
Bei der Integration von GL.trepan in ein vorhandenes Gesamtsystem kann es jedoch von Vorteil sein, wenn sich sowohl der Ein- als auch Austritt in einer Ebene befindet.
Für diesen Fall wird eine Konfiguration mit gleicher Strahlengangshöhe angeboten, bei welcher sowohl der Eintritt- als auch der Austrittsstrahl eine Höhe von 70 mm besitzen.

GL.trepan Wasserkühler

Die Spindel der GL.trepan muss aktiv mit Wasser gekühlt werden.
Mit der Option GL.trepan Wasserkühler wird dies durch einen Luft-Wasser-Wärmetauscher realisiert. Diese Wasserkühlung wird zudem in die Steuerung der GL.trepan eingebunden, so dass wichtige Kennwerte ausgelesen und Überwacht werden können.

GL.trepan größerer Anstellwinkel

Mit dieser Option kann auch bei großem Abstand zwischen GL.trepan und der Fokussieroptik ein hoher Anstellwinkel erreicht werden.
Die folgende Tabelle zeigt die theoretisch möglichen Werte bei einer Distanz von 2 m zwischen Trepanier- und Fokussieroptik.

Fokussierlinse f=50mm und Option größerer Anstellwinkel Ø µm Konizität (Grad) 50 7,9 -5,8 100 7,0 -6,8 200 5,1 -8,7 300 3,2 -10,5 500 -0,6 -14,3 700 -4,4 -18,1

Fokussierlinse f=100mm und Option größerer Anstellwinkel Ø µm Konizität (Grad) 100 6,0 -0,9 150 5,7 -1,2 200 5,5 -1,4 300 5,0 -1,9 500 4,0 -2,9 800 2,5 -4,3 1200 0,6 -6,3