Die strukturellen Unterschiede zwischen dem Spiegelsystem und dem linearen Schneidsystem

Im Bereich der Laserbearbeitung werden Laserschneidanlagen hauptsächlich in Galvanometerscansysteme und lineare Bewegungsschneidanlagen unterteilt. Sie weisen deutliche Unterschiede in Bezug auf Konstruktionsdesign, Bewegungsmechanismen und Einsatzszenarien auf. Das Verständnis ihrer strukturellen Eigenschaften ist entscheidend für die Auswahl der Ausrüstung und die Optimierung von Prozessen.

1. Aufbau von Galvanometerscansystemen

Ein Galvanometerscansystem verwendet Hochgeschwindigkeitsspiegel, um den Laserstrahl-Scannpfad zu steuern. Die Hauptkomponenten umfassen:

Laserquelle
Der Laser sendet einen Strahl aus, der kollimiert wird, um ein paralleles Licht zu erzeugen, und bietet eine stabile Quelle für das Scannen.

Galvo-Scanning-Einheit
Das System verwendet zwei senkrecht zueinander angeordnete Hochgeschwindigkeitsspiegel (X- und Y-Galvos), um die horizontale und vertikale Ablenkung des Laserstrahls zu steuern. Die Galvospiegel werden von Hochgeschwindigkeitsmotoren angetrieben und mit Sensoren zur präzisen Winkelpositionierung ausgestattet.

Fokussieroptik
Der abgelenkte Laserstrahl wird mithilfe einer Fokussierlinse oder einer F-Theta-Linse auf die Werkstückoberfläche fokussiert, wodurch eine konstante Spotgröße und Energiedichte gewährleistet wird.

Kontrollsystem
Der Galvo-Controller erzeugt Steuersignale basierend auf dem Schneidpfad, um eine Hochgeschwindigkeits-Strahlablenkung zu erreichen. Da das Schneiden durch Strahlablenkung erfolgt, ist die mechanische Bewegung in einem Galvo-System minimal, was eine schnelle Reaktion ermöglicht.

Strukturelle Merkmale

Kompakte Bauweise, geeignet für kleine bis mittlere Arbeitsbereiche.

Hohe Scanningsgeschwindigkeit, sorgt für effiziente Bearbeitung.

Die Genauigkeit hängt von der Winkelpräzision der Galvos und der optischen Fokussierqualität ab.

2. Aufbau von Schneidsystemen mit linearer Bewegung

Lineare Bewegungsschneidsysteme erreichen das Schneiden, indem der Laserkopf oder das Werkstück entlang mechanischer Führungen bewegt wird. Die Hauptkomponenten umfassen:

Laserquelle
Der Laserstrahl wird über Faseroptik oder Freiraumoptik an den Schneidkopf übertragen.

Bewegungsmechanismus mit linearer Führung
Der Laserkopf oder das Werkstück bewegt sich entlang X- und Y-linearer Führungen. Die Führungen arbeiten typischerweise mit Schrauben- oder Zahnradgetriebesystemen und werden von Servomotoren angetrieben, um eine präzise Positionierung und einen stabilen Schnitt zu gewährleisten.

Fokussierender Schneidkopf
Der Laserstrahl wird durch eine Linse im Schneidkopf auf die Materialoberfläche fokussiert. Der Schneidkopf bewegt sich mechanisch entlang der vorgesehenen Bahn, um das Material zu schneiden.

Kontrollsystem
Ein CNC-Controller steuert die Bahnplanung und die synchronisierte Bewegungssteuerung. Die mechanische Trägheit ist erheblich, und Beschleunigung/Verzögerung ist durch die konstruktive Auslegung begrenzt.

Strukturelle Merkmale

Geeignet für große Arbeitsbereiche und das Schneiden von dickem Material.

Die Länge der Schneidbahn ist nicht durch den optischen Abtastbereich begrenzt.

Die mechanische Struktur ist komplex, das Systemvolumen groß und die Geschwindigkeit durch Trägheit begrenzt.

3. Wichtige strukturelle Unterschiede

Die wesentlichen strukturellen Unterschiede zwischen Galvo-Scansystemen und linearen Schneidsystemen liegen in den Bewegungsmechanismen und der mechanischen Belastung:

Bewegungsmechanismus

Galvo-System: Das Schneiden erfolgt durch Ablenkung des Laserstrahls, wobei sich mechanische Bauteile kaum bewegen.

Lineares System: Das Schneiden erfolgt durch Bewegung des Laserkopfs oder des Werkstücks entlang von Führungen, mit erheblicher mechanischer Bewegung.

Mechanische Trägheit

Galvo-System: Geringe Trägheit, schnelle Reaktion.

Lineares System: Hohe Trägheit, Beschleunigung und Verzögerung sind durch die mechanische Struktur begrenzt.

Optische Konstruktion

Galvo-System: Basierend auf Hochgeschwindigkeitsspiegeln und Fokussierlinsen; der optische Pfad ist festgelegt.

Lineares System: Der optische Pfad ist relativ fest; der Laserkopf bewegt sich mechanisch, um den Schneidbereich abzudecken.

Anwendungsszenarien

Galvo-System: Geeignet für dünne Materialien, kleine Arbeitsbereiche und hochpräzises Schneiden.

Lineares System: Geeignet für dicke Materialien und große Arbeitsbereiche; die Genauigkeit hängt von Führungschiene und Antriebssystemen ab.

Galvo-Scansysteme und lineare Bewegungsschneidsysteme unterscheiden sich grundlegend im strukturellen Aufbau. Galvo-Systeme verwenden die Strahlablenkung als Hauptbewegungsmechanismus, wodurch sie ideal für Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisionsschneiden sind. Lineare Bewegungssysteme basieren auf mechanischen Führungen und eignen sich für das Schneiden großer Flächen und dicker Materialien. Das Verständnis dieser strukturellen Unterschiede ist entscheidend für die Auswahl geeigneter Laserschneidausrüstung und die Optimierung von Bearbeitungsabläufen.