Laserové značení součástí z korozivzdorných ocelí

Pelhřimovská firma Tradeko se nyní zabývá výrobou soustružených strojních součástí z korozivzdorných ocelí. Disponuje moderním strojním parkem zahrnujícím soustružnická centra s frézovacími vřeteny pro díly o průměru od 5 do 150 mm. Většina je z oceli 1.4571 (316Ti), která je vhodná pro hydraulické systémy i chemický průmysl. Ze speciálních slitin odolných proti mořské vodě se vyrábějí součásti pro lodní průmysl.
Vyráběné díly musí být individuálně označeny, aby bylo možné určit jejich typ, výrobce i materiál. U součástí pro tlakové systémy je požadováno i číslo tavby materiálu. Ing. Zdeněk Lapáček, ředitel firmy Tradeko, k tomu řekl: „Celkem 80 % dílů, které vyrábíme, nese jednoznačnou identifikaci. Požadavky na značení rostou, a to jak ze strany předpisů a norem, tak ze strany zákazníků. Určitě si dovedete představit, že vytvořit značení na dílu, který má průměr pod 10 mm a na délku do 15 mm, je náročné. To je jeden z důvodů, proč jsme se rozhodli používat laserové značení, moc jiných rozumných alternativ není.“ Značení se provádí alfanumerickými znaky, aby je bylo možné přečíst pouhým okem (popř. pod lupou).
Dosud používala firma pro značení mikroúderová zařízení. Tím se do povrchu materiálu vytvářejí malé důlky, které dohromady tvoří požadované znaky. Nevýhodou této metody je především časová náročnost: Každý díl je nutné upnout do stroje a během práce jím pootáčet. Právě pro zvýšení produktivity se firma rozhodla pořídit si stanici pro laserové značení LC 3000 od firmy Panasonic.

StaniceLC 3000 pro laserové značení 

Jde o ucelené pracoviště, které nejen realizuje vlastní proces značení, ale také zajišťuje potřebnou bezpečnost procesu, při němž se pracuje s nebezpečným laserovým zářením. Stanice LC 3000 jsou zvláště vhodné pro malé a střední firmy, které vyrábějí sortiment v malých sériích. Panasonic nabízí několik variant lišících se použitou laserovou hlavou a konstrukčním uspořádáním. Díky tomu je možné sestavit konfiguraci vhodnou pro značení konkrétních typů výrobků z plastu nebo z kovu.
Z hlediska konstrukčního uspořádání jsou k dispozici tři základní varianty. První je stanice vybavená třemi osami se servomotory (pojezdy X/Y/Z 500/430/350 mm), druhá je vybavena rotační osou a třetí otočným indexovacím stolem o průměru 650 mm. Kromě laserového popisovacího systému, upínací desky a pohonů je stanice vybavena také krytem s bezpečnostními dveřmi se servopohonem, výkonnou odsávací jednotkou, vnitřním osvětlením, řídicím PLC a průmyslovým počítačem, kde jsou nainstalovány aplikace potřebné pro značení.
Laserový systém je možné zvolit podle toho, na jaký materiál a geometrický tvar se bude značení vytvářet: může to být vláknový laser Panasonic (FAYb) pro popis plastů a kovů nebo CO2 laser pro organické látky. Panasonic má v nabídce široké spektrum laserových popisovacích systémů od 10 do 100 W a s popisovatelnou plochou až 330 x 330 mm.

Snižuje náklady a zkracuje dobu uvedení do provozu
Proč se firma rozhodla právě pro tuto stanici? Rozhodnutí zdůvodňuje Zdeněk Lapáček: „Pro nás je velkou výhodou, že Panasonic dodává kompletní pracovní stanici včetně bezpečnostních prvků, odsávání a průmyslového počítače pro programování procesu značení. Měli jsme i nabídky od konkurence, ale ta nám nabízela jen samotný laser, na zbytek pracoviště bychom si museli najít firmu, která by nám stanici realizovala, což by řešení prodražilo a prodloužilo dobu uvedení do provozu. Pracovní stanici LC 3000 stačí nakonfigurovat podle toho, jaký typ dílů chceme značit, a potom je zákazníkovi dodána jako celek. Firma Kipex, která nám stanici zprovoznila, tak neměla mnoho práce. Zajistili nám školení i konzultace a poskytují servis.“ Navíc lze stanici dovybavit nožním ovládacím pedálem, na nějž je obsluha zvyklá z mikroúderových stanic.

Značení 2D versus 3D
Pracovní stanice LC 3000 ve firmě Tradeko je vybavena laserovým popisovacím systémem s vláknovým laserem FAYb LP-Z250. Jde o tzv. 3D laserový popisovací systém umožňující díky ovládání osy Z značení šikmých, konvexních a konkávních ploch ve výškovém rozsahu 50 mm. Uvnitř daného rozsahu zůstává velikost laserového bodu stabilní, což zajišťuje konzistentní a vysoce kvalitní značení. Spolu s velkým pracovním polem, v němž je možné značení provádět (120 x 120 mm), to dovoluje značit i složité tvary bez ztráty kvality značení na okrajích.
Ve firmě tak díky 3D značení mohou na stůl pracovní stanice umístit přípravek s několika desítkami výrobků a označit je všechny najednou – ať jde o popisy na válcové ploše, nebo na různých stěnách hranolu šestiúhelníkového nebo osmiúhelníkového průřezu. Podle Zdeňka Lapáčka je možnost 3D popisování pro tuto úlohu naprosto zásadní: „U jednodušších 2D systémů bychom museli značit každou součástku zvlášť. Ve srovnání se značením mikroúdery by to nebyla žádná úspora času, naopak.“
Tradeko značí díly laserovým gravírováním – laser sice umožňuje i značení vyžíháním povrchu oceli, kdy se pouze mění barva a žádný materiál se neubírá, ale to v tomto případě není vhodné. V drsném prostředí, pro nějž jsou díly často určeny, by mohlo brzy dojít ke ztrátě čitelnosti značení.
Značení gravírováním má ale nevýhodu: Materiál odebíraný ze značeného dílu se rozptyluje do prostředí a může se usazovat na čočce laseru. Tím se snižuje kvalita značení, a čočku je proto třeba pravidelně čistit. Panasonic ale pamatuje na to, aby servisní intervaly co nejvíce prodloužila, proto je stanice LC 3000 vybavena výkonným odsáváním a odlučovačem. Nejčastěji se používá jednotka LFE-275 s nominálním průtokem 80 m3/h při 1900 Pa, volitelně i výkonnější externí jednotky. Kromě odsávání zbytků materiálu z pracovního prostoru stanice jednotka také zamezuje jeho rozptýlení v okolním prostředí. Takže jediné, co je třeba otřít po každém značení, je povrch značených dílů, kde okolo značení vzniká slabý nános.

Jednoduché programování usnadňuje využití
Zdeněk Lapáček měl obavy z toho, že hodně času zabere nastavování, seřizování a programování laserové stanice. Programování 3D značení je totiž složitější než u 2D značení. Chtěl proto, aby bylo možné programy připravovat předem podle výkresů v CAD. Software je na tuto možnost připraven, ale nakonec se ukázalo, že to není nutné.
„Kolegové, kteří se naučili se softwarem pracovat, mě přesvědčili, že tvorba programu pro značení je tak snadná a rychlá, že žádná příprava předem není třeba. V podstatě jde jen o to, aby se obsluha naučila dobře ovládat software nainstalovaný v průmyslovém pc. V něm se nastavuje vše, co je třeba: obsah značení, místo, kde se má popis vytvořit, úhel nebo poloměr plochy, kde bude značení vytvářeno, a několik dalších parametrů. To je vše. Po krátkém zaškolení je celé nastavení velmi rychlé,“ upřesňuje Zdeněk Lapáček.
Na průmyslovém počítači, který je součástí stanice, je nainstalován software Laser Marker NAVI Plus. Je to jednoduše a intuitivně ovladatelné rozhraní, které usnadňuje konfiguraci značení a umožňuje snadno plánovat a vytvářet jeho rozvržení. Software také dovoluje sledovat provoz systému, kontrolovat protokoly chyb a stavy vstupů a výstupů. Pro grafickou práci jsou určeny aplikace Logo Data Conversion a Logo Data Editing.

Návratnost
V současnosti značí Tradeko až 5000 obrobků denně. K tomu má jednu laserovou stanici LC 3000 a čtyři poloautomatické stanice pro značení mikroúderem, z nichž aktivně jsou využívány dvě. Značení mikroúderem se používá především jako záložní varianta, popř. tam, kde laserové značení nevyhovuje, např. když zákazník díl opatřuje povlakem, pro nějž je značení laserem příliš mělké a nebylo by čitelné.
Na otázku o návratnosti investice do stanice LC 3000 Zdeněk Lapáček odpověděl: „LC 3000 stojí téměř desetkrát tolik než mikroúderová stanice, takže investici je třeba pečlivě zvážit. Spočítat přesně její návratnost není jednoduché, protože naše výroba je rozmanitá a pro všechny vyráběné díly laserové značení nevyužijeme. Odhaduji však, že do pěti let se nám investice vrátí. Výhodou 3D laserového značení je možnost značit mnoho dílů najednou, což značně zvyšuje produktivitu. Bez této možnosti by se nám laserové značení nevyplatilo.“ Velmi také oceňuje spolupráci s firmou Kipex, která jim pomohla se zprovozněním stanice i zaškolením obsluhy.

Petr Bartošík
Převzato z časopisu Automa 5/2023.
Foto: Tradeko

Publikováno: 12. 12. 2023 | Počet zobrazení: 51 10