Componenti per una saldatura ad alta precisione

I componenti di HepcoMotion (Gruppo Mondial) sono stati usati da Nanosystec per il suo robot per saldatura NanoWeld. Il laser dev’essere in grado di colpire in modo preciso, con uno spostamento di soli 100 nanometri: ed è qui che entra in gioco il sistema a guida di HepcoMotion.

di Maria Giulia Leone

Può un robot spostarsi per una distanza di soli 100 nanometri? Difficile da immaginare, poiché un capello umano è 700 volte più spesso. Nanosystec ha accettato la sfida, progettando un robot per saldatura che garantisce precisione anche a queste minuscole distanze, il NanoWeld. Ad assicurare questo livello di precisione è un sistema di guida fornito dallo specialista della movimentazione lineare HepcoMotion, azienda distribuita in Italia dal Gruppo Mondial. Ogni giorno miliardi di persone comunicano tramite e-mail e telefono; in tutto il mondo vengono trasmessi dati alla velocità della luce utilizzando fibre ottiche, un concetto ormai familiare.
Meno nota è invece l’esistenza di convertitori elettronici-ottici (E/O). Questi componenti, delle dimensioni di una zolletta di zucchero, permettono la trasmissione dei dati utilizzando diodi al laser per convertire gli impulsi elettromagnetici del microfono di un telefono in impulsi ottici e trasmetterli tramite le fibre ottiche.

Il laser deve colpire in modo molto preciso
Al centro del dispositivo si trova una piastra di carico regolabile che allinea accuratamente i diodi laser con la fibra ottica. Poiché le fibre ottiche presentano un diametro di soli dieci micrometri e il laser a diodi deve colpire il bersaglio esattamente al centro, ciò significa che è necessario uno spostamento nell’ordine di 100 nanometri. A titolo di raffronto: in un pezzo di metallo 1 nm equivale circa alla lunghezza di una fila di quattro atomi. Non appena l’allineamento è perfetto vengono posizionate due teste di saldatura che fissano le fibre ottiche protette da una guaina in metallo con un cordone di saldatura su due lati. Anche qui la precisione svolge un ruolo fondamentale.
Per risparmiare spazio e costruire un dispositivo più compatto, si è optato per un sistema basato su un circuito curvilineo piuttosto che utilizzare un sistema con gli assi XY.

Componenti che permettono spostamenti di nanometri
Per ottenere questo risultato, l’azienda si è rivolta allo specialista del movimento lineare HepcoMotion, che ha proposto le proprie guide circolari e i segmenti curvilinei PRT2.
Questo sistema comprende una serie di guide circolari e segmenti curvilinei disponibili in acciaio di alta qualità e in vari diametri, che possono essere utilizzati in combinazione con guide rettilinee per formare diversi tipi di circuiti aperti e chiusi.
Il robot NanoWeld utilizza quattro elementi curvilinei: due segmenti di 90° larghi 44 mm che sporgono sopra la piastra di carico e altri due segmenti di 90° larghi 76 mm sulla base.
Nanosystec ha sviluppato un carrello speciale per il sistema di guida su cui vengono spostati i laser.
Qui entra in gioco un altro componente del sistema PRT2: i cuscinetti che utilizzano la tecnologia con guida a V, disposti in modo concentrico ed eccentrico sul carrello. Le ruote si innestano sopra e sotto la guida a V dall’alto e dal basso, la guida V è temprata per induzione e quindi resistente all’usura.
Il movimento è assicurato da un pignone HepcoMotion che si innesta nell’ingranaggio esterno e trasmette la potenza del motore del carrello alla guida.
Ciò permette alle teste di saldatura laser di essere piegate rispetto alla verticale con un angolo di 70 gradi. Per consentire anche il posizionamento in orizzontale è possibile, su richiesta del cliente, montare il sistema su un carrello più ampio. Si sposta su un segmento curvilineo di 76 mm fissato alla base. Quindi anche dopo un lungo periodo di tempo, il movimento sarà ancora preciso poiché la tecnologia a V necessita solo di piccole quantità di lubrificante applicato alle superfici delle guide a V per assicurare una lunga durata.