BRPI1002699B1 - Lower inertial handler for laser cutting machines - Google Patents

Description

“MANIPULADOR DE BAIXA INÉRCIA PARA MÁQUINAS DE CORTE A LASER” Descrição A presente invenção se refere a um manipulador a inércia baixa para máquinas de corte a laser para metais em folha plana. O modelo mais comum de máquinas de corte a laser para metais em folha plana é aquele que tem óticas móveis e uma peça fixa. Em tal modelo de máquina, a folha que está sendo processada é colocada em um plano enquanto a ferramenta de corte (cabeça de foco) é movida ao longo dos eixos de movimento X-Y perpendiculares um ao outro e paralelos ao plano da folha, por meio de atuadores CNC adequados. Geralmente o primeiro eixo (X) é aquele com o percurso mais longo e é feito com um pórtico de descanso sobre dois guias paralelos ou sobre um único guia com uma viga em balanço. O segundo eixo ortogonal (Y) é montado, geralmente, no primeiro. O volume total de equipamentos de movimento ao longo de dois eixos assim concebidos é geralmente mais significativo, apesar de estar em linha com a tarefa.

Os perfis de corte a laser que são planos incluem geralmente uma quantidade de pequenos movimentos sinuosos, os quais para serem percorridos com precisão suficiente, exigem a adoção de dinâmicas limitadas, as quais se refletem em uma máquina de baixa produtividade. As dinâmicas (acelerações máximas) são limitadas devido às massas envolvidas. A estrutura que tem um eixo central, usado como um modo mediano entre o pórtico e soluções de viga em balanço, é afetada também por esse problema. Em outras palavras, os volumes do sistema de eixos Cartesianos X-Y e as acelerações exigidas para cortar contornos com pequenos raios de curvatura, na velocidade de processamento, são contra a tendência atual. Nós mostramos que a aceleração enquanto dobrando é v2/r, onde “v” é a velocidade específica de processamento de corte a laser e “r”é o raio de curvatura do perfil de corte em progresso. Se “r” é pequeno, então a aceleração se toma alta e a velocidade de processo “v”deveria ser reduzida para obter uma qualidade de processamento.

Uma primeira solução adaptada para superar o limite descrito acima foi alcançado com a adição de um segundo sistema de eixos cartesianos auxiliares x y, com volumes reduzidos e percursos, montados no primeiro sistema de eixos principais X Y (patente americana US 2004/0025761). Em um circulo de trabalho, poucos movimentos de arremesso são feitos com os eixos principais X Y e muitos movimentos locais tendo um arremesso curto e altas dinâmicas são feitas com o par de eixos Cartesianos auxiliares x y (solução X Y + xy).

Uma solução alternativa foi então vislumbrada e descrita na EP1366846 usando um eixo auxiliar linear único adicional x montado no eixo transversal Y, em troca apoiado pelo pórtico principal X. A massa que domina é aquela do pórtico principal X enquanto a massa pequena é dada pelo eixo transversal Y e o auxiliar x. Os movimentos largos, raros são executados com os eixos do pórtico principal X ainda no local, movimentos freqüentes que têm altas dinâmicas são executados com o par de eixos Y x (X+solução Yx).

Uma solução alternativa adicional surge com a patente americana US 2008/0197118), a qual substitui o sistema cartesiano adicional x y a baixa inércia com um mecanismo de posicionamento polar “pO” operado por dois deslizamentos motorizados de comprimento ajustável o qual se estende em direção à cabeça de corte a partir de um carro motorizado comum o qual é corrediço ao longo do eixo Y. Os movimentos largos, raros são executados com o eixo do pórtico X ainda no local, movimentos freqüentes que têm altas dinâmicas são executados com a combinação de três eixos Υρθ (X+ soluçãoYpã). O objetivo da presente invenção é prover uma solução alternativa adicional que misture as duas soluções mencionadas anteriormente e que permita aumentar o desempenho do trabalho da máquina enquanto assegurando a qualidade de corte da peça.

De acordo com a presente invenção, dito objetivo tem sido alcançado por um manipulador para máquinas de corte a laser para metais em folhas planas, incluindo um eixo X de movimento longitudinal e um eixo Y de movimento transversal perpendicular ao dito eixo longitudinal e paralelo ao plano da folha de metal, e um equipamento de suporte para uma cabeça de corte a laser a qual é deslocável ao longo dos ditos eixos, caracterizado pelo fato de que dito equipamento de suporte inclui dois blocos corrediços acionados por respectivos atuadores independentes para se moverem ao longo do eixo Y em uma distancia mútua variável, e hastes para a conexão articulada dos ditos blocos corrediços à dita cabeça de corte a laser.

Um primeiro atuador provê a mobilidade transversal ao longo do eixo Y e o segundo atuador colabora com o primeiro e com as hastes de conexão articuladas para adicionar uma mobilidade angular θ tendo um raio constante, à cabeça de corte a laser; a combinação dos dois movimentos provê a cobertura local Cartesiana exigida. Os movimentos largos, raros são executados com o eixo X ainda no local, movimentos freqüentes que têm altas dinâmicas são executados com o par de eixos Υθ (X+ soluçãoYÔ). A vantagem oferecida pela presente invenção é aumentar os desempenhos de trabalho da máquina enquanto assegurando a qualidade do corte da peça com um sistema móvel local em baixa inércia o qual usa apenas dois atuadores locais ao invés de três, como usado pelas soluções das Patentes Americanas US 2004/0025761 e US 2008/0197118. A solução EP 1366846, com dois atuadores locais, difere da presente invenção devido aos modos de posicionamento a baixa inércia, operados como uma combinação de movimentos lineares e polares.

Os atuadores de movimentos de baixa inércia da presente invenção ficarão cada vez mais claros a partir da descrição detalhada de uma máquina de corte a laser com um manipulador a baixa inércia, a qual é mostrada a título de exemplo, não limitativo, nos desenhos anexos, nos quais: Figura 1 mostra um exemplo de uma máquina de corte a laser tendo duas dimensões a qual usa um manipulador com eixos Χ+Υθ de acordo com a presente invenção;

Figura 2 mostra o detalhe ampliado do manipulador com os dois blocos de suporte corrediços da cabeça de corte a laser em uma posição de distância mútua máxima em uma extremidade do eixo Y;

Figura 3 mostra o detalhe ampliado de um manipulador em uma posição de distância mútua mínima na mesma extremidade do eixo Y;

Figura 4 mostra o detalhe ampliado do manipulador em uma posição de distância mútua máxima na outra extremidade do eixo Y;

Figuras 5 e 6, na posição da figura 2 mostram respectivas variantes do manipulador com atuadores do tipo diferente;

Figuras 7 e 8 mostram exemplos adicionais de máquinas usando o manipulador de acordo com a presente invenção. A figura 1 mostra uma máquina de corte a laser do tipo com portais de extremidade 1 e viga longitudinal central 2 conectando os dois portais.

Altemativamente uma estrutura de pórtico (figura 7) ou viga em balanço (figura 8) podem ser providas.

No exemplo da Figura 1, a viga central 2 (eixo X) suporta uma trave mestra 3 a qual pode deslizar longitudinalmente ao longo da viga 2 devido a um atuador principal (não mostrado). O atuador pode ser de qualquer tipo, tendo uma corrediça com motor linear, acionador de cremalheria-pinhão ou parafuso de avanço com bolas de recirculação.

Ao longo da viga mestra 3, que define um eixo Y paralelo ao plano da folha (não mostrado), dois blocos corrediços 5 e 6 podem deslizar a uma distancia mútua variável ao longo dos guias 4, os blocos corrediços sendo movidos pelos respectivos atuadores independentes 7 e 8 os quais podem ser do tipo acionador de cremalheria-pinhao (figuras 2-4) ou podem ter um deslizamento com motores lineares (figura 5, onde os motores foram atualmente omitidos para simplificar o desenho) ou novamente um parafuso de avanço com bolas de recirculação (figura 6).

Um sistema articulado tendo duas hastes 9 e 10 colocadas como um V, as quais têm respectivas extremidades dobradas nos respectivos blocos corrediços 5 e 6 através de picos 11 e 12 com eixos perpendiculares ao plano da folha de metal e com cada um através de um pivô adicional 13, também com eixo perpendicular ao plano da folha de metal, colocada perto da outra extremidade da haste 9, suporta uma cabeça de corte a laser (focalizando a cabeça) 14 a qual é inteiramente fixa à dita outra extremidade da haste 9. A cabeça 14 executa o corte na folha de metal colocada em um plano horizontal embaixo da viga longitudinal 2 e da viga mestra 3. A montagem consistindo de uma viga mestra 3, blocos corrediços 5 e 6, atuadores 7 e 8 e hastes articuladas 9 e 10 é um equipamento móvel 15 que determina os movimentos desejados da cabeça de corte a laser 14 ao longo do perfil de corte exigido.

Movimentos amplos raros são executados ao longo do eixo X definido pela viga longitudinal 2 e local, movimentos ffeqüentes são executados ao longo dos eixos Y% definidos pelo movimento freqüente dos blocos corrediços 5 e 6 ao longo da viga mestra Y e pelo fato do movimento mutuamente fechado e para fora para e a partir um do outro, devido ao movimento diferente feito pelos atuadores independentes 7 e 8 para os blocos corrediços. O primeiro desses provê a mobilidade transversal, enquanto o segundo adiciona uma mobilidade angular tendo um raio constante. A combinação de dois movimentos oferece a cobertura Cartesiana local exigida. O sistema auxiliar consistindo de blocos corrediços 5 e 6, atuadores 7 e 8 e hastes articuladas 9 e 10 é uma montagem móvel a baixa inércia, a qual permite executar corte altamente precisos tendo alta dinâmica, aumentando assim os desempenhos do trabalho da máquina e assegurando uma excelente qualidade de corte da folha de metal.

REIVINDICAÇÕES

Claims (4)

1. Manipulador de baixa inércia para máquinas de corte a laser para metais em folhas planas, incluindo um eixo X de movimento longitudinal e um eixo Y de movimento transversal perpendicular ao dito eixo longitudinal e paralelo ao plano da folha de metal, e um equipamento de suporte (15) para uma cabeça de corte a laser (14) a qual é deslocável ao longo dos ditos eixos, caracterizado pelo fato de que dito equipamento de suporte (15) inclui dois blocos corrediços (5, 6) acionados por respectivos atuadores independentes (7 e 8) para se moverem ao longo do eixo Y a uma distancia mútua variável, e duas hastes (9 e 10) colocada como um V para a conexão articulada dos ditos blocos corrediços (5 e 6) a dita cabeça de corte a laser (14), uma primeira haste (9) tendo uma primeira extremidade articulada a um primeiro bloco corrediço (5) de forma a ser giratório sobre um primeiro eixo (11) perpendicular ao plano da folha de metal e uma segunda extremidade inteiramente fixa à dita cabeça (14) e uma segunda haste (10) tendo uma primeira extremidade articulada sobre um segundo bloco corrediço (6) de forma a ser giratória sobre um segundo eixo (12) perpendicular ao plano da folha de metal e uma segunda extremidade articulada sobre a dita segunda extremidade da primeira haste (9) de forma a ser giratória sobre um terceiro eixo (13) perpendicular ao plano da folha de metal.

2. Manipulador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ditos atuadores (7,8) são do tipo com motor linear.

3. Manipulador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ditos atuadores (7,8) são do tipo com cremalheira e pinhão.

4. Manipulador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ditos atuadores (7,8) são do tipo de parafuso.