IT201600099679A1 - “metodo e dispositivo per la lavorazione di metalli tramite laser” - Google Patents

Description

“METODO E DISPOSITIVO PER LA LAVORAZIONE DI METALLI TRAMITE LASER”

DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce ad un metodo e ad un dispositivo per la lavorazione di metalli tramite un LASER continuo o pulsato, preferibilmente una saldatrice o marcatrice/taglio LASER per la produzione ad es. di gioielli o la lavorazione di protesi dentali, qui scelta come esempio.

Sono noti apparecchi di saldatura laser, v. ad es. PCT/IB2011/051990, comprendenti un involucro esterno che delimita una camera di lavorazione via laser, La camera è accessibile dalle mani dell’operatore, che vi dispone e manipola l’oggetto da saldare o marcare tramite il laser.

Per tagliare o marcare una lamina in metallo prezioso (ad es. oro, argento o platino), la si mette nella camera per lavorarla immobile.al laser

Attualmente si usano morsetti che tengono schiacciata la lamina al fondo della camera, ma la lavorazione non è ottimale perché non si risolve il problema di tener sollevata la lamina dal fondo onde farle scaricare i fumi o i trucioli creati dal raggio laser. Qualche apparecchio usa barrette o punte per tener sollevata la lamina, ma essa rimane instabile a discapito della precisione di taglio o incisione. Poiché le dimensioni delle lamine da lavorare sono variabili, spesso bisogna modificare la struttura della saldatrice per adattarla.

Migliorare questo stato dell’arte è lo scopo principale dell'invenzione, la quale è definita nelle allegate rivendicazioni, in cui quelle dipendenti definiscono varianti vantaggiose.

Un primo aspetto dell’invenzione è un metodo per mantenere stabilmente un oggetto sollevato dal piano di lavorazione di una saldatrice o marcatrice laser, ad es. per settore orafo, comprendente la fase di:

serrare l’oggetto tra due elementi che sono in grado di attrarsi magneticamente.

I due suddetti elementi sfruttano la proprietà della maggior parte degli oggetti lavorati nel settore orafo/industriale di essere fatti in materiale metallico e amagnetico, e quindi non schermano i campi magnetici.

Un campo magnetico genera la forza attrattiva che attrae fra loro i due elementi, e se ne sfrutta l’attrazione magnetica per stabilizzare la posizione dell’oggetto durante l’azione del raggio laser.

La struttura della saldatrice non deve essere adattata all’oggetto da lavorare, perché i due elementi preferibilmente ne costituiscono un accessorio amovibile e/o sviluppano una forza attrattiva sufficiente per serrare oggetti di dimensioni anche diverse.

Di seguito forme preferite di realizzazione del metodo:

- si serra l’oggetto tra due elementi sovrapposti in verticale, sommando alla forza magnetica di serraggio anche il peso dell’elemento che sta sopra l’altro; e/o

- si piazzano ad inizio lavorazione i due elementi in appoggio diretto sul piano di lavorazione, ovvero i due elementi sono staccabili dal piano di lavorazione, coi vantaggi di poter equipaggiare una pre-esistente saldatrice laser e sfruttare elementi di dimensioni e serraggi diversi; e/o

- i due elementi che serrano l’oggetto hanno uguale pianta, così che l’oggetto sia serrato lungo bordi combacianti – e preferibilmente piani - dei due elementi. I bordi determinano ad es. un stabile piano di giacitura per un oggetto laminare; e/o

- i due elementi che serrano l’oggetto comprendono un’apertura o cavità passante al centro, in particolare i due elementi hanno forma tubolare, così che il raggio laser colpisca l’oggetto attraversando l’apertura passante di un elemento e, attraversato l’oggetto, prosegua (spesso generando fumi e scaricando trucioli) attraverso l’apertura dell’altro. In particolare una variante prevede di far fluire un gas all’interno della detta apertura passante coi vantaggi di: proteggere e migliorare il taglio, accelerare l’azione di taglio o proteggere dagli ossidi la parte tagliata (tramite il gas che esce dal taglio), o raffreddare la parte sottoposta a taglio. Un’altra variante prevede di aspirare un gas dall’interno della detta apertura passante col vantaggio di raccogliere le polveri di metalli preziosi che si generano durante il taglio; e/o

- almeno uno dei due elementi comprende un magnete permanente e l’altro elemento comprende un materiale ferromagnetico.

Un altro aspetto dell’invenzione è un dispositivo in grado di mantenere stabilmente rialzato un oggetto da lavorare rispetto al piano di lavorazione di una saldatrice o marcatrice laser ad es. per settore orafo, comprendente:

due elementi in grado di attrarsi magneticamente per serrare l’oggetto tra di essi.

Di seguito forme preferite di realizzazione del dispositivo:

- il dispositivo è integrato nella struttura della saldatrice o marcatrice; o il dispositivo è un accessorio staccato e indipendente dalla struttura della saldatrice o marcatrice; e/o

- i due elementi sono sovrapponibili o sovrapposti in verticale per serrare nel mezzo l’oggetto, ove lo spessore dell’elemento inferiore stabilisce la distanza dal piano di lavorazione. Preferibilmente i due elementi sono sovrapponibili lungo un asse di simmetria comune; e/o - i due elementi hanno uguale pianta per serrare l’oggetto lungo bordi combacianti. In particolare i due elementi comprendono bordi e/o superfici combacianti piane, ovvero contenute in un piano, caso molto vantaggioso qualora l’oggetto sia piatto come una lamina. Più in particolare almeno uno dei due elementi comprende una prima superficie di appoggio al piano di lavorazione e una seconda superficie di appoggio per l’altro elemento, ove la prima e seconda superficie giacciono su piani paralleli; e/o

- i due elementi comprendono una o più pareti laterali che delimitano un’apertura passante o una cavità al centro del dispositivo. In particolare i due elementi hanno forma tubolare e/o sono due anelli, ancora più in particolare hanno forma tubolare a sezione poligonale o di curva chiusa o aperta. La detta apertura o cavità dell’elemento pressore è passante e consente l’ingresso del laser verso l’oggetto da lavorare. La detta cavità del supporto può comprendere o no una parete di fondo, in modo da consentire il deposito dei trucioli rispettivamente sul fondo o sul piano di lavorazione; e/o

- i due elementi comprendono ciascuno una cornice o telaio che delimita al centro una apertura o cavità passante, ad es. una cornice o telaio di forma sostanzialmente anulare; e/o

- almeno uno dei due elementi comprende o è costituito da un magnete permanente e l’altro elemento comprende o è costituito da un materiale ferromagnetico o comunque reattivo ad un campo magnetico. Il magnete permanente come opzione può essere sostituito o coadiuvato da un elettromagnete (per velocizzare le operazioni carico/scarico dell’oggetto); o i due elementi possono entrambi comprendere o essere costituiti da un magnete permanente. In una vantaggiosa opzione, l’elemento comprendente un materiale ferromagnetico o reattivo ad un campo magnetico comprende una porzione trasparente, per poter verificare la lavorazione in tempo reale; e/o

- uno dei due elementi comprende una o più sedi, preferibilmente aperte verso l’esterno, in cui è alloggiato o alloggiabile un magnete permanente. Inserendo un magnete in una sede piuttosto che in un’altra si determina il modulo della forza magnetica attrattiva sviluppata con l’altro elemento; e/o

- l’elemento che porta un magnete permanente comprende una detta prima e seconda superficie. La detta una o più sedi e/o il magnete permanente portato dall’elemento hanno preferibilmente una distanza diversa dalla prima e dalla seconda superficie (grazie ad es. alla loro disposizione nell’elemento e/o grazie allo spessore dell’elemento che le separa dalla prima e dalla seconda superficie). Così capovolgendo l’elemento portatore di magnete permanente si varia il traferro tra i poli magnetici di tale magnete permanente e quindi la forza magnetica di serraggio fra i due elementi; e/o

- in un o ciascun elemento la detta una o più sedi comprendono una scanalatura superficiale in cui è alloggiato o alloggiabile un magnete permanente; e/o

- l’elemento portatore di magnete permanente comprende una pluralità di magneti permanenti distribuiti lungo detta cornice o telaio; e/o

- l’apertura passante o la cavità dell’elemento inferiore è comunicante con una sorgente di gas remota, in modo che l’apertura passante o la cavità riceva un flusso di gas. In particolare l’elemento inferiore comprende un passaggio passante in dette pareti per l’ingresso del gas nel volume dell’apertura passante; e/o

- l’apertura passante o la cavità dell’elemento inferiore è comunicante con un aspiratore per evacuare gas, in modo che dal volume dell’apertura passante o della cavità possa essere risucchiato un flusso di gas. In particolare l’elemento inferiore comprende un passaggio passante in dette pareti per l’uscita del gas dal volume dell’apertura passante.

In generale, in tutte le varianti ove sia previsto un magnete permanente lo si può sostituire con un elettromagnete.

Un altro aspetto dell’invenzione riguarda l’uso del detto dispositivo, in una o ciascuna delle varianti definite sopra e descritte sotto, sul piano di lavorazione di una saldatrice o marcatrice laser per settore orafo/industriale.

Un altro aspetto dell’invenzione riguarda un kit di parti comprendente detto dispositivo, in una o ciascuna delle varianti definite sopra e descritte sotto, e una saldatrice o marcatrice laser per settore orafo o industriale.

Un altro aspetto dell’invenzione riguarda un metodo per operare manualmente una saldatrice o marcatrice laser per settore orafo/industriale, con le fasi di

piazzare su un piano di lavorazione della saldatrice o marcatrice laser un dispositivo come in una o ciascuna delle varianti definite sopra e descritte sotto; e

serrare un oggetto da lavorare tra i due elementi del dispositivo.

Un altro aspetto dell’invenzione riguarda un metodo per equipaggiare una saldatrice o marcatrice laser per settore orafo/industriale con un dispositivo di stabile posizionamento per un oggetto da lavorare, con le fasi di

dotare un piano di lavorazione della saldatrice o marcatrice laser di un dispositivo come in una o ciascuna delle varianti definite sopra e descritte sotto.

Un altro aspetto dell’invenzione riguarda un metodo per saldare o marcare tramite una saldatrice o marcatrice laser per settore orafo/industriale, con le fasi di

lavorare con il laser della saldatrice o marcatrice laser un oggetto supportato tramite un dispositivo come in una o ciascuna delle varianti definite sopra e descritte sotto;

Preferibilmente l’oggetto da lavorare comprende o è costituito da una lamina, in particolare in oro, argento o platino, titanio, ottone, rame, bronzo e alluminio. Preferibilmente l’elemento portatore di magnete permanente è in alluminio.

In generale, si contemplano diversi diametri o dimensioni dei due elementi per favorire l'uso di lastre o lamine da lavorare di larghezza variabile.

Il termine verticale va inteso riferito ai due elementi quando e come in uso.

I vantaggi dell’invenzione saranno più chiari dalla seguente descrizione di una preferita forma realizzativa di dispositivo, riferimento facendo all’allegato disegno in cui

Fig.1 mostra una vista tridimensionale del dispositivo in una prima configurazione;

Fig.2 mostra una vista tridimensionale del dispositivo in una seconda configurazione;

Fig.3 mostra una vista laterale del dispositivo in configurazione di fig.2.

Nelle figure numeri uguali indicano parti uguali o concettualmente simili, e il dispositivo è descritto come in uso.

Il dispositivo MC comprende un supporto anulare 10 in metallo o materiale ferromagnetico e un elemento pressore 30. Il supporto 10 presenta una prima superficie anulare piatta superiore 12, per supportare una lamina 20, ad es. di oro o argento, e una seconda superficie anulare piatta inferiore 14 per poggiare sul piano di lavorazione di una saldatrice laser (non mostrata). Il supporto 10 delimita per costruzione geometrica una apertura passante centrale 18.

La lamina 20 è ad es. parte di un gioiello o un’etichetta.

L’elemento pressore 30 comprende un anello 32 dotato di una prima superficie anulare piatta superiore 32 e una seconda superficie anulare piatta inferiore 34 per l’appoggio sulla superficie 12. L’anello 32 comprende una scanalatura laterale 36 in cui sono piazzati dei magneti permanenti 40. Anche l’elemento pressore 30 delimita per costruzione geometrica una apertura passante o una cavità centrale 38 (se ha il fondo chiuso).

Durante la lavorazione laser, la lamina 20 viene messa tra il supporto 10 e l’elemento pressore 30 (fig. 1) e ivi serrata (fig. 2). Così la lamina 20 resta stabilmente piana e parallela alla lente o alla candela di taglio.

La superficie di appoggio circolare 12 (che può avere anche forma diversa e sempre preferibilmente chiusa) dà il vantaggio di spianare la lamina 20 che frequentemente si presenta ondulata (non planare) dato il basso spessore (ad es. da 0.1 a 0.6 mm). Col dispositivo MC durante il taglio a mezzo laser la lamina 20 tende invece a rimanere sempre distesa anche in presenza di dilatazione da riscaldamento.

Se il supporto 10 è in ferro e il pressore superiore 30 in alluminio o metallo amagnetico (ad es. rame o bronzo), un altro vantaggio è che essi possono dissipare efficacemente il calore che la lamina 20 assorbe durante la lavorazione evitandone deformazioni.

Vantaggiosamente e preferibilmente, lo spessore dell’anello 30 che separa le superfici 32, 34 dai frammezzati magneti 40, v. fig. 3 rispettivamente riferimenti D1, D2, non è uguale nei due casi. Nell’esempio di fig. 3, lo spessore superiore D1 è maggiore dello spessore inferiore D2. Allora si riescono a generare due diverse forze di serraggio tra il pressore 30 e il supporto 10 secondo che sia la superficie 32 o la superficie 34 ad appoggiare sulla superficie 12. Si varia cioè il traferro dei magneti 40 rispetto al supporto 10, che chiude il circuito magnetico. Le forze di serraggio dedicate a lamine di piccolo spessore hanno traferro più grande, e forze maggiori (traferro piccolo) per spessori di lamina maggiori, ad es. superiori a 0.8 mm e fino a 1.5 mm.

Il supporto 10 può anche comprendere o essere costituito da

un pezzo in materiale trasparente (ad es. policarbonato o vetro o quarzo) solidale a

una rondella o bordo o elemento in materiale ferroso o ferromagnetico, per consentire la presa e l’effetto attrattivo dei magneti 40.

Questa alternativa permette di controllare l'efficacia del taglio quando il laser oltrepassa lo spessore della lamina (si può vedere la coda di uscita del raggio laser attraverso il supporto trasparente). Il pezzo in materiale trasparente è ad es. un anello o un pezzo di forma tubolare.

Preferibilmente il supporto 10 è collegato ad un raccordo o tubetto 60 a sua volta collegato ad una alimentazione di gas (non mostrata). Tramite il tubetto 60 si può iniettare gas, ad es. inerte come argon o azoto attivo, sotto la lamina 20. Anche o solo l’elemento pressore 30 può comprendere un tubetto come il 60 per iniettare gas sopra la lamina 20. Lo scopo è proteggere e migliorare il taglio, o accelerare l’azione di taglio o proteggere il labbro tagliato della lamina 20 contro gli ossidi (ad es. con il titanio tale bordo diventa nero e va pulito). Il gas uscendo dal taglio nella lamina 20 serve anche a raffreddare la zona.

Preferibilmente il supporto 10 comprende anche o solo una o più aperture radiali 70, allo scopo di aspirare o evacuare gas dalla cavità 18. Col gas evacuato si può così recuperare le polveri di metallo prezioso generate durante l’azione del laser e precipitate o sospese nella cavità 18. Filtrando e raccogliendo le polveri si recupera uno scarto inquinante e si ricicla un metallo costoso.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per mantenere stabilmente un oggetto (20) sollevato dal piano di lavorazione di una saldatrice o marcatrice laser, ad es. per settore orafo, comprendente la fase di: serrare l’oggetto tra due elementi (30, 10) che sono in grado di attrarsi magneticamente.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui i due elementi che serrano l’oggetto (20) sono sovrapposti in verticale.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui si piazzano ad inizio lavorazione i due elementi in appoggio diretto sul piano di lavorazione.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2 o 3, in cui i due elementi (30, 10) che serrano l’oggetto (20) comprendono una cavità (18, 38) al loro centro, in particolare avendo i due elementi forma tubolare, così che un raggio laser possa: colpire l’oggetto attraversando la cavità (38) di un elemento (30), attraversare l’oggetto (20) e proseguire attraverso la cavità (18) dell’altro elemento (10).
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2 o 3 o 4, in cui si fa fluire un gas all’interno di una detta cavità o si aspira un gas da detta cavità.
6. 6. Dispositivo (MC) in grado di mantenere stabilmente rialzato un oggetto (20) da lavorare rispetto al piano di lavorazione di una saldatrice o marcatrice laser ad es. per settore orafo, comprendente: due elementi (10, 30) in grado di attrarsi magneticamente per serrare l’oggetto tra di essi.
7. 7. Dispositivo (MC) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto di essere integrato nella struttura della saldatrice o marcatrice.
8. 8. Dispositivo (MC) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto di essere un accessorio staccato e indipendente dalla struttura della saldatrice o marcatrice.
9. 9. Dispositivo (MC) secondo la rivendicazione 6 o 7 o 8, in cui i due elementi sono sovrapponibili o sovrapposti in verticale per serrare nel mezzo l’oggetto, ove lo spessore dell’elemento inferiore stabilisce la distanza dal piano di lavorazione.
10. 10. Dispositivo (MC) secondo la rivendicazione 6 o 7 o 8 o 9, in cui i due elementi hanno forma tubolare e comprendono una o più pareti che delimitano una cavità al loro centro.