IT201600107541A1

IT201600107541A1 - Apparecchiatura per la punzonatura ed il taglio laser di lamiere

Info

Publication number: IT201600107541A1
Application number: IT102016000107541A
Authority: IT
Inventors: Fabrizio Mologni
Original assignee: Produtech Srl
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2018-04-25
Also published as: US10357856B2; EP3315240B1; US20180111234A1; EP3315240A1; ES2715192T3

Description

"APPARECCHIATURA PER LA PUNZONATURA ED IL TAGLIO LASER DI LAMIERE"

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un'apparecchiatura per la punzonatura ed il taglio laser di lamiere.

Sono note macchine che eseguono la punzonatura ed il taglio laser di una lamiera, in spezzoni o in coil, comprendenti una unità di punzonatura ed una unità di taglio laser.

Sono note inoltre macchine che eseguono sia la punzonatura, sia il taglio laser di una lamiera, ma solo da spezzoni (foglio) con dimensioni di lunghezza limitate e definite.

Le unità di punzonatura delle macchine di tipo noto presentano ingombranti strutture metalliche che legano i componenti funzionali dell'unità.

Nelle unità di taglio laser tradizionali l'aspirazione fumi interessa tutta l'area di appoggio del foglio da lavorare ed è costituita da un banco fisso con piano di supporto lamiera a punte, detto letto di fachiro.

Durante il taglio, il dispositivo laser trova, sotto la lamiera, le punte del banco fisso di sostegno della lamiera e, poiché le particelle incandescenti del taglio laser non sono completamente scaricate si ha la formazione di "bave" sul profilo della lamiera tagliata.

Un ulteriore inconveniente della struttura a punte, il letto di fachiro, a sostegno della lamiera, è costituito dalle frequenti sostituzioni e dalle frequenti manutenzioni di pulizia delle lamelle con le punte, richieste dalle scorie generate dal taglio laser, le quali si depositano sulle punte di appoggio della lamiera e formano un piano irregolare con dislivelli dannosi alla qualità del taglio.

Quindi le ingombranti strutture che compongono l'unità di punzonatura ed il piano a letto di fachiro del laser, impediscono l'interazione delle due tecnologie di lavoro su un'unica macchina alimentata da nastro (coils).

Per completare la lavorazione di un pezzo, con le macchine tradizionali, vi è la necessità di riprese su apparecchiature diverse, con conseguenti costi di logistica, di magazzino, di attrezzaggio e di manodopera.

Compito del presente trovato è quello di realizzare un'apparecchiatura per la punzonatura ed il taglio laser di lamiere che superi gli inconvenienti della tecnica nota citata sopra.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un'apparecchiatura che presenti dimensioni compatte ed offra estrema flessibilità produttiva, elevata velocità di movimento ed estrema precisione di lavorazione.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un'apparecchiatura dotata di un'unità di taglio laser priva di banco fisso con piano di supporto lamiera a punte, il cosiddetto "letto di fachiro", migliorando in tal modo la qualità del taglio ed evitando le frequenti sostituzioni e manutenzioni di pulizia delle lamelle con le punte.

Un altro scopo del trovato è quello di fare interagire le due unità di punzonatura e di taglio laser in una unica macchina alimentata da nastro (coil).

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un'apparecchiatura in grado di lavorare e produrre pezzi di qualsiasi dimensione ricavandoli dalla lamiera proveniente dal coil e quindi con dimensioni di lunghezza senza limiti.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un'apparecchiatura che permetta di realizzare pezzi con lavorazioni complete e complesse su un'unica macchina, in automatico, senza necessità di riprese su macchine diverse, evitando costi di logistica, di magazzino, di attrezzaggio e di manodopera.

Questo ed altri scopi, che meglio appariranno evidenziati in seguito, sono raggiunti da un'apparecchiatura per la punzonatura ed il taglio laser di lamiere, caratterizzata dal fatto di comprendere un telaio portante sul quale sono montate, su un unico fronte macchina, un'unità di punzonatura ed un'unità di taglio laser; detta unità di punzonatura comprendendo due teste di punzonatura, una sovrapposta all'altra, una testa superiore con punzoni ed una testa inferiore con matrici; detta unità di taglio laser comprende due teste di taglio laser, una sovrapposta all'altra, una testa superiore con dispositivo di taglio laser, ed una testa inferiore con struttura di supporto della lamiera da lavorare e struttura di aspirazione fumi; ciascuna di dette teste è movimentata in modo indipendente lungo un asse trasversale alla direzione di avanzamento di una lamiera da lavorare.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'oggetto del presente trovato risulteranno maggiormente evidenziati attraverso un esame della descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista in alzato laterale di un impianto per la punzonatura e per il taglio al laser di una lamiera in coil;

la figura 2 è una vista in alzato laterale illustrante il lato delle teste di punzonatura dell'apparecchiatura oggetto del presente trovato;

la figura 3 è una vista in alzato laterale illustrante il lato delle teste di taglio laser dell'apparecchiatura oggetto del presente trovato;

la figura 4 è una vista frontale dell'apparecchiatura oggetto del presente trovato.

Con particolare riferimento ai simboli numerici delle suddette figure, l'apparecchiatura per la punzonatura ed il taglio laser di lamiere, secondo il trovato, indicata globalmente con il numero di riferimento 1 , è inserita in un impianto 100 comprendente, a monte dell'apparecchiatura 1 , uno svolgitore e pressore 101 , seguito da un dispositivo di imbocco lamiera 102 che alimenta la lamiera 1 10 ad una raddrizzatrice contro-rullata 103 la quale alimenta a sua volta l'apparecchiatura 1 .

L'impianto comprende inoltre apparecchiature ausiliarie quali un quadro elettrico 104, un aspiratore fumi 105 ed una sorgente laser 106.

Secondo la presente invenzione, l’apparecchiatura 1 comprende un telaio portante 2 sul quale sono montate, su un unico fronte macchina, un'unità di punzonatura 3 ed un'unità di taglio laser 4.

L'unità di punzonatura 3 comprende due teste di punzonatura, una sovrapposta all'altra, una testa superiore 31 con punzoni ed una testa inferiore 32 con matrici.

L'unità di taglio laser 4 comprende due teste di taglio laser, una sovrapposta all'altra, una testa superiore 41 con dispositivo di taglio laser, ed una testa inferiore 42 con struttura di supporto della lamiera da lavorare e struttura di aspirazione fumi.

Ciascuna delle quattro teste di lavoro sono movimentate in modo indipendente lungo l'asse Y, cioè trasversalmente alla direzione di avanzamento della lamiera in lavorazione, tramite motori lineari o tramite viti a ricircolo di sfere azionate da motori brushless e si muovono su guide di precisione temprate e rettificate con carrelli a ricircolo di sfere e/o a ricircolo di rulli.

Le due teste di punzonatura 31 e 32 si allineano, una sopra l'altra, con estrema precisione e si muovono in perfetto sincronismo durante le fasi di lavoro tramite motori lineari, motori torque e/o motori brushless che azionano viti di precisione a ricircolo di sfere.

Tutti i motori sono comandati da idonei azionamenti elettronici (Drive), con rilevazione dei movimenti tramite righe ottiche ed encoder ad alta risoluzione.

Il ciclo automatico di lavoro delle unità di punzonatura è gestito da un potente CNC collegato ad un pannello operatore (PC industriale) che funge da interfaccia.

Le due teste per il taglio laser 41 e 42 operano con la stessa modalità sopra descritta per due teste di punzonatura 31 e 32.

La testa inferiore 42, dell'unità di taglio laser, è costituita da una struttura metallica di ridotte dimensioni avente un piano di appoggio superiore 43 di supporto alla lamiera 1 10 in lavorazione.

Questo piano di appoggio 43 presenta, nella sua parte centrale, un foro 44, di dimensioni variabili in funzione del tipo di lavoro da realizzare, il quale serve per scaricare il taglio laser, poiché nel punto in cui si effettua il taglio con laser, sotto la lamiera deve esserci il vuoto, e per aspirare le scintille ed il fumo prodotto.

Le due teste di punzonatura 31 e 32 non sono unite fra loro da strutture metalliche, a differenza delle punzonatrici tradizionali presenti sul mercato.

Le due teste per taglio laser 41 e 42 sono entrambe mobili, si inseguono durante il taglio e per questo hanno dimensioni estremamente ridotte, a differenza delle macchine tradizionali presenti sul mercato le presentano una sola testa mobile, quella posta sopra la lamiera e che alloggia l'unità di taglio laser, mentre sotto la lamiera hanno un banco fisso con lamelle a punte, punte che vengono rovinate dal laser per cui devono essere sostituite periodicamente, che fanno da appoggio al pezzo di lamiera da tagliare e che hanno dimensioni ampie quanto richiesto dalle dimensioni del pezzo da lavorare. Questo banco fisso con ampie dimensioni funge anche da camera di aspirazione fumi.

Nell'apparecchiatura secondo la presente invenzione, sono previsti più coppie di rulli sovrapposti 5 azionati da motori brushless e/o da motori torque, i quali consentono di far avanzare la lamiera lungo l'asse X, che proviene direttamente dal rotolo (coil) 1 1 1 e quindi con dimensione di lunghezza estremamente ampia e/o da spezzone senza limiti di lunghezza.

Le unità di punzonatura e di taglio laser possono essere realizzate, con identiche caratteristiche, anche separatamente su strutture distinte: una struttura con solo le unità di punzonatura ed una struttura con solo le unità di taglio laser.

Si è in pratica constatato come il trovato raggiunga il com pito e gli scopi prefissati.

Si è infatti realizzata un'apparecchiatura per la punzonatura ed il taglio laser di lamiere che offre diversi e notevoli vantaggi rispetto alle macchine tradizionali.

Secondo la presente invenzione, l'unità di punzonatura non presenta ingombranti strutture metalliche che legano i vari componenti, a differenza delle punzonatrici tradizionali e presenta dimensioni compatte.

I componenti dell'unità di punzonatura della presente invenzione possono muoversi sopra la lamiera da lavorare (testa con i punzoni) e sotto (testa con le matrici) con un grado di libertà molto alto, consentendo dimensioni ridotte dell'apparecchiatura, estrema flessibilità produttiva, elevata velocità di movimento (dimensioni e peso ridotti) estrema precisione (alta tecnologia meccatronica utilizzata).

L'unità di taglio laser della presente invenzione presenta due componenti mobili e con dimensioni ridotte che operano in sincronia.

La testa di taglio laser si muove sopra la lamiera, analogamente alla testa con punzoni, ed è inseguita, sotto la lamiera dalla testa costituita dalla struttura di sostegno della lamiera stessa e di aspirazione fumi, analogamente alla testa con matrici rispetto alla testa punzonatrice dell'unità di punzonatura.

La testa inferiore mobile dell'unità di taglio laser ha un foro centrale di limitate dimensioni che si allinea perfettamente con la punta di taglio della testa laser. Inoltre, la presenza dei rulli sovrapposti che muovono in avanti ed indietro il nastro di lamiera, che proviene direttamente dal rotolo (coil) oppure da spezzoni (fogli) senza limiti di lunghezza, consente alle due teste, superiore ed inferiore, di taglio laser, di muoversi solo trasversalmente (asse Y) mentre il secondo asse di movimento è realizzato dal movimento della lamiera (asse X). Questo consente di scaricare il taglio del laser con i relativi fumi e scintille, nella struttura di aspirazione della testa inferiore.

La struttura di aspirazione è mobile ed insegue l'unità di taglio e quindi ha dimensioni molto ridotte ed è compatta, indipendentemente dalle dimensioni del pezzo da tagliare. Ne consegue una migliore aspirazione, perché concentrata, a differenza delle tradizionali macchine laser dove l'aspirazione fumi interessa tutta l'area di appoggio del foglio da lavorare ed è costituita da un banco fisso con piano di supporto lamiera a punte, il cosiddetto "letto di fachiro".

La conformazione descritta delle due unità di lavoro (punzonatrice e laser) consente l'interazione su una macchina alimentata da coil o da spezzone senza limiti di lunghezza.

La presente invenzione consente inoltre un miglioramento della la qualità del taglio perché la testa di taglio laser, trovando sotto la lamiera sempre il foro, quindi il vuoto, e non le punte del banco fisso di sostegno della lamiera, come avviene nelle normali macchine laser, consente di scaricare meglio le particelle incandescenti del taglio laser e quindi di non formare bave sul profilo della lamiera tagliata.

L'assenza della struttura a punte, il letto di fachiro, a sostegno della lamiera, evita inoltre le frequenti sostituzioni e le frequenti manutenzioni di pulizia delle lamelle con le punte, richieste dalle scorie generate dal taglio laser che si depositano sulle punte di appoggio della lamiera e che formano un piano irregolare con dislivelli dannosi alla qualità del taglio.

La configurazione dell'apparecchiatura secondo la presente invenzione, con unità di lavoro che si muovono trasversalmente sull'asse Y in modo indipendente e sincronizzato e con la lamiera movimentata longitudinalmente lungo l'asse X, consente di avere dimensioni di ingombro estremamente ridotte, unite alla capacità di lavorare e produrre pezzi di qualsiasi dimensione ricavandoli dalla lamiera proveniente dal coil e quindi con dimensioni di lunghezza senza limiti.

Le unità di punzonatura e le unità di taglio laser possono operare alternandosi, sulla stessa area di lavoro, e quindi alternare sullo stesso pezzo lavorazioni di punzonatura e lavorazioni di taglio. Mentre operano le unità di punzonatura le unità di taglio laser sono a deposito sul fianco macchina. Altrettanto avviene quando lavorano le unità di taglio laser, con le unità di punzonatura a deposito sul lato opposto della macchina.

Questa soluzione permette di realizzare pezzi con lavorazioni complete e complesse su un'unica macchina, in automatico, senza necessità di riprese su macchine diverse, evitando costi di logistica, di magazzino, di attrezzaggio e di manodopera.

Naturalmente i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Apparecchiatura per la punzonatura ed il taglio laser di lamiere, caratterizzata dal fatto di comprendere un telaio portante sul quale sono montate, su un unico fronte macchina, un'unità di punzonatura (3) ed un'unità di taglio laser (4); detta unità di punzonatura (3) comprendendo due teste di punzonatura, una sovrapposta all'altra, una testa superiore (31 ) con punzoni ed una testa inferiore (32) con matrici; detta unità di taglio laser (4) comprende due teste di taglio laser, una sovrapposta all'altra, una testa superiore (41 ) con dispositivo di taglio laser, ed una testa inferiore (42) con struttura di supporto della lamiera (1 10) da lavorare e struttura di aspirazione fumi; ciascuna di dette teste è movimentata in modo indipendente lungo un asse trasversale alla direzione di avanzamento di una lamiera da lavorare.
2. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che dette teste sono movimentate tramite motori lineari o tramite viti a ricircolo di sfere azionate da motori brushless e si muovono su guide di precisione temprate e rettificate con carrelli a ricircolo di sfere e/o a ricircolo di rulli.
3. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che dette teste di punzonatura (31 , 32) sono allineate, una sopra l'altra, con estrema precisione e si muovono in perfetto sincronismo durante le fasi di lavoro tramite motori lineari, motori torque e/o motori brushless che azionano viti di precisione a ricircolo di sfere.
4. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che dette teste di taglio laser (41 , 42) sono allineate, una sopra l'altra, con estrema precisione e si muovono in perfetto sincronismo durante le fasi di lavoro tramite motori lineari, motori torque e/o motori brushless che azionano viti di precisione a ricircolo di sfere.
5. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta testa inferiore di taglio laser (42) è costituita da una struttura metallica di ridotte dimensioni avente un piano di appoggio superiore (43) di supporto a detta lamiera (1 10) in lavorazione; detto piano di appoggio (43) presentando, nella sua parte centrale, un foro (44), di dimensioni variabili in funzione del tipo di lavoro da realizzare, il quale serve per scaricare il taglio laser e per aspirare le scintille ed il fumo prodotto.
6. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che dette teste per taglio laser (41 , 42) sono entrambe mobili, si inseguono durante il taglio.
7. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto di comprendere più coppie di rulli sovrapposti (5) azionati da motori brushless e/o da motori torque, i quali consentono di far avanzare la lamiera lungo un asse longitudinale, detta lamiera provenendo da un rotolo (1 1 1 ) o da uno spezzone senza limiti di lunghezza (foglio).
8. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che dette unità di punzonatura e di taglio laser (3,4) sono disposte ciascuna su una rispettiva struttura.
9. Apparecchiatura, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che tutti i motori sono comandati da idonei azionamenti elettronici, con rilevazione dei movimenti tramite righe ottiche ed encoder ad alta risoluzione.
10. Apparecchiatura, secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di presentare un ciclo automatico di lavoro di dette unità di punzonatura e di taglio laser, gestito da un CNC collegato ad un pannello operatore, PC industriale, che funge da interfaccia.