IT201800006529A1 - MACHINE TOOL WITH LASER CUTTING HEAD AND RELATED COLLISION CONTROL METHOD - Google Patents
MACHINE TOOL WITH LASER CUTTING HEAD AND RELATED COLLISION CONTROL METHOD Download PDFInfo
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Description
Macchina utensile con testa di taglio laser e relativo metodo di controllo di collisione Machine tool with laser cutting head and related collision control method
L’invenzione concerne macchine utensili per il taglio laser ed in particolare concerne una macchina utensile con testa di taglio laser, provvista di un sistema per il controllo delle collisioni della testa di taglio. L’invenzione riguarda inoltre un metodo per controllare collisioni di una testa di taglio laser di una macchina utensile durante il funzionamento. The invention relates to machine tools for laser cutting and in particular concerns a machine tool with a laser cutting head, equipped with a system for controlling the collisions of the cutting head. The invention also relates to a method for checking collisions of a laser cutting head of a machine tool during operation.
Nel settore delle macchine utensili per la lavorazione di lamiere, piastre, lastre metalliche è noto e diffuso l’impiego di teste di taglio laser per eseguire lavorazioni di taglio, incisione e saldatura sui pezzi. In the field of machine tools for processing sheets, plates, metal plates, the use of laser cutting heads to perform cutting, engraving and welding operations on the pieces is known and widespread.
Come noto, il laser è un dispositivo in grado di emettere per mezzo di un processo di emissione stimolata un fascio di luce monocromatica coerente nello spazio ossia concentrata in un raggio rettilineo e avente elevatissima luminosità (brillanza). La possibilità di concentrare una grande energia in un’area molto ridotta permette ai dispositivi laser di tagliare, incidere, saldare i metalli. Il taglio dei materiali metallici avviene tipicamente per vaporizzazione e, soprattutto, per fusione. In quest’ultimo caso, il raggio laser porta a fusione un piccolo punto del metallo ed il metallo fuso (scoria) è asportato da un soffio o getto di gas di assistenza. Più precisamente, il fascio o raggio laser focalizzato da un apposito gruppo ottico all’interno della testa di taglio esce da quest’ultima attraverso un ugello di taglio che concentra il getto di gas di assistenza che allontana le scorie generate dalla fusione del metallo e limita la probabilità che esse possano raggiungere l’interno della testa di taglio. As known, the laser is a device capable of emitting, by means of a stimulated emission process, a monochromatic light beam coherent in space, ie concentrated in a rectilinear ray and having very high luminosity (brilliance). The ability to concentrate a large amount of energy in a very small area allows laser devices to cut, engrave, weld metals. The cutting of metallic materials typically takes place by vaporization and, above all, by fusion. In the latter case, the laser beam melts a small point of the metal and the molten metal (slag) is removed by a blow or jet of assistance gas. More precisely, the laser beam or beam focused by a special optical unit inside the cutting head exits from the latter through a cutting nozzle which concentrates the jet of assistance gas that removes the slag generated by the melting of the metal and limits the probability that they can reach the inside of the cutting head.
Diverse tipologie di sorgenti laser possono essere utilizzate per generare un fascio di luce idoneo al taglio dei metalli. Tipicamente sono impiegati laser a gas (biossido di carbonio CO2) e laser a stato solido (diodi laser a vetro drogato e laser a fibra). Different types of laser sources can be used to generate a light beam suitable for metal cutting. Typically, gas lasers (carbon dioxide CO2) and solid state lasers (doped glass laser diodes and fiber lasers) are used.
Nelle macchine utensili, a causa delle elevate energie richieste per il taglio di lamiere anche di grande spessore, le dimensioni ed il peso degli apparati emettitori laser sono tali da impedirne il posizionamento sulla macchina. Il raggio laser viene pertanto focalizzato sui pezzi in lavorazione da una testa di taglio laser o testa di focalizzazione che è collegata all’apparato emettitore tramite una catena ottica (laser CO2) oppure una fibra di trasmissione (fibra ottica, ad esempio nei diodi laser YAG). In virtù delle dimensioni ridotte e del peso contenuto, la testa di taglio laser può infatti essere movimentata dalla macchina utensile con precisione e velocità per eseguire il taglio del pezzo. Più precisamente, la testa di taglio laser è montata su una struttura di supporto della macchina utensile e movimentata da opportuni attuatori in modo da essere mobile lungo tre assi ortogonali X, Y, Z, dei quali i primi due assi X, Y sono paralleli ad un piano di lavoro orizzontale sul quale è posizionato il pezzo da lavorare, mentre il terzo asse Z è verticale e perpendicolare al suddetto piano di lavoro. In machine tools, due to the high energy required for cutting even thick sheets, the dimensions and weight of the laser emitting devices are such as to prevent their positioning on the machine. The laser beam is therefore focused on the workpieces by a laser cutting head or focusing head which is connected to the emitting apparatus via an optical chain (CO2 laser) or a transmission fiber (optical fiber, for example in YAG laser diodes. ). By virtue of its small size and low weight, the laser cutting head can in fact be moved by the machine tool with precision and speed to cut the piece. More precisely, the laser cutting head is mounted on a support structure of the machine tool and moved by suitable actuators so as to be mobile along three orthogonal axes X, Y, Z, of which the first two axes X, Y are parallel to a horizontal work plane on which the piece to be machined is positioned, while the third Z axis is vertical and perpendicular to the aforementioned work plane.
Durante il funzionamento della macchina utensile, la testa di taglio laser viene movimentata lungo i primi due assi X, Y per eseguire le lavorazioni richieste e lungo il terzo asse Z per mantenere costante una distanza dalla superficie del pezzo da lavorare al fine di compensare irregolarità di planarità di quest’ultimo. Tale distanza è minima per ridurre le dispersioni di potenza del fascio laser nell’aria e per ottimizzare il flusso di gas di assistenza che asporta le scorie generate dalla fusione del metallo. During the operation of the machine tool, the laser cutting head is moved along the first two axes X, Y to perform the required machining and along the third axis Z to maintain a constant distance from the surface of the piece to be machined in order to compensate for irregularities of flatness of the latter. This distance is minimal to reduce the power losses of the laser beam in the air and to optimize the flow of assistance gas that removes the waste generated by the melting of the metal.
Nel processo di taglio laser possono verificarsi collisioni tra la testa di taglio (in particolare tra l’ugello di taglio che rappresenta la parte della testa di taglio più vicina al pezzo in lavorazione) e il pezzo, che in funzione della massa dei corpi contro cui la testa di taglio va a collidere possono essere distinte in due tipologie: collisioni a bassa inerzia e collisioni ad alta inerzia. In the laser cutting process, collisions may occur between the cutting head (in particular between the cutting nozzle which represents the part of the cutting head closest to the workpiece) and the workpiece, which depending on the mass of the bodies against which the cutting head collides can be divided into two types: low inertia collisions and high inertia collisions.
La prima tipologia di collisioni è rappresentata da urti con sfridi e residui del taglio “liberi” che avendo una massa ridotta sono immediatamente allontanati dalla testa di taglio senza causare danni a quest’ultima e alla struttura di supporto della macchina utensile e senza richiedere l’arresto in emergenza della macchina stessa. The first type of collisions is represented by impacts with "free" scraps and cutting residues which, having a reduced mass, are immediately removed from the cutting head without causing damage to the latter and to the support structure of the machine tool and without requiring the emergency stop of the machine itself.
La seconda tipologia di collisioni è rappresentata da urti con sfridi e residui che si sono saldati al pezzo durante il processo di taglio oppure che si sono incastrati tra le griglie del piano di lavoro e il pezzo, da urti contro bolle di una pellicola di protezione applicata sulla superficie del pezzo che il gas di assistenza forma distaccandola parzialmente (la pellicola essendo sufficientemente resistente da trasferire il moto al pezzo stesso), da urti contro discontinuità a gradino del pezzo (foglio di lamiera) causate da sfridi di materiale presenti sulle griglie del piano di lavoro e che rendono quest’ultimo non planare. The second type of collisions is represented by impacts with scraps and residues that are welded to the piece during the cutting process or that are stuck between the grids of the work surface and the piece, by collisions against bubbles of an applied protection film. on the surface of the piece that the assistance gas forms by partially detaching it (the film being sufficiently resistant to transfer the motion to the piece itself), from impacts against step discontinuity of the piece (sheet metal) caused by scraps of material present on the grids of the worktop of work and that make the latter not planar.
Nella seconda tipologia di collisioni sono di fatto coinvolte masse confrontabili con quella dell’intero pezzo o, se l’attrito tra pezzo e griglie del piano di lavoro risulta particolarmente elevato, con la struttura di supporto stessa della macchina utensile. In the second type of collisions masses comparable to that of the entire piece are actually involved or, if the friction between the piece and the worktable grids is particularly high, with the support structure of the machine tool itself.
Poiché gli urti sono sostanzialmente anelastici, l’energia cinetica della testa di taglio laser viene in brevissimo tempo assorbita dalla struttura di supporto che di conseguenza può deformarsi e/o danneggiarsi in modo permanente. In particolare, l’urto può determinare il danneggiamento della catena cinematica che movimenta la testa di taglio con conseguente perdita di calibrazione dei meccanismi della suddetta catena cinematica, danni agli elementi di fissaggio della testa di taglio alla struttura di supporto della macchina, rottura dei sensori presenti sulla testa di taglio per rilevare la distanza dalla superficie del pezzo (sensori capacitivi con componenti ceramici). Since the impacts are substantially inelastic, the kinetic energy of the laser cutting head is absorbed in a very short time by the support structure which can consequently deform and / or be permanently damaged. In particular, the impact can cause damage to the kinematic chain that moves the cutting head with consequent loss of calibration of the mechanisms of the aforementioned kinematic chain, damage to the fastening elements of the cutting head to the support structure of the machine, breakage of the sensors present on the cutting head to detect the distance from the workpiece surface (capacitive sensors with ceramic components).
Per evitare almeno in parte questa eventualità è quindi necessario ridurre drasticamente il tempo di interazione tra la testa di taglio e l’ostacolo rilevando ed identificando nel più breve tempo possibile l’evento di collisione e reagendo di conseguenza, in particolare allontanando velocemente la testa di taglio dal pezzo in lavorazione. To at least partially avoid this possibility, it is therefore necessary to drastically reduce the interaction time between the cutting head and the obstacle by detecting and identifying the collision event as quickly as possible and reacting accordingly, in particular by quickly removing the cutting head. cutting from the workpiece.
Nelle macchine utensili note dotate di teste di taglio laser il rilevamento della collisione viene realizzato monitorando una distanza dal pezzo misurata da un sensore capacitivo montato sulla testa di taglio in un sistema di controllo ad anello chiuso. In particolare, viene rilevato e segnalato un evento di collisione quando la distanza misurata dal sensore è nulla per un predefinito intervallo di tempo, tipicamente dell’ordine delle decine di ms. Questo intervallo di tempo predefinito è necessario per evitare i cosiddetti “falsi positivi” dovuti a collisioni a bassa inerzia, come sopra descritte, oppure al processo di vaporizzazione del materiale componente il pezzo, generalmente metallico, che in prossimità dell’ugello può creare un disturbo nella misura di distanza. Tale misura risulta inoltre soggetta a disturbi (il cosiddetto “rumore di fondo”) e ad un certo ritardo dovuto alla catena trasduzione-elaborazione del segnale analogico emesso dal sensore. In known machine tools equipped with laser cutting heads, collision detection is achieved by monitoring a distance from the workpiece measured by a capacitive sensor mounted on the cutting head in a closed-loop control system. In particular, a collision event is detected and signaled when the distance measured by the sensor is zero for a predefined time interval, typically in the order of tens of ms. This predefined time interval is necessary to avoid the so-called "false positives" due to low inertia collisions, as described above, or to the vaporization process of the material making up the piece, generally metallic, which in the vicinity of the nozzle can create a disturbance in the measure of distance. This measurement is also subject to disturbances (the so-called “background noise”) and to a certain delay due to the transduction-processing chain of the analog signal emitted by the sensor.
Considerati il ritardo intrinseco per il rilevamento della collisione, la sua rumorosità intrinseca (rumore di fondo) e la sua rumorosità estrinseca (falsi positivi), l’utilizzo del sensore capacitivo non rappresenta una soluzione adatta a risolvere il problema delle collisioni ad elevata inerzia con l’obiettivo di ridurre drasticamente il tempo di interazione tra la testa di taglio e l’ostacolo. Given the intrinsic delay for collision detection, its intrinsic noise (background noise) and its extrinsic noise (false positives), the use of the capacitive sensor is not a suitable solution to solve the problem of high inertia collisions with the goal of drastically reducing the interaction time between the cutting head and the obstacle.
Inoltre il sensore capacitivo fornisce una misura “isotropa” ossia non legata alla direzione di avanzamento della testa di taglio sul piano di lavoro. Il sensore capacitivo è infatti in grado di rilevare variazioni anomale di quota, ossia variazione della distanza dal pezzo in lavorazione a 360° nelle immediate vicinanze dell’ugello della testa di taglio, e quindi di identificare la presenza di ostacoli sul piano di lavoro o sulla superficie del pezzo. Tuttavia, in base al suo principio fisico di funzionamento non è in grado di associare alla variazione di quota e/o all’ostacolo una precisa direzione nel piano. Pertanto se si utilizza il sensore capacitivo come sensore anticollisione, vengono generati falsi allarmi di collisione ogni qualvolta la testa di taglio si trova in prossimità di variazioni di quota e/o di ostacoli che non giacciono lungo la direzione di marcia della testa di taglio, ad esempio sfridi che non intersecano la direzione di taglio e quindi non costituiscono reali ostacoli di collisione per la testa di taglio. In addition, the capacitive sensor provides an "isotropic" measurement that is not linked to the direction of advancement of the cutting head on the work surface. The capacitive sensor is in fact able to detect anomalous variations in height, i.e. variation of the distance from the workpiece at 360 ° in the immediate vicinity of the cutting head nozzle, and therefore to identify the presence of obstacles on the work surface or on the surface of the workpiece. However, based on its physical principle of operation, it is unable to associate a precise direction in the plane with the change in altitude and / or obstacle. Therefore, if the capacitive sensor is used as an anti-collision sensor, false collision alarms are generated whenever the cutting head is near changes in height and / or obstacles that do not lie along the direction of travel of the cutting head, for example example scraps that do not intersect the cutting direction and therefore do not constitute real collision obstacles for the cutting head.
Le macchine utensile note, cosiddette macchine CNC (Computer Numerical Control) comprendono un’unità di controllo in grado di controllare in modo preciso e ripetibile posizione, velocità ed accelerazione della testa di taglio lungo i tre assi X, Y, Z agendo sui rispettivi attuatori o motori. Questi ultimi sono provvisti di sensori (encoder) in grado di rilevare i valori effettivi o reali dei parametri di moto, tra i quali le accelerazioni. Tuttavia, non è possibile utilizzare i valori delle decelerazioni effettive misurate dai sensori degli attuatori per rilevare una possibile collisione della testa di taglio contro un ostacolo. Known machine tools, so-called CNC machines (Computer Numerical Control), comprise a control unit capable of controlling the position, speed and acceleration of the cutting head in a precise and repeatable way along the three axes X, Y, Z by acting on the respective actuators or engines. The latter are equipped with sensors (encoders) capable of detecting the actual or real values of the motion parameters, including accelerations. However, the actual deceleration values measured by the actuator sensors cannot be used to detect a possible collision of the cutting head against an obstacle.
Il controllo numerico della macchina utensile che pilota la testa di taglio interpreta infatti eventuali decelerazioni di quest’ultima come una condizione di carico anomalo (ad esempio un aumento della resistenza nella catena cinematica dovuto a fenomeni di usura e/o a depositi di residui su componenti della suddetta catena cinematica) e almeno in un breve periodo successivo alla misura di tali decelerazioni, cerca di compensare queste ultime incrementando il valore di spinta degli attuatori (ad esempio la coppia motrice nel caso di motori elettrici rotativi). Queste variazioni di accelerazione/decelerazione accadono frequentemente (e con una certa aleatorietà) nel funzionamento della macchina utensile e non possono ovviamente generare segnali di arresto della macchina stessa. The numerical control of the machine tool that drives the cutting head interprets any decelerations of the latter as an abnormal load condition (for example an increase in resistance in the kinematic chain due to wear and / or residue deposits on components of the said kinematic chain) and at least in a short period following the measurement of these decelerations, tries to compensate for these decelerations by increasing the thrust value of the actuators (for example the driving torque in the case of rotary electric motors). These acceleration / deceleration variations occur frequently (and with a certain randomness) in the operation of the machine tool and obviously cannot generate stop signals of the machine itself.
Tuttavia, nel caso in cui le decelerazioni siano effettivamente dovute ad una collisione della testa di taglio contro un ostacolo, la normale procedura di controllo in retroazione della traiettoria della testa di taglio da parte dell’unità di controllo è assolutamente da evitare dal momento che l’incremento della spinta sugli attuatori (es. della coppia motrice) indotto da detta unità di controllo, nel tentativo di ripristinare i valori nominali corretti di accelerazione, sottoporrebbe la testa di taglio e la struttura di supporto della macchina utensile ad un ulteriore sforzo meccanico, molto pericoloso per l’incolumità di queste ultime. However, in the event that the decelerations are actually due to a collision of the cutting head against an obstacle, the normal feedback control procedure of the cutting head trajectory by the control unit is absolutely to be avoided since the '' increase of the thrust on the actuators (e.g. of the drive torque) induced by said control unit, in an attempt to restore the correct nominal acceleration values, would subject the cutting head and the support structure of the machine tool to further mechanical stress, very dangerous for the safety of the latter.
Uno scopo della presente invenzione è migliorare le macchine utensili note con testa di taglio laser, in particolare le macchine utensili provviste di sistemi per il rilevamento di urti e collisioni della testa di taglio. An object of the present invention is to improve known machine tools with laser cutting head, in particular machine tools provided with systems for detecting impacts and collisions of the cutting head.
Un altro scopo è fornire una macchina utensile con testa di taglio laser che consenta di rilevare in modo sicuro, preciso ed efficace durante il processo di taglio eventuali urti e collisioni, in particolare ad alta inerzia, della testa di taglio laser contro ostacoli, quali sfridi e residui di taglio, posti su un pezzo in lavorazione e/o su un piano di lavoro. Un ulteriore scopo è realizzare una macchina utensile in grado di allontanare in modo rapido e tempestivo la testa di taglio laser dall’ostacolo in caso di rilevamento di urto e collisione con quest’ultimo così da preservare l’integrità della testa di taglio e della macchina utensile. Another object is to provide a machine tool with a laser cutting head that allows to detect in a safe, precise and effective way during the cutting process any impacts and collisions, in particular with high inertia, of the laser cutting head against obstacles, such as scraps. and cutting residues, placed on a workpiece and / or on a work surface. A further object is to provide a machine tool capable of quickly and promptly moving the laser cutting head away from the obstacle in the event of a shock and collision with the latter being detected so as to preserve the integrity of the cutting head and of the machine. tool.
Un altro scopo ancora è fornire un metodo per rilevare in modo sicuro, preciso ed efficace in una macchina utensile provvista di una testa di taglio laser eventuali urti e collisioni cui può essere soggetta quest’ultima. Yet another object is to provide a method for detecting in a safe, precise and effective way in a machine tool equipped with a laser cutting head any impacts and collisions to which the latter may be subjected.
Un altro ulteriore scopo è fornire un metodo per controllare la movimentazione della testa di taglio in modo da allontanarla in modo rapido e tempestivo da un ostacolo in caso di rilevamento di urto e collisione con quest’ultimo così da preservare l’integrità della testa di taglio e della macchina utensile. Another further object is to provide a method for controlling the movement of the cutting head so as to move it away quickly and promptly from an obstacle in the event of an impact and collision with the latter, so as to preserve the integrity of the cutting head. and machine tool.
In un primo aspetto dell’invenzione è prevista una macchina utensile con testa di taglio laser secondo la rivendicazione 1. In a first aspect of the invention there is a machine tool with a laser cutting head according to claim 1.
In un secondo aspetto dell’invenzione è previsto un metodo per rilevare e controllare collisioni in una macchina utensile con testa di taglio laser secondo la rivendicazione 10. In a second aspect of the invention there is a method for detecting and checking collisions in a machine tool with a laser cutting head according to claim 10.
L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento ai disegni in allegato che illustrano una forma esemplificativa e non limitativa di attuazione, in cui: - la figura 1 è una vista schematica in prospettiva della macchina utensile dell’invenzione provvista di una testa di taglio laser; The invention can be better understood and implemented with reference to the attached drawings which illustrate an exemplary and non-limiting embodiment, in which: - Figure 1 is a schematic perspective view of the machine tool of the invention provided with a head of laser cut;
- la figura 2 è una vista parziale ed ingrandita della macchina di figura 1 che illustra in particolare un ugello di taglio della testa di taglio laser in una condizione di collisione; Figure 2 is a partial and enlarged view of the machine of Figure 1 which shows in particular a cutting nozzle of the laser cutting head in a collision condition;
- la figura 3 è uno schema a blocchi relativo al metodo dell’invenzione per rilevare e controllare collisioni della testa di taglio laser. - Figure 3 is a block diagram relating to the method of the invention to detect and control collisions of the laser cutting head.
Con riferimento alla figura 1, è illustrata una macchina utensile 1 avente una testa di taglio laser 2, ad esempio alimentabile da un apparato emettitore laser, di tipo noto e non illustrato nelle figure, tramite mezzi di trasmissione ottica ed in grado di eseguire lavorazioni di taglio, incisione e saldatura su un pezzo 50 da lavorare, tipicamente una lamiera o piastra di metallo. La testa di taglio laser 2 anch’essa di tipo noto e pertanto non illustrata in dettaglio nelle figure è provvista di un ugello di taglio 3 che consente la fuoriuscita di un fascio laser agente sul pezzo 50 e di un getto di gas di assistenza che allontana le scorie generate dalla fusione del metallo eseguita dal fascio laser e limita la probabilità che esse possano raggiungere l’interno della testa di taglio. With reference to Figure 1, a machine tool 1 is illustrated having a laser cutting head 2, for example that can be powered by a laser emitter apparatus, of a known type and not illustrated in the figures, by means of optical transmission and capable of performing cutting, etching and welding on a workpiece 50, typically a metal sheet or plate. The laser cutting head 2, also of a known type and therefore not illustrated in detail in the figures, is provided with a cutting nozzle 3 which allows the exit of a laser beam acting on the piece 50 and of a jet of assistance gas which removes the slag generated by the melting of the metal performed by the laser beam and limits the probability that they can reach the inside of the cutting head.
La macchina utensile 1 comprende mezzi attuatori 10 disposti per movimentare la testa di taglio 2 lungo tre assi ortogonali X, Y, Z che includono un primo asse X ed un secondo asse Y entrambi paralleli ad un piano di lavoro 4 della macchina utensile 1 sul quale è posizionabile il pezzo 50 ed un terzo asse Z ortogonale al piano di lavoro 4. La testa di taglio 2 è inoltre supportata da una struttura di supporto 6 della macchina utensile 1 in modo da essere movimentabile lungo i suddetti tre assi ortogonali X, Y, Z. Nella forma di realizzazione illustrata a titolo esemplificativo, la struttura di supporto 6 comprende un portale 7 collegato ad un basamento 8 della macchina utensile 1 che supporta anche il piano di lavoro 4. Il portale 7 supporta scorrevolmente una trave portante 9 mobile lungo il primo asse X che a sua volta supporta scorrevolmente un primo carrello 11. Quest’ultimo è mobile lungo il secondo asse Y e supporta scorrevolmente un secondo carrello 12 al quale è fissata la testa di taglio 2. Il secondo carrello 12 è mobile lungo il terzo asse Z. The machine tool 1 comprises actuator means 10 arranged to move the cutting head 2 along three orthogonal axes X, Y, Z which include a first axis X and a second axis Y both parallel to a work plane 4 of the machine tool 1 on which the piece 50 and a third axis Z orthogonal to the work plane 4 can be positioned. The cutting head 2 is also supported by a support structure 6 of the machine tool 1 so as to be movable along the aforementioned three orthogonal axes X, Y, Z. In the embodiment illustrated by way of example, the support structure 6 comprises a portal 7 connected to a base 8 of the machine tool 1 which also supports the work surface 4. The portal 7 supports slidingly a supporting beam 9 movable along the first axis X which in turn supports slidingly a first carriage 11. The latter is movable along the second axis Y and slidingly supports a second carriage 12 to which the test is fixed a for cutting 2. The second carriage 12 is movable along the third axis Z.
I mezzi attuatori 10 di tipo noto e non illustrati in dettaglio nelle figure agiscono in particolare sulla trave portante 9, il primo carrello 11 ed il secondo carrello 12 per movimentare la testa di taglio 2. In particolare, i mezzi attuatori 10 comprendono un primo attuatore 13, un secondo attuatore 14 ed un terzo attuatore 15 che movimentano mediante rispettivi mezzi di trasmissione, non illustrati, rispettivamente la trave portante 9, il primo carrello 11 ed il secondo carrello 12. The actuator means 10 of a known type and not illustrated in detail in the figures act in particular on the supporting beam 9, the first carriage 11 and the second carriage 12 to move the cutting head 2. In particular, the actuator means 10 comprise a first actuator 13, a second actuator 14 and a third actuator 15 which move by respective transmission means, not shown, respectively the supporting beam 9, the first trolley 11 and the second trolley 12.
La macchina utensile 1 include altresì un’unità di controllo 30 collegata ai mezzi attuatori 10 per controllare questi ultimi in modo da movimentare la testa di taglio 2 lungo una definita traiettoria di lavoro T, ad esempio per tagliare il pezzo 50. The machine tool 1 also includes a control unit 30 connected to the actuator means 10 to control the latter in order to move the cutting head 2 along a defined working path T, for example to cut the piece 50.
Un accelerometro 5 è montato sulla testa di taglio 2 ed è disposto per rilevare e misurare almeno un’accelerazione misurata azm della testa di taglio 2 lungo il terzo asse Z ed inviare un relativo segnale all’unità di controllo 30 alla quale detto accelerometro 5 è collegato. An accelerometer 5 is mounted on the cutting head 2 and is arranged to detect and measure at least one measured acceleration azm of the cutting head 2 along the third axis Z and send a relative signal to the control unit 30 to which said accelerometer 5 is connected.
Come meglio spiegato nel seguito della descrizione, l’unità di controllo 30 è disposta per individuare una condizione di collisione presente CP, nella quale l’ugello di taglio 3 collide contro un ostacolo 40 posizionato sul pezzo 50 e/o sul piano di lavoro 4 quando, a seguito della suddetta collisione, l’accelerazione misurata azm è diversa da un’accelerazione nominale azn lungo il terzo asse Z imposta dai mezzi attuatori 10 alla testa di taglio 2 movimentata lungo la traiettoria di lavoro T. In altre parole, l’accelerometro 5 rileva un’improvvisa accelerazione lungo il terzo asse Z, che non essendo imposta o pianificata dall’unità di controllo 30 (che comanda i mezzi attuatori 10) nella movimentazione della testa di taglio 2 o essendo diversa da un’accelerazione nominale azn pianificata dall’unità di controllo 30 identifica un urto o una collisione ad alta inerzia con un ostacolo 40. Quest’ultimo è costituito, ad esempio, da uno sfrido che si è saldato al pezzo 50 durante il processo di taglio oppure che si è incastrato tra piano di lavoro 4 e pezzo 50, da una bolla di pellicola di protezione formata dal gas di assistenza distaccando parzialmente detta pellicola applicata sulla superficie del pezzo 50, da una discontinuità a gradino del pezzo 50 causata da sfridi di materiale presenti sul del piano di lavoro e che rendono quest’ultimo non planare. As better explained later in the description, the control unit 30 is arranged to identify a present collision condition CP, in which the cutting nozzle 3 collides against an obstacle 40 positioned on the piece 50 and / or on the work surface 4 when, following the aforementioned collision, the measured acceleration azm is different from a nominal acceleration azn along the third axis Z imposed by the actuator means 10 on the cutting head 2 moved along the working path T. In other words, the accelerometer 5 detects a sudden acceleration along the third axis Z, which not being imposed or planned by the control unit 30 (which controls the actuator means 10) in the movement of the cutting head 2 or being different from a planned nominal acceleration azn the control unit 30 identifies an impact or a high inertia collision with an obstacle 40. The latter is constituted, for example, by a scrap that has been welded to the piece 50 during the process or that has become stuck between the worktop 4 and the piece 50, by a protective film bubble formed by the assistance gas, partially detaching said film applied to the surface of the piece 50, from a step discontinuity of the piece 50 caused by scraps of material present on the work surface and which make the latter not planar.
Nella condizione di collisione presente CP, ossia non appena la suddetta condizione di collisione presente CP è individuata dall’unità di controllo 30, quest’ultima è disposta per comandare i mezzi attuatori 10 così da movimentare la testa di taglio 2 lungo il terzo asse Z in allontanamento dal pezzo 50 in lavorazione. In the present collision condition CP, i.e. as soon as the aforementioned collision condition CP is identified by the control unit 30, the latter is arranged to control the actuator means 10 so as to move the cutting head 2 along the third axis Z away from the workpiece 50 being machined.
L’accelerometro 5 è preferibilmente un accelerometro triassiale in grado di rilevare misurare accelerazioni della testa di taglio 2 lungo i tre assi ortogonali X, Y, Z, in particolari accelerazioni misurate axm, aym, azm. The accelerometer 5 is preferably a triaxial accelerometer capable of detecting accelerations of the cutting head 2 along the three orthogonal axes X, Y, Z, in particular measured accelerations axm, aym, azm.
L’accelerometro 5 di tipo noto è montato e fissato alla testa di taglio 2 in modo tale da formare con quest’ultima un unico corpo rigido sottoposto alle medesime sollecitazioni dinamiche, in particolare le medesime accelerazioni. The known type accelerometer 5 is mounted and fixed to the cutting head 2 in such a way as to form a single rigid body with the latter subjected to the same dynamic stresses, in particular the same accelerations.
Al fine di comparare almeno l’accelerazione misurata azm e l’accelerazione nominale azn lungo il terzo asse Z ed identificare una condizione di collisione presente CP oppure una condizione di collisione assente CA (nella quale la testa di taglio 2 non collide con un ostacolo 40), la macchina utensile 1 dell’invenzione comprende un rilevatore di collisione o stimatore 20 che implementa un algoritmo di stima, in particolare di tipo lineare. Lo stimatore 20 riceve in ingresso almeno le accelerazioni nominali axn, ayn, azn lungo i tre assi ortogonali X, Y, Z imposti dai mezzi attuatori 10 alla testa di taglio 2 movimentata lungo la traiettoria di lavoro T ed almeno l’accelerazione misurata azm lungo il terzo asse Z. Lo stimatore 20 fornisce in uscita la condizione di collisione presente CP oppure la condizione di collisione assente CA. In order to compare at least the measured acceleration azm and the nominal acceleration azn along the third axis Z and identify a present collision condition CP or an absent collision condition CA (in which the cutting head 2 does not collide with an obstacle 40 ), the machine tool 1 of the invention comprises a collision detector or estimator 20 which implements an estimation algorithm, in particular of the linear type. The estimator 20 receives at its input at least the nominal accelerations axn, ayn, azn along the three orthogonal axes X, Y, Z imposed by the actuator means 10 on the cutting head 2 moved along the working path T and at least the measured acceleration azm along the third axis Z. Estimator 20 outputs the present collision condition CP or the absent collision condition CA.
Preferibilmente, lo stimatore 20 è disposto per ricevere in ingresso anche posizioni x, y, z della testa di taglio 2 lungo i tre assi ortogonali X, Y, Z rilevate dai mezzi attuatori 10, parametri operativi px, py, pz dei mezzi attuatori 10 lungo i tre assi X, Y, Z (ad esempio correnti elettriche di alimentazione degli attuatori 13, 14, 15) e accelerazioni misurate axm, aym, azm lungo i tre assi ortogonali X, Y, Z rilevate dall’accelerometro 5 triassiale (figura 3). Preferably, the estimator 20 is arranged to also receive at its input positions x, y, z of the cutting head 2 along the three orthogonal axes X, Y, Z detected by the actuator means 10, operating parameters px, py, pz of the actuator means 10 along the three axes X, Y, Z (for example electrical supply currents of the actuators 13, 14, 15) and accelerations measured axm, aym, azm along the three orthogonal axes X, Y, Z detected by the triaxial accelerometer 5 (figure 3).
Lo stimatore 20 è implementato attraverso un filtro di Kalman, di tipo noto e non descritto in ulteriore dettaglio, che riceve in ingresso le posizioni x, y, z, le accelerazioni nominali axn, ayn, azn, le accelerazioni misurate axm, aym, azm della testa di taglio 2 lungo i tre assi ortogonali X, Y, Z ed i parametri operativi px, py, pz dei mezzi attuatori 10 lungo i tre assi ortogonali X, Y, Z e fornisce in uscita una valutazione della condizione di collisione, presente o assente, ossia dello stato del sistema dinamico costituito dalla testa di taglio 2 a partire dalle grandezze introdotte e/o misurate, dopo aver filtrato rumori e disturbi di queste ultime. The estimator 20 is implemented through a Kalman filter, of a known type and not described in further detail, which receives in input the positions x, y, z, the nominal accelerations axn, ayn, azn, the measured accelerations axm, aym, azm of the cutting head 2 along the three orthogonal axes X, Y, Z and the operating parameters px, py, pz of the actuator means 10 along the three orthogonal axes X, Y, Z and outputs an evaluation of the collision condition, present or absent, ie the state of the dynamic system constituted by the cutting head 2 starting from the introduced and / or measured quantities, after filtering the noises and disturbances of the latter.
Lo stimatore 20 è un modello matematico inserito o implementato preferibilmente in un’unità di controllo secondaria 35 (microcontrollore) della macchina utensile che permette di operare con tempi di campionamento molto ridotti rispetto a quelli normalmente utilizzati nell’unità di controllo 30 che controlla l’intero funzionamento della macchina utensile 1, in modo da ridurre il ritardo nella rilevazione della collisione. The estimator 20 is a mathematical model inserted or implemented preferably in a secondary control unit 35 (microcontroller) of the machine tool which allows to operate with very short sampling times compared to those normally used in the control unit 30 which controls the entire operation of the machine tool 1, so as to reduce the delay in detecting the collision.
L’unità di controllo secondaria 35 (microcontrollore) è collegata all’unità di controllo 30. The secondary control unit 35 (microcontroller) is connected to the control unit 30.
In alternativa, lo stimatore 20 può essere implementato nell’unità di controllo 30 opportunamente strutturato e configurato per operare con tempi di campionamento ridotti rispetto a tempi di campionamento utilizzati normalmente per il controllo della traiettoria, al fine di minimizzare il ritardo nella rilevazione di un’eventuale collisione. La macchina utensile 1 dell’invenzione comprende altresì un primo controllore 21, o controllore di funzionamento, atto a controllare i mezzi attuatori 10 in modo da movimentare la testa di taglio 2 con precisione ed accuratezza, in particolare più elevate possibili, lungo la traiettoria di lavoro T in assenza di collisione ossia in una condizione di collisione assente CA. Il primo controllore 21 è incorporato nell’unità di controllo 30 ed è in grado di comandare i mezzi attuatori 10 secondo la traiettoria di lavoro T stabilita e calcolata da un interpolatore o generatore di traiettoria 23 sulla base delle lavorazioni da eseguire sul pezzo 50. In particolare, il primo controllore 21 nel normale funzionamento della macchina utensile 1 realizza un compromesso tra la massima dinamica del moto e la precisione del moto stesso ossia realizza la massima corrispondenza della traiettoria reale della testa di taglio 2 con la traiettoria ideale pianificata dall’interpolatore dell’unità di controllo 30. Ad esempio, il primo controllore 21 nella fase di taglio e durante gli spostamenti lungo il primo asse X ed il secondo asse Y mantiene la testa di taglio 2 ad una quota pressoché costante (ossia mantiene costante la sua posizione sul terzo asse Z) oppure esegue micromovimenti lungo il terzo asse Z per inseguire la superficie non perfettamente planare del pezzo 50. In dette condizioni di taglio, l’accelerazione pianificata lungo l’asse z è sostanzialmente nulla o limitata rispetto alle accelerazioni lungo gli assi X e Y. Alternatively, the estimator 20 can be implemented in the control unit 30 suitably structured and configured to operate with sampling times reduced with respect to sampling times normally used for controlling the trajectory, in order to minimize the delay in the detection of a possible collision. The machine tool 1 of the invention also comprises a first controller 21, or operating controller, adapted to control the actuator means 10 so as to move the cutting head 2 with precision and accuracy, in particular as high as possible, along the trajectory of work T in the absence of collision ie in a condition of absent collision CA. The first controller 21 is incorporated in the control unit 30 and is capable of controlling the actuator means 10 according to the working trajectory T established and calculated by an interpolator or trajectory generator 23 on the basis of the workings to be performed on the piece 50. In in particular, the first controller 21 in the normal operation of the machine tool 1 achieves a compromise between the maximum dynamics of the motion and the precision of the motion itself, i.e. it achieves the maximum correspondence of the real trajectory of the cutting head 2 with the ideal trajectory planned by the interpolator of the control unit 30. For example, the first controller 21 in the cutting phase and during the movements along the first X axis and the second Y axis keeps the cutting head 2 at an almost constant height (ie it keeps its position on the third Z axis) or performs micro-movements along the third Z axis to follow the not perfectly planar surface of the piece 50. In said cutting conditions, the planned acceleration along the z axis is substantially zero or limited with respect to the accelerations along the X and Y axes.
L’unità di controllo 30, e più precisamente il primo controllore 21, è in grado di controllare in retroazione i mezzi attuatori 10 ossia di regolarne il funzionamento in base ai parametri operativi px, py, pz dei mezzi attuatori 10 lungo i tre assi X, Y, Z (ad esempio correnti elettriche di alimentazione degli attuatori 13, 14, 15) ed in base ai valori dei parametri di moto (spostamento, velocità ed accelerazione) misurati da opportuni sensori montati sui suddetti mezzi attuatori 10 (ad esempio encoder). The control unit 30, and more precisely the first controller 21, is able to control the actuator means 10 in feedback, i.e. to regulate its operation on the basis of the operating parameters px, py, pz of the actuator means 10 along the three axes X , Y, Z (for example electrical supply currents of the actuators 13, 14, 15) and on the basis of the values of the motion parameters (displacement, speed and acceleration) measured by suitable sensors mounted on the aforementioned actuator means 10 (for example encoder) .
L’unità di controllo 30 comprende, ad esempio, un computer industriale di tipo noto ed il primo controllore 21 e l’interpolatore 23 sono parti del programma di gestione e controllo della macchina utensile 1 oggetto dell’invenzione. The control unit 30 includes, for example, an industrial computer of a known type and the first controller 21 and the interpolator 23 are parts of the management and control program of the machine tool 1 object of the invention.
La macchina utensile 1 comprende altresì un secondo controllore 22, o controllore di emergenza, atto a controllare i mezzi attuatori 10 per movimentare la testa di taglio 2 con valori massimi di velocità e accelerazione lungo il terzo asse Z in allontanamento dal piano di lavoro 4, in particolare ad una quota o altezza di sicurezza, in una condizione di collisione presente CP, in questo caso non essendo richiesta una precisione nel percorso della traiettoria di lavoro, ma un’elevata velocità di disimpegno della testa di taglio dall’ostacolo 40 colliso. The machine tool 1 also comprises a second controller 22, or emergency controller, adapted to control the actuator means 10 to move the cutting head 2 with maximum speed and acceleration values along the third axis Z away from the work plane 4, in particular at a safety level or height, in a present collision condition CP, in this case a precision in the path of the working path is not required, but a high disengagement speed of the cutting head from the collided obstacle 40.
Il secondo controllore 22 è anch’esso incorporato nell’unità di controllo 30 e comprende una specifica e distinta parte del programma di gestione e controllo della macchina utensile 1. The second controller 22 is also incorporated in the control unit 30 and includes a specific and distinct part of the machine tool management and control program 1.
In alternativa, il primo controllore 21 ed il secondo controllore 22 possono coincidere e costituire un unico controllore dell’unità di controllo 30 al quale viene rapidamente commutato il set di parametri di taratura per il controllo di mezzi attuatori 10 in caso di rilevazione di una condizione di collisione. Più precisamente, può essere previsto un primo set di parametri di taratura per configurare il controllore unico come primo controllore 21, nel normale funzionamento della macchina utensile 1, ed un secondo set di parametri di taratura per configurare il controllore unico come secondo controllore 22 in caso di rilevazione di collisione. Alternatively, the first controller 21 and the second controller 22 can coincide and constitute a single controller of the control unit 30 to which the set of calibration parameters for the control of actuator means 10 is rapidly switched in the event of a condition being detected. of collision. More precisely, a first set of calibration parameters can be provided to configure the single controller as the first controller 21, in the normal operation of the machine tool 1, and a second set of calibration parameters to configure the single controller as a second controller 22 in case collision detection.
L’ugello di taglio 3 che, come noto, è la parte della testa di taglio 2 più vicina al pezzo 50 e al piano di lavoro 4 ha forma troncoconica cosicché una sua collisione contro un ostacolo 40, anche quando la traiettoria di lavoro T è sostanzialmente parallela al piano di lavoro 4 ossia quando la testa di lavoro è movimentata lungo il primo asse X e/o il secondo asse Y, genera comunque una sollecitazione di reazione FRz sulla testa di taglio 2 anche lungo il terzo asse Z, determinando così un’accelerazione lungo tale terzo asse Z misurabile dall’accelerometro 5 (accelerazione misurata azm). Più precisamente, l’urto dell’ugello di taglio 3 con l’ostacolo 40 causa sulla testa di taglio 2 e sulla struttura di supporto 6 che sostiene quest’ultima una sollecitazione FR di tipo impulsivo avente componenti sia lungo il primo asse X e/o il secondo asse Y (FRy) sia lungo il terzo asse Z (FRz) (figura 2). The cutting nozzle 3 which, as is known, is the part of the cutting head 2 closest to the piece 50 and to the work surface 4, has a frusto-conical shape so that its collision against an obstacle 40, even when the working path T is substantially parallel to the work plane 4, i.e. when the work head is moved along the first X axis and / or the second Y axis, it generates a reaction stress FRz on the cutting head 2 also along the third axis Z, thus determining a acceleration along this third axis Z measurable by the accelerometer 5 (measured acceleration azm). More precisely, the impact of the cutting nozzle 3 with the obstacle 40 causes on the cutting head 2 and on the support structure 6 which supports the latter an impulsive stress FR having components both along the first axis X and / or the second Y axis (FRy) is along the third Z axis (FRz) (Figure 2).
Nel normale funzionamento della macchina l’unità di controllo 30 mediante l’interpolatore o generatore di traiettoria 23 ed il primo controllore 21 comanda i mezzi attuatori 10 in modo da movimentare la testa di taglio 2 lungo una definita traiettoria di lavoro T, che in condizioni di taglio è caratterizzata da valori dell’accelerazione nominale azn lungo il terzo asse Z pressoché nulli, o assai limitati, e da una altezza -cosiddetta “quota di volo” - al di sopra della superficie del pezzo 50 molto ridotta, ciò determinando una condizione operativa assai rischiosa dal punto di vista delle collisioni. L’unità di controllo 30 controlla in retroazione i mezzi attuatori 10 sulla base dei valori effettivi dei parametri di moto (spostamento, velocità ed accelerazione) misurati dai sensori montati sui suddetti mezzi attuatori 10 (ad esempio encoder). In tal modo, ad esempio, eventuali decelerazioni della testa di taglio lungo il primo asse X ed il secondo asse Y misurate dai suddetti sensori sono interpretate dall’unità di controllo 30 come condizioni di carico anomalo (ad esempio dovute ad un aumento della resistenza della catena cinematica dovuto a fenomeni di usura e/o a depositi di residui su componenti della suddetta catena cinematica) che determinano una procedura di reazione/ripristino dell’unità di controllo 30 nella quale quest’ultima cerca di compensare le suddette decelerazioni incrementando il valore di spinta degli attuatori (ad esempio la coppia motrice nel caso di motori elettrici rotativi) per ripristinare i valori nominali corretti di accelerazione. In normal operation of the machine, the control unit 30 by means of the interpolator or trajectory generator 23 and the first controller 21 controls the actuator means 10 so as to move the cutting head 2 along a defined working path T, which in conditions is characterized by values of the nominal acceleration azn along the third axis Z that are practically zero, or very limited, and by a very low height - so-called "flight altitude" - above the surface of the piece 50, thus determining a condition operational very risky from the point of view of collisions. The control unit 30 controls the actuator means 10 in feedback on the basis of the actual values of the motion parameters (displacement, speed and acceleration) measured by the sensors mounted on the aforementioned actuator means 10 (for example encoder). In this way, for example, any decelerations of the cutting head along the first X axis and the second Y axis measured by the aforementioned sensors are interpreted by the control unit 30 as abnormal load conditions (for example due to an increase in the resistance of the kinematic chain due to wear phenomena and / or residue deposits on components of the aforementioned kinematic chain) which determine a reaction / restoration procedure of the control unit 30 in which the latter tries to compensate for the aforementioned decelerations by increasing the thrust value of the actuators (for example the driving torque in the case of rotary electric motors) to restore the correct nominal values of acceleration.
Queste variazioni di accelerazione/decelerazione possono accadere frequentemente nel normale funzionamento della macchina utensile. These acceleration / deceleration variations can occur frequently in normal machine tool operation.
L’unità di controllo 30 è inoltre programmata in modo da non considerare e valutare nel controllo in retroazione dei mezzi attuatori 10 le accelerazioni/decelerazioni misurate dai sensori (encoder) lungo il terzo asse Z che superino un predefinito valore di tolleranza o soglia rispetto ai valori imposti o pianificati dall’unità di controllo 30, ossia dai valori dell’accelerazione nominale azn lungo detto terzo asse Z imposti tramite i detti mezzi attuatori 10 alla testa di taglio 2. Queste accelerazioni potrebbero essere infatti imputabili ad una collisione della testa di taglio contro un ostacolo e se gestite dall’unità di controllo 30 come normali condizioni di carico anomalo (incrementando quindi la spinta dei mezzi attuatori nel tentativo di ripristinare i valori nominali corretti di accelerazione) nella normale procedura di reazione/ripristino, la testa di taglio 2 e la struttura di supporto 6 della macchina utensile sarebbero sottoposte ad un ulteriore sforzo meccanico, oltre a quello dovuto alla collisione, molto pericoloso per l’incolumità dell’intera macchina utensile. In particolare una collisione contro un ostacolo 40, anche quando la traiettoria di lavoro T è sostanzialmente parallela al piano di lavoro 4, ossia quando la testa di taglio 2 è movimentata lungo il primo asse X e/o il secondo asse Y, genera comunque una componente di sollecitazione di reazione FRz diretta verso l’alto sulla testa di taglio 2 anche lungo il terzo asse Z. Se L’eventuale compensazione di detta componente venisse gestita dall’unità di controllo 30 causerebbe un’azione dei mezzi attuatori diretta verso il basso con gravi conseguenze per l’integrità della testa di taglio 2. Tale azione di compensazione annullerebbe (o ridurrebbe) anche la differenza tra detti valori di accelerazione nominale azn e di accelerazione misurata azm compromettendo di fatto il processo di identificazione da parte dello stimatore 20 della collisione ad elevata inerzia contro un ostacolo 40 che, come sopra menzionato, avviene proprio al manifestarsi di detta differenza anomala tra detti valori di accelerazione lungo il terzo asse Z. In altre parole, in dette condizioni, l’azione di compensazione da parte del controllo numerico 30 interferirebbe con il processo di identificazione della collisione da parte dello stimatore 20. Di conseguenza, in dette condizioni, detta azione di compensazione da parte del controllo numerico 30 viene inibita. The control unit 30 is also programmed so as not to consider and evaluate in the feedback control of the actuator means 10 the accelerations / decelerations measured by the sensors (encoder) along the third axis Z which exceed a predefined tolerance or threshold value with respect to values imposed or planned by the control unit 30, ie by the values of the nominal acceleration azn along said third axis Z imposed by said actuator means 10 to the cutting head 2. These accelerations could in fact be attributable to a collision of the cutting head against an obstacle and if managed by the control unit 30 as normal abnormal load conditions (thus increasing the thrust of the actuator means in an attempt to restore the correct nominal acceleration values) in the normal reaction / reset procedure, the cutting head 2 and the support structure 6 of the machine tool would be subjected to a further mechanical stress, in addition to q uel due to the collision, very dangerous for the safety of the entire machine tool. In particular, a collision with an obstacle 40, even when the work path T is substantially parallel to the work plane 4, i.e. when the cutting head 2 is moved along the first axis X and / or the second axis Y, in any case generates a reaction stress component FRz directed upwards on the cutting head 2 also along the third axis Z. If any compensation of said component were managed by the control unit 30 it would cause an action of the actuator means directed downwards with serious consequences for the integrity of the cutting head 2. This compensation action would also cancel (or reduce) the difference between said values of nominal acceleration azn and acceleration measured azm, effectively compromising the process of identification by the estimator 20 of the collision with high inertia against an obstacle 40 which, as mentioned above, occurs precisely when said anomalous difference between said values of a cceleration along the third axis Z. In other words, in said conditions, the compensation action by the numerical control 30 would interfere with the process of identifying the collision by the estimator 20. Consequently, in said conditions, said action of compensation by the numerical control 30 is inhibited.
Di conseguenza in dette condizioni le accelerazioni/decelerazioni lungo il terzo asse Z misurate dall’accelerometro 5 montato a bordo della testa di taglio 2 possono essere gestite nel controllo della macchina utensile 1 oggetto dell’invenzione dallo stimatore 20 dell’unità di controllo secondaria 35. Infatti, il suddetto stimatore 20 con tempi di campionamento molto ridotti confronta l’accelerazione misurata azm lungo il terzo asse Z rilevata dall’accelerometro 5 con l’accelerazione nominale azn lungo il terzo asse Z calcolata dall’interpolatore 23 ed imposta tramite i mezzi attuatori 10 alla testa di taglio 2 movimentata lungo la traiettoria di lavoro T. Lo stesso stimatore 20 è disposto per individuare un’eventuale condizione di collisione presente CP, nella quale la testa di taglio 2, o più precisamente l’ugello di taglio 3, collide con un ostacolo 40, quando l’accelerazione misurata azm risulta diversa dall’accelerazione nominale azn oppure una condizione di collisione assente CA, nella quale l’ugello di taglio 3 non collide con un ostacolo 40, quando l’accelerazione misurata azm è pressoché uguale all’accelerazione nominale azn. Consequently in these conditions the accelerations / decelerations along the third axis Z measured by the accelerometer 5 mounted on the cutting head 2 can be managed in the control of the machine tool 1 object of the invention by the estimator 20 of the secondary control unit 35 In fact, the aforementioned estimator 20 with very short sampling times compares the acceleration measured by azm along the third axis Z detected by the accelerometer 5 with the nominal acceleration azn along the third axis Z calculated by the interpolator 23 and set by means actuators 10 to the cutting head 2 moved along the working path T. The same estimator 20 is arranged to identify a possible collision condition present CP, in which the cutting head 2, or more precisely the cutting nozzle 3, collides with an obstacle 40, when the measured acceleration azm is different from the nominal acceleration azn or an absent collision condition CA, in which the cutting nozzle 3 does not collide with an obstacle 40, when the measured acceleration azm is almost equal to the nominal acceleration azn.
Nel caso in cui lo stimatore 20 accerti una condizione di collisione presente CP, il controllo dei mezzi attuatori 10 è commutato al secondo controllore 22 che comanda i mezzi attuatori 10 in modo da movimentare con la massima accelerazione e velocità la testa di taglio 2 lungo il terzo asse Z in rapido allontanamento dal pezzo 50, in particolare ad una quota o altezza di sicurezza dall’ostacolo 40, l’unità di controllo 30 arrestando successivamente la macchina utensile 1 in una condizione di emergenza. Differentemente, nel caso in cui lo stimatore 20 accerti una condizione di collisione assente CA, i mezzi attuatori 10 continuano ad essere controllati dall’interpolatore 23 e dal primo controllore 21. If the estimator 20 detects a present collision condition CP, the control of the actuator means 10 is switched to the second controller 22 which controls the actuator means 10 so as to move the cutting head 2 along the third axis Z rapidly moving away from the piece 50, in particular at a safety level or height from the obstacle 40, the control unit 30 subsequently stopping the machine tool 1 in an emergency condition. Differently, in the event that the estimator 20 ascertains an absent collision condition CA, the actuator means 10 continue to be controlled by the interpolator 23 and by the first controller 21.
Il metodo secondo l’invenzione per controllare eventuali collisioni di una testa di taglio laser 2 di una macchina utensile 1, la suddetta testa di taglio 2 essendo provvista di un ugello di taglio 3 per la fuoriuscita di un fascio laser agente su un pezzo 50 dal lavorare, comprende le fasi di: The method according to the invention to check for possible collisions of a laser cutting head 2 of a machine tool 1, the aforementioned cutting head 2 being provided with a cutting nozzle 3 for the exit of a laser beam acting on a piece 50 from the work includes the phases of:
- movimentare la testa di taglio 2 lungo una definita traiettoria di lavoro T mediante mezzi attuatori 10 della macchina utensile 1 agenti lungo tre assi ortogonali X, Y, Z, includenti un primo asse X ed un secondo asse Y paralleli ad un piano di lavoro 4 della macchina utensile 1 su cui è posizionabile il pezzo 50 ed un terzo asse Z ortogonale al piano di lavoro 4; - moving the cutting head 2 along a defined working path T by means of actuator means 10 of the machine tool 1 acting along three orthogonal axes X, Y, Z, including a first axis X and a second axis Y parallel to a work plane 4 of the machine tool 1 on which the piece 50 and a third axis Z orthogonal to the work plane 4 can be positioned;
- rilevare e misurare mediante un accelerometro 5 montato sulla testa di taglio 2 almeno un’accelerazione lineare misurata azm della testa di taglio 2 lungo il terzo asse Z; - detect and measure by means of an accelerometer 5 mounted on the cutting head 2 at least one measured linear acceleration azm of the cutting head 2 along the third axis Z;
- comparare l’accelerazione misurata azm con un’accelerazione nominale azn lungo il terzo asse Z imposta tramite i mezzi attuatori 10 alla testa di taglio 2 movimentata lungo la traiettoria di lavoro T; - compare the measured acceleration azm with a nominal acceleration azn along the third axis Z set through the actuator means 10 to the cutting head 2 moved along the work trajectory T;
- individuare una condizione di collisione presente CP, in cui detto ugello di taglio 3 collide con un ostacolo 40, quando l’accelerazione misurata azm è diversa dall’accelerazione nominale azn oppure una condizione di collisione assente CA, in cui l’ugello di taglio 3 non collide con un ostacolo 40, quando l’accelerazione misurata azm è pressoché uguale all’accelerazione nominale azn; - identify a present collision condition CP, in which said cutting nozzle 3 collides with an obstacle 40, when the measured acceleration azm is different from the nominal acceleration azn or an absent collision condition CA, in which the cutting nozzle 3 does not collide with an obstacle 40, when the measured acceleration azm is almost equal to the nominal acceleration azn;
Il metodo prevede inoltre in caso di condizione di collisione presente CP di comandare i mezzi attuatori 10 così da movimentare la testa di taglio 2 lungo il terzo asse Z in rapido allontanamento dal pezzo 50. The method further provides in the event of a present collision condition CP to control the actuator means 10 so as to move the cutting head 2 along the third axis Z rapidly moving away from the piece 50.
È previsto di rilevare mediante l’accelerometro 5 accelerazioni misurate axm, aym, azm lungo i tre assi ortogonali X, Y, Z lungo i quali è movimentata la testa di taglio 2. Using the accelerometer, it is expected to detect 5 accelerations measured axm, aym, azm along the three orthogonal axes X, Y, Z along which the cutting head 2 is moved.
Il metodo prevede di ripetere con un definito intervallo di campionamento le fasi di comparare l’accelerazione misurata azm con l’accelerazione nominale azn e di individuare una condizione di collisione presente CA oppure una condizione di collisione assente CP. La comparazione delle accelerazioni e l’individuazione delle condizioni di collisione è realizzata mediante un rilevatore di collisione o stimatore 20 che implementa un algoritmo di stima, in particolare di tipo lineare. Lo stimatore 20 riceve in ingresso almeno le accelerazioni nominali axn, ayn, azn lungo i tre assi ortogonali X, Y, Z imposti dai mezzi attuatori 10 alla testa di taglio 2 movimentata lungo detta traiettoria di lavoro T e almeno l’accelerazione misurata azm lungo il terzo asse Z. Lo stimatore 20 fornisce in uscita l’informazione relativa alla condizione di collisione presente oppure la condizione di collisione assente. The method involves repeating the phases of comparing the measured acceleration azm with the nominal acceleration azn with a defined sampling interval and identifying a collision condition present CA or an absent collision condition CP. The comparison of accelerations and the identification of collision conditions is carried out using a collision detector or estimator 20 which implements an estimation algorithm, in particular of the linear type. The estimator 20 receives at its input at least the nominal accelerations axn, ayn, azn along the three orthogonal axes X, Y, Z imposed by the actuator means 10 on the cutting head 2 moved along said working path T and at least the acceleration measured along azm the third axis Z. The estimator 20 outputs the information relating to the present collision condition or the absent collision condition.
Preferibilmente, lo stimatore 20 è disposto per ricevere in ingresso anche posizioni x, y, z della testa di taglio 2 lungo i tre assi ortogonali X, Y, Z rilevate dai mezzi attuatori 10, parametri operativi px, py, pz dei mezzi attuatori 10 lungo i tre assi X, Y, Z (ad esempio correnti elettriche di alimentazione degli attuatori 13, 14, 15) e accelerazioni misurate axm, aym, azm lungo i tre assi ortogonali X, Y, Z rilevate dall’accelerometro 5 triassiale. Lo stimatore 20 include un filtro di Kalman, ossia è implementato attraverso un filtro di Kalman di tipo noto e non descritto in ulteriore dettaglio, che riceve in ingresso le posizioni x, y, z, le accelerazioni nominali axn, ayn, azn e le accelerazioni misurate axm, aym, azm della testa di taglio 2 lungo i tre assi ortogonali X, Y, Z ed i parametri operativi px, py, pz dei mezzi attuatori 10 lungo i tre assi ortogonali X, Y, Z e fornisce in uscita una valutazione della condizione di collisione, presente o assente, ossia lo stato del sistema dinamico costituito dalla testa di taglio 2 a partire dalle grandezze introdotte e/o misurate, dopo aver filtrato rumori e disturbi di queste ultime. Preferably, the estimator 20 is arranged to also receive at its input positions x, y, z of the cutting head 2 along the three orthogonal axes X, Y, Z detected by the actuator means 10, operating parameters px, py, pz of the actuator means 10 along the three axes X, Y, Z (for example electrical supply currents of the actuators 13, 14, 15) and accelerations measured axm, aym, azm along the three orthogonal axes X, Y, Z detected by the triaxial accelerometer 5. The estimator 20 includes a Kalman filter, i.e. it is implemented through a Kalman filter of a known type and not described in further detail, which receives as input the positions x, y, z, the nominal accelerations axn, ayn, azn and the accelerations measured axm, aym, azm of the cutting head 2 along the three orthogonal axes X, Y, Z and the operating parameters px, py, pz of the actuator means 10 along the three orthogonal axes X, Y, Z and outputs an evaluation of the collision condition, present or absent, i.e. the state of the dynamic system constituted by the cutting head 2 starting from the introduced and / or measured quantities, after filtering the noises and disturbances of the latter.
Lo stimatore 20 è un modello matematico inserito o implementato preferibilmente in un’unità di controllo secondaria 35 (microcontrollore) che permette di operare con tempi di campionamento molto ridotti rispetto a quelli normalmente utilizzati nell’unità di controllo 30 che controlla l’intero funzionamento della macchina utensile 1, in modo da ridurre il ritardo nella rilevazione della collisione. The estimator 20 is a mathematical model inserted or implemented preferably in a secondary control unit 35 (microcontroller) which allows to operate with very short sampling times compared to those normally used in the control unit 30 which controls the entire operation of the machine tool 1, so as to reduce the delay in detecting the collision.
Il metodo dell’invenzione prevede in una condizione di collisione assente CA (nella quale la testa di taglio 2 non collide con un ostacolo e si muove liberamente lungo la direzione di taglio T) di controllare i mezzi attuatori 10 mediante un primo controllore 21, o controllore di funzionamento, in modo da movimentare la testa di taglio 2 con precisione ed accuratezza lungo la traiettoria di lavoro T e in una condizione di collisione presente CP (nella quale la testa di taglio 2 collide con un ostacolo 40) di controllare i mezzi attuatori 10 mediante un secondo controllore 22 in modo da movimentare la testa di taglio 2 con valori massimi di velocità e accelerazione lungo il terzo asse Z in allontanamento dal piano di lavoro 4, in particolare ad una quota o altezza di sicurezza. The method of the invention provides in an absent collision condition CA (in which the cutting head 2 does not collide with an obstacle and moves freely along the cutting direction T) to control the actuator means 10 by means of a first controller 21, or operation controller, so as to move the cutting head 2 with precision and accuracy along the working path T and in a condition of collision present CP (in which the cutting head 2 collides with an obstacle 40) to control the actuator means 10 by means of a second controller 22 so as to move the cutting head 2 with maximum speed and acceleration values along the third axis Z away from the work plane 4, in particular at a safe height or height.
Il metodo prevede di controllare in retroazione i mezzi attuatori 10 tramite un’unità di controllo 30 che regola il funzionamento dei suddetti mezzi attuatori 10 in base a parametri operativi px, py, pz di questi ultimi lungo i tre assi X, Y, Z (ad esempio correnti elettriche di alimentazione degli attuatori 13, 14, 15) ed in base ai valori effettivi o reali dei parametri di moto (spostamento, velocità ed accelerazione) misurati da opportuni sensori (ad esempio encoder) montati sui mezzi attuatori 10. The method provides for the feedback control of the actuator means 10 by means of a control unit 30 which adjusts the operation of the aforesaid actuator means 10 on the basis of operating parameters px, py, pz of the latter along the three axes X, Y, Z ( for example electric currents supplying the actuators 13, 14, 15) and on the basis of the actual or real values of the motion parameters (displacement, speed and acceleration) measured by suitable sensors (for example encoders) mounted on the actuator means 10.
L’unità di controllo 30 è inoltre programmata in modo da non considerare e valutare nel controllo in retroazione dei mezzi attuatori 10 le accelerazioni/decelerazioni misurate dai sensori (encoder) lungo il terzo asse Z che superino un predefinito valore di tolleranza o soglia rispetto ai valori imposti o pianificati dall’unità di controllo 30 ossia dai valori dell’accelerazione nominale azn lungo il terzo asse Z imposti tramite i mezzi attuatori 10 alla testa di taglio 2. The control unit 30 is also programmed so as not to consider and evaluate in the feedback control of the actuator means 10 the accelerations / decelerations measured by the sensors (encoder) along the third axis Z which exceed a predefined tolerance or threshold value with respect to values imposed or planned by the control unit 30 or by the values of the nominal acceleration azn along the third axis Z imposed by the actuator means 10 to the cutting head 2.
Grazie alla macchina utensile 1 e al metodo di controllo dell’invenzione è dunque possibile rilevare in modo sicuro, preciso ed efficace durante il processo di taglio eseguito da una testa di taglio laser della macchina eventuali urti e collisioni, in particolare ad alta inerzia, di quest’ultima contro ostacoli costituiti da sfridi e residui di taglio posti sul pezzo in lavorazione e/o sul piano di lavoro della macchina. Thanks to the machine tool 1 and the control method of the invention, it is therefore possible to detect in a safe, precise and effective way during the cutting process performed by a laser cutting head of the machine any impacts and collisions, in particular at high inertia, of the latter against obstacles consisting of scraps and cutting residues placed on the workpiece and / or on the work surface of the machine.
In particolare, in virtù dell’accelerometro 5 montato e solidale alla testa di taglio 2 è possibile rilevare lungo il terzo asse Z accelerazioni che non sono imposte o pianificate dall’unità di controllo 30 che comanda i mezzi attuatori 10 nella movimentazione della testa di taglio 2 o che comunque sono diverse dalle accelerazioni nominali pianificate dall’unità di controllo 30 e che quindi identificano un urto o una collisione contro un ostacolo 40. La rilevazione della collisione (condizione di collisione presente CA) è particolarmente rapida consentendo di minimizzare il ritardo nella risposta della macchina per il fatto di prevedere un’apposita unità di controllo secondaria 35 (microcontrollore) che permette di operare con tempi di campionamento molto ridotti rispetto a quelli normalmente utilizzati nell’unità di controllo 30 che controlla l’intero funzionamento della macchina utensile 1. In particular, by virtue of the accelerometer 5 mounted and integral with the cutting head 2 it is possible to detect along the third axis Z accelerations which are not imposed or planned by the control unit 30 which controls the actuator means 10 in moving the cutting head. 2 or which in any case are different from the nominal accelerations planned by the control unit 30 and which therefore identify a collision or a collision with an obstacle 40. The detection of the collision (collision condition present CA) is particularly rapid allowing to minimize the delay in response of the machine due to the fact of providing a special secondary control unit 35 (microcontroller) which allows to operate with very short sampling times compared to those normally used in the control unit 30 which controls the entire operation of the machine tool 1 .
Inoltre, l’utilizzo di un secondo controllore 22 che subentra al primo controllore 21 in caso di collisione nel controllo dei mezzi attuatori 10 consente di movimentare la testa di taglio 2 con valori massimi di velocità e accelerazione lungo il terzo asse Z in allontanamento dal piano di lavoro 4, in particolare ad una quota o altezza di sicurezza, non essendo richiesta una precisione nel percorso di questa traiettoria di allontanamento (come nel normale funzionamento della macchina), ma solo un’elevata velocità di disimpegno della testa di taglio dall’ostacolo 40. Furthermore, the use of a second controller 22 which takes over from the first controller 21 in the event of a collision in the control of the actuator means 10 allows the cutting head 2 to be moved with maximum speed and acceleration values along the third axis Z away from the plane. 4, in particular at a safe altitude or height, as precision is not required in the path of this trajectory of departure (as in normal operation of the machine), but only a high disengagement speed of the cutting head from the obstacle 40.
In caso di rilevamento di urto o collisione è quindi possibile allontanare in modo rapido e tempestivo la testa di taglio laser 2 dall’ostacolo 40 così da preservare l’integrità non solo della testa di taglio ma anche e soprattutto della struttura di supporto 6 e dei mezzi attuatori 10 della macchina utensile. In the event of an impact or collision, it is therefore possible to quickly and promptly remove the laser cutting head 2 from the obstacle 40 so as to preserve the integrity not only of the cutting head but also and above all of the support structure 6 and of the actuator means 10 of the machine tool.
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170066130A1 (en) * | 2015-09-09 | 2017-03-09 | Carbon Robotics, Inc. | Robotic arm system and object avoidance methods |
| US20180113434A1 (en) * | 2015-02-12 | 2018-04-26 | Glowforge Inc. | Safety and reliability guarantees for laser fabrication |
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-
2019
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180113434A1 (en) * | 2015-02-12 | 2018-04-26 | Glowforge Inc. | Safety and reliability guarantees for laser fabrication |
| US20170066130A1 (en) * | 2015-09-09 | 2017-03-09 | Carbon Robotics, Inc. | Robotic arm system and object avoidance methods |
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