IT201800007468A1 - Apparatus for removing processing residues and related method - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: Attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION entitled:
“Apparato per rimuovere residui di lavorazione e relativo metodo” "Apparatus for removing processing residues and related method"
CAMPO TECNICO TECHNICAL FIELD
La presente invenzione ha per oggetto un apparato per rimuovere residui di lavorazione. The present invention relates to an apparatus for removing processing residues.
In particolare, il trovato si riferisce ad un apparato per la rimozione di residui di lavorazione per macchine che utilizzano l’emissione di radiazione laser, ad esempio, per effettuare operazioni di saldatura, marcatura, taglio, etc. In particular, the invention refers to an apparatus for removing processing residues for machines that use the emission of laser radiation, for example, to carry out welding, marking, cutting, etc.
In aggiunta, la presente invenzione si riferisce ad un metodo per rimuovere residui di lavorazione. In addition, the present invention relates to a method for removing processing residues.
STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE
Oggigiorno, grazie all’applicazione delle sorgenti laser, è possibile svolgere con la massima precisione diverse operazioni, quali saldatura, marcatura, taglio o altro ancora. Tali operazioni, inoltre, possono essere applicate indistintamente su materiali preziosi (oro, platino, etc.), altri materiali metallici, leghe, etc.. Nowadays, thanks to the application of laser sources, it is possible to perform various operations with maximum precision, such as welding, marking, cutting or more. Furthermore, these operations can be applied indiscriminately on precious materials (gold, platinum, etc.), other metallic materials, alloys, etc.
Come noto, l’irraggiamento di una superficie di lavoro con un fascio laser consente ad una parte del materiale in lavorazione di trasformarsi in plasma e in un pulviscolo di particelle in grado di fluttuare liberamente all’interno dell’area di lavoro. As known, the irradiation of a work surface with a laser beam allows a part of the material being processed to turn into plasma and a dust of particles capable of floating freely within the work area.
Come visibile nel documento IT0001427934 della medesima Richiedente, è noto utilizzare aspiratori specifici per recuperare la maggior parte del pulviscolo, in modo che le particelle non ricadano sul materiale in lavorazione o su altre superfici di incidenza del laser. As can be seen in document IT0001427934 of the same Applicant, it is known to use specific aspirators to recover most of the dust, so that the particles do not fall on the material being processed or on other laser incidence surfaces.
Tuttavia, le caratteristiche dimensionali delle particelle, unitamente alle loro possibili elevate velocità di emissione, impediscono agli aspiratori noti di garantire un recupero totale del pulviscolo. However, the dimensional characteristics of the particles, together with their possible high emission speeds, prevent known aspirators from guaranteeing a total recovery of the dust.
Conseguentemente, il pulviscolo è in grado di depositarsi in zone del macchinario che inficiano l’operato del laser, richiedendo così frequenti interruzioni per effettuare operazioni di pulizia/manutenzione. Consequently, the dust is able to settle in areas of the machinery that affect the operation of the laser, thus requiring frequent interruptions to carry out cleaning / maintenance operations.
In aggiunta, l’eventuale aumento della potenza di lavoro del fascio laser determina un aumento della temperatura del materiale in lavorazione e conseguentemente un maggiore produzione di pulviscolo nell’area di lavoro. In addition, any increase in the working power of the laser beam causes an increase in the temperature of the material being processed and consequently a greater production of dust in the work area.
Queste problematiche sono ancora più accentuate se il materiale in lavorazione è un materiale prezioso come oro, platino, ecc. in cui la componente data dal costo del materiale è fortemente impattante su qualsiasi lavorazione. These problems are even more pronounced if the material being processed is a precious material such as gold, platinum, etc. in which the component given by the cost of the material has a strong impact on any processing.
SOMMARIO SUMMARY
In questo contesto, sarebbe quindi desiderabile rendere disponibile un innovativo apparato di aspirazione. In this context, it would therefore be desirable to make available an innovative suction apparatus.
In particolare, uno scopo del presente trovato è di proporre un apparato e un metodo per rimuovere residui di lavorazione in grado di recuperare la quasi totalità del pulviscolo prodotto durante la lavorazione del laser. In particular, an object of the present invention is to propose an apparatus and a method for removing processing residues capable of recovering almost all of the dust produced during laser processing.
Un ulteriore scopo del presente trovato è di fornire un apparato e un metodo in grado di minimizzare l’emissione di plasma durante la lavorazione del fascio laser. A further object of the present invention is to provide an apparatus and a method capable of minimizing the emission of plasma during the processing of the laser beam.
Infine, il presente trovato intende proporre un apparato e un metodo che siano in grado di ridurre, fino anche ad eliminare, il deposito di pulviscolo nell’area di lavoro in modo da garantire una corretta operatività del fascio laser. Finally, the present invention intends to propose an apparatus and a method that are capable of reducing, even eliminating, the deposit of dust in the work area in order to ensure correct operation of the laser beam.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un apparato e da un metodo per rimuovere residui di lavorazione in accordo con le caratteristiche tecniche esposte nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti corrispondono a ulteriori aspetti vantaggiosi dell’invenzione. The specified technical task and the specified purposes are substantially achieved by an apparatus and a method for removing processing residues in accordance with the technical characteristics set out in the independent claims. The dependent claims correspond to further advantageous aspects of the invention.
Occorre apprezzare che questo sommario introduce una selezione di concetti in forma semplificata, i quali saranno ulteriormente sviluppati nella descrizione dettagliata di seguito riportata. It should be appreciated that this summary introduces a selection of concepts in simplified form, which will be further developed in the detailed description below.
Le forme realizzative della presente invenzione affrontano questi scopi e ottengono altri vantaggi fornendo un apparato per rimuovere residui di lavorazione, il quale comprende una pluralità di paratie che delimitano una zona di lavoro atta ad accogliere un componente, o una parte di esso, da sottoporre a lavorazione. Tra le paratie, rispetto alla zona di lavoro, sono definiti una sezione di ingresso e una sezione di uscita per un fluido. In aggiunta, la pluralità di paratie definisce un’apertura passante affacciata alla zona di lavoro e atta a consentire l’ingresso di un fascio laser nella zona di lavoro stessa per interagire con il componente. The embodiments of the present invention address these purposes and obtain other advantages by providing an apparatus for removing processing residues, which comprises a plurality of bulkheads which delimit a work area suitable for accommodating a component, or a part thereof, to be subjected to processing. Between the bulkheads, with respect to the work area, an inlet section and an outlet section for a fluid are defined. In addition, the plurality of bulkheads defines a through opening facing the work area and designed to allow the entry of a laser beam into the work area itself to interact with the component.
L’apparato, inoltre, comprende una sorgente di flusso collegata fluidodinamicamente alla zona di lavoro per imporre un flusso di fluido tra la sezione di ingresso e la sezione di uscita e tra il componente e l’apertura passante. Nello specifico, la sezione di ingresso è disposta in posizione opposta alla sezione di uscita, rispetto alla zona di lavoro, in modo tale che il flusso di fluido attraversi la zona di lavoro lungo una traiettoria prestabilita incidente con il fascio laser in corrispondenza dell’apertura passante per rimuovere i residui di lavorazione dal componete, trasportandoli verso la sezione di uscita. The apparatus also includes a flow source connected fluid dynamically to the work area to impose a flow of fluid between the inlet section and the outlet section and between the component and the through opening. Specifically, the inlet section is arranged opposite the outlet section, with respect to the work area, so that the fluid flow crosses the work area along a predetermined trajectory incident with the laser beam at the opening. loop to remove processing residues from the component, transporting them to the outlet section.
In altre parole, il flusso di fluido che si instaura tra la sezione di ingresso e la sezione di uscita dell’apparato grazie ad una sorgente di flusso, attraversando la zona di lavoro, è in grado di rimuovere i residui di lavorazione dal componente e ridurne la temperatura. Vantaggiosamente, inoltre, il flusso di fluido investe il componente in lavorazione in corrispondenza della zona di lavoro e dunque lo raffredda, riducendo così la produzione di plasma dovuta all’azione del fascio laser. In other words, the fluid flow that is established between the inlet section and the outlet section of the apparatus thanks to a flow source, crossing the work area, is able to remove the processing residues from the component and reduce it. the temperature. Advantageously, moreover, the fluid flow invests the component being processed in correspondence with the work area and therefore cools it, thus reducing the production of plasma due to the action of the laser beam.
Preferibilmente, la sezione di ingresso e la sezione di uscita sono disposte su rispettive sezioni frontalmente opposte. Tali sezioni delimitano la zona di lavoro in modo tale che il flusso di fluido attraversi quest’ultima lungo una direzione sostanzialmente longitudinale che si sviluppa tra le sezioni. Vantaggiosamente, la disposizione frontalmente opposta tra la sezione di ingresso e la sezione di uscita consente al flusso di fluido di rimuovere la quasi totalità dei residui di lavorazione instaurando un equilibrio fluidodinamico tra il flusso di fluido entrante e il flusso di fluido uscente. Infatti, la disposizione della sezione di ingresso e della sezione di uscita lungo la medesima direzione longitudinale consente di stabilire un collegamento fluidodinamico diretto tra loro, in modo tale da ottimizzare la rimozione dei residui di lavorazione evitando che parte del pulviscolo possa tornare a contatto con il componente. Preferably, the inlet section and the outlet section are arranged on respective frontally opposite sections. These sections delimit the work area in such a way that the flow of fluid passes through the latter along a substantially longitudinal direction that develops between the sections. Advantageously, the frontally opposite arrangement between the inlet section and the outlet section allows the fluid flow to remove almost all of the processing residues, establishing a fluid-dynamic equilibrium between the incoming fluid flow and the outgoing fluid flow. In fact, the arrangement of the inlet section and the outlet section along the same longitudinal direction makes it possible to establish a direct fluid-dynamic connection between them, in such a way as to optimize the removal of processing residues, preventing part of the dust from returning to contact with the component.
Secondo un aspetto del trovato, il flusso di fluido attraversa la sezione di ingresso lungo una direzione di flusso inclinata rispetto alla direzione longitudinale. According to one aspect of the invention, the fluid flow passes through the inlet section along a flow direction inclined with respect to the longitudinal direction.
Vantaggiosamente, incanalare il flusso di fluido lungo una direzione incidente alla zona di lavoro, e non semplicemente tangente, consente di investire con migliore precisione la zona di lavoro di interesse per rimuovere i residui di lavorazione e raffreddare il componente. Advantageously, channeling the flow of fluid along a direction incident to the work area, and not simply tangent, allows the work area of interest to be invested with better precision to remove processing residues and cool the component.
Secondo un altro aspetto del trovato, il flusso di fluido, dopo aver attraversato la zona di lavoro, attraversa la sezione di uscita lungo una direzione di uscita anch’essa inclinata rispetto alla summenzionata direzione longitudinale. According to another aspect of the invention, the fluid flow, after passing through the work area, crosses the outlet section along an outlet direction which is also inclined with respect to the aforementioned longitudinal direction.
Secondo un ulteriore aspetto del trovato, l’apparato comprende un contenitore di raccolta disposto esternamente alla zona di lavoro, ma in comunicazione di fluido con la stessa per raccogliere i residui di lavorazione rimossi dal flusso di fluido incanalato attraverso la sezione di uscita. According to a further aspect of the invention, the apparatus comprises a collection container arranged externally to the work area, but in fluid communication with the same to collect the processing residues removed from the flow of fluid channeled through the outlet section.
Nel caso in cui il componente sia composto almeno in parte con un materiale prezioso, come ad esempio l’oro o il platino, anche i residui di lavorazione sono composti almeno in parte con il medesimo materiale prezioso. Vantaggiosamente, quindi, poter recuperare la maggior parte dei residui, o persino la loro totalità, consente di riciclare significative quantità di materia prima preziosa, con evidenti e importanti benefici economici. Preferibilmente, l’apparato comprende uno snodo per porre in comunicazione di fluido la sezione di uscita con il contenitore di raccolta per consentire la raccolta dei residui di lavorazione. In the event that the component is composed at least in part with a precious material, such as gold or platinum, even the processing residues are composed at least in part with the same precious material. Advantageously, therefore, being able to recover most of the residues, or even their totality, allows the recycling of significant quantities of precious raw material, with evident and important economic benefits. Preferably, the apparatus comprises a joint for placing the outlet section in fluid communication with the collection container to allow the collection of processing residues.
Vantaggiosamente, lo snodo consente di indirizzare i residui di lavorazione all’esterno della zona di lavoro e, inoltre, di collegare all’apparato la sorgente che instaura il flusso di fluido tra la sezione di ingresso e la sezione di uscita. Advantageously, the joint allows the processing residues to be directed outside the work area and, furthermore, to connect the source that establishes the flow of fluid between the inlet section and the outlet section to the apparatus.
Secondo un aspetto del trovato, la sezione di ingresso presenta una fessura configurata per instaurare un flusso di fluido sostanzialmente lamellare. According to one aspect of the invention, the inlet section has a slot configured to establish a substantially lamellar fluid flow.
Vantaggiosamente, la forma lamellare permette di meglio focalizzare il flusso su un’area specifica della zona di lavoro e/o del componente. Advantageously, the lamellar shape allows you to better focus the flow on a specific area of the work area and / or component.
In questo modo, i residui della lavorazione non sono in grado di fluttuare liberamente nella zona di lavoro, in quanto in un primo momento sono sostanzialmente confinati in corrispondenza della zona in cui il fascio laser li genera e, successivamente, in un secondo momento sono trasportati dallo stesso flusso di fluido verso la sezione di uscita per la loro rimozione. Nello specifico, il confinamento e il trasporto dei residui di lavorazioni da parte del flusso di fluido avviene in modo simultaneo. In this way, the processing residues are not able to float freely in the work area, as at first they are substantially confined to the area where the laser beam generates them and, subsequently, they are transported at a later time. from the same fluid flow towards the outlet section for their removal. Specifically, the confinement and transport of processing residues by the fluid flow occurs simultaneously.
In altre parole, durante la lavorazione, il flusso di fluido è in grado di attraversare il fascio laser senza influenzarne l’operatività e, contemporaneamente, è in grado di definire un confinamento superiore (sostanzialmente una barriera meccanica) per i residui di lavorazione, i quali sono inferiormente confinati dal componente. In other words, during processing, the fluid flow is able to cross the laser beam without affecting its operation and, at the same time, it is able to define a higher confinement (essentially a mechanical barrier) for processing residues, which are inferiorly confined by the component.
Preferibilmente, la sezione di ingresso comprende un deviatore orientabile per variare l’inclinazione della direzione di flusso rispetto alla direzione longitudinale, in modo da regolare l’orientamento della direzione di flusso rispetto alla zona di lavoro. Preferably, the inlet section includes an adjustable diverter to vary the inclination of the flow direction with respect to the longitudinal direction, so as to adjust the orientation of the flow direction with respect to the work area.
Vantaggiosamente, in questo modo il deviatore permette di controllare l’area del componente e/o della zona di lavoro che deve essere investita dal flusso di fluido. Infatti, in funzione della temperatura a cui si vuole mantenere il componente e/o della forma del componente (nel caso in cui presenti corrugazioni), il flusso è indirizzabile su una specifica area dello stesso per investirla e trasportare i residui di lavorazione verso la sezione di uscita. Advantageously, in this way the diverter allows you to control the area of the component and / or the work area that must be hit by the fluid flow. In fact, depending on the temperature at which you want to keep the component and / or the shape of the component (if there are corrugations), the flow can be addressed on a specific area of the same to run over it and transport the processing residues towards the section. exit.
Secondo un aspetto del trovato, l’apertura passante è interposta tra la sezione di ingresso e la sezione di uscita ed è atta a consentire l’ingresso del fascio laser nella zona di lavoro lungo una direzione di lavoro, preferibilmente dall’alto verso il basso. According to one aspect of the invention, the through opening is interposed between the inlet section and the outlet section and is adapted to allow the laser beam to enter the working area along a working direction, preferably from top to bottom. .
Vantaggiosamente, grazie all’equilibrio che si genera tra il flusso di fluido entrante ed uscente, l’apparato non presenta coperture dell’apertura destinata al passaggio del fascio laser. L’apparato, quindi, si configura come un dispositivo aperto in grado di operare come se fosse chiuso, con l’importante vantaggio di consentire quindi un’agevole visione della zona di lavoro e un rapido accesso alla stessa. Advantageously, thanks to the balance that is generated between the incoming and outgoing fluid flow, the apparatus does not have covers for the opening intended for the passage of the laser beam. The apparatus, therefore, is configured as an open device capable of operating as if it were closed, with the important advantage of allowing an easy view of the work area and quick access to it.
Preferibilmente, la direzione di lavoro del fascio laser è trasversale rispetto alla summenzionata direzione longitudinale. Ancor più preferibilmente, la direzione di lavoro è perpendicolare a tale direzione longitudinale. Preferably, the working direction of the laser beam is transverse with respect to the aforementioned longitudinal direction. Even more preferably, the working direction is perpendicular to this longitudinal direction.
Secondo un ulteriore aspetto del trovato, la pluralità di paratie definisce un contenitore avente una base e una pluralità di pareti laterali in grado di circoscrivere la zona di lavoro. According to a further aspect of the invention, the plurality of bulkheads defines a container having a base and a plurality of side walls capable of circumscribing the work area.
Preferibilmente, il componente è disposto sulla base del contenitore. Preferably, the component is arranged on the base of the container.
Alternativamente, la pluralità di paratie, quando un componente è in lavorazione, è configurata per circondare lateralmente il componente in lavorazione in modo che quest’ultimo definisca la base del contenitore. Vantaggiosamente, le paratie definiscono una protezione per la zona di lavoro dalle turbolenze esterne. Alternatively, the plurality of bulkheads, when a component is being processed, is configured to laterally surround the component being processed so that the latter defines the base of the container. Advantageously, the bulkheads define a protection for the work area from external turbulence.
Secondo un altro aspetto del trovato, l’apparato comprende mezzi di regolazione operativamente collegati alla sorgente di flusso per regolare la portata di fluido che attraversa la zona di lavoro. According to another aspect of the invention, the apparatus comprises adjustment means operatively connected to the flow source to adjust the flow rate of fluid that crosses the work area.
Vantaggiosamente, in funzione del quantitativo di pulviscolo e/o plasma prodotto durante la lavorazione, l’apparato è in grado di rimuovere i residui della lavorazione in modo sempre efficace, grazie alla regolazione della portata del flusso di fluido attuata dai mezzi di regolazione. Advantageously, depending on the amount of dust and / or plasma produced during processing, the apparatus is able to remove processing residues in an always effective way, thanks to the regulation of the flow rate of fluid implemented by the adjustment means.
L’invenzione raggiunge gli scopi indicati e ne affronta di ulteriori, fornendo inoltre un metodo per rimuovere residui di lavorazione, comprendente le seguenti fasi: The invention achieves the indicated purposes and addresses further ones, also providing a method for removing processing residues, including the following steps:
- predisporre una zona di lavoro per un componente o una parte di esso; - prepare a work area for a component or part of it;
- delimitare la zona di lavoro mediante una o più paratie definenti una sezione di ingresso e una sezione di uscita per un flusso di fluido e un’apertura passante atta a consentire l’ingresso di un fascio laser nella zona di lavoro per interagire con il componente; - delimit the work area by means of one or more bulkheads defining an inlet section and an outlet section for a fluid flow and a through opening designed to allow the entry of a laser beam into the work area to interact with the component ;
- imporre un flusso di fluido attraverso la zona di lavoro tra la sezione di ingresso e la sezione di uscita e tra il componente e l’apertura passante per rimuovere i residui di lavorazione. - impose a flow of fluid through the work area between the inlet section and the outlet section and between the component and the through opening to remove processing residues.
In particolare, la fase di imporre un flusso di fluido comprende la sotto fase di orientare il flusso lungo una direzione sostanzialmente longitudinale tra la sezione di ingresso e la sezione di uscita, tra loro frontalmente opposte e cooperanti con le paratie per trasportare i residui dal componente in corrispondenza della zona di lavoro verso la sezione uscita. In particular, the step of imposing a fluid flow comprises the sub-step of directing the flow along a substantially longitudinal direction between the inlet section and the outlet section, opposite each other and cooperating with the bulkheads to transport the residues from the component. in correspondence of the work area towards the outlet section.
Vantaggiosamente, un’immissione costante di un flusso di fluido, preferibilmente aria, direttamente nell’area di lavoro consente di rimuovere i residui di lavorazione e contemporaneamente di abbassare la temperatura del componente in lavorazione e, conseguentemente, di minimizzare la formazione del plasma generato, ad esempio, durante una lavorazione da parte del fascio laser. Advantageously, a constant introduction of a flow of fluid, preferably air, directly into the work area allows to remove the processing residues and at the same time to lower the temperature of the component being processed and, consequently, to minimize the formation of the generated plasma, for example, during a laser beam processing.
Preferibilmente, il metodo comprende anche le fasi di: Preferably, the method also includes the steps of:
- raccogliere il flusso di fluido incanalato attraverso la sezione di uscita all’interno di un contenitore esterno alla zona di lavoro; - collect the flow of fluid channeled through the outlet section inside a container outside the work area;
- recuperare i residui di lavorazione dal contenitore. - recover processing residues from the container.
Vantaggiosamente, nel caso in cui il componente sia almeno parzialmente costituito con materiali preziosi (ad esempio oro o platino), il recupero dei residui consente di riciclare una non trascurabile quantità di materiale prezioso. Advantageously, if the component is at least partially made up of precious materials (for example gold or platinum), the recovery of the residues makes it possible to recycle a non-negligible quantity of precious material.
Secondo un altro aspetto del trovato, il metodo comprende la fase di regolare una portata del flusso di fluido che attraversa la zona di lavoro. Vantaggiosamente, controllare la portata del flusso di fluido che si instaura tra la sezione di ingresso e la sezione di uscita consente di controllare il quantitativo di residui di lavorazione rimossi e la temperatura del componente in lavorazione. According to another aspect of the invention, the method comprises the step of regulating a flow rate of the fluid that passes through the working area. Advantageously, controlling the flow rate of the fluid that is established between the inlet section and the outlet section makes it possible to control the quantity of processing residues removed and the temperature of the component being processed.
Secondo un altro aspetto del trovato, il metodo comprende la fase di variare l’orientazione del flusso di fluido che attraversa la sezione di ingresso in modo da variare l’inclinazione della direzione di flusso rispetto alla direzione longitudinale. According to another aspect of the invention, the method comprises the step of varying the orientation of the fluid flow that crosses the inlet section in order to vary the inclination of the flow direction with respect to the longitudinal direction.
Vantaggiosamente, incanalare il flusso di fluido entrante lungo una direzione incidente sul componente rispetto alla zona di lavoro consente al flusso di fluido di investire un’area del componente stesso maggiormente definita per rimuovere i residui di lavorazione con una migliore efficienza. Secondo un ulteriore aspetto del trovato, il metodo comprende la fase di conferire al flusso di fluido passante attraverso la sezione di ingresso una forma lamellare. Advantageously, channeling the incoming fluid flow along a direction incident on the component with respect to the work area allows the fluid flow to invest a more defined area of the component itself to remove processing residues with better efficiency. According to a further aspect of the invention, the method comprises the step of giving the flow of fluid passing through the inlet section a lamellar shape.
Vantaggiosamente, potendo conferire al flusso di fluido entrante una forma lamellare, è possibile investire con una migliore precisione la zona di lavoro, o una parte della stessa. Advantageously, since it is possible to give the incoming fluid flow a lamellar shape, it is possible to invest the work area, or a part thereof, with better precision.
Preferibilmente, il metodo comprende le fasi di: Preferably, the method comprises the steps of:
- posizionare la pluralità di paratie in modo da circondare lateralmente un componente; - positioning the plurality of bulkheads so as to laterally surround a component;
- usare il componente come base per delimitare la zona di lavoro. In questo modo, le paratie posizionate come delimitazione della zona di lavoro sono in grado di mitigare, fino ad annullare, gli effetti di un’accidentale diffrazione del fascio laser causata da superfici parzialmente o totalmente riflettenti presenti nella zona di lavoro. - use the component as a base to delimit the work area. In this way, the bulkheads positioned as delimitation of the work area are able to mitigate, up to canceling, the effects of an accidental diffraction of the laser beam caused by partially or totally reflective surfaces present in the work area.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di un apparato per rimuovere residui di lavorazione, come illustrato negli uniti disegni, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the indicative, and therefore non-limiting, description of a preferred, but not exclusive, embodiment of an apparatus for removing processing residues, as illustrated in the accompanying drawings, in which:
- la figura 1 illustra, in una vista assonometrica, una macchina di lavorazione al laser comprendente l’apparato per rimuovere residui di lavorazione in accordo con l’invenzione; - Figure 1 illustrates, in an axonometric view, a laser processing machine including the apparatus for removing processing residues in accordance with the invention;
- la figura 2 illustra una vista in sezione dell’apparato mostrato in figura 1 secondo un piano longitudinale verticale; - figure 2 illustrates a sectional view of the apparatus shown in figure 1 according to a vertical longitudinal plane;
- la figura 3 illustra, in una vista dall’alto, l’apparato mostrato nelle figure 1 e 2; - Figure 3 illustrates, in a top view, the apparatus shown in Figures 1 and 2;
- la figura 4 illustra, in una vista assonometrica, l’apparato mostrato nelle figure 1, 2 e 3; - Figure 4 illustrates, in an axonometric view, the apparatus shown in Figures 1, 2 and 3;
- la figura 5 illustra una vista in sezione del deviatore dell’apparato mostrato nelle figure 1, 2, 3 e 4; - Figure 5 illustrates a sectional view of the diverter of the apparatus shown in Figures 1, 2, 3 and 4;
- la figura 6 illustra uno schema di funzionamento dell’apparato per rimuovere residui di lavorazione in accordo con l’invenzione. - Figure 6 illustrates an operating diagram of the apparatus to remove processing residues in accordance with the invention.
Con riferimento ai disegni, essi servono unicamente per illustrare modi di realizzazione dell’invenzione al fine di meglio chiarire, in combinazione con la descrizione, i principi inventivi alla base del trovato. With reference to the drawings, they serve only to illustrate ways of implementing the invention in order to better clarify, in combination with the description, the inventive principles underlying the invention.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DETAILED DESCRIPTION
Con riferimento alle figure, un apparato per rimuovere residui di lavorazione è stato genericamente indicato con il numero 1. With reference to the figures, an apparatus for removing processing residues has been generically indicated with the number 1.
In aggiunta, sempre in riferimento alle allegate figure, una macchina di lavorazione al laser è stata genericamente indicata con il numero 100. Eventuali modifiche o varianti che, alla luce della descrizione, risultassero evidenti alla persona esperta del settore devono considerarsi rientranti nell’ambito di tutela stabilito dalla presente invenzione, secondo considerazioni di equivalenza tecnica. In addition, again with reference to the attached figures, a laser processing machine has been generically indicated with the number 100. Any modifications or variations which, in the light of the description, are evident to the person skilled in the art must be considered as falling within the scope of protection established by the present invention, according to considerations of technical equivalence.
La figura 1 illustra una macchina di lavorazione al laser 100 comprendente un apparato 1 per rimuovere residui di lavorazione, sostanzialmente pulviscolo, generati durante l’interazione tra una sorgente laser (non illustrata) e un componente in lavorazione. Figure 1 illustrates a laser processing machine 100 comprising an apparatus 1 for removing processing residues, substantially dust, generated during the interaction between a laser source (not shown) and a component being processed.
Nello specifico, l’apparato 1 per rimuovere residui di lavorazione comprende una pluralità di paratie 3 che delimitano una zona di lavoro 4 atta ad accogliere un componente 10, o una parte di esso, per sottoporlo a lavorazione. Tra le paratie 3, rispetto alla zona di lavoro 4, sono definiti una sezione di ingresso 5 e una sezione di uscita 8 per un fluido. Le paratie 3 presentano dei gommini a compressione interposti con il rispettivo piano di appoggio. In aggiunta, la pluralità di paratie 3 definisce un’apertura passante 12 affacciata alla zona di lavoro 4 e atta a consentire l’ingresso di un fascio laser Q nella stessa zona di lavoro 4 per interagire con il componente 10. Specifically, the apparatus 1 for removing processing residues comprises a plurality of bulkheads 3 which delimit a work area 4 suitable for accommodating a component 10, or a part of it, to subject it to processing. Between the bulkheads 3, with respect to the work area 4, an inlet section 5 and an outlet section 8 for a fluid are defined. The bulkheads 3 have compression rubbers interposed with the respective support surface. In addition, the plurality of bulkheads 3 defines a through opening 12 facing the work area 4 and designed to allow the entry of a laser beam Q in the same work area 4 to interact with the component 10.
Inoltre, l’apparato 1 comprende una sorgente di flusso collegata fluidodinamicamente alla zona di lavoro 4 per imporre un flusso di fluido tra la sezione di ingresso 5 e la sezione di uscita 8 e tra il componente 10 e l’apertura passante 12. Con l’espressione “sorgente di flusso” si intendono mezzi in grado di generare uno spostamento di un fluido lungo una prefissata traiettoria. Un esempio di sorgente di flusso in accordo con l’invenzione può essere una girante, o una ventola, in grado di imporre una prevalenza, cioè un differenziale di pressione, all’interno di un condotto contenente un fluido, ad esempio aria. In addition, the apparatus 1 comprises a flow source connected fluid dynamically to the work area 4 to impose a flow of fluid between the inlet section 5 and the outlet section 8 and between the component 10 and the through opening 12. With the The expression "source of flow" means means capable of generating a movement of a fluid along a predetermined trajectory. An example of a flow source in accordance with the invention may be an impeller, or a fan, capable of imposing a head, that is, a pressure differential, inside a duct containing a fluid, for example air.
In maggiore dettaglio, la sezione di ingresso 5 è disposta in posizione opposta alla sezione di uscita 8 rispetto alla zona di lavoro 4, in modo tale che il flusso di fluido attraversi la zona di lavoro 4 lungo una traiettoria prestabilita incidente con il fascio laser Q in corrispondenza dell’apertura passante 12 per rimuovere i residui di lavorazione, trasportandoli dal componente 10 in corrispondenza della zona di lavoro 4 verso la sezione di uscita 8. In greater detail, the inlet section 5 is arranged opposite the outlet section 8 with respect to the work area 4, so that the flow of fluid passes through the work area 4 along a predetermined trajectory incident with the laser beam Q at the through opening 12 to remove the processing residues, transporting them from the component 10 at the working area 4 towards the outlet section 8.
Preferibilmente il fluido passante attraverso la zona di lavoro 4 è aria. Preferably the fluid passing through the working area 4 is air.
Ancor più preferibilmente, il fluido è l’aria presente esternamente all’apparato 1. In maggiore dettaglio, l’aria viene aspirata all’interno della zona di lavoro 4, ad esempio per mezzo di una girante (non illustrata), secondo modalità che saranno descritte in seguito. Even more preferably, the fluid is the air present outside the apparatus 1. In greater detail, the air is sucked into the working area 4, for example by means of an impeller (not shown), in a manner that will be described later.
In particolare, come meglio visibile nelle figure 2 e 4, la sezione di ingresso 5 e la sezione di uscita 8 sono disposte su rispettive sezioni frontalmente opposte e delimitanti la zona di lavoro 4, in modo tale che il flusso di fluido attraversi la zona di lavoro 4 lungo una direzione sostanzialmente longitudinale L che si sviluppa tra le suddette sezioni. In questo modo, percorrendo la traiettoria prestabilita, il flusso di fluido risulta sostanzialmente confinato e incanalato lungo la direzione longitudinale L tra la sezione di ingresso 5 e la sezione di uscita 8. Eventuali residui di lavorazione raccolti dal flusso di fluido sono, quindi, direttamente trasportati alla sezione di uscita 8 evitando che si depositino nuovamente sul componente 10 o in una posizione che possa essere di ostacolo al corretto funzionamento del fascio laser Q. In particular, as better visible in Figures 2 and 4, the inlet section 5 and the outlet section 8 are arranged on respective frontally opposite sections and delimit the work area 4, so that the flow of fluid crosses the area of work 4 along a substantially longitudinal direction L which extends between the aforementioned sections. In this way, following the predetermined trajectory, the fluid flow is substantially confined and channeled along the longitudinal direction L between the inlet section 5 and the outlet section 8. Any processing residues collected by the fluid flow are therefore directly transported to the outlet section 8 avoiding that they are deposited again on the component 10 or in a position that could be an obstacle to the correct operation of the laser beam Q.
In accordo con un esempio di realizzazione, la traiettoria percorsa dal flusso di fluido tra la sezione di ingresso 5 e la sezione di uscita 8 è sostanzialmente composta da due tratti distinti. According to an exemplary embodiment, the trajectory traveled by the fluid flow between the inlet section 5 and the outlet section 8 is substantially composed of two distinct portions.
Il primo tratto della traiettoria prevede che il flusso di fluido attraversi la sezione di ingresso 5 lungo una direzione di flusso F inclinata rispetto alla direzione longitudinale L per investire una specifica area della zona di lavoro 4 in cui è posizionato il componente 10 e raccogliere i residui di lavorazione. The first section of the trajectory requires the fluid flow to cross the inlet section 5 along a flow direction F inclined with respect to the longitudinal direction L to invest a specific area of the work area 4 in which the component 10 is positioned and collect the residues processing.
L’angolo di inclinazione tra la direzione di flusso F e la direzione longitudinale L è preferibilmente minore di un angolo retto, vale a dire è compreso tra 0° e 90°. Ancor più preferibilmente, l’angolo di inclinazione è pari a circa 25°. The angle of inclination between the flow direction F and the longitudinal direction L is preferably less than a right angle, ie it is between 0 ° and 90 °. Even more preferably, the angle of inclination is approximately 25 °.
Il secondo tratto della traiettoria prevede che il flusso di fluido, dopo aver investito la zona di lavoro 4 e raccolto i residui di lavorazione, attraversi la sezione di uscita 8 lungo una direzione di uscita K a sua volta inclinata rispetto alla direzione longitudinale L, come illustrato in figura 5. In maggiore dettaglio, l’angolo di inclinazione tra la direzione di uscita K e la direzione longitudinale L misurato nello stesso verso dell’angolo formato tra la direzione di flusso F e la medesima direzione longitudinale L, è preferibilmente maggiore di un angolo retto, vale a dire è compreso tra 90° e 180°. Ancor più preferibilmente, l’angolo di inclinazione è pari a circa 30°. The second section of the trajectory provides that the fluid flow, after having invested the work area 4 and collected the processing residues, crosses the outlet section 8 along an outlet direction K which is in turn inclined with respect to the longitudinal direction L, as shown in figure 5. In greater detail, the angle of inclination between the outlet direction K and the longitudinal direction L measured in the same direction as the angle formed between the flow direction F and the same longitudinal direction L, is preferably greater than a right angle, i.e. it is between 90 ° and 180 °. Even more preferably, the angle of inclination is approximately 30 °.
Quindi, secondo un aspetto del trovato meglio visibile nelle figure 2 e 5, la traiettoria del flusso di fluido attraverso la zona di lavoro 4 può assumere una conformazione sostanzialmente ad “U”. Therefore, according to an aspect of the invention which is better visible in Figures 2 and 5, the trajectory of the fluid flow through the working area 4 can assume a substantially "U" shape.
In aggiunta, il flusso di fluido convogliato nella zona di lavoro 4, tipicamente aria ambiente, presenta una temperatura tale da raffreddare l’area del componente su cui interagisce, raffreddandola e riducendo di conseguenza la produzione di plasma dovuto all’interazione ad alta energia tra il fascio laser Q e il componente 10. Vantaggiosamente, riducendo la generazione di plasma, l’apparato 1 è in grado di limitare, fino ad eliminare, la formazione di bave di lavorazione dovute ad una solidificazione del plasma stesso sul componente 10. In addition, the flow of fluid conveyed into the work area 4, typically ambient air, has a temperature such as to cool the area of the component on which it interacts, cooling it and consequently reducing the plasma production due to the high energy interaction between the laser beam Q and component 10. Advantageously, by reducing the generation of plasma, the apparatus 1 is able to limit, up to eliminating, the formation of machining burrs due to a solidification of the plasma itself on the component 10.
In accordo con l’esempio illustrato, il fascio laser Q irradia il componente 10 dall’alto in quanto la sorgente laser in grado di emettere il fascio laser Q è posizionata superiormente alla zona di lavoro 4 ed esternamente ad essa. In accordance with the illustrated example, the laser beam Q radiates component 10 from above as the laser source capable of emitting the laser beam Q is positioned above the work area 4 and externally to it.
Conseguentemente, come visibile nelle figure 1, 3 e 4, l’apertura passante 12 è interposta tra la sezione di ingresso 5 e la sezione di uscita 8 ed è atta a consentire l’ingresso del fascio laser Q nella zona di lavoro 4 per interagire con il componente 10 da lavorare. Consequently, as can be seen in Figures 1, 3 and 4, the through opening 12 is interposed between the inlet section 5 and the outlet section 8 and is designed to allow the laser beam Q to enter the working area 4 to interact with component 10 to be machined.
In accordo con un esempio di realizzazione, il fascio laser Q si propaga lungo una direzione di lavoro W incidente sul componente 10. In particolare, il fascio laser Q segue la direzione di lavoro W almeno in un tratto finale del suo tragitto che lo porta dalla sorgente al componente 10. In altre parole, il fascio laser Q può anche percorrere un tragitto che presenta tratti orientati secondo direzioni differenti, ma è in grado di allinearsi con la direzione di lavoro W nel tratto finale, ad esempio grazie ad un sistema di specchi (non illustrato). According to an example of embodiment, the laser beam Q propagates along a working direction W incident on the component 10. In particular, the laser beam Q follows the working direction W at least in a final stretch of its path that takes it from source to component 10. In other words, the laser beam Q can also travel a path that has sections oriented according to different directions, but is able to align itself with the working direction W in the final section, for example thanks to a system of mirrors (not illustrated).
Preferibilmente, la direzione di lavoro W del fascio laser Q è trasversale alla direzione longitudinale L. Ancor più preferibilmente, la direzione di lavoro W del fascio laser Q è perpendicolare alla direzione longitudinale L lungo la quale si propaga il flusso di fluido. Preferably, the working direction W of the laser beam Q is transverse to the longitudinal direction L. Even more preferably, the working direction W of the laser beam Q is perpendicular to the longitudinal direction L along which the fluid flow is propagated.
Secondo un aspetto del trovato, l’apparato 1 comprende un contenitore di raccolta disposto esternamente all’apparato 1. Il contenitore di raccolta è in comunicazione di fluido con la zona di lavoro 4 per raccogliere i residui di lavorazione rimossi dal flusso di fluido incanalato attraverso la sezione di uscita 8. According to an aspect of the invention, the apparatus 1 comprises a collection container disposed externally to the apparatus 1. The collection container is in fluid communication with the working area 4 to collect the processing residues removed from the flow of fluid channeled through the outlet section 8.
Preferibilmente, come illustrato in figura 1, l’apparato 1 comprende uno snodo 9 che pone in comunicazione di fluido la sezione di uscita 8 e il contenitore di raccolta per consentire la raccolta dei residui di lavorazione. Inoltre, lo snodo 9 è in grado di porre in comunicazione di fluido la sezione di uscita 8 con la sorgente di flusso, preferibilmente un aspiratore (non illustrato). Preferably, as shown in Figure 1, the apparatus 1 comprises a joint 9 which places the outlet section 8 and the collection container in fluid communication to allow the collection of processing residues. Furthermore, the joint 9 is able to place the outlet section 8 in fluid communication with the flow source, preferably an aspirator (not shown).
Nello specifico, l’aspiratore genera una depressione all’interno dello snodo 9 in grado di risucchiare il fluido, tipicamente aria, presente nella zona di lavoro 4 e con esso il pulviscolo, prima che questo si depositi sul componente 10 o su altre parti della macchina. A seguito dell’aspirazione del fluido dalla zona di lavoro 4, nuovo fluido “fresco” viene attratto all’interno della zona di lavoro 4. Conseguentemente, controllando la sorgente di flusso, è possibile controllare l’equilibrio fluidodinamico che si instaura all’interno della zona di lavoro 4 tra la sezione di ingresso 5 e la sezione di uscita 8 e dunque controllare la quantità di pulviscolo rimosso dalla zona di lavoro 4 e l’entità del raffreddamento operato sul componente 10 in lavorazione. Specifically, the aspirator generates a depression inside the joint 9 capable of sucking up the fluid, typically air, present in the work area 4 and with it the dust, before this settles on the component 10 or on other parts of the machine. Following the suction of the fluid from the work area 4, new "fresh" fluid is attracted into the work area 4. Consequently, by controlling the flow source, it is possible to control the fluid dynamic equilibrium that is established inside of the work area 4 between the inlet section 5 and the outlet section 8 and therefore check the quantity of dust removed from the work area 4 and the amount of cooling performed on the component 10 being processed.
In maggiore dettaglio, l’apparato 1 comprende mezzi di regolazione operativamente collegati alla sorgente di flusso per regolare la portata di fluido che uscente dalla zona di lavoro 4 attraverso la sezione di uscita 8. In aggiunta, secondo un esempio di realizzazione mostrato in figura 2, la sezione di ingresso 5 comprende un deviatore 11, preferibilmente di tipo orientabile, per variare l’inclinazione della direzione di flusso F rispetto alla direzione longitudinale L in modo da regolare l’orientamento della direzione di flusso F rispetto alla zona di lavoro 4. In greater detail, the apparatus 1 comprises adjustment means operatively connected to the flow source for regulating the flow rate of fluid exiting the work area 4 through the outlet section 8. In addition, according to an embodiment shown in Figure 2 , the inlet section 5 comprises a diverter 11, preferably of the orientable type, to vary the inclination of the flow direction F with respect to the longitudinal direction L so as to adjust the orientation of the flow direction F with respect to the work area 4.
Vantaggiosamente, la possibilità di variare l’orientazione del flusso d’aria permette di ottimizzare ulteriormente il raffreddamento del componente 10 e la rimozione dei residui di lavorazione. Advantageously, the possibility of varying the orientation of the air flow allows to further optimize the cooling of component 10 and the removal of processing residues.
Preferibilmente, come visibile in figura 5, il deviatore 11 presenta un foro di ingresso 13 e una pluralità di fori di uscita 14, generalmente cinque, per incanalare il flusso di fluido dall’esterno verso l’interno dell’apparato 1 attraverso tali fori. Preferably, as visible in figure 5, the diverter 11 has an inlet hole 13 and a plurality of outlet holes 14, generally five, to channel the flow of fluid from the outside to the inside of the apparatus 1 through these holes.
Più precisamente, il foro di ingresso 13 si dirama nella pluralità di fori di uscita 14 tramite una cavità interna 15 al deviatore 11 in modo che il flusso di fluido entrante nell’apparato 1 si incanali attraverso il deviatore 11 stesso. Ancor più precisamente, il foro di ingresso 13, la cavità interna 15 e la pluralità di fori di uscita 14 si estendono lungo una medesima direzione che definisce la direzione di flusso F. More precisely, the inlet hole 13 branches into the plurality of outlet holes 14 through a cavity 15 inside the diverter 11 so that the flow of fluid entering the apparatus 1 is channeled through the diverter 11 itself. Even more precisely, the inlet hole 13, the internal cavity 15 and the plurality of outlet holes 14 extend along the same direction that defines the flow direction F.
In aggiunta, il deviatore 11, essendo movimentabile attorno ad un asse trasversale alla direzione di flusso F, permette di variare l’orientazione della direzione di flusso F lungo cui è incanalato il flusso di fluido entrante nell’apparato 1. In addition, the diverter 11, being movable around an axis transverse to the flow direction F, allows you to vary the orientation of the flow direction F along which the flow of fluid entering the apparatus 1 is channeled.
In accordo con un esempio di realizzazione, la sezione di ingresso 5 presenta una fessura configurata per instaurare un flusso di fluido sostanzialmente lamellare. According to an exemplary embodiment, the inlet section 5 has a slot configured to establish a substantially lamellar fluid flow.
In altre parole, la sezione di ingresso 5 è conformata a fessura in modo tale che nella zona di lavoro 4 entri una lama di fluido, tipicamente aria, lungo la direzione di flusso F, la cui orientazione risulta essere variabile grazie al deviatore 11. In other words, the inlet section 5 is shaped like a slot in such a way that a blade of fluid, typically air, enters the work area 4 along the flow direction F, whose orientation is variable thanks to the diverter 11.
La fessura della sezione di ingresso 5 presenta una larghezza di circa 100 mm e un’altezza di circa 10 mm, in modo tale che la lama di fluido risulti spazialmente confinata ed in grado di interagire con una specifica area in lavorazione del componente 10. The slot of the inlet section 5 has a width of about 100 mm and a height of about 10 mm, so that the fluid blade is spatially confined and able to interact with a specific area of component 10 being processed.
Il deviatore 11 presenta sostanzialmente le medesime dimensioni della sezione di ingresso 5 in modo che il flusso di fluido risulti interamente incanalato attraverso il deviatore 11 stesso per essere orientato con precisione nella zona di lavoro 4 sul componente 10. The diverter 11 has substantially the same dimensions as the inlet section 5 so that the flow of fluid is completely channeled through the diverter 11 itself to be precisely oriented in the working area 4 on the component 10.
Ancora, secondo un ulteriore esempio di realizzazione, la pluralità di paratie 3 definisce un contenitore 2 avente una base 6 e una pluralità di pareti laterali 7, in grado di circoscrivere la zona di lavoro 4 per meglio proteggerla da eventuali perturbazioni esterne. In questo esempio, il componente 10 è posizionato sulla base 6. Still, according to a further embodiment, the plurality of bulkheads 3 defines a container 2 having a base 6 and a plurality of side walls 7, capable of circumscribing the work area 4 to better protect it from any external perturbations. In this example, component 10 is placed on base 6.
In accordo con un esempio di realizzazione alternativo illustrato nella figura 3, la pluralità di paratie 3, quando il componente 10 è in lavorazione, è configurata per circondare lateralmente il componente 10, in modo che esso stesso definisca la base 6 del contenitore 2. In accordance with an alternative embodiment illustrated in Figure 3, the plurality of bulkheads 3, when the component 10 is being processed, is configured to laterally surround the component 10, so that it itself defines the base 6 of the container 2.
In altre parole, il componente 10 è parte integrante del contenitore 2. In other words, the component 10 is an integral part of the container 2.
Più precisamente, le paratie 3 sono disposte in modo tale da adattarsi, almeno parzialmente, al profilo del componente 10 per definire la zona di lavoro 4. Conseguentemente, una superficie del componente 10 è rivolta internamente al contenitore 2 per interagire con il fascio laser Q prodotto dalla sorgente laser in corrispondenza della zona di lavoro 4. More precisely, the bulkheads 3 are arranged in such a way as to adapt, at least partially, to the profile of the component 10 to define the working area 4. Consequently, a surface of the component 10 faces inside the container 2 to interact with the laser beam Q produced by the laser source in correspondence with the work area 4.
Un metodo per rimuovere residui di lavorazione, in accordo con l’invenzione, comprendente le seguenti fasi: A method for removing processing residues, in accordance with the invention, comprising the following steps:
- predisporre una zona di lavoro 4 per un componente 10 o una parte di esso; - providing a work area 4 for a component 10 or a part of it;
- delimitare la zona di lavoro 4 mediante una o più paratie 3 definenti una sezione di ingresso 5 e una sezione di uscita 8 per un flusso di fluido e un’apertura passante 12 atta a consentire l’ingresso di un fascio laser Q nella zona di lavoro 4 per interagire con il componente 10; - delimit the work area 4 by means of one or more bulkheads 3 defining an inlet section 5 and an outlet section 8 for a flow of fluid and a through opening 12 suitable for allowing the entry of a laser beam Q into the work 4 to interact with component 10;
- imporre un flusso di fluido attraverso la zona di lavoro 4 tra la sezione di ingresso 5 e la sezione di uscita 8 e tra il componente 10 e l’apertura passante 12 per rimuovere i residui di lavorazione, in cui la fase di imporre un flusso di fluido comprende la sotto fase di orientare il flusso lungo una direzione sostanzialmente longitudinale L tra la sezione di ingresso 5 e la sezione di uscita 8. Tali sezioni sono tra loro frontalmente opposte e cooperanti con le paratie 3 per trasportare i residui dal componente 10 in corrispondenza della zona di lavoro 4 verso la sezione uscita 8. - imposing a flow of fluid through the working area 4 between the inlet section 5 and the outlet section 8 and between the component 10 and the through opening 12 to remove the processing residues, in which the step of imposing a flow of fluid comprises the sub-step of directing the flow along a substantially longitudinal direction L between the inlet section 5 and the outlet section 8. These sections are frontally opposite and cooperate with the bulkheads 3 to transport the residues from the component 10 into correspondence of the work area 4 towards the outlet section 8.
La macchina di lavorazione al laser 100 può essere utilizzata per operazioni di saldatura, marcatura o altro su componenti prodotti con materiali preziosi, quali oro, platino, etc.. In questo caso, i residui di lavorazione comprendono a loro volta, almeno in parte, un quantitativo di tali materiali preziosi. The laser processing machine 100 can be used for welding, marking or other operations on components produced with precious materials, such as gold, platinum, etc. In this case, the processing residues in turn include, at least in part, a quantity of these precious materials.
Vantaggiosamente, il metodo precedentemente introdotto comprende le ulteriori fasi di: Advantageously, the previously introduced method comprises the further steps of:
- raccogliere il flusso di fluido incanalato attraverso la sezione di uscita 8 all’interno di un contenitore esterno alla zona di lavoro 4; - recuperare i residui di lavorazione dal contenitore. - collect the flow of fluid channeled through the outlet section 8 inside a container outside the work area 4; - recover processing residues from the container.
In aggiunta, il metodo comprende anche la fase di regolare una portata del flusso di fluido che attraversa la zona di lavoro 4, in modo da controllare la temperatura del componente 10 e il quantitativo di residui di lavorazione rimossi dalla zona di lavoro 4. In addition, the method also includes the step of regulating a flow rate of the fluid flowing through the work area 4, so as to control the temperature of the component 10 and the amount of processing residues removed from the work area 4.
Secondo un esempio vantaggioso, il metodo comprende la fase di variare l’orientazione del flusso di fluido che attraversa la sezione di ingresso 5 lungo una direzione di flusso F inclinata rispetto alla direzione longitudinale L. According to an advantageous example, the method comprises the step of varying the orientation of the fluid flow that crosses the inlet section 5 along a flow direction F inclined with respect to the longitudinal direction L.
La possibilità di orientare a piacimento il flusso di fluido permette di instaurare il corretto equilibrio fluidodinamico tra la sezione di ingresso 5 e la sezione di uscita 8 indipendentemente dalla forma e dalle dimensioni del componente 10 posto in lavorazione. Inoltre, per controllare con maggior precisione l’area in lavorazione del componente 10 che si vuole investire con il flusso di fluido, il metodo comprende la fase di conferire al flusso di fluido passante attraverso la sezione di ingresso 5 una forma lamellare. The possibility of orienting the flow of fluid at will allows to establish the correct fluid-dynamic equilibrium between the inlet section 5 and the outlet section 8 regardless of the shape and size of the component 10 being processed. In addition, to more accurately control the area being machined of the component 10 to be invested with the fluid flow, the method includes the step of giving the flow of fluid passing through the inlet section 5 a lamellar shape.
In accordo con un ulteriore esempio, il metodo comprende inoltre le fasi di: According to a further example, the method also includes the steps of:
- posizionare la pluralità di paratie 3 in modo da circondare lateralmente un componente 10; - positioning the plurality of bulkheads 3 so as to laterally surround a component 10;
- usare il componente 10 come base per delimitare la zona di lavoro 4. - use component 10 as a base to delimit the work area 4.
Il funzionamento di una macchina di lavorazione al laser 100 comprendente l’apparato 1 per rimuovere residui di lavorazione deriva direttamente da quanto sopra descritto e viene qui di seguito ulteriormente descritto. The operation of a laser processing machine 100 comprising the apparatus 1 for removing processing residues derives directly from what is described above and is further described below.
Un componente 10, come ad esempio un campione in oro, viene introdotto nella macchina di lavorazione al laser 100. A component 10, such as a gold sample, is introduced into the laser processing machine 100.
Mezzi di avanzamento (non illustrati), grazie ad un controllo elettronico (non illustrato), sono in grado di posizionare il componente 10 in corrispondenza della zona di lavoro 4 dell’apparato 1, dove un fascio laser Q prodotto da una sorgente laser è in grado di eseguire lavorazioni di saldatura, marcatura o altro. Advancement means (not shown), thanks to an electronic control (not shown), are able to position the component 10 in correspondence with the working area 4 of the apparatus 1, where a laser beam Q produced by a laser source is in able to perform welding, marking or other operations.
Quando il fascio laser Q inizia la propria lavorazione sul componente 10, la temperatura di quest’ultimo tende ad aumentare con conseguente produzione di plasma e pulviscolo. Per evitare che il pulviscolo solidifichi nuovamente sul componente 10 o in una posizione di interferenza con la traiettoria del fascio laser Q, esso è rimosso dalla zona di lavoro 4 grazie al flusso di fluido, tipicamente aria, che si instaura tra la sezione di ingresso 5 e la sezione di uscita 8 grazie ad un aspiratore (non illustrato) posto in comunicazione di fluido con la sezione di uscita 8. When the laser beam Q begins its processing on component 10, the temperature of the latter tends to increase, resulting in the production of plasma and dust. To prevent the dust from solidifying again on the component 10 or in a position of interference with the trajectory of the laser beam Q, it is removed from the work area 4 thanks to the flow of fluid, typically air, which is established between the inlet section 5 and the outlet section 8 thanks to an aspirator (not shown) placed in fluid communication with the outlet section 8.
Inoltre, un’immissione diretta sul componente 10 di un flusso costante di fluido, tipicamente aria pulita e fresca rispetto alle temperature della zona di lavoro 4, consente di abbassare notevolmente la temperatura del componente 10 e quindi ridurre la produzione di plasma. Furthermore, a direct introduction on component 10 of a constant flow of fluid, typically clean and fresh air with respect to the temperatures of the work area 4, allows to significantly lower the temperature of component 10 and therefore reduce plasma production.
In riferimento a quanto appena descritto, in figura 6 è schematicamente illustrato il funzionamento dell’apparato 1. With reference to what has just been described, Figure 6 schematically illustrates the operation of the apparatus 1.
Il fascio laser Q, disposto superiormente all’apparato 1, si propaga lungo la direzione di lavoro W, dall’alto verso il basso, per interagire con il componente 10 nella zona di lavoro 4. The laser beam Q, arranged above the apparatus 1, propagates along the working direction W, from top to bottom, to interact with the component 10 in the work area 4.
Il flusso di fluido, invece, è incanalato lungo la direzione longitudinale L o lungo la direzione di flusso F inclinata rispetto alla suddetta direzione longitudinale L, in modo da investire il componente 10 per raffreddarlo e per rimuovere il pulviscolo prodotto dalla lavorazione del fascio laser Q. Infine, lo stesso flusso di fluido è incanalato lungo la direzione di uscita K dalla sorgente di flusso, come ad esempio un aspiratore o una girante, per raccogliere in un apposito contenitore esterno all’apparato 1 i residui della lavorazione. The fluid flow, on the other hand, is channeled along the longitudinal direction L or along the flow direction F inclined with respect to the aforementioned longitudinal direction L, so as to hit the component 10 to cool it and to remove the dust produced by the processing of the laser beam Q Finally, the same fluid flow is channeled along the outlet direction K from the flow source, such as for example an aspirator or an impeller, to collect the processing residues in a suitable container outside the apparatus 1.
In altri termini, l’apparato 1 secondo l’invenzione è in grado di definire un “microsistema” per il tramite di un bilanciamento fluidodinamico tra l’aspirazione del fluido e del pulviscolo contenuti nella zona di lavoro 4 e l’introduzione di nuovo fluido “fresco”, vale a dire pulito e a temperatura inferiore rispetto alle temperature di lavoro sviluppate dal laser. Preferibilmente, il fluido pulito e fresco è aria direttamente prelevata dall’ambiente. Al contempo, l’aspirazione verso un contenitore di raccolta permette di recuperare almeno parte del pulviscolo generato e dunque rende l’invenzione particolarmente adatta nei processi di lavorazione di materiali preziosi. In other words, the apparatus 1 according to the invention is able to define a "microsystem" by means of a fluid-dynamic balancing between the suction of the fluid and dust contained in the work area 4 and the introduction of new fluid “Fresh”, that is to say clean and at a lower temperature than the working temperatures developed by the laser. Preferably, the clean and fresh fluid is air directly taken from the environment. At the same time, the suction towards a collection container allows to recover at least part of the dust generated and therefore makes the invention particularly suitable in the processing of precious materials.
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