IT202000019405A1 - Stazione automatizzata di taglio laser per la realizzazione di componenti semilavorati, componente semilavorato e relativo metodo di realizzazione - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

?STAZIONE AUTOMATIZZATA DI TAGLIO LASER PER LA REALIZZAZIONE DI COMPONENTI SEMILAVORATI, COMPONENTE SEMILAVORATO E RELATIVO METODO DI REALIZZAZIONE?

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce a una stazione automatizzata per la realizzazione di componenti semilavorati per strumenti di chirurgia protesica, in particolare componenti che, una volta finiti, sono atti a fresare/tagliare o comunque realizzare lavorazioni di asportazione di tessuti in preparazione a, o nel contesto di, interventi di chirurgia protesica, nella fattispecie in ambito ortopedico.

Il presente trovato si riferisce anche al relativo metodo di realizzazione di un tale componente semilavorato e al componente semilavorato cos? ottenuto.

STATO DELLA TECNICA

Sono noti, in generale, strumenti di chirurgia protesica atti ad asportare tessuti ossei per fresatura, taglio, abrasione e conformati per realizzare coordinate e coniugate sedi ossee idonee alla disposizione e all?impianto di relativi componenti di protesi chirurgiche. Tali strumenti possono essere, ad esempio, frese acetabolari, frese patellari, frese glenoidee, raspe, brocce o strumenti simili o assimilabili.

I suddetti strumenti noti comprendono generalmente un corpo tagliente cavo internamente, avente dimensioni correlate alla sede ossea da realizzare. Su una superficie esterna del corpo tagliente ? realizzata una pluralit? di fori passanti provvisti di bordi taglienti e sporgenti, atti a effettuare un?azione meccanica di scavo sull?osso. Attualmente, la realizzazione del corpo tagliente richiede l?utilizzo di un elevato numero di macchinari o apparati. Ci? ? dovuto sia alla complessit? dell?oggetto da realizzare sia ai limiti operativi delle macchine note.

Tipicamente il corpo tagliente ? realizzato a partire da un componente grezzo in materiale metallico, ad esempio, ma non solo, titanio oppure acciaio e viene ricavato per imbutitura a partire da una lamiera metallica piana presentando al termine della lavorazione una forma concava, pi? o meno complessa.

Il componente grezzo ? quindi alimentato in sequenza ad una macchina ad asportazione di truciolo, ad una macchina affilatrice, ad una macchina di molatura, e ad una macchina di punzonatura per poi subire opportuni trattamenti di lavaggio. In particolare, la macchina ad asportazione di truciolo ? atta a realizzare i suddetti fori passanti, eventuali scanalature oppure anche per rimuovere bordi o comici di lavorazione. Tuttavia, i fori passanti realizzati non presentano un bordo gi? idoneo allo scopo di taglio e devono, quindi, essere sottoposti a successiva affilatura in apposita macchina affilatrice. La macchina affilatrice opera su tutto il bordo del foro anche nel tratto non interessato, in uso, all?azione meccanica di taglio. Ci? indebolisce in maniera sproporzionata la superficie esterna del corpo tagliente generando, inoltre, eccessivi scarti e polveri.

Inoltre, la necessit? di affilare i bordi dei fori in una macchina diversa da quella che li ha realizzati pu? portare a errori di riposizionamento, eccessive perdite di tempo durante il cambio macchina e quindi a una diminuzione di produttivit?.

I fori passanti possono essere realizzati anche utilizzando apparati a taglio laser. Ci? consente di ridurre al minimo la presenza di trucioli e polveri e di aumentare la produttivit?. Tuttavia, tali apparati a taglio laser non eliminano la necessit? di effettuare laffilatura dei bordi dei fori.

Esiste pertanto la necessit? di perfezionare una stazione automatizzata di taglio laser per la realizzazione di componenti semilavorati per strumenti di chirurgia protesica che possa superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica nota.

In particolare, uno scopo del presente trovato ? quello di realizzare una tale stazione automatizzata di taglio laser configurata per realizzare i fori passanti gi? con il bordo opportunamente affilato.

Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di realizzare una tale stazione automatizzata di taglio laser che consenta di aumentare la produttivit? e diminuire gli scarti di lavorazione.

Un ulteriore scopo ? quello di mettere a punto un metodo di realizzazione di un componente semilavorato nella suddetta stazione automatizzata di taglio laser.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi e ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato ? espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell?idea di soluzione principale.

La stazione automatizzata di taglio laser in accordo con il presente trovato pu? essere idonea a essere inserita in una linea di lavorazione robotizzata per la produzione automatizzata di strumenti di chirurgia protesica.

In accordo con i suddetti scopi, la stazione automatizzata di taglio laser ? idonea alla realizzazione di componenti semilavorati per strumenti di chirurgia protesica a partire da componenti grezzi cavi aventi almeno una superficie esterna. La suddetta stazione automatizzata comprende:

- almeno un primo operatore automatizzato configurato per prelevare i componenti grezzi da un magazzino e fornirli a

- un apparato di taglio laser che comprende:

una camera di taglio all? interno della quale ? presente un secondo operatore automatizzato provvisto di una testa di taglio laser configurata per effettuare una pluralit? di lavorazioni di taglio laser su uno dei suddetti componenti grezzi per realizzare sia fori atti a definire una parte tagliente dello strumento chirurgico, sia opzionali aperture ausiliarie funzionali alle successive lavorazioni, e

un mandrino rotante configurato per trattenere il suddetto componente grezzo e montato su mezzi di movimentazione atti a disporre di volta in volta il mandrino rotante all?interna della suddetta camera di taglio,

- un?unit? di controllo almeno configurata per movimentare il secondo operatore automatizzato per orientare la testa di taglio laser lungo un percorso di taglio di ciascun foro da realizzare, il raggio laser emesso per realizzare almeno detto foro essendo inclinato rispetto alla superficie esterna del componente grezzo in lavorazione.

Secondo un aspetto del presente trovato, la testa di taglio laser ? comandata in modo che ciascun foro sia perimetralmente definito da un primo bordo, in cui la testa di taglio laser ? inclinata di un primo angolo di taglio rispetto a un piano di riferimento tangente alla superficie esterna passante per il centro del foro da realizzare, e da un secondo bordo, complementare al primo bordo, in cui la testa di taglio laser ? inclinata di un secondo angolo di taglio rispetto a detto piano di riferimento.

Secondo un aspetto del presente trovato, il secondo angolo di taglio ? diverso dal primo angolo di taglio, in particolare ? inferiore. Inoltre, il primo angolo ? compreso fra circa 80? e circa 110?, mentre il secondo angolo ? compreso fra circa 20? e circa 40?. In una soluzione preferita, il primo angolo di taglio ? circa 90? mentre il secondo angolo di taglio ? circa 30?.

In accordo con forme di realizzazione, ? previsto un metodo per realizzare tali componenti semilavorati. Il metodo prevede almeno di:

- prelevare tramite il primo operatore automatizzato almeno un componente grezzo alla volta dal magazzino per posizionarlo sul mandrino rotante;

- movimentare tramite i mezzi di movimentazione il mandrino rotante in modo da disporlo airintemo della camera di taglio;

- eseguire tramite il secondo operatore automatizzato provvisto della testa di taglio laser una pluralit? di lavorazioni di taglio laser per realizzare sia i fori atti a definire la parte tagliente dello strumento chirurgico, sia opzionali aperture ausiliarie funzionali alle successive lavorazioni; la testa di taglio laser ? movimentata e orientata lungo un percorso di taglio di ciascun foro da realizzare in modo che il raggio laser emesso per realizzare almeno un bordo del suddetto foro sia inclinato rispetto alla superficie esterna del componente grezzo in lavorazione.

Forme realizzative qui descritte, si riferiscono anche al componente semilavorato ottenuto nella suddetta stazione automatizzata e in accordo con il metodo sopra descritto. Tale componente semilavorato comprende:

- almeno una parte tagliente delimitata da una superficie esterna e una contrapposta superficie interna, la suddetta parte tagliente essendo provvista di una pluralit? di fori passanti e in cui ciascun foro presenta un primo bordo ed un complementare secondo bordo aventi inclinazioni diverse;

- una fascia ausiliaria associata perimetralmente a detta parte tagliente e sulla quale sono presenti opzionali aperture ausiliarie funzionali alle successive lavorazioni.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Questi ed altri aspetti, caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno chiari dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 ? una vista prospettica schematica di una stazione automatizzata di taglio laser secondo forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 2 ? una vista schematica dall?alto di fig.1 ;

- la fig. 3 ? una vista prospettica di un particolare ingrandito del magazzino visibile in fig. 1-2;

- le figg. 4-7 sono viste schematiche che illustrano le fasi operative per la realizzazione di un foro;

- la fig. 8 illustra una vista schematica in sezione del mandrino rotante che trattiene un componente grezzo;

- la fig. 9 ? una vista laterale di un possibile componente grezzo che presenta forma di calotta sferica;

- la fig. 10 ? una vista laterale di un possibile componente semilavorato ottenuto dal componente grezzo di fig. 9;

- le figg. 11-12 sono viste prospettiche di ulteriori possibili componenti semilavorati ottenibili nella stazione automatizzata di figg. 1-2.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente combinati o incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Si far? ora riferimento nel dettaglio alle possibili forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o pi? esempi sono illustrati nelle figure allegate a titolo esemplificativo non limitativo. Anche la fraseologia e terminologia qui utilizzata ? a fini esemplificativi non limitativi.

Forme di realizzazione, illustrate in figg. 1-2, si riferiscono a una stazione automatizzata 10 per la realizzazione di componenti semilavorati 100, esemplificativamente illustrati in figg. 10-12, per strumenti di chirurgia protesica ad asportazione di materiale che possono essere ad esempio frese acetabolari, frese patellari, frese glenoidee, raspe, brocce o strumenti di taglio simili o assimilabili aventi le forme pi? disparate.

Il componente semilavorato 100 viene ottenuto a partire da un componente grezzo 110, ovvero non rifinito, cavo avente almeno una superficie esterna 111 e almeno una contrapposta superficie interna 112 sostanzialmente continue, si veda ad esempio la fig. 9.

Con componente grezzo 110 si intende un componente non rifinito ottenuto mediante un?operazione di imbutitura, piegatura o simili per ottenere un oggetto avente almeno una parete sostanzialmente concava.

Il componente grezzo 110 pu? essere ricavato per imbutitura a partire da una lamiera metallica piana e, come risultato, presenta una forma concava, pi? o meno complessa.

A causa del procedimento con il quale ? realizzato, il componente grezzo 110 pu? presentare un bordo perimetrale, o flangia, 114 sostanzialmente piano che dovr? essere rimosso.

Con particolare riferimento a fig. 9, il componente grezzo 110 ha esemplificativamente una forma semisferica, mentre i componenti semilavorati 100 di figg. 11-12 sono realizzati a partire da rispettivi componenti grezzi aventi forma scatolare, in due met?.

Qui e nel seguito, si far? riferimento genericamente al componente semilavorato 100 e al componente grezzo 110 con il termine abbreviato di componente 100, 110 quando essi sono equivalenti/sostituibili all?intemo della frase o contesto.

Secondo forme di realizzazione, illustrate in figg. 1-2, la stazione automatizzata 10 comprende almeno un primo operatore automatizzato 12 configurato per prelevare i componenti grezzi 110, ad esempio uno alla volta, da un magazzino 11 e fornirli a un apparato di taglio laser 15.

L?apparato di taglio laser 15 comprende, a sua volta, una camera di taglio 16, fig.

2, all? interno della quale ? presente un secondo operatore automatizzato 18 provvisto di una testa di taglio laser 20 configurata per effettuare una pluralit? di lavorazioni di taglio laser sui componenti grezzi 110 per realizzare sia fori 113 atti a definire una parte tagliente 130 dello strumento chirurgico, sia aperture ausiliarie 117, 118, 120 funzionali alle successive lavorazioni, come verr? pi? in dettaglio descritto nel seguito. L?apparato di taglio laser 15 comprende, inoltre, un mandrino rotante 17 configurato per trattenere il suddetto componente grezzo 110. Il mandrino rotante 17 ? montato su mezzi di movimentazione 33 atti a disporre di volta in volta il mandrino rotante 17 all?intema della camera di taglio 16.

La stazione automatizzata 10 comprende anche un?unit? di controllo 21 configurata per movimentare il secondo operatore automatizzato 18 per orientare la testa di taglio laser 20 lungo un percorso di taglio 140 di ciascun foro 113 da realizzare. In particolare, il raggio laser emesso per realizzare almeno un bordo 115, 116 del foro 113 ? inclinato rispetto alla superficie esterna 111 del componente grezzo 110 in lavorazione.

In particolare, ciascun foro 113 ? perimetralmente definito da un primo tratto, o bordo, 115 in cui la testa di taglio laser 20 ? inclinata di un primo angolo di taglio al rispetto ad un piano di riferimento P tangente alla superficie esterna 111 passante per il centro 150 del foro 113, e da un secondo tratto, o bordo, 116 complementare in cui la testa di taglio laser 20 ? inclinata di un secondo angolo di taglio a2 rispetto al suddetto piano di riferimento P. Il secondo bordo 116 ? quello che, in uso, definisce lo spigolo tagliente.

Secondo forme di realizzazione, il secondo angolo ?2 ? diverso dal primo angolo al, in particolare inferiore. Il primo angolo al pu? essere compreso fra circa 80? e circa 110?, preferibilmente circa 90?. Il secondo angolo ?2 pu? essere compreso fra circa 20? e circa 40?, preferibilmente circa 30?.

Secondo forme di realizzazione, i fori 113 possono avere qualsiasi forma, ma tipicamente presentano forma circolare (fig. 12), ellittica (fig. 10), rettangolare (fig.

11) o quadrata.

La testa di taglio laser 20 cos? movimentata dall?unit? di controllo 21 consente di definire, direttamente durante l?operazione di taglio, un secondo bordo 116 gi? affilato. Tale bordo 116, previa operazione di punzonatura in una successiva stazione di lavorazione che lo render? sporgente, sar? atto, in uso, a effettuare un?azione meccanica di scavo sull?osso.

Inoltre, realizzare i fori 113 a partire dalla superficie esterna 111 consente di ottenere profili di taglio anche molto complessi, obiettivo difficilmente raggiungibile con le attuali macchine di lavorazione per asportazione di truciolo in tempi ragionevoli.

Tale soluzione consente, inoltre, di ottenere un componente semilavorato 100 pi? robusto dato che l?alleggerimento di materiale ? limitato al solo secondo bordo 116. La stazione automatizzata 10 qui descritta consente, quindi, di ridurre i tempi di lavorazione dato che un tale utilizzo della testa di taglio laser 20 elimina la necessit? di successive operazioni di affilatura dei secondi bordi 116 dei fori 113.

Secondo forme di realizzazione, nell?esecuzione di detto foro 113 l?unit? di controllo 21 ? configurata per movimentare la testa di taglio laser 20 in modo che quest?ultima:

- si allinei verticalmente al di sopra del centro 150 del foro 113 che dovr? essere realizzato, per poi spostarsi verso un primo punto di attacco A per la realizzazione del primo bordo 115,

- esegua un taglio inclinato del primo angolo di taglio al che va dal primo punto di attacco A ad un secondo punto di attacco B in corrispondenza del quale inizia il secondo bordo 116,

- esegua in modo continuo un taglio inclinato del secondo angolo di taglio a2 che va dal secondo punto di attacco B ad un terzo punto di attacco C in corrispondenza del quale termina il secondo bordo 116,

- esegua in modo continuo un taglio inclinato del primo angolo di taglio al che va dal terzo punto di attacco C al primo punto di attacco A per terminare la realizzazione del primo bordo 115 e quindi del foro 113.

Secondo forme di realizzazione, illustrate in fig. 1-3, il magazzino 11 ? atto ad accogliere una pluralit? dei suddetti componenti 100, 110 e comprende almeno un vassoio 23 avente un piano di supporto 24 sul quale sono presenti una pluralit? di elementi di posizionamento modulari 25 ciascuno dei quali ? associato al piano di supporto 24 tramite opportuni fori definiti su quest?ultimo.

Ciascun elemento di posizionamento modulare 25 ? atto a posizionare in modo voluto un rispettivo componente 100, 110. Ad esempio tali elementi di posizionamento modulari 25 possono essere disposti secondo una voluta matrice di posizionamento.

Agli elementi di posizionamento 25 possono essere associati uno o pi? elementi di adattamento 26 che presentano forme e dimensioni coerenti con il componente 100, 110 che devono trattenere in posizione.

Secondo forme di realizzazione, illustrate in fig. 3, nel caso di componenti grezzi 110 aventi forma di calotta sferica, destinati ad esempio alla realizzazione di frese acetabolari, gli elementi di posizionamento modulari 25 possono comprendere un corpo centrale 28a di forma cilindrica aggettante dal piano di supporto 24 al quale possono essere associati una pluralit? di anelli 28b aventi diametro via via decrescente. Ad esempio, ? possibile prevedere che un primo anello 28b di base supporti la flangia 114 del componente grezzo 110 mentre uno o pi? ulteriori anelli 28b, di diametri via via inferiori allineati superiormente, contattino la superficie interna 112. L?identificazione degli elementi di posizionamento modulari 25 e/o degli anelli 28b pu? avvenire grazie ad apposite etichette identificative RFID associate a ciascuno di essi.

Secondo forme di realizzazione, al vassoio 23 pu? essere associato un?etichetta identificativa 27 di tipo a radiofrequenza RFID sulla quale sono memorizzate le informazioni relative ai componenti 100, 110 da esso supportati, fig. 3. Le suddette informazioni possono riguardare la tipologia, la misura o la taglia dei componenti grezzi 110, nonch? un identificativo di avvenuta lavorazione o simili informazioni.

Secondo altre forme di realizzazione, a ciascuna posizione definita sul vassoio 23 pu? essere associata una rispettiva etichetta identificativa 27.

Secondo possibili forme di realizzazione, il vassoio 23 pu presentare, ad esempio ai lati del piano di supporto, specifici elementi di presa (non illustrati) per essere manipolato ed essere movimentato in maniera automatizzata, ad esempio, verso una stazione di lavorazione successiva.

Secondo una possibile forma di realizzazione, il vassoio 23 pu? essere disposto in appoggio su mezzi di movimentazione lineare ad esempio un nastro trasportatore 22, come esemplificativamente illustrato in figg. 1-2.

Secondo una variante, il vassoio 23 pu? essere disposto in appoggio, ovvero associato superiormente, ad una struttura di sostegno che pu? comprendere elementi di sostegno verticali ed orizzontali in modo da definire una forma che ricorda quella dello scheletro di un tavolo.

Secondo possibili forme di realizzazione, sono previsti due o pi? vassoi 23 distinti di cui almeno un primo di detti vassoi 23 pu? essere adibito al supporto dei componenti grezzi 110 e almeno un secondo di detti vassoi 23 pu? essere atto a ricevere e supportare i componenti semilavorati 100 all?uscita dalla camera di taglio 16. In alternativa, il secondo vassoio 23 pu? essere utilizzato come ?polmone? operazionale per fare in modo che la stazione automatizzata 10 lavori con continuit? e senza interruzioni.

Secondo ulteriori possibili forme di realizzazione, il magazzino 11 pu? comprendere una cassettiera formata da una pluralit? di vassoi 23 disposti allineati verticalmente e associati ad una opportuna struttura di sostegno. Tale soluzione consente il contenimento di un numero molto elevato di componenti 100, 110 ad esempio anche fino a 600 pezzi e pi?.

Secondo forme di realizzazione, la stazione automatizzata 10 comprende anche mezzi di misurazione 32 atti a rilevare di volta in volta una misura di riferimento del componente grezzo 110 per consentire un suo corretto posizionamento sul mandrino rotante 17. Si fa presente che tale misura di riferimento pu? essere anche eseguita all? esterno della stazione automatizzata 10, ad esempio in apposita stazione di misura e collaudo.

Come illustrato in figg. 1-2, i mezzi di misurazione 32 possono essere operativamente connessi all?unit? di controllo 21 e comprendono una testa di misura, o stilo, 32a provvisto terminalmente di una sonda atta a eseguire una misura di tipo a contatto e a trasmettere la misura di riferimento rilevata all?unit? di controllo 21. La testa di misura 32a pu? essere mobile oppure fissa, come nel caso qui descritto.

Quando l?unit? di controllo 21 riceve il segnale contenente la misura di riferimento del componente grezzo 110 da lavorare, essa trasmette un segnale operativo al primo operatore automatizzato 12 in modo che quest?ultimo possa disporre a un?altezza corretta il componente grezzo 110 sul mandrino rotante 17; la posizione del componente grezzo 110 ?, quindi, completamente definita per l?operazione di taglio successiva.

Secondo forme di realizzazione, il primo operatore automatizzato 12 ? disposto nello spazio in modo tale da cooperare almeno con il magazzino 11 , con i mezzi di misurazione 32 e con l?apparato di taglio laser 15.

Con particolare riferimento alle figg. 1-2, il primo operatore automatizzato 12 comprende una piattaforma di base fissa 29 sulla quale ? ruotabilmente associato il braccio articolato robotizzato 13.

Il braccio articolato robotizzato 13 comprende una pluralit? di elementi 30 ruotabilmente articolati fra loro in successione in modo da consentire la movimentazione del braccio articolato robotizzato 13 secondo un numero di gradi di libert? sufficiente a permettere al primo operatore automatizzato di eseguire tutte le manipolazioni e i posizionamenti necessari. Nel caso di specie, il braccio articolato robotizzato 13 pu? essere movimentato secondo sei gradi di libert?.

Secondo forme di realizzazione, illustrate in fig. 1 , il braccio articolato robotizzato 13 ? provvisto di una testa di manipolazione 14 connessa ad un utensile di presa 31. L?utensile di presa 31 ? atto a prelevare un componente grezzo 110 dal vassoio 23 e trattenerlo per disporlo sul mandrino rotante 17 e per prelevare, al termine della lavorazione, il componente semilavorato 100 finito dal mandrino rotante 17 e disporlo sul vassoio 23.

Secondo forme di realizzazione, il primo operatore automatizzato 12 ? atto a cooperare con i mezzi di misurazione 32 portando in una posizione di misurazione ciascun componente grezzo 110 prima d? disporlo sul mandrino rotante 17.

Secondo forme di realizzazione, illustrata in fig. 2, l?apparato di taglio laser 15 presenta una zona di caricamento/scaricamento LZ frontale dei componenti 100, 110 ed una zona di lavorazione posteriore WZ, non direttamente accessibile, dove ? disposto il secondo operatore automatizzato 18. La zona di lavorazione posteriore WZ si trova all?intemo della camera di taglio 16. La zona di caricamento/scaricamento LZ e la zona di lavorazione WZ possono essere separate da un setto 34, che pu? essere fisso oppure mobile.

Secondo forme di realizzazione, il mandrino rotante 17 pu? essere stabilmente fissato sui mezzi di movimentazione 33. Con riferimento all?esempio qui descritto, i mezzi di movimentazione 33 sono configurati come una tavola 33a rotante e il mandrino rotante 17 ? fissato su di essa in posizione periferica.

La tavola 33a ? atta a ruotare per portare di volta in volta il mandrino rotante 17 dalla zona di caricamento/scaricamento LZ alla zona di lavorazione WZ e viceversa. Secondo forme di realizzazione, la tavola rotante 33a pu? supportare due mandrini rotanti 17 disposti in posizione diametrale dove un primo mandrino rotante 17 si trova nella zona di caricamento/scaricamento LZ per ricevere un componente grezzo 110 e un secondo mandrino rotante 17 si trova nella zona lavorazione WZ per supportare un altro componente grezzo 110 durante l?operazione di taglio.

Secondo forme di realizzazione, illustrata in fig. 8, il mandrino rotante 17 comprende una base rotante 35 e una pluralit? di griffe 36 ad espansione atte a trattenere il componente 100, 110 rispetto alla sua superficie interna 112 o anche rispetto alla sua superficie esterna 111.

Il mandrino rotante 17 consente di ruotare il componente grezzo in lavorazione lungo un asse verticale Z, fig. 8.

Secondo forme di realizzazione, l?apertura e la chiusura delle griffe 36 del mandrino rotante 17 ? comandata in modo pneumatico dall?unit? di controllo 21 la quale, una volta ricevuto il segnale operativo di corretto posizionamento del componente grezzo 110 sul mandrino rotante 17 da parte del primo braccio automatizzato 12, comanda l?espansione delle griffe 36 e l?uscita del primo braccio automatizzato 12 dalla camera di taglio 16.

Secondo forme di realizzazione, la testa di taglio laser 20 ? mobile su tre assi di taglio X?, Y?, Z? ed ? ruotabile attorno ad almeno uno degli assi di taglio X?, Y? rimanendo sempre affacciata alla superficie esterna 111 del componente grezzo 110 in lavorazione, figg. 4-7.

La rotazione lungo uno degli assi di taglio X?, Y? consente di eseguire l?operazione di taglio anche su corpi aventi una geometria molto complessa.

Complessivamente, quindi, la lavorazione di taglio sul componente grezzo 100 pu? avvenire secondo cinque gradi di libert?, dei quali uno definito dalla rotazione del mandrino rotante 17 e gli altri quattro grazie alle movimentazioni della testa di taglio laser 20.

Secondo forme di realizzazione, la testa di taglio laser 20 presenta terminalmente un ugello 37 che veicola il fascio laser sul componente grezzo 110 in lavorazione. L?ugello 37, oltre a veicolare il fascio laser, svolge anche la funzione di sensore di distanza/posizione, che pu? essere esemplificativamente un sensore di tipo capacitivo, adattando istantaneamente la distanza della testa di taglio laser 20 dal componente grezzo 100 in lavorazione. Ad esempio, l?ugello 37 pu? essere realizzato in rame. Alla camera di taglio 16 sono associati dispositivi (non illustrati) atti a garantire il corretto funzionamento del laser. In particolare, sono presenti una sorgente di laser, un dispositivo di aspirazione, un dispositivo di raffreddamento e simili.

Secondo forme di realizzazione, la testa di taglio laser 20 ? configurata per definire anche una pluralit? di aperture ausiliarie 117, 118, 120. Tali aperture ausiliarie comprendono fori di presa 117, che servono per la manipolazione del componente semilavorato 100 in stazioni di lavorazione successive, una o pi? tacche di centraggio 118 atte a definire un riferimento per le lavorazioni successive, ed un eventuale pretaglio 120 atto a consentire la successiva separazione di una porzione del componente semilavorato 100.

Il componente semilavorato 100 comprende, quindi, almeno una parte tagliente 130 delimitata da una superficie esterna 111 e una contrapposta superficie interna 112, in cui la parte tagliente 130 ? provvista di una pluralit? dei suddetti fori 113 passanti dalla superficie interna 111 alla superficie interna 112. Ciascun foro 113 presenta un primo bordo 115 ed un complementare secondo bordo 116 aventi inclinazioni diverse. Il componente semilavorato 100 comprende anche una fascia ausiliaria 119 associata perimetralmente alla, ed in continuit? con la, parte tagliente 130 e sulla quale sono presenti opzionalmente le suddette aperture ausiliarie 117, 118, 120.

Con riferimento all?esempio illustrato in fig. 10, nel caso di componenti grezzi 110 aventi forma di calotta sferica, i fori di presa 117 possono essere disposti, a coppie, in posizione diametrale sfasati di circa 90?, figg. 10-11.

Sia la flangia 114, presente nel componente grezzo 110 iniziale, che la fascia ausiliaria 119 verranno rimosse: la prima durante l?operazione di taglio, la seconda al termine di tutte le lavorazioni successive a quelle operate nella stazione automatizzata 10. Tuttavia, gi? allinteno della stazione automatizzata 10 viene eseguito il suddetto pre-taglio 120 in modo da facilitare la successiva rimozione della fascia ausiliaria 119.

In particolare, il pre-taglio 120 ? definito da una pluralit? di fessure perimetrali 120a distanziate l?uno dall?altra a definire una linea ad interruzioni in modo da lasciare, fra di esse, rispettive porzioni di materiale 120b che consentono di mantenere il collegamento della fascia ausiliaria 119 con la restante parte del componente semilavorato 100.

Secondo forme di realizzazione ? previsto un metodo di realizzazione di tali componenti semilavorati 100. Il metodo prevede almeno di:

- prelevare tramite il primo operatore automatizzato 12 almeno un componente grezzo 110 alla volta dal magazzino 11 per posizionarlo sul mandrino rotante 17;

- movimentare tramite i mezzi di movimentazione 33 il mandrino rotante 17 in modo da disporlo allinteno della camera di taglio 16;

- eseguire tramite il secondo operatore automatizzato 18 provvisto della testa di taglio laser 20 una pluralit? di lavorazioni di taglio laser sul componente grezzo 110 per realizzare sia i fori 113 atti a definire la parte tagliente 130 dello strumento chirurgico, sia le opzionali aperture ausiliarie 117, 118, 120 funzionali alle successive lavorazioni; la testa di taglio laser 20 ? movimentata e orientata lungo il percorso di taglio 140 di ciascun foro 113 da realizzare in modo che il raggio laser emesso per realizzare almeno un primo bordo 115 o un secondo bordo 116 del foro 113 sia inclinato rispetto alla superficie esterna 111 del componente grezzo 110 in lavorazione.

Prima dell?esecuzione dei fori 113, anche se tale ordine non ? vincolante, la testa di taglio laser 20, rimuove la flangia 114. Ad esempio, la flangia 114 viene separata in settori e successivamente viene operato il taglio perimetrale che rimuove tali settori. Secondo forme di realizzazione, illustrate in figg. 4-7, sono descritte le fasi di realizzazione di un foro 113. A titolo esemplificativo non limitativo, l?esempio si riferisce a un componente grezzo 110 avente forma di calotta sferica e ad un foro 113 avente forma ellittica.

In una prima fase, fig. 4, la testa di taglio laser 20 si posiziona verticalmente al di sopra del centro 150 del foro 113 da realizzarsi, successivamente spostandosi verso un primo punto di attacco A per la realizzazione del primo bordo 115. In particolare, il primo punto di attacco A si trova in posizione opposta rispetto al secondo bordo 116 in modo che l?eventuale strido d?inizio lavorazione non danneggi il secondo bordo 116 che ? quello tagliente.

In una seconda fase, fig. 5, la testa di taglio laser 20 produce un taglio inclinato del primo angolo al che va dal primo punto di attacco A ad un secondo punto di attacco B in corrispondenza del quale inizia il secondo bordo 116. Nel caso di specie l?angolo al ? di circa 90?.

In una terza fase, fig. 6, la testa di taglio laser 20 produce un taglio inclinato del secondo angolo a2 che va dal secondo punto di attacco B ad un terzo punto di attacco C in corrispondenza del quale termina il secondo bordo 116. Nel caso di specie l?angolo a2 ? di circa 30?. Un tale angolo consente di definire un bordo tagliente gi? idoneo all?operazione chirurgica di taglio a meno dell?eliminazione di eventuali bave di lavorazione.

In una quarta fase, fig. 7, la testa di taglio laser 20 produce un taglio inclinato del primo angolo al che va dal terzo punto di attacco C al primo punto di attacco A per terminare la realizzazione del primo bordo 115.

Dopo l?esecuzione dei fori 113, anche se tale ordine non ? vincolante, vengono realizzati i fori di presa 117 e la tacca di centraggio 118.

Successivamente, viene realizzato il pre-taglio 120 che pu? avere opportuno profilo sagomato.

E chiaro che alla stazione automatizzata 10 per la realizzazione di componenti semilavorati 100 per strumenti di chirurgia protesica, al componente semilavorato 100 e relativo metodo di realizzazione fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti o fasi, senza per questo uscire dall?ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni.

Nelle rivendicazioni che seguono, i riferimenti tra parentesi hanno il solo scopo di facilitare la lettura e non devono essere considerati come fattori limitativi per quanto attiene all?ambito di protezione sotteso nelle specifiche rivendicazioni.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Stazione automatizzata (10) di taglio laser per la realizzazione di componenti semilavorati (100) per strumenti di chirurgia protesica caratterizzata dal fatto che comprende:

- almeno un primo operatore automatizzato (12) configurato per prelevare componenti grezzi (110) cavi da un magazzino (11) e fornirli a

- un apparato di taglio laser (15) comprendente:

una camera di taglio (16) in cui ? allocato un secondo operatore automatizzato (18) provvisto di una testa di taglio laser (20) per realizzare sia fori (113) atti a definire una parte tagliente (130) di detto strumento di chirurgia protesica, sia opzionali aperture ausiliarie (117, 118, 120) su cadauno di detti componenti grezzi (110), e un mandrino rotante (17), configurato per trattenere cadauno di detti componenti grezzi (110), montato su mezzi di movimentazione (33) atti a disporlo di volta in volta all?interno di detta camera di taglio (16),

- un?unit? di controllo (21) configurata almeno per movimentare detto secondo operatore automatizzato (18) per orientare detta testa di taglio laser (20) lungo un percorso di taglio (140) di ciascun foro (113) da realizzare, rispetto alla superficie esterna (111) del componente grezzo (110).

2. Stazione automatizzata (10) come nella rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta testa di taglio laser (20) ? inclinata di un primo angolo di taglio (al), rispetto a un piano di riferimento (P) tangente alla superficie esterna (111) passante per il centro (150) del foro (113), per definire un primo bordo (115) di detto foro (113) ed ? inclinata di un secondo angolo di taglio (a2) rispetto a detto piano di riferimento (P) per definire un secondo bordo (116) di detto foro (113).

3. Stazione automatizzata (10) come nella rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che deto primo angolo (al) ? compreso fra circa 80? e circa 110?, deto secondo angolo (a2) ? compreso fra circa 20? e circa 40?.

4. Stazione automatizzata (10) come nella rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che nell?esecuzione di deto foro (113) deta unit? di controllo (21) ? configurata per movimentare deta testa di taglio laser (20) in modo che:

- si allinei verticalmente al di sopra del centro (150) del foro (113) che dovr? essere realizzato, per poi spostarsi verso un primo punto di atacco (A) per la realizzazione di deto primo bordo (115),

- esegua un taglio inclinato del primo angolo di taglio (al) che va dal primo punto di atacco (A) ad un secondo punto di atacco (B) in corrispondenza del quale inizia il secondo bordo (116),

- esegua un taglio inclinato del secondo angolo di taglio (a2) che va dal secondo punto di atacco (B) ad un terzo punto di attacco (C) in corrispondenza del quale termina il secondo bordo (116),

- esegua un taglio inclinato del primo angolo di taglio (al) che va dal terzo punto di atacco (C) al primo punto di attacco (A) per terminare la realizzazione del primo bordo (115).

5. Stazione automatizzata (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende mezzi di misurazione (32) ati a cooperare con deto primo operatore automatizzato (12) per rilevare di volta in volta una misura di riferimento di uno di deti componenti grezzi (110) per consentire un suo correto posizionamento su detto mandrino rotante (17).

6. Stazione automatizzata (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che deto magazzino (11) comprende almeno un vassoio (23) avente un piano di supporto (24) sul quale sono presenti una pluralit? di elementi di posizionamento modulari (25) e almeno un?etichetta identificativa (27), e che a detti elementi di posizionamento modulari (25) sono associati uno o pi? elementi di adattamento (28a, 28b) che presentano forme e dimensioni coerenti con la forma di detti componenti (100, 110).

7. Metodo per la realizzazione di componenti semilavorati (100) per strumenti di chirurgia protesica a partire da componenti grezzi (110) cavi aventi almeno una superficie esterna (111), detto metodo prevedendo almeno di:

- prelevare tramite un primo operatore automatizzato (12) almeno un componente grezzo (110) alla volta da un magazzino (11) per posizionarlo su un mandrino rotante (17) disposto aH?intemo di un apparato di taglio laser (15);

- movimentare tramite mezzi di movimentazione (33) detto mandrino rotante (17) in modo da disporlo all? interno di una camera di taglio (16) di detto apparato di taglio laser (15);

- eseguire tramite un secondo operatore automatizzato (18) provvisto di una testa di taglio laser (20) una pluralit? di lavorazioni di taglio laser su detto componente grezzo (110) per realizzare sia fori (113) atti a definire una parte tagliente (130) di detto strumento chirurgico, sia opzionali aperture ausiliarie (117, 118, 120) funzionali alle successive lavorazioni, detta testa di taglio laser (20) essendo movimentata e orientata lungo un percorso di taglio (140) di ciascun foro (113), rispetto alla superficie esterna (1 11) del componente grezzo (110) in lavorazione.

8. Metodo come nella rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che eseguire detto almeno un foro (113) comprende le seguenti fasi:

- una prima fase, in cui detta testa di taglio laser (20) si posiziona verticalmente al di sopra del centro (150) del foro (113) che dovr? essere realizzato, per poi spostarsi verso un primo punto di attacco (A) per la realizzazione di un primo bordo (115) di detto foro (113),

- una seconda fase, in cui la testa di taglio laser (20) esegue un taglio inclinato del primo angolo di taglio (al) che va dal primo punto di attacco (A) ad un secondo punto di attacco (B) in corrispondenza del quale inizia un secondo bordo (116) di detto foro (113);

- una terza fase, in cui la testa di taglio laser (20) esegue un taglio inclinato del secondo angolo di taglio (a2) che va dal secondo punto di attacco (B) ad un terzo punto di attacco (C) in corrispondenza del quale termina il secondo bordo (116); - una quarta fase, in cui la testa di taglio laser (20) esegue un taglio inclinato del primo angolo di taglio (al) che va dal terzo punto di attacco (C) al primo punto di attacco (A) per terminare la realizzazione del primo bordo (115).

9. Componente semilavorato (100) realizzato nella stazione automatizzata (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6 e in accordo con il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni 7, 8, avente:

- almeno una parte tagliente (130) delimitata da una superficie esterna (111) e una contrapposta superficie interna (112), detta parte tagliente (130) essendo provvista di una pluralit? di fori (113) passanti in cui ciascun foro (113) presenta un primo bordo (115) ed un complementare secondo bordo (116) aventi inclinazioni diverse;

- una fascia ausiliaria (119) associata perimetralmente a detta parte tagliente (130) e sulla quale sono presenti opzionali aperture ausiliarie (117, 118, 120) funzionali alle successive lavorazioni.

10. Componente semilavorato (100) come nella rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che ciascun foro (113) ? perimetralmente definito dal primo bordo (115) avente un?inclinazione di un primo angolo di taglio (al) rispetto ad un piano di riferimento (P) tangente alla superficie esterna (111) passante per il centro (150) del foro (113), e dal secondo bordo (116) complementare avente un inclinazione di un secondo angolo di taglio (a2) rispetto a detto piano di riferimento (P), inferiore a detto primo angolo di taglio (?1).