ITMI20091324A1 - Manipolatore a bassa inerzia per macchina per taglio laser di lamiere metalliche piane. - Google Patents

Description

“Manipolatore a bassa inerzia per macchina per taglio laser di lamiere metalliche pianeâ€

La presente invenzione concerne un manipolatore a bassa inerzia per macchina per taglio laser di lamiere metalliche piane.

Il modello di macchina più diffuso per il taglio laser di lamiere metalliche piane à ̈ quello denominato a ottica volante e pezzo fisso. In tale modello di macchina il foglio in lavorazione à ̈ depositato su un piano mentre l’utensile di taglio (testa di focalizzazione) si sposta lungo assi di movimento X-Y perpendicolari tra loro e paralleli al piano del foglio a mezzo di opportuni attuatori a controllo numerico. In genere il primo asse (X) à ̈ quello a corsa più lunga e viene realizzato con un’incastellatura poggiata su due guide parallele (gantry) oppure su una sola guida con trave a sbalzo (cantilever). Il secondo asse ortogonale (Y) à ̈ generalmente montato a bordo del primo. La massa totale degli equipaggi mobili lungo i due assi così concepiti, pur commisurata al compito, risulta in genere piuttosto notevole.

I profili di taglio laser piano comprendono generalmente una moltitudine di piccoli spostamenti tortuosi che per essere percorsi con sufficiente precisione richiedono l’adozione di dinamiche limitate che si riflettono in una produttività di macchina più bassa. Le dinamiche (accelerazioni massime) risultano limitate a cause delle masse in gioco. Anche la struttura con trave centrale, usata come via di mezzo fra le soluzioni gantry e cantilever, à ̈ affetta da questo problema. In altre parole le masse del sistema di assi cartesiani X-Y e le accelerazioni richieste per tagliare alla velocità di processo contorni con piccoli raggi di curvatura giocano in controtendenza. Si rammenta che l’accelerazione in curva vale v<2>/r, con “v†velocità del processo specifico di taglio laser e “r†raggio di curvatura del profilo di taglio in corso. Se “r†à ̈ piccolo l’accelerazione diventa alta e bisogna ridurre la velocità di processo “v†per ottenere una lavorazione di qualità.

Una prima soluzione atta a superare il limite appena descritto à ̈ stata realizzata aggiungendo un secondo sistema di assi cartesiani ausiliari xy, con masse e corse ridotte, montato a bordo del primo sistema di assi principali XY (brevetto US 2004/0025761). In un ciclo di lavoro si fanno pochi spostamenti di passo lungo con gli assi principali XY e tanti spostamenti locali a passo corto e alta dinamica con la coppia di assi cartesiani ausiliari xy (soluzione XY+xy).

Una soluzione alternativa à ̈ stata successivamente ideata e descritta in EP 1366846 e utilizza un unico asse ausiliario lineare aggiuntivo x montato a bordo dell’asse trasversale Y, a sua volta sorretto dal gantry principale X. La massa dominante à ̈ quella del gantry principale X mentre la massa ridotta à ̈ data dall’asse trasversale Y e dall’ ausiliario x. I grandi e rari spostamenti si fanno con l’asse gantry principale X mentre i locali e frequenti spostamenti ad alta dinamica si fanno con la coppia di assi Yx. (soluzione X+Yx).

Una ulteriore soluzione alternativa à ̈ arrivata con US 2008/0197118, che sostituisce il sistema cartesiano aggiuntivo xy a inerzia ridotta con un meccanismo di posizionamento polare â€œÏ Î ̧†operato da due slitte motorizzate. I grandi e rari spostamenti si fanno con l’asse gantry X mentre i locali e frequenti spostamenti ad alta dinamica si fanno con la combinazione dei tre assi Î¥Ï Î ̧. (soluzione X YpÃ’

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un’ulteriore soluzione alternativa che à ̈ un misto delle due appena elencate e consente di aumentare le prestazioni di lavoro della macchina assicurando la qualità di taglio del pezzo.

In accordo con la presente invenzione tale scopo à ̈ stato raggiunto con un manipolatore per macchina per taglio laser di lamiere metalliche piane, comprendente un asse di movimento longitudinale X ed un asse di movimento trasversale Y perpendicolare a detto asse longitudinale e parallelo al piano della lamiera ed un equipaggio di supporto per una testa di taglio laser che à ̈ spostabile lungo detti assi, caratterizzato dal fatto che detto equipaggio di supporto comprende due pattini comandati da rispettivi attuatoli indipendenti a muoversi lungo l’asse Y a distanza reciproca variabile ed aste di collegamento articolato di detti pattini a detta testa di taglio laser.

Un attuatore motore fornisce la mobilità trasversale secondo l’asse Y ed il secondo attuatore collabora con il primo e con le aste di collegamento articolato per aggiungere alla testa di taglio laser una mobilità angolare Î ̧ a raggio costante; la combinazione dei due moti offre la copertura cartesiana locale richiesta. I grandi e rari spostamenti vengono effettuati con l’asse X mentre i frequenti spostamenti locali ad alta dinamica vengono effettuati con la coppia di assi ΥΠ̧ (soluzione X ΥΠ̧).

Il vantaggio offerto dalla presente invenzione à ̈ quello di aumentare le prestazioni di lavoro della macchina assicurando la qualità di taglio del pezzo con un sistema di movimentazione locale a bassa inerzia che utilizza solo due attuatori locali al posto dei tre utilizzati dalle soluzioni US 2004/0025761 e US 2008/0197118. La soluzione EP 1366846, con due attuatori locali, differisce a sua volta dalla presente invenzione per le modalità di posizionamento a bassa inerzia operate come combinazione di moti lineare e polare.

Gli attuatori del moto a bassa inerzia possono essere indifferentemente realizzati con una qualsiasi delle motorizzazioni note, ad esempio mediante trascinamento a vite con ricircolo di sfere, trascinamento a pignone e cremagliera o slitte con motori lineari.

Le caratteristiche della presente invenzione saranno rese maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una macchina per taglio laser con manipolatore a bassa inerzia, che à ̈ mostrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 mostra un esempio di macchina per taglio laser a due dimensioni che utilizza un manipolatore con assi X ΥΠ̧ secondo la presente invenzione;

la figura 2 mostra il dettaglio ingrandito del manipolatore con i due pattini di supporto della testa di taglio laser in una posizione di massima distanza reciproca ad un’estremità dell’asse Y;

la figura 3 mostra il dettaglio ingrandito del manipolatore in una posizione di minima distanza reciproca alla stessa estremità dell’asse Y;

la figura 4 il dettaglio ingrandito del manipolatore in una posizione di massima distanza reciproca all’altra estremità dell’asse Y;

le figure 5 e 6 mostrano nella posizione di figura 2 rispettive varianti di manipolatore con attuatori di diverso tipo;

le figure 7 e 8 mostrano ulteriori esempi di macchine che utilizzano il manipolatore secondo la presente invenzione.

In figura 1 à ̈ mostrata una macchina per taglio laser del tipo con portali di estremità 1 e trave longitudinale centrale 2 di collegamento dei due portali.

In alternativa può essere prevista ima struttura gantry (figura 7) o cantilever (figura 8).

Nella forma esemplificativa di figura 1 la trave centrale 2 (asse X) sostiene una traversa 3 che può essere fatta scorrere longitudinalmente lungo la trave 2 grazie ad un attuatore principale non mostrato. Può trattarsi di un qualsiasi tipo di attuatore, a slitta con motore lineare, con trascinamento a pignone e cremagliera o con trascinamento a vite con ricircolo di sfere.

Lungo la traversa 3, che definisce l’asse Y, possono essere fatti scorrere a distanza reciproca variabile lungo guide 4 due pattini 5 e 6 movimentati da rispettivi attuatori indipendenti 7 e 8, che possono essere del tipo con trascinamento a pignone e cremagliera (figure 2-4) oppure a slitta con motori lineari (figura 5, dove i motori sono stati in realtà omessi per semplicità di disegno) oppure ancora a vite con ricircolo di sfere (figura 6).

Un sistema articolato a due aste 9 e 10 disposte a V, incernierate in 11 e 12 sui rispettivi pattini 5 e 6 e tra loro in 13, sostiene una testa di taglio laser (testa di focalizzazione) 14 che esegue il taglio della lamiera posizionata in un piano orizzontale sottostante la trave longitudinale 2 e la traversa 3.

L’insieme formato dalla traversa 3, dai pattini 5 e 6, dagli attuatori 7 e 8 e dalle aste articolate 9 e 10 costituisce un equipaggio mobile 15 che determina gli spostamenti desiderati della testa di taglio laser 14 lungo il profilo di taglio richiesto.

Vengono eseguiti rari movimenti di grande entità lungo l’asse X definito dalla trave longitudinale 2 e locali e frequenti spostamenti lungo gli assi ΥΠ̧ definiti dal movimento dei pattini 5 e 6 lungo la traversa Y e dal loro avvicinamento e allontanamento reciproco determinato dal diverso moto impartito ai pattini stessi dagli attuatori indipendenti 7 e 8. Uno di questi fornisce la mobilità trasversale, mentre il secondo aggiunge una mobilità angolare a raggio costante. La combinazione dei due moti offre la copertura cartesiana locale richiesta.

Il sistema ausiliario formato dai pattini 5 e 6, dagli attuatori 7 e 8 e dalle aste articolate 9 e 10 costituisce un gruppo di movimentazione a bassa inerzia che permette di eseguire tagli di estrema precisione ad alta dinamica, aumentando le prestazioni di lavoro della macchina ed assicurando un’elevata qualità di taglio della lamiera.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Manipolatore a bassa inerzia per macchina per taglio laser di lamiere metalliche piane, comprendente un asse di movimento longitudinale X ed un asse di movimento trasversale Y perpendicolare a detto asse longitudinale e parallelo al piano della lamiera ed un equipaggio di supporto (15) per una testa (14) di taglio laser che à ̈ spostabile lungo detti assi, caratterizzato dal fatto che detto equipaggio di supporto (15) comprende due pattini (5, 6) comandati da rispettivi attuatori indipendenti (7, 8) a muoversi lungo l’asse Y a distanza reciproca variabile ed aste (9, 10) per il collegamento articolato di detti pattini (5, 6) a detta testa (14) di taglio laser.
2. 2. Manipolatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti attuatori (7, 8) sono del tipo a motore lineare.
3. 3. Manipolatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti attuatori (7, 8) sono del tipo a pistone e cremagliera.
4. 4. Manipolatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti attuatori (7, 8) sono del tipo a vite.
5. 5. Manipolatore secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che dette aste articolate (9, 10) sono costituite da due aste (9, 10) disposte a V ed incernierate tra loro e con uno rispettivo di detti pattini (5, 6).