ITMI960026A1

ITMI960026A1 - Struttura di supporto di una testa di focalizzazione di un fascio laser di una macchina per lavorazione di pezzi metallici o non metallici

Info

Publication number: ITMI960026A1
Application number: IT000026A
Authority: IT
Inventors: Carmelo Agostini; Massimo Felloni; Claudio Mosca; Alberto Valli
Original assignee: Salvagnini Italia Spa
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 1997-07-10
Also published as: EP0795376A1; ATE208678T1; US5901938A; IT1281603B1; ITMI960026A0; PT795376E; DE69708172T2; DE69708172D1; ES2166040T3; DK0795376T3; EP0795376B1

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione industriale dal titolo:

"Struttura di supporto di una testa di focalizzazione di un fascio laser di una macchina per lavorazione di pezzi metallici o non metallici"

La presente invenzione riguarda una struttura di supporto di una testa di focalizzazione di un fascio laser di una macchina per lavorazione di pezzi metallici o non metallici.

Sono note macchine che utilizzano un fascio laser per effettuare lavorazioni di pezzi metallici, quali fogli di Lamiera, o pezzi non metallici. Lavorazioni tipiche sono taglio, saldatura e simili. Il fascio laser viene generato da una sorgente di radiazioni laser e indirizzato verso una testa di focalizzazione lungo un percorso ottico nel quale sono presenti elementi di deviazione del fascio costituiti da specchi e una Lente di focalizzazione.

Per eseguire le lavorazioni, è necessario realizzare un movimento relativo tra il fascio laser emesso dalla testa di focalizzazione in direzione ortogonale ad una superficie del pezzo e iL pezzo da lavorare appoggiato su un piano di lavoro sostanzialmente rettangolare. Il movimento relativo può essere ottenuto con il movimento del pezzo (ottica fissa), con il movimento combinato del fascio laser in una direzione e del pezzo in un'altra direzione (ottica mista) o, infine, con il solo movimento del fascio laser (ottica mobile).

Nelle macchine ad ottica mobile si richiede in primo luogo una elevata stabilità meccanica delle strutture di supporto degli elementi di deviazione del fascio laser (specchi) presenti nel percorso ottico.

Perciò, la forma costruttiva più frequentemente adottata è quella cosiddetta a portale nelLa quale una struttura a trave è scorrevolmente supportata alle estremità su due vie di corsa parallele ricavate in due portali situati su due Lati lunghi delLa macchina. Inoltre, un carro, che alloggia La testa di focalizzazione, è'comandato a muoversi Lungo La trave, in direzione ortogonale alle vie di corsa, ossia in direzione parallela a due Lati corti della macchina.

Questa soluzione presenta lo svantaggio di limitare L'accessibilità al piano di lavoro lungo i Lati lunghi della macchina penalizzando in tal modo le operazioni di regolazione, manutenzione ed esercizio.

Un’altra soluzione costruttiva nota è quella detta a sbraccio, nella quale una struttura a trave aggettante (a sbalzo) è mobiLe Lungo un'unica via di corsa ricavata in una spalla situata su un Lato lungo della macchina. Anche in questo caso, il carro, che alloggia La testa di focalizzazione, è comandato a muoversi lungo La trave, in direzione ortogonale alla via di corsa della trave.

Questa soluzione migliora l'accessibilità al piano di lavoro perchè lascia liberi tre lati della macchina, ma obbliga a limitare Le prestazioni dinamiche della movimentazione della trave a sbalzo e/o della corsa del carro lungo La trave. Oppure, ancora, impone di adottare complesse soluzioni meccaniche per compensare le flessioni e Le torsioni che la trave a sbalzo necessariamente comporta.

Scopo deLla presente invenzione è una struttura di supporto di una testa di focalizzazione di un fascio Laser che presenti una elevata stabilità strutturale, una grande precisione nella movimentazione e un alto grado di accessibilità al piano di lavoro.

Raggiunge il suddetto scopo, in accordo con L'invenzione, una struttura di supporto di una testa di focalizzazione di un fascio Laser di una macchina per lavorazione di pezzi dotata di un carro atto a supportare detta testa di focalizzazione scorrevole in direzione verticale rispetto ad un piano di lavoro, detta struttura di supporto comprendendo una prima trave atta a supportare detto carro scorrevole in direzione di un asse trasversale rispetto a detto piano di Lavoro e una coppia di portali situati su due Lati opposti di detto piano di lavoro, caratterizzata dal fatto di comprendere una seconda trave poi— tante a ponte, solidale a detti portali, atta a supportare detta prima trave a mò di giogo, scorrevole in direzione di un asse longitudinale rispetto a detto piano di lavoro, detta prima trave formando un canotto calzato su detta seconda trave portante in modo che la massa di detta prima trave sia distribuita in maniera bilanciata attorno a detta seconda trave poi— tante e risultino minimizzate deformazioni di detta prima trave determinate da carichi inerziali.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detti portali sono conformati ad "U" rovesciato e sono disposti Lungo lati corti di detto piano di lavoro.

La struttura di supporto secondo l'invenzione presenta una elevata rigidezza che assicura un alto grado di precisione nella movimentazione della testa di focalizzazione.

Inoltre, La presenza dei due portali consente una accessibilità ad un piano di lavoro da tutti e quattro i lati. Se, per particolari esigenze di rigidezza, occorre rinforzare ulteriormente La struttura, si può ricorrere, ad esempio, ad una controventatura che chiuda un lato lungo del piano di lavoro, con ciò lasciando L'accessibilità ad esso da tre lati.

Caratteristiche e vantaggi dell'invenzione verranno ora illustrati con riferimento ad una forma di realizzazione rappresentata a titolo di esempio, non limitativo, nelle figure allegate, in cui

la fig. 1 è una vista frontale di una struttura di supporto di una testa di focalizzazione di un fascio laser realizzata secondo l'invenzione;

la fig. 2 è una vista dall’alto della struttura di supporto di fig. 1;

La fig. 3 è una vista in sezione secondo il piano di traccia III-III di fig. 1;

La fig. 4 è una vista posteriore deLla struttura di supporto di fig. 1.

NeLle figg. 1-4 è mostrata una struttura di supporto 1 di una testa di focaLizzazione di un fascio Laser, realizzata secondo L'invenzione. La struttura 1 appartiene ad una macchina per Lavorazione di pezzi, particolarmente fogli di Lamiera, capace di eseguire tagLio, saldatura e simili. La macchina comprende un piano di Lavoro 4 sostanzialmente rettangolare suL quaLe viene appoggiato un fogLio di Lamiera da Lavorare. IL piano di Lavoro 4 è dotato di un proprio basamento, non mostrato, ed è coLLocato aLL'interno della struttura 1. La testa di focaLizzazione deL fascio Laser, non mostrata, è scorrevolmente supportata da un carro 5 mediante mezzi di guida e attuatori, pure non mostrati, che La comandano a traslare in direzione verticale.

La struttura di supporto 1 comprende due portali 6 conformati ad "U" rovesciato, formati da montanti 3 e traverse 9, disposti lungo Lati corti trasversaLi 7 deL piano di Lavoro 4. I portali 6 sono coLLegati da una trave portante a ponte 10 avente un asse LongitudinaLe 11 parallelo ai Lati Lunghi 8 deL piano di lavoro 4 (fig. 2). La trave portante 10 è resa soLidaLe aLLe traverse 9 dei portaLi 6, in posizione Leggermente disassata rispetto ad un asse di simmetria Longitudinale 2 del piano di Lavoro 4. I portali 6 sono collegati anche mediante una controventatura anteriore 35 e una controventatura posteriore 36 disposte Lungo lati lunghi longitudinali 8 del piano di Lavoro 4. Le controventature 35 e 36 sono formate da lamiere rinforzate mediante nervature ed elementi tuboLari.

Una trave a giogo 13 è scorrevolmente supportata dalla trave portante 10 mediante un canotto 15 e una piastra 14 (figg. 2 e 3). Il canotto 15 è formato nella trave a giogo 13 ed è calzato sulla trave portante 10 e sulla piastra 14. La piastra 14, che è solidale alla trave 10 e si estende in direzione dell'asse longitudinale 11, porta due guide lineari longitudinali 16 che costituiscono Le vie di corsa di quattro pattini 18 a circolazione di sfere, che guidano la trave a giogo 13 nei suoi scorrimenti LongitudinaLi lungo la trave portante 10.

La trave a giogo 13, mediante il canotto 15, avvolge la trave portante 10, in modo che La massa del suo corpo sia distribuita in maniera bilanciata attorno alla trave 10 e risultino minimizzate deformazioni della trave a giogo 13 determinate da carichi inerziali.

La trave a giogo 13 è comandata a traslare lungo Le guide lineari 16 da una trasmissione del moto comprendente una cremagliera a denti elicoidali 20, solidale aLla piastra 14, con la quaLe ingranano due pignoni a denti elicoidali 21 girevolmente supportati dalla trave 13. I pignoni 21 ricevono il moto di rotazione attraverso rispettive ruote dentate elicoidali 22 coassiali con i pignoni 21, che ingranano con un pignone centrale a denti elicoidali 23 (fig. 2). Il pignone 23 è messo in rotazione da un motore elettrico 27 attraverso un riduttore formato da ruote dentate 24 e 25 e da una cinghia 26.

La cremagliera 20 può essere sostituita da una vite a circolazione di sfere.

Le guide lineari 16 e la cremagliera 20 sono protette da guaine a soffietto 37.

Almeno uno dei due pignoni 21 che ingranano con la cremagliera 20 è precaricato assialmente da molle a tazza non mostrate. Tale precarica assiale, data l'inclinazione della dentatura deLLa cremagliera, dà luogo ad una rotazione contrapposta dei pignoni 21, ovvero ad una precarica della coppia applicata ai pignoni tale da compensare completamente il gioco dell'accoppiamento pignoni-cremagliera ed ogni errore di linearità della cremagliera 20.

Il carro 5 che porta la testa di focalizzazione è scorrevolmente supportato nella trave a giogo 13 mediante pattini a circolazione di sfere e guide lineari, non mostrati, coassiali con una asse trasversale 29 della trave 13. Il carro 5 è comandato a trasLare in direzione trasversale da un motore elettrico e da una trasmisione del moto comprendente una vite a circolazione di sfere, non mostrata. La trasmissione del moto alla testa di focalizzazione potrebbe essere realizzata con un accoppiamento pignone-cremagliera analogo a quello descritto in precedenza per le traslazioni longitudinali della trave a giogo 13.

Nella struttura di supporto 1 è montato un condotto a soffietto 30 (fig. 4) che guida verso la testa di focalizzazione il fascio Laser, rappresentato da una linea a tratto e punto 31, emesso da una apposita sorgente, non mostrata. Il fascio laser viene indirizzato da uno specchio 33 nel condotto a soffietto 30 che mediante un altro specchio, non mostrato, lo guida verso La testa di focalizzazione.

Una guaina snodata 34 alLoggia, tra l'altro, conduttori per l'alimentazione di energia elettrica ad attuatori e sensori presenti nella testa di focalizzazione.

Azionando i rispettivi motori e attuatori, la trave a giogo 13, il carro 5 e la testa di focalizzazione sono comandati a compiere rispettivamente traslazioni longitudinali lungo la trave portante 10, traslazioni trasversali lungo La trave a giogo 13 e traslazioni verticali rispetto al carro 5. Attraverso la combinazione di questi tre movimenti di traslazione è possibile posizionare con la massima precisione la testa di focalizzazione del fascio laser 31 rispetto al pezzo da lavorare, ad esempio un foglio di lamiera.

La trave portante 10 e le controventature 35 e 36 garantiscono una rigidezza della struttura di supporto 1 particolarmente elevata, mentre rimane l’accessibilità al piano di lavoro 4 da tre lati.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Struttura di supporto (1) di una testa di focaLizzazione di un fascio Laser di una macchina per Lavorazione di pezzi dotata di un carro (5) atto a supportare detta testa di focaLizzazione scorrevoLe in direzione verticaLe rispetto ad un piano di Lavoro (4), detta struttura di supporto (1) comprendendo una prima trave (13) atta a supportare detto carro (5) scorrevoLe in direzione di un asse trasversale (29) rispetto a detto piano di Lavoro (4) e una coppia di portali (6) situati su due Lati opposti (7) di detto piano di Lavoro (4), caratterizzata daL fatto di comprendere una seconda trave portante (10) a ponte, soLidaLe a detti portali (6), atta a supportare detta prima trave (13) a mó di giogo, scorrevole in direzione di un asse Longitudinale (11) rispetto a detto piano di Lavoro (4), detta prima trave (13) formando un canotto (15) calzato su detta seconda trave portante (10) in modo che La massa di detta prima trave (13) sia distribuita in maniera bilanciata attorno a detta seconda trave portante (10) e risultino minimizzate deformazioni di detta prima trave (13) determinate da carichi inerziali.
2. Struttura secondo La rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti portali (6) sono conformati ad "U" rovesciato e sono disposti Lungo Lati corti (7) di detto piano di Lavoro (4).
3. Struttura secondo La rivendicazione 1, caratterizzata daL fatto che detta prima trave (13) è scorrevolmente supportata da detta seconda trave portante (10) mediante detto canotto (15) e guide lineari (16) portate da una piastra (14) che è solidale a detta seconda trave portante (10) e si estende in direzione di detto asse longitudinale (11), pattini (18) solidali a detta prima trave (13) essendo in impegno con dette guide lineari (16) .
4. Struttura secondo La rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta prima trave (13) è comandata a traslare lungo dette guide lineari (16) da una trasmissione del moto comprendente una cremagliera a denti elicoidali (20) solidale a detta piastra (14), con la quale ingranano due pignoni a denti elicoidali (21) girevolmente supportati da detta prima trave (13), detti pignoni (21) ricevendo il moto di rotazione attraverso rispettive ruote dentate elicoidali (22) coassiali con detti pignoni (21), che ingranano con un pignone centrale a denti elicoidali (23), detto pignone (23) essendo messo in rotazione da un motore (27) attraverso un riduttore formato da ruote dentate (24, 25) e da una cinghia (26).