ITTO20000415A1

ITTO20000415A1 - FOCUS HEAD FOR A LASER BEAM.

Info

Publication number: ITTO20000415A1
Application number: IT2000TO000415A
Authority: IT
Inventors: Aira Giuseppe Savant; Corrado Frassa; Giovanni Accampo
Original assignee: Istituto Rtm Spa
Priority date: 2000-05-04
Filing date: 2000-05-04
Publication date: 2001-11-04
Also published as: ITTO20000415A0; IT1320070B1

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: Description of the industrial invention entitled:

"TESTA DI FOCALIZZ AZIONE PER UN FASCIO LASER" "FOCUSING HEAD FOR A LASER BEAM"

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad una testa di focalizzazione per un fascio laser secondo la parte introduttiva della rivendicazione 1. The present invention relates to a focusing head for a laser beam according to the introductory part of claim 1.

Nei trattamenti con tecnologie laser si richiede che il fascio laser sia il più possibile perpendicolare alle superaci e che sia focalizzato con accuratezza e ripetibilità su tali superfici. Per realizzare tali condizioni è necessario muovere la slitta porta-testa lungo le tre coordinate e posizionare opportunamente la testa di focalizzazione attorno all'asse di orientamento. In treatments with laser technologies it is required that the laser beam be as perpendicular as possible to the surfaces and that it be focused with accuracy and repeatability on these surfaces. To achieve these conditions it is necessary to move the head-carrying slide along the three coordinates and to suitably position the focusing head around the orientation axis.

La qualità dei trattamenti è infatti strettamente dipendente dalla costanza di alcuni parametri operativi quali la velocità di esecuzione della traiettoria e la potenza del fascio laser. Questa esigenza è essenziale quando il laser venga usato in saldature di testa e si voglia ottenere un elevato grado di finitura superficiale. The quality of the treatments is in fact strictly dependent on the constancy of some operating parameters such as the speed of execution of the trajectory and the power of the laser beam. This requirement is essential when the laser is used in butt welds and a high degree of surface finish is desired.

Nel caso di trattamenti secondo profili curvilinei, l'obiettivo della costanza dei parametri operativi si traduce in una notevole complicazione del programma per tener conto della distanza (offset) dell'asse di orientamento della testa dal fuoco del fascio laser, che varia in funzione dell'orientamento delia testa stessa. Ogni cambiamento di giacitura della superficie da trattare impone inoltre grosse accelerazioni e decelerazioni alla slitta porta-testa. Infine, quando si debbano eseguire saldature su superimi rientrate, per evitare interferenze con l'estremità della testa, la distanza focale del fascio deve essere relativamente lunga, rendendo ancora più gravose le sollecitazioni sulla slitta porta-testa. In the case of treatments according to curvilinear profiles, the objective of the constancy of the operating parameters translates into a considerable complication of the program to take into account the distance (offset) of the axis of orientation of the head from the focus of the laser beam, which varies according to the orientation of the head itself. Any change in the position of the surface to be treated also imposes large accelerations and decelerations on the head-carrying slide. Finally, when welding on recessed surfaces, to avoid interference with the end of the head, the focal distance of the beam must be relatively long, making the stresses on the head-carrying slide even more burdensome.

Π problema tecnico della presente invenzione è di realizzare una testa di focalizzazione che possa orientare e focalizzare il fascio laser sulla zona di trattamento in modo semplice, preciso e veloce, anche per superfici piuttosto complesse. The technical problem of the present invention is that of realizing a focusing head which can orient and focus the laser beam on the treatment area in a simple, precise and fast way, even for rather complex surfaces.

Questo problema è risolto dalla testa di focalizzazione dell'invenzione, secondo la parte caratteristica della rivendicazione 1. This problem is solved by the focusing head of the invention, according to the characteristic part of claim 1.

Le teste di focalizzazione per fasci laser di potenza sono anche soggette a rischi di deterioramento delle parti ottiche, legati al fatto che, per effetto delle alte temperature, getti di materiale fuso o sublimato possono entrare nell'involucro di supporto della testa, depositandosi sulle parti ottiche e degradandone le caratteristiche. Ciò impone di distanziare adeguatamente la testa dalla superficie da trattare, aumentando ulteriormente le inerzie del sistema. The focusing heads for power laser beams are also subject to the risks of deterioration of the optical parts, linked to the fact that, due to the effect of high temperatures, jets of molten or sublimated material can enter the head support casing, settling on the parts. optics and degrading their characteristics. This requires to adequately distance the head from the surface to be treated, further increasing the inertia of the system.

Un altro problema tecnico dell'invenzione è pertanto quello di realizzare una testa di focalizzazione per fasci laser di potenza che possa operare a breve distanza dalla superficie di trattamento, mantenendo inalterate nel tempo le proprietà della parte ottica. Another technical problem of the invention is therefore that of realizing a focusing head for power laser beams that can operate at a short distance from the treatment surface, while maintaining the properties of the optical part unchanged over time.

Questo problema è risolto dalla testa di focalizzazione dell'invenzione, secondo la parte caratteristica della rivendicazione 20. This problem is solved by the focusing head of the invention, according to the characteristic part of claim 20.

La testa di focalizzazione in accordo con l'invenzione risulta particolarmente adatta per superfici da trattare' a profilo curvilineo, e/o che siano di difficile accesso per il fascio laser. The focusing head according to the invention is particularly suitable for surfaces to be treated with a curvilinear profile, and / or which are difficult to access for the laser beam.

Le caratteristiche dell'invenzione risulteranno chiare dalla descrizione che segue, fatta a titolo esemplificativo ma non limitativo, con l'ausilio degli annessi disegni, in cui: The characteristics of the invention will become clear from the following description, given by way of example but not of limitation, with the aid of the attached drawings, in which:

Fig. 1 rappresenta lo schema di un impianto che impiega una testa di focalizzazione per un fascio laser secondo l'invenzione; Fig. 1 represents the diagram of a plant which uses a focusing head for a laser beam according to the invention;

Fig. 2 rappresenta uno schema in pianta della testa di figura 1 con un dato pezzo da trattare; Fig. 2 represents a plan diagram of the head of figure 1 with a given piece to be treated;

Fig. 3 rappresenta ima vista schematica laterale di una testa di focalizzazione secondo l'invenzione in relazione al pezzo di figura 2; Fig. 3 represents a side schematic view of a focusing head according to the invention in relation to the piece of Fig. 2;

Fig. 4 rappresenta un'altra vista schematica laterale, sezionata, della testa di focalizzazione dell'invenzione; Fig. 4 represents another schematic side view, sectioned, of the focusing head of the invention;

Fig. 5 rappresenta una vista schematica frontale, parzialmente sezionata, della testa di figura 3; > Fig. 5 represents a schematic front view, partially sectioned, of the head of Fig. 3; >

Fig. 6 rappresenta una vista schematica dal basso della testa di focalizzazione di figura 3; Fig. 6 represents a schematic bottom view of the focusing head of Fig. 3;

Fig. 7 rappresenta lo schema di un impianto per il trattamento di un pezzo particolare, che impiega un'altra testa di focalizzazione secondo l'invenzione; Fig. 7 represents the diagram of a plant for the treatment of a particular piece, which uses another focusing head according to the invention;

Fig. 8 rappresenta uno schema in pianta del pezzo trattabile nell'impianto di figura 7; Fig. 8 represents a plan diagram of the piece that can be treated in the plant of Fig. 7;

Fig. 9 rappresenta una vista schematica laterale della testa di focalizzazione di figura 7 in relazione al pezzo di figura 8; Fig. 9 represents a side schematic view of the focusing head of Fig. 7 in relation to the piece of Fig. 8;

Fig. 10 rappresenta un dettaglio dèlia testa di focalizzazione di figura 7, in scala ingrandita; Fig. 10 shows a detail of the focusing head of Fig. 7, on an enlarged scale;

Fig. 11 rappresenta una sezione del dettaglio di figura 7; e Fig. 12 rappresenta una sezione, in scala ingrandita, di un altro dettaglio della testa di figura 7. Fig. 11 represents a section of the detail of figure 7; and Fig. 12 shows a section, on an enlarged scale, of another detail of the head of figure 7.

Con riferimento alla figura 1, è stato designato con 20 un impianto per trattamenti laser in relazione ad un pezzo da trattare 21. With reference to Figure 1, with 20 a laser treatment plant has been designated in relation to a workpiece 21 to be treated.

L'impianto 20 comprende una struttura di sostegno 22, tre slitte 23, 24 e 26 con possibilità di movimento rispetto alla struttura 22 ed una testa di focalizzazione 27 supportata dalla slitta 26. In condizioni operative, le slitte 23 e 24 sono mobili trasversalmente sulla struttura 22 lungo un asse orizzontale X e, rispettivamente, longitudinalmente sulla slitta 23 lungo un asse orizzontale Y, mentre la slitta porta-testa 26 è mobile verticalmente sulla slitta 24 lungo un asse Z. The implant 20 comprises a support structure 22, three slides 23, 24 and 26 with the possibility of movement with respect to the structure 22 and a focusing head 27 supported by the slide 26. In operating conditions, the slides 23 and 24 are transversely movable on the structure 22 along a horizontal axis X and, respectively, longitudinally on the slide 23 along a horizontal axis Y, while the head carrying slide 26 is movable vertically on the slide 24 along an axis Z.

Le slitte 23 e 24 definiscono pertanto un piano di movimento orizzontale X- Y per la slitta porta-testa 26 e la slitta 26 definisce l'asse di movimento verticale Z per la testa di focalizzazione 27. La testa 27 ha, a sua volta, possibilità di posizionamento angolare attorno ad un asse di orientamento 28 parallelo all'asse Z. I movimenti delle slitte 23, 24 e 26 sono controllati da un governo elettronico dell’impianto 20 ed attuati da rispettivi motori ed organi di trasmissione non mostrati nei disegni. The slides 23 and 24 therefore define a plane of horizontal movement X-Y for the head-carrying slide 26 and the slide 26 defines the vertical movement axis Z for the focusing head 27. The head 27 has, in turn, possibility of angular positioning around an orientation axis 28 parallel to the Z axis. The movements of the slides 23, 24 and 26 are controlled by an electronic control of the system 20 and actuated by respective motors and transmission members not shown in the drawings.

L'impianto 20 comprende infine un generatore laser e mezzi di indirizzamento, anch'essi non mostrati nelle figure, che indirizzano un fascio laser 29 sulla testa di focalizzazione 27 (Fig. 3) lungo l'asse 28 ed attraverso un'apertura 31 della slitta 26. Finally, the plant 20 comprises a laser generator and addressing means, also not shown in the figures, which direct a laser beam 29 onto the focusing head 27 (Fig. 3) along the axis 28 and through an opening 31 of the slide 26.

La testa 27 comprende un motore 32 controllato dal governo elettronico dell'impianto, un involucro di supporto 33 collegato con il motore 32 e mezzi di riflessione e di focalizzazione per il fascio laser 29 montati internamente all'involucro 33. The head 27 comprises a motor 32 controlled by the electronic control of the system, a support casing 33 connected to the motor 32 and reflecting and focusing means for the laser beam 29 mounted inside the casing 33.

Il motore 32 è di tipo cavo, preferibilmente senza spazzole, ed ha uno statore 34 fissato sulla slitta 26 ed un rotore 36 esterno allo statore 34 e che supporta l'involucro 33. The motor 32 is of the hollow type, preferably without brushes, and has a stator 34 fixed on the slide 26 and a rotor 36 external to the stator 34 and which supports the casing 33.

Lo statore 34 include un'armatura fissa con una cavità 37, un avvolgimento a più settori e dei sensori di posizione angolare che controllano l'eccitazione sequenziale dei vari settori. La cavità 37 è coassiale con l'apertura 31 per essere attraversata dal fascio laser 29 uscente dall'apertura 31. Il rotore 36 è costituito da un magnete permanente ad una o più coppie di poli e porta una flangia 38 per il fissaggio dell'involucro di supporto 33 e con un'apertura coassiale con la cavità 37, il tutto di tipo ben noto nella tecnica. The stator 34 includes a fixed armature with a cavity 37, a multi-sector winding and angular position sensors which control the sequential excitation of the various sectors. The cavity 37 is coaxial with the opening 31 to be crossed by the laser beam 29 coming out of the opening 31. The rotor 36 consists of a permanent magnet with one or more pairs of poles and carries a flange 38 for fixing the casing support 33 and with an opening coaxial with the cavity 37, all of a type well known in the art.

L'involucro di supporto 33 ha approssimativamente una configurazione ad "L" coricata, formata da due sezioni principali 39 e 41, rispettivamente orizzontali e verticali, di forma sostanzialmente parallelepipeda. Le sezioni 39 e 41 definiscono internamente delle cavità tubolari per il passaggio del fascio laser 29, rispettivamente con asse orizzontale 42 e con asse verticale 43 perpendicolare all'asse 42. The support casing 33 has approximately a lying "L" configuration, formed by two main sections 39 and 41, respectively horizontal and vertical, of substantially parallelepiped shape. The sections 39 and 41 internally define tubular cavities for the passage of the laser beam 29, respectively with horizontal axis 42 and with vertical axis 43 perpendicular to axis 42.

La sezione 39 è fissata sulla flangia 38 trasversalmente all'asse 28 e include una finestra d'ingresso 44 (Fig. 4) in una parte superiore, due piastre 46 e 47 ed una sporgenza tubolare 48. La finestra 44 è coassiale con l'apertura della flangia 38 e con la cavità 37 e la sporgenza 48 è di raccordo con la sezione 4L Le piastre 46 e 47 chiudono anteriormente ed inferiormente la cavità tubolare della sezione 39 e sono rispettivamente coassiali con gli assi 42 e 28. The section 39 is fixed on the flange 38 transversely to the axis 28 and includes an inlet window 44 (Fig. 4) in an upper part, two plates 46 and 47 and a tubular protrusion 48. The window 44 is coaxial with the opening of the flange 38 and with the cavity 37 and the projection 48 is in connection with the section 4L The plates 46 and 47 close the tubular cavity of the section 39 at the front and at the bottom and are respectively coaxial with the axes 42 and 28.

La sezione 41 è a sbalzo rispetto all'asse 28 e include, superiormente, un manicotto 49 accoppiato con la sporgenza tubolare 48 e, ad un lato, una piastra 51 coassiale con l'asse 42. Inferiormente, la sezione 41 include una piastra di chiusura 52 coassiale con l'asse 43 e, lateralmente e da parti contrapposte, una piastra 53 ed una flangia 54 con una finestra di uscita 56. La finestra 56 e la piastra 53 sono a loro volta coassiali con un asse orizzontale 57 perpendicolare all'asse 43 e che interseca perpendicolarmente l'asse 28 in un punto 58. The section 41 is cantilevered with respect to the axis 28 and includes, at the top, a sleeve 49 coupled with the tubular protrusion 48 and, on one side, a plate 51 coaxial with the axis 42. At the bottom, the section 41 includes a plate of closure 52 coaxial with axis 43 and, laterally and from opposite sides, a plate 53 and a flange 54 with an outlet window 56. The window 56 and the plate 53 are in turn coaxial with a horizontal axis 57 perpendicular to the axis 43 and which intersects axis 28 perpendicularly at a point 58.

I mezzi di riflessione e di fecalizzazione comprendono tre specchi 61, 62 e 63 per il fascio laser entrante dalla finestra 44, montati all'interno delle sezioni 39 e 4L In particolare, gli specchi 61 e 63 hanno la sola funzione riflettente mentre lo specchio 62 ha funzione riflettente e focalizzante. Gli specchi 61 e 62 sono montati a 45° sulla piastra 46 del corpo 39 e sulla piastra 51 della sezione 41, rispettivamente adiacenti alla finestra d'ingresso 44 e all'ingresso della sezione 41. A sua volta, lo specchio 63 è montato adiacente alla finestra 56, sempre a 45°, sulla piastra 53 della sezione 41. The reflecting and focusing means comprise three mirrors 61, 62 and 63 for the laser beam entering from the window 44, mounted inside the sections 39 and 4L In particular, the mirrors 61 and 63 have the sole reflecting function while the mirror 62 it has a reflecting and focusing function. The mirrors 61 and 62 are mounted at 45 ° on the plate 46 of the body 39 and on the plate 51 of the section 41, respectively adjacent to the inlet window 44 and the inlet of section 41. In turn, the mirror 63 is mounted adjacent at window 56, again at 45 °, on plate 53 of section 41.

Gli specchi 61, 62 e 63 sono realizzati in un metallo con buona conducibilità termica, ad esempio rame, e sono raffreddati ad acqua tramite condotti di mandata 66 e di ritorno 67 (Fig. 3) delle piastre 46, 51 e 56 attraverso un incavo 68 ricavato nel corpo di ciascuno specchio. Tali condotti sono collegati in serie fra di loro e al circuito principale dell'impianto 20, non mostrato nelle figure. The mirrors 61, 62 and 63 are made of a metal with good thermal conductivity, for example copper, and are water-cooled through supply pipes 66 and return pipes 67 (Fig. 3) of the plates 46, 51 and 56 through a recess 68 obtained in the body of each mirror. These ducts are connected in series to each other and to the main circuit of the plant 20, not shown in the figures.

Lo specchio riflettente 63 è protetto, nell'uso, da eventuali getti di materiale fuso provenienti dal pezzo 2 1 da un flusso laminare d'aria compressa 69 formato trasversalmente alla finestra 56. Tale flusso viene alimentato da condotti 71 e 72 (Fig. 5) collegati ad un circuito d'aria compressa dell'iinpianto 20, non mostrato nelle figure. A questo scopo, nel senso dello spessore della piastra 54 è previsto un sottile taglio a sezione rettangolare 73 in comunicazione con i condotti 71 e 72 e passante tra la finestra 56 ed il bordo inferiore della piastra. La protezione degli specchi è assicurata dinamicamente dal flusso laminare che fa rimbalzare all'esterno o trascina attraverso il taglio 73 le particelle entranti nella finestra 56, impedendone l'ulteriore movimento ed il deposito all'interno dell'involucro. The reflecting mirror 63 is protected, in use, from any jets of molten material coming from the piece 2 1 by a laminar flow of compressed air 69 formed transversely to the window 56. This flow is fed by ducts 71 and 72 (Fig. 5 ) connected to a compressed air circuit of the system 20, not shown in the figures. For this purpose, in the direction of the thickness of the plate 54, a thin rectangular section cut 73 is provided in communication with the ducts 71 and 72 and passing between the window 56 and the lower edge of the plate. The protection of the mirrors is dynamically ensured by the laminar flow which bounces outside or drags the particles entering the window 56 through the cut 73, preventing their further movement and deposit inside the casing.

La superfìcie da trattare del pezzo 21 (Fig. 3) può essere investita da un flusso di gas di ricoprimento "G" lungo l'asse 28, attraverso un condotto d'ingresso 74 della piastra 47 ed un ugello di uscita 76. Il condotto 74 è collegato al circuito del gas dell'impianto 20 attraverso tubazioni non mostrate nelle figure. The surface to be treated of the piece 21 (Fig. 3) can be hit by a flow of covering gas "G" along the axis 28, through an inlet duct 74 of the plate 47 and an outlet nozzle 76. The duct 74 is connected to the gas circuit of the plant 20 through pipes not shown in the figures.

Con la struttura sopra definita, un fascio laser 29 entrante verticalmente attraverso l'apertura 31, la cavità 37 e la finestra d'ingresso 44 è deviato dallo specchio 61 lungo l'asse 42 e deviato e fatto convergere verticalmente dallo specchio riflettènte e focalizzante 62 lungo l’asse 43. Il fascio 29 viene ulteriormente deviato dallo specchio 63 lungo l'asse 57 ed emerge dalla finestra 56, focalizzato sul punto 58 dell'asse 28 che rappresenta pertanto il punto di focalizzazione della testa 27. With the structure defined above, a laser beam 29 entering vertically through the opening 31, the cavity 37 and the inlet window 44 is deflected by the mirror 61 along the axis 42 and deflected and made to converge vertically by the reflecting and focusing mirror 62 along the axis 43. The beam 29 is further deflected by the mirror 63 along the axis 57 and emerges from the window 56, focused on the point 58 of the axis 28 which therefore represents the focal point of the head 27.

L'attivazione del motore 32 fa ri-orientare il fascio laser 29 senza alcuno scostamento (offset) del punto di focalizzazione 58. Viceversa, uno spostamento della slitta 26 dà luogo ad un omologo spostamento del punto di focalizzazione 58 senza modificare l'orientamento del fascio 29, così da rendere lo spostamento della testa 27 e l'orientamento del fascio 29 indipendenti l'uno dall'altro. The activation of the motor 32 causes the laser beam 29 to reorient without any deviation (offset) of the focusing point 58. Conversely, a displacement of the slide 26 gives rise to a homologous displacement of the focusing point 58 without modifying the orientation of the beam 29, so as to make the displacement of the head 27 and the orientation of the beam 29 independent of each other.

La struttura dell'involucro 33 e la disposizione degli specchi consente al fascio laser 29 di essere indirizzato sul pezzo 21 mediante spostamenti minimi delle slitte lungo i tre assi cartesiani fino a portare il punto di focalizzazione 58 sulla superficie da trattare. Ri-orientando l'involucro 33 attorno all'asse 28, il fascio laser 29 sarà reso perpendicolare alla superficie da trattare in modo semplice e veloce. The structure of the casing 33 and the arrangement of the mirrors allows the laser beam 29 to be directed onto the piece 21 by means of minimal displacements of the slides along the three Cartesian axes until the focal point 58 is brought onto the surface to be treated. By re-orienting the casing 33 around the axis 28, the laser beam 29 will be made perpendicular to the surface to be treated in a simple and fast way.

Il numero degli specchi e la loro disposizione geometrica possono essere modificati secondo particolari esigenze di accesso alla superfìcie da trattare del pezzo 21. The number of mirrors and their geometric arrangement can be modified according to particular needs for accessing the surface to be treated of the piece 21.

Per eseguire saldature di testa fra bordi contrapposti è sufficiente far seguire alla slitta 26 una traiettoria uguale al profilo di tali bordi, orientando contemporaneamente la testa 27 per mantenere la condizione di perpendicolarità del fascio laser. To carry out butt welds between opposite edges it is sufficient to make the slide 26 follow a trajectory equal to the profile of these edges, simultaneously orienting the head 27 to maintain the condition of perpendicularity of the laser beam.

La testa di focalizzazione 27, nella configurazione sopra descrìtta, risulta di ridotte dimensioni ed il motore 32 attua in modo diretto i comandi di ri-orientamento del fascio 29. Ciò minimizza le cause di incertezza nel posizionamento degli specchi 61, 62, 63, aumenta la rapidità di risposta del servomeccanismo di controllo e ne favorisce la stabilità. Viene anche eliminata la necessità di onerose accelerazioni delle slitte lungo gli assi, quando sia necessario realizzare percorsi di trattamento con piccoli raggi di curvatura e a velocità elevate. La distanza focale può essere relativamente corta e la testa 27 nel suo complesso risulta particolarmente adatta al trattamento di pezzi di forma regolare e di spessore limitato. The focusing head 27, in the configuration described above, is of reduced size and the motor 32 directly actuates the commands for re-orienting the beam 29. This minimizes the causes of uncertainty in the positioning of the mirrors 61, 62, 63, increases the rapid response of the control servomechanism and favors its stability. The need for costly acceleration of the slides along the axes is also eliminated, when it is necessary to create treatment paths with small radii of curvature and at high speeds. The focal distance can be relatively short and the head 27 as a whole is particularly suitable for the treatment of pieces of regular shape and of limited thickness.

Nelle figure 1-3, il pezzo da lavorare 21 è costituito da una testata di estremità 77 di un elemento di radiatore a colonne, indicato con 78 in figura 8. L'elemento 78 impiega due testate 77 che sono saldate a tenuta a tubi radianti 79 mediante manicotti di raccordo 81. Un radiatore completo viene formato collegando a batteria gli elementi di radiatore 78 attraverso fori trasversali 82 delle testate 77 secondo una conformazione tipica. In figures 1-3, the workpiece 21 is constituted by an end head 77 of a column radiator element, indicated at 78 in figure 8. The element 78 employs two heads 77 which are welded tightly to radiant tubes 79 by means of connecting sleeves 81. A complete radiator is formed by connecting the radiator elements 78 to the battery through transverse holes 82 of the heads 77 according to a typical configuration.

Ciascuna testata 77 (Figg. 1 e 2) viene realizzata saldando due semigusci in lamiera 83 e 84 lungo rispettivi bordi periferici 86. In dettaglio, i semigusci 83 e 84 sono identici fia di loro e definiscono ciascuno un corpo principale a sezione approssimativamente rettangolare in cui è ricavato il foro 82 e avente due angoli arrotondati su un lato e sezioni 87 di forma semicilindrica, aperte sull'altro lato e raccordate con sezioni toroidali 88, per la definizione dei manicotti 81. Each head 77 (Figs. 1 and 2) is made by welding two sheet metal half-shells 83 and 84 along respective peripheral edges 86. In detail, the half-shells 83 and 84 are identical to each other and each define a main body with an approximately rectangular section in where the hole 82 is obtained and having two rounded corners on one side and sections 87 of semi-cylindrical shape, open on the other side and connected with toroidal sections 88, for the definition of the sleeves 81.

Nell'impianto 20, i semigusci 83 e 84 vengono tenuti in posizione da un attrezzo 89 inserito nel foro trasversale 82 in modo da serrare fra di loro i bordi 86 su un piano geometrico comune 91 parallelo al piano di movimento X-Y della slitta 26 ed in condizione di complanarità fra le superimi adiacenti ai bordi. In the plant 20, the half-shells 83 and 84 are held in position by a tool 89 inserted in the transverse hole 82 so as to clamp the edges 86 together on a common geometric plane 91 parallel to the plane of movement X-Y of the slide 26 and in condition of coplanarity between the superims adjacent to the edges.

La testa di focalizzazione 27 (Fig. 3) ha le minori dimensioni possibili in relazione alla testata 77 e per indirizzare il fascio laser 29 sui bordi 86 dei semigusci 83 e 84, con angoli prossimi a quelli ottimali. Questa condizione viene rispettata, sempre in condizione di offset zero, anche in corrispondenza delle sezioni toroidali 88 (Fig. 2) e degli ingombri costituiti dalle sezioni semi cilindriche 87. The focusing head 27 (Fig. 3) has the smallest possible dimensions in relation to the head 77 and to direct the laser beam 29 on the edges 86 of the half-shells 83 and 84, with angles close to the optimal ones. This condition is respected, always in a zero offset condition, also in correspondence of the toroidal sections 88 (Fig. 2) and of the overall dimensions constituted by the semi-cylindrical sections 87.

La distanza focale della testa 27 viene determinata in modo che la distanza "DI" tra la flangia di uscita 56 ed il punto di focalizzazione 58 sia di poco maggiore della distanza <H>I1" fra l'area di saldatura critica, rappresentata con 92 dal bordo esterno della sezione 88, e la sporgenza massima del pezzo, rappresentata con 93, quando il fascio laser è sull'area 92. Inoltre la lunghezza della sezione 41 (Fig. 3) è calcolata in modo che la distanza "SI" tra l'ugello 76 ed il punto 58 risulti maggiore della distanza "S2" tra il piano 91 e lo spessore dei semi cilindri che definiscono Ì manicotti della testata 77. The focal distance of the head 27 is determined so that the distance "DI" between the outlet flange 56 and the focal point 58 is slightly greater than the distance <H> I1 "between the critical welding area, represented by 92 from the outer edge of the section 88, and the maximum projection of the piece, represented by 93, when the laser beam is on the area 92. Furthermore, the length of the section 41 (Fig. 3) is calculated so that the distance "YES" between the nozzle 76 and the point 58 is greater than the distance "S2" between the plane 91 and the thickness of the half cylinders which define the sleeves of the head 77.

II programma di lavoro dell'impianto 20 (Fig. 1) fa spostare le slitte 23, 24 e 26 in modo che l'asse 57 della testa 27 risulti complanare con il piano di saldatura 91. La testa 27 potrà muoversi attorno alla testata 77 con una traiettoria della slitta 26 nel piano X-Y uguale al profilo dei bordi 86 ed una opportuna attivazione del motore 32 ad opera del governo elettronico dell'impianto potrà assicurare agevolmente la perpendicolarità del fascio laser 29 sulle superimi adiacenti ai bordi 86. The work program of the plant 20 (Fig. 1) moves the slides 23, 24 and 26 so that the axis 57 of the head 27 is coplanar with the welding plane 91. The head 27 can move around the head 77 with a trajectory of the slide 26 in the X-Y plane equal to the profile of the edges 86 and an appropriate activation of the motor 32 by the electronic control of the system, it will be able to easily ensure the perpendicularity of the laser beam 29 on the surfaces adjacent to the edges 86.

La saldatura richiederà una variazione di orientamento della testa 27 di poco inferiore a 360°. Opportunamente, possono essere previsti elementi di arresto fra il rotore 36 e la slitta 26 e dei sensori di zero 96 e 97 (Fig. 3) per definire rorientamento di riferimento della testa 27 e limitarne la rotazione a 360°, evitando i rischi di aggrovigliamento delle tubazioni dei circuiti idraulici e gassosi. The welding will require a change in orientation of the head 27 of slightly less than 360 °. Conveniently, stop elements can be provided between the rotor 36 and the slide 26 and zero sensors 96 and 97 (Fig. 3) to define the reference orientation of the head 27 and limit its rotation to 360 °, avoiding the risk of entanglement. of the pipes of the hydraulic and gaseous circuits.

In figura 7 è rappresentato con 101 un impianto per la saldatura laser delle testate 77 con i tubi radianti 79 per realizzare l’elemento di radiatore 78. In figure 7, 101 represents a plant for laser welding the heads 77 with the radiant tubes 79 to make the radiator element 78.

L'impianto 101 comprende una struttura di sostegno 102, due slitte 103, 104 ed una slitta porta-testa 106 con possibilità di movimento rispetto alla struttura 102, una testa di focalizzazione 107 per un fascio laser 108 supportata dalla slitta 106 ed un bancale 109. Le slitte 103 e 104 sono mobili rispettivamente verticalmente sulla struttura 102 e trasversalmente sulla slitta 103, mentre la slitta porta-testa 106 è mobile longitudinalmente sulla slitta 104. The implant 101 comprises a support structure 102, two slides 103, 104 and a head carrying slide 106 with the possibility of movement with respect to the structure 102, a focusing head 107 for a laser beam 108 supported by the slide 106 and a bed 109 The slides 103 and 104 are respectively movable vertically on the structure 102 and transversely on the slide 103, while the head carrying slide 106 is movable longitudinally on the slide 104.

La slitta 103 e la slitta 104 definiscono un piano di movimento Z-Y per la slitta porta-testa 106 e la slitta 106 definisce l'asse di movimento orizzontale X per la testa di focalizzazione 107 ed ha un'apertura 111 per il passaggio del fascio laser 108. La testa 107 può, a sua volta, orientarsi attorno ad un asse 112 parallelo all'asse X e coassiale con il fascio laser 108 entrante nell'apertura 111. The slide 103 and the slide 104 define a plane of movement Z-Y for the head-carrying slide 106 and the slide 106 defines the horizontal movement axis X for the focusing head 107 and has an opening 111 for the passage of the laser beam 108. The head 107 can, in turn, orient itself around an axis 112 parallel to the X axis and coaxial with the laser beam 108 entering the aperture 111.

I bordi delle testate 77 (ved. Fig. 9) vengono saldati di testa ai bordi dei tubi 79, determinando cordoni di saldatura 113 a singolo strato su settori dei tubi radianti 79 esterni che si estendono per circa 360° da una faccia ad una faccia opposta e sui fianchi dell'elemento 78. 1 cordoni 113 si sovrappongono soltanto su aree d'inizio e di fine affacciate sugli spazi fra i tubi 79. Nel tubo radiante interno e nei manicotti 81 contigui, i cordoni di saldatura si estendono per poco meno di 180° fra le facce dell'elemento 78. I tubi 79 e una testata 77 sono sistemabili orizzontalmente sul bancale 109 in modo che la testata risulti a sbalzo rispetto al bancale e che i bordi contrapposti risultino complanari e giacenti su un piano verticale 114. The edges of the heads 77 (see Fig. 9) are butt-welded to the edges of the tubes 79, resulting in single-layer weld seams 113 on sectors of the external radiant tubes 79 which extend approximately 360 ° from one face to one face opposite and on the sides of the element 78. The seams 113 overlap only on the beginning and end areas facing the spaces between the tubes 79. In the internal radiant tube and in the adjacent sleeves 81, the weld seams extend for a little less 180 ° between the faces of the element 78. The tubes 79 and a head 77 can be arranged horizontally on the bed 109 so that the head is cantilevered with respect to the bed and that the opposite edges are coplanar and lying on a vertical plane 114.

Saldature di questo tipo possono essere ottenute preassiemando le varie parti dell'elemento di radiatore 78 mediante appuntatura, ovvero con un apposito attrezzo, secondo quanto descrìtto nella domanda di brevetto T02000A000171 a nome Istituto RTM SpA, depositata il 23 febbraio 2000. Welds of this type can be obtained by pre-assembling the various parts of the radiator element 78 by pinning, or with a suitable tool, as described in the patent application T02000A000171 in the name of Istituto RTM SpA, filed on 23 February 2000.

Per la saldatura dei tubi 79 di posizioni esterne, il programma dell'impianto 101 è atto a far muovere la slitta 106 e ad orientare la testa 107 per indirizzare e focalizzare il fascio laser 108 sui bordi contrapposti dei tubi e dei manicotti. La saldatura inizia dalle aree interne fra i tubi per proseguire lungo l'intera periferia e di nuovo fino alle stesse aree. Per la saldatura del tubo centrale 79, il programma fa muovere la testa 107 in due tempi, su settori opposti del tubo 79 e del manicotto contiguo 81, con inizio e fine sulle aree interne. For the welding of the tubes 79 of external positions, the program of the plant 101 is adapted to make the slide 106 move and to orient the head 107 to direct and focus the laser beam 108 on the opposite edges of the tubes and of the sleeves. Welding starts from the internal areas between the pipes and continues along the entire periphery and back to the same areas. For the welding of the central tube 79, the program makes the head 107 move in two stages, on opposite sectors of the tube 79 and of the contiguous sleeve 81, starting and ending on the internal areas.

L'elemento 78 può essere pre-assiemato in un attrezzo di assiematura 116 (Fig, 9), fissabile sul bancale 109, per l'insieme disassiemato di tubi 79 e di testate 77. L'attrezzo 116 supporta i tubi 79 sostanzialmente centrati rispetto al bancale 109 e con le testate 77 a sbalzo rispetto ai tubi 79 ed al bancale 109 perché siano investiti perifericamente dal fascio laser focalizzato dalla testa 107 in corrispondenza dei bordi da saldare. The element 78 can be pre-assembled in an assembly tool 116 (Fig. 9), which can be fixed on the bed 109, for the disassembled set of tubes 79 and heads 77. The tool 116 supports the tubes 79 substantially centered with respect to to the bed 109 and with the heads 77 cantilevered with respect to the tubes 79 and the bed 109 so that they are peripherally hit by the laser beam focused by the head 107 at the edges to be welded.

L'attrezzo 116 è configurato in modo da lasciare al fascio laser un accesso libero sui settori periferici dei bordi da saldare e sulle aree di inizio e fine del cordone di saldatura. Inoltre, l'attrezzo 1 16 assicura che i bordi dei manicotti 81 e dei tubi 79 risultino accostati ed allineati fra di loro con grande precisione sul piano 114. The tool 116 is configured in such a way as to leave the laser beam free access to the peripheral sectors of the edges to be welded and to the start and end areas of the weld bead. Furthermore, the tool 16 ensures that the edges of the sleeves 81 and of the tubes 79 are brought together and aligned with each other with great precision on the plane 114.

I movimenti attorno ai tubi radianti esterni 79 sono resi possibili dal collegamento a sbalzo delle testate 77 sull'attrezzo 116 che consente alla testa di focalizzazione 107 di ruotare per più di 360° attorno all'asse longitudinale dell'elemento pre-assiemato 78 senza che si frappongano ostacoli tra il fascio laser e i bordi. The movements around the external radiant tubes 79 are made possible by the cantilever connection of the heads 77 on the tool 116 which allows the focusing head 107 to rotate for more than 360 ° around the longitudinal axis of the pre-assembled element 78 without there are obstacles between the laser beam and the edges.

La testa di focalizzazione 107 comprende un motore cavo 117, un involucro di supporto 118 collegato con il motore 117 e mezzi di riflessione e focalizzazione montati sull'involucro 118, rispettivamente simili al motore 32, all'involucro 33 e ai mezzi di riflessione e focalizzazione della testa 27. In dettaglio, lo statore interno del motore 117 è fissato sulla slitta 106 ed il rotore esterno supporta l'involucro 118 tramite una flangia 120. The focusing head 107 comprises a hollow motor 117, a support casing 118 connected to the motor 117 and reflecting and focusing means mounted on the casing 118, respectively similar to the motor 32, the casing 33 and the reflecting and focusing means. of the head 27. In detail, the internal stator of the motor 117 is fixed on the slide 106 and the external rotor supports the casing 118 by means of a flange 120.

Anche l'involucro di supporto 118 ha approssimativamente una configurazione ad "L" coricata, formata da due sezioni principali 1 19 e 121, rispettivamente trasversale e parallela all'asse 112, di forma sostanzialmente parallelepipeda e con cavità tubolari per il passaggio del fascio 108 e che supportano i mezzi di riflessione e focalizzazione. The support casing 118 also has an approximately "L" configuration lying down, formed by two main sections 1 19 and 121, respectively transversal and parallel to the axis 112, substantially parallelepiped in shape and with tubular cavities for the passage of the bundle 108 and that support the means of reflection and focus.

In dettaglio, la sezione 119 ha una finestra d'ingresso 122 coassiale con l'asse 112. La sua cavità tubolare ha un asse 123 giacente su un piano verticale mentre la cavità della sezione 121 ha un asse orizzontale 124 perpendicolare all'asse 123. La sezione 121 è a sbalzo rispetto all'asse 112 e include una finestra di uscita 126 coassiale con un asse 127 giacente su un piano verticale perpendicolare all'asse 124 e che interseca perpendicolarmente l'asse 112 in un punto 128. In detail, the section 119 has an inlet window 122 coaxial with the axis 112. Its tubular cavity has an axis 123 lying on a vertical plane while the cavity of the section 121 has a horizontal axis 124 perpendicular to the axis 123. The section 121 is cantilevered with respect to the axis 112 and includes an outlet window 126 coaxial with an axis 127 lying on a vertical plane perpendicular to the axis 124 and which intersects perpendicularly the axis 112 at a point 128.

I mezzi di riflessione e focalizzazione comprendono tre specchi 131, 132 e 133, simili agli specchi 61, 62 e 63 ma in cui gli specchi 131 e 132 hanno la sola funzione riflettente e lo specchio 133 ha funzione riflettente e focalizzante. Gli specchi 131 e 132 sono montati a 45° sulla sezione 119, uno adiacente alla finestra 122 e coassiale con l'asse 123 e, l'altro adiacente all'ingresso della sezione 121. A sua volta, lo specchio riflettente e focalizzante 133 è montato adiacente alla finestra 126, sempre a 45°, sulla sezione 121. The reflecting and focusing means comprise three mirrors 131, 132 and 133, similar to the mirrors 61, 62 and 63 but in which the mirrors 131 and 132 have the only reflecting function and the mirror 133 has a reflecting and focusing function. The mirrors 131 and 132 are mounted at 45 ° on the section 119, one adjacent to the window 122 and coaxial with the axis 123 and, the other adjacent to the inlet of the section 121. In turn, the reflecting and focusing mirror 133 is mounted adjacent to window 126, again at 45 °, on section 121.

Con la struttura sopra definita, un fascio laser 108 entrante attraverso la cavità del motore 117 e la finestra d'ingresso 122 viene deviato dallo specchio 131 lungo l'asse 123, deviato orizzontalmente dallo specchio 132 lungo l'asse 124, e ulteriormente deviato e focalizzato dallo specchio 133 lungo l'asse 127 per emergere dalla finestra 126 con offset zero, focalizzato sul punto 128 dell'asse 112, che rappresenta pertanto il punto di focalizzazione della testa 107. With the structure defined above, a laser beam 108 entering through the motor cavity 117 and the inlet window 122 is deflected by the mirror 131 along the axis 123, deflected horizontally by the mirror 132 along the axis 124, and further deflected and focused by mirror 133 along axis 127 to emerge from window 126 with zero offset, focused on point 128 of axis 112, which therefore represents the focal point of head 107.

Anche gli specchi 131, 132 e 133 sono realizzati in un metallo con buona conducibilità termica e sono raffreddati ad acqua attraverso un incavo ricavato nel corpo di ciascuno specchio attraverso condotti, non mostrati nelle figure, ricavati sulle relative piastre di supporto. The mirrors 131, 132 and 133 are also made of a metal with good thermal conductivity and are water-cooled through a recess made in the body of each mirror through ducts, not shown in the figures, obtained on the relative support plates.

La testa di focalizzazione 107 comprende infine uno schermo terminale 134 accoppiato con la finestra di uscita 126, che si estende attorno al fascio laser 108 lungo la parte resa convergente dallo specchio 133 e costituisce anche un ugello per un gas di ricoprimento "G". The focusing head 107 finally comprises a terminal screen 134 coupled with the outlet window 126, which extends around the laser beam 108 along the part made convergent by the mirror 133 and also constitutes a nozzle for a coating gas "G".

Lo schermo 134 è a doppia parete e comprende un corpo principale 136 (Fig. 10) come parete interna, un guaina 137 come parete esterna, una intercapedine 138 fra la guaina 137 ed il corpo 136 ed una bocca di uscita 139. The screen 134 is double-walled and comprises a main body 136 (Fig. 10) as the internal wall, a sheath 137 as the external wall, an interspace 138 between the sheath 137 and the body 136 and an outlet mouth 139.

Π corpo principale 136 ha una superficie interna di forma tronco-conica coassiale con il fascio laser 108, ed una superfìcie esterna avente una sezione cilindrica 140 ed una sezione tronco-conica raccordata con la sezione 140. Inoltre, una prima parte della sezione 140 è provvista superficialmente di un intaglio periferico e di una serie di intagli longitudinali fra la sezione tronco-conica e l’intaglio periferico. La sezione tronco-conica è a sua volta convergente verso la superfìcie interna ed è delimitata da un sottile bordo terminale 141. The main body 136 has an internal surface having a frusto-conical shape coaxial with the laser beam 108, and an external surface having a cylindrical section 140 and a frusto-conical section connected to the section 140. Furthermore, a first part of the section 140 is superficially provided with a peripheral notch and a series of longitudinal notches between the frusto-conical section and the peripheral notch. The truncated cone section is in turn converging towards the internal surface and is delimited by a thin terminal edge 141.

La guaina 137 ha una sezione cilindrica parzialmente calettata sulla sezione cilindrica 140 ed una sezione tronco-conica affacciata sulla sezione tronco-conica del corpo 136. Quest'ultima sezione si estende oltre il bordo 141 ed è delimitata internamente da una superfìcie cilindrica 142 fino ad un sottile bordo terminale in corrispondenza della bocca di uscita 139. The sheath 137 has a cylindrical section partially keyed on the cylindrical section 140 and a frusto-conical section facing the frusto-conical section of the body 136. This last section extends beyond the edge 141 and is internally delimited by a cylindrical surface 142 up to a thin terminal edge at the outlet 139.

L'intercapedine 138 ha quindi una prima sezione delimita dall'intaglio periferico e dagli intagli longitudinali del corpo 136 ed una seconda sezione tronco-conica fra il corpo 136 e la guaina 137, di valore progressivamente decrescente fino al bordo terminale 141. Qui definisce una sottile luce anulare 143 adiacente alla bocca 139. The interspace 138 therefore has a first section delimited by the peripheral notch and by the longitudinal notches of the body 136 and a second truncated conical section between the body 136 and the sheath 137, of progressively decreasing value up to the terminal edge 141. Here it defines a thin annular light 143 adjacent to the mouth 139.

Lo schermo 134 prevede inoltre nel corpo 136 degli orifizi periferici 144 giacenti su un piano trasversale nella zona corrispondente alla parte intagliata nella zona cilindrica 140. The screen 134 also provides in the body 136 some peripheral orifices 144 lying on a transversal plane in the zone corresponding to the part notched in the cylindrical zone 140.

Il gas "G" può essere addotto a pressione nell'intercapedine 138 mediante un condotto 146 montato sulla parte cilindrica della guaina 137 calettata sul corpo 136 e attraverso i relativi intagli longitudinali. Dall'intercapedine 138, il gas fuoriesce dalla bocca di uscita 139 verso la superficie da lavorare in modo diretto dalla luce anulare 143 e lungo l'asse 127 dopo aver attraversato gli orifizi 144. The gas "G" can be pressurized into the interspace 138 by means of a duct 146 mounted on the cylindrical part of the sheath 137 keyed to the body 136 and through the relative longitudinal notches. From the interspace 138, the gas exits from the outlet mouth 139 towards the surface to be machined directly from the annular gap 143 and along the axis 127 after passing through the orifices 144.

Con questa struttura, il gas di ricoprimento "G" uscente dalla luce 143 è atto a formare un flusso laminare convergente sul punto di focalizzazione 128. Nell'uso, tale flusso costituisce attorno alla zona di superfìcie investita dal fascio laser uno schermo gassoso che impedisce il risucchio di aria dall'ambiente, mantenendo la zona di trattamento nelle condizioni determinate dal gas di ricoprimento. With this structure, the covering gas "G" emerging from the light 143 is able to form a laminar flow converging on the focal point 128. In use, this flow constitutes a gaseous screen around the surface area struck by the laser beam which prevents the suction of air from the environment, keeping the treatment area in the conditions determined by the covering gas.

Inoltre, il gas uscente dagli orifizi 144 forma all'interno dello schermo 134 e della sezione 121 un flusso laminare convergente verso l'asse 127 che tende a respingere all'esterno i getti di materiale provocati dal fascio laser 108 sulla superfìcie da trattare, proteggendo la superficie dello specchio 133. Furthermore, the gas exiting from the orifices 144 forms inside the screen 134 and the section 121 a laminar flow converging towards the axis 127 which tends to reject the jets of material caused by the laser beam 108 on the surface to be treated, protecting the mirror surface 133.

A titolo di esempio non limitativo, lo schermo 134 ha una lunghezza di circa 150 mm, la bocca 139 ha un diametro di 6 mm, il bordo 141 ha un diametro di 7 mm e la luce anulare ha uno spessore di circa 0, 1 mm. Gli orifizi hanno a loro volta un diametro di circa 1 mm. By way of non-limiting example, the screen 134 has a length of about 150 mm, the mouth 139 has a diameter of 6 mm, the edge 141 has a diameter of 7 mm and the ring light has a thickness of about 0, 1 mm . The orifices themselves have a diameter of about 1 mm.

Anche la testa di focalizzazione 107 (Fig. 9) è dimensionata in funzione delle parti a sbalzo deirelemento 78 ed eventualmente dell'attrezzo 116 prevedendo che la distanza tra lo schermo 134 ed il punto di focalizzazione 128 sia maggiore della distanza fra l'area di saldatura più critica e la sporgenza massima dell'insieme costituito dalla testata e dai tubi quando il fascio laser è sull'area crìtica. Inoltre la sezione 121 è dimensionata in modo che la distanza tra la sezione 119 ed il punto 128 risulti maggiore della distanza tra il piano di saldatura fra i tubi 79 e la testata 77 ed il punto di massimo sbalzo, ad esempio determinato dalla sporgenza massima dell'attrezzo 116. The focusing head 107 (Fig. 9) is also sized according to the cantilevered parts of the element 78 and possibly of the tool 116, providing that the distance between the screen 134 and the focusing point 128 is greater than the distance between the area of focus. more critical welding and the maximum protrusion of the assembly consisting of the head and the tubes when the laser beam is on the critical area. Furthermore, the section 121 is dimensioned so that the distance between the section 119 and the point 128 is greater than the distance between the welding plane between the pipes 79 and the head 77 and the point of maximum overhang, for example determined by the maximum protrusion of the 'tool 116.

Per l'esecuzione della saldatura fra i bordi contrapposti dei tubi 79 e dei manicotti 81 sarà sufficiente far seguire alla slitta 106 ima traiettoria uguale al profilo di tali bordi, orientando contemporaneamente la testa 107 per mantenere la condizione di perpendicolarità del fascio sulle superaci adiacente ad essi. To carry out the welding between the opposite edges of the pipes 79 and the sleeves 81 it will be sufficient to make the slide 106 follow a trajectory equal to the profile of these edges, simultaneously orienting the head 107 to maintain the condition of perpendicularity of the beam on the surfaces adjacent to they.

Le saldature lungo dei tubi 79 e dei manicotti 81 richiedono variazioni di orientamento della testa 107 per più di 360°. Opportunamente^ si può prevedere un dispositivo limitatore di corsa 147 associato alla slitta 106 per definire l'orientamento di riferimento della testa 27 e limitarne la rotazione a meno di 720°, evitando i rischi di aggrovigliamento delle tubazioni dei circuiti idraulici e gassosi. The welds along the tubes 79 and the sleeves 81 require changes in the orientation of the head 107 for more than 360 °. Conveniently, a stroke limiting device 147 associated with the slide 106 can be provided to define the reference orientation of the head 27 and limit its rotation to less than 720 °, avoiding the risk of entanglement of the pipes of the hydraulic and gaseous circuits.

A titolo di esempio, il dispositivo 147 (Figg. 9 e 10) comprende una coppia di manicotti 148 e 149, un settore anulare 151 mobile rispetto ai manicotti ed una coppia di sensori di posizione 152 e 153. 1 manicotti 148 e 149 sono coassiali con l'asse 121 ed hanno in sezione gli stessi diametri, con due estremità fissate rispettivamente sulla slitta 106 e sulla flangia 120 e due estremità contrapposte. By way of example, the device 147 (Figs. 9 and 10) comprises a pair of sleeves 148 and 149, an annular sector 151 movable with respect to the sleeves and a pair of position sensors 152 and 153. The sleeves 148 and 149 are coaxial with the axis 121 and have the same diameters in section, with two ends fixed respectively on the slide 106 and on the flange 120 and two opposite ends.

Le estremità contrapposte dei manicotti sono sagomate in modo da definire un canale anulare 154 in cui è supportato con possibilità di scorrimento il settore 151. Due piolini 156 e 157, rispettivamente fissati sul manicotto 148 e sul manicotto 149 sporgono in contrapposizione nel canale 154. The opposite ends of the sleeves are shaped so as to define an annular channel 154 in which the sector 151 is supported with the possibility of sliding. Two pins 156 and 157, respectively fixed on the sleeve 148 and on the sleeve 149 protrude in opposition into the channel 154.

Π settore anulare 151 si estende per poco più di 90° lungo il canale 154 e supporta in corrispondenza delle estremità due molline con funzione ammortizzatrice per essere rispettivamente contrastato dal piolino 156 e trascinato dal piolino 157. La libertà di rotazione della flangia 120 risulta pertanto limitata a circa 500°. The annular sector 151 extends for just over 90 ° along the channel 154 and supports two springs at the ends with a shock-absorbing function to be respectively opposed by the pin 156 and dragged by the pin 157. The freedom of rotation of the flange 120 is therefore limited. about 500 °.

I sensori 152 e 153 sono montati sul manicotto 148, disposti angolarmente sfalsati in corrispondenza del canale 154 e comprendono ciascuno un rilevatore di posizione induttivo per rilevare il passaggio di due dischetti ferromagnetici 158 e 159 fissati sulla superficie superiore del settore 151, in prossimità delle sue estremità. The sensors 152 and 153 are mounted on the sleeve 148, arranged angularly offset in correspondence with the channel 154 and each comprise an inductive position detector to detect the passage of two ferromagnetic discs 158 and 159 fixed on the upper surface of the sector 151, near its end.

A partire dalla posizione indicata in figura 12 ed in senso di rotazione antiorario della flangia 120, il piolino di trascinamento 157 può scorrere liberamente per circa 240° lungo il canale 154 e successivamente trascinare per circa 10° il settore!51 fino all'arresto contro il piolino 156. In senso di rotazione orario, il piolino di trascinamento 157 può trascinare per circa 250° il settore 151 lungo il canale 154 fino all'arresto contro il piolino 156. Starting from the position indicated in Figure 12 and in the anticlockwise direction of rotation of the flange 120, the driving pin 157 can slide freely for about 240 ° along the channel 154 and subsequently drag the sector! 51 for about 10 ° up to the stop against the small pin 156. In a clockwise rotation direction, the driving pin 157 can drag the sector 151 along the channel 154 by about 250 ° until it stops against the pin 156.

Convenientemente, le molline ammortizzano gli urti fra i piolini 156 e 157 e le estremità del settore 151 e i sensori 152 e 153 ne rilevano ravvicinamento alle posizioni di arresto nelle due direzioni. Conveniently, the springs cushion the impacts between the pins 156 and 157 and the ends of the sector 151 and the sensors 152 and 153 detect their proximity to the stop positions in both directions.

E chiaro che alla testa di focalizzazione sopra descritta potranno essere apportate delle altre varianti e modifiche, senza uscire dall'ambito dell’invenzione. It is clear that other variations and modifications may be made to the focusing head described above, without departing from the scope of the invention.

Claims

CLAIMS 1. Focusing head for a laser beam usable in an installation including a slide capable of movement with respect to a workpiece to be treated and comprising a support casing that can be oriented around an axis of the slide and reflecting and focusing means for directing the laser beam on the aforesaid piece, said head being characterized by what the support casing has a cantilevered section with respect to the orientation axis of the slide and is sized to allow the laser beam to freely access predetermined surfaces of the piece to be treated; and in which the reflecting and focusing means are mounted on the casing to focus the laser beam transversely and with zero offset on a point of the aforesaid axis.

2. Focusing head according to claim 1, characterized in that it can be used in a system in which said slide has an opening for the passage of the laser beam coaxial with the orientation axis and in which said casing has a window of entrance to allow the laser beam exiting from the aforesaid aperture to access the reflecting and focusing means.

3. Focusing head according to claim 2, characterized in that it comprises a hollow-type motor having a stator fixed to the slide and a rotor on which the support casing is mounted, said opening and said inlet window being in axis with the motor cavity to be crossed by the aforementioned laser beam.

4. Focusing head according to claim 2 or 3, characterized in that the reflecting and focusing means reflect the laser beam from the inlet window to an area away from the aforementioned orientation axis and from the aforementioned area away from a viewing window. support casing outlet.

5. Focusing head according to one of the preceding claims, characterized in that the support casing comprises a first cross section to the orientation axis and a second section connected to the first section and which defines the aforementioned cantilevered section.

6. Focusing head according to claim 5, characterized in that it comprises a duct which can be connected to a cover gas dispenser and a nozzle mounted on said cross section to direct said gas coaxially with the orientation axis of the head.

7. Focusing head according to claim 5, characterized in that it comprises a duct that can be connected to a cover gas dispenser and a nozzle mounted on said cantilevered section to direct said gas in axis with the laser beam.

8. Focusing head according to one of the preceding claims, characterized in that said reflecting means comprise mirrors made of blocks of material having good thermal conductivity and in which a hydraulic cooling circuit is provided for the mirrors having ducts passing through said blocks.

9. Focusing head according to one of the preceding claims, characterized in that said reflecting and focusing means comprise a first reflection mirror in an inlet section of the aforementioned casing and a pair of mirrors mounted on the cantilevered section of said casing .

10. Focusing head according to claim 9, characterized in that said pair of mirrors comprises a focusing mirror at the inlet of the cantilevered section and a reflecting mirror at the outlet of the aforesaid cantilevered section.

11. Focusing head according to claim 9, characterized in that said pair of mirrors comprises a reflecting mirror at the inlet of the cantilevered section and a focusing mirror at the outlet of the aforesaid cantilevered section.

12. Focusing head according to claim 9 or 10 or 11, characterized in that said mirrors deflect the laser beam by about 45 ° each.

13. Focusing head according to one of the preceding claims, characterized in that said reflecting and focusing means define an output direction of the laser beam perpendicular to the orientation axis.

14. Focusing head according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for defining a gaseous flow to dynamically reject, in use, any jets of material from the piece to be treated directed inside the casing towards the aforementioned means of reflection and focus.

15. Focusing head according to claims 6 and 14, characterized in that it comprises a flange with an outlet window that can be crossed by the laser beam and in which said means for defining a gaseous flow comprise a through-cut transversal to said cavity and a duct for compressed air connected with said cut to define a laminar air flow in said cut to reject, in use, said jets of material.

16. Focusing head according to claims 7 and 14, characterized in that said nozzle has a frusto-conical shape with an outlet for the laser beam made convergent by the aforementioned reflecting and focusing means and in which the means for defining a flow gaseous comprise a wall internal to said nozzle with a cavity connected to said duct and which defines an annular section adjacent to said mouth and a plurality of orifices in said internal wall for the escape of the gas through said mouth.

17. Focusing head according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a stroke limiting device associated with the aforementioned slide for defining a reference orientation of the casing and limiting its rotation to an angle greater than 360 ° and less than 720 ° .

18. Focusing head according to claim 17, characterized in that said device comprises an annular sector capable of rotation with respect to the support casing and stopping and dragging elements, respectively connected uniquely with said slide and with said casing and adapted to collaborate with said ring sector.

19. Focusing head for a laser beam comprising a support casing and reflection and / or focusing means mounted on said casing to make the laser beam emerge from an outlet section of the aforementioned casing and focus it on a piece to be treated, characterized by which comprises means for defining a gaseous flow in the vicinity of the aforesaid outlet section to dynamically reject and / or drag out any jets of material from the aforesaid piece, directed towards the reflection and / or focusing means.

20. Focusing head according to claim 19, characterized in that said casing comprises a flange in which the aforementioned outlet section is formed and in which said means for defining a gaseous flow comprise a cut in said flange transversal to said cavity and a compressed gas conduit connected with said cut to define said gas flow as a laminar gas flow in said cut.

21. Focusing head according to claim 19, characterized in that it comprises a conduit connectable to a cover gas dispenser and a screen mounted on said housing for directing the covering gas coaxially with the laser beam, wherein said screen has a part of a truncated cone shape coaxial with the laser beam made convergent by the aforementioned reflection and / or focusing means, in which said outlet section is constituted by an outlet mouth of the truncated-conical part and in which the means for defining a gaseous flow comprise an internal wall with an interspace connected to said duct and which defines an annular section inside said mouth.

22. Locating head according to claim 21, characterized in that it comprises a plurality of orifices in said inner wall for the escape of the covering gas inside said casing and through said mouth.

23. Fecalization head according to claim 22, characterized in that said orifices are arranged on a transverse section of the aforesaid internal wall.

24. Focusing head for a laser system, substantially as described and with reference to the attached drawings.