ITUD20080238A1 - Dispositivo di taglio/marcatura laser, particolarmente per applicazione su macchina da ricamo - Google Patents

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ITUD20080238A1
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laser
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laser cutting
embroidery machine
cutting
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Sergio Blasutto
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Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione
Avente per titolo:
DISPOSITIVO DI TAGLIO/MARCATURA LASER, PARTICOLARMENTE PER APPLICAZIONE SU MACCHINA DA RICAMO
DESCRIZIONE
Campo tecnico
La presente invenzione riguarda un dispositivo di taglio/marcatura laser, particolarmente per applicazione su macchina da ricamo atta all?esecuzione di ricami e alla applicazione di motivi decorativi su materiali, tessuti o capi di abbigliamento in genere, secondo le caratteristiche della parte precaratterizzante della rivendicazione 1.
Definizioni
Nel corso della presente descrizione si far? ricorso alle seguenti definizioni:
- Macchina ricamatrice: macchina atta all?esecuzione di ricami e alla applicazione di motivi decorativi su materiali, tessuti o capi di abbigliamento in genere.
- Telaio mobile: telaio atto al posizionamento del materiale, tessuto o capo di abbigliamento in genere sottoposto alla lavorazione.
- Testa ricamatrice: gruppo di cucitura, formato da uno o pi? aghi per la lavorazione, cucitura o ricamo del materiale, tessuto o capo di abbigliamento in genere sottoposto alla lavorazione.
- Asta dell?ago: asta di detta macchina ricamatrice che supporta e movimenta il singolo ago in verticale, producendo la relativa penetrazione con cucitura del materiale, tessuto o capo di abbigliamento in genere sottoposto alla lavorazione.
- Materiale in lavorazione: indica genericamente qualsiasi tipo di materiale che pu? essere sottoposto ad operazioni di cucitura e taglio laser con una macchina ricamatrice. Detto materiale in lavorazione potr? comprendere, a solo titolo di esempio, tessuti, non tessuti, pelle, alcantara, capi di abbigliamento, ecc.
- Marcatura, taglio ed incisione laser: indicano operazioni eseguite con sorgenti laser che si differenziano solamente per il diverso livello di potenza e, quindi, per la diversa profondit? di assorbimento della radiazione da parte del materiale in lavorazione. Per semplicit?, nel presente documento ci si riferir? genericamente ad operazioni di taglio/marcatura laser, intendendo che detta espressione comprende ed indica tutte le operazioni eseguibili con sorgenti laser, quali taglio, marcatura, incisione, ecc.
Tecnica anteriore
Nel campo della realizzazione di dispositivi di taglio/marcatura laser, particolarmente per applicazione su macchine da ricamo industriali atte all?esecuzione di ricami ed alla applicazione di motivi decorativi su materiali, tessuti o capi di abbigliamento in genere, sono note diverse soluzioni atte a consentire l?azione di detti dispositivi di taglio/marcatura laser che operano in corrispondenza di dette macchine ricamatrici.
La macchina ricamatrice effettua le proprie lavorazioni sul materiale, il quale pu? genericamente essere un tessuto, un non tessuto o un capo di abbigliamento, detto materiale in lavorazione essendo supportato da un telaio mobile il quale viene comandato in modo tale da posizionare detto materiale in lavorazione in corrispondenza di una o pi? teste ricamatrici, ciascuna dotata di uno o pi? aghi, per ciascun ago essendo fornita un?asta dell?ago per la selezione del filato utilizzato per la lavorazione, detta asta dell?ago supportando e movimentando il singolo ago in verticale, producendo la relativa penetrazione con cucitura del materiale, tessuto o capo di abbigliamento in genere sottoposto alla lavorazione.
Per velocizzare le operazioni di applicazione di ricami o decorazioni, le parti di minor superficie di detti ricami/decorazioni vengono eseguite mediante detta macchina ricamatrice, mentre le parti di superficie maggiore vengono realizzate mediante fissaggio su detto materiale in lavorazione di una cosiddetta ?applicazione?, ovvero un altro materiale, che pu? essere, a solo titolo di esempio, un tessuto, il quale viene posizionato al di sopra di detto materiale in lavorazione, fissato allo stesso mediante un cordoncino di fissaggio applicato da detta macchina ricamatrice seguendo il contorno della decorazione che si vuole ottenere con detta applicazione, e preventivamente tagliato mediante detto dispositivo di taglio/marcatura laser seguendo il contorno del cordoncino di fissaggio stesso.
Esistono varie configurazioni di macchine ricamatrici con taglio/marcatura laser, che essenzialmente si dividono in macchine ricamatrici con taglio/marcatura laser che avviene sul telaio della macchina ricamatrice mentre detto telaio ? montato sulla macchina ricamatrice stessa, ovvero taglio/marcatura laser in linea, e macchine ricamatrici in cui il taglio/marcatura laser avviene sul telaio della macchina ricamatrice, ma richiedendo lo sgancio del telaio dalla macchina ricamatrice vera e propria ed il suo posizionamento sul piano di lavoro di una macchina di taglio/marcatura separata, ovvero fuori linea.
Tra le macchine ricamatrici con taglio/marcatura laser che avviene in linea si possono ulteriormente distinguere due tipi principali di dispositivi di taglio/marcatura laser:
- Primo tipo nel quale il dispositivo di taglio/marcatura laser ? supportato da un ponte, detto dispositivo di taglio/marcatura laser asservendo pi? teste ricamatrici in virt? della sua maggiore velocit? rispetto alle teste ricamatrici stesse.
- Secondo tipo nel quale il dispositivo di taglio/marcatura laser viene affiancato a ciascuna testa ricamatrice.
Problemi della tecnica anteriore
I dispositivi di taglio/marcatura laser che prevedono lo sgancio del telaio dalla macchina ricamatrice vera e propria ed il suo posizionamento sul piano di lavoro di una macchina di taglio/marcatura separata, sono soggetti a numerosi inconvenienti il pi? importante dei quali ? senz?altro la necessit? di smontare detto telaio di lavorazione dalla macchina ricamatrice al dispositivo di taglio/marcatura laser, con conseguenti problemi legati all?allungamento dei tempi di lavorazione oltre che della gestione di una fase di lavorazione aggiuntiva, ovvero del trasferimento di detto telaio mobile.
Anche le soluzioni della tecnica anteriore in cui il dispositivo di taglio/marcatura laser opera in linea sono caratterizzate da numerosi inconvenienti, sia che prevedano un ponte di movimentazione atto a supportare detto dispositivo di taglio/marcatura laser asservente pi? teste ricamatrici, sia che prevedano un dispositivo di taglio/marcatura laser affiancato a ciascuna testa ricamatrice.
I principali inconvenienti dei dispositivi di taglio/marcatura a ponte sono che detti dispositivi sono di per s? ingombranti e costosi, oltre al fatto non meno importante che il funzionamento di tali dispositivi richiede la movimentazione di detto telaio mobile dalla posizione di lavoro di detta macchina ricamatrice ad una posizione esterna a questa, atta a consentire l?operativit? di detto dispositivo di taglio/marcatura, che, essendo dimensionalmente ingombrante non pu? avvicinarsi eccessivamente alla testa ricamatrice. Dal momento che la movimentazione di detto telaio mobile ? limitata e detto dispositivo di taglio/marcatura laser non pu? avvicinarsi eccessivamente alla testa ricamatrice, si viene a creare una fetta del materiale in lavorazione che potrebbe essere lavorata da detta testa ricamatrice ma che non pu? essere invece raggiunta dal dispositivo di taglio/marcatura laser. Inoltre si presentano anche problemi connessi con l?allineamento tra la posizione di detta testa di taglio/marcatura e la posizione del telaio di movimentazione, ovvero con la posizione del materiale sottoposto a lavorazione supportato da detto telaio di movimentazione.
I dispositivi di taglio/marcatura laser vengono affiancati a ciascuna testa ricamatrice, pur risolvendo parzialmente alcuni dei problemi della tecnica anteriore sono essi stessi soggetti a numerosi inconvenienti. In questo caso, pur non richiedendo che il telaio mobile sia movimentato in una posizione di lavoro differente rispetto a quella corrispondente al campo di lavoro di detta testa ricamatrice, detti dispositivi di taglio/marcatura laser sono comunque ingombranti, seppure in misura minore rispetto ai precedenti. Essendo detti dispositivi affiancati a detta testa ricamatrice, date le loro dimensioni, l?asse del fascio laser di taglio/marcatura viene a trovarsi necessariamente ad una certa distanza rispetto alla testa ricamatrice supportante gli aghi che effettuano il ricamo. Anche in questo caso, dunque, si ha anche la presenza, sul telaio di lavorazione, di zone non raggiungibili sia dalla testa ricamatrice sia dall?asse del fascio laser di taglio/marcatura, questo comportando una riduzione della effettiva superficie di lavorazione sul telaio stesso. Inoltre i costi dell?applicazione di detti dispositivi di taglio/marcatura laser affiancati a ciascuna testa ricamatrice sono elevati. Inoltre detti dispositivi di marcatura/taglio laser prevedono, oltre alla sorgente laser, anche tutti quei dispositivi atti al trattamento del fascio generato, che non solo comportano costi aggiuntivi ma anche dei problemi connessi con l?allineamento reciproco dei dispositivi stessi e problemi di manutenzione del dispositivo di taglio/marcatura laser, che ? notevolmente complesso. Infatti l?ottica di trasporto del fascio, ? soggetta a disallineamenti dovuti alle vibrazioni indotte dalla movimentazione di detto telaio mobile. L?utilizzo del canale di trasporto del raggio laser mediante percorsi aerei rettilinei deviati da specchi, comporta seri problemi dal punto di vista della sicurezza in quanto le frequenze dei raggi laser in uso sono nel campo delle frequenze non visibili e quindi potrebbero provocare seri danni ad un operatore che fosse erroneamente colpito negli occhi da detto raggio.
Per entrambe le tipologie di dispositivi di taglio/marcatura laser, inoltre, le normative impongono la presenza di idonei mezzi di aspirazione dei fumi prodotti dalla macchina di taglio/marcatura laser, detti mezzi di aspirazione costituendo essi stessi un ingombro aggiuntivo del quale tener conto nelle dimensioni complessive della testa di taglio/marcatura laser, con conseguente ulteriore aumento della distanza tra l?asse del fascio laser di taglio/marcatura e la testa ricamatrice. Oltre ai mezzi di aspirazione, inoltre, detti dispositivi di taglio/marcatura laser devono prevedere, in genere, anche dispositivi di pulizia dell?ottica di focalizzazione, i quali a loro volta rendono gli ingombri ancora maggiori.
Per entrambe le tipologie di dispositivi di taglio/marcatura laser, la complessit? delle ottiche comporta anche una maggior esposizione a sporcizia, questo comportando manutenzioni pi? frequenti.
Inoltre, sar? evidente da quanto precedentemente esposto, che le macchine di taglio/marcatura laser devono prevedere una opportuna programmazione della relativa attivit?, detta programmazione essendo separata e distinta rispetto alla programmazione di detta macchina ricamatrice e delle relative teste ricamatrici e tavola di lavorazione, questo comportando una oggettiva maggiore difficolt? nella definizione delle operazioni necessarie alla esecuzione di una lavorazione in quanto sar? necessario agire su macchine distinte che devono essere reciprocamente sincronizzate e coordinate.
Si sono proposte soluzioni pi? economiche nelle quali una singola sorgente laser viene indirizzata a pi? teste di focalizzazione, ciascuna delle quali asservente una distinta testina ricamatrice, dette soluzioni per? comportando comunque una notevole complessit? dei mezzi necessari ad indirizzate il fascio laser da detta sorgente unica a pi? teste di focalizzazione. Scopo dell?invenzione
Lo scopo della presente invenzione ? quello di fornire un dispositivo di taglio/marcatura laser, particolarmente per applicazione su macchina da ricamo atta all?esecuzione di ricami e alla applicazione di motivi decorativi su materiali, tessuti o capi di abbigliamento in genere.
Rientra nello scopo della presente invenzione anche la fornitura di una macchina ricamatrice dotata di dispositivo di taglio/marcatura laser, detta macchina ricamatrice integrante nella propria operativit? anche il controllo delle operazioni di taglio/marcatura laser.
Concetto dell?invenzione
Lo scopo viene raggiunto con le caratteristiche della rivendicazione principale. Le sottorivendicazioni rappresentano soluzioni vantaggiose.
Effetti vantaggiosi dell?invenzione
La soluzione in conformit? con la presente invenzione, attraverso il notevole apporto creativo il cui effetto costituisce un immediato e non trascurabile progresso tecnico, presenta dei vantaggi sotto diversi punti di vista:
- Semplificazione del dispositivo di taglio/marcatura laser con conseguenti immediati benefici economici
- Ridotte dimensioni della testa di focalizzazione
- Facilit? di integrazione del dispositivo di taglio/marcatura laser in macchine ricamatrici esistenti
- Possibilit? di funzionamento del dispositivo di taglio/marcatura laser in modo trasparente rispetto alle operazioni di ricamo usualmente effettuate dalla macchina ricamatrice.
Si riducono i problemi di allineamento reciproco di fascio di taglio/marcatura laser e teste ricamatrici.
In virt? delle ridotte dimensioni del dispositivo di taglio/marcatura laser, l?area di lavorazione del dispositivo di taglio/marcatura laser, inoltre, viene pressoch? a coincidere con l?area di lavorazione della/e testa/e ricamatrice/i della macchina ricamatrice, questo consentendo un miglior sfruttamento della superficie di lavorazione disponibile sul telaio di lavorazione della macchina ricamatrice stessa.
Inoltre anche la applicazione di idonei mezzi di aspirazione dei fumi prodotti dalla macchina di taglio/marcatura laser, imposti dalle normative, risulter? pi? semplice in quanto detti mezzi di aspirazione potranno essere, oltre che pi? compatti, anche prossimi all?area soggetta a lavorazione, evitando in modo pi? efficiente la dispersione nell?ambiente dei fumi prodotti.
L?ottica di trattamento del fascio laser, inoltre, potr? essere posizionata in una posizione pi? protetta sia dal punto di vista degli urti, con conseguente minor rischio di disallineamenti delle ottiche, sia dal punto di vista dell?esposizione a sporcizia con conseguente ridotta necessit? di manutenzione.
Inoltre la soluzione in conformit? con la presente invenzione rende pi? economica l?applicazione di un singolo dispositivo di taglio/marcatura laser a ciascuna testa ricamatrice rispetto alle soluzioni della tecnica anteriore che gi? prevedono detta configurazione ma con costi di realizzazione decisamente maggiori.
La soluzione in conformit? con la presente invenzione consente anche un notevole incremento della sicurezza dell?ambiente di lavoro in quanto i raggi laser sono portati in modo protetto e sicuro rispetto ai metodi tradizionali che per far raggiungere alla radiazione laser la posizione per la lavorazione utilizzano percorsi aerei rettilinei deviati da specchi, che potrebbero causare l?esposizione degli occhi di un operatore ad un raggio laser relativamente potente ed emesso in frequenze non visibili.
La soluzione in conformit? con la presente invenzione consente l?ottenimento di un dispositivo di taglio/marcatura laser che non risulta soggetto ai disallineamenti ottici dovuti in genere a vibrazioni indotte dagli elementi meccanici di movimentazione dei posizionatori o alle dilatazioni dei supporti dell?ottica di trasporto dei sistemi della tecnica anteriore.
Inoltre con il dispositivo di taglio/marcatura laser in conformit? con la presente invenzione si raggiungono precisioni di lavorazione maggiori rispetto ai dispositivi della tecnica anteriore.
Un ulteriore vantaggio consiste nella possibilit? di spostare la sorgente del raggio laser a distanze superiori al metro senza per questo essere soggetto a problemi di divergenza del raggio propria delle sorgenti laser quando il corrispondente raggio generato viene ?trasportato? a distanze superiori al metro.
Descrizione dei disegni
Viene di seguito descritta una soluzione realizzativa con riferimento ai disegni allegati da considerarsi come esempio non limitativo della presente invenzione in cui:
Fig. 1 rappresenta schematicamente una soluzione rappresentativa di una macchina ricamatrice dotata di dispositivo di taglio/marcatura laser a ponte secondo la tecnica anteriore. Fig. 2 rappresenta schematicamente una macchina ricamatrice dotata di dispositivo di taglio/marcatura laser in conformit? con la presente invenzione.
Fig. 3 rappresenta schematicamente una macchina ricamatrice dotata di dispositivo di taglio/marcatura laser in conformit? con la presente invenzione nella configurazione con singola fibra ottica, singola testa laser e singola testa ricamatrice.
Fig. 4 rappresenta schematicamente una macchina ricamatrice dotata di dispositivo di taglio/marcatura laser in conformit? con la presente invenzione nella configurazione con due fibre ottiche, due teste laser e due teste ricamatrici.
Fig. 5 rappresenta schematicamente una macchina ricamatrice dotata di dispositivo di taglio/marcatura laser in conformit? con la presente invenzione nella configurazione espandibile con ?n? fibre ottiche, ?n? teste laser e ?n? teste ricamatrici.
Fig. 6 rappresenta schematicamente una soluzione rappresentativa di una macchina ricamatrice dotata di dispositivo di taglio/marcatura laser per ciascuna testa ricamatrice secondo la tecnica anteriore, in una vista dall?alto.
Descrizione dell?invenzione
Facendo riferimento alle figure allegate, una tipica soluzione della tecnica anteriore (Fig. 1) di un dispositivo di taglio/marcatura a ponte applicato ad una macchina ricamatrice (1), prevede il ricorso ad un laser (6) atto a servire una o pi? teste ricamatrici (3), ciascuna delle quali provvista di una o pi? aste dell?ago (4), ciascuna delle quali supportante e movimentante il singolo ago (5) in verticale, producendo la relativa penetrazione con cucitura del materiale in lavorazione (13), il quale viene movimentato mediante il telaio mobile (2). Pi? specificatamente, il dispositivo di taglio/marcatura laser (6) comprende una logica di comando (16) atta a comandare una sorgente laser (7), la quale produce un raggio laser (18) che viene prima deflesso mediante specchi (8), poi espanso mediante idonea ottica di espansione (9), nuovamente deflesso mediante specchi (8) atti a deflettere il raggio laser (18) espanso, successivamente focalizzato mediante idonea testina di focalizzazione (10) ed infine deflesso mediante specchi di scansione (12) per raggiungere definitivamente il materiale in lavorazione (13). La testina di focalizzazione (10) deve essere opportunamente raffreddata, usualmente mediante mezzi atti alla circolazione di un fluido refrigerante, ad esempio mediante circuito a spirale o a camera anulare, come sar? evidente agli esperti del settore e, quindi, non rappresentati. Come noto agli esperti del settore la testina di focalizzazione (10) ha il compito di minimizzare la sezione dello spot del raggio laser (18) sul materiale in lavorazione (13) in dipendenza della sua distanza tra detto dispositivo di taglio/marcatura laser (6) e detto telaio mobile (2) supportante e movimentante detto materiale in lavorazione (13). Il sistema di rilevazione, controllo e comando ? attribuito ad un sistema computerizzato programmabile, sia per la auto-focalizzazione in conformit? alla dimensione dell?immagine, sia per la rispettiva conformazione del disegno di incisione e/o marcatura e/o taglio. ? evidente ad un esperto del settore che, a causa della presenza e dei relativi ingombri delle ottiche di trattamento del fascio laser, il dispositivo di taglio/marcatura laser (6) costituisce una struttura di per s? ingombrante e quindi richiedente, come precedentemente spiegato, ponti di movimentazione del dispositivo di taglio/marcatura laser (6) ad ulteriore complicazione della struttura della macchina ricamatrice nel suo complesso. Questo, come precedentemente spiegato ha delle conseguenze dirette sull?allineamento tra la posizione di detta testa di taglio/marcatura e la posizione del telaio di movimentazione, ovvero con la posizione del materiale sottoposto a lavorazione supportato da detto telaio di movimentazione. Inoltre la presenza di una distanza, indicata con d, tra la posizione pi? prossima raggiungibile dal fascio laser e la posizione della testa ricamatrice comporta, sulla tavola mobile, la presenza di una fascia che ? lavorabile da detta testa ricamatrice ma non da detto fascio laser, questo comportando una minor efficienza della macchina ricamatrice stessa rispetto a quanto ottenibile.
Come precedentemente anticipato, anche per le soluzioni della tecnica anteriore (Fig. 6) di dispositivi di taglio/marcatura laser (6) applicati in corrispondenza di ciascuna testa ricamatrice (3), a causa degli ingombri complessivi e del montaggio sulla testa ricamatrice, si viene a creare una distanza ?d? elevata tra l?asse del raggio laser (18) e l?asse dell?ago (5) che effettua le operazioni di cucitura e ricamo, sebbene detta distanza sia minore rispetto alla precedente tipologia di dispositivi di taglio/marcatura laser a ponte, detta distanza comportando comunque la perdita di una zona di lavorazione effettivamente disponibile sulla macchina ricamatrice. Anche in questo caso l?ottica, seppure semplificata rispetto al caso dei dispositivi di taglio/marcatura laser a ponte, risulta comunque complessa e soggetta a problemi di disallineamento causato dalla vibrazioni indotte dalla movimentazione della tavola mobile (2). La presenza di idonei mezzi di aspirazione (14) dei fumi prodotti dal dispositivo di taglio/marcatura laser (6), imposti dalle norme, costituisce poi un ingombro aggiuntivo che pu? peggiorare ulteriormente gli ingombri con i quali si ha a che fare. Similarmente, anche la presenza di mezzi di pulizia (15) della testa laser mediante soffio d?aria, peggiora ulteriormente la situazione relativamente agli ingombri complessivi.
La soluzione in conformit? con la presente invenzione (Fig. 2), prevede una separazione tra la sorgente (7) del raggio laser (18) con relativa logica di comando (16) rispetto alla testina di focalizzazione (10) del raggio (18), detta testina di focalizzazione essendo realizzata in forma di una testina particolarmente compatta integrante anche detti mezzi di aspirazione (14) dei fumi e detti mezzi di pulizia (15), oltre che mezzi sensori (20) atti a rilevare il comando di detto dispositivo di taglio/marcatura laser (6) che avviene vantaggiosamente mediante un ago virtuale (19) che ? realizzato mediante rimozione di un corrispondente ago (5) esterno rispetto agli altri aghi della medesima testa ricamatrice (3), detti mezzi sensori (20) rilevando i movimenti verticali dell?asta (4) dell?ago rimosso, ovvero dell?ago virtuale (19) e convertendoli in segnali a frequenza variabile in funzione della velocit? di cucitura, detti segnali essendo trasmessi mediante connessioni (22) dei sensori alla logica di comando (16), il raggio (18) essendo veicolato a detta di focalizzazione (10) mediante una guida d?onda (21), detta guida d?onda (21), dette connessioni (22) dei sensori, detti mezzi di aspirazione (14) e pulizia (15) essendo vantaggiosamente portati rispettivamente da detta testina di focalizzazione (10) a detta sorgente (7), a detta logica di comando (16) ed a generatori integrati di flusso di aspirazione e soffio (17) mediante un unico cordone (23).
Una delle essenziali novit? della soluzione oggetto della presente invenzione ? che detto cordone (23) ? flessibile, questo essendo consentito grazie alla flessibilit? della guida d?onda (21) utilizzata. L?utilizzo del cordone (23) di trasporto del raggio laser mediante guida d?onda risulta protetto e sicuro rispetto ai metodi tradizionali con conseguente miglioramento della sicurezza considerano che la radiazione CO2 risulta invisibile e quindi potrebbe comportare seri danni ad un operatore che fosse colpito da essa agli occhi.
L?utilizzo del cordone (23) di trasporto del raggio laser mediante guida d?onda, inoltre, consente al sistema in conformit? con la presente invenzione di non essere soggetto ai problemi di disallineamenti ottici dei metodi tradizionali dovuti in genere a vibrazioni indotte dagli elementi meccanici di movimentazione dei posizionatori o alle dilatazioni dei supporti dell?ottica di trasporto, oltre a consentire una intrinseca insensibilit? alla divergenza propria delle sorgenti laser quando il raggio generato viene ?trasportato? a distanze superiori al metro, in quanto il passaggio nella guida d?onda conserva in uscita la divergenza propria del fascio laser presente all?ingresso della guida d?onda stessa, indipendentemente dalla lunghezza della guida d?onda.
Il cordone (23) di trasporto ? vantaggiosamente flessibile potendo cos? raggiungere la posizione di emissione dello spot laser propagando la luce in percorsi non rettilinei impensabili con i metodi di trasporto ad ottica tradizionale.
Essendo la testina di focalizzazione (10) particolarmente compatta ed integrante detti mezzi di aspirazione (14) dei fumi e detti mezzi di pulizia (15), l?azione di questi risulta maggiormente mirata alla zona di azione di detto raggio laser (18), questo comportando una maggiore efficacia di detti mezzi di aspirazione (14) dei fumi e detti mezzi di pulizia (15) rispetto ai sistemi della tecnica anteriore. Detti mezzi di aspirazione dei fumi (14) e detti mezzi di pulizia (15) sono connessi a corrispondenti generatori di aspirazione e soffio mediante condotti cavi flessibili che nella soluzione preferita della presente invenzione sono integrati in un cordone (23) incorporante anche detta guida d?onda (21). Nella soluzione preferita della presente invenzione, inoltre, detto cordone (23) flessibile incorpora anche dette connessioni (22) di detti mezzi sensori (20).
Sebbene nella soluzione preferita della presente invenzione detti mezzi sensori (20) rilevino i movimenti verticali dell?asta (4) dell?ago rimosso, ovvero dell?ago virtuale (19), detti mezzi sensori (20) essendo preferibilmente sensori di prossimit? che convertono in segnali a frequenza variabile in funzione della velocit? di cucitura detti movimenti verticali dell?asta (4) dell?ago rimosso, alla luce della presente descrizione sar? evidente agli esperti del settore che si possono prevedere anche altre modalit? di rilevamento dei movimenti della macchina atte a costituire il feedback per detta logica di comando (16), dette soluzioni essendo qui considerate del tutto equivalenti ai fini della presente invenzione.
Il ridotto ingombro della soluzione sfruttante la guida d?onda (21) e la sua versatilit?, ovvero la flessibilit? del canale che permette alla luce laser di poter seguire traiettorie curvilinee vincolate e non ottenibili con le soluzioni tradizionali, permettono l?applicabilit? del dispositivo di taglio/marcatura laser a qualsiasi macchina anche gi? esistente ed anche talmente compatta da non consentire l?integrazione di dispositivi di taglio/marcatura laser tradizionali, ovvero che richiedono la rimozione del telaio (2) dalla macchina ricamatrice (1) per posizionarlo su un dispositivo di taglio/marcatura laser separato e distinto. In ogni caso la soluzione in conformit? con la presente invenzione risulta una interfaccia meccanica a basso impatto con la ricamatrice, l?applicazione del dispositivo non producendo alcuna modifica meccanica o elettrica agli elementi da cui la ricamatrice ? costituita.
Un vantaggio essenziale rispetto ai dispositivi di taglio/marcatura laser della tecnica anteriore ? la notevole semplificazione della testa di focalizzazione (10), raggiungendo quindi dimensioni particolarmente compatte che consentono la minimizzazione della distanza ?d? del raggio laser (18) dalla testa ricamatrice (3), questo comportando una quasi identit? delle aree di lavoro sul telaio mobile (2) di detta testa ricamatrice (3) e di detto dispositivo di taglio/marcatura laser.
Proprio considerando le ridotte dimensioni del canale in fibra ? possibile, limitando comunque gli ingombri, integrare condotte di aerazione per l?aspirazione dei fumi di taglio, generati dalla lavorazione laser e per l?apporto di flussi d?aria per la pulizia della testa, nella fattispecie della lente di focalizzazione, o per rendere pi? efficace la lavorazione laser.
Sebbene nella soluzione preferita della presente invenzione, la testina di focalizzazione (10) in conformit? con la presente invenzione in pratica sostituisca un ago della ricamatrice, in soluzioni meno preferite della presente invenzione, come sar? evidente ad un esperto del settore, la testina di focalizzazione (10) in conformit? con la presente invenzione potr? essere mantenuta distinta e comandata in maniera analoga ai dispositivi di taglio/marcatura laser della tecnica anteriore.
Il funzionamento del dispositivo a taglio laser ? governato dalla ricamatrice stessa che attraverso l?azionamento dell?ago virtuale (19) provvede autonomamente ad abilitare e disabilitare l?emissione di luce laser durante la lavorazione. Il movimento del telaio (2) della ricamatrice, in condizioni di emissione abilitata, permette l?esecuzione di operazioni anche complesse di taglio sul materiale in lavorazione (13) alla pari di un?operazione di ricamo, ottenendo la trasparenza della lavorazione laser rispetto ad un?operazione di ricamo. Per il funzionamento in sincronia con l?operazione della ricamatrice, vengono utilizzati due mezzi sensori (20) che intercettano il movimento dell?asta ago (4) corrispondente all?ago virtuale (19) utilizzato per comandare la sorgente laser (7), realizzando essenzialmente l?equivalente di un ago laser: i movimenti verticali dell?asta ago (4) vengono trasformati in segnali elettrici a frequenza variabile dipendente dalla velocit? di cucitura. La velocit? della ricamatrice unita alla costanza del passo di cucitura definiscono gli elementi necessari per modulare correttamente la potenza laser durante la lavorazione.
La soluzione in conformit? con la presente invenzione, vantaggiosamente, comporta la trasparenza delle operazioni di taglio/marcatura laser rispetto alle operazioni di ricamo: le curve di taglio vengono essenzialmente trasformate e trattate come corrispondenti curve di ricamo associate all?ago laser, dotate di passo di cucitura costante e contenenti i meccanismi in grado di abilitare o disabilitare l?emissione laser in funzione della lavorazione da eseguire.
Questo comporta il fatto che tutte le macchine da ricamo esistenti siano collegabili, senza contatto sia meccanico che elettronico con il dispositivo di taglio/marcatura laser in conformit? con la presente invenzione.
Un particolare problema che si ? dovuto affrontare ? stato quello di individuare ed interfacciare opportunamente una idonea guida d?onda per le frequenze dei fasci laser attualmente in uso nei dispositivi di taglio/marcatura laser esistenti. Infatti i dispositivi di taglio/marcatura laser esistenti prevedono il ricorso a sorgenti laser (7) a CO2 sigillata nel tubo laser che producono luce nel campo non visibile infra-rosso con lunghezza d?onda dell?ordine di 10600 nm.
Le fibre ottiche tradizionali con nucleo solido in silicio, infatti, non trasmettono in modo efficiente la luce a frequenze comprese tra 2100 e 20000 nm, principalmente a causa dell?assorbimento multifotonico o vibrazione atomica. Esistono materiali che possono essere utilizzati per il nucleo solido della fibra che sono efficienti a queste frequenze, ma sono di difficile lavorazione ed hanno propriet? meccaniche inferiori che ne compromettono la durata.
La soluzione in conformit? con la presente invenzione, invece, prevede il ricorso, per detta guida d?onda (21) di fibre ottiche del tipo noto con il nome di guide d?onda cave che sono in grado di garantire una efficiente trasmissione delle frequenze utilizzate, al contempo garantendo buone caratteristiche meccaniche e di durata.
In particolare, tra le guide d?onda cave, hanno particolare rilevanza ai fini della presente invenzione le guide ATR (Attenuated Total Reflectance). Esse si comportano come una fibra ottica con nucleo solido, nel senso che hanno un nucleo con indice di rifrazione maggiore rispetto al rivestimento, ma in questo caso il nucleo non ? solido ma un gas con indice di rifrazione maggiore rispetto al tubo che lo contiene. In pratica la guida consiste in un tubo cavo rivestito sulla sua superficie interna con un metallo riflettente, quale ad esempio argento.
Questo rivestimento pu? essere anche ulteriormente seguito oppure no da un rivestimento dielettrico che serve per migliorare la riflessione e fornire una protezione alla superficie metallica. Un rivestimento tampone viene in genere applicato alla guida d?onda mentre la fibra viene costruita con lo scopo di proteggere la fibra da condizioni ambientali avverse e dall?usura, detto rivestimento tampone potendo essere, a solo titolo di esempio, di polimide, acrilato, silicone o fluoropolimeri, alluminio, ecc.
Le guide ATR possono essere vantaggiosamente costruite con lunghezze anche di 10 metri con diametri del nucleo particolarmente ridotti, dell?ordine di 400 micron e sono adatte a veicolare fasci di luce con frequenze attorno ai 10600 nm con potenze elevate, superiori a 1000 W, mantenendo buone caratteristiche di resistenza e flessibilit?, senza riflessioni terminali e con basse perdite di inserzione.
Tuttavia dette guide d?onda presentano l?inconveniente che il loro diametro, che ? dell?ordine dei 400 micron, ? notevolmente piccolo rispetto al diametro del raggio laser generato dalla sorgente, che ?, invece, approssimativamente di 2-5 mm. Questo ha reso necessaria l?applicazione di una ottica di lancio (28) atta a convogliare tutta l?energia associata a detto raggio laser all?interno di detta guida d?onda (21).
Ulteriore vantaggio che ne facilita l?applicazione ? che esse sono facilmente connettorizzabili, questo favorendone la sostituzione in caso di rottura anche da parte di operatori non particolarmente esperti nella intestazione delle guide d?onda. Sar? evidente agli esperti del settore che ai fini della praticit? di sostituzione della testa di focalizzazione (10), detta guida d?onda (21) potr? essere connettorizzata in corrispondenza di una sola estremit?, ad esempio quella corrispondente al lato che deve essere connesso alla sorgente laser (7), l?altra estremit? essendo invece collegata a detta testa di focalizzazione (10) in modo fisso. Naturalmente ? anche possibile la soluzione in cui entrambe le estremit? di detta guida d?onda (21) sono connettorizzate, questo consentendo la sostituzione della sola guida d?onda (21) oppure dell?intero cordone (23).
Considerando le ridotte dimensioni della guida d?onda (21) ? possibile (Fig. 2), limitando comunque gli ingombri, integrare nel cordone (23) anche le condotte di aerazione per l?aspirazione dei fumi (14) di taglio generati dalla lavorazione laser e per l?apporto di flussi d?aria per la pulizia della testa (15), che saranno gestiti, per esempio, da generatori integrati di aspirazione e soffio (17) remoti, questo semplificando ulteriormente l?applicabilit? della soluzione in conformit? con la presente invenzione.
Vantaggiosamente la soluzione in conformit? con la presente invenzione (Fig. 3) consente la realizzazione di un dispositivo di taglio/marcatura laser composto da sorgente laser (7) e relativa logica di comando (16) facilmente integrabile in macchine ricamatrici (1) semplicemente prevedendo detto cordone contenente detta guida d?onda (21) ed un feedback (24) per il comando di detta sorgente laser (7), detta soluzione corrispondendo ad una configurazione con singola fibra ottica, singola testa laser e singola testa ricamatrice.
Vantaggiosamente (Fig. 4) una macchina ricamatrice (1) con pi? teste ricamatrici pu? essere facilmente interfacciata con un dispositivo di taglio/marcatura laser in conformit? con la presente invenzione prevedendo un cordone contenente detta guida d?onda (21) per ciascuna testa ricamatrice, detta soluzione corrispondendo, per esempio, ad una configurazione con due fibre ottiche, due teste laser e due teste ricamatrici. In generale la macchina ricamatrice in conformit? con la presente invenzione potr? comprendere una testina di focalizzazione (10) per ciascuna testa ricamatrice (3) di detta macchina ricamatrice (1), ciascuna di dette testine di focalizzazione (10) comprendente una corrispondente guida d?onda (21) atta alla guida di una frequenza della luce del raggio laser (18) corrispondente alla frequenza della luce laser generata da una sorgente laser (7) corrispondente a detta testina di focalizzazione (10).
Nel caso generale (Fig. 5) di una macchina ricamatrice dotata di un numero arbitrario ?n? di teste ricamatrici, il dispositivo di taglio/marcatura laser in conformit? con la presente invenzione adotter? una configurazione espandibile con ?n? fibre ottiche, ?n? teste laser, ciascuna afferente alla corrispondente testa ricamatrice mediante un corrispondente cordone contenente detta guida d?onda (21), detta configurazione espandibile comprendente una unit? principale o master (26) che mediante segnali di sincronismo (25) comanda le unit? ausiliarie (27), ciascuna di detta unit? master (26) e dette unit? ausiliarie (27) essendo connessa a pi? teste ricamatrici mediante un cordone contenente detta guida d?onda (21).
In una differente forma di realizzazione della presente invenzione, in presenza di almeno due guide d?onda (21), il dispositivo di taglio/marcatura laser in conformit? con la presente invenzione pu? vantaggiosamente comprendere un cosiddetto beam-splitter, non raffigurato, ovvero un dispositivo atto a suddividere il raggio laser uscente da detta sorgente laser (7) in due raggi laser distinti, ciascuno dei quali avente una potenza corrispondente alla met? della potenza del raggio laser uscente da detta sorgente laser (7), ciascuno di detti due raggi laser distinti venendo convogliato in una rispettiva guida d?onda (21) mediante una corrispondente ottica di lancio (28). Sar? evidente agli esperti del settore che l?applicazione successiva di secondi dispositivi beam-splitter a valle di detto primo dispositivo beam-splitter consentir? con una medesima sorgente laser (7) l?alimentazione di quattro guide d?onda (21). Sar? altres? evidente agli esperti del settore che, al fine di garantire che la potenza del raggio laser (18) convogliato in ciascuna delle guide d?onda (21) sia sufficiente ad effettuare le previste operazioni di taglio/marcatura laser, si dovr? aumentare proporzionalmente la potenza della sorgente laser (7) generante detto raggio laser (18) successivamente diviso in pi? raggi laser, ciascuno dei quali convogliato nella rispettiva guida d?onda (21). Questa configurazione comporta il notevole vantaggio di poter comandare pi? testine di focalizzazione mediante una singola sorgente laser (7) con conseguenti benefici dal punto di vista economico e di manutenzione del dispositivo di taglio/marcatura laser nel suo complesso.
La descrizione della presente invenzione ? stata fatta con riferimento alle figure allegate in una forma di realizzazione preferita della stessa, ma ? evidente che molte possibili alterazioni, modifiche e varianti saranno immediatamente chiare agli esperti del settore alla luce della precedente descrizione. Cos?, va sottolineato che l'invenzione non ? limitata dalla descrizione precedente, ma include tutte quelle alterazioni, modifiche e varianti in conformit? con le annesse rivendicazioni.
Nomenclatura utilizzata
Con riferimento ai numeri identificativi riportati nelle figure allegate, si ? usata la seguente nomenclatura:
1. Macchina ricamatrice
2. Telaio mobile
3. Testa ricamatrice
4. Asta dell?ago
5. Ago
6. Dispositivo di taglio/marcatura laser della tecnica anteriore
7. Sorgente laser
8. Specchio di deflessione
9. Ottica di espansione del raggio
10. Testina di focalizzazione
11. Testina di deviazione del raggio
12. Specchi di scansione
13. Materiale in lavorazione
14. Mezzi di aspirazione
15. Mezzi di pulizia
16. Logica di comando
17. Generatori integrati di aspirazione e soffio 18. Fascio laser
19. Ago virtuale
20. Sensore
21. Guida d?onda
22. Connessione dei sensori
23. Cordone
24. Feedback
25. Sincronismi
26. Unit? principale - Master
27. Unit? ausiliaria ? Slave
28. Ottica di lancio

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1.- Dispositivo di taglio/marcatura laser atto ad effettuare operazioni di taglio e/o marcatura e/o incisione su di un materiale in lavorazione di tessuto e/o non tessuto, la focalizzazione di detto raggio su detto materiale in lavorazione avvenendo mediante una testina di focalizzazione situata in prossimit? del punto di focalizzazione di detto raggio laser su detto materiale in lavorazione, detta testina di focalizzazione essendo atta a focalizzare detto raggio laser condotto a detta testina di focalizzazione mediante mezzi atti a guidare detto raggio laser da una sorgente laser, detta lavorazione su detto materiale in lavorazione avvenendo mediante movimento relativo bidimensionale/tridimensionale tra detta testina di focalizzazione e detto materiale in lavorazione caratterizzato dal fatto che i mezzi atti a guidare detto raggio laser da detta sorgente laser (7) a detta testina di focalizzazione (10) sono una guida d?onda (21) atta alla guida di una frequenza della luce del raggio laser (18) corrispondente alla frequenza della luce laser generata da detta sorgente laser (7), detta guida d?onda (21) essendo flessibile. 2.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che lo stesso ? associato ad un sistema computerizzato con rispettivo programma di gestione della movimentazione reciproca programmata secondo un disegno predeterminato di detto raggio laser (18) rispetto a detto materiale in lavorazione (13) secondo rispettive coordinate xy. 3.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che lo stesso ? dotato di mezzi atti a mantenere detto raggio laser (18) sempre perpendicolare a detto materiale in lavorazione (13). 4.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta guida d?onda (21) ? una guida d?onda cava, detta cavit? essendo riempita con un gas, detta cavit? essendo rivestita con un materiale avente indice di rifrazione minore rispetto all?indice di rifrazione di detto gas. 5.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detto materiale di rivestimento ? argento. 6.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 5 caratterizzato dal fatto che detta guida d?onda (21) ? ulteriormente rivestita con un rivestimento tampone. 7.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che il materiale di detto rivestimento tampone ? un materiale selezionato tra il gruppo composto da polimide, acrilato, silicone, fluoropolimeri, alluminio. 8.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta guida d?onda (21) ? connettorizzata in corrispondenza di almeno una delle due estremit?. 9.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta sorgente laser (7) ? una sorgente laser a CO2. 10.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che comprende una ottica di lancio (28) in corrispondenza della interfaccia tra detta guida d?onda (21) e detta sorgente laser (7), detta ottica di lancio convogliante l?energia associata a detto raggio laser all?interno di detta guida d?onda (21). 11.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta testina di focalizzazione (10) integra al suo interno detti mezzi di aspirazione dei fumi (14) e mezzi di pulizia (15) dell?ottica di focalizzazione in prossimit? di detto raggio laser (18). 12.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di aspirazione dei fumi (14) e detti mezzi di pulizia (15) sono connessi a corrispondenti generatori di aspirazione e soffio mediante condotti cavi flessibili. 13.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detti condotti cavi flessibili di collegamento di detti mezzi di aspirazione dei fumi (14) e detti mezzi di pulizia (15) sono integrati in un cordone (23) flessibile, detto cordone (23) incorporante al suo interno anche detta guida d?onda (21). 14.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta testina di focalizzazione (10) viene controllata per mezzo di mezzi sensori (20) atti a rilevare i movimenti di un dispositivo di comando rispetto a detto materiale in lavorazione (13), detto dispositivo di comando essendo un dispositivo esterno a detto dispositivo di taglio/marcatura laser. 15.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detti mezzi sensori (20) sono integrati in detta testina di focalizzazione, i segnali di detti mezzi sensori (20) essendo trasmessi a detta logica di comando (16) mediante connessioni (22), dette connessioni (22) essendo integrate in detto cordone (23) flessibile. 16.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precendenti caratterizzato dal fatto che comprende almeno un dispositivo beam-splitter atto a suddividere il raggio laser uscente da detta sorgente laser (7) in due raggi laser distinti, ciascuno dei quali avente una potenza corrispondente alla met? della potenza del raggio laser uscente da detta sorgente laser (7), ciascuno di detti due raggi laser distinti venendo convogliato in una rispettiva guida d?onda (21) mediante una corrispondente ottica di lancio (28). 17.- Dispositivo di taglio/marcatura laser secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che comprende secondi dispositivi beam-splitter a valle di detto primo dispositivo beam-splitter alimentato con detta sorgente laser (7), ciascuno di detti secondi dispositivi beamsplitter ricevente in ingresso un raggio laser, detto raggio laser in ingresso a ciascuno di detti secondi beam-splitter essendo uno dei due raggi laser in uscita da detto primo beam-splitter, ciascuno di detti secondi dispositivi beam-splitter essendo atto a suddividere detto raggio laser uscente da detto primo beam-splitter in due raggi laser distinti, ciascuno dei quali avente una potenza corrispondente ad un quarto della potenza del raggio laser uscente da detta sorgente laser (7), i raggi in uscita dalle quattro uscite di detti secondi beam-splitter venendo convogliati in una rispettiva guida d?onda (21) mediante una corrispondente ottica di lancio (28). 18.- Macchina ricamatrice comprendente almeno un dispositivo di taglio/marcatura laser secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti. 19.- Macchina ricamatrice secondo la rivendicazione precedente caratterizzata dal fatto che detta testina di focalizzazione (10) di detto dispositivo di taglio/marcatura laser ? disposta in prossimit? di almeno una testa ricamatrice (3) di detta macchina ricamatrice. 20.- Macchina ricamatrice secondo la rivendicazione precedente caratterizzata dal fatto che detta testina di focalizzazione (10) viene controllata per mezzo di mezzi sensori (20) atti a rilevare i movimenti relativi di detta macchina ricamatrice (1) rispetto al materiale in lavorazione, i segnali di detti mezzi sensori essendo atti a costituire il feedback per detta logica di comando (16) di detta sorgente laser (7). 21.- Macchina ricamatrice secondo la rivendicazione precedente caratterizzata dal fatto che detti mezzi sensori (20) sono integrati in detta testina di focalizzazione, detti mezzi sensori (20) essendo atti ad essere posizionati in prossimit? di un?asta (4) dell?ago di detta barra di aghi (3), detta asta (4) dell?ago essendo priva del corrispondente ago (5), detti mezzi sensori (20) rilevando i movimenti verticali dell?asta (4) dell?ago rimosso, detto ago rimosso costituendo un ago virtuale (19), detti mezzi sensori (20) convertendo detti segnali a frequenza variabile in funzione della velocit? di detto ago virtuale corrispondente alla velocit? di cucitura impostata per detta macchina ricamatrice (1). 22.- Macchina ricamatrice secondo la rivendicazione precedente caratterizzata dal fatto che la modulazione della potenza di detto raggio laser (18) avviene in funzione dei segnali ottenuti da detti mezzi sensori (20) rilevanti i movimenti verticali dell?asta (4) dell?ago rimosso, detta modulazione essendo dipendente dalla velocit? della ricamatrice unita alla costanza del passo di cucitura. 23.- Macchina ricamatrice secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 19 a 22 caratterizzata dal fatto di comprendere una testina di focalizzazione (10) per ciascuna testa ricamatrice (3) di detta macchina ricamatrice (1), ciascuna di dette testine di focalizzazione (10) comprendente una corrispondente guida d?onda (21) atta alla guida di una frequenza della luce del raggio laser (18) corrispondente alla frequenza della luce laser generata da una sorgente laser (7) corrispondente a detta testina di focalizzazione (10). 24.- Macchina ricamatrice secondo la rivendicazione precedente caratterizzata dal fatto di comprendere una unit? principale master (26) e almeno una unit? ausiliaria slave (27), detta unit? principale master (26) comandando dette unit? ausiliarie (27) mediante segnali di sincronismo (25), ciascuna di detta unit? master (26) e dette unit? ausiliarie (27) essendo connessa ad almeno una testa di focalizzazione (10) mediante una guida d?onda (21).
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