ITUD20080240A1 - EMBROIDERY MACHINE WITH LASER MARKING AND CUTTING DEVICE - Google Patents
EMBROIDERY MACHINE WITH LASER MARKING AND CUTTING DEVICEInfo
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Classifications
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-
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Description
DESCRIZIONE del brevetto per invenzione DESCRIPTION of the patent for invention
Avente per titolo: Having as title:
MACCHINA DA RICAMO CON DISPOSITIVO LASER DI MARCATURA E TAGLIO EMBROIDERY MACHINE WITH LASER MARKING AND CUTTING DEVICE
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Campo tecnico Technical field
La presente invenzione riguarda una macchina da ricamo incorporante un dispositivo di taglio/marcatura laser, detta macchina da ricamo essendo 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. The present invention relates to an embroidery machine incorporating a laser cutting / marking device, said embroidery machine being suitable for the execution of embroidery and for the application of decorative motifs on materials, fabrics or garments in general, according to the characteristics of the part. precharacterizer of claim 1.
Definizioni Definitions
Nel corso della presente descrizione si farà ricorso alle seguenti definizioni: In the course of this description, the following definitions will be used:
- Macchina ricamatrice: macchina atta all’esecuzione di ricami e alla applicazione di motivi decorativi su materiali, tessuti o capi di abbigliamento in genere. - Embroidery machine: machine suitable for the execution of embroidery and the application of decorative motifs on materials, fabrics or clothing in general.
- Telaio mobile: telaio atto al posizionamento del materiale, tessuto o capo di abbigliamento in genere sottoposto alla lavorazione. - Mobile frame: frame suitable for positioning the material, fabric or garment in general subjected to processing.
- Testa ricamatrice: gruppo di cucitura, formato da uno o più aghi per la lavorazione, cucitura o ricamo del materiale, tessuto o capo di abbigliamento in genere sottoposto alla lavorazione. - Embroidering head: sewing group, formed by one or more needles for the processing, sewing or embroidery of the material, fabric or garment in general subjected to processing.
- 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. - Needle shaft: shaft of said embroidery machine that supports and moves the single needle vertically, producing its penetration with sewing of the material, fabric or garment in general subjected to processing.
- Materiale in lavorazione: indica genericamente qualsiasi tipo di materiale che può essere sottoposto ad operazioni di cucitura e taglio laser con una macchina ricamatrice. Detto materiale in lavorazione potrà comprendere, a solo titolo di esempio, tessuti, non tessuti, pelle, alcantara, capi di abbigliamento, ecc. - Material being processed: generically indicates any type of material that can be subjected to sewing and laser cutting operations with an embroidery machine. Said material being processed may include, by way of example only, fabrics, non-fabrics, leather, alcantara, clothing, etc.
- 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 profondità di assorbimento della radiazione da parte del materiale in lavorazione. Per semplicità, nel presente documento ci si riferirà 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. - Laser marking, cutting and engraving: these indicate operations performed with laser sources that differ only in the different power level and, therefore, in the different absorption depth of the radiation by the material being processed. For simplicity, in this document we will refer generically to laser cutting / marking operations, meaning that said expression includes and indicates all the operations that can be performed with laser sources, such as cutting, marking, engraving, etc.
Tecnica anteriore Prior art
Nel campo della realizzazione delle macchine da ricamo, particolarmente 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 di applicazione di dispositivi di taglio/marcatura laser che operano in corrispondenza di dette macchine ricamatrici. In the field of the production of embroidery machines, particularly industrial embroidery machines, suitable for the execution of embroidery and the application of decorative motifs on materials, fabrics or garments in general, various solutions for the application of cutting / marking devices are known. lasers operating in correspondence with said embroidery machines.
La macchina ricamatrice effettua le proprie lavorazioni sul materiale, il quale può 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 più teste ricamatrici, ciascuna dotata di uno o più 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. The embroidery machine carries out its work on the material, which can generally be a fabric, a non-woven or an item of clothing, said material being processed being supported by a movable frame which is controlled in such a way as to position said material being processed. in correspondence with one or more embroidering heads, each equipped with one or more needles, for each needle being provided a needle rod for selecting the yarn used for processing, said needle rod supporting and moving the single needle in vertical, producing the relative penetration with sewing of the material, fabric or garment in general subjected to processing.
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 può 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. To speed up the operations of applying embroidery or decorations, the smaller surface parts of said embroideries / decorations are performed by means of said embroidery machine, while the larger surface parts are made by fixing a so-called "application" on said material being processed, or another material, which can be, by way of example only, a fabric, which is positioned above said material being processed, fixed to it by means of a fastening cord applied by said embroidering machine following the outline of the decoration which it is desired to obtain with said application, and previously cut by means of said laser cutting / marking device following the contour of the fastening cord itself.
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 è 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. There are various configurations of embroidery machines with laser cutting / marking, which essentially are divided into embroidery machines with laser cutting / marking that takes place on the frame of the embroidery machine while said frame is mounted on the embroidery machine itself, i.e. in-line laser cutting / marking, and embroidery machines in which laser cutting / marking takes place on the frame of the embroidery machine, but requiring the release of the frame from the actual embroidery machine and its positioning on the work surface of a separate cutting / marking machine, i.e. off-line.
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: Among the embroidery machines with laser cutting / marking that takes place in line, two main types of laser cutting / marking devices can be further distinguished:
- Primo tipo nel quale il dispositivo di taglio/marcatura laser è supportato da un ponte, detto dispositivo di taglio/marcatura laser asservendo più teste ricamatrici in virtù della sua maggiore velocità rispetto alle teste ricamatrici stesse. - First type in which the laser cutting / marking device is supported by a bridge, called laser cutting / marking device, serving several embroidering heads by virtue of its greater speed compared to the embroidering heads themselves.
- Secondo tipo nel quale il dispositivo di taglio/marcatura laser viene affiancato a ciascuna testa ricamatrice. - Second type in which the laser cutting / marking device is placed side by side with each embroidering head.
Problemi della tecnica anteriore Problems of the prior art
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 più importante dei quali è senz’altro la necessità 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. Laser cutting / marking devices that involve the release of the frame from the actual embroidery machine and its positioning on the work surface of a separate cutting / marking machine are subject to numerous problems, the most important of which is undoubtedly the need to disassemble said processing frame from the embroidery machine to the laser cutting / marking device, with consequent problems linked to the lengthening of the processing times as well as the management of an additional processing step, or the transfer of said movable frame.
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 più teste ricamatrici, sia che prevedano un dispositivo di taglio/marcatura laser affiancato a ciascuna testa ricamatrice. The solutions of the prior art in which the laser cutting / marking device operates in line are also characterized by numerous drawbacks, whether they provide for a movement bridge adapted to support said laser cutting / marking device serving several embroidering heads, or which provide a laser cutting / marking device next to each embroidering head.
I principali inconvenienti dei dispositivi di taglio/marcatura a ponte sono che detti dispositivi sono di per sé 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’operatività di detto dispositivo di taglio/marcatura, che, essendo dimensionalmente ingombrante, non può avvicinarsi eccessivamente alla testa ricamatrice. Dal momento che la movimentazione di detto telaio mobile è limitata e detto dispositivo di taglio/marcatura laser non può 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 può 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. The main drawbacks of bridge cutting / marking devices are that said devices are in themselves bulky and expensive, in addition to the no less important fact that the operation of these devices requires the movement of said movable frame from the working position of said embroidery machine. to a position external to this, suitable to allow the operation of said cutting / marking device, which, being dimensionally bulky, cannot get too close to the embroidering head. Since the movement of said movable frame is limited and said laser cutting / marking device cannot get too close to the embroidering head, a slice of the material being processed is created which could be processed by said embroidering head but which cannot be instead reached by the laser cutting / marking device. In addition, there are also problems associated with the alignment between the position of said cutting / marking head and the position of the handling frame, or with the position of the material being processed supported by said handling frame.
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 è notevolmente complesso. Infatti l’ottica di trasporto del fascio, è 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. The laser cutting / marking devices are placed side by side with each embroidering head, although they partially solve some of the problems of the prior art, they are themselves subject to numerous drawbacks. In this case, while not requiring the movable frame to be moved to a different working position than that corresponding to the working range of said embroidering head, said laser cutting / marking devices are in any case bulky, albeit to a lesser extent than the previous ones. . Since said devices are placed side by side with said embroidering head, given their size, the axis of the laser cutting / marking beam is necessarily located at a certain distance from the embroidering head supporting the needles that perform the embroidery. Also in this case, therefore, there is also the presence, on the processing frame, of areas that cannot be reached both by the embroidering head and by the axis of the laser cutting / marking beam, this entailing a reduction of the effective processing surface on the frame itself. . Furthermore, the costs of applying said laser cutting / marking devices alongside each embroidering head are high. Furthermore, said laser marking / cutting devices provide, in addition to the laser source, also all those devices suitable for the treatment of the generated beam, which not only involve additional costs but also problems connected with the mutual alignment of the devices themselves and maintenance problems of the laser cutting / marking device, which is remarkably complex. In fact, the beam transport optics are subject to misalignments due to the vibrations induced by the movement of said mobile frame. The use of the laser beam transport channel through straight aerial paths deviated by mirrors, involves serious problems from the point of view of safety as the frequencies of the laser beams in use are in the non-visible frequency range and, therefore, could cause serious damage. to an operator who was mistakenly hit in the eye by said beam.
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. Furthermore, for both types of laser cutting / marking devices, the regulations require the presence of suitable suction means for the fumes produced by the laser cutting / marking machine, said suction means themselves constituting an additional space to be taken into account in the overall dimensions of the laser cutting / marking head, with a consequent further increase in the distance between the axis of the laser cutting / marking beam and the embroidering head. In addition to the suction means, moreover, said laser cutting / marking devices must generally also include cleaning devices for the focusing optics, which in turn make the overall dimensions even greater.
Per entrambe le tipologie di dispositivi di taglio/marcatura laser, la complessità delle ottiche comporta anche una maggior esposizione a sporcizia, questo comportando manutenzioni più frequenti. For both types of laser cutting / marking devices, the complexity of the optics also leads to greater exposure to dirt, this leading to more frequent maintenance.
Inoltre, sarà evidente da quanto precedentemente esposto, che le macchine di taglio/marcatura laser devono prevedere una opportuna programmazione della relativa attività, 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 difficoltà nella definizione delle operazioni necessarie alla esecuzione di una lavorazione in quanto sarà necessario agire su macchine distinte che devono essere reciprocamente sincronizzate e coordinate. Furthermore, it will be evident from the foregoing that the laser cutting / marking machines must provide for an appropriate programming of the relative activity, said programming being separate and distinct from the programming of said embroidering machine and of the relative embroidering heads and processing table, this resulting in an objective greater difficulty in defining the operations necessary for the execution of a machining operation as it will be necessary to act on separate machines which must be mutually synchronized and coordinated.
Si sono proposte soluzioni più economiche nelle quali una singola sorgente laser viene indirizzata a più teste di focalizzazione, ciascuna delle quali asservente una distinta testina ricamatrice, dette soluzioni, però, comportando comunque una notevole complessità dei mezzi necessari ad indirizzate il fascio laser da detta sorgente unica a più teste di focalizzazione. More economical solutions have been proposed in which a single laser source is addressed to several focusing heads, each of which serves a distinct embroidering head, said solutions, however, entailing a considerable complexity of the means necessary to direct the laser beam from said source. single with multiple focusing heads.
Scopo dell’invenzione Purpose of the invention
Lo scopo della presente invenzione è quello di fornire una macchina da ricamo atta all’esecuzione di ricami e alla applicazione di motivi decorativi su materiali, tessuti o capi di abbigliamento in genere, detta macchina da ricamo incorporante un dispositivo di taglio/marcatura laser. The purpose of the present invention is to provide an embroidery machine suitable for performing embroidery and applying decorative motifs on materials, fabrics or clothing in general, called an embroidery machine incorporating a laser cutting / marking device.
Concetto dell’invenzione Concept of the invention
Lo scopo viene raggiunto con le caratteristiche della rivendicazione principale. Le sottorivendicazioni rappresentano soluzioni vantaggiose. The object is achieved with the features of the main claim. The sub-claims represent advantageous solutions.
Effetti vantaggiosi dell’invenzione Advantageous effects of the invention
La soluzione in conformità 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: The solution in accordance with the present invention, through the considerable creative contribution whose effect constitutes an immediate and not negligible technical progress, has advantages from various points of view:
- Semplificazione del dispositivo di taglio/marcatura laser con conseguenti immediati benefici economici - Simplification of the laser cutting / marking device with consequent immediate economic benefits
- Ridotte dimensioni della testa di focalizzazione - Reduced size of the focusing head
- Facilità di integrazione del dispositivo di taglio/marcatura laser in macchine ricamatrici esistenti - Easy integration of the laser cutting / marking device into existing embroidery machines
- Possibilità di funzionamento del dispositivo di taglio/marcatura laser in modo trasparente rispetto alle operazioni di ricamo usualmente effettuate dalla macchina ricamatrice. - Possibility of operation of the laser cutting / marking device in a transparent way with respect to the embroidery operations usually carried out by the embroidery machine.
Si riducono i problemi di allineamento reciproco di fascio di taglio/marcatura laser e teste ricamatrici. The problems of mutual alignment of laser cutting / marking beam and embroidering heads are reduced.
In virtù delle ridotte dimensioni del dispositivo di taglio/marcatura laser, inoltre, l’area di lavorazione della/e testa/e ricamatrice/i della macchina ricamatrice viene pressoché a coincidere con l’area di lavorazione del dispositivo di taglio/marcatura laser, questo consentendo un miglior sfruttamento della superficie di lavorazione disponibile sul telaio di lavorazione della macchina ricamatrice stessa. Furthermore, due to the small size of the laser cutting / marking device, the processing area of the embroidery head (s) of the embroidery machine almost coincides with the processing area of the laser cutting / marking device, this allows a better exploitation of the working surface available on the working frame of the embroidery machine itself.
Inoltre anche la applicazione di idonei mezzi di aspirazione dei fumi prodotti dalla macchina di taglio/marcatura laser, imposti dalle normative, risulterà più semplice in quanto detti mezzi di aspirazione potranno essere, oltre che più compatti, anche prossimi all’area soggetta a lavorazione, evitando in modo più efficiente la dispersione nell’ambiente dei fumi prodotti. Furthermore, the application of suitable suction means for the fumes produced by the laser cutting / marking machine, imposed by the regulations, will be simpler as said suction means can be, in addition to being more compact, also close to the area subject to processing, avoiding more efficiently the dispersion of the fumes produced into the environment.
L’ottica di trattamento del fascio laser, inoltre, potrà essere posizionata in una posizione più 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 necessità di manutenzione. Furthermore, the laser beam treatment optics can be positioned in a more protected position both from the point of view of shocks, with a consequent lower risk of misalignment of the optics, and from the point of view of exposure to dirt with consequent reduced need. of maintenance.
Inoltre la soluzione in conformità con la presente invenzione rende più economica l’applicazione di un singolo dispositivo di taglio/marcatura laser a ciascuna testa ricamatrice rispetto alle soluzioni della tecnica anteriore che già prevedono detta configurazione ma con costi di realizzazione decisamente maggiori. Furthermore, the solution in accordance with the present invention makes the application of a single laser cutting / marking device to each embroidering head more economical than the prior art solutions which already provide for said configuration but with much higher manufacturing costs.
La soluzione in conformità 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. The solution in accordance with the present invention also allows a considerable increase in the safety of the working environment since the laser beams are carried in a protected and safe manner compared to traditional methods which use paths to make the laser radiation reach the position for processing. straight aircraft deflected by mirrors, which could cause an operator's eye exposure to a relatively powerful laser beam emitted in invisible frequencies.
La soluzione in conformità 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. The solution in accordance with the present invention allows to obtain a laser cutting / marking device which is not subject to optical misalignments generally due to vibrations induced by the mechanical movement elements of the positioners or to the expansion of the transport optics supports. of prior art systems.
Inoltre con il dispositivo di taglio/marcatura laser in conformità con la presente invenzione si raggiungono precisioni di lavorazione maggiori rispetto ai dispositivi della tecnica anteriore. Furthermore, with the laser cutting / marking device in accordance with the present invention, higher machining accuracies are achieved than with prior art devices.
Un ulteriore vantaggio consiste nella possibilità 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. A further advantage consists in the possibility of moving the laser beam source to distances greater than one meter without being subject to problems of divergence of the beam typical of laser sources when the corresponding beam generated is "transported" to distances greater than one meter.
Descrizione di disegni Description of drawings
Viene di seguito descritta una soluzione realizzativa con riferimento ai disegni allegati da considerarsi come esempio non limitativo della presente invenzione in cui: An embodiment solution is described below with reference to the attached drawings to be considered as a non-limiting example of the present invention in which:
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 conformità con la presente invenzione. Fig. 1 schematically represents a representative solution of an embroidery machine equipped with a bridge laser cutting / marking device according to the prior art. Fig. 2 schematically represents an embroidery machine equipped with a laser cutting / marking device in accordance with the present invention.
Fig. 3 rappresenta schematicamente una macchina ricamatrice dotata di dispositivo di taglio/marcatura laser in conformità con la presente invenzione nella configurazione con singola fibra ottica, singola testa laser e singola testa ricamatrice. Fig. 3 schematically represents an embroidery machine equipped with a laser cutting / marking device in accordance with the present invention in the configuration with single optical fiber, single laser head and single embroidering head.
Fig. 4 rappresenta schematicamente una macchina ricamatrice dotata di dispositivo di taglio/marcatura laser in conformità con la presente invenzione nella configurazione con due fibre ottiche, due teste laser e due teste ricamatrici. Fig. 4 schematically represents an embroidery machine equipped with a laser cutting / marking device in accordance with the present invention in the configuration with two optical fibers, two laser heads and two embroidering heads.
Fig. 5 rappresenta schematicamente una macchina ricamatrice dotata di dispositivo di taglio/marcatura laser in conformità con la presente invenzione nella configurazione espandibile con “n” fibre ottiche, “n” teste laser e “n” teste ricamatrici. Fig. 5 schematically represents an embroidering machine equipped with a laser cutting / marking device in accordance with the present invention in the expandable configuration with “n” optical fibers, “n” laser heads and “n” embroidering heads.
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. Fig. 6 schematically represents a representative solution of an embroidery machine equipped with a laser cutting / marking device for each embroidering head according to the prior art, in a top view.
Descrizione dell’invenzione Description of the invention
Facendo riferimento alle figure allegate, una tipica soluzione della tecnica anteriore (Fig. 1) di una macchina ricamatrice (1) con dispositivo di taglio/marcatura a ponte, prevede il ricorso ad un laser (6) atto a servire una o più teste ricamatrici (3), ciascuna delle quali provvista di una o più 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). Più 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 sarà 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 è attribuito ad un sistema computerizzato programmabile, sia per la auto-focalizzazione in conformità alla dimensione dell’immagine, sia per la rispettiva conformazione del disegno di incisione e/o marcatura e/o taglio. È 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 sé 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 più prossima raggiungibile dal fascio laser e la posizione della testa ricamatrice comporta, sulla tavola mobile, la presenza di una fascia che è lavorabile da detta testa ricamatrice ma non da detto fascio laser, questo comportando una minor efficienza della macchina ricamatrice stessa rispetto a quanto ottenibile. Referring to the attached figures, a typical solution of the prior art (Fig. 1) of an embroidering machine (1) with a cutting / marking device as a bridge, provides for the use of a laser (6) suitable for serving one or more embroidering heads (3), each of which is provided with one or more needle rods (4), each of which supports and moves the single needle (5) vertically, producing the relative penetration with sewing of the material being processed (13), the which is moved by means of the mobile frame (2). More specifically, the laser cutting / marking device (6) comprises a control logic (16) adapted to control a laser source (7), which produces a laser beam (18) which is first deflected by means of mirrors (8), then expanded by means of suitable expansion optics (9), again deflected by means of mirrors (8) able to deflect the expanded laser beam (18), subsequently focused by means of a suitable focusing head (10) and finally deflected by means of scanning mirrors (12) to definitively reach the material being processed (13). The focusing head (10) must be suitably cooled, usually by means of circulating a cooling fluid, for example by means of a spiral or annular chamber circuit, as will be evident to those skilled in the art and, therefore, not represented. As known to those skilled in the art, the focusing head (10) has the task of minimizing the section of the spot of the laser beam (18) on the material being processed (13) depending on its distance between said laser cutting / marking device (6 ) and said movable frame (2) supporting and moving said material being processed (13). The detection, control and command system is attributed to a programmable computerized system, both for self-focusing in accordance with the size of the image, and for the respective conformation of the engraving and / or marking and / or cutting design. It is evident to an expert in the field that, due to the presence and the relative dimensions of the laser beam treatment optics, the laser cutting / marking device (6) constitutes a bulky structure in itself and therefore requires, as previously explained, movement bridges of the laser cutting / marking device (6) to further complicate the structure of the embroidery machine as a whole. This, as previously explained, has direct consequences on the alignment between the position of said cutting / marking head and the position of the handling frame, or with the position of the material being processed supported by said handling frame. Furthermore, the presence of a distance, indicated with d, between the closest position reachable by the laser beam and the position of the embroidering head entails, on the movable table, the presence of a band that can be worked by said embroidering head but not by said laser beam. , this entails a lower efficiency of the embroidery machine itself compared to what can be obtained.
Come precedentemente anticipato, anche per le soluzioni della tecnica anteriore (Fig. 6) di macchine ricamatrici (1) con 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 può 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. As previously anticipated, also for the solutions of the prior art (Fig. 6) of embroidery machines (1) with laser cutting / marking devices (6) applied in correspondence with each embroidery head (3), due to the overall dimensions and the assembly on the embroidering head, a large distance "d" is created between the axis of the laser beam (18) and the axis of the needle (5) that performs the sewing and embroidery operations, although this distance is smaller than to the previous type of bridge laser cutting / marking devices, said distance in any case entailing the loss of a working area actually available on the embroidery machine. Even in this case, the optics, although simplified compared to the case of bridge laser cutting / marking devices, are still complex and subject to misalignment problems caused by vibrations induced by the movement of the moving table (2). The presence of suitable suction means (14) for the fumes produced by the laser cutting / marking device (6), imposed by the standards, then constitutes an additional encumbrance which can further worsen the encumbrances with which one has to deal. Similarly, the presence of means for cleaning the laser head (15) by blowing air, further worsens the situation in relation to the overall dimensions.
La soluzione in conformità 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 è 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 velocità di cucitura, detti segnali essendo trasmessi mediante connessioni (22) dei sensori alla logica di comando (16), il raggio (18) essendo veicolato a detta testina 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). The solution in accordance with the present invention (Fig. 2) provides for a separation between the source (7) of the laser beam (18) with relative control logic (16) with respect to the focusing head (10) of the beam (18) , said focusing head being made in the form of a particularly compact head integrating also said smoke suction means (14) and said cleaning means (15), as well as sensor means (20) suitable for detecting the command of said control device laser cutting / marking (6) which advantageously takes place by means of a virtual needle (19) which is made by removing a corresponding needle (5) external to the other needles of the same embroidering head (3), said sensor means (20) detecting the vertical movements of the rod (4) of the removed needle, or of the virtual needle (19) and converting them into signals with variable frequency according to the sewing speed, said signals being transmitted through connections (22) of the sensors to the with control logic (16), the beam (18) being conveyed to said focusing head (10) by means of a wave guide (21), said wave guide (21), said sensor connections (22), said suction (14) and cleaning (15) means being advantageously brought respectively from said focusing head (10) to said source (7), to said control logic (16) and to integrated suction and blowing flow generators ( 17) by means of a single cord (23).
Una delle essenziali novità della soluzione oggetto della presente invenzione è che detto cordone (23) è flessibile, questo essendo consentito grazie alla flessibilità 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 CO2risulta invisibile e quindi potrebbe comportare seri danni ad un operatore che fosse colpito da essa agli occhi. One of the essential novelties of the solution object of the present invention is that said bead (23) is flexible, this being allowed thanks to the flexibility of the wave guide (21) used. The use of the cord (23) for transporting the laser beam by means of a wave guide is protected and safe compared to traditional methods with a consequent improvement in safety considering that the CO2 radiation is invisible and therefore could cause serious damage to an operator who was hit by it to the eyes.
L’utilizzo del cordone (23) di trasporto del raggio laser mediante guida d’onda, inoltre, consente al sistema in conformità 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 insensibilità 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. The use of the bead (23) for transporting the laser beam by means of a wave guide also allows the system in accordance with the present invention not to be subject to the problems of optical misalignments of traditional methods generally due to vibrations induced by the elements. mechanical movement of the positioners or to the expansion of the transport optics supports, as well as allowing an intrinsic insensitivity to the divergence of the laser sources when the generated beam is "transported" to distances greater than one meter, as the passage in the guide wave maintains at the output the divergence of the laser beam present at the input of the waveguide itself, regardless of the length of the waveguide.
Il cordone (23) di trasporto è vantaggiosamente flessibile potendo così raggiungere la posizione di emissione dello spot laser propagando la luce in percorsi non rettilinei impensabili con i metodi di trasporto ad ottica tradizionale. The transport cord (23) is advantageously flexible, thus being able to reach the emission position of the laser spot by propagating the light in non-rectilinear paths unthinkable with the transport methods with traditional optics.
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). Since the focusing head (10) is particularly compact and integrates said suction means (14) of the fumes and said cleaning means (15), the action of these is more aimed at the area of action of said laser beam (18), this entails greater effectiveness of said fumes suction means (14) and said cleaning means (15) compared to prior art systems. Said smoke suction means (14) and said cleaning means (15) are connected to corresponding suction and blowing generators by means of flexible hollow ducts which in the preferred solution of the present invention are integrated in a cord (23) also incorporating said guide d 'wave (21). In the preferred solution of the present invention, moreover, said flexible cord (23) also incorporates said connections (22) of said sensor means (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 prossimità che convertono in segnali a frequenza variabile in funzione della velocità di cucitura detti movimenti verticali dell’asta (4) dell’ago rimosso, alla luce della presente descrizione sarà evidente agli esperti del settore che si possono prevedere anche altre modalità 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. Although in the preferred solution of the present invention said sensor means (20) detect the vertical movements of the rod (4) of the removed needle, or of the virtual needle (19), said sensor means (20) preferably being proximity sensors which convert in signals at variable frequency according to the sewing speed, said vertical movements of the rod (4) of the removed needle, in the light of the present description it will be evident to those skilled in the art that other methods for detecting the movements of the machine can also be envisaged. to constitute the feedback for said control logic (16), said solutions being considered here completely equivalent for the purposes of the present invention.
Il ridotto ingombro della soluzione sfruttante la guida d’onda (21) e la sua versatilità, ovvero la flessibilità del canale che permette alla luce laser di poter seguire traiettorie curvilinee vincolate e non ottenibili con le soluzioni tradizionali, permettono l’applicabilità del dispositivo di taglio/marcatura laser a qualsiasi macchina anche già 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 conformità 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 è costituita. The reduced size of the solution using the waveguide (21) and its versatility, i.e. the flexibility of the channel that allows the laser light to be able to follow curvilinear trajectories that are constrained and not obtainable with traditional solutions, allow the applicability of the laser cutting / marking to any existing machine and also so compact that it does not allow the integration of traditional laser cutting / marking devices, i.e. which require the removal of the frame (2) from the embroidery machine (1) to position it on a device separate and distinct laser cutting / marking. In any case, the solution in accordance with the present invention is a low-impact mechanical interface with the embroiderer, the application of the device does not produce any mechanical or electrical modification to the elements from which the embroiderer is constituted.
Un vantaggio essenziale rispetto ai dispositivi di taglio/marcatura laser della tecnica anteriore è 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 identità delle aree di lavoro sul telaio mobile (2) di detta testa ricamatrice (3) e di detto dispositivo di taglio/marcatura laser. An essential advantage compared to the laser cutting / marking devices of the prior art is the considerable simplification of the focusing head (10), thus reaching particularly compact dimensions that allow the minimization of the distance "d" of the laser beam (18) from the embroidering head ( 3), this implying a quasi-identity of the working areas on the movable frame (2) of said embroidering head (3) and of said laser cutting / marking device.
Proprio considerando le ridotte dimensioni del canale in fibra è 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 più efficace la lavorazione laser. Precisely considering the small size of the fiber channel it is possible, while limiting the overall dimensions, to integrate ventilation ducts for the aspiration of cutting fumes, generated by laser processing and for the supply of air flows for cleaning the head, in this case of the focusing lens, or to make laser processing more effective.
Sebbene nella soluzione preferita della presente invenzione, la testina di focalizzazione (10) in conformità con la presente invenzione in pratica sostituisca un ago della ricamatrice, in soluzioni meno preferite della presente invenzione, come sarà evidente ad un esperto del settore, la testina di focalizzazione (10) in conformità con la presente invenzione potrà essere mantenuta distinta e comandata in maniera analoga ai dispositivi di taglio/marcatura laser della tecnica anteriore. Although in the preferred solution of the present invention, the focusing head (10) in accordance with the present invention in practice replaces an embroidery needle, in less preferred solutions of the present invention, as will be evident to one skilled in the art, the focusing head (10) in accordance with the present invention can be kept distinct and controlled in a manner analogous to prior art laser cutting / marking devices.
Il funzionamento del dispositivo a taglio laser è 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 velocità di cucitura. La velocità della ricamatrice unita alla costanza del passo di cucitura definiscono gli elementi necessari per modulare correttamente la potenza laser durante la lavorazione. The operation of the laser cutting device is governed by the embroiderer itself which, by activating the virtual needle (19), autonomously enables and disables the emission of laser light during processing. The movement of the frame (2) of the embroiderer, in enabled emission conditions, allows the execution of even complex cutting operations on the material being processed (13) like an embroidery operation, obtaining the transparency of the laser processing compared to an embroidery operation. For operation in synchrony with the operation of the embroiderer, two sensor means (20) are used which intercept the movement of the needle rod (4) corresponding to the virtual needle (19) used to control the laser source (7), creating essentially the equivalent of a laser needle: the vertical movements of the needle rod (4) are transformed into electrical signals with a variable frequency depending on the sewing speed. The speed of the embroiderer combined with the constancy of the sewing pitch define the elements necessary to correctly modulate the laser power during processing.
La soluzione in conformità 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. The solution in accordance with the present invention advantageously involves the transparency of the laser cutting / marking operations with respect to the embroidery operations: the cutting curves are essentially transformed and treated as corresponding embroidery curves associated with the laser needle, equipped with a pitch of constant sewing and containing the mechanisms capable of enabling or disabling the laser emission according to the processing to be performed.
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 conformità con la presente invenzione. This implies that all existing embroidery machines are connectable, without mechanical or electronic contact, with the laser cutting / marking device in accordance with the present invention.
Un particolare problema che si è dovuto affrontare è 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 CO2sigillata nel tubo laser che producono luce nel campo non visibile infra-rosso con lunghezza d’onda dell’ordine di 10600 nm. A particular problem that had to be faced was that of identifying and appropriately interfacing a suitable waveguide for the frequencies of the laser beams currently in use in existing laser cutting / marking devices. In fact, the existing laser cutting / marking devices provide for the use of CO2 laser sources (7) sealed in the laser tube that produce light in the non-visible infra-red range with a wavelength of the order of 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 proprietà meccaniche inferiori che ne compromettono la durata. Traditional optical fibers with solid silicon core, in fact, do not efficiently transmit light at frequencies between 2100 and 20,000 nm, mainly due to multiphotonic absorption or atomic vibration. There are materials that can be used for the solid core of the fiber that are efficient at these frequencies, but are difficult to process and have lower mechanical properties that compromise their durability.
La soluzione in conformità 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. The solution in accordance with the present invention, on the other hand, provides for the use, for said waveguide (21), of optical fibers of the type known under the name of hollow waveguides which are able to guarantee an efficient transmission of the frequencies used, while ensuring good mechanical and durability characteristics.
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 è 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. In particular, among the hollow waveguides, the ATR (Attenuated Total Reflectance) guides have particular relevance for the purposes of the present invention. They behave like an optical fiber with a solid core, in the sense that they have a core with a higher refractive index than the coating, but in this case the core is not solid but a gas with a higher refractive index than the tube that contains it. In practice, the guide consists of a hollow tube coated on its internal surface with a reflective metal, such as for example silver.
Questo rivestimento può 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. This coating may also be further followed or not by a dielectric coating which serves to improve reflection and provide protection to the metal surface. A buffer coating is generally applied to the wave guide while the fiber is constructed, with the aim of protecting the fiber from adverse environmental conditions and wear, said buffer coating being, by way of example only, of polymide, acrylate , silicone or fluoropolymers, aluminum, etc.
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 flessibilità, senza riflessioni terminali e con basse perdite di inserzione. The ATR guides can be advantageously constructed with lengths of up to 10 meters with particularly reduced core diameters, of the order of 400 microns and are suitable for conveying light beams with frequencies around 10600 nm with high powers, exceeding 1000 W, while maintaining good characteristics of resistance and flexibility, without terminal reflections and with low insertion losses.
Tuttavia dette guide d’onda presentano l’inconveniente che il loro diametro, che è dell’ordine dei 400 micron, è notevolmente piccolo rispetto al diametro del raggio laser generato dalla sorgente, che è, 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). However, said waveguides have the drawback that their diameter, which is of the order of 400 microns, is considerably small compared to the diameter of the laser beam generated by the source, which is, instead, approximately 2-5 mm. This made it necessary to apply a launch optics (28) designed to convey all the energy associated with said laser beam inside said wave guide (21).
Ulteriore vantaggio che ne facilita l’applicazione è 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. Sarà evidente agli esperti del settore che ai fini della praticità di sostituzione della testa di focalizzazione (10), detta guida d’onda (21) potrà essere connettorizzata in corrispondenza di una sola estremità, ad esempio quella corrispondente al lato che deve essere connesso alla sorgente laser (7), l’altra estremità essendo invece collegata a detta testa di focalizzazione (10) in modo fisso. Naturalmente è anche possibile la soluzione in cui entrambe le estremità di detta guida d’onda (21) sono connettorizzate, questo consentendo la sostituzione della sola guida d’onda (21) oppure dell’intero cordone (23). Another advantage that facilitates their application is that they are easily connectorized, this facilitating their replacement in the event of breakage even by operators not particularly experienced in the heading of waveguides. It will be evident to those skilled in the art that for the purposes of replacing the focusing head (10), said waveguide (21) can be connectorized at only one end, for example the one corresponding to the side that must be connected to the laser source (7), the other end being instead connected to said focusing head (10) in a fixed way. Of course, the solution in which both ends of said waveguide (21) are connectorized is also possible, this allowing the replacement of just the waveguide (21) or the entire cord (23).
Considerando le ridotte dimensioni della guida d’onda (21) è 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’applicabilità della soluzione in conformità con la presente invenzione. Considering the reduced dimensions of the waveguide (21) it is possible (Fig. 2), while limiting the overall dimensions, to integrate the ventilation ducts (23) in the bead (23) for the suction of the cutting fumes (14) generated by the processing. laser and for the supply of air flows for cleaning the head (15), which will be managed, for example, by integrated remote suction and blowing generators (17), this further simplifying the applicability of the solution in accordance with the present invention.
Vantaggiosamente la soluzione in conformità 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. Advantageously, the solution in accordance with the present invention (Fig. 3) allows the realization of a laser cutting / marking device composed of a laser source (7) and relative control logic (16) that can be easily integrated into embroidery machines (1) simply by providing said bead containing said wave guide (21) and a feedback (24) for controlling said laser source (7), said solution corresponding to a configuration with single optical fiber, single laser head and single embroidering head.
Vantaggiosamente (Fig. 4) una macchina ricamatrice (1) con più teste ricamatrici può essere facilmente interfacciata con un dispositivo di taglio/marcatura laser in conformità 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 conformità con la presente invenzione potrà 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). Advantageously (Fig. 4) an embroidering machine (1) with several embroidering heads can be easily interfaced with a laser cutting / marking device in accordance with the present invention by providing a bead containing said wave guide (21) for each embroidering head. , said solution corresponding, for example, to a configuration with two optical fibers, two laser heads and two embroidering heads. In general, the embroidery machine according to the present invention may comprise a focusing head (10) for each embroidery head (3) of said embroidery machine (1), each of said focusing head (10) comprising a corresponding guide wave (21) suitable for guiding a frequency of the light of the laser beam (18) corresponding to the frequency of the laser light generated by a laser source (7) corresponding to said focusing head (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 conformità con la presente invenzione adotterà 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 unità principale o master (26) che mediante segnali di sincronismo (25) comanda le unità ausiliarie (27), ciascuna di dette unità master (26) e dette unità ausiliarie (27) essendo connessa a più teste ricamatrici mediante un cordone contenente detta guida d’onda (21). In the general case (Fig. 5) of an embroidery machine equipped with an arbitrary number "n" of embroidering heads, the laser cutting / marking device in accordance with the present invention will adopt an expandable configuration with "n" optical fibers, "n "Laser heads, each afferent to the corresponding embroidering head by means of a corresponding cord containing said wave guide (21), said expandable configuration comprising a main or master unit (26) which by means of synchronism signals (25) controls the auxiliary units (27 ), each of said master units (26) and said auxiliary units (27) being connected to a plurality of embroidery heads by means of a cord containing said wave guide (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 conformità con la presente invenzione può 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 metà 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). Sarà evidente agli esperti del settore che l’applicazione successiva di secondi dispositivi beam-splitter a valle di detto primo dispositivo beam-splitter consentirà con una medesima sorgente laser (7) l’alimentazione di quattro guide d’onda (21). Sarà altresì 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 dovrà aumentare proporzionalmente la potenza della sorgente laser (7) generante detto raggio laser (18) successivamente diviso in più raggi laser, ciascuno dei quali convogliato nella rispettiva guida d’onda (21). Questa configurazione comporta il notevole vantaggio di poter comandare più 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. In a different embodiment of the present invention, in the presence of at least two waveguides (21), the laser cutting / marking device in accordance with the present invention can advantageously comprise a so-called beam-splitter, not shown, or a device for dividing the laser beam leaving said laser source (7) into two distinct laser beams, each of which having a power corresponding to half the power of the laser beam leaving said laser source (7), each of said two laser beams distinct by being conveyed into a respective wave guide (21) by means of a corresponding launch optics (28). It will be clear to experts in the field that the subsequent application of second beam-splitter devices downstream of said first beam-splitter device will allow the powering of four waveguides (21) with the same laser source (7). It will also be evident to those skilled in the art that, in order to ensure that the power of the laser beam (18) conveyed in each of the waveguides (21) is sufficient to carry out the envisaged laser cutting / marking operations, it will be necessary to increase proportionally. the power of the laser source (7) generating said laser beam (18) subsequently divided into several laser beams, each of which conveyed in the respective wave guide (21). This configuration entails the considerable advantage of being able to control several focusing heads by means of a single laser source (7) with consequent benefits from the economic and maintenance point of view of the laser cutting / marking device as a whole.
La descrizione della presente invenzione è stata fatta con riferimento alle figure allegate in una forma di realizzazione preferita della stessa, ma è evidente che molte possibili alterazioni, modifiche e varianti saranno immediatamente chiare agli esperti del settore alla luce della precedente descrizione. Così, va sottolineato che l'invenzione non è limitata dalla descrizione precedente, ma include tutte quelle alterazioni, modifiche e varianti in conformità con le annesse rivendicazioni. The description of the present invention has been made with reference to the attached figures in a preferred embodiment thereof, but it is evident that many possible alterations, modifications and variations will be immediately clear to those skilled in the art in the light of the previous description. Thus, it should be emphasized that the invention is not limited by the foregoing description, but includes all those alterations, modifications and variations in accordance with the appended claims.
Nomenclatura utilizzata Nomenclature used
Con riferimento ai numeri identificativi riportati nelle figure allegate, si è usata la seguente nomenclatura: With reference to the identification numbers shown in the attached figures, the following nomenclature was used:
1. Macchina ricamatrice 1. Embroidery machine
2. Telaio mobile 2. Mobile frame
3. Testa ricamatrice 3. Embroidering head
4. Asta dell’ago 4. Needle shaft
5. Ago 5. Aug
6. Dispositivo di taglio/marcatura laser della tecnica anteriore 6. Prior art laser cutting / marking device
7. Sorgente laser 7. Laser source
8. Specchio di deflessione 8. Mirror deflection
9. Ottica di espansione del raggio 9. Beam expansion optics
10. Testina di focalizzazione 10. Focusing head
11. Testina di deviazione del raggio 11. Beam deflection head
12. Specchi di scansione 12. Scanning mirrors
13. Materiale in lavorazione 13. Material being processed
14. Mezzi di aspirazione 14. Means of aspiration
15. Mezzi di pulizia 15. Means of cleaning
16. Logica di comando 16. Command logic
17. Generatori integrati di aspirazione e soffio 18. Fascio laser 17. Integrated suction and puff generators 18. Laser beam
19. Ago virtuale 19. Virtual needle
20. Sensore 20. Sensor
21. Guida d’onda 21. Wave guide
22. Connessione dei sensori 22. Connecting the sensors
23. Cordone 23. Cordon
24. Feedback 24. Feedback
25. Sincronismi 25. Synchronisms
26. Unità principale - Master 26. Main unit - Master
27. Unità ausiliaria – Slave 27. Auxiliary unit - Slave
28. Ottica di lancio 28. Launch optics
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000240A ITUD20080240A1 (en) | 2008-11-12 | 2008-11-12 | EMBROIDERY MACHINE WITH LASER MARKING AND CUTTING DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
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| IT000240A ITUD20080240A1 (en) | 2008-11-12 | 2008-11-12 | EMBROIDERY MACHINE WITH LASER MARKING AND CUTTING DEVICE |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITUD20080240A1 true ITUD20080240A1 (en) | 2010-05-13 |
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ID=41128179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| IT000240A ITUD20080240A1 (en) | 2008-11-12 | 2008-11-12 | EMBROIDERY MACHINE WITH LASER MARKING AND CUTTING DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITUD20080240A1 (en) |
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-
2008
- 2008-11-12 IT IT000240A patent/ITUD20080240A1/en unknown
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