ITUB20159554A1

ITUB20159554A1 - Cella di lavoro e centro per lavorazioni laser dotato di tale cella

Info

Publication number: ITUB20159554A1
Application number: ITUB2015A009554A
Authority: IT
Inventors: Marco Fornasero
Original assignee: Prima Ind Spa
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2017-06-15
Also published as: US20180361522A1; CN108367406A; EP3389924A1; JP2019505382A; WO2017103780A1; ES2928073T3; EP3389924B1

Description

"Cella di lavoro e centro per lavorazioni laser dotato di tale cella"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione riguarda una cella di lavoro e il centro di lavorazione laser dotato di tale cella.

La tecnica nota

Come è noto, i centri di lavorazione dotati di teste laser necessitano di un 'opportuna schermatura per proteggere dagli eventuali raggi del fascio laser diretti e/o riflessi verso 1'esterno, le zone circostanti all'area di lavoro in cui si trovano ad operare gli addetti al controllo e al funzionamento del centro.

Le celle di lavoro ad oggi impiegate, solitamente presentano una struttura fissata a pavimento su cui sono montati una serie di pannelli di schermatura atti a definire una copertura laterale e una copertura superiore dell'area di lavoro. La copertura laterale è totale sui guattro lati, e prevede cancelli mobili atti a consentire l'accesso all'area di lavoro da parte degli operatori o dei macchinari che servono la cella.

Scopo dell'invenzione

La Richiedente si propone ora lo scopo di realizzare una cella che definisca due aree di lavoro distinte, e che si caratterizzi per il fatto di essere costituita da una struttura semplice e di facile installazione.

Nell'ambito generale delle lavorazioni industriali, è poi costante 1'esigenza di poter impiegare centri di lavoro quanto più possibile flessibili e versatili.

Rispetto a tale problema generale, nel contesto specifico dei centri di lavorazione dotati di teste laser, la Richiedente si propone, ancora, di realizzare una cella che possa essere convertita da una configurazione a due aree di lavoro ad una configurazione ad un'unica area.

Sintesi dell'invenzione

Uno o più degli scopi indicati vengono raggiunti tramite una cella di lavoro presentante le caratteristiche della rivendicazione 1.

La presente invenzione riguarda anche un centro di lavoro presentante le caratteristiche della rivendicazione 12.

Le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni formano parte integrante dell 'insegnamento qui somministrato.

La cella di lavoro qui descritta si caratterizza per il fatto di prevedere un setto interno che definisce insieme alla copertura laterale esterna della cella una prima ed una seconda area di lavoro separate fra loro dal setto, e per il fatto che la copertura superiore della cella è mobile selettivamente fra una prima posizione al di sopra della prima area di lavoro, e una seconda posizione al di sopra della seconda area di lavoro.

Come si vedrà nel dettaglio nel seguito, grazie alle caratteristiche in questione, la cella qui descritta può essere associata ad un'unica testa laser che opera su entrambe le aree di lavoro in modo alternato, allo stesso tempo consentendo che mentre la testa laser opera all'interno di un'area, 1'altra area sia accessibile in tutta sicurezza da parte di un operatore, ad esempio per essere preparata per la lavorazione di un nuovo pezzo.

Secondo un'ulteriore caratteristica importante della cella di lavoro qui descritta, la copertura superiore mobile della cella è inoltre costituita da una serie di pannelli reciprocamente assemblati in maniera telescopica, così da poter assumere selettivamente una configurazione estesa, per eseguire la funzione di copertura delle aree di lavoro, ed una configurazione compatta con la quale la copertura può invece essere ritirata in una posizione di non utilizzo. Allo stesso tempo, il setto interno sopra indicato può essere predisposto mobile su ruote, così da risultare facilmente trasportabile nella e fuori dalla cella.

Tali caratteristiche permettono di convertire la cella di lavoro da una configurazione a due aree di lavoro ad una configurazione ad un'unica area, in modo semplice e rapido.

Descrizione dettagliata di alcune forme di attuazione Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 rappresenta una vista prospettica di una forma di attuazione del centro di lavoro qui descritto;

- la figura 2 rappresenta una vista prospettica di una forma di attuazione della cella di lavoro qui descritta, in una configurazione a due aree di lavoro;

le figure 3 e 4 rappresentano secondo una vista frontale la cella di lavoro di figura 2, rispettivamente in una prima ed in una seconda condizione di funzionamento;

- la figura 5 rappresenta una vista laterale della cella di lavoro di figura 2;

- la figura 6 rappresenta la cella di lavoro di figura 2 in una configurazione ad un'unica area di lavoro.

Nella seguente descrizione sono illustrati vari dettagli specifici finalizzati ad una approfondita comprensione delle forme di attuazione. Le forme di attuazione possono essere realizzate senza uno o più dei dettagli specifici, o con altri metodi , componenti o materiali ecc . In altri casi, strutture materiali o operazioni noti non sono mostrati o descritti in dettaglio per evitare di rendere oscuri vari aspetti della forma di attuazione.

I riferimenti gui utilizzati sono soltanto per comodità e non definiscono dungue 1'ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.

Come anticipato sopra, la cella di lavoro gui descritta è stata specificatamente realizzata per un impiego in centri di lavoro in cui operano teste laser.

Con riferimento alle figure, con il numero di riferimento 100 è indicato un centro di lavoro in cui è installata una macchina dotata di testa laser 110 per eseguire lavorazioni tramite fascio laser, ad esempio operazioni di saldatura, taglio, foratura, ecc.. La testa laser 110 è portata da un carrello 120 sopraelevato, ad esempio un carro ponte, che è supportato da una struttura portante 140 -nelle figure illustrata in modo del tutto schematico-, ed è mobile lungo una direzione principale X del centro di lavoro. La stessa testa 110 risulta mobile rispetto al carrello 120 lungo le due ulteriori direzioni principali Y e Z, ortogonali fra loro e alla direzione X.

Come detto all'inizio, nelle applicazioni in cui opera una testa laser c'è il problema di dover schermare l'area di lavoro della testa in modo da proteggere dagli eventuali raggi riflessi del fascio laser, le zone circostanti in cui si possono trovare ad operare gli addetti al controllo e/o al funzionamento del centro di lavoro.

A tal proposito, in modo di per sé noto nella tecnica, il centro di lavoro 100 comprende una struttura esterna di protezione presentante pareti laterali 111 e un tetto 113. Come si vedrà più nel dettaglio nel seguito, porte mobili 115 sono previste sul lato frontale del centro per consentire 1'accesso all'interno del centro.

La cella di lavoro gui descritta, nelle figure indicata complessivamente con il numero di riferimento 10, ha la funzione di definire essa stessa un area di lavoro schermata all'interno del centro di lavoro.

La cella di lavoro gui descritta ha la particolarità di definire due aree di lavoro distinte in cui va alternativamente ad operare la testa 110, e di fornire una schermatura tale da consentire ad un operatore di accedere in totale sicurezza, durante la lavorazione in una delle due aree, nell'area di lavoro a fianco in cui la testa laser non sta operando . Nell'esempio illustrato nelle figure le due aree di lavoro in guestione sono indicate rispettivamente coi numeri di riferimento 20 e 40.

In varie forme di attuazione, così come in guella illustrata, la cella di lavoro 10 comprende un'incastellatura che è costituita da due montanti laterali 12, 14, fissati a pavimento, ad esempio tramite viti o bulloni, e da una coppia di traverse - di cui nelle figure è visibile solo la traversa 16 - orientate lungo la direzione principale Y e supportate dai montanti 12 e 14. Su ciascun montante è portato un pannello di schermatura 60.

La cella 10 comprende, inoltre, un setto intermedio 18, recante anch'esso un pannello di schermatura 60, che è posizionato fra i due montanti 12, 14 in una posizione prestabilita, preferibilmente in una posizione equidistanziata, suddividendo in tal modo la cella 10 nelle due aree di lavoro 20, 40 sopra indicate.

Inoltre, la cella 10 comprende una copertura superiore 22, che è montata mobile sulle traverse dell'incastellatura lungo una direzione parallela alla direzione principale X. In particolare, la copertura 22 è portata, sul suo lato più vicino alla struttura 140, da almeno un carrello - non illustrato - che viene movimentato lungo la traversa corrispondente dell'incastellatura tramite un sistema di movimentazione a cinghia azionato da motore, portato dalla stessa traversa. Preferibilmente, fra il carrello e il telaio della copertura 22 è interposta una guida con rotelle atta a consentire un movimento relativo fra telaio e carrello in caso di urto, così da evitare, in tale circostanza, danneggiamenti importanti alla struttura della copertura. Sul lato opposto, la copertura 22 poggia invece su cuscinetti, che sono mobili su binari ricavati sulla traversa corrispondente dell'incastellatura.

Come illustrato nelle figure 3 e 4, la copertura 22 è resa mobile rispetto all'incastellatura della cella in modo da poter essere selettivamente posizionata in due posizioni distinte, nello specifico, al di sopra dell'area di lavoro 20, in una prima posizione, e al di sopra dell'area di lavoro 40, nella seconda posizione. Nella prima posizione, la copertura 22 esegue una funzione di protezione nei confronti dell'area di lavoro 20 sottostante, e rende, invece, accessibile alla testa laser 110 l'area di lavoro 40 a fianco. Allo stesso modo, nella seconda posizione, la copertura 22 esegue una funzione di protezione nei confronti dell'area di lavoro 40, mentre rende accessibile alla testa laser 110 l'area di lavoro 20.

Rispetto alla funzione di schermatura eseguita dalla struttura descritta, si può notare che quando la testa 110 opera in una delle due aree di lavoro, 1'altra area risulta schermata rispetto alle eventuali riflessioni del fascio laser emesso dalla testa 110, in via principale dal setto intermedio 18 e dalla copertura superiore 22. Come detto, grazie a tali elementi di schermatura 1'operatore può accedere in totale sicurezza all'interno di tale area. D'altro canto, i pannelli 60 disposti sui montanti laterali 12, 14 eseguono, invece, una funzione di schermatura a protezione delle aree esterne alla cella. La variazione di posizione della copertura 22 deve chiaramente essere coordinata con il controllo della testa laser 110 affinché quest'ultima non vada ad interferire con il movimento di traslazione della copertura. A tal proposito, prima che la copertura 22 sia movimentata, la testa 110 deve essere riportata fuori dalla cella 10 tramite un movimento lungo gli assi Y e Z, per disporsi in una condizione di non interferenza.

Rispetto a tale problema tecnico, si noti che in varie forme di attuazione preferite , così come in quella illustrata, la copertura 22 presenta, vantaggiosamente, un profilo trasversale che in prossimità della struttura 140 individua un repentino abbassamento, anticipato rispetto al bordo di estremità della stessa copertura, in modo da definire esternamente un recesso o incavo 50 entro cui la testa laser 110 può andare a risiedere durante la movimentazione della copertura. Ciò permette di disporre la cella 10 in immediata adiacenza alla struttura 140 portante la testa laser, riducendo così 1'ingombro complessivo del centro di lavoro e, allo stesso tempo, ottimizzando lo spazio disponibile per le due aree 20, 40.

Come accennato in precedenza, il centro di lavoro 100 presenta frontalmente un varco di accesso che è chiuso da porte mobili 115 aventi, al pari delle pareti 111, una funzione di protezione nei confronti dell'ambiente esterno. Si noti ora che le porte 115 sono due (nella figura 1 è visibile solo quella di sinistra che si trova in posizione di chiusura) e chiudono i due varchi alle aree di lavoro 20 e 40; preferibilmente tali porte sono scorrevoli e si dispongono sui lati opposti del centro di lavoro nella loro rispettiva posizione di apertura. Ciascuna di tali porte è destinata a rimanere chiusa durante la lavorazione all'interno della rispettiva area di lavoro per eseguire un'azione di schermatura a protezione dell'ambiente esterno, ed è invece destinata a portarsi nella posizione di apertura, durante la lavorazione nell'area di lavoro adiacente, per lasciare libero 1'accesso all'operatore. Il posizionamento di tali porte viene dunque sincronizzato con le operazioni della testa 110 esattamente allo stesso modo del funzionamento della copertura 22. Si noti che le porte 115 possono anche fare parte della struttura della cella di lavoro 10 ed essere dunque vincolate alla struttura portante di tale cella, anziché a quella, esterna alla cella, del centro di lavoro. Si noti, ancora, che quando sono entrambe nella loro posizione di chiusura tali porte chiudono completamente il varco del centro di lavoro 100, anche in assenza del setto intermedio, e sono dunque pure in grado di operare allo stesso modo di una porta scorrevole di un centro di lavoro convenzionale.

Da quanto sopra emerge dunque chiaramente come la cella qui descritta consenta di adibire il centro di lavoro 100 per un funzionamento a due aree di lavoro distinte tramite una struttura semplice e perfettamente integrata nel centro. Tale configurazione a due aree, come visto, permette alla testa laser di operare sulle due aree di lavoro in modo alternato e altresì con mascheramento dei tempi di preparazione e/o caricamento grazie appunto al fatto che, durante la lavorazione da parte della testa all'interno di un'area, 1'operatore può accedere nell'area a fianco in condizioni di totale sicurezza.

Chiaramente, un'unità di controllo, preferibilmente 1'unità di controllo dello stesso centro di lavoro, sarà predisposta per comandare la copertura 22 e le porte 115.

11 controllo della copertura e di tali porte sarà necessariamente coordinato con il controllo della testa laser 110 - o viceversa - per le ragioni viste sopra. In forme di attuazione preferite, il centro di lavoro può prevedere in corrispondenza di ciascuna area di lavoro una postazione di comando tramite cui 1'operatore può avviare, attraverso un medesimo comando, la lavorazione all'interno dell'area di lavoro e i movimenti sincronizzati visti sopra della copertura 22 e delle porte 115. In forme di attuazione alternative è invece prevista un'unica postazione di comando per entrambe le aree di lavoro.

Ora, rispetto alla possibilità di poter convertire la cella 10 dalla configurazione a due aree di lavoro ad una configurazione ad un'unica area, la copertura 22 può, a tale scopo, essere costituita da una serie di pannelli 22' assemblati fra loro in modo telescopico così da poter assumere selettivamente la configurazione estesa illustrata nelle figure 1, 2 e 3, per la funzione di copertura sopra discussa, e una configurazione compatta, illustrata in figura 5, con cui la copertura può invece essere ritirata in una posizione di non utilizzo all'interno della cella. Come visibile in figura 6, tale posizione di non utilizzo è preferibilmente prevista a ridosso di uno dei due montanti laterali della cella. Inoltre, in varie forme di attuazione preferite, così come in quella illustrata, il setto 18 risulta montato su carrello, così da poter essere facilmente trasportabile nella e fuori dalla cella 10; esso viene posizionato all'interno della cella 10, nella posizione prestabilita, per il tramite di guide di riferimento 17 fissate a pavimento all'interno della cella.

Grazie alle caratteristiche indicate, la cella 10 può dunque essere trasformata dalla sua configurazione a due aree di lavoro illustrata nella figura 1, nella configurazione ad un'unica area di lavoro illustrata in figura 5, in maniera estremamente semplice e rapida, semplicemente disponendo la copertura 22 nella posizione di non utilizzo sopra discussa, e rimuovendo il setto intermedio 18 dalla cella, operazione questa eseguibile anche da un operatore singolo essendo il setto mobile su ruote. Per quanto detto sopra, in tale modalità di funzionamento, le porte 115 possono operare per chiudere completamente il varco del centro di lavoro.

Si noti ancora che in varie forme di attuazione, così come in quella illustrata, in corrispondenza di ciascuna delle due aree di lavoro la cella può presentare un pannello fisso 23 disposto sul margine della corrispondente area, sul lato più lontano dall'altra area di lavoro, che ha la funzione di costituire una prolunga della copertura 22 quando questa si trova nella posizione corrispondente, al di sopra della stessa area di lavoro. Tale pannello fisso coopera con la copertura per proteggere superiormente la corrispondente area, e permette dunque di prevedere una copertura che di per sé presenta dimensioni inferiori rispetto al caso in cui debba da sola coprire 1'intera area, con evidenti vantaggi sia dal punto di vista costruttivo, sia dal punto di vista funzionale, con particolare riguardo alla condizione di non utilizzo della stessa copertura, in cui guesta potrà infatti presentare un ingombro ancora più ridotto.

Il pannello fisso 23 può essere montato sul montante laterale corrispondente oppure sulle traverse dell'incastellatura della cella. Come visibile in figura 5, nella sua posizione di non utilizzo la copertura 22 si va a disporre al di sopra di tale pannello.

Al fine di garantire un corretto funzionamento della cella, e più in generale del centro di lavoro, la cella di lavoro 10 può essere dotata di sensori di posizione atti a rilevare il corretto posizionamento del setto intermedio 18 e della copertura 22 nello loro rispettive posizioni operative per la funzione di schermatura sopra indicata. In tal caso, 1'unità di controllo del centro è configurata per attivare 1'operazione della testa laser solo se riceve conferma da parte di tali sensori del posizionamento corretto degli elementi da guesti controllati.

Inoltre, il setto intermedio 18 può essere dotato di una porzione superiore incernierata, atta a collassare in caso di urto, ad esempio nel caso in cui la testa 110 vada a sbattere contro il setto, ed un sensore può essere associato a tale porzione per verificarne la posizione. Allo stesso tempo, 1'unità di controllo è collegata col sensore in guestione per interrompere le operazioni della testa laser nel caso venga appunto rilevato il ribaltamento di tale porzione del setto.

I sensori in guestione possono ad esempio essere costituiti da sensori di prossimità di tipo magnetico.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno variare , anche in modo significativo, rispetto a guanto gui illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per guesto uscire dall'ambito dell'invenzione, così come è definito dalle rivendicazioni annesse. Si noti, in particolare, che la copertura laterale della cella 10 non necessariamente deve essere realizzata tramite strutture accessorie che devono essere aggiunte al centro di lavoro ma può anche essere definita, totalmente o in parte, da strutture già facenti parte del centro.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Cella di lavoro per lavorazioni eseguite tramite testa laser, comprendente: almeno un'area di lavoro (20, 40) destinata a ricevere i pezzi su cui effettuare la lavorazione laser; una copertura laterale (60) e una copertura superiore configurate per separare almeno parzialmente detta area di lavoro dall'esterno; caratterizzata dal fatto che: detta cella comprende un setto interno (18) che definisce insieme a detta copertura laterale una prima e una seconda area di lavoro (20, 40) separate fra loro da detto setto; e detta copertura superiore (22) è mobile selettivamente fra una prima posizione al di sopra di detta prima area di lavoro (20) e una seconda posizione al di sopra di detta seconda area di lavoro (40).
2. Cella secondo la rivendicazione 1, in cui detta copertura superiore (22) è comandata da un attuatore nel suo movimento fra detta prima e detta seconda posizione.
3. Cella secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta copertura superiore (22) è costituita da una serie di pannelli (22') reciprocamente assemblati in modo telescopico così da poter assumere selettivamente una configurazione estesa, per la copertura di dette prima e seconda area, ed una configurazione compatta per il ritiro di detta copertura in una posizione di non utilizzo.
4. Cella secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta copertura superiore (22) è azionata tramite un sistema di movimentazione a cinghia comandato da motore elettrico.
5. Cella secondo una gualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto setto interno (18) è montato su carrello.
6. Cella secondo la rivendicazione 5, comprendente, fissata a pavimento, una guida di riferimento (17) del carrello di detto setto, atta ad definire un posizionamento corretto del setto all'interno di detta cella.
7. Cella secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta copertura superiore (22) presenta un profilo trasversale che individua, su un lato, un abbassamento anticipato rispetto al corrispondente bordo di estremità della copertura, in modo da definire esternamente un recesso o incavo (50), al di sopra di detta copertura, entro cui può andare a risiedere detta testa laser (110) durante il movimento di detta copertura superiore.
8. Cella secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente sensori per la rilevazione del corretto posizionamento di detta copertura superiore in detta prima e in detta seconda posizione, che sono atti a trasmettere un segnale indicativo di detto posizionamento ad un'unità di controllo.
9. Cella secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente un sensore per la rilevazione del corretto posizionamento di detto setto all'interno di detta cella, che è atto a trasmettere un segnale indicativo di detto posizionamento ad un'unità di controllo.
10. Cella secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto setto comprende una parte ribaltabile in caso di urto, detta cella comprendendo un sensore per rilevare il ribaltamento di detta parte, che è atto a trasmettere un segnale indicativo di detto ribaltamento ad un'unità di controllo.
11. Cella secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente due porte scorrevoli (115) che chiudono i rispettivi varchi, attraverso detta copertura laterale, a dette prima e seconda aree di lavoro (20, 40).
12. Centro di lavoro, del tipo comprendente: - una macchina di lavorazione comprendente una testa laser (110); - una cella di lavoro (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni; in cui detta testa laser è essa stessa mobile fra una prima posizione in detta prima area di lavoro (20) e una seconda posizione in detta seconda area di lavoro (40); in cui detto centro comprende inoltre: - un'unità di controllo configurata per comandare la copertura superiore (22) di detta cella di lavoro e detta testa laser (110) in modo tale per cui quando detta testa laser è nella sua prima posizione detta copertura è nella sua seconda posizione, e quando detta testa laser è nella sua seconda posizione detta copertura superiore è nella sua prima posizione.
13. Centro secondo la rivendicazione 12, in cui detta cella comprende sensori per la rilevazione del corretto posizionamento di detta copertura superiore in detta prima e in detta seconda posizione; e/o detta cella comprende un sensore per la rilevazione del corretto posizionamento di detto setto all'interno di detta cella, in cui detta unità di controllo è configurata per impedire o bloccare il movimento e/o 1'operazione di detta testa laser se uno di detti sensori non rileva detto posizionamento corretto.
14. Centro secondo la rivendicazione 11 o 12, comprendente pareti laterali esterne (111), un tetto (113) e almeno una porta mobile (115), che definiscono uno spazio chiuso entro cui sono racchiusi detta macchina di lavorazione e detta cella di lavoro.
15. Centro secondo la rivendicazione 14, comprendente due porte scorrevoli (115) che chiudono i rispettivi varchi a dette prima e seconda aree di lavoro (20, 40), in cui detta unità di controllo è configurata per comandare dette porte in modo tale per cui, quando detta testa laser è nella sua prima posizione, la porta di detta prima area di lavoro è nella sua posizione di chiusura, mentre la porta di detta seconda area di lavoro è nella sua posizione di apertura, e quando detta testa laser è nella sua seconda posizione, la porta di detta prima area di lavoro è nella sua posizione di apertura, mentre la porta di detta seconda area di lavoro è nella sua posizione di chiusura.