ITTO20080573A1 - Impianto di scribing laser per il trattamento superficiale di lamierini magnetici con spot a sezione ellittica - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

"IMPIANTO DI SCRIBING LASER PER IL TRATTAMENTO SUPERFICIALE DI

LAMIERINI MAGNETICI CON SPOT A SEZIONE ELLITTICA"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un impianto di scribing laser per il trattamento superficiale di lamierini magnetici con spot a sezione ellittica.

Più specificatamente l'invenzione si riferisce ad un impianto di scribing laser per il trattamento superficiale di lamierini magnetici a grani orientati, con spot a sezione ellittica, in accordo con le rivendicazioni principali.

I lamierini di acciaio al silicio a grano orientato trovano largo impiego nella produzione di nuclei per trasformatori; in tale utilizzazione, una delle caratteristiche del materiale sottoposte a maggiore studio, è quella dell'energia perduta nel funzionamento del trasformatore. Le perdite dipendono da vari fattori e, in particolare, dal movimento delle pareti dei domini magnetici, dalle dimensioni dei grani del lamierino e dalla orientazione del reticolo cristallino del grano rispetto alla superficie del lamierino.

La scelta più immediata è quella di avere lamierini in acciaio al silicio a grano altamente orientato, con determinate dimensioni del grano e con basso spessore: I risultati ottenuti sono buoni, ma non sono migliorabili in modo sensibile ed industrialmente accettabile. In particolare si è trovato che la dimensione ottimale dei grani è di alcuni mm, mentre per quanto riguarda lo spessore del lamierino, scendere al di sotto di determinati valori non è conveniente, sia per il costo delle lavorazioni, sia perché diminuisce il "fattore spaziale" tra volume del lamierino e volume dei rivestimenti isolanti.

Un importante fattore che influenza le perdite nel nucleo riguarda le dimensioni dei domini magnetici. Applicando una tensione meccanica al lamierino si induce nel materiale un'anisotropia nel piano del lamierino che, in presenza della struttura tipica di questi materiale (tessitura di Goss), aumenta la differenza energetica di magnetizzazione tra la direzione cristallografica, parallela alla direzione di laminazione e la direzione perpendicolare alla direzione di laminazione. Il bilancio tra energia magnetostatica ed energia delle pareti dei domini si sposta a favore dell'energia delle pareti, causando la formazione di un maggior numero di pareti che diventano più fini e vicine. In tal modo, si ottiene una notevole diminuzione del contributo delle correnti parassite al valore totale delle perdite. Sono stati quindi sviluppati rivestimenti tensionanti, in grado di ottenere tali miglioramenti ovvero creando dei microstress compressivi localizzati. In questa ottica è stato proposto di sottoporre il lamierino a pallinatura oppure a rigatura meccanica. Tali metodi sono difficilmente applicabili industrialmente, distruggono il rivestimento isolante, con esposizione del lamierino a rapida ossidazione, richiedendo un ulteriore rivestimento, e formano sbavature, diminuendo il fattore spaziale.

Il passo successivo, ormai consolidato, è stato quello di sottoporre la superficie del lamierino, come nastro in acciaio elettromagnetico a grani orientati in svolgimento da bobine, a scalfitura o rigatura (scribing) con impulsi energetici concentrati in forma di raggi laser, plasma e simili.

In apparecchiature tipiche per trattamenti di scribing per il miglioramento di caratteristiche elettromagnetiche, il fascio di un generatore laser viene deviato sul nastro in movimento da uno scanner a specchi e poi focalizzato sul lamierino lungo un percorso di scansione trasversale alla direzione di avanzamento.

Per ottenere un'apprezzabile riduzione delle perdite, il trattamento di scribing deve essere di ridotte dimensioni trasversali, ad esempio 0,10 mm ed esteso il più possibile in profondità. Ottimi risultati sono stati ottenuti impiegando fasci laser con spot a sezione fortemente ellittica, allungata nel senso trasversale a quello di avanzamento. Ciò è stato realizzato tramite opportune ottiche cilindriche.

Il problema tecnico della presente invenzione è di realizzare un impianto di scribing laser, con spot a sezione fortemente ellittica, di elevata produttività, che risulti affidabile e le cui specifiche di funzionamento possano essere facilmente modificabili entro ampi margini.

In accordo con una prima caratteristica, l'impianto di scribing comprende un generatore laser, un gruppo ottico telescopico cilindrico a focale variabile per la formazione di un fascio a sezione ellittica con ellitticità variabile in funzione della focale, ed uno scanner a specchi rotanti per scansionare il fascio a sezione ellittica secondo un angolo predefinito. L'impianto comprende anche un riflettore a sezione parabolica, esteso trasversalmente al nastro per ricevere il fascio scansionato e focalizzare il fascio sul nastro in un'area (spot) fortemente ellittica per l'estensione di trattamento ed in cui il gruppo telescopico è regolabile per modificare la lunghezza di uno degli assi nella sezione ellittica del fascio.

In accordo con un'altra caratteristica, l'impianto di scribing laser prevede che il fuoco del gruppo ottico telescopico cilindrico sia a valle dello scanner a specchi rotanti, ed in cui il senso di rotazione dello scanner è tale che, al momento dell'incidenza del fascio a sezione ellittica su uno spigolo dello scanner e nella commutazione fra gli specchi adiacenti, il fascio presenti la coda dello spot all'estremità terminale del percorso di trattamento e la testa dello spot all'estremità iniziale del suddetto percorso.

Le caratteristiche dell'invenzione risulteranno chiare dalla descrizione che segue, fatta a titolo esemplificativo ma non limitativo, con l'ausilio degli annessi disegni, in cui:

Fig. 1 rappresenta lo schema di un sistema di trattamento di lamierini magnetici che impiega un impianto di scribing laser secondo l'invenzione; Fig. 2 mostra una vista schematica dall'alto di un impianto di scribing laser in accordo con l'invenzione;

Fig. 3 rappresenta uno schema ottico dell'impianto di scribing laser di Fig.2; Figg. 4, 5, 6 e 7 mostrano schemi ottici di alcuni componenti di Fig.3 in differenti condizioni operative;

Fig. 8 è una vista schematica parziale, dal basso, di alcuni dettagli dell'impianto di scribing laser in accordo con l'invenzione;

Fig. 9 è una vista schematica parziale, dal basso, di altri dettagli dell'impianto di scribing laser in accordo con l'invenzione;

Fig. 10 mostra una vista in scala ingrandita di alcuni componenti dell'impianto rappresentato in Fig.2;

Fig. 11 è una vista schematica parziale, frontale, di alcuni componenti dell'impianto di Fig.2;

Fig. 12 mostra una vista schematica in pianta di un dispositivo dell'impianto secondo l'invenzione;

Fig. 13 è una vista schematica laterale, parzialmente sezionata del dispositivo mostrato in Fig.12; e

Fig. 14 rappresenta una vista schematica frontale, del dispositivo di Fig.12.

Con riferimento alla figura 1, è stato rappresentato con 21 un sistema per il trattamento di lamierini magnetici che impiega un impianto di scribing (trattamento laser del materiale) laser 22 con un rispettivo gruppo generatore 23 ed un banco di sostegno 24. Il lamierino è nella forma di un nastro 26 di acciaio elettrotecnico al silicio a grani orientati nel senso della laminazione. Il nastro è in movimento lungo un asse longitudinale 27 per lo svolgimento da una bobina di alimentazione e l'avvolgimento su una bobina di raccolta, non mostrate nei disegni.

Il sistema 21 comprende inoltre una consolle di controllo 28, un armadio 29 per componenti di alimentazione e controllo, un'unità di refrigerazione (chiller) 31 ed una unità di filtraggio e ventilazione 32 per l'impianto 22, mentre il banco di sostegno 24 ha un piano orizzontale 33 di appoggio e scorrimento per il nastro 26. Pareti 34, con funzione di protezione, sono disposte attorno all'impianto 22 con generatore 23 e banco 24 ed attorno all'armadio 29 ed alle unità 31 e 32.

In accordo con l'invenzione, l'impianto di scribing laser 22 (Fig. 2) comprende due unità di trattamento laser 36a e 36b che includono rispettivamente un collimatore 37a, 37b, un dispositivo ottico telescopico 38a, 38b, uno scanner 39a, 39b, un dispositivo di focalizzazione finale 41a, 41b ed un dispositivo di protezione 42a, 42b.

Il gruppo generatore 23 comprende due sorgenti di fascio laser 43a, 43b, ad esempio di tipo Nd: Itterbio da 1,5÷2,5 Kw. Le sorgenti laser 43a, 43b hanno un'uscita su fibre ottiche 44a, 44b ad area sostanzialmente circolare, ed in cui le fibre ottiche sono collegate con il collimatore 37a, 36b dell'unità di trattamento 36a, 36b.

I fasci laser delle sorgenti 43a, 43b, attraverso i collimatori 37a e 37b arrivano, come fasci collimati 46a, 46b, ai dispositivi telescopici 38a e 38b, sono indirizzati verso gli scanner 39a e 39b, e poi focalizzati sul nastro 26 attraverso i dispositivi 41a e 41b. I dispositivi di protezione 42a e 42b provvedono a mantenere, nell'uso, i dispositivi di focalizzazione finale 41a, 41b in condizioni di massima efficienza ottica, evitando contaminazioni dai fumi prodotti nei trattamenti.

Il dispositivo ottico telescopico 38a, 38b (Figg. 3, 4 e 6) ha lenti cilindriche 47, 48, rispettivamente divergente e convergente che trasformano il fascio collimato 46a, 46b, a sezione circolare, in un fascio 49a, 49b a sezione ellittica, con assi orizzontali X e verticali Y diretto allo scanner 39a, 39b lungo un piano orizzontale e dallo scanner, come fascio scansionato 51a, 51b, sul dispositivo di focalizzazione finale 41a, 41b. Il fascio laser è poi focalizzato sul nastro 26, secondo un piano verticale, come fascio di scribing 52a, 52b, scansionato lungo un percorso di scansione 53a, 53b sostanzialmente trasversale rispetto all'asse longitudinale 27 del nastro 26.

La distanza “D” fra le lenti 47 e 48 dispositivo ottico telescopico è predisposta ed è regolabile in modo da ottenere una lunghezza focale variabile e un fuoco CFa, CFb a valle dello scanner 38a, 38b. Di conseguenza, il fascio 49a, 49b ha ellitticità variabile in funzione della lunghezza focale del dispositivo 38a, 38b, con ampiezza costante lungo l'asse Y e dipendente dalla focale lungo l'asse X. In alternativa alle lenti cilindriche 47 e 48, il dispositivo ottico telescopico 38a, 38b può essere realizzato da una coppia di specchi cilindrici rispettivamente divergente e convergente e da specchi di rinvio, e aventi possibilità di regolazione della distanza fra gli specchi.

Lo scanner 39a, 39b è del tipo a specchi piani su facce poligonali, con spigoli fra gli specchi, rotante attorno ad un asse verticale. Lo scanner 39a, 39b riceve il fascio 49a, 49b a sezione ellittica e riflette il fascio scansionato 51a, 51b sul dispositivo di focalizzazione finale 41a, 41b, movimentandolo secondo un angolo dipendente dal numero degli specchi.

In dettaglio, il fascio laser 51a, 51b (Figg. 4 e 6) incidente sul nastro 26 definisce una testa “LdSp” ed una coda “TrSp” nel senso di movimento, indicato dalla freccia, lungo il percorso di trattamento 53a, 53b. Quando il fascio a sezione ellittica 49a, 49b, convergente, colpisce con il suo asse lo spigolo fra gli specchi adiacenti dello scanner, esso si divide, come fascio 51a, 51b, attraverso il dispositivo di focalizzazione finale 41a, 41b fra l'estremità terminale e l'estremità iniziale del percorso di trattamento. Il fuoco CFa, CFb del gruppo ottico telescopico cilindrico 38a, 38b, a valle dello scanner 39a, 39b, ed il senso di rotazione dello scanner sono tali che, al momento dell'incidenza del fascio convergente 49a, 49b su uno spigolo dello scanner e nella commutazione fra gli specchi adiacenti (Figg.5 e 7), il fascio presenta la coda “TrSp” dello spot all'estremità terminale del percorso di trattamento 53a, 53b e la testa “LdSp” all'estremità iniziale del percorso.

In accordo con l'invenzione, il dispositivo di focalizzazione finale 41a, 41b (Figg. 2 e 3) comprende un riflettore predisposto per ricevere il fascio scansionato 51a, 51b e focalizzare il fascio di scribing 52a, 52b lungo il percorso di scansione 53a, 53b del nastro 26. Il riflettore del dispositivo 41a, 41b è formato da un settore cilindrico 54 a sezione parabolica, con generatrice estesa trasversalmente al nastro 26, poco al disopra del banco di supporto 24. La distanza “L2” fra la lente 48 e lo scanner 39a, 39b è regolabile per la messa a fuoco del fascio 51a, 51b sul nastro 26 in funzione della focale del dispositivo 38a, 38b.

Come risultato, il fascio a sezione circolare del collimatore 37a, 37b, attraverso il dispositivo ottico telescopico 38a, 38b, lo scanner 39a, 39b, ed il dispositivo di focalizzazione finale 41a, 41b è trasformato in un'area (spot) 55 fortemente allungata e di dimensioni trasversali “Ssp” minime ed in cui l'asse maggiore della sezione ellittica è sostanzialmente parallelo al percorso di scansione 53a, 53b. La lunghezza dello spot “Lsp” è impostabile modificando le distanze “D” ed “L2” in dipendenza della tipologia del trattamento, delle velocità di avanzamento del nastro, della velocità di rotazione dello scanner e delle caratteristiche del nastro per una ottimizzazione del trattamento.

Inoltre, le lenti 47 e 48 del gruppo ottico telescopico 38a, 38b hanno possibilità di rotazione per modificare l'angolo dello spot rispetto al percorso di scansione 53a, 53b. Ciò per ottimizzare l'allineamento dello spot 55 con il percorso di scansione in funzione delle velocità di rotazione dello scanner 39a, 39b e della velocità di avanzamento del nastro 26.

Lo scanner 39a ed il dispositivo di focalizzazione 41a dell'unità laser 36a sono disposti sfalsati ed in modo speculare rispetto allo scanner 39b ed al dispositivo di focalizzazione 41b dell'unità 36b e speculare, con riferimento ad un piano verticale 56 passante per l'asse longitudinale 27 del nastro. Il dispositivo telescopico 38a ed il dispositivo telescopico 38b sono invece disposti da uno stesso lato del piano 56. E' anche presente una simmetria speculare e sfalsata fra tutti i componenti ottici, rispetto ad un piano geometrico verticale perpendicolare all'asse 27. Con questa struttura, le unità di trattamento laser 36a, 36b possono trattare ad alta velocità, efficacemente e con ingombri limitati due metà longitudinali “A” e “B” del nastro 26. Il primo gruppo funzionale, costituito dall'unità di trattamento 36a opera sulla metà “A” della larghezza del nastro in movimento, con percorso di scansione 53a, mentre il secondo gruppo funzionale, costituito dall'unità di trattamento 36b opera sulla metà “B” della larghezza del nastro in movimento, con percorso di scansione 53b.

L'unità di trattamento laser 36a, 36b include un vassoio o vasca 57a, 57b (Fig. 2) avente un fondo 58a, 58b ed un coperchio 59a, 59b e collegato con l'unità di filtraggio e ventilazione 32 per mantenere in un ambiente secco e privo di polvere i componenti ottici includenti il collimatore 37a, 37b, il dispositivo telescopico 38a, 38b, lo scanner 39a, 39b, ed il dispositivo di focalizzazione 41a, 41b. Il fondo 58a, 58b è disposto fra il piano di appoggio 33 ed il dispositivo di focalizzazione 41a, 41b (Figg. 8, 9 e 11) e definisce un piano di confinamento tra la superficie del nastro ed il dispositivo ottico 41a, 41b ed in cui è ricavata una finestra 61a, 61b per il fascio laser di scribing 52a, 52b diretto al percorso di scansione 53a, 53b del nastro 26.

In accordo con una caratteristica dell'invenzione, il dispositivo di protezione 42a, 42b è previsto per creare una barriera d'aria tangente alla finestra 61a, 61b impedendo contaminazioni da parte di residui di fumi al dispositivo ottico 41a, 41b. In dettaglio, il dispositivo 42a, 42b comprende delle insenature a “V” 62 in un bordo a valle della finestra 61a, 61b, una serie di asole 63 nel fondo 58a e 58b, a monte della finestra 61a, 61b, un coperchio scatolato 64 ed un aspiratore 66. Il coperchio 64 è montato al disotto del fondo 58a e 58b come copertura per le insenature 62 e per le asole 63 e definisce una feritoia 67 in corrispondenza della finestra 61a, 61b per il passaggio del fascio laser di scribing focalizzato dal dispositivo 41a, 41b. L'aspiratore 66 comprende una flangia con una serie di fori 68 fra le insenature 62 per generare una corrente d'aria con ingresso dalle asole 63 ed uscita dai fori 68 attraverso le insenature a “V” 62. Questa corrente d'aria forma, con l'aria pulita della vasca 57a, 57b, una lamina gassosa tra il fondo 58a, 58b ed il coperchio 64, tangente alla finestra 61a, 61b, ed alla feritoia 67 e che costituisce la barriera d'aria di protezione per il dispositivo ottico 41a, 41b.

In associazione con il dispositivo di protezione 42a, 42b sono inoltre previsti un gruppo di ventilazione 69a, 69b, montato al disotto del fondo 58a e 58b e condotti di aspirazione, non mostrati nelle figure, per inviare un getto d'aria verso il nastro 26 nell'area di trattamento della metà “A”, “B” allo scopo di rimuovere i fumi prodotti dal trattamento del nastro e con funzione di pre-sbarramento per la feritoia 67. Un otturatore 71a, 71b, controllato da attuatori 72a, 72b è predisposto per la chiusura della finestra 61a, 61b, nelle condizioni di riposo dell'impianto 22.

Ciascun dispositivo telescopico 38a e 38b (Figg. 2 e 10) comprende una struttura di guida costituita da due guide prismatiche 74 e 76 parallele agli assi dei fasci collimati 46a e 46b, con due carrelli 77 e 78. Le guide prismatiche 74 e 76 sono montate sul fondo 58a, 58b, adiacenti agli scanner 39a e 39b e da uno stesso lato rispetto al piano 56. I carrelli sono di supporto a sbalzo per le lenti 47 e 48, per avere gli assi ottici delle lenti sull'asse del fascio collimato 46a, 46b. I carrelli 77 e 78 sono motorizzati per spostarsi l'uno rispetto all'altro e relativamente agli scanner 39a e 39b lungo le guide prismatiche 74 e 76, in funzione della focale da realizzare.

Convenientemente, ciascuna unità di trattamento laser 36a e 36b comprende un dispositivo limitatore 81a, 81b (Figg, 2 e 11) frapposto fra lo scanner 39a, 39b ed il dispositivo di focalizzazione 41a, 41b, includente due sponde assorbenti 82 e 83 (Figg. 12, 13 e 14) con possibilità di regolazione per limitare l'ampiezza del fascio diretto alla rispettiva metà “A”, “B” del nastro 26, in dipendenza della larghezza del nastro 26.

In particolare, il dispositivo limitatore 81a, 81b comprende una barra 84 montata sul fondo 58a, 58b, di poco sotto il coperchio 59a, 59b, trasversalmente al piano 56 e provvista di asole di montaggio 86 e di un'asola di montaggio e guida 87. La barra 84 supporta superiormente una lunga vite 88 con una manopola terminale 89 ed un carrello 91 impegnato con la vite 84 e di montaggio per una slitta 92. Inferiormente, la barra 84 supporta le sponde assorbenti 83 e 84 rispettivamente attraverso le asole di montaggio 86 e l'asola di montaggio e guida 87. Le sponde assorbenti 82 e 83 sono costituite da blocchi metallici raffreddati, che definiscono una cavità a forma di cuneo in negativo, di trappola per il fascio laser da assorbire.

Il dispositivo limitatore 81a è disposto sfalsato ed in modo speculare rispetto al dispositivo limitatore 81b, con riferimento al piano verticale 56, e tale per cui la sponda assorbente 83 è adiacente al piano 56. Attraverso le asole 86, la sponda assorbente 82 è regolabile manualmente sia in posizione sia come inclinazione lungo la barra 44 in modo che il fianco della sponda 82 risulti tangente al fascio laser scansionato 51a, 51b indirizzato verso l'estremità del percorso di scansione 53a, 53b corrispondente all'asse 27 del nastro di acciaio 26.

L'asola di montaggio e guida 87 di ciascun dispositivo 81a, 81b ha un profilo ad asse circolare con asse sull'area di ricezione del rispettivo scanner 39a, 39b, mentre la sponda assorbente 84 è montata tramite perni in modo scorrevole sull'asola 87 e attraverso l'asola sulla slitta 92. Per rotazione della manopola 89 e conseguente spostamento del carrello 91, la sponda 84 si muove lungo la barra 84 e viene automaticamente ruotata in modo da mantenere un fianco tangente al al fascio laser scansionato 51a, 51b indirizzato verso l'altra estremità del percorso di scansione 53a, 53b corrispondente ai bordi del nastro 26.

Opportunamente, le vasche 57a e 57b hanno possibilità di rotazione in orizzontale, relativamente al banco di sostegno 24 attorno ad assi 93a e 96b, tramite elementi di regolazione 94a e 94b. Gli assi 93a e 96b sono in corrispondenza di una estremità di un fianco esterno delle vasche 57a e 57b, adiacenti agli scanner 39a e 39b. Gli elementi di regolazione 94a e 94b, ad esempio a vite, sono disposti sull'altra estremità del fianco esterno e consentono di modificare l'angolo del percorso di scansione 53a, 53b rispetto ad una direzione trasversale del nastro, per ottimizzare il trattamento in funzione delle caratteristiche del materiale, della potenza dei generatori laser e della velocità di avanzamento del nastro.

Il banco di supporto 24, comprende una serie di magneti 96 montati al disotto del piano di scorrimento 33 in modo da tenere aderente al piano superficie l'area in trattamento del nastro 26. Ciò impedisce sollevamenti e vibrazioni del nastro con sfocature del fascio laser, assicurando che l'area in trattamento sia di dimensioni costanti. La superficie di scorrimento è piana ed è ricoperta da un foglio 97 in materiale plastico tale da evitare graffi in conseguenza dell'avanzamento del nastro in condizione di tensioni.

L'impianto di scribing laser 22 comprende un'unità di ripresa televisiva 98 con due telecamere lineari 99a e 99b, illuminatori ed elaboratori di immagine, non mostrati nelle figure. Le immagini acquisite vengono bloccate ed analizzate sulla base di trasformate di Fourier in funzione delle righe trattate e della spaziatura fra le righe per verificare la presenza di danneggiamenti visibili dovuti al trattamento e per fornire ad un operatore della consolle 28, tramite uno schermo ed altri dispositivi di segnalazione, indicazioni su parametri associati al trattamento per rispettive regolazioni.

In particolare l'impianto è in grado di realizzare uno scribing efficace per la riduzione delle perdite ed il miglioramento delle caratteristiche magnetiche del lamierino, senza che vengano visibilmente modificate gli strati protettivi di rivestimento. In questo caso, l'unità di ripresa televisiva viene usata per segnalare l'insorgere di tracce di scribing visibili.

In alternativa, l'impianto può realizzare uno scribing visibile e l'unità di ripresa televisiva viene usata per dare informazioni dirette a regolarizzare le tracce visibili secondo le specifiche di progetto.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente modificati rispetto a quanto è stato descritto ad illustrato a puro titolo non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

A titolo di esempio, la configurazione ottica che, nella commutazione fra specchi adiacenti, assicura che il fascio presenti la coda dello spot all'estremità terminale del percorso di trattamento e la testa dello spot all'estremità iniziale del suddetto percorso può applicarsi anche ad un impianto in cui la focalizzazione del fascio sul nastro sia affidata ad una o più lenti cilindriche affacciate ad una o più finestre del piano di supporto.

E' chiaro che, indipendentemente da altre limitazioni, l'impianto di scribing laser 22 comprende un generatore di fascio laser, uno scanner per scansionare il fascio laser ed un dispositivo ottico cilindrico di focalizzazione esteso trasversalmente al nastro ed in prossimità del nastro per ricevere il fascio scansionato e focalizzare il fascio sul nastro lungo l'area di trattamento. L'impianto è caratterizzato da ciò che comprende un piano di confinamento tra la superficie del nastro ed il dispositivo ottico di focalizzazione ed un relativo dispositivo di protezione, in cui il piano di confinamento definisce una finestra per il fascio laser diretto all'area di trattamento ed in cui il dispositivo di protezione è predisposto per generare una lamina gassosa fra il piano di contenimento ed il nastro, adiacente alla finestra, con funzione di barriera gassosa nell'area della finestra.

E' anche chiaro che, indipendentemente da altre limitazioni, l'impianto 22 comprende un generatore di fascio laser, uno scanner a specchi rotanti per scansionare il fascio laser secondo un angolo predefinito ed un dispositivo ottico di focalizzazione esteso trasversalmente al nastro ed in prossimità del nastro per ricevere il fascio scansionato e focalizzare il fascio sull'area di trattamento del nastro. L'impianto è caratterizzato da ciò che comprende un dispositivo limitatore frapposto fra lo scanner ed il dispositivo ottico di focalizzazione ed includente due sponde assorbenti per regolare l'angolo del settore di scansione del fascio laser, ed in cui le sponde hanno possibilità di regolazione per limitare l'ampiezza del fascio in dipendenza della larghezza del nastro.

E' ulteriormente chiaro che, indipendentemente da altre limitazioni, l'impianto 22 di scribing laser comprende due gruppi di trattamento laser, includenti ciascuno un generatore di fascio laser, uno scanner per scansionare il fascio laser, ed un dispositivo ottico di focalizzazione esteso trasversalmente al nastro per ricevere il fascio scansionato e focalizzare il fascio sull'area di trattamento del nastro. Lo scanner ed il dispositivo ottico dei gruppi di trattamento sono disposti sfalsati ed in modo speculare rispetto ad un piano passante per l'asse longitudinale del nastro allo scopo di trattare due metà in senso longitudinale del suddetto nastro.

L'impianto di scribing laser 22, indipendentemente da altre limitazioni, comprende un generatore di fascio laser, uno scanner per scansionare il fascio laser secondo un angolo predefinito ed un dispositivo ottico di focalizzazione esteso trasversalmente al nastro ed in prossimità del nastro per ricevere il fascio scansionato e focalizzare il fascio sull'area di trattamento del nastro. L'impianto 22 è caratterizzato da ciò che comprende un'unità di ripresa televisiva per riprendere il risultato del trattamento e fornire indicazioni su parametri associati a detto trattamento.

Infine, indipendentemente da altre limitazioni, l'impianto di scribing laser 22 comprende un generatore di fascio laser, uno scanner per scansionare il fascio laser secondo un angolo predefinito, un dispositivo ottico di focalizzazione esteso trasversalmente al nastro ed in prossimità del nastro per ricevere il fascio scansionato e focalizzare il fascio sull'area di trattamento. L'impianto 22 è caratterizzato da ciò che comprende un banco di supporto con una superficie di riferimento per il nastro ed una serie di magneti per tenere aderente alla superficie di riferimento l'area di trattamento del nastro.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto (22) di scribing laser per il trattamento superficiale di lamierini magnetici a grani orientati, come nastro (26) in movimento longitudinale, comprendente un generatore laser (43a, 43b), un gruppo ottico telescopico cilindrico (38a, 38b) a focale variabile per la formazione di un fascio a sezione ellittica con ellitticità variabile (49a, 49b) in funzione della focale, ed uno scanner (39a, 39b) a specchi rotanti per scansionare il fascio a sezione ellittica secondo un angolo predefinito, detto impianto (22) essendo caratterizzato da ciò che comprende un riflettore a sezione parabolica (54), esteso trasversalmente al nastro (26) per ricevere il fascio scansionato (51a, 51b) e focalizzare il fascio sul nastro (26) in un'area (spot) (55) fortemente ellittica lungo un percorso di trattamento ed in cui detto gruppo telescopico (38a, 3b) è regolabile per modificare la lunghezza di uno degli assi nella sezione ellittica del fascio (52a, 52b) incidente sul nastro (26). 2. Impianto (22) di scribing laser in accordo con la rivendicazione 1 caratterizzato da ciò che detto gruppo ottico telescopico (38a, 3b) comprende una struttura di guida (74, 76) con due carrelli di supporto (77, 78) per due sottogruppi ottici motorizzati, tali da spostarsi lungo la struttura di guida (74, 76) in funzione della focale da realizzare e per indirizzare il fascio verso un'area di ricezione dello scanner (39a, 39b). 3. Impianto (22) di scribing laser in accordo con la rivendicazione 1 o 2 caratterizzato da ciò che comprende un dispositivo assorbitore (81a, 81b) frapposto tra lo scanner (39a, 39b) ed il dispositivo ottico di focalizzazione (41a, 41b) ed includente due sponde assorbenti (82, 83) con possibilità di regolazione per limitare l'ampiezza del fascio in dipendenza della larghezza di trattamento. 4. Impianto (22) di scribing laser in accordo con una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato da ciò che comprende un piano di confinamento (58a, 58b) tra la superficie del nastro (26) ed il dispositivo ottico di focalizzazione (41a, 41b) ed un dispositivo di protezione (42a, 42b), in cui in detto piano di confinamento (58a, 58b) è ricavata una finestra (61a, 61b) per il fascio laser diretto all'area di trattamento del nastro (26) ed in cui il dispositivo di protezione (42a, 42b) genera una lamina gassosa fra il piano di contenimento ed il nastro (26), adiacente alla suddetta finestra (61a, 61b), con funzione di barriera gassosa per detta finestra (61a, 61b). 5. Impianto (22) di scribing laser in accordo con una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato da ciò che il generatore laser (43a), il gruppo ottico telescopico (38a), lo scanner (39a) ed il riflettore sopra menzionati definiscono un primo gruppo funzionale per trattare una metà (A) della larghezza del nastro (26) in movimento, detto impianto (22) comprendendo un secondo gruppo funzionale comprendente un altro generatore di fascio laser (43b), un altro gruppo ottico telescopico (38b), un altro scanner (39b) ed un altro riflettore (54) per trattare l'altra metà (B) della larghezza del nastro (26) ed in cui lo scanner (39a) ed il riflettore (54) del primo gruppo funzionale sono disposti ad un lato rispetto ad un piano geometrico (56) passante dall'asse longitudinale (27) del nastro (26), mentre lo scanner (39b) ed il riflettore del secondo gruppo funzionale sono disposti ad un lato opposto a detto un lato rispetto a detto piano (56). 6. Impianto (22) di scribing laser in accordo con una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato da ciò che il gruppo ottico telescopico (38a, 3b), lo scanner (39a, 39b) e detto riflettore (54) sono alloggiati in uno spazio collegato ad un dispositivo di filtraggio e ventilazione (32). 7. Impianto (22) di scribing laser in accordo con una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato da ciò che comprende un elemento di supporto (57a, 57b) per il gruppo ottico telescopico (38a, 3b), lo scanner (39a, 39b) e detto riflettore (54) ed in cui detto supporto ha possibilità di rotazione per modificare l'angolo del percorso di scansione rispetto ad una direzione trasversale del nastro (26). 8. Impianto (22) di scribing laser in accordo con una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato da ciò che le lenti (47, 48) del gruppo ottico telescopico cilindrico (38a, 38b) hanno possibilità di rotazione per modificare l'angolo dello spot rispetto al percorso di trattamento. 9. Impianto (22) di scribing laser in accordo con una delle rivendicazioni precedenti in cui il fascio laser (52a, 52b) incidente sul nastro (26) definisce una testa (LdSp) ed una coda (TRSp) nel senso di movimento lungo il percorso di trattamento (53a, 53b) in cui lo scanner (39a, 39b) definisce una serie di spigoli fra detti specchi caratterizzato da ciò che il fuoco (CFa, CFb) del gruppo ottico telescopico cilindrico (38a, 38b) è a valle dello scanner (39a, 39b) a specchi rotanti ed in modo che, al momento dell'incidenza del fascio a sezione ellittica su uno spigolo dello scanner (39a, 39b) e nella commutazione fra gli specchi adiacenti, il fascio presenti la coda (TRSp) dello spot all'estremità terminale del percorso di trattamento (53a, 53b) e la testa (LdSp) dello spot all'estremità iniziale del suddetto percorso. 10. Impianto (22) di scribing laser per il trattamento superficiale di lamierini magnetici a grani orientati, come nastro (26) in movimento longitudinale, comprendente un generatore laser (43a, 43b), un gruppo ottico telescopico cilindrico (38a, 38b) a focale variabile per la formazione di un fascio a sezione ellittica (49a, 49b), uno scanner (39a, 39b) a specchi rotanti per scansionare il fascio a sezione ellittica secondo un angolo predefinito, ed un dispositivo ottico cilindrico di focalizzazione (41a, 41b) esteso trasversalmente al nastro (26) ed in prossimità del nastro (26) per ricevere il fascio scansionato (51a, 51b) e focalizzare il fascio sul nastro (26) lungo l'area di trattamento come spot ellittico in cui il fascio laser incidente sul nastro (26) definisce una testa (LdSp) ed una coda (TRSp) nel senso di movimento lungo il percorso di trattamento (53a, 53b) in cui lo scanner (39a, 39b) definisce una serie di spigoli fra detti specchi detto impianto (22) essendo caratterizzato da ciò che il fuoco (CFa, CFb) del gruppo ottico telescopico cilindrico (38a, 38b) è a valle dello scanner (39a, 39b) a specchi rotanti, ed in cui il senso di rotazione del suddetto scanner (39a, 39b) essendo in modo che, al momento dell'incidenza del fascio a sezione ellittica su uno spigolo dello scanner (39a, 39b) e nella commutazione fra gli specchi adiacenti, il fascio presenti la coda (TRSp) dello spot all'estremità terminale del percorso di trattamento (53a, 53b) e la testa (LdSp) dello spot all'estremità iniziale del suddetto percorso. Claims of Italian Pat Appln. T02008A000573 (Br0805) 1. Laser scribing installatìon (22) for the treatment of grain oriented magnetìc sheets, as strip (26) in iongitudinal movement, comprising a laser generator (43a, 43b), a cylindrical telescopic optic group (38a, 38b) with varying focal distance for the formation of an elliptic sectioned laser beam having varying ellipticity (49a, 49b) as function of the focal distanoes and a rotating mirror scanner (39a, 39b) for scanning the laser beam according to a pre-defined angle, said installation (22) being characterized in that it comprises a parabolic reflector (54) extended transversally to the strip (26), for receiving the scanned laser beam (51 a, 51b) and focusing the beam on the strip (26), as a greatiy lengthened elliptic spot (55), along a treatment path (53a, 53b), and in which said telescopic group (38a, 3b) is adjustable for modifying the length of one of the axes in the elliptic section of the laser beam (52a, 52b) incident on the strip (26).
2. 2. Laser scribing installation (22) according to claim 1 characterized in that said telescopic optic group (38a, 3b) comprises a structure of guide (74, 76) with two carrìages of support (77, 78) for two motorized optic subgroups, and in which said carrìages are shiftable along the structure of guide (74, 76) as function of the focal distance to be defined and for addressing the beam toward an area of receipt of the scanner (39a, 39b).
3. 3. Laser scribing installation (22) according to claim 1 or 2 characterized in that it further comprises a laser deadening device (81a, 81b) interposed between the scanner (39a, 39b) and the optical focalizing device (41 a, 41b) and including two deadening banks (82, 83) with possibility of adjustment for limiting the amplitude of the laser beam in dependence on the width of the treating area.
4. 4. Laser scribing installation (22) according to one of the preceding claims characterized in that it further comprises a limiting plate (58a, 58b) and a protection device (42a, 42b), in which said limiting plate (58a, 58b) is arranged between the surface of the strip (26) and the optical focalizing device (41a, 41b) and defines a window (61 a, 61b) for the laser beam directed to the treating area and in which the protection device (42a, 42b) generates a gaseous lamina between the limiting plate and the strip (26), adjacent to the said window (61a, 61 b), with function of gaseous barrier fior said window (61a, 61b).
5. 5. Laser scribing installation (22) according to one of the preceding claims characterized in that the laser generator (43a), the telescopi optic group (38a), the scanner (39a) and the reflector define a first fiinctional group for treating a half (A) of the width of the strip (26) in movement, said installation (22) comprising a second fiinctional group, including another laser generator (43b), another telescopic optic group (38b), another scanner (39b) and another reflector (54) for treating the other half (B) of the width of the strip (26) and in which the scanner (39a) and the reflector (54) of the first functional group are arranged a bove and at a side of the strip, while the scanner (39b) and the reflector of the second fiinctional group are arranged above and at an opposite side of the strip, with respect to a geometrie surface (56) passi ng through the longitudinal axis (27) of the said strip (26).
6. 6. Laser scribing installation (22) according to one of the preceding claims characterized in that the telescopio optic group (38a, 3b), the scanner (39a, 39b) and said reflector (54) are lodged in a room connected to an air fittering and recycling device (32).
7. 7. Laser scribing installation (22) according to one of the preceding claims characterized in that said room is defi ned by a basin (57a, 57b) of support for the telescopio optic group (38a, 3b), the scanner (39a, 39b) and said reflector (54) and a cover (59a, 59b) for said basin.
8. 8. Laser scribing installation (22) according to one of the preceding claims characterized in that the cylindrical telescopio optic group (38a, 38b) has lenses (47, 48) with possibility of rotation for modifying the angle of the spot with respect to the treatment path.
9. 9. Laser scribing installation (22) according to one of the preceding claims, in which the laser beam (52a, 52b) inddent on the strip (26) defines a leading edge (LdSp) and a trailing edge (T rSp) in the senso of movement along the treatment path (53a, 53b) and in which the scanner (39a, 39b) defines a serìes of corners between the mirrors, said installation being characterized in that the focus (CFa, CFb) of the cylindrical telescopic optic group (38a, 38b) is downstream of the rotating mirror scanner (39a, 39b) and so that, during the incidence of the eiliptic sectioned laser beam on a corner of the scanner (39a, 39b) and in the commutation between the adjacent mirrors, the laser beam has the trailing edge (TrSp) of the spot at the end extremity of the treatment path (53a, 53b) and the leading edge (LdSp) at the beginning extremity of the said path.
10. 10. Laser scribing installation (22) for the treatment of grain oriented magnetic sheets as strip (26) in longitudinal movement, comprìsing a laser generator (43a, 43b), a cylindrical telescopio optic group (38a, 38b) with variable focus for the formation of an elliptic sectioned laser beam (49a, 49b), a rotating mirrar scanner (39a, 39b) to scan the elliptic sectioned laser beam according to a pre-defined angle and a cylindrical optical device of focusing (41a, 41 b) extended transversally to the strip (26) and in proximity of the strip (26) for receiving the scanned laser beam (51 a, 51 b) and focusing the laser beam on the strip (26) along the treating area as elliptic spot; in which the laser beam incident on the strip (26) defines a leading edge (LdSp); and a trailing edge (TrSp) in the sense of movement along the treatment path (53a, 53b) and in which the scanner (39a, 39b) defines a series of comers between the mirrors, said installation (22) being characterized in that the focus (CFa, CFb) of the telescopio optic group (38a, 38b) is downstream of the mirror rotating scanner (39a, 39b), the sense of rotation of the said scanner (39a, 39b) being such that, during the incidence of the elliptic sectioned laser beam on a corner of the scanner (39a, 39b) and in the commutation between two adjacent mirrors, the beam has the trailing edge (TrSp) of the spot at the end extremity of the treatment path (53a, 53b) and the leading edge (LdSp) at the beginning extremity of the said path.