IT201600117343A1 - Gruppo di levigatura per macchina levigatrice - Google Patents

Description

“GRUPPO DI LEVIGATURA PER MACCHINA LEVIGATRICE”

La presente invenzione si applica ai dispositivi per la levigatura delle superfici piane di materiali vari superficialmente scabrosi, come ad esempio pietra, metallo, legno, marmo, cotto, resine, vetro o simili, ed in particolare per la levigatura di superfici di cemento.

L'invenzione ha per oggetto un gruppo di levigatura per una macchina levigatrice per superfici piane, il quale gruppo di levigatura comprende almeno una spazzola levigatrice provvista di elementi abrasivi.

Le macchine levigatrici attualmente note sono provviste di gruppi di levigatura che comprendono un’unica spazzola di dimensioni sufficienti ad agire sull’intera superficie di azione della macchina. Un esempio di tali spazzole è descritto dal documento US7081047, in cui è illustrata una spazzola per la levigatura di superfici in cemento comprendente una pluralità di setole rivestite di materiale abrasivo.

Sono inoltre note spazzole levigatrici provviste di lamelle abrasive ma, anche in questo caso, sono utilizzate in macchine levigatrici provviste di un’unica spazzola di grandi dimensioni, ad esempio con un diametro di circa 400 mm.

Tali macchine presentano alcuni svantaggi dovuti alla presenza di una singola spazzola prevista ruotabile in posizione fissa. In prima istanza gli elementi abrasivi effettuano percorsi circolari ripetitivi, ed è stato osservato che ciò può portare alla creazione di rigature difficilmente eliminabili, anche con successive lavorazioni. Ciò è particolarmente evidente nelle macchine che usano un’unica spazzola a lamelle, in cui le rigature sono proprio generate da tali lamelle, a causa della loro stessa forma, in corrispondenza dello spigolo esterno della spazzola. In seconda istanza la singola spazzola posta ruotabile in posizione fissa non è soggetta ad un ricambio d’aria sufficiente a dissipare con efficacia il calore sviluppato dallo sfregamento degli elementi abrasivi sulla superficie da levigare. Ciò può portare ad un innalzamento della temperatura delle porzioni di contatto degli elementi abrasivi con la superficie da levigare, tali da ridurre, con il reiterato impiego, la vita utile degli elementi abrasivi. Questa condizione di usura, o anche rottura, precoce rende necessari controlli, manutenzione e sostituzioni, con un conseguente aggravio di costi operativi per la macchina. La presente invenzione mira a superare gli inconvenienti dei dispositivi attualmente noti sopra descritti con un dispositivo come descritto all’inizio, comprendente inoltre una pluralità di dette spazzole ed un sistema di trasmissione del moto configurato per impartire alle spazzole un moto di rivoluzione attorno a un asse comune e a ciascuna spazzola un contestuale moto di rotazione attorno al proprio asse, in cui gli elementi abrasivi sono lamelle flessibili che presentano un bordo di lavoro atto ad entrare in contatto con la superficie da levigare.

Questa configurazione risolve i problemi sopra descritti delle macchine attualmente note. Un primo vantaggio è, infatti, quello di consentire un continuo rimescolamento delle rigature esercitate dalle lamelle abrasive, le quali rigature non solo non si sommano tra loro e quindi risultano di profondità minore, ma al contrario si eliminano tra loro, garantendo una levigatura più uniforme. Un secondo vantaggio è quello di garantire un maggiore flusso e rimescolamento di aria attorno alle lamelle. Ciò consente una maggiore dissipazione di calore, e impedisce che gli elementi abrasivi raggiungano temperature elevate che possono andare a detrimento della durata di vita operativa delle spazzole levigatrici.

Il sistema di trasmissione del moto può essere di qualsiasi tipo attualmente noto, ad esempio un sistema planetario a ingranaggi o a cinghia.

In un esempio esecutivo preferito il sistema di trasmissione del moto comprende un treno d'ingranaggi epicicloidali comprende una corona dentata internamente, una pluralità d'ingranaggi satellite posti internamente alla corona e atti ad impegnarsi con la corona e un organo planetario di supporto degli ingranaggi satellite collegato a mezzi di azionamento a rotazione. Ciascun ingranaggio satellite è collegato ad una rispettiva detta spazzola levigatrice.

In un esempio esecutivo il gruppo di levigatura comprende quattro spazzole levigatrici.

È stato osservato che la presenza di quattro spazzole levigatrici garantisce il miglior compromesso tra dimensione delle spazzole, complessità di fabbricazione della macchina e relativi costi, rimescolamento delle rigature e ottimizzazione dei flussi di aria per la dissipazione di calore. È tuttavia possibile prevedere in alternativa due o tre spazzole, o anche un numero maggiore di quattro.

In un esempio esecutivo le spazzole sono costituite da elementi discoidali che presentano le lamelle abrasive sulla faccia atta ad essere rivolta verso la superficie da levigare.

Il gruppo di levigatura così configurato permette di utilizzare un maggior numero di spazzole rispetto alle macchine levigatrici attualmente note, con dimensioni delle spazzole ridotte, preferibilmente di diametro compreso tra 100 e 200 mm, in particolare corrispondente a circa 150 mm.

Le lamelle inoltre offrono il vantaggio di poter avere il bordo di lavoro orientato trasversalmente alla direzione di rotazione, in modo da effettuare una levigatura a corona circolare. Le lamelle inoltre essendo flessibili posseggono intrinsecamente una predeterminata deformabilità, e possono quindi seguire con maggiore efficacia le eventuali asperità della superficie da levigare.

Secondo un esempio esecutivo le lamelle sono disposte radialmente sull’elemento discoidale.

Ciò consente di orientare il bordo di lavoro delle lamelle perpendicolare alla direzione di rotazione e quindi massimizzare l’ampiezza della corona circolare di abrasione di ogni lamella. È possibile tuttavia orientare le lamelle in differenti posizioni per scopi specifici.

In un ulteriore esempio esecutivo, le lamelle sono disposte perpendicolari al piano di rotazione dell’elemento discoidale.

In alternativa è possibile disporre le lamelle inclinate fino a un massimo di 60° rispetto alla superficie di lavoro. Comunque anche nella configurazione perpendicolare le lamelle durante il funzionamento si flettono leggermente e lavorano dunque inclinate.

Secondo una forma esecutiva, le lamelle sono costituite da un nucleo di materiale strutturale, il quale nucleo è rivestito almeno in parte di materiale abrasivo.

In questo modo le caratteristiche meccaniche delle lamelle sono garantite dal materiale strutturale, mentre la funzione abrasiva è affidata al materiale di rivestimento.

In una prima variante esecutiva il materiale strutturale è un polimero.

In una seconda variante esecutiva il materiale strutturale è metallico.

Il materiale di rivestimento può essere costituito ad esempio da particelle diamantate e/o ossidi e/o carburi e/o ceramici.

Secondo un'altra variante, la lamella comprende un nucleo strutturale al quale è fissata una porzione abrasiva in un materiale maggiormente flessibile, ad esempio tela. Secondo questa variante, è la suddetta porzione abrasiva ad essere rivestita con il materiale abrasivo.

Le lamelle possono essere rettangolari oppure avere forma di parallelogramma o di trapezio.

Oggetto della presente invenzione è inoltre una macchina levigatrice per superfici piane comprendente un gruppo di levigatura secondo le caratteristiche fin qui descritte.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi non limitativi illustrati nei disegni allegati in cui:

- la fig. 1 illustra una vista dal basso del gruppo di levigatura;

- la fig. 2 illustra una vista dall’alto del gruppo di levigatura;

- la fig. 3 illustra una spazzola levigatrice;

- la fig. 4 illustra un esploso della spazzola levigatrice;

- la fig. 5 illustra un esploso del gruppo di levigatura;

- la fig. 6 illustra una vista in sezione del gruppo di levigatura.

In figura 1 è illustrato il gruppo di levigatura comprendente quattro spazzole levigatrici 1 provviste di una pluralità di lamelle abrasive 11, le quali spazzole levigatrici 1 sono collegate ad un treno d'ingranaggi epicicloidali 2 e ruotano pertanto attorno al proprio asse come indicato dalla freccia grande e contestualmente orbitano attorno ad un punto centrale dell’intero gruppo. Il movimento trasmesso dal treno d'ingranaggi epicicloidali 2 alle spazzole 1 crea flussi di aria, schematizzati dalle frecce, che contribuiscono a dissipare efficacemente il calore sviluppato per attrito dalle lamelle abrasive 11 durante lo sfregamento sulla superficie piana da levigare.

Il treno d'ingranaggi epicicloidali 2 è illustrato nel dettaglio nella vista dall’alto di figura 2 e comprende una corona 20 dentata internamente, quattro ingranaggi satellite 21 posti internamente alla corona 20 e atti ad impegnarsi con la corona 20 e un organo planetario 22 di supporto degli ingranaggi satellite 21. Gli ingranaggi satellite 21 sono supportati dall’organo planetario 22 in modo ruotabile attorno al proprio asse di rotazione. Com'è visibile in figura, l’organo planetario 22 ha sagoma sostanzialmente quadrata, e gli ingranaggi satellite 21 sono posti in corrispondenza dei quattro vertici. L’organo planetario 22 è collegato ai mezzi di azionamento a rotazione della macchina levigatrice, come ad esempio un albero di trasmissione posto in rotazione da un motore elettrico. Quando l’organo planetario 22 è posto in rotazione, ad esempio in senso orario come indicato dalla freccia, i denti degli ingranaggi satellite 21 s'impegnano con la dentatura della corona 20 e ruotano pertanto in senso opposto al senso di rotazione dell’organo planetario 22, ossia in senso antiorario, come indicato dalle frecce nella figura 2. Ciascun ingranaggio satellite 21 è collegato ad una rispettiva spazzola levigatrice 1, in modo tale per cui le spazzole 1 vengono poste in rotazione attorno al proprio asse e contestualmente orbitano attorno ad un asse passante per il centro del gruppo di levigatura.

Le figure 3 e 4 illustrano due viste rispettivamente assemblata e esplosa di una spazzola 11. Le spazzole 1 sono costituite da elementi discoidali 10 che presentano le lamelle abrasive 11 sulla faccia atta ad essere rivolta verso la superficie da levigare. Le lamelle 11 presentano un lato di accoppiamento 110 con l’elemento discoidale 10 e un bordo di lavoro 111 di impegno con la superficie da levigare.

Nell’esempio esecutivo preferito illustrato in figura, le lamelle 11 hanno forma di parallelogramma, in cui il lato di accoppiamento 110 e il bordo di lavoro 111 sono collegati da un lato di raccordo interno 112 e un lato di raccordo esterno 113, ed in cui il bordo di lavoro 111 forma un angolo acuto con il lato di raccordo esterno 113 ed un angolo ottuso con il lato di raccordo interno 112. Ciò consente di avere una maggiore elasticità nella parte esterna della lamella 11 e una maggiore resistenza meccanica nella parte interna.

Le lamelle 11 sono costituite da un nucleo di materiale strutturale, in particolare polimero o metallo, il quale nucleo è rivestito di materiale abrasivo 114. Nell’esempio in figura le lamelle 11 sono rivestite dal materiale abrasivo 114 per circa metà, nella parte inferiore comprendente il bordo di lavoro 111. Le lamelle 11 sono sottoposte a consumo durante l’utilizzo, pertanto man mano che sfregano sulla superficie da levigare il bordo di lavoro 111 arretra in direzione del lato di accoppiamento 110, esponendo una nuova porzione di materiale abrasivo 114. Il materiale abrasivo 114 può comprendere particelle diamantate e/o ossidi e/o carburi e/o ceramici. In alternativa, secondo un'altra variante, le lamelle 11, nella parte di contatto, possono comprendere una porzione in tela abrasiva fissata al nucleo di materiale strutturale. Preferibilmente, il materiale abrasivo è miscelato a un materiale legante che ne permette l'applicazione stabile sulla superficie della lamella. In alternativa, il materiale abrasivo può essere annegato nel nucleo strutturale, ad esempio quando quest'ultimo è in un materiale polimerico.

Nell’esempio esecutivo preferito illustrato nelle figure, le lamelle 11 sono disposte radialmente sull’elemento discoidale 10 e sono disposte perpendicolari al piano di rotazione dell’elemento discoidale 10.

Come indicato in figura 4, l’elemento discoidale 10 è costituito da due parti: un disco di appoggio 101 del lato di accoppiamento 110 delle lamelle 11 e un disco di ritegno 102 delle lamelle 11. Il disco di ritegno 102 è provvisto di una pluralità di asole passanti 108 poste radialmente, in numero e dimensioni commisurati al numero e alle dimensioni delle lamelle 11, in modo tale per cui operano da sede di alloggiamento delle lamelle 11. Le lamelle 11 sono fatte penetrare nelle asole 108 così da sporgere con il bordo di lavoro 111 sotto al disco di ritegno 102. In prossimità del lato di accoppiamento 110, le lamelle 11 sono provviste di una costolatura 115 atta ad impegnarsi con una corrispondente svasatura prevista nella parte delle asole 108 rivolta verso il disco di appoggio 101. In questo modo, una volta inserite le lamelle 11 nel disco di ritegno 102 e serrato il disco di ritegno 102 sul disco di appoggio 101 mediante viti di serraggio, le lamelle 11 sono fissate nella posizione operativa.

Sul lato del disco di ritegno 102 opposto a quello di appoggio delle lamelle è fissato un primo elemento di aggancio 103, provvisto di elementi a scatto 109 atti ad impegnarsi in corrispondenti sedi previste in un secondo elemento di aggancio 104, visibile nelle figure 5 e 6 in cui sono illustrati rispettivamente un esploso e una vista in sezione assemblata dell’intero gruppo di levigatura.

Il secondo elemento di aggancio 104 è fissato ad un coperchio 105, che copre completamente i due elementi di aggancio 103 e 104 quando questi sono in condizione accoppiata tra loro, come visibile chiaramente in figura 6. Il coperchio 105 è a sua volta fissato a un disco di supporto 106, provvisto di un perno centrale 120 atto ad essere accoppiato ad un ingranaggio satellite 21. Il disco di supporto 06, e quindi la spazzola 1, e l’ingranaggio satellite 21 sono posti rispettivamente sulle opposte facce dell’organo planetario 22, essendo il perno centrale 120 passante in un apposito foro 220 praticato sull’organo planetario 22. La centratura e la mobilità in rotazione del perno centrale 120 nel foro 220 sono garantite da un cuscinetto a sfera 107 alloggiato nel foro 220.

Sull’organo planetario 22 è fissata una ralla 3 di accoppiamento del treno d'ingranaggi epicicloidali 2 ai mezzi di azionamento a rotazione della macchina levigatrice. La ralla 3 è fissata all’organo planetario 22 in posizione rialzata rispetto al piano di rotazione dell’organo planetario 22 mediante una pluralità di distanziali 30, in cui passano viti di fissaggio 31, in modo da non interferire con gli ingranaggi satellite 21.

Come accennato sopra, un vantaggio portato dall'invenzione è di generare una pluralità di flussi di aria, schematizzati in figura con delle frecce curve in figura 1, che favoriscono una maggiore dissipazione di calore rispetto ai sistemi noti. A tal proposito, la richiedente ha eseguito delle prove confrontando il gruppo di levigatura dell'invenzione con un gruppo di levigatura monospazzola a rotazione semplice.

La prova è stata eseguita levigando a secco una superficie in cemento con una superficie di 1,5 m<2>per 3 minuti consecutivi.

Il gruppo di levigatura monospazzola comprendeva una soazzola da 400 mm equipaggiata con lamelle in materiale polimerico e materiale abrasivo comprendente polveri diamantate di varie dimensioni.

Il gruppo di levigatura dell'invenzione è stato equipaggiato con quattro spazzole di diametro pari a circa 150 mm fornite di lamelle identiche a quelle del succitato gruppo monospazzola.

La levigatura è stata effettuata con la medesima macchina levigatrice Bona, modello FlexiSand a un regime di rotazione dell'albero di uscita del motore pari a 150 g/min.

Terminata la levigatura, entro quattro secondi è stata misurata la temperatura dei gruppi di levigatura con una termocamera.

Tale misurazione ha mostrato una temperatura massima in corrispondenza dello spigolo esterno della lamella di 39,8 °C per il gruppo monospazzola e di 35,4 °C per il gruppo di levigatura dell'invenzione.

La misurazione, inoltre, ha evidenziato una temperatura media lungo il bordo di lavoro di 36,1 °C per il gruppo monospazzola e di 33,5 °C per il gruppo di levigatura dell'invenzione.

Tale riduzione di temperatura, ancora più significativa durante operazioni di levigatura di parecchi minuti, come accade nella pratica, permette di aumentare la durata delle lamelle, sia la loro capacità di asportazione.

La presente invenzione, così come descritta e illustrata, è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte comprese nell’ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di levigatura per una macchina levigatrice per superfici piane, il quale gruppo di levigatura comprende almeno una spazzola levigatrice (1) provvista di elementi abrasivi (11), caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di dette spazzole (1) e un sistema di trasmissione del moto configurato per impartire alle spazzole un moto di rivoluzione attorno a un asse comune e a ciascuna spazzola (1) un contestuale moto di rotazione attorno al proprio asse, in cui gli elementi abrasivi sono lamelle (1) flessibili che presentano un bordo di lavoro (111) atto a entrare in contatto con la superficie da levigare.
2. 2. Gruppo di levigatura secondo la rivendicazione 1, in cui il sistema di trasmissione comprende un treno d'ingranaggi epicicloidali (2) comprendente una corona (20) dentata internamente, una pluralità d'ingranaggi satellite (21) posti internamente alla corona (20) e atti a impegnarsi con la corona (20) e un organo planetario (22) di supporto degli ingranaggi satellite (21) collegato a mezzi di azionamento a rotazione, essendo ciascun ingranaggio satellite (21) collegato ad una rispettiva detta spazzola levigatrice (1).
3. 3. Gruppo di levigatura secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente quattro spazzole levigatrici (1).
4. 4. Gruppo di levigatura secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui le spazzole levigatrici (1) sono costituite da elementi discoidali (10) che presentano le dette lamelle (11) sulla faccia atta ad essere rivolta verso la superficie da levigare.
5. 5. Gruppo di levigatura secondo la rivendicazione 4, in cui le lamelle (11) sono costituite da un nucleo di materiale strutturale, il quale nucleo è rivestito almeno in parte di materiale abrasivo (115).
6. 6. Gruppo di levigatura secondo la rivendicazione 5, in cui il materiale strutturale è un polimero.
7. 7. Gruppo di levigatura secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui le lamelle (11) comprendono una porzione abrasiva, fissata al nucleo di materiale strutturale, detta porzione abrasiva comprendendo una tela abrasiva.
8. 8. Gruppo di levigatura secondo una qualunque delle rivendicazione da 4 a 7, in cui le lamelle (11) sono disposte radialmente sull’elemento discoidale (10).
9. 9. Gruppo di levigatura secondo una qualunque delle rivendicazione da 4 a 8, in cui le lamelle (11) sono disposte sostanzialmente perpendicolari al piano di rotazione dell’elemento discoidale (10).
10. 10. Macchina levigatrice per superfici piane caratterizzata dal fatto che comprende un gruppo di levigatura secondo le caratteristiche di una o più delle precedenti rivendicazioni.