IT201600119933A1 - Sistema di stampaggio per dischi abrasivi con riempimento a peso - Google Patents

Description

SISTEMA DI STAMPAGGIO PER DISCHI ABRASIVI CON RIEMPIMENTO A PESO

DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione riguarda un sistema di stampaggio per dischi abrasivi, in particolare un sistema con riempimento a peso.

Tecnica antecedente

Come noto, i dischi abrasivi sono attrezzi che trovano svariate applicazioni su diverse macchine utensili quali troncatrici, smerigliatrici, sbavatrici ed altro.

I dischi abrasivi sono costituiti da un agglomerato omogeneo di granuli di materiale abrasivo (tipicamente corindone, ma anche silice, smeriglio, diamante, carburo di silicio ed altri) inglobati in una matrice di materiale cementante, normalmente a base di resina termoindurente. In vista della modesta resistenza della matrice e delle condizioni gravose di lavoro (taglio di materiali duri e rotazione a diversi migliaia di giri al minuto), i dischi sono normalmente rinforzati anche con reti di rinforzo incorporate nella matrice. Inoltre, per irrobustire il disco nella zona di attacco alla rispettiva macchina utensile, è previsto l'inserimento di un anello o ranella metallica che definisce il contorno di un foro centrale.

Per la fabbricazione di questi dischi, si fa ricorso a macchine di stampaggio apposite sulla quale avviene tutto l'assemblaggio dei vari componenti ed il relativo compattamento, prima di inviare il semilavorato ad un forno di cottura che completa la maturazione e indurimento delle resine.

L'agglomerato costituente la mola abrasiva viene preparato e miscelato omogeneamente in appositi mescolatori, mantenendolo ad uno stato fluido/pastoso. Questa mescola deve essere poi trasferita in uno stampo, normalmente per caduta, in quantità controllate con opportuna precisione. La fase di riempimento della o delle impronte nello stampo è importante perché determina la quantità e la distribuzione del materiale abrasivo che, in ultima analisi, ha una influenza sia sui costi di produzione che sulla qualità del prodotto risultante.

Questa fase operativa è poi seguita da una fase di livellamento del materiale abrasivo nello stampo, che ha lo scopo di distribuire uniformemente la massa di abrasivo e renderla sufficientemente planare (affinché la successiva fase di pressione produca un disco perfettamente omogeneo e piano).

Le fasi di riempimento e livellamento del materiale abrasivo nello stampo sono complessivamente molto critiche per la buona riuscita del prodotto finale, perché anche minime variazioni nella quantità e nella posizione della massa hanno un effetto significativo sul comportamento a rotazione dei dischi abrasivi finiti, specie se molto sottili.

Per queste operazioni di riempimento e livellamento si usano svariate tecniche, riconducibili a due tipologie diverse: distribuzione volumetrica e distribuzione a peso.

Nel primo caso, si utilizzano speciali cassetti di erogazione dell'abrasivo, una regolazione del volume dello stampo e lame raschianti per allontanare il materiale in eccesso, così da ottenere l'utilizzo di un volume desiderato di materiale, opportunamente livellato.

Una macchina esemplificativa di questo tipo è descritta in W02011/110947 a nome della stessa Richiedente. Una ulteriore illustrazione di questa tipologia di processo è rappresentata esemplificativamente nelle figg. 1-4, che rappresentano viste schematiche in alzato laterale di alcune macchine di riempimento e livellamento di tecnica nota.

Questa modalità operativa prevede di erogare materiale in eccesso rispetto a quello desiderato, per avere la certezza di riempire un volume prestabilito: al termine del riempimento è quindi necessario intervenire con lame raschianti per rimuovere il materiale fuoriuscito dal volume e al contempo livellare la superficie superiore. E' possibile conseguire un buon risultato in termini di distribuzione di materiale e livellamento, ma occorre prevedere l'impiego di dispositivi piuttosto complessi (con uno stampo a volume variabile) e obbliga a gestire il materiale abrasivo in abbondanza che viene spostato dallo stampo mediante le lame raschianti.

Nel secondo caso, il materiale abrasivo viene preliminarmente pesato in una quantità prestabilita e poi viene versato all'interno dello stampo con varie tecniche adeguate a distribuirlo uniformemente.

Nelle figg. 5-7 - che sono viste analoghe a quelle di figg. 1-2 - sono illustrate tre diverse modalità di distribuzione a peso di tecnica nota. In fig.

5 è rappresentato un sistema in cui una quantità misurata (pesata) di abrasivo viene versato in una tramoggia rotante che è stata preventivamente inserita parzialmente in una impronta di uno stampo; durante il versamento la tramoggia convoglia il materiale centralmente nello stampo ed al contempo lo spiana durante la rotazione. In fig. 6 è rappresentato un sistema in cui una tramoggia provvede al versamento del materiale pesato in una zona laterale di uno stampo in rotazione; al termine del versamento, un piccolo livellatore rotante entra nello stampo in posizione fissa e provvede al livellamento locale durante la rotazione dello stampo. Infine, in fig. 7 è rappresentato un sistema in cui una quantità pesata di abrasivo viene versata in una vasca, posta al di sopra dello stampo, che scende a livello dello stampo e provvede poi alla distribuzione e livellamento durante un ciclo di rotazione con lo stampo fisso.

Nel contesto della presente domanda ci si occuperà solamente di quest'ultima modalità di riempimento ponderale o per pesatura. Essa infatti permette di ottenere dei risultati di maggior precisione e non richiede la presenza di attrezzature per il recupero del materiale abrasivo in eccesso. Tuttavia le soluzioni sinora offerte dalla tecnica nota non sono del tutto soddisfacenti. In particolare si è notato che vi sono ampi margini di miglioramento nella procedura di livellamento del materiale all'interno dello stampo, che tuttavia devono essere raggiunti senza complicare eccessivamente la struttura della macchina, perché ciò andrebbe a scapito dei costi.

In particolare, il sistema con carica a rovesciamento (fig. 6) risulta particolarmente semplice ed efficace, ma si è visto che comporta i maggiori problemi di livellamento. Il materiale infatti, durante la rotazione di rovesciamento del caricatore, tende ad essere proiettato per forza centrifuga e non solo ad adagiarsi per caduta: l'abrasivo si dispone così nello stampo su un'area allungata secondo il diametro e soprattutto con un'altezza crescente di accumulo. Questa forte disuniformità del materiale versato nello stampo, fa sì che il successivo livellamento non venga mai perfetto o richieda tempi incompatibili con la produttività industriale.

La Richiedente ha riscontrato che sarebbe invece desiderabile disporre di una macchina con caricamento a rovesciamento, che garantisca una migliore distribuzione del materiale abrasivo nello stampo e che consenta di ottenere un livellamento perfetto in breve tempo.

Descrizione sommaria dell'invenzione

Scopo della presente invenzione è dunque quello di fornire una soluzione ai problemi sopra evidenziati, offrendo un'apparecchiatura di distribuzione e livellamento di materiale abrasivo per la fabbricazione di dischi abrasivi, che permetta di migliorare la qualità del prodotto pur con costi contenuti.

Un tale scopo viene conseguito attraverso le caratteristiche descritte in termini essenziali nelle allegate rivendicazioni.

Breve descrizione dei disegni

Maggiori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di forme di esecuzione preferite, date a titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrate nei disegni allegati in cui:

figg. 1-7 sono sequenze di viste schematiche in alzato laterale di varie apparecchiature di tecnica nota, che operano secondo principi diversi, come meglio indicato nelle figure stesse;

fig. 8 è una vista in prospettiva, con parte asportate, di un'apparecchiatura di caricamento secondo una prima forma di esecuzione dell'invenzione;

fig. 9 è una vista in alzato laterale, parzialmente in sezione, dell'apparecchiatura di fig. 8;

fig. 10 è una vista in prospettiva di un'apparecchiatura di livellamento secondo una forma di esecuzione dell'invenzione;

fig. 11 è una vista in alzato laterale dell'apparecchiatura di fig. 10; figg. 12A e 12B sono due viste in pianta del dettaglio delle lame di livellamento secondo due forme di esecuzione diverse;

fig. 13A è una vista schematica in alzato laterale, parzialmente in sezione, di un'apparecchiatura di versamento e livellamento secondo una diversa forma di esecuzione, in fase di versamento; e

fig. 13B è una vista analoga a quella di fig. 13A, in una fase di livellamento.

Descrizione dettagliata di preferite forme d'esecuzione

Una macchina di fabbricazione per dischi abrasivi comprende tipicamente una pluralità di stazioni, in cui avvengono in successione varie fasi di assemblaggio, compattazione e completamento di un disco abrasivo.

A tal fine, una pluralità di stampi o impronte di stampi S passano in successione nelle varie stazioni, dove subiscono le varie fasi di lavorazione. Gli stampi S presentano tipicamente una cavità circolare C, nella quale viene versato il materiale abrasivo (allo stato granulare fluido) e deposti gli eventuali altri componenti (rondella metallica, reti di rinforzo, etichette sottili e così via). La cavità C presenta un perno centrale P, che serve a centrare i vari componenti e a determinare un foro centrale nel disco abrasivo (utilizzato poi per poter montare il disco abrasivo sulle rispettive macchine utensili). Il materiale contenuto in ciascuna cavità subisce una o più operazioni di compressione, sino a formare un disco semilavorato compatto che viene poi prelevato e fatto maturare in forno.

In una delle stazioni di lavorazione iniziali, si provvede al caricamento del materiale abrasivo nella cavità dello stampo S ed al suo successivo livellamento.

In fig. 8 è illustrata un'apparecchiatura di caricamento a peso. L'apparecchiatura di caricamento presenta, in modo di per sè noto, un magazzino superiore 1, in cui è miscelato materiale abrasivo granulare, una sottostante tramoggia di versamento 2, attraverso la quale il materiale giunge su un dispositivo di trasferimento a vibrazione 3 che lo convoglia al di sopra della zona di stazionamento dello stampo S.

A tal fine, il dispositivo di trasferimento 3 presenta uno scivolo di convogliamento a vibrazione 3a, che termina al di sopra di un bicchiere di caricamento 4, così da riempire quest'ultimo per caduta.

Il bicchiere 4 è montato su una struttura di supporto dotata di celle di carico, così da poter misurare il peso del materiale che cade all'interno del bicchiere 4. In tal modo, grazie ad un segnale in retroazione proveniente dalle celle di carico, è possibile pilotare il dispositivo di trasferimento 3 in modo che versi nel bicchiere 4 una quantità di peso predeterminato di materiale abrasivo.

Il bicchiere di caricamento 4 è di tipo rovesciabile, essendo montato a sbalzo su un albero girevole 4a, disposto con assetto orizzontale e comandato da un attuatore rotante 4b (motore elettrico, comando pneumatico o simili).

Il bicchiere di caricamento 4 è preferibilmente in forma di un contenitore cilindrico aperto verso l'alto e fissato lateralmente all'albero 4a. La rotazione provocata dall'attuatore 4b è quindi in grado di far rotare il bicchiere di caricamento 4 secondo un suo asse trasversale ed orizzontale, sino a provocarne il rovesciamento e quindi l'espulsione del suo contenuto per caduta verso il basso.

Come visibile nelle figg. 8 e 9, il baricentro del bicchiere di caricamento 4 giace al di sopra dello stampo S.

Secondo l'invenzione, inoltre, l'estremità superiore del perno centrale P della cavità C è provvisto di un'ogiva 5. L'ogiva 5 ha lo scopo di interagire con la massa di materiale proveniente dal bicchiere di caricamento 4 e contribuire alla sua diffusione uniforme nella cavità C dello stampo. Con questo accorgimento, la Richiedente ha potuto rilevare che la distribuzione del materiale abrasivo sul fondo della cavità C avviene in modo molto migliore che non senza ogiva 5. A tal fine, il rapporto dimensionale dell'ogiva è tale che il rapporto tra la sua altezza e il suo diametro trasversale di base sia superiore a 0,8, preferibilmente superiore a 1.

Inoltre, preferibilmente, l'interno del bicchiere di caricamento 4 è suddiviso mediante una o più sottili pareti di partizione (non rappresentate). Ciò ha lo scopo di suddividere la massa di materiale abrasivo al suo interno, con due effetti benefici durante il rovesciamento: da una parte si riduce l'effetto di trascinamento reciproco dei granelli di abrasivo e, dall'altra, si impedisce che la massa possa muoversi eccessivamente nel bicchiere durante il rovesciamento (andando ad occupare i volumi più distanti dall'asse di rotazione, con inevitabile accelerazione della massa). Questi due effetti contribuiscono vantaggiosamente a ridurre l'eventuale proiezione dell'abrasivo durante la rotazione, ottenendo quindi un versamento più dolce ed uniforme nella cavità C dello stampo S, oppure permettendo di aumentare la velocità di rotazione senza compromettere l'omogeneità di versamento.

Complessivamente si ottiene così una migliore distribuzione del materiale abrasivo nella cavità C dello stampo. Si è infatti constatato che, in normali condizioni operative, la massa di abrasivo si distribuisce uniforme e con uno spessore livellato, a differenza di quanto avveniva nella tecnica nota. Ciò facilita enormemente la successiva fase di livellamento.

In via alternativa o aggiuntiva, l'imboccatura aperta del bicchiere di caricamento 4 presenta un bordo o labbro perimetrale ripiegato verso l'interno: anche questo accorgimento è vantaggioso per contenere e convogliare meglio la massa di materiale ed evitare che venga proiettata con forte energia, distribuendosi malamente nello stampo.

Secondo una prima forma di esecuzione dell'invenzione, a valle dell'apparecchiatura di caricamento è prevista una stazione con una unità di livellamento illustrata nelle figg. 10-12B.

Lo stampo S, una volta riempito con il materiale abrasivo, viene spostato sotto l'unità di livellamento, con il perno P centrato su un asse di rotazione R-R' di una testa di livellamento L.

La testa di livellamento L presenta un portalame 10 condotto in rotazione secondo l'asse di rotazione verticale R-R', mediante un motore 11 con relativo riduttore. La testa di livellamento L è montata traslabile secondo un asse verticale, movimentata mediante un secondo motore 12; in questo modo, il portalame 10 può essere sollevato all'arrivo dello stampo S e successivamente abbassato sullo stampo S, per eseguire il livellamento del materiale abrasivo.

Sul portalame 10 sono montate due lame di livellamento 13a e 13b, provviste di due bordi inferiori rettilinei e disposti a filo di un piano comune orizzontale.

Preferibilmente le due lame 13a e 13b presentano una serie di forellini allineati 14 disposti in prossimità dei bordi inferiori. Questa configurazione si è dimostrata particolarmente efficace per uniformare e livellare la massa di materiale abrasivo nello stampo.

Nelle figg. 12A e 12B sono illustrate due diverse disposizioni delle lame di livellamento 13a e 13b che, dopo ampia sperimentazione, si sono dimostrare maggiormente efficaci. In entrambi i casi, i bordi inferiori delle lame, che giacciono sul medesimo piano orizzontale, sono disposti sfalsati tra loro di un angolo, rispetto al centro di rotazione, maggiore di 90°. Inoltre va notato che il bordo inferiore di una delle due lame si estende radialmente dal perno centrale P sino ad una certa distanza, rispettivamente d' e d", dal perimetro circolare interno della cavità C dello stampo; viceversa, il bordo inferiore dell'altra lama si estende dal perimetro circolare interno della cavità C sino a breve distanza, rispettivamente D' e D", dal perno centrale P; in questa seconda lama, l'andamento in corrispondenza dell'estremità interna è tangenziale al perno P.

Le differenze più significative fra queste due soluzioni preferite, sta nel fatto che la prima forma di esecuzione (fig. 12A) ha bordi di lama rettilinei sfalsati angolarmente tra loro di circa 130°, mentre nella seconda forma di esecuzione (fig. 12B) i due bordi di lama sono concavi dallo stesso lato e sono sfalsati angolarmente tra loro di circa 180°.

L'apparecchiatura di livellamento è concepita per mantenere sollevata la testa di livellamento L finché la cavità C dello stampo non sia disposta in corrispondenza dell'asse di rotazione R-R'. Dopodiché la testa di livellamento L viene abbassata sino a portare le due lame 13a e 13b all'interno della cavità dello stampo, ad una quota prestabilita in base alla quantità di materiale presente al suo interno. La successiva rotazione delle lame 13a, 13b intorno all'asse di rotazione R-R', produce un rapido livellamento del materiale abrasivo. Al termine della fase di livellamento, la testa L viene nuovamente sollevata per poter liberare lo stampo e accogliere quello successivo.

In un preferito sistema di fabbricazione per dischi abrasivi, è prevista in sequenza un'apparecchiatura di caricamento e due unità di livellamento analoghe: in questo modo, una prima unità di livellamento esegue una prima operazione di omogeneizzazione e spianamento del materiale abrasivo e poi, una seconda unità di livellamento, esegue nel medesimo stampo il livellamento di fino. Si ottiene così un livellamento perfetto ed una distribuzione omogenea di massa abrasiva, suddividendo il livellamento in due stazioni successive, così da non influire eccessivamente sui tempi del singolo passo di ciclo.

Nelle figg. 13A e 13B è illustrata una seconda forma di esecuzione di un'apparecchiatura di caricamento secondo l'invenzione. Parti corrispondenti alla prima forma di esecuzione sono indicate con gli stessi numeri di riferimento provvisti di apice.

La differenza principale rispetto a quanto illustrato sopra, riguarda il fatto che l'apparecchiatura svolge in questo caso sia la funzione di caricamento sia la funzione di livellamento. A tale scopo, al di sotto del bicchiere di caricamento 4' è prevista una testa portalame 10' con una cavità passante o condotto centrale, coassiale con l'asse di rotazione verticale Z-Z' della testa 10'. Quest'ultima è dunque montata girevole sull'asse Z-Z' mediante cuscinetti esterni 10'a e presenta un condotto centrale tubolare, eventualmente raccordato superiormente ad una tramoggia a tronco di cono 10'b. La testa 10' è azionata in rotazione da un motore 11', per esempio mediante una cinghia dentata ll'a che agisce su una dentatura esterna solidale alla testa 10'.

Nella parte inferiore, la testa portalame 10' presenta una coppia di staffe di supporto 10'b alle quali sono fissate rispettive lame di livellamento 13a' e 13b'.

In questo caso un'ogiva 5' è di forma conica e presenta un'altezza molto maggiore e quindi un allungamento molto più pronunciato di quanto mostrato nella precedente forma di esecuzione. L'ogiva 5' è destinata ad entrare parzialmente nel condotto tubolare della testa portalame 10'.

Per evitare che si verifichino delle interferenze durante il movimento dello stampo S' al di sotto dell'asse di rotazione Z-Z', l'ogiva 5' in questo caso è solidale con la testa portalame 10', per esempio trattenuta in posizione centrale mediante sottili razze 5'a che connettono la superficie dell'ogiva 5' con la superficie interna del condotto centrale della testa 10'.

In questo modo, l'ogiva 5' viene mantenuta sollevata con la testa portalame 10' al sopraggiungere dello stampo S (fig. 13A). Dopodiché l'ogiva 5' viene abbassata insieme alle lame 13a' e 13b', quando la testa portalame 10' viene abbassata sullo stampo S', e finisce in prossimità dell'estremità superiore del perno P' (fig. 13B).

Preferibilmente il movimento verticale delle lame 13a' e 13b' ha una corsa maggiore che non quella deN'ogiva 5', ciò che si può conseguire mediante due comandi di movimento indipendenti, oppure montando l'ogiva 5' su un sistema di scorrimento elastico che consenta alle lame 13a' e 13b' di proseguire la corsa verso il basso anche quando l'ogiva sia arrivata in battuta sull'estremità superiore del perno P'.

Secondo questa forma di esecuzione, la fase di versamento del materiale abrasivo e di livellamento avvengono in stretta successione nella stessa stazione. Eventualmente si può prevedere un livellamento di breve durata e poi un successivo livellamento con una unità di livellamento separata a valle, per esempio come quella illustrata in fig. 11.

Come ben si comprende, grazie a questa originale configurazione dell'apparecchiatura di caricamento e livellamento, si possono perfettamente conseguire gli scopi esposti nelle premesse.

In particolare, è possibile ottenere una efficace distribuzione iniziale del materiale abrasivo nello stampo, che facilita la successiva operazione di livellamento. La costruzione è tale che i tempi di lavorazione rimangono limitati, pur conseguendo una eccellente uniformità di distribuzione della massa nello stampo.

S'intende comunque che l'invenzione non è limitata alle particolari configurazioni illustrate, che costituiscono esempi non limitativi della portata dell'invenzione, ma che numerose varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione stessa.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di stampaggio per dischi abrasivi composti almeno da una massa di materiale abrasivo inizialmente allo stato granulare fluido e comprendente almeno uno stampo (S), provvisto di una o più cavità di stampaggio (C) dotate di un perno di centramento (P), ed almeno un'apparecchiatura di caricamento in peso di detta massa abrasiva nella cavità di stampo (C) ed un'apparecchiatura di livellamento di detta massa abrasiva nella cavità di stampo (C), a monte di una pressa di compattamento di detta massa di materiale abrasivo, caratterizzato da ciò che detta apparecchiatura di caricamento in peso comprende una unità di pesatura e versamento (1, 2, 3, 3a) di detta massa di materiale abrasivo, atta ad erogare una quantità predeterminata di materiale abrasivo in un bicchiere di caricamento (4, 4') a rovesciamento, disposto in corrispondenza di una posizione di stazionamento di detta cavità (C) di stampaggio, ed in cui un'estremità superiore di detto perno di centramento (P) nella cavità di stampaggio (C) è abbinata ad una ogiva (5, 5') il cui rapporto tra altezza e diametro di base è superiore a 0,8, preferibilmente superiore a 1.
2. 2. Sistema di stampaggio per dischi abrasivi come in 1, in cui detto bicchiere di caricamento (4, 4') è in forma di un contenitore cilindrico aperto da una parte ed è dotato di partizioni interne che suddividono la massa di materiale abrasivo.
3. 3. Sistema di stampaggio per dischi abrasivi come in 1 o 2, in cui detto bicchiere di caricamento (4, 4') è provvisto di un bordo di imboccatura ripiegato verso l'interno.
4. 4. Sistema di stampaggio per dischi abrasivi come in 1, 2 o 3, in cui detta apparecchiatura di livellamento comprende una testa portalame (10, 10') girevole su un asse verticale (R-R', Z-Z') mediante una relativa prima motorizzazione (11, 11') e traslabile verticalmente tramite una rispettiva seconda motorizzazione (12), provvista di una coppia di lame (13a, 13b, 13a', 13b') con rispettivi bordi inferiori a filo di un medesimo piano orizzontale.
5. 5. Sistema di stampaggio per dischi abrasivi come in 4, in cui dette lame sono provviste di una serie di forellini passanti (14, 14') disposti in prossimità dei relativi bordi inferiori.
6. 6. Sistema di stampaggio per dischi abrasivi come in 4 o 5, in cui dette lame sono fra loro sfalsate angolarmente di almeno 90°, quando viste in pianta.
7. 7. Sistema di stampaggio per dischi abrasivi come in 6, in cui il bordo inferiore di una prima di dette lame (13a) si estende radialmente da detto perno centrale (P) sino ad una certa distanza (d', d") dal perimetro circolare interno di detta cavità (C), mentre il bordo inferiore di una seconda lama (13b) si estende dal perimetro circolare interno di detta cavità (C) sino a breve distanza (D', D") dal detto perno centrale (P).
8. 8. Sistema di stampaggio per dischi abrasivi come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui sono previste due apparecchiature di livellamento in successione.
9. 9. Sistema di stampaggio per dischi abrasivi come in una qualsiasi delle rivendicazioni 4 a 7, in cui detta apparecchiatura di livellamento è integrata in detta apparecchiatura di caricamento, detta testa portalame (10') essendo dotata di un canale passante centrale al di sopra del quale è disposto detto bicchiere di caricamento (4, 4').
10. 10. Sistema di stampaggio per dischi abrasivi come in 9, in cui detta ogiva (5') è solidale in traslazione verticale con detta testa portalame (10').