IT201800002893A1 - PRESS FOR THE DEFORMATION OF METALLIC MATERIALS FOR INDUSTRIAL USE - Google Patents
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Description
Titolo: PRESSA PER LA DEFORMAZIONE DI MATERIALI METALLICI AD USO INDUSTRIALE Title: PRESS FOR THE DEFORMATION OF METALLIC MATERIALS FOR INDUSTRIAL USE
Il presente trovato ha come oggetto una pressa per la deformazione di materiali metallici ad uso industriale. The present invention relates to a press for deforming metal materials for industrial use.
In particolare la pressa cui si riferisce l'invenzione è idonea alla piegatura, sagomatura, imbutitura (o all'esecuzione di una qualsiasi altra deformazione) di una lastra metallica (di fatto una lamiera). In particular, the press to which the invention refers is suitable for bending, shaping, drawing (or for carrying out any other deformation) of a metal plate (actually a plate).
Le lavorazioni industriali si distinguono tra lavorazioni su materia prima di relativamente facile deformabilità (che prevedono un impegno di potenza sostanzialmente limitato) e lavorazioni su materia prima non facilmente deformabile. Industrial processing is distinguished between processing on raw material that is relatively easy to deform (which require a substantially limited power commitment) and processing on raw material that is not easily deformable.
Una rilevante parte dell'interesse dell'industria è rivolta alla seconda tipologia di lavorazioni, in quanto la stessa richiede macchinari dedicati che devono garantire elevatissime pressioni di esercizio. A significant part of the industry's interest is aimed at the second type of processing, as it requires dedicated machinery that must guarantee very high operating pressures.
Le applicazioni industriali di tipo noto per questa seconda tipologia di lavorazioni prevedono attualmente l'utilizzo di presse ad azionamento meccanico e di presse ad azionamento idraulico. The known industrial applications for this second type of processing currently provide for the use of mechanically operated presses and hydraulically operated presses.
Le prime implicano l'adozione di componenti di grandi dimensioni e quindi presentano masse enormi in movimento: queste caratteristiche implicano un impegno di potenza di alimentazione elevatissimo, da coniugare con ingombri complessivi rilevanti. Le seconde, pur risultando generalmente più versatili e meno ingombranti delle prime, richiedono un circuito idraulico di potenza per la loro alimentazione; tale circuito idraulico deve essere sempre in esercizio (anche nelle fasi di sosta della pressa) determinando un notevole consumo di energia e, inoltre, implica rispettivi ingombri e predisposizioni tecniche per il suo alloggiamento ed installazione. The former imply the adoption of large components and therefore have enormous masses in motion: these characteristics imply a very high power supply commitment, to be combined with significant overall dimensions. The latter, although generally more versatile and less bulky than the former, require a power hydraulic circuit for their power supply; this hydraulic circuit must always be in operation (even when the press is stopped) causing a considerable energy consumption and, moreover, it implies respective dimensions and technical arrangements for its housing and installation.
Entrambe le tipologie di presse ad elevata potenza di tipo noto (meccanica ed idraulica) necessitano di lubrificazione e ciò determina un incremento dei costi di gestione, nonché l'adozione di misure per il contenimento e la segregazione dei fluidi di lubrificazione. Both types of known high-power presses (mechanical and hydraulic) require lubrication and this determines an increase in operating costs, as well as the adoption of measures for the containment and segregation of lubrication fluids.
Compito principale del presente trovato è quello di risolvere i problemi sopra esposti, proponendo una pressa per la deformazione di materiali metallici ad uso industriale che garantisca un ridotto impegno di potenza, anche in conformità alle politiche di "risparmio energetico" in costante affrancamento nei paesi industrializzati. Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di proporre una pressa per la deformazione di materiali metallici ad uso industriale di dimensioni sostanzialmente compatte e con componenti di massa sostanzialmente contenuta. The main aim of the present invention is to solve the above problems by proposing a press for the deformation of metal materials for industrial use which guarantees a reduced power requirement, also in compliance with the "energy saving" policies in constant liberation in industrialized countries. . Within this aim, an object of the invention is to propose a press for the deformation of metallic materials for industrial use of substantially compact dimensions and with components of substantially limited mass.
Un altro scopo del trovato è quello di proporre una pressa per la deformazione di materiali metallici ad uso industriale versatile. Another object of the invention is to propose a press for deforming metal materials for versatile industrial use.
Un altro scopo del trovato è quello di proporre una pressa per la deformazione di materiali metallici ad uso industriale che non richieda lubrificazione costante e che quindi garantisca una ottimale pulizia degli ambienti in cui è installata. Another object of the invention is to propose a press for the deformation of metallic materials for industrial use which does not require constant lubrication and which therefore guarantees optimum cleaning of the environments in which it is installed.
Ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare una pressa per la deformazione di materiali metallici ad uso industriale di costi contenuti, di relativamente semplice realizzazione pratica e di sicura applicazione. A further object of the present invention is to provide a press for the deformation of metallic materials for industrial use of low cost, relatively simple to make in practice and safe to apply.
Questo compito e questi scopi vengono raggiunti dalla pressa per la deformazione di materiali metallici ad uso industriale del tipo comprendente un telaio strutturale per il sostegno di uno stampo e di un contro-stampo fisso, almeno uno dei quali traslabile lungo rispettive guide di detto telaio, caratterizzata dal fatto che detto stampo è solidale ad una piastra scorrevole lungo rispettive guide di detto telaio, detta piastra essendo asservita ad un rispettivo attuatore comprendente un componente, preferibilmente scelto tra viti a rulli satelliti, viti a ricircolo di sfere, viti a ricircolo di rulli e simili, almeno un primo motore elettrico di azionamento avente un primo valore di velocità nominale ed un primo valore di coppia nominale, primo motore accoppiato al componente per mezzo di un organo preferibilmente scelto tra una cinghia, una catena, un giunto cardanico, un giunto di trasmissione e simili, ed almeno un secondo motore elettrico di azionamento avente un secondo valore di velocità nominale inferiore al primo ed un secondo valore di coppia nominale superiore al primo, secondo motore accoppiato al componente per mezzo di un giunto ad innesto/disinnesto automatico. This task and these purposes are achieved by the press for deforming metal materials for industrial use of the type comprising a structural frame for supporting a mold and a fixed counter-mold, at least one of which can be moved along respective guides of said frame, characterized by the fact that said mold is integral with a plate sliding along respective guides of said frame, said plate being enslaved to a respective actuator comprising a component, preferably selected from planetary roller screws, ball recirculating screws, roller recirculating screws and the like, at least a first electric drive motor having a first nominal speed value and a first nominal torque value, first motor coupled to the component by means of a member preferably selected from a belt, a chain, a cardan joint, a joint and the like, and at least a second electric drive motor having a second value of nominal speed lower than the first and a second nominal torque value higher than the first, second motor coupled to the component by means of an automatic engagement / disengagement coupling.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, della pressa per la deformazione di materiali metallici ad uso industriale secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the description of a preferred but not exclusive embodiment of the press for deforming metal materials for industrial use according to the invention, illustrated by way of non-limiting example, in the accompanying drawings, in which :
la fig.1 rappresenta, in vista assonometrica, una pressa per la deformazione di materiali metallici ad uso industriale secondo il trovato; Fig. 1 is an axonometric view of a press for deforming metal materials for industrial use according to the invention;
la fig.2 rappresenta, in vista assonometrica sezionata secondo un piano frontale mediano, la pressa di figura 1; Fig. 2 represents, in an axonometric sectional view according to a median front plane, the press of Fig. 1;
la fig.3 rappresenta, in vista assonometrica sezionata secondo un piano sagittale mediano, la pressa di figura 1; Fig. 3 represents, in an axonometric sectioned view according to a median sagittal plane, the press of Fig. 1;
la fig.4 rappresenta, in vista assonometrica parzialmente sezionata, la parte superiore della pressa secondo il trovato; Fig. 4 is a partially sectioned axonometric view of the upper part of the press according to the invention;
la fig.5 rappresenta, in vista frontale sezionata secondo un piano frontale mediano, la parte superiore di figura 4; Fig. 5 represents, in a sectioned front view along a median front plane, the upper part of Fig. 4;
la fig.6 rappresenta, in vista assonometrica parzialmente sezionata, la parte inferiore della pressa secondo il trovato; Fig. 6 is a partially sectioned axonometric view of the lower part of the press according to the invention;
la fig.7 rappresenta, in vista frontale sezionata secondo un piano frontale mediano, la parte inferiore di figura 6. Fig. 7 represents, in a sectioned front view along a median front plane, the lower part of Fig. 6.
Con particolare riferimento a tali figure è indicato globalmente con 1 una pressa per la deformazione di materiali metallici ad uso industriale (ciò che si intende nella presente trattazione con la definizione "materiali ad uso industriale" è già stato chiarito nella parte iniziale della relazione, con principale riferimento alla lavorazione a freddo ed a caldo delle lamiere metalliche, applicando processi del tipo dello stampaggio, imbutitura, tranciatura, piegatura e simili). Non si esclude l'utilizzo della pressa 1 secondo il trovato per eseguire deformazioni di elementi metallici non laminari. La pressa 1 comprende un telaio strutturale 2 per il sostegno di uno stampo 3 e di un contro-stampo fisso 4. With particular reference to these figures, 1 generally indicates a press for the deformation of metallic materials for industrial use (what is meant in the present discussion with the definition "materials for industrial use" has already been clarified in the initial part of the report, with main reference to cold and hot working of metal sheets, applying processes such as stamping, drawing, shearing, bending and the like). The use of the press 1 according to the invention to deform non-laminar metal elements is not excluded. The press 1 comprises a structural frame 2 for supporting a mold 3 and a fixed counter-mold 4.
Lo stampo 3 o il contro-stampo fisso 4 o entrambi risultano essere traslabili lungo rispettive guide 5 e 6 del telaio 2. The mold 3 or the fixed counter-mold 4 or both are translatable along respective guides 5 and 6 of the frame 2.
Secondo il trovato, lo stampo 3 può efficientemente essere solidale ad una piastra 7 scorrevole lungo rispettive guide 5 del telaio 2. La piastra 7 risulta convenientemente asservita ad un rispettivo attuatore 8 il quale, a sua volta comprende un componente 9, preferibilmente scelto tra viti a rulli satelliti, viti a ricircolo di sfere, viti a ricircolo di rulli e simili, almeno un primo motore elettrico di azionamento 10 avente un primo valore di velocità nominale ed un primo valore di coppia nominale ed almeno un secondo motore elettrico di azionamento 11 avente un secondo valore di velocità nominale inferiore a quella del primo motore 10 ed un secondo valore di coppia nominale superiore a quella del primo motore 10. According to the invention, the mold 3 can efficiently be integral with a plate 7 sliding along respective guides 5 of the frame 2. The plate 7 is conveniently enslaved to a respective actuator 8 which, in turn, comprises a component 9, preferably selected from screws. with planetary rollers, ball screws, roller screws and the like, at least one first electric drive motor 10 having a first rated speed value and a first rated torque value and at least one second electric drive motor 11 having a second rated speed value lower than that of the first motor 10 and a second rated torque value higher than that of the first motor 10.
Il primo motore 10 risulterà accoppiato al componente 9 per mezzo di un organo preferibilmente scelto tra una cinghia, una catena, un giunto cardanico, un giunto di trasmissione e simili. The first motor 10 will be coupled to the component 9 by means of a member preferably selected from a belt, a chain, a cardan joint, a transmission joint and the like.
Ad esempio, sull'albero 12 del primo motore 10 potrà essere vincolata una puleggia 13, una seconda puleggia 14 sarà invece vincolata all'albero girevole 15 del componente 9: tra le due pulegge 13 e 14 saranno disposti i mezzi di trasmissione (in particolare una cinghia, anche di tipo dentato e/o sagomato, una catena e simili). Non si esclude la possibilità di adottare altri mezzi di trasmissione per l'accoppiamento del primo motore all'albero girevole 15. For example, on the shaft 12 of the first motor 10 a pulley 13 can be constrained, a second pulley 14 will instead be constrained to the rotating shaft 15 of the component 9: between the two pulleys 13 and 14 the transmission means will be arranged (in particular a belt, also of toothed and / or shaped type, a chain and the like). The possibility of adopting other transmission means for coupling the first motor to the rotating shaft 15 is not excluded.
Si specifica inoltre che, secondo il trovato, il secondo motore 11 risulta accoppiato al componente 9 (in particolare al suo albero girevole 15) per mezzo di un giunto 16 ad innesto/disinnesto automatico. It is further specified that, according to the invention, the second motor 11 is coupled to the component 9 (in particular to its rotating shaft 15) by means of a coupling 16 with automatic engagement / disengagement.
Con particolare riferimento ad una soluzione realizzativa di indubbio interesse pratico ed applicativo, il contro-stampo fisso 4 può essere proficuamente solidale ad un piano 17 scorrevole lungo rispettive guide 6 del telaio 2. With particular reference to an embodiment of undoubted practical and applicative interest, the fixed counter-mold 4 can be advantageously integral with a plane 17 sliding along respective guides 6 of the frame 2.
Il piano scorrevole 17 è asservito ad un rispettivo attuatore 18 il quale comprende un elemento 19, preferibilmente scelto tra viti a rulli satelliti, viti a ricircolo di sfere, viti a ricircolo di rulli e simili ed almeno un terzo motore elettrico di azionamento 20, accoppiato all'elemento 19 attraverso mezzi di trasmissione. I mezzi di trasmissione possono essere validamente costituiti da almeno una puleggia motrice 21 vincolata all'albero 22 del terzo motore 20 e da una puleggia condotta 23 solidale all'albero girevole 24 dell'elemento 19. The sliding plane 17 is enslaved to a respective actuator 18 which comprises an element 19, preferably selected from planetary roller screws, ball screws, roller screws and the like and at least a third electric drive motor 20, coupled to the element 19 through transmission means. The transmission means can be validly constituted by at least one driving pulley 21 constrained to the shaft 22 of the third motor 20 and by a driven pulley 23 integral with the rotating shaft 24 of the element 19.
Tra le due pulegge 21 e 23 potranno quindi essere collocati dispositivi di trasmissione del tipo di cinghie, anche dentate e/o sagomate, catene, giunti cardanici, giunti di trasmissione e simili. Con particolare riferimento ad una soluzione realizzativa di indubbio interesse pratico ed applicativo rappresentata a titolo esemplificativo nelle allegate figure, si prevede la possibilità di interporre tra la puleggia 22 e la puleggia 23 un gruppo intermedio 25 destinato a modificare la velocità di trascinamento in funzione di rispettive pulegge interne calettate su un medesimo asse rotante (folle). Between the two pulleys 21 and 23 it is therefore possible to place transmission devices of the type of belts, including toothed and / or shaped belts, chains, cardan joints, transmission joints and the like. With particular reference to an embodiment of undoubted practical and applicative interest represented by way of example in the attached figures, it is possible to interpose between the pulley 22 and the pulley 23 an intermediate group 25 intended to modify the dragging speed according to respective internal pulleys keyed on the same rotating axis (idle).
E' importante specificare che la pressa 1 secondo il trovato comprende un'unità di controllo e gestione (non rappresentata nelle allegate figure) alla quale sono asserviti i motori (in particolare il primo motore 10, il secondo motore 11 e, qualora ci si riferisca alla soluzione realizzativa descritta in precedenza, il motore 20). It is important to specify that the press 1 according to the invention comprises a control and management unit (not shown in the attached figures) to which the motors are enslaved (in particular the first motor 10, the second motor 11 and, if we refer to to the embodiment described above, the motor 20).
L'unità di controllo e gestione sarà preposta alla regolazione di parametri di alimentazione elettrica dei motori 10, 11 e 20, allo scopo di regolare la loro velocità di rotazione e la coppia che possono erogare, in funzione delle specifiche fasi operative nelle quali si trova la pressa 1. Con particolare riferimento ad una versione attuativa di indubbio interesse pratico ed applicativo, ciascun motore 10, 11 e 20 può favorevolmente comprendere un trasduttore di spostamento (non rappresentato nelle allegate figure) del tipo preferibilmente scelto tra un trasduttore di spostamento induttivo (quale ad esempio un resolver), un trasduttore di spostamento capacitivo, un trasduttore di spostamento ottico, un trasduttore di spostamento elettromagnetico e simili. The control and management unit will be responsible for regulating the electrical power supply parameters of the motors 10, 11 and 20, in order to regulate their rotation speed and the torque they can deliver, according to the specific operating phases in which it is located. the press 1. With particular reference to an embodiment version of undoubted practical and applicative interest, each motor 10, 11 and 20 can favorably comprise a displacement transducer (not shown in the attached figures) of the type preferably selected from an inductive displacement transducer ( such as for example a resolver), a capacitive displacement transducer, an optical displacement transducer, an electromagnetic displacement transducer and the like.
I trasduttori associati ai motori 10, 11 e 20 potranno essere convenientemente connessi all'unità di controllo e gestione per la regolazione, in retroazione, della velocità dei dei motori 10, 11 e 20 e per la relativa sincronizzazione in corrispondenza di specifiche configurazioni di funzionamento. The transducers associated with the motors 10, 11 and 20 can be conveniently connected to the control and management unit for the adjustment, in feedback, of the speed of the motors 10, 11 and 20 and for the relative synchronization in correspondence with specific operating configurations. .
In particolare si presentano condizioni di funzionamento in corrispondenza delle quali è necessaria la perfetta sincronizzazione tra l'asse 15 del componente 9 (trascinato in rotazione dall'albero 12 del motore 10) e l'asse di rotazione del motore 11. In particular, operating conditions occur in which perfect synchronization is required between the axis 15 of the component 9 (rotated by the shaft 12 of the motor 10) and the rotation axis of the motor 11.
Più specificamente, per le traslazioni rapide della piastra 7 (fasi di avvicinamento ed allontanamento dello stampo 3 dal contro-stampo fisso 4) si ricorrerà al motore 10 che sarà scelto allo scopo di garantire una elevata velocità di rotazione, a fronte di una coppia massima erogata di entità contenuta. More specifically, for the rapid translations of the plate 7 (phases of approaching and moving away of the mold 3 from the fixed counter-mold 4) the motor 10 will be used, which will be chosen in order to guarantee a high rotation speed, against a maximum torque disbursed of a limited amount.
Quando lo stampo 3 risulterà prossimo al materiale da sottoporre a deformazione occorrerà innestare anche il secondo motore 11, il quale, a differenza del primo motore 10, presenterà una velocità nominale di rotazione sostanzialmente bassa, ma sarà capace di erogare una coppia di entità molto elevata. When the mold 3 is close to the material to be deformed, the second motor 11 will also need to be engaged, which, unlike the first motor 10, will have a substantially low rated rotation speed, but will be capable of delivering a very high torque. .
In fase di avvicinamento (o allontanamento) l'albero 15 del componente 9 sarà unicamente connesso (e quindi posto in rotazione) dal primo motore 10: sarà quindi possibile portarlo in rotazione ad elevata velocità (in conformità con la velocità nominale di rotazione del motore 10) con conseguente rapida traslazione della piastra 7 (in condizioni di avvicinamento/allontanamento dello stampo 3 dal contro-stampo fisso 4). In the approaching (or moving away) phase, shaft 15 of component 9 will only be connected (and therefore set in rotation) by the first motor 10: it will therefore be possible to rotate it at high speed (in accordance with the nominal rotation speed of the motor 10) with consequent rapid translation of the plate 7 (in conditions of approach / removal of the mold 3 from the fixed counter-mold 4).
Quando lo stampo 3 si troverà in prossimità del contro-stampo fisso 4 (con l'interposizione del materiale da sottoporre a deformazione) l'unità di controllo e gestione comanderà un rallentamento al primo motore 10 ed avvierà il secondo motore 11 fino a quando non si verificherà una condizione di perfetta sincronia dell'albero 15 del componente 9 con l'albero 26 del secondo motore 11. When the mold 3 is in proximity to the fixed counter-mold 4 (with the interposition of the material to be subjected to deformation) the control and management unit will slow down the first motor 10 and start the second motor 11 until a condition of perfect synchronization of the shaft 15 of the component 9 with the shaft 26 of the second motor 11 will occur.
A questo punto l'unità potrà comandare l'innesto del giunto 16 (che potrà verificarsi in seguito all'alimentazione di un elettromagnete che possa accoppiare rigidamente due porzioni normalmente disgiunte del giunto 16). At this point the unit will be able to control the engagement of the joint 16 (which can occur following the power supply of an electromagnet that can rigidly couple two normally disjoint portions of the joint 16).
Il secondo motore 11 provvederà quindi ad esercitare una coppia di elevata entità sull'albero 15 del componente 9, cui corrisponderà una elevata forza di compressione dello stampo 3 sul contro-stampo fisso 4 e la conseguente deformazione del materiale tra essi interposto (l'avanzamento dello stampo 3 verso il controstampo fisso 4 si verificherà a bassa velocità in quanto la velocità nominale di rotazione del secondo motore 11 è molto inferiore a quella del primo motore 10). The second motor 11 will then exert a high torque on the shaft 15 of the component 9, which will correspond to a high compression force of the mold 3 on the fixed counter-mold 4 and the consequent deformation of the material interposed between them (the advancement of the mold 3 towards the fixed counter-mold 4 will occur at low speed since the nominal speed of rotation of the second motor 11 is much lower than that of the first motor 10).
Il primo motore 10 rimane sempre accoppiato all'asse 15 (per mezzo della cinghia e/o della catena disposta tra la puleggia 13 e la puleggia 14) e quindi contribuisce (seppure fornendo una coppia di bassa entità) anche in fase di formatura del materiale da deformare (la maggioranza della coppia che consente di esercitare la necessaria pressione dello stampo 3 sul materiale è comunque fornita dal secondo motore 11). The first motor 10 always remains coupled to the axis 15 (by means of the belt and / or the chain arranged between the pulley 13 and the pulley 14) and therefore contributes (albeit providing a low torque) even during the forming of the material. to be deformed (the majority of the torque which allows to exert the necessary pressure of the mold 3 on the material is in any case supplied by the second motor 11).
Una volta che sia stata attribuita la forma al materiale posto tra stampo 3 e contro-stampo fisso 4 si fermeranno entrambe i motori (il primo 10 ed il secondo 11) e se ne invertirà il senso di rotazione. Once the shape has been attributed to the material placed between the mold 3 and the fixed counter-mold 4, both motors (the first 10 and the second 11) will stop and their direction of rotation will be reversed.
In questo modo, in una prima fase di allontanamento dello stampo 3 dal contro-stampo fisso 4, la forza applicata per l'allontanamento reciproco sarà sostanzialmente della medesima entità della forza applicata in fase di formatura (la forza sarà la medesima in quanto i motori 10 e 11 possono esercitare la medesima coppia in entrambe i sensi di rotazione ed in quanto il componente 9 sarà scelto di tipo reversibile). In this way, in a first phase of moving the mold 3 away from the fixed counter-mold 4, the force applied for the mutual removal will be substantially the same amount as the force applied in the forming phase (the force will be the same as the motors 10 and 11 can exert the same torque in both directions of rotation and as the component 9 will be chosen of the reversible type).
Ovviamente non si esclude che la forza applicata in fase di avvicinamento e quella esercitata in fase di allontanamento siano differenti, anche in maniera sensibile, nell'ambito dell'applicazione del presente trovato. Obviously, it is not excluded that the force applied in the approach phase and that exerted in the removal phase are different, even in a significant way, within the scope of the application of the present invention.
Il vantaggio di disporre di una forza di estrazione di elevata intensità risiede nella possibilità di estrarre lo stampo 3 dal controstampo fisso 4 anche qualora il materiale sottoposto a deformazione si sia bloccato in uno di essi (ad esempio a causa di ritiri o di contrazioni/espansioni elastiche). The advantage of having a high intensity extraction force lies in the possibility of extracting the mold 3 from the fixed counter-mold 4 even if the material subjected to deformation is stuck in one of them (for example due to shrinkage or contractions / expansions elastic).
La perfetta reversibilità della pressa 1 la rende quindi perfettamente adatta ad operare su qualsiasi tipo di materiale, disponendo di caratteristiche che la rendono idonea a prevenire il bloccaggio del pezzo appena sottoposto a formatura. The perfect reversibility of the press 1 therefore makes it perfectly suitable for operating on any type of material, having characteristics that make it suitable for preventing blocking of the piece just subjected to forming.
Si specifica che, allo scopo di facilitare l'espulsione del pezzo appena sottoposto a formatura, almeno una porzione scelta tra lo stampo 3 ed il contro-stampo fisso 4 può vantaggiosamente comprendere un espulsore 27 che consentirà il distacco del pezzo sottoposto a formatura dallo stampo 3 (o dal contro-stampo fisso 4) grazie all'azione di un suo stelo che si muoverà tra una configurazione ritratta ed una configurazione sporgente (rispetto alla superficie dello stampo 3 o del contro-stampo fisso 4). It is specified that, in order to facilitate the expulsion of the piece just subjected to molding, at least a portion chosen between the mold 3 and the fixed counter-mold 4 can advantageously comprise an ejector 27 which will allow the detachment of the piece subjected to molding from the mold. 3 (or from the fixed counter-mold 4) thanks to the action of a stem thereof which will move between a retracted configuration and a protruding configuration (with respect to the surface of the mold 3 or of the fixed counter-mold 4).
A puro titolo di esempio si segnala che è possibile l'utilizzo di un espulsore 27 ad azionamento pneumatico, sebbene siano previste anche altre tipologie di movimentazione (quali azionamenti elettrici o di altra tipologia). Purely by way of example, it should be noted that it is possible to use a pneumatically operated ejector 27, although other types of handling are also provided (such as electric or other types of drives).
In fase di avvicinamento/allontanamento dello stampo 3 al contro-stampo fisso 4 anche il movimento del piano scorrevole inferiore 17 (ottenuto grazie alla presenza dell'attuatore 18) favorisce la corretta formatura del materiale da deformare. During the approach / removal step of the mold 3 to the fixed counter-mold 4, the movement of the lower sliding plane 17 (obtained thanks to the presence of the actuator 18) also favors the correct shaping of the material to be deformed.
Si specifica che i motori elettrici 10, 11 e 20 saranno preferibilmente scelti di tipo brushless (sebbene non sia esclusa l'adozione di altri motori elettrici opportunamente controllati); questi sono compresi in un rispettivo gruppo di movimentazione provvisto del motore vero e proprio, di un rispettivo trasduttore (ad esempio un resolver, con riferimento alle soluzioni realizzative di attuale interesse applicativo) e di eventuali mezzi di raffreddamento del tipo di ventole e simili. It is specified that the electric motors 10, 11 and 20 will preferably be chosen of the brushless type (although the adoption of other suitably controlled electric motors is not excluded); these are comprised in a respective movement unit provided with the actual motor, with a respective transducer (for example a resolver, with reference to the constructive solutions of current application interest) and with any cooling means of the type of fans and the like.
Si specifica inoltre che tra l'estremità terminale del componente 9, preferibilmente scelto tra viti a rulli satelliti, viti a ricircolo di sfere, viti a ricircolo di rulli e simili, e la piastra di supporto 7 dello stampo 3 può vantaggiosamente essere interposta una cella di carico 28 asservita all'unità di controllo e gestione, per il rilievo della pressione esercitata dallo stampo 3 sul materiale industriale da deformare. It is also specified that between the terminal end of component 9, preferably selected from planetary roller screws, ball screws, roller screws and the like, and the support plate 7 of the mold 3, a cell can advantageously be interposed. load 28 enslaved to the control and management unit, for measuring the pressure exerted by the mold 3 on the industrial material to be deformed.
Il carico rilevato dalla cella 28 sarà un dato fondamentale per l'unità di controllo e gestione in quanto sulla base di tale dato potrà modulare e regolare la coppia erogata dai motori (primo motore 10, secondo motore 11 e terzo motore 20) in retroazione per un controllo puntuale e preciso (controllo in anello chiuso). The load detected by the cell 28 will be a fundamental data for the control and management unit as on the basis of this data it will be able to modulate and adjust the torque delivered by the motors (first motor 10, second motor 11 and third motor 20) in feedback for punctual and precise control (closed loop control).
Questa tipologia di controllo consente di applicare il carico in maniera ottimale, per garantire la stabilità e la qualità delle deformazioni generate sul materiale da deformare. Come accennato in precedenza, è opportuno che la forza applicata tra stampo 3 e piano scorrevole 17 sia la medesima sia per il reciproco avvicinamento, sia per il reciproco allontanamento. E' comunque prevista la possibilità di esercitare forze di differente intensità nelle differenti condizioni di avvicinamento ed allontanamento. This type of control allows to apply the load in an optimal way, to guarantee the stability and quality of the deformations generated on the material to be deformed. As previously mentioned, the force applied between the mold 3 and the sliding surface 17 should be the same both for the reciprocal approach and for the reciprocal removal. It is however possible to exert forces of different intensity in the different approach and departure conditions.
Per tale ragione il componente 9 e l'elemento 19 sono preferibilmente scelti tra viti a rulli satelliti, viti a ricircolo di sfere, viti a ricircolo di rulli e simili, sono di tipo reversibile: dovranno cioè essere in grado di applicare un valore di forza compreso tra zero e la forza massima prevista alla piastra 7 ed al piano scorrevole 17 sia in direzione di avvicinamento reciproco sia in direzione di allontanamento reciproco. For this reason, component 9 and element 19 are preferably chosen from planetary roller screws, ball screws, roller screws and the like, they are of the reversible type: that is, they must be able to apply a force value comprised between zero and the maximum force provided for the plate 7 and the sliding plane 17 both in the direction of mutual approach and in the direction of mutual withdrawal.
Viste le forze in gioco risulta preferibile l'adozione di componenti 9 ed elementi 19 costituiti da viti a rulli satelliti che consentono spostamenti veloci ma sono anche in grado di sopportare carichi elevatissimi. Given the forces involved, it is preferable to use components 9 and elements 19 consisting of planetary roller screws which allow fast displacements but are also capable of withstanding very high loads.
Si specifica che la pressa 1 secondo il trovato, in una sua soluzione realizzativa (illustrata a titolo esemplificativo e non limitativo), può esercitare una pressione massima di circa 120 tonnellate, anche se non si esclude di realizzare ulteriori versioni capaci di applicare un carico differente (cioè maggiore o minore rispetto a quello illustrato nell'esempio di cui sopra). It is specified that the press 1 according to the invention, in one of its embodiments (illustrated by way of non-limiting example), can exert a maximum pressure of about 120 tons, even if it is not excluded to realize further versions capable of applying a different load (i.e. greater or less than that illustrated in the example above).
Il principio costruttivo delle viti a rulli satelliti consente di ottenere una elevata densità di carico, attualmente non raggiungibile con le tradizionali viti a ricircolo di sfere. La tecnica costruttiva della chiocciola prevede che l’epiciclo dei rulli sia sincronizzato da una ghiera dentata, ottenendo la massima prestazione meccanica ed il minore impatto acustico durante il movimento. Le superfici di contatto distribuite in modo sincrono su tutte le filettature dei satelliti consentono un’elevata rigidezza assiale ed elevati coefficienti di carico, per una lunga durata a fatica. Tali viti a rulli satelliti offrono un’elevata precisione di posizionamento e di ripetibilità, anche i condizioni di corsa breve. The construction principle of planetary roller screws allows to obtain a high load density, currently not achievable with traditional ball screws. The construction technique of the nut provides that the epicycle of the rollers is synchronized by a toothed ring, obtaining maximum mechanical performance and the lowest acoustic impact during movement. The contact surfaces distributed synchronously on all the satellite threads allow a high axial stiffness and high load factors, for a long fatigue life. These planetary roller screws offer high positioning accuracy and repeatability, even in short stroke conditions.
In una vite a rulli, il carico è trasmesso dalla madrevite alla vite attraverso la filettatura dei rulli che sono tutti sotto carico. Il diametro delle superfici di contatto risulta notevolmente aumentato cosi come il numero dei punti di contatto. In a roller screw, the load is transmitted from the nut to the screw through the thread of the rollers which are all under load. The diameter of the contact surfaces is considerably increased as well as the number of contact points.
Questa tipologia di organi di trasmissione del moto garantisce elevate capacità di carico, elevatissima velocità di rotazione, alto tasso di accelerazione e decelerazione, lunga vita a alta intensità di cicli, elevata affidabilità, resistenza a condizioni di esercizio avverse, capacità di sopportare urti occasionali e forti carichi da shock, piccola risoluzione con ottima ripetibilità, rotazione della madrevite quando la velocità diventa critica. This type of motion transmission parts guarantees high load capacity, very high rotation speed, high acceleration and deceleration rate, long life with high cycle intensity, high reliability, resistance to adverse operating conditions, ability to withstand occasional impacts and strong shock loads, small resolution with excellent repeatability, nut rotation when speed becomes critical.
Con particolare riferimento ad una soluzione realizzativa di indubbio interesse pratico ed applicativo, il giunto 16 ad innesto/disinnesto automatico può vantaggiosamente essere un giunto magnetico ad innesti, preferibilmente del tipo a denti dritti. With particular reference to an embodiment solution of undoubted practical and applicative interest, the coupling 16 with automatic engagement / disengagement can advantageously be a magnetic coupling with clutches, preferably of the straight tooth type.
Tale giunto 16 può essere richiesto ai produttori nella versione normalmente aperta (quando cioè le due porzioni del giunto sono aperte, e quindi il giunto non trasmette moto, quando l'elettromagnete non è eccitato) ed in versione normalmente chiusa (quando cioè le due porzioni del giunto sono chiuse, e quindi il giunto trasmette moto, quando l'elettromagnete è eccitato). This joint 16 can be requested from manufacturers in the normally open version (i.e. when the two portions of the joint are open, and therefore the joint does not transmit motion, when the electromagnet is not energized) and in the normally closed version (i.e. when the two portions are of the joint are closed, and therefore the joint transmits motion, when the electromagnet is energized).
Nella pressa 1 secondo il trovato possono essere installati giunti 16 di entrambe le tipologie, anche se si specifica che un giunto 16 di tipo normalmente chiuso garantisce che il secondo motore 11 sia accoppiato all'albero 15 del componente 9 quando la pressa 1 non è alimentata: tale condizione determina la frenatura dello stampo 3 quando la pressa 1 non è alimentata. In the press 1 according to the invention, joints 16 of both types can be installed, even if it is specified that a joint 16 of the normally closed type ensures that the second motor 11 is coupled to the shaft 15 of the component 9 when the press 1 is not powered : this condition determines the braking of the mold 3 when the press 1 is not powered.
In linea generale, la pressa 1 garantirà sempre che, in corrispondenza di una interruzione dell'alimentazione elettrica, lo stampo 3 si blocchi nella propria posizione, senza la necessità di ulteriori interventi da parte degli operatori per la messa in sicurezza della pressa 1 stessa. In general, the press 1 will always ensure that, in correspondence with a power failure, the mold 3 locks in its own position, without the need for further interventions by the operators for the safety of the press 1 itself.
Si specifica inoltre che il piano scorrevole 17 del contro-stampo fisso 4 può convenientemente comprendere rispettivi steli 29 mobili, ad azionamento preferibilmente elettrico, tra una configurazione ritratta rispetto alla superficie del contro-stampo fisso 4 ed una configurazione di parziale sporgenza degli stessi da tale superficie. It is also specified that the sliding surface 17 of the fixed counter-mold 4 can conveniently comprise respective movable stems 29, preferably electrically operated, between a configuration retracted with respect to the surface of the fixed counter-mold 4 and a configuration of partial protrusion of the same from this surface.
Gli steli mobili 29 (azionati dal piano scorrevole 17), durante la compressione del materiale da deformare tra stampo 3 e contro-stampo fisso 4, potranno validamente riscontrare sul materiale da sottoporre a deformazione, con conseguente serraggio del materiale tra la loro estremità e lo stampo 3. The movable stems 29 (operated by the sliding plane 17), during the compression of the material to be deformed between the mold 3 and the fixed counter-mold 4, can validly abut the material to be subjected to deformation, with consequent clamping of the material between their ends and the mold 3.
Tale serraggio del materiale da parte degli steli 29 in diversi punti favorirà il mantenimento della posizione e della regolarità superficiale di ogni parte del materiale (in pratica grazie a questo accorgimento è possibile scongiurare arricciamenti, incurvature, formazione di pieghe e simili). Such clamping of the material by the stems 29 in different points will favor the maintenance of the position and surface regularity of each part of the material (in practice, thanks to this expedient it is possible to avoid curling, bending, formation of folds and the like).
Le guide 5 e 6 del telaio 2 possono inoltre convenientemente comprendere inserti in materiali a bassissimo attrito, del tipo della grafite solida, del politetrafluoretilene, delle leghe metalliche anti-frizione e/o combinazione degli stessi. The guides 5 and 6 of the frame 2 can also conveniently comprise inserts made of very low friction materials, such as solid graphite, polytetrafluoroethylene, anti-friction metal alloys and / or a combination thereof.
E' inoltre possibile adottare cuscinetti del tipo che non necessita lubrificazione per il sostegno di tutti gli alberi e le porzioni mobili. It is also possible to adopt bearings of the type that does not require lubrication to support all the shafts and moving portions.
Questi accorgimenti rendono superflua la lubrificazione garantendo che la pressa 1 secondo il trovato risulti particolarmente pulita, specie se confrontata con quelle di tipo noto. These expedients make lubrication superfluous, ensuring that the press 1 according to the invention is particularly clean, especially when compared with those of the known type.
La pressa 1 secondo l'invenzione consente di ridurre sensibilmente la rumorosità rispetto a presse di tipo noto capaci di esercitare il medesimo carico (forza di pressatura). The press 1 according to the invention makes it possible to significantly reduce the noise compared to presses of known type capable of exerting the same load (pressing force).
Inoltre tale pressa 1 non consuma energia nelle fasi statiche (quando è ferma) e tale condizione è particolarmente interessante se raffrontata alle presse idrauliche che invece hanno un consumo energetico notevole anche quando si trovano in condizioni di riposo (stand-by). Furthermore, this press 1 does not consume energy in the static phases (when it is stationary) and this condition is particularly interesting if compared to the hydraulic presses which, on the other hand, have a considerable energy consumption even when they are in rest conditions (stand-by).
La pressa 1 è intrinsecamente sicura nei confronti della caduta accidentale dello stampo 3: lo stesso dovrebbe infatti trascinare il componente 9 ed il motore 10 (o i motori 10 e 11) ad esso connesso per poter scendere per gravità. La coppia frenante esercitata dall'attuatore 8 quindi impedisce la discesa accidentale dello stampo 3 incrementando la sicurezza intrinseca della pressa 1. The press 1 is intrinsically safe against the accidental fall of the mold 3: the same should in fact drag the component 9 and the motor 10 (or the motors 10 and 11) connected to it in order to be able to descend by gravity. The braking torque exerted by the actuator 8 therefore prevents the accidental descent of the mold 3, increasing the intrinsic safety of the press 1.
Si specifica inoltre che tutti i movimenti possono essere favorevolmente controllati in anello chiuso (in retroazione) dall'unità di controllo e gestione, offrendo un livello di risoluzione e di precisione difficilmente ottenibile con le presse di tipo noto. It is also specified that all movements can be favorably controlled in closed loop (in feedback) by the control and management unit, offering a level of resolution and precision that is difficult to obtain with known presses.
La possibilità di generare una discesa dello stampo 3 ed una salita del contro-stampo fisso 4 è estremamente utile perché consente di interpolare i movimenti per una ottimale deformazione del materiale. The possibility of generating a descent of the mold 3 and an ascent of the fixed counter-mold 4 is extremely useful because it allows the interpolation of the movements for an optimal deformation of the material.
I costituenti e le parti utilizzati e descritti per la realizzazione della pressa 1 secondo il trovato sono di tipo noto e identificati da specifiche schede tecniche: è possibile per ciascuno di essi identificare una vita media in corrispondenza delle condizioni di esercizio in cui dovrà operare. Per tale ragione è possibile realizzare, attraverso l'unità di controllo e gestione, delle autodiagnosi interattive e predittive che incrociano le informazioni rilevate per mezzo dei trasduttori presenti con i dati tecnici dei costituenti e delle parti in uso. The constituents and parts used and described for manufacturing the press 1 according to the invention are of a known type and identified by specific technical data sheets: it is possible for each of them to identify an average life in correspondence with the operating conditions in which it will have to operate. For this reason it is possible to carry out, through the control and management unit, interactive and predictive self-diagnostics that cross the information detected by means of the transducers present with the technical data of the constituents and parts in use.
La presenza della unità di controllo e gestione permette inoltre di sincronizzare e/o coordinare il funzionamento della pressa 1 secondo il trovato con quella di altri macchinari posti a monte e/o a valle della stessa. The presence of the control and management unit also makes it possible to synchronize and / or coordinate the operation of the press 1 according to the invention with that of other machinery placed upstream and / or downstream thereof.
La potenza complessiva impegnata da una pressa 1 secondo il trovato corrispondente all'esempio citato in precedenza a titolo esemplificativo e non limitativo, cioè idonea ad esercitare una forza di pressatura di 120 tonnellate (con una medesima forza anche in fase di estrazione), è orientativamente compresa tra i 25 ed i 30 KW. The overall power used by a press 1 according to the invention corresponding to the example cited above by way of non-limiting example, i.e. suitable for exerting a pressing force of 120 tons (with the same force also in the extraction phase), is indicatively between 25 and 30 KW.
Si riscontra, per tale specifico esempio realizzativo, un impegno di potenza di almeno il 30% inferiore a quello di equivalenti presse di tipo noto (in alcuni casi anche il 50%), dimostrando numericamente (in relazione allo specifico esempio) la rilevante riduzione del consumo energetico garantita dalla pressa 1 secondo il trovato. For this specific embodiment example, there is a power commitment of at least 30% lower than that of equivalent known type presses (in some cases even 50%), demonstrating numerically (in relation to the specific example) the significant reduction in energy consumption guaranteed by the press 1 according to the invention.
La pressa 1 secondo il trovato può consentire una velocità di avvicinamento/allontanamento di stampo 3 e piano scorrevole 17 dell'ordine dei 500/600 mm/s (anche se non è esclusa la possibilità di arrivare anche a velocità superiori o inferiori), ed una velocità di pressatura compresa tra 10 e 100 m/s a seconda del carico da imprimere (anche se non è esclusa la possibilità di arrivare anche a velocità superiori o inferiori). The press 1 according to the invention can allow an approach / removal speed of the mold 3 and sliding surface 17 of the order of 500/600 mm / s (even if the possibility of reaching higher or lower speeds is not excluded), and a pressing speed between 10 and 100 m / s depending on the load to be applied (although the possibility of reaching higher or lower speeds is not excluded).
Vantaggiosamente il presente trovato risolve i problemi esposti in precedenza, proponendo una pressa 1 per la deformazione di materiali metallici ad uso industriale che garantisce un ridotto impegno di potenza, in conformità alle politiche di "risparmio energetico" in costante affrancamento nei paesi industrializzati. Advantageously, the present invention solves the problems described above by proposing a press 1 for deforming metal materials for industrial use which guarantees a reduced power requirement, in accordance with the "energy saving" policies which are constantly being liberated in industrialized countries.
Utilmente la pressa 1 secondo il trovato ha dimensioni sostanzialmente compatte e massa sostanzialmente contenuta. Conveniently, the press 1 according to the invention has substantially compact dimensions and substantially contained mass.
Proficuamente la pressa 1 secondo il trovato è versatile. The press 1 according to the invention is advantageously versatile.
Positivamente la pressa 1 secondo il trovato non richiede lubrificazione costante e quindi garantisce una ottimale pulizia degli ambienti in cui è installata. Positively, the press 1 according to the invention does not require constant lubrication and therefore guarantees optimum cleaning of the environments in which it is installed.
Validamente la pressa 1 secondo il trovato risulta di relativamente semplice realizzazione pratica e di costi contenuti: tali caratteristiche rendono l'invenzione descritta una innovazione di sicura applicazione. The press 1 according to the invention is validly relatively simple in practice and low in cost: these characteristics make the invention described an innovation of safe application.
Il trovato, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. The invention, thus conceived, is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept; moreover, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.
Negli esempi di realizzazione illustrati singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno essere in realtà intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione. In the illustrated embodiments, individual characteristics, reported in relation to specific examples, may actually be interchanged with other different characteristics, existing in other embodiments.
In pratica i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica. In practice, the materials used, as well as the dimensions, may be any according to the requirements and the state of the art.
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