IT201900008889A1

IT201900008889A1 - Macchina stiratrice per profilati estrusi

Info

Publication number: IT201900008889A1
Application number: IT102019000008889A
Authority: IT
Inventors: Alessandro Mario Galli; Mattia Merlini
Original assignee: Danieli Off Mecc
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2020-12-13
Also published as: US20200391268A1; EP3750643B1; EP3750643A1; CN112077159A

Description

Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“MACCHINA STIRATRICE PER PROFILATI ESTRUSI”

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione rientra nel settore della produzione di profilati estrusi. In particolare, l’invenzione riguarda una macchina stiratrice per profilati estrusi metallici, in particolare barre profilate di alluminio.

STATO DELLA TECNICA

Come noto, il processo di produzione di profilati metallici tramite estrusione prevede tipicamente, dopo l’uscita di un profilato dalla pressa ad estrusione, un rapido raffreddamento del medesimo tramite getti di aria o acqua. A causa di tale operazione e di forme di sezione trasversale spesso asimmetriche, nel profilato appena estruso insorgono tensioni interne che causano una deformazione in particolare in direzione longitudinale, per cui il profilato appena estruso assume longitudinalmente un andamento curvo, ad esempio di forma a banana o a serpente.

Per eliminare tale deformazione e ripristinare un andamento rettilineo, il profilato viene sottoposto ad uno stiramento in apposite macchine stiratici, in grado di applicare agli estremi del profilato una forza di trazione superiore al limite di snervamento del materiale, in modo da causare il raddrizzamento permanente del profilato stesso.

Le macchine stiratrici per profilati estrusi note comprendono essenzialmente un basamento su cui sono montate una testa stiratrice e una controtesta, entrambe dotate di una morsa di presa per serrare il profilato in corrispondenza di sue estremità longitudinali ed applicare ad esso la forza di stiramento. La testa stiratrice può traslare sul basamento lungo una direzione prefissata, definente la direzione di stiramento. Durante il funzionamento, la testa stiratrice viene azionata in traslazione in allontanamento rispetto alla controtesta, che viene mantenuta fissa, in modo da esercitare longitudinalmente sul profilato serrato tra esse una forza di trazione atta a determinare il raddrizzamento permanente del profilato. La reazione alla forza di stiramento applicata viene trasferita dalla testa stiratrice alla controtesta attraverso il basamento.

Tipicamente, nelle macchine stiratrici per profilati estrusi note la testa stiratrice viene movimentata per mezzo di un cilindro idraulico avente uno stelo di azionamento connesso alla testa stiratrice e un involucro solidale con il basamento. Tale modalità di azionamento, per quanto in grado di fornire le forze di trazione necessarie per realizzare lo stiramento, presenta degli inconvenienti.

I sistemi di azionamento idraulici, infatti, oltre all’attuatore idraulico vero e proprio, necessitano di un apposito circuito idraulico per la circolazione del fluido operativo in pressione. Ciò aumenta la complessità impiantistica e gli oneri di manutenzione delle macchine stiratrici per profilati estrusi note, oltre a costituire una fonte aggiuntiva di potenziali guasti, e si ripercuote quindi negativamente sui costi di realizzazione e di esercizio di tali macchine.

Inoltre, i sistemi di azionamento idraulici sono particolarmente energivori, in quanto le pompe per mantenere in pressione e far circolare il fluido operativo sono sempre in funzione, indipendentemente dallo stato di sollecitazione del componente azionato. Questo inconveniente è particolarmente sentito quando sono richieste forze di azionamento elevate e quindi pressioni del fluido operativo corrispondentemente elevate, come nel caso dell’azionamento della testa stiratrice di una macchina stiratrice per profilati estrusi, in cui la pressione del fluido operativo che comanda il cilindro idraulico di azionamento deve essere tipicamente dell’ordine di qualche centinaio di bar. Anche ciò influisce negativamente sui costi di esercizio delle macchine stiratrici per profilati estrusi note.

Infine, un ulteriore inconveniente dei sistemi di azionamento idraulici è la possibilità di perdite di fluido operativo sia in condizioni accidentali, sia in fase di manutenzione dei sistemi stessi, il che rende l’ambiente in cui le macchine stiratrici per profilati estrusi note sono installate maggiormente soggetto a sporcamento e inquinamento.

SOMMARIO DELL’INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è mettere a disposizione una macchina stiratrice per profilati estrusi che, a parità di prestazioni, superi gli inconvenienti sopra descritti delle macchine stiratrici per profilati estrusi note.

Più in particolare, scopo dell’invenzione è mettere a disposizione una macchina stiratrice per profilati estrusi che abbia una struttura più semplice, costi di realizzazione ed esercizio più bassi e sia più affidabile e pulita rispetto alle macchine stiratrici per profilati estrusi note di pari potenzialità.

Secondo l’invenzione, tali scopi vengono raggiunti con una macchina stiratrice per profilati estrusi avente le caratteristiche enunciate nella rivendicazione 1 allegata. In particolare, l’invenzione si riferisce ad una macchina stiratrice per profilati estrusi comprendente una testa stiratrice in grado di traslare lungo una direzione prefissata su un basamento e mezzi di azionamento per azionare in traslazione la testa stiratrice rispetto al basamento. I mezzi di azionamento comprendono una trasmissione meccanica comprendente almeno un elemento motore solidale con uno tra detta testa stiratrice e detto basamento e almeno un elemento condotto operativamente connesso all’almeno un elemento motore e solidale con l’altro tra detta testa stiratrice e detto basamento, e un motore elettrico operativamente connesso all’elemento motore della trasmissione meccanica.

Vantaggiosamente, nella macchina stiratrice dell’invenzione la testa stiratrice viene azionata tramite un sistema di azionamento elettromeccanico formato da una trasmissione meccanica e un motore elettrico. Un tale sistema di azionamento non necessita di un fluido operativo in pressione come mezzo di trasmissione della forza e quindi di tutti i componenti accessori necessari per tenere in pressione e far circolare fluido operativo stesso, in particolare l’insieme di condotti formanti il circuito idraulico del fluido operativo e la relativa centralina idraulica. Ciò conferisce alla macchina stiratrice dell’invenzione una struttura più semplice rispetto alle macchine stiratrici della tecnica nota e, di conseguenza, rende più semplice ed economica la sua realizzazione, installazione e manutenzione.

Una struttura più semplice e robusta del sistema di azionamento della testa stiratrice diminuisce anche le probabilità di guasto a carico di tale sistema e aumenta quindi l’affidabilità della macchina stiratrice dell’invenzione nel suo complesso.

Inoltre, nella macchina stiratrice dell’invenzione il motore elettrico del sistema di azionamento elettromeccanico, a differenza dei mezzi di pompaggio di un sistema di azionamento di tipo idraulico, è attivo solamente mentre la testa stiratrice viene movimentata ovvero applica la forza di trazione sul profilato. Ne deriva una diminuzione dei consumi energetici della macchina stiratrice e quindi nel complesso dei suoi costi di esercizio.

Infine, l’assenza di un fluido operativo in pressione circolante scongiura possibili perdite dello stesso in caso di guasto, manutenzione o anche durante il normale funzionamento della macchina stiratrice. Ciò permette di mantenere una maggiore pulizia e salubrità nell’ambiente in cui la macchina stiratrice è installata.

Configurazioni preferite della macchina stiratrice dell’invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto è qui integralmente incorporato per riferimento.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, presentata nel seguito a titolo esemplificativo e non limitativo con l’ausilio delle unite tavole di disegno, in cui:

- Fig. 1 mostra schematicamente una vista laterale di una forma di realizzazione preferita di una macchina stiratrice per profilati estrusi in accordo con l’invenzione;

- Fig. 2 mostra schematicamente una vista laterale parzialmente in sezione della testa stiratrice e di una porzione di basamento della macchina stiratrice di Fig. 1;

- Fig. 3a mostra schematicamente una vista prospettica della testa stiratrice e di una porzione di basamento della macchina stiratrice di Fig.1, e

- Fig. 3b mostra schematicamente una vista prospettica analoga a quella di Fig. 3a, in cui per una migliore visibilità sono state rimosse alcune parti della testa stiratrice.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI FORME DI REALIZZAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

In Fig. 1 è rappresentata schematicamente una forma di realizzazione preferita di una macchina stiratrice per profilati estrusi in accordo con l’invenzione, complessivamente indicata con il riferimento numerico 1.

La macchina stiratrice 1 trova un impiego preferito, sebbene non esclusivo, per lo stiramento di profilati metallici, in particolare barre profilate di alluminio, successivamente alla loro estrusione. La macchina stiratrice 1 qui descritta in dettaglio è in particolare configurata per operare su una linea di lavorazione distinta dalla linea di estrusione dei profilati. Il trasferimento dei profilati estrusi dalla linea di estrusione alla macchina stiratrice avviene tramite mezzi di trasporto noti, ad esempio trasportatori a rulli. In alternativa, la macchina stiratrice 1 può essere disposta anch’essa sulla linea di estrusione, a valle della pressa ad estrusione.

La macchina stiratrice 1 comprende un basamento 2 traviforme avente un asse longitudinale che definisce una direzione di stiramento X della macchina stiratrice 1. La lunghezza del basamento 2 è scelta in base alla lunghezza dei profilati estrusi da stirare. Ad esempio, nel caso di barre profilate di alluminio la lunghezza del basamento 2 può essere tipicamente compresa tra circa 10 m e circa 70 m. Sul basamento 2, in corrispondenza di sue estremità longitudinali, sono montate una testa stiratrice 3 e una controtesta 4, destinate a serrare estremità longitudinali opposte di un profilato estruso da stirare.

La testa stiratrice 3 rappresenta la parte mobile della macchina stiratrice 1 e durante il processo di stiramento viene fatta traslare sul basamento 2 nella direzione di stiramento X tramite appositi mezzi di azionamento, descritti più in dettaglio nel seguito, in modo da applicare al profilato estruso da stirare la forza di stiramento desiderata.

La controtesta 4 rappresenta invece la parte stazionaria della macchina stiratrice 1 e durante il processo di stiramento viene mantenuta fissa. Preferibilmente, la posizione della controtesta 4 sul basamento 2 rispetto alla testa stiratrice 3 è regolabile, in modo continuo o discontinuo. In tal modo la medesima macchina stiratrice 1 può vantaggiosamente venire impiegata per stiare profilati estrusi di lunghezze differenti.

Fatta eccezione per i mezzi di azionamento previsti per la movimentazione della testa stiratrice 3, quest’ultima e la controtesta 4 hanno una configurazione sostanzialmente analoga.

In particolare, la testa stiratrice 3 e la controtesta 4 comprendono una rispettiva morsa di presa 31, 41, atta a serrare una estremità longitudinale di un profilato estruso, per applicare a quest’ultimo la forza di stiramento. Le morse di presa 31 e 41 sono strutturalmente e funzionalmente uguali tra loro. Le loro caratteristiche verranno pertanto descritte nel seguito facendo riferimento in particolare alla morsa di presa 31 della testa stiratrice 3, rimanendo inteso che quanto detto vale anche per la morsa di presa 41 della controtesta 4, i cui componenti sono numerati in modo corrispondente.

La morsa di presa 31 è definita in una cavità longitudinale di forma sostanzialmente a U di un telaio della testa stiratrice 3. La cavità longitudinale è preferibilmente aperta in corrispondenza di tre lati della testa stiratrice 3, in particolare un lato trasversale frontale, affacciato verso la controtesta 4, e preferibilmente due lati longitudinali contrapposti. Grazie a questa configurazione il caricamento/scaricamento di profilati estrusi nella/dalla macchina stiratrice 1 può avvenire di lato, in particolare secondo una direzione perpendicolare alla direzione di stiramento X, il che è vantaggioso soprattutto nei casi in cui la macchina stiratrice 1 si trova su una linea di lavorazione distinta e parallela rispetto alla linea di estrusione.

La morsa di presa 31 comprende preferibilmente una superficie di appoggio 32 fissa, solidale con il telaio della testa stiratrice 3 e un elemento di serraggio 33 mobile tra una posizione operativa o di serraggio, rappresentata in Fig. 1, e una posizione non operativa, rappresentata nelle Figg. 2, 3a e 3b. Nella forma di realizzazione preferita qui illustrata della macchina stiratrice 1 l’elemento di serraggio 33 è configurato come elemento ruotabile a perno attorno ad un asse di rotazione perpendicolare all’asse longitudinale della macchina stiratrice, ovvero alla direzione di stiramento X. La rotazione dell’elemento di serraggio 33 viene comandata preferibilmente tramite uno o più attuatori lineari 34 dedicati, operativamente connessi all’elemento di serraggio 33, ad esempio dei cilindri idraulici. In alternativa, gli elementi di serraggio 33 possono essere ruotati fra la posizione operativa e quella non operativa attraverso un motoriduttore montato direttamente sull’asse di rotazione degli elementi stessi.

Come accennato più sopra, la testa stiratrice 3 è in grado di traslare longitudinalmente, vale a dire nella direzione di stiramento X, sul basamento 2 rispetto alla controtesta 4, in modo da applicare una forza di stiramento desiderata su un profilato estruso.

Per guidare il movimento della testa stiratrice 3, su almeno un tratto di estremità del basamento 2 è preferibilmente formata o applicata una rotaia di guida 21 rettilinea. La testa stiratrice 3 coopera con la rotaia di guida 21 tramite pattini 35 o altri elementi di guida a scorrimento o rotolamento equivalenti.

La corsa di traslazione della testa stiratrice 3 è essenzialmente legata alla lunghezza dei profilati estrusi da stirare. Tipicamente, tale corsa è pari a circa 3% della lunghezza del profilato estruso da stirare.

La traslazione della testa stiratrice 3 viene comandata tramite mezzi di azionamento di tipo elettromeccanico.

In particolare, i mezzi di azionamento della testa stiratrice 3 comprendono preferibilmente una trasmissione meccanica comprendente un elemento motore 51 solidale con la testa stiratrice 3 o con il basamento 2 e un elemento condotto 52 solidale con il basamento 2 o con la testa stiratrice 3 e operativamente connesso all’elemento motore 51. L’elemento motore 51 della trasmissione meccanica viene azionato da un motore elettrico 53.

Come risulta in particolare dalle Figg. 2, 3a e 3b, nella forma di realizzazione preferita della macchina stiratrice 1 qui mostrata la trasmissione meccanica tramite cui la testa stiratrice 3 viene fatta traslare è una trasmissione a pignone e cremagliera. L’elemento motore 51 è in questo caso costituito da un pignone solidale in traslazione con la testa stiratrice 3 ed avente un asse di rotazione perpendicolare alla direzione di stiramento X della macchina stiratrice 1, vale a dire all’asse longitudinale del basamento 2, e l’elemento condotto 52 è costituito da una cremagliera solidale con il basamento 2 fisso ed estesa longitudinalmente nella direzione di stiramento X della macchina stiratrice 1.

Una trasmissione meccanica a pignone e cremagliera rappresenta una soluzione particolarmente semplice e robusta per movimentare la testa stiratrice 3 e generare la forza di stiramento richiesta. Inoltre, questa soluzione è facilmente scalabile, in quanto la forza di stiramento può essere aumentata aumentando il numero di pignoni attivi sulla cremagliera.

Preferibilmente, l’elemento motore o pignone 51 è operativamente connesso al motore elettrico 53 con l’interposizione di un riduttore ad ingranaggi 54 (v. Figg.

3a, 3b), preferibilmente un riduttore epicicloidale.

Preferibilmente, per ridurre l’ingombro in pianta della macchina stiratrice 1, il motore elettrico 53 ha un asse di rotazione perpendicolare all’asse di rotazione dell’elemento motore 51. In questo caso il riduttore ad ingranaggi 54 interposto tra l’elemento motore 51 e il motore elettrico 53 è preferibilmente un riduttore epicicloidale angolare. Più preferibilmente, l’asse del motore elettrico 53 è perpendicolare anche alla direzione di stiramento X della macchina stiratrice 1. In altre parole, con riferimento alla disposizione di installazione della macchina stiratrice 1 rappresentata nelle figure, il motore elettrico 53 ha preferibilmente un asse di rotazione verticale.

In una forma di realizzazione preferita alternativa, non mostrata, della macchina stiratrice 1, nella trasmissione meccanica a pignone e cremagliera sopradescritta si può prevedere che il pignone, insieme al motore elettrico 53 e al riduttore a ingranaggi 54, sia solidale con il basamento 2, e quindi stazionario, e la cremagliera sia solidale in traslazione con la testa stiratrice 3, e quindi mobile. In un’altra forma di realizzazione preferita alternativa, anch’essa non mostrata, la trasmissione meccanica può essere una trasmissione a vite a ricircolo di sfere, a vite a ricircolo di rulli, o a vite a rulli satelliti, in cui un elemento vite costituisce l’elemento motore 51 della trasmissione e un elemento madrevite costituisce l’elemento condotto 52 della trasmissione.

Anche in questa forma di realizzazione si può prevedere che l’elemento vite sia solidale con la testa stiratrice 3 e l’elemento madrevite sia solidale con il basamento 2, o viceversa.

In tutti i casi, con l’invenzione viene messa a disposizione una macchina stiratrice per profilati estrusi in cui la movimentazione della testa stiratrice avviene senza l’impiego di sistemi di azionamento idraulici, e che, pertanto, risulta avere una struttura più semplice, costi di realizzazione ed esercizio più bassi ed essere più affidabile e pulita rispetto alle macchine stiratrici per profilati estrusi note di pari potenzialità.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Macchina stiratrice (1) per profilati estrusi comprendente: - una testa stiratrice (3) in grado di traslare lungo una direzione prefissata (X) su un basamento (2), - mezzi di azionamento (51, 52, 53, 54) per azionare in traslazione la testa stiratrice (3) rispetto al basamento (2), caratterizzata dal fatto che i mezzi di azionamento (51, 52, 53, 54) comprendono: - una trasmissione meccanica comprendente almeno un elemento motore (51) solidale con uno tra detta testa stiratrice (3) e detto basamento (2) e almeno un elemento condotto (52) operativamente connesso all’almeno un elemento motore (51) e solidale con l’altro tra detta testa stiratrice (3) e detto basamento (2), e - un motore elettrico (53) operativamente connesso all’elemento motore (51) della trasmissione meccanica.
2. Macchina stiratrice (1) secondo la rivendicazione 1, in cui la trasmissione meccanica è una trasmissione a pignone e cremagliera, in cui il pignone costituisce detto almeno un elemento motore (51) e la cremagliera costituisce detto almeno un elemento condotto (52).
3. Macchina stiratrice (1) secondo la rivendicazione 2, in cui il pignone è solidale con la testa stiratrice (3) e la cremagliera è solidale con il basamento (2).
4. Macchina stiratrice (1) secondo la rivendicazione 2, in cui il pignone è solidale con il basamento (2) e la cremagliera è solidale con la testa stiratrice (3).
5. Macchina stiratrice (1) secondo la rivendicazione 1, in cui la trasmissione meccanica è una trasmissione a vite a ricircolo di sfere, a vite a ricircolo di rulli, o a vite a rulli satelliti, in cui un elemento vite costituisce detto almeno un elemento motore (51) e un elemento madrevite costituisce detto almeno un elemento condotto (52).
6. Macchina stiratrice (1) secondo la rivendicazione 5, in cui l’elemento vite è solidale con la testa stiratrice (3) e l’elemento madrevite è solidale con il basamento (2).
7. Macchina stiratrice (1) secondo la rivendicazione 5, in cui l’elemento vite è solidale con il basamento (2) e l’elemento madrevite è solidale con la testa stiratrice (3).
8. Macchina stiratrice (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il motore elettrico (53) è operativamente connesso all’elemento motore (51) della trasmissione meccanica con l’interposizione di un riduttore ad ingranaggi (54), preferibilmente un riduttore epicicloidale o un riduttore epicicloidale angolare.
9. Macchina stiratrice (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il motore elettrico (53) ha un asse di rotazione perpendicolare ad un asse di rotazione dell’elemento motore (51) della trasmissione meccanica.