IT202000016414A1 - Metodo per realizzare un organo di cerniera per serramenti metallici e similari e organo di cerniera cosi' ottenuto - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione

DESCRIZIONE

Formano oggetto del presente trovato un metodo per realizzare un organo di cerniera (o semplicemente cerniera) per serramenti metallici, come serramenti in ferro quali porte, porte blindate, inferiate, sportelli o elementi di chiusura similari aventi un corpo o anta mobile rispetto ad un montante fisso, ed una cerniera cos? ottenuta.

Come ? noto, in una usuale forma di realizzazione, una cerniera del tipo citato comprende almeno un componente femmina fissato a tale montante e presentante un foro in cui ? presente e ruota un perno solidale (ad esempio, saldato) all'anta mobile. Ovviamente pu? anche essere previsto che il componente femmina sia associato ( saldato) all?anta mobile ed il perno al montante oppure che un perno sia inserito, girevole, in due componenti femmina solidali rispettivamente all?anta mobile ed al montante.

Usualmente le parti di una cerniera del tipo sopra indicato vengono ottenute con un processo di lavorazione di materiali metallici (con cui sono realizzate tali parti) per deformazione plastica, mediante stampaggio a freddo. Ci? consente di ottenere prodotti meccanici di elevata qualit?. Infatti, questo tipo di processo produttivo non comporta variazioni strutturali del metallo, che mantiene quindi le sue caratteristiche meccaniche e di resistenza.

Tale stampaggio a freddo viene ottenuto usualmente tramite presse automatiche multistazione, dove un preformato viene trasferito da una stazione alla successiva mediante sistemi di trasferimento molto rapidi.

Punto critico di questa tipologia di lavorazione ? quello di trovare un giusto compromesso tra la minima quantit? di materiale da utilizzare per ottenere la parte e l'individuazione della corretta sequenza di deformazione, in modo da garantire un riempimento corretto e senza difetti delle sezioni di tale parte, ed ottenere una parte finita sprovvista di piegature.

La problematica dell'assicurare il corretto riempimento delle sezioni di ogni componente femmina di una cerniera ? molto sentita nel campo delle cerniere. Spesso infatti tali cerniere, e soprattutto i loro componenti femmina, presentano dissimmetrie assiali provocate proprio dalle modalit? con cui sono realizzati le loro parti, dissimmetrie che incidono negativamente sulla resistenza meccanica della cerniera: ad esempio, eventuali dissimmetrie negli spessori del corpo del componente femmina, possono creare, ad esempio durante la sua saldatura al montante, delle zone deformate che portano a indebolimenti meccanici localizzati nel componente stesso in corrispondenza della zona con minor spessore oppure ad un suo surriscaldamento localizzato durante l'operazione di saldatura che vincola tale componente femmina al montante (o all'anta del cancello).

Scopo del presente trovato ? quello di offrire un metodo per realizzare una cerniera per serramenti metallici come sopra indicato a battente che consenta l'ottenimento di una cerniera che presenti una notevole riduzione della dissimmetria assiale unita ad un miglioramento strutturale della stessa.

Un altro scopo ? quello di offrire un metodo del tipo citato che sia attuabile con modalit? e mezzi gi? impiegati per realizzare una cerniera per serramenti metallici di tipo noto.

Un ulteriore scopo ? quello di offrire una cerniera per serramenti metallici in cui la dissimmetria assiale sia contenuta e che presenti quindi un'elevata resistenza meccanica alle sollecitazioni di taglio ed alla piegatura.

Un altro scopo ? quello di offrire una cerniera, ottenuta tramite il metodo pi? sopra citato, che sia in grado di mantenere la sua integrit? strutturale quando soggetta a saldatura per il vincolo ad un montante o all'anta mobile del serramento.

Questi ed altri scopi che risulteranno evidenti all'esperto del ramo vengono raggiunti da un metodo e da una cerniera secondo le corrispondenti rivendicazioni indipendenti.

Per una maggior comprensione del presente trovato si allegano a titolo puramente esemplificativo, ma non limitativo, i seguenti disegni in cui:

la figura 1 mostra una vista in sezione longitudinale di un corpo metallico, atto a definire un componente femmina di una cerniera secondo il trovato, in una prima fase del metodo secondo la presente invenzione;

le figure 2-5 mostrano una sezione longitudinale del corpo metallico di figura 1, in diverse fasi successive del metodo secondo il trovato; e

la figura 6 mostra una vista in esploso della cerniera ottenuta tramite il metodo secondo il trovato.

Con riferimento alle citate figure, un metodo per ottenere una cerniera 1 per un serramento metallico (come un serramento in ferro) prevede la lavorazione a freddo, tramite pressa del tipo multi stazione in s? noto, di un corpo metallico 2 atto a definire, al termine della lavorazione, un componente femmina 20 della cerniera. Parallelamente ed in modo in s? noto, viene ottenuto un perno 3 della suddetta cerniera. Tale perno comprende un corpo 4 presentante due porzioni 5 e 6 separate, nella forma di realizzazione delle figure, da una flangia o collare 7 intermedia a tali porzioni. La flangia 7 pu? anche non essere prevista. Il perno nella forma di realizzazione in esame, ? internamente parzialmente forato in corrispondenza una di tali porzioni e cio? la porzione 6.

Tornando al corpo 2 del componente femmina, esso viene dapprima sottoposto a squadratura (figura 1) con l?uso di mezzi noti (non mostrati n? ulteriormente descritti), durante la quale operazione si crea un incavo o invito 10 ad una estremit? o superficie estremale 11 di detto corpo.

In una seconda fase del metodo (figura 2) il corpo 2 viene sottoposto a bisellatura tramite mezzi in s? noti (e quindi non descritti). Il corpo metallico 2 cos? ottenuto non ha sezione perfettamente circolare, ma ha sezione sostanzialmente a goccia (in s? nota, vedasi figura 6). La sezione longitudinale mostrata nelle figure 1-5 ? presa in corrispondenza della "punta" 13 del corpo 2.

In una terza fase (figura 3) il corpo 2 viene sottoposto ad una prima foratura attraverso l'uso di un primo usuale punzone (non mostrato) della pressa sopra citata cos? da creare un foro cieco 15 entro il corpo suddetto. L'asse longitudinale W di tale foro ? eccentrico rispetto all'asse geometrico K della sezione mostrata in figura 1 Tale operazione avviene con modalit? note.

Tale foro ha un primo diametro D1.

In una ulteriore fase del metodo di deformazione plastica a freddo (figura 4), entro il foro 15 viene inserito un diverso punzone dello stampo (con sezione ridotta rispetto al primo punzone) che, azionato in modo noto, crea una porzione terminale o estremale 15A pi? profonda di tale foro 15 lungo il suo asse W ed avente diametro D2 (leggermente pi? piccolo di D1) a partire dall'estremit? interna 15K del foro 15 precedentemente creato. Si vengono cos? a creare due porzioni assialmente consecutive del foro 15 lungo il suo asse W, una prima porzione estremale, 15A avente diametro o sezione D2 ed una porzione transitoria 15Y avente diametro D1 che parte dall'estremit? libera 14 del foro 15.

In una quinta fase del metodo di deformazione a freddo (figura 5), nella porzione transitoria 15Y del foro 15 viene inserito un terzo punzone della pressa, con sezione superiore a quella del primo punzone e si crea cos? un allargamento della porzione transitoria 15Y sino a che assume la conformazione di una seconda porzione (finale) 15B del foro 15 avente un diametro D3 maggiore del diametro D1 di tale porzione 15Y. Parallelamente, l'azione meccanica del punzone sulla parete 16 della porzione transitoria 15Y porta ad una deformazione di tale parete sino a creare una porzione anulare o setto 17 che separa la prima porzione 15A e la seconda porzione (finale) quella 15B del foro 15. Tale setto ? creato solo e soltanto dalla deformazione plastica della parete 16 della porzione transitoria 15Y del foro 15: il materiale della sua parete 16 viene "spinto" meccanicamente del terzo punzone che ha sezione maggiore rispetto al primo verso l'interno del foro 15 sino a che tale materiale rientra all'interno del foro stesso creando il setto 17, che ha forma di corona circolare e si diparte dalla parete del foro 15.

Il setto 17 presenta quindi un foro centrale 18 che ha la funzione di consentire di far fuoriuscire dalla prima porzione 15A del foro 15 l'aria e l'olio surriscaldato sia durante l'operazione di stampaggio che, soprattutto, quando il corpo 2 viene saldato ad un montante (o all'anta mobile) del serramento metallico: durante tale saldatura si genera calore all'interno del foro 15 e della sua porzione 15A , calore che porta ad un riscaldamento dell'aria e dell'olio (usato durante lo stampaggio) presente in detta prima porzione, aria ed olio che possono cos? sfiatare all'esterno del corpo 2 attraverso il foro centrale 18, la seconda porzione 15B e l'estremit? libera 14 del foro 15.

Il componente 20 ottenuto ? mostrato in figura 5, dove viene evidenziato chiaramente che tale componente presenta, rispetto alla tradizionale sezione interna costante dei componenti femmina di cerniere gi? note, un foro 15 con due porzioni assialmente consecutive con aree differenti separate da una sezione a corona circolare. E' possibile osservare nella seconda porzione 15B del componente 20 una riduzione dello spessore con conseguente aumento dell'area di sezione interna (diametro del foro) rispetto a quella della prima porzione 15A, conseguenza questa diretta della lavorazione che di fatto genera il setto circolare 17 che costituisce l'elemento separatore tra le due porzioni 15A e 15B.

Il setto circolare 17 cos? ottenuto risulta solidale sia alla prima che alla seconda porzione del foro del componente 20. Tale setto presenta un ispessimento dello spessore della sua parete, spessore che risulta vantaggiosamente superiore a quello del corpo 2 in corrispondenza delle porzioni 15A e 15B del foro 15. Ci? provoca un conseguente incremento di rigidit? strutturale dell'area interessata da tale setto, nonch? un decremento del momento flettente della cerniera finale.

In figura 6 viene mostrata schematicamente ed in esploso la cerniera 1 comprendente il perno forato 3 con flangia di battuta realizzato mediante stampaggio a freddo. Il perno con flangia cos? realizzato viene inserito all'interno della seconda porzione 15B del foro 15 del componente 20 fino a completo contatto con la parete del foro 15 e fino a quando la flangia 7 ? in contatto con la superficie esterna 11, in battuta sulla stessa. Il perno forato (con l'eventuale flangia come mostrato nelle figure) viene a costruire un ulteriore elemento di rinforzo strutturale sia assiale che radiale (dovuto ad aumento della sezione utile di contatto) fornendo quindi alla cerniera maggiore insensibilit? ai fenomeni di sovraccarico perimetrale con conseguente riduzione del momento flettente, nonch? un valido impedimento alle infiltrazioni di agenti atmosferici (soprattutto se ? presente la flangia 7) perch? posto di fatto in battuta inferenziale sulla superficie della cerniera.

Tra la seconda porzione 5 del perno 3 e la seconda porzione 15B del foro 15 ? vantaggiosamente inserita, nella forma di realizzazione del trovato mostrata nelle figure, una boccola 30 con flangia di battuta 31 prodotta (o rivestita) in materiale a basso coefficiente di attrito opportunamente sagomata. La boccola 30 con flangia 31 cos? realizzata viene inserita all'interno della seconda porzione 15B fino a completo contatto di battuta con la superficie esterna 11. Grazie al materiale a basso coefficiente di attrito con cui ? realizzata la boccola, essa ? insensibile ai difetti di allineamento e ai conseguenti fenomeni di sovraccarico ai bordi, garantendo allo stesso tempo carichi elevati, oscillanti e rotatori, usura limitata e bassi interventi di manutenzione (sostituisce di fatto un cuscinetto).

Sulla flangia 31 appoggia, nella forma di realizzazione delle figure, la flangia 7 del perno 3.

In alternativa alla boccola 30 ? possibile interporre tra la flangia 7 del perno ed il componente 20 un cuscinetto.

Nella figura 6 ? pure mostrato un altro, secondo componente femmina 40 atto ad accogliere la porzione 6 del perno 3, detto secondo componente femmina essendo vincolabile all'anta mobile del serramento metallico. Esso pu? essere realizzato come il (primo) componente 20; tra i componenti 20 e 40 si posiziona la flangia o collare 7 del perno 3 che appoggia su entrambe le superfici esterne 11 di tali componenti 20, 40.

Pertanto, il metodo secondo il trovato prevede che, tramite operazione di deformazione plastica a freddo con utilizzo di una pressa, venga realizzato un componente femmina 20 (o 40) della cerniera mediante l'utilizzo, in almeno due fasi o stazioni operative successive della macchina suddetta, di almeno due (tre nell'esempio sopra descritto) corrispondenti punzoni della pressa; questi punzoni creano un foro 15 nel corpo metallico 2, da cui ? ottenuto il componente 20 suddetto, presentante, al termine del procedimento produttivo, due porzioni 15A e 15B, consecutive lungo l?asse longitudinale W del foro e di sezioni differenti . Tali sezioni di diametro diverso sono ottenute grazie all'intervento in successione degli almeno due punzoni sul corpo 2 e per deformazione meccanica di quest'ultimo.

Tra le porzioni 15A e 15B del foro 15 si viene a creare, durante l?operazione di deformazione plastica, un setto anulare o corona anulare 17 che sporge dalla parete del foro 15 verso il suo interno. Tale setto ? creato dal materiale del corpo 2 spostato dall'ultimo punzone quando interagisce con la parete del foro 15 ottenuto con il primo punzone: tale ultimo punzone spinge detto materiale verso il basso e il materiale stesso si raccoglie verso l'interno del foro, creando il setto anulare 17.

Tale operazione viene arrestata dopo una penetrazione controllata e prefissata dell'ultimo punzone (il terzo, nell'esempio descritto con riferimento alle figure) nel foro 15 sino ad una profondit? predeterminata in funzione della tipologia del perno 3 ovvero dell'utilizzo della cerniera 1. Ci? ed in modo da creare il foro 18 entro il setto, la cui funzione (consentire lo sfiato dell'aria e dell'olio presente nella prima porzione 15A del foro 15) e molto importante durante l'operazione successiva di fissaggio del componente 20 (o 40) al montante (o all'anta) del serramento, come sopra descritto.

Il componente 20 (o 40) cos? ottenuto ? irrigidito internamente dal setto 17 e presenta pareti con sezioni differenti nelle diverse porzioni del suo foro 15. Ci? contribuisce a rendere meccanicamente molto resistente tale componente. Inoltre, viene almeno ridotta se non del tutto annullata ogni dissimmetria assiale del componente femmina, cosa che contribuisce ad aumentarne la resistenza meccanica al taglio ed alla piegatura rispetto alle soluzioni note.

E' stata descritta una forma di realizzazione del trovato. Altre ancora sono tuttavia possibili: ad esempio, il componente femmina della cerniera pu? subire ulteriori lavorazioni successive alla formazione del foro 15 con il setto interno 17, lavorazioni di rifinitura del foro o dell'intero componente. La cerniera ottenuta con un componente femmina cos? realizzato ricade comunque all'interno dell'ambito dell'invenzione come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (13)

RIVENDICAZIONI

1. Metodo per realizzare un organo di cerniera (1) per serramenti metallici, detto organo di cerniera (1) comprendendo almeno un componente femmina (20, 40) avente un corpo (2) in cui ? realizzato un foro cieco (15) presentante una estremit? aperta (14) ed atto a contenere un perno di cerniera (3), detto foro (15) avendo un asse longitudinale (W) ed essendo ottenuto tramite deformazione plastica a freddo di detto corpo (2) del componente femmina (20, 40), tale metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere i seguenti passi:

- realizzare il foro cieco (15) con una prima porzione (15A) avente una prima sezione o diametro (D2),

- realizzare entro tale prima porzione (15A) del foro cieco (15) cos? ottenuta ed a partire dalla estremit? aperta (14) di tale foro una seconda porzione (15B) con una seconda sezione o diametro (D3) maggiore di quello della prima porzione (15A), il foro cieco (15) risultando cos? suddiviso in due porzioni consecutive lungo l?asse longitudinale del foro aventi diametri (D2,D3) differenti, tra dette porzioni (15A, 15B) essendo creato un setto anulare (17) che si diparte dalla parete del foro cieco (15), che si interpone tra dette porzioni (15A, 15B) e che ? solidale sia alla prima porzione (15A) che alla seconda porzione (15B).

2. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la seconda porzione (15B) viene ottenuta dopo la realizzazione della prima porzione (15A) ottenuta a sua volta da una prima porzione intermedia (15Y) del foro cieco (15) avente diametro (D1) maggiore del diametro (D2) della prima porzione (15A) suddetta.

3. Metodo di cui alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la seconda porzione (15B) del foro cieco (15) viene ottenuta dalla porzione intermedia (15Y) per deformazione plastica a freddo di quest'ultima, tale seconda porzione avendo diametro (D3) maggiore del diametro (D1) della porzione intermedia (15Y).

4. Metodo di cui alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta porzione intermedia (15Y) ha inizio dalla estremit? aperta (14) del foro cieco (15) ed ? ottenuta dopo la realizzazione di un incavo (10) su una superficie estremale (11) del corpo (2) del componente femmina (20) prima della realizzazione di tale foro cieco (15), detta porzione intermedia (15Y) terminando ad una estremit? (15K) interna a tale corpo (2), da tale estremit? (15K)) della suddetta porzione intermedia (15K)) essendo ottenuta per deformazione plastica a freddo la prima porzione (15A) o porzione terminale o estremale del foro cieco (15).

5. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto setto anulare (17) presenta un foro (18) che pone in comunicazione dette prima e seconda porzioni (15A, 15B) del foro cieco (15).

6. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto setto anulare (17) ? ottenuto direttamente durante la realizzazione della seconda porzione (15B) di foro cieco e per trascinamento di materiale verso l'interno del foro cieco (15).

7. Metodo di cui alla rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto setto anulare (17) ha uno spessore di parete superiore a quello del corpo (2) del componente femmina (20) in corrispondenza delle porzioni (15A, 15B) del foro cieco (15).

8. Metodo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la deformazione plastica viene eseguita mediante stampaggio a freddo tramite stampo operante con almeno due punzoni di differente diametro, il punzone con diametro inferiore essendo utilizzato prima del punzone con diametro maggiore.

9. Metodo di alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che lo spessore del corpo (2) del componente femmina (20) in corrispondenza della prima porzione (15A) del foro cieco (15) ? maggiore dello spessore in corrispondenza della seconda porzione (15B) di tale foro cieco.

10. Organo di cerniera per serramento metallico, detto organo essendo atto ad collegare un'anta mobile del serramento metallico ad un montante fisso, detto organo a cerniera (1) comprendendo un perno (3) atto ad alloggiare in un foro cieco (15) di un componente femmina (20, 40), detto componente femmina (20, 40) avendo un corpo (2) in cui ? realizzato detto foro cieco, quest'ultimo avendo un'estremit? aperta (14) in corrispondenza di una superficie estremale (11) di detto corpo (2) ed avendo un asse longitudinale (W), caratterizzato dal fatto che detto foro cieco comprende, lungo tale asse longitudinale, una prima (15A) ed una seconda (15B) porzione, la seconda porzione (15B) aprendosi all'estremit? aperta (14) del foro cieco (15), la prima porzione (15A) del foro cieco avendo un diametro o sezione (D2) inferiore al diametro o sezione (D3) della seconda porzione (15B), tra dette porzioni (15A, 15B) di detto foro cieco (15) essendo presente un setto anulare (17) sporgente verso l'interno del foro cieco (15), detto setto anulare (17) essendo solidale sia alla prima porzione (15A) che alla seconda porzione (15B) di detto foro cieco (15).

11. Organo di cerniera di cui alla rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che lo spessore di parete del corpo (2) del componente femmina (20) in corrispondenza del setto anulare (17) ? maggiore dello spessore di parete in corrispondenza delle porzioni (15A, 15B) del foro cieco, lo spessore di parete in corrispondenza della prima porzione (15A) essendo maggiore rispetto allo spessore di parete in corrispondenza della seconda porzione (15B) di foro cieco.

12. Organo di cerniera di cui alla rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto setto anulare (17) presenta un foro (18) che pone in comunicazione la prima porzione (15A) con la seconda porzione (15B).

13. Organo di cui alla rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che comprende almeno una delle seguenti caratteristiche:

- presenta una boccola in materiale a basso coefficiente d'attrito o rivestita con tale materiale posta entro la seconda porzione (15B) del foro cieco ed atta a contenere il perno di cerniera (3);

- presenta il perno di cerniera (3) provvisto di una flangia o collare (7) atta ad appoggiare sulla superficie estremale (11) del corpo (2) del componente femmina (20, 40) dove ? presente l'estremit? aperta (14) del foro cieco (15);

- comprende un primo ed un secondo componente femmina (20,40) atti ad essere associati rispettivamente al montante ed all?anta mobile di un serramento metallico, il perno (3) comprendendo un corpo (4) avente due porzioni (5, 6) separate da una flangia o collare intermedio (7), dette porzioni essendo atte ad essere inserite nelle seconde porzioni (15B) di fori ciechi (15) realizzati entro i corpi (2) di detti componenti femmina (20, 40).

Riferimento archivio del mandatario A28805