ITFI20120168A1 - "sistema di decorazione per intaglio" - Google Patents

Description

“SISTEMA DI DECORAZIONE PER INTAGLIOâ€

DESCRIZIONE

Campo tecnico

La presente invenzione riguarda il campo delle lavorazioni di decorazione per intaglio su materiali compatti, come ad esempio legno e suoi derivati, materiali espansi, resine e materie plastiche in generale, nonché metalli, leghe metalliche non ferrose ecc.. Più in particolare l’invenzione riguarda un sistema automatico di decorazione per intaglio, preferibilmente ma non esclusivamente su legno o suoi derivati, che utilizza un robot o qualsiasi altra macchina di posizionamento e interpolazione nello spazio (robot cartesiani, antropomorfi, pantografi a controllo numerico. e macchine a controllo numerico in generale) ad almeno quattro gradi di libertà.

Forma oggetto dell’invenzione, anche un utensile incisore da utilizzare in detto sistema.

Stato della tecnica

Come à ̈ noto, per realizzare in modo automatizzato incisioni decorative su manufatti lignei, se si esclude lo stampaggio di pasta di legno o resine), ad oggi à ̈ conosciuto sostanzialmente un unico sistema, che prevede l’utilizzo di macchine a controllo numerico a più assi con utensili fresatori. Un utensile fresatore à ̈ un utensile dotato di più taglienti disposti attorno ad un asse di rotazione, il cui moto à ̈ composto sostanzialmente da un moto rotatorio di taglio attorno all’asse di rotazione, più un moto complessivo di avanzamento dell’utensile (ovvero del suo asse di rotazione) lungo la traiettoria su cui si vuole asportare materiale.

In pratica il pezzo da incidere o intagliare, ad esempio una trave lignea su cui realizzare una modanatura, viene posizionato su una tavola porta pezzo all’interno di una macchina a controllo numerico. La testa di lavoro con la fresa rotante viene mossa sul pezzo secondo programmate traiettorie di lavoro, realizzando scanalature sul pezzo di data profondità e larghezza a seconda delle impostazioni di traiettoria e di dimensioni di fresa.

Tale modalità operativa consente di velocizzare notevolmente le fasi di decorazione ma il risultato qualitativo non à ̈ dei più soddisfacenti. Infatti, la forma delle scanalature di decorazione risulta eccessivamente “regolare†in virtù del tipo di asportazione di truciolo connesso alla rotazione della fresa durante la lavorazione. Ciò à ̈ particolarmente vero per tutte quelle parti della decorazione che presentano parti curve, parti “entranti†nello spessore del pezzo, oppure “uscenti†dal pezzo. Le frese infatti non sono in grado di realizzare angoli particolarmente acuti, forme inusuali e asimmetriche delle scanalature, se non con una molteplicità di passaggi molto elevata su una medesima scanalatura con frese di forme e dimensioni differenti (anche in questo caso però i risultati non sono soddisfacenti in quanto sul pezzo si formano una moltitudine di “righe†che devono essere eliminate manualmente). In ogni caso, con l’utilizzo di queste macchine fresatrici a controllo numerico, se si vuole ottenere un risultato “esteticamente accettabile†à ̈ necessario ripassare in modo significativo la decorazione con strumenti manuali, perdendo così tutto il vantaggio dell’automatizzazione.

Scopo e sommario dell’invenzione

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a punto un sistema di decorazione per intaglio su legno e suoi derivati, materiali espansi, resine e materie plastiche in generale, nonché su metalli e leghe metalliche non ferrose che permetta di velocizzare la fase di intaglio, con o senza asportazione di truciolo, consentendo di ottenere, per l’intaglio, un grado di finitura estetica accettabile per il mercato.

Altro importante scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a punto un sistema di decorazione per intaglio che consenta di ottenere una grande varietà di tipi di profili decorativi, senza dover utilizzare un grande numero di utensili.

Questi ed altri scopi, che saranno più chiari in seguito, sono raggiunti con un sistema di decorazione per incisione o intaglio, comprendente un utensile incisore dotato di un tagliente e mezzi di movimentazione automatica dotati di una testa di fissaggio dell’utensile atti a realizzare almeno quattro gradi di libertà per l’utensile, in cui la fase di incisione dell’utensile sul pezzo da incidere comprende la movimentazione dell’utensile da parte dei suddetti mezzi di movimentazione automatica secondo programmate traiettorie su superfici bidimensionali e tridimensionali del pezzo da incidere; caratteristicamente, il moto di taglio del tagliente dell’utensile à ̈ sostanzialmente lineare e non rotatorio (ossia à ̈ privo di moto rotatorio attorno ad un asse passante per dell’utensile), ovvero sostanzialmente coincidente con il movimento della testa di fissaggio dell’utensile.

In pratica, l’utensile non ruota come nel caso delle frese ma à ̈ in grado di tagliare il materiale tramite un movimento sostanzialmente lineare, ovviamente secondo traiettorie sia rettilinee sia curve, e l’azione di taglio non à ̈ dovuta alla rotazione ad alta velocità del tagliente ma semplicemente al suo movimento nella direzione di avanzamento dell’utensile stesso.

Secondo l’invenzione, il pezzo da lavorare à ̈ fermo rispetto a un sistema di riferimento esterno fisso (ad esempio rispetto al suolo) mentre sono i mezzi di movimentazione dell’utensile a muoversi rispetto al pezzo e al sistema di riferimento esterno fisso.

Nella presente relazione, con il termine intaglio si intendono anche l’operazione di incisione e, più in generale, un’operazione di incavatura.

L’incisione o l’intaglio avviene preferibilmente con asportazione di truciolo, ma in alcune forme realizzative à ̈ prevista la possibilità di incidere senza asportazione di truciolo.

Opportunamente, secondo forme realizzative particolarmente vantaggiose e preferite, i mezzi di movimentazione prevedono preferibilmente un robot industriale o alternativamente qualsiasi altra macchina di posizionamento e interpolazione nello spazio (robot cartesiani, robot antropomorfi, pantografi a controllo numerico, macchine a controllo numerico in generale) portante il dispositivo porta utensile.

Preferibilmente i mezzi di movimentazione consentono almeno sei gradi di libertà per la testa di fissaggio dell’utensile, e quindi per l’utensile, durante la fase di intaglio. Preferibilmente, i mezzi di movimentazione comprendono un robot di tipo antropomorfo e la testa di fissaggio dell’utensile à ̈ associata al polso di tale robot.

In pratica, l’utensile associato al robot (o altro dispositivo a controllo numerico di posizionamento e interpolazione nello spazio) tramite la testa di fissaggio à ̈ privo di moto rotatorio di taglio (tipico delle frese); il o i programmi elettronici di gestione caricati sul centro elettronico di controllo dei mezzi di movimentazione dell’utensile (robot o altro) provvedono ad orientare il tagliente dell’utensile in modo da ottenere il manufatto secondo le istruzioni provenienti ad esempio da un sistema CAM (Computer Aided Manufacturing).

Pertanto, secondo forme realizzative vantaggiose, durante la fase di intaglio i mezzi di movimentazione consentono cambi di inclinazione dell’utensile rispetto alla superficie da incidere.

Opportunamente, durante la fase di intaglio, i mezzi di movimentazione consentono traslazione e contemporaneo cambio di inclinazione dell’utensile; preferibilmente il cambio di inclinazione avviene almeno con movimento del tagliente dell’utensile a fuoriuscire dal pezzo in lavorazione verso la superficie in incisione.

Secondo forme realizzative preferite, l’utensile comprende uno stelo di fissaggio alla testa di fissaggio dell’utensile, ed una lama di taglio su cui à ̈ definito il tagliente, fuoriuscente dall’estremità dello stelo opposta a quella di fissaggio alla testa di fissaggio.

Per lama si intende un corpo od una porzione di corpo che presenta uno spessore inferiore alla dimensione di sviluppo principale del corpo ed in cui il tagliente à ̈ ricavato lungo lo sviluppo principale del corpo.

Lo stelo dell’utensile può essere preferibilmente cilindrico o prismatico. La lama di taglio può avere differenti sagome, a seconda della forma di intaglio che si vuole ottenere.

Il tagliente può essere affilato nel modo più adatto al tipo di materiale da incidere, così come i suoi angoli di spoglia.

Preferibilmente, il tagliente giace su un piano.

Secondo forme realizzative preferite, il tagliente giace su un piano inclinato rispetto alla direzione di sviluppo principale dello stelo. In questo modo, nella fase di “aggressione†del pezzo, il tagliente incide immediatamente sul pezzo e successivamente asporta il materiale, evitando così anche la scheggiatura del pezzo in lavorazione.

Secondo alcune forme realizzative preferite, con l’utensile orientato sostanzialmente dal basso verso l’alto, con il tagliente disposto in basso, la lama di taglio comprende una parte inferiore opposta allo stelo, che risale dalla parte più bassa del tagliente verso l’alto con andamento sostanzialmente obliquo rispetto allo sviluppo dello stelo. Ciò consente di evitare o ridurre i rischi di “tallonamento†durante le fasi di cambio di inclinazione dell’utensile durante l’incisione, ovvero di toccare con la parte posteriore (ovvero opposta al tagliente secondo la direzione di taglio) della lama il pezzo in lavorazione quando l’utensile à ̈ inclinato con il tagliente ruotato verso l’alto.

Secondo forme realizzative preferite, la lama con tagliente si sviluppa da detto stelo verso lo spazio laterale allo stesso stelo, sostanzialmente a sbordare lateralmente dal corpo dello stelo. In pratica la lama risulta un’appendice laterale allo stelo che si sviluppa sostanzialmente dall’estremità libera di questo. In pratica, secondo un altro punto di vista, la lama con tagliente si sviluppa preferibilmente in modo trasversale allo sviluppo principale dello stelo.

Secondo alcune forme realizzative preferite, la lama di taglio si sviluppa dallo stelo secondo un andamento convesso con convessità rivolta verso il pezzo da incidere, ovvero la lama presenta una superficie inferiore convessa verso il basso ed una superfice superiore concava verso l’alto, la zona di unione frontale di dette due superfici inferiore e superiore definisce il tagliente dell’utensile.

Secondo alcune forme realizzative preferite, il tagliente à ̈ curvilineo, mentre secondo altre forme à ̈ formato da un tratto rettilineo o una pluralità di tratti rettilinei o una pluralità di tratti curvilinei o una combinazione di tratti rettilinei e curvilinei. Ad esempio, secondo una forma realizzativa, il tagliente à ̈ formato da due tratti rettilinei che formano una concavità, ovvero a forma di V.

Secondo alcune forme realizzative preferite, il tagliente à ̈ asimmetrico rispetto ad un piano ortogonale alla direzione di sviluppo dello stelo dell’utensile. Secondo altre forme realizzative, il tagliente à ̈ simmetrico rispetto a tale piano.

Secondo alcune forme realizzative, la lama di taglio si sviluppa a seguire lo sviluppo dello stelo, con il tagliente che à ̈ rettilineo e sostanzialmente parallelo allo sviluppo dello stelo; preferibilmente, con l’utensile in posizione verticale, la superficie inferiore della lama risale verso l’alto in direzione opposta al ta gliente, evitando così le problematiche di “tallonamento†dell’utensile sul pezzo durante l’inclinazione del tagliente verso l’alto.

Preferibilmente, la testa di fissaggio dell’utensile comprende una base di fissaggio al polso del robot, ad esempio tramite collegamenti filettati, sulla quale à ̈ definito un alloggiamento per un dispositivo di supporto dell’utensile; a tale alloggiamento sono associati mezzi di bloccaggio reversibile del dispositivo di supporto nell’alloggiamento.

Preferibilmente, il dispositivo di supporto dell’utensile prevede un codolo atto ad essere alloggiato e bloccato nel suddetto alloggiamento; quest’ultimo à ̈ formato da una semi-cavità che abbraccia per un lato il codolo e, dalla parte opposta della semi-cavità, da una porzione mobile di bloccaggio connessa a mezzi di spinta che muovono la porzione mobile da una posizione allontanata dalla semi-cavità per consentire l’inserimento o l’estrazione del codolo, ad una posizione a ridosso della semi-cavità e tale da spingere contro il codolo quando inserito nell’alloggiamento.

Preferibilmente, il codolo presenta sulla parte che guarda la porzione mobile, una superficie dentellata atta a corrispondere con la superficie della porzione mobile dell’alloggiamento che va in contatto con il codolo stesso, che risulta contro-dentellata, con sagoma dei denti a creare zone in sottosquadro anti-estrazione del codolo dall’alloggiamento. Preferibilmente la semi-cavità presenta una sagoma semi-cilindrica ed il codolo presenta uno sviluppo cilindrico con spianatura dalla parte atta a contattare la porzione mobile dell’alloggiamento, sulla quale à ̈ realizzata la superficie dentellata.

Preferibilmente la porzione mobile dell’alloggiamento à ̈ guidata da guide preferibilmente ortogonali all’asse dell’alloggiamento, quali ad esempio spine, ed à ̈ connessa, preferibilmente tramite uno snodo, ad un attuatore di traslazione (ad esempio un cilindro idraulico) montato sulla base del dispositivo, con asse di azione preferibilmente parallelo a dette guide.

Preferibilmente, in testa al codolo di fissaggio à ̈ presente una flangia di presa per un apparato di cambio utensile, sulla quale à ̈ disposto una sede di bloccaggio dell’utensile.

Secondo alcune forme realizzative preferite, la sede di bloccaggio dell’utensile sul dispositivo di supporto à ̈ realizzata su un blocchetto disposto su una piastra posizionata su una contropiastra tramite mezzi di regolazione della loro posizione trasversale.

Secondo alcune forme realizzative, l’apparato di cambio utensile comprende un magazzino di utensili già montati su dispositivi di supporto, sorretti da pinze che agganciano i dispositivi di supporto preferibilmente in corrispondenza della suddetta flangia.

Forma oggetto dell’invenzione, anche un utensile da utilizzare nel suddetto sistema, ovvero che un utensile che comprende uno stelo di fissaggio a mezzi di movimentazione automatica, ed una lama di taglio su cui à ̈ definito il tagliente, fuoriuscente dall’estremità dello stelo opposta a quella di fissaggio alla testa di fissaggio.

Per lama si intende un corpo od una porzione di corpo che presenta uno spessore inferiore alla dimensione di sviluppo principale del corpo ed in cui il tagliente à ̈ ricavato lungo lo sviluppo principale del corpo.

Lo stelo dell’utensile può essere preferibilmente cilindrico o prismatico. La lama di taglio può avere differenti sagome, a seconda della forma di intaglio che si vuole ottenere.

Preferibilmente, il tagliente giace su un piano.

Secondo forme realizzative preferite, il tagliente giace su un piano inclinato rispetto alla direzione di sviluppo principale dello stelo.

Secondo alcune forme realizzative preferite, con l’utensile orientato sostanzialmente dal basso verso l’alto, con il tagliente disposto in basso, la lama di taglio comprende una parte inferiore opposta allo stelo, che risale dalla parte più bassa del tagliente verso l’alto con andamento sostanzialmente obliquo rispetto allo sviluppo dello stelo.

Secondo forme realizzative preferite, la lama con tagliente si sviluppa da detto stelo verso lo spazio laterale allo stesso stelo, sostanzialmente a sbordare lateralmente dal corpo dello stelo. In pratica la lama risulta un’appendice laterale allo stelo che si sviluppa sostanzialmente dall’estremità libera di questo.

Secondo alcune forme realizzative preferite, la lama di taglio si sviluppa dallo stelo secondo un andamento convesso con convessità rivolta verso il pezzo da incidere, ovvero la lama presenta una superficie inferiore convessa verso il basso ed una superfice superiore concava verso l’alto, la zona di unione frontale di dette due superfici inferiore e superiore definisce il tagliente dell’utensile.

Secondo alcune forme realizzative preferite, il tagliente à ̈ curvilineo, mentre secondo altre forme à ̈ formato da un tratto rettilineo o una pluralità di tratti rettilinei o una pluralità di tratti curvilinei o una combinazione di tratti rettilinei e curvilinei. Ad esempio, secondo una forma realizzativa, il tagliente à ̈ formato da due tratti rettilinei che formano una concavità, ovvero a forma di V.

Secondo alcune forme realizzative preferite, il tagliente à ̈ asimmetrico rispetto ad un piano ortogonale alla direzione di sviluppo dello stelo dell’utensile. Secondo altre forme realizzative, il tagliente à ̈ simmetrico rispetto a tale piano.

Secondo alcune forme realizzative, la lama di taglio si sviluppa a seguire lo sviluppo dello stelo, con il tagliente che à ̈ rettilineo e sostanzialmente parallelo allo sviluppo dello stelo; preferibilmente, con l’utensile in posizione verticale, la superficie inferiore della lama risale verso l’alto in direzione opposta al tagliente.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una sua forma di esecuzione preferita ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle allegate tavole di disegni, in cui

la figura 1 rappresenta una vista schematica complessiva di un robot industriale, antropomorfo, in un sistema di decorazione per intaglio secondo l’invenzione;

la figura 2 rappresenta una vista assonometrica della testa di fissaggio dell’utensile del sistema secondo l’invenzione, con l’utensile e rispettivo dispositivo di supporto in fase di fissaggio/sgancio dalla testa;

la figura 3 rappresenta una vista assonometrica di un magazzino di utensili in un sistema secondo l’invenzione, con gli utensili uniti ai rispettivi dispositivi di supporto mostrati in esploso rispetto al magazzino;

la figura 4 rappresenta una vista assonometrica di una prima forma realizzativa di utensile di un sistema secondo l’invenzione;

la figura 5 rappresenta una vista laterale in sezione secondo il piano V-V di figura 6, dell’utensile di figura 4, ingrandita rispetto alla figura 4;

la figura 6 rappresenta una vista dall’alto dell’utensile di figura 4;

la figura 7 rappresenta una vista dall’alto dell’utensile di figura 4;

la figura 8 rappresenta una vista assonometrica di una seconda forma realizzativa di utensile di un sistema secondo l’invenzione;

la figura 9 rappresenta una vista laterale in sezione secondo il piano IX-IX di figura 10, dell’utensile di figura 8, ingrandita rispetto alla figura 8;

la figura 10 rappresenta una vista dall’alto dell’utensile di figura 8;

la figura 11 rappresenta una vista dall’alto dell’utensile di figura 8;

la figura 12 rappresenta una vista assonometrica di una terza forma realizzativa di utensile di un sistema secondo l’invenzione, vista posteriormente rispetto al tagliente;

la figura 13 rappresenta una vista assonometrica di una quarta forma realizzativa di utensile di un sistema secondo l’invenzione;

la figura 14 rappresenta un ingrandimento della figura 13 relativo alla zona tagliente dell’utensile;

le figure 15a, 15b, 15c rappresentano rispettivamente due viste laterali ed una frontale, schematiche, del movimento del tagliente dell’utensile secondo l’invenzione.

Descrizione dettagliata di una forma realizzativa dell'invenzione

Con riferimento alle figure precedentemente citate, un sistema di decorazione per incisione o intaglio su legno e suoi derivati, materiali espansi, resine e materie plastiche in generale, nonché su metalli leghe metalliche non ferrose secondo l’invenzione viene complessivamente indicato con 10. Tale sistema comprende mezzi di movimentazione automatica per un utensile incisore, che si concretizzano preferibilmente in un robot industriale 11, ad esempio del tipo a braccio antropomorfo (ovvero preferibilmente i gradi di libertà sono realizzati mediante giunti rotazionali), preferibilmente a sei gradi di libertà, ad esempio costituiti dagli assi di cerniera X delle varie parti articolate, come indicato in figura 1, ed in particolare l’asse X1 verticale di rotazione della base 11A del robot 11, gli assi orizzontali, tra loro paralleli X2, X3 e X4 di cerniera tra le parti artico late 11B, 11C e 11D, l’asse X5 ortogonale all’asse X4, di cerniera tra la base del “polso†10E’ del robot e la parte articolata 11D, e l’asse X6, ortogonale agli assi X5 e X4, di cerniera tra la base del polso 11E’ e il polso 11E’’. L’esemplificazione di tale robot 11 à ̈ puramente schematica e data a titolo illustrativo, e non limitativo dell’invenzione.

Va da sé che altri esempi di robot possono prevedere robot che combinano sistemi articolati e sistemi traslanti e più in generale robot del tipo con i tre giunti principali (ovvero i giunti che realizzano i tre gradi di libertà principali) che sono una combinazione di giunti rotoidali e giunti prismatici (per la traslazione). Esempi di robot prismatici sono ad esempio robot cartesiani, mentre robot rotoidali sono ad esempio i robot antropomorfi. Esempio di robot “misti†sono ad esempio i robot “sferici†(due rotazioni ed una traslazione) e i robot “cilindrici†(una rotazione e due traslazioni).

Nel sistema secondo l’invenzione i gradi di libertà per l’utensile sono convenientemente almeno quattro e, come detto, preferibilmente sei gradi di libertà o più (ovvero ai tre gradi di libertà principali si aggiungono altri tre gradi di libertà).

Al polso 10E’’ viene fissata, ad esempio mediante un sistema di viti e/o bulloni, in una predeterminata posizione, una testa 12 di fissaggio dell’utensile incisore, che viene indicato con 13.

In questo esempio, la testa 12 di fissaggio dell’utensile 13 comprende una base 14 di fissaggio al polso 10E’’ del robot, sulla quale à ̈ definito un alloggiamento 15 per un dispositivo 16 di supporto dell’utensile 13. All’alloggiamento sono associati mezzi 17 di bloccaggio reversibile del dispositivo di supporto nell’alloggiamento, come descritto poco più avanti.

Il dispositivo 16 di supporto dell’utensile 13 prevede un codolo 18 atto ad essere alloggiato e bloccato nell’alloggiamento 15. Opportunamente, in cima al codolo di fissaggio à ̈ presente una flangia 19 di presa per un apparato di cambio utensile, che comprende un magazzino 20 schematizzato in figura 3, sul quale à ̈ presente una pluralità di sedi 21 di bloccaggio dell’utensile, realizzati ad esempio da pinze a “C†atti ad abbracciare elasticamente i dispositivi 16 in corrispondenza di cavità anulari ricavate sulle flange 19. Sul fondo delle sedi 21 à ̈ ricavata una linguetta 21A di corretto posizionamento del dispositivo nella sede, atta ad accoppiarsi con una complementare impronta 21B.

Opportunamente, l’alloggiamento 15 per il codolo 18 à ̈ formato da una semi-cavità 15A che abbraccia per un lato il codolo stesso e, dalla parte opposta della semi-cavità, da una porzione mobile di bloccaggio 15B connessa a mezzi di spinta che muovono la porzione mobile 15B da una posizione allontanata dalla semi-cavità per consentire l’inserimento o l’estrazione del codolo (come in figura 2), ad una posizione a ridosso della semi-cavità e tale da spingere contro il codolo 18 quando inserito nell’alloggiamento 15.

In questo esempio, la semi-cavità 15A presenta una sagoma semicilindrica ed il codolo 18 presenta uno sviluppo cilindrico con spianatura dentellata 18A dalla parte atta a contattare la porzione mobile 15B dell’alloggiamento 15 che, in chiusura, spinge su tale spianatura 18A. Anche sulla porzione mobile 15B à ̈ definita una superficie dentellata 15B’ che guarda la semi-cavità e pertanto il codolo 18, quando vi à ̈ inserito. Tale superficie dentellata 15B’ risulta complementare alla dentellatura 18A’ definita sulla spianatura 18A di questo, in pratica la dentellatura su tale superficie dentellata 15B’ presenta una sagoma dei denti a creare zone in sottosquadro anti-estrazione del codolo dall’alloggiamento. Le dentellature 18A’ e 15B’ formano parte dei mezzi di bloccaggio 17.

I mezzi di bloccaggio 17 comprendono inoltre i mezzi di spinta della porzione mobile 15B verso la semi cavità 15A e più in particolare, in questo esempio, comprendono un attuatore di traslazione 22 (ad esempio un cilindro idraulico) montato sulla base 14 della testa 12. La porzione mobile 15B dell’alloggiamento 15 à ̈ guidata da guide preferibilmente ortogonali all’asse dell’alloggiamento, quali ad esempio spine 23, ed à ̈ connessa, preferibilmente tramite uno snodo 24, all’attuatore di traslazione 22 (che presenta asse di azione sostanzialmente parallelo alle spine).

L’utensile 13 comprende uno stelo 25 di fissaggio alla testa di fissaggio 12, ed una lama di taglio 26 (meglio descritta più avanti) su cui à ̈ definito il tagliente 27, fuoriuscente dall’estremità dello stelo opposta a quella di fissaggio alla testa 12.

In questo esempio, lo stelo 25 à ̈ prevalentemente prismatico, ma in altre forme realizzative, può essere ad esempio prevalentemente cilindrico, oppure una combinazione di solidi cilindrici e prismatici od altre forme ancora.

L’utensile 13 à ̈ disposto sul dispositivo di bloccaggio 16 all’interno di una sede di bloccaggio 28, realizzata su un blocchetto 29 disposto su una piastra 30 posizionata su una contropiastra 31 tramite mezzi di regolazione della loro posizione trasversale, quali ad esempio una guida 32 e una contro-guida 33 e asole di bloccaggio per bulloni, non indicati.

Nelle figure dalla 4 alla 7 à ̈ mostrata una prima forma realizzativa di utensile 13. Come detto, esso presenta uno stelo 25, da cui si sviluppa in estremità una lama di taglio 26 su cui à ̈ definito il tagliente di incisione o intaglio 27.

Per lama si intende un corpo od una porzione di corpo che presenta uno spessore inferiore alla dimensione di sviluppo principale del corpo o della porzione ed in cui il tagliente à ̈ ricavato lungo lo sviluppo principale del corpo.

Preferibilmente, la lama 26 con tagliente 27 si sviluppa dallo stelo 25 verso lo spazio laterale allo stesso stelo, sostanzialmente a sbordare lateralmente dal corpo dello stelo. In pratica la lama risulta un’appendice laterale allo stelo che si sviluppa sostanzialmente dall’estremità libera di questo. Pertanto la lama con tagliente si sviluppa preferibilmente in modo complessivamente trasversale allo sviluppo principale dello stelo. Lo sviluppo dello stelo à ̈ preferibilmente rettilineo, ed à ̈ indicato dall’asse Z.

In questo esempio, lama di taglio 26 si sviluppa dallo stelo 25 secondo un andamento convesso con convessità rivolta verso il pezzo da incidere (con riferimento ai disegni nelle figure 4-7, la convessità à ̈ rivolta verso il basso). In pratica la lama 26 presenta una superficie inferiore convessa 26A ed una superfice superiore concava 26B (che guarda verso l’alto, con riferimento ai disegni). La zona di unione frontale delle due superfici inferiore e superiore definisce il tagliente 27 dell’utensile; ovviamente le superfici di affilatura del tagliente, ad esempio indicate con 27’ e 27’’, sono definite in estremità a tali superfici inferiore e superiore della lama 26.

In questo esempio, la lama 26 forma una curva che si sviluppa lateralmente allo stelo. Il tagliente 27 à ̈ sostanzialmente un tratto curvilineo e più pre feribilmente un tratto ad arco di cerchio.

La lama 26 presenta preferibilmente un andamento “conico†, ovvero la superficie superiore 26B presenta porzioni contrapposte 26B’ che tendono a convergere in direzione opposta al tagliente 27, ovvero in direzione opposta alla direzione f di avanzamento e taglio dell’utensile.

Opportunamente, il tagliente 27 giace su un piano P (nell’esempio à ̈ formato da un tratto curvilineo piano), la cui proiezione à ̈ indicata dalla linea, anch’essa indicata con P in figura 5. Tale piano P à ̈ inclinato rispetto alla direzione Z di sviluppo principale dello stelo 25 (angolo α in figura 5). Con l’utensile orientato sostanzialmente dal basso verso l’alto, con il tagliente disposto in basso (come nelle figure), l’inclinazione del piano P di giacitura del tagliente 27 à ̈ tale per cui il piano si allontana dallo stelo 25 andando verso l’alto, ovvero in direzione dal tagliente verso il semispazio occupato dallo stelo. In questo modo, nella fase di “aggressione†del pezzo, il tagliente 27 incide immediatamente sul pezzo e successivamente asporta il materiale, evitando così anche la scheggiatura del pezzo in lavorazione.

Sempre con l’utensile 13 orientato sostanzialmente dal basso verso l’alto, con il tagliente disposto in basso, la lama di taglio 26 comprende una parte inferiore opposta allo stelo, ovvero la superficie 26A, che risale dalla parte più bassa del tagliente verso l’alto con andamento sostanzialmente obliquo (inclinazione indicata dall’angolo β in figura 5) rispetto allo sviluppo dello stelo. Ciò consente di evitare o ridurre i rischi di “tallonamento†durante le fasi di cambio di inclinazione dell’utensile durante l’intaglio, ovvero di toccare con la parte posteriore 26’ (ovvero opposta al tagliente secondo la direzione di taglio) della lama il pezzo in lavorazione quando l’utensile à ̈ inclinato con il tagliente ruotato verso l’alto.

In questo esempio, la lama 26 (e quindi il tagliente 27), à ̈ simmetrica rispetto ad un piano parallelo allo sviluppo dello stelo 26. In altre forme realizzative, può essere asimmetrico, a seconda del tipo di sagomatura che si vuole realizzare con l’incisione. In pratica tale piano di simmetria à ̈ parallelo al piano di giacitura della direzione f di avanzamento dell’utensile.

Il robot 11 consente la movimentazione automatica dell’utensile 13 secondo programmate traiettorie su superfici bidimensionali e tridimensionali del pezzo da incidere. Il o i programmi elettronici di gestione caricati sul centro elettronico di controllo del robot (non mostrato nelle figure) provvedono ad orientare il tagliente dell’utensile in modo da ottenere il manufatto secondo le istruzioni provenienti da un sistema CAM (Computer Aided Manufacturing).

Il moto di taglio del tagliente 27 dell’utensile 13 à ̈ sostanzialmente lineare e non rotatorio, ovvero sostanzialmente coincidente con il movimento della testa 12 di fissaggio dell’utensile 13, ossia coincidente con il movimento del polso del robot 11. Ovviamente vi possono essere delle fasi in cui l’utensile cambia di inclinazione senza che complessivamente vi sia azione o movimento di taglio del materiale, ovvero una fase di corretto orientamento del tagliente prima di iniziare una nuova fase di taglio (o prima di iniziare un nuovo tratto di una traiettoria di taglio).

Per consentire variazioni di forma nelle scanalature di intaglio, il robot consente pertanto il cambio di inclinazione dell’utensile rispetto alla superficie da incidere e tale cambio di inclinazione può avvenire anche durante il moto di taglio dell’utensile, ovvero può avvenire contemporaneamente traslazione del tagliente e cambio di inclinazione dello stesso.

Ad esempio, un movimento di traslazione e contemporaneo cambio di inclinazione del tagliente e quindi dell’utensile (che corrisponde in pratica ad un movimento complessivo rototraslatorio del tagliente per un asse non passante per il corpo dell’utensile stesso) può corrispondere ad un movimento di entrata nella superficie del pezzo da incidere, e successiva uscita da questo, con l’utensile che avanza, si inclina, aggredisce il pezzo, continua ad avanzare e si inclina in direzione opposta alla precedente, uscendo dalla superfice del pezzo, in pratica con un movimento a “cucchiaio†.

L’inclinazione del tagliente à ̈ correlata alla sua direzione di avanzamento. Nell’esempio appena dato, si à ̈ descritta l’inclinazione del piano di giacitura del tagliente rispetto alla direzione di sviluppo dello stelo dell’utensile. Preferibilmente si definisce una direzione di taglio principale orizzontale f (si veda la figura 15) e, nell’esempio descritto, durante il movimento di taglio lungo tale direzione principale orizzontale lo sviluppo Z dello stelo 25 à ̈ sostanzialmente verticale e il piano di giacitura P del tagliente 27 à ̈ inclinato come descritto. L’inclinazione del tagliente à ̈ pertanto correlata alla direzione principale di taglio f e definita preferibilmente dall’angolo α come angolo tra il piano P e l’ortogonale alla direzione principale di taglio f (che nell’esempio dato coincide con lo sviluppo Z dello stelo). Va da sé che in altre forme realizzative, lo stelo con sviluppo Z’ dell’utensile può essere non verticale (si veda la figura 15b) durante il movimento secondo la direzione di taglio principale orizzontale f e il tagliente mantenere invece l’inclinazione α come angolo tra il piano P e l’ortogonale alla direzione principale di taglio f (P e Z’ avranno pertanto inclinazione fissa α’).

I cambi di inclinazione del tagliente 27 possono essere realizzati ad esempio ruotando la testa 12 con l’utensile attorno all’asse Z (secondo ϕ in figura 15a), oppure ruotando il tagliente sul piano ortogonale al piano di giacitura P del tagliente 27 (secondo l’angolo π in figura 15a) od anche ruotando il tagliente sulla proiezione del piano P su un piano di giacitura dell’asse Z (secondo l’angolo ω in figura 15c).

Nelle figure dalla 8 alla 10 à ̈ mostrata una secondo forma realizzativa di utensile secondo l’invenzione, indicato con 113. In questo esempio, la lama, qui indicata con 126, sborda lateralmente dall’estremità dello stelo 25 e presenta la medesima concavità/convessità dell’esempio precedente, con la differenza che essa à ̈ realizzata da due piani incidenti con sagoma a V, per cui il tagliente 127 à ̈ in pratica formato da due tratti rettilinei 127A e 127B, incidenti, a formare una concavità, ovvero a forma di V.

Anche in questo caso il tagliente giace su un piano inclinato con angolo α rispetto allo sviluppo dello stelo (come per il caso precedente) e la parte inferiore opposta allo stelo della lama 126, ovvero la linea inferiore 126’ di unione dei due piani 126A e 126B, che risale dalla parte più bassa del tagliente verso l’alto con andamento sostanzialmente obliquo (inclinazione indicata dall’angolo β in figura 9) rispetto allo sviluppo dello stelo.

Anche questo esempio, la lama 126 (e quindi il tagliente 127), à ̈ simmetrica rispetto ad un piano parallelo allo sviluppo dello stelo 126, passente per la linea 126’. In altre forme realizzative, può essere asimmetrico, a seconda del tipo di sagomatura che si vuole realizzare con l’intaglio. In pratica tale piano di simmetria à ̈ parallelo al piano di giacitura della direzione f di avanzamento dell’utensile.

In altre forme realizzative, il tagliente può essere realizzato da più tratti curvi in successione, oppure da più tratti rettilinei in successione, od ancora da una combinazione di tratti curvi e rettilinei. Ad esempio in figura 12 à ̈ mostrato un utensile 213 in cui la lama di taglio 226 à ̈ formata da una porzione curva 226A e due porzioni piane 226B laterali alla porzione curva, in pratica con sagoma a U. Pertanto, anche il tagliente 227 à ̈ formato, in successione, da un tratto rettilineo, da un tratto curvo e da un tratto rettilineo (od anche solo da un tratto curvo e da un tratto rettilineo).

L’intaglio avviene preferibilmente con asportazione di truciolo, ma in alcune forme realizzative à ̈ prevista la possibilità di incidere senza asportazione di truciolo. Ad esempio, nelle figure 13 e 14 à ̈ mostrata una quarta forma realizzativa di utensile, indicato complessivamente con 313, adatta ad un’azione di intaglio prevalentemente senza asportazione di materiale. In questo esempio, la lama di taglio 326 si sviluppa a seguire lo sviluppo dello stelo 25, con il tagliente 327 (con superfici di affilatura 327’) che à ̈ rettilineo e sostanzialmente parallelo allo sviluppo dello stelo; preferibilmente, con l’utensile in posizione verticale, la superficie inferiore 326B della lama risale verso l’alto in direzione opposta al tagliente, evitando così le problematiche di “tallonamento†dell’utensile sul pezzo durante l’inclinazione del tagliente verso l’alto. Preferibilmente, in questo esempio la superficie inferiore 326B della lama à ̈ in pratica anch’esso un bordo tagliente collegato allo spigolo inferiore del tagliente 327.

E’ inteso che quanto illustrato rappresenta solo possibili forme di attuazione non limitative dell’invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza uscire dall’ambito del concetto alla base dell’invenzione. L’eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni allegate ha unicamente lo scopo di facilitarne la lettura alla luce della descrizione che precede e degli allegati disegni e non ne limita in alcun modo l’ambito di protezione.

Claims (15)

1. “SISTEMA DI DECORAZIONE PER INTAGLIO †RIVENDICAZIONI 1) Sistema di decorazione per intaglio su materiali compatti, comprendente un utensile incisore (13, 113, 213, 313) dotato di un tagliente (27, 127, 227, 327) e mezzi di movimentazione automatica (11) dotati di una testa (12) di fissaggio dell’utensile (13, 113, 213, 313) atti a realizzare almeno quattro gradi di libertà per detto utensile, in detto sistema la fase di intaglio dell’utensile (13, 113, 213, 313) sul pezzo da incidere prevedendo la movimentazione dell’utensile da parte di detti mezzi di movimentazione (11) secondo programmate traiettorie su superfici bidimensionali e tridimensionali del pezzo da incidere, caratterizzato dal fatto che il moto di taglio del tagliente (27, 127, 227, 327) à ̈ sostanzialmente lineare e non rotatorio, ovvero sostanzialmente coincidente con il movimento della testa di fissaggio dell’utensile.
2. 2) Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di movimentazione comprendono una macchina di posizionamento e interpolazione nello spazio dell’utensile che consente almeno sei gradi di libertà per detta testa di fissaggio dell’utensile durante la fase di intaglio.
3. 3) Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui , in cui detti mezzi di movimentazione comprendono un robot industriale, (11) portante detta testa (12) di fissaggio dell’utensile (13, 113, 213, 313); preferibilmente detto robot (11) essendo di tipo antropomorfo; preferibilmente detto robot (11) consentendo sei gradi di libertà per detta testa di fissaggio dell’utensile durante la fase di intaglio.
4. 4) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente movimenti, durante la fase di intaglio, di cambio di inclinazione del tagliente (27, 127, 227, 327) dell’utensile (13, 113, 213, 313 rispetto alla superficie da incidere.
5. 5) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente, durante la fase di intaglio, movimenti di traslazione e contemporaneo cambio di inclinazione dell’utensile (13, 113, 213, 313) rispetto alla superfi cie da incidere; preferibilmente il cambio di inclinazione avvenendo con movimento del tagliente (27, 127, 227, 327) a fuoriuscire dal pezzo in lavorazione verso la superficie in incisione.
6. 6) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto utensile (13, 113, 213, 313) comprende uno stelo (25) di fissaggio alla testa (12) di fissaggio dell’utensile, ed una lama di taglio (26, 126, 226, 326) su cui à ̈ definito il tagliente (27, 127, 227, 327), fuoriuscente dall’estremità di detto stelo (25).
7. 7) Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui detta lama di taglio (26, 126, 226) si sviluppa da detto stelo (25) secondo un andamento convesso con convessità rivolta verso il pezzo da incidere, ovvero detta lama (26, 126, 226) presentando una faccia inferiore convessa ed una faccia superiore concava, la zona di unione frontale di dette due superfici inferiore e superiore definendo il tagliente (27, 127, 227) dell’utensile; preferibilmente detta lama (26, 126, 226) presentando porzioni contrapposte convergenti tra loro in direzione opposta al tagliente (27, 127, 227), ovvero in direzione opposta alla direzione f di avanzamento e taglio dell’utensile.
8. 8) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto tagliente (27, 127, 227, 327) à ̈ curvilineo oppure formato da due tratti rettilinei, ovvero a forma di V, oppure detto tagliente essendo formato da un unico tratto rettilineo o una pluralità di tratti rettilinei o una pluralità di tratti curvilinei o una combinazione di tratti rettilinei e curvilinei.
9. 9) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto tagliente (27, 127, 227) à ̈ simmetrico rispetto ad un piano parallelo alla direzione (Z) di sviluppo di detto stelo (25), oppure detto tagliente (27, 127, 227) à ̈ asimmetrico rispetto ad un piano parallelo alla direzione (Z) di sviluppo di detto stelo (25).
10. 10) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta lama (26, 126, 226) con tagliente (27, 127, 227) si sviluppa da detto stelo (25) verso lo spazio laterale allo stelo, sostanzialmente a sbordare lateralmente dal corpo di detto stelo.
11. 11) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto tagliente (27, 127, 227, 327) giace su un piano (P) inclinato (α) rispetto alla direzione (Z) di sviluppo principale di detto stelo (25).
12. 12) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui con detto utensile orientato sostanzialmente dal basso verso l’alto, con il tagliente (27, 127, 227, 327) in basso, detta lama (26, 126, 226, 326) comprende una parte inferiore opposta a detto stelo, che risale dalla parte più bassa di detto tagliente verso l’alto con andamento sostanzialmente obliquo (β) rispetto allo sviluppo (Z) di detto stelo (25).
13. 13) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta testa di fissaggio dell’utensile comprende una base di fissaggio al polso del robot sulla quale à ̈ definito un alloggiamento per un dispositivo di supporto dell’utensile, a detto alloggiamento essendo associati mezzi di bloccaggio reversibile del dispositivo di supporto nell’alloggiamento; preferibilmente detto dispositivo di supporto comprendendo un codolo atto ad essere alloggiato e bloccato nel suddetto alloggiamento, detto alloggiamento essendo formato da una semi-cavità che abbraccia per un lato detto codolo e, dalla parte opposta della semi-cavità, da una porzione mobile di bloccaggio connessa a mezzi di spinta che muovono la porzione mobile da una posizione allontanata dalla semi-cavità per consentire l’inserimento o l’estrazione del codolo, ad una posizione a ridosso della semi-cavità e tale da spingere contro il codolo quando inserito nell’alloggiamento.
14. 14) Utensile atto ad essere utilizzato in un sistema di decorazione per intaglio su materiale non metallico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
15. 15) Utensile che comprende - uno stelo di fissaggio ad una macchina di posizionamento e interpolazione nello spazio dell’utensile e più preferibilmente ad un robot industriale, - ed una lama di taglio su cui à ̈ definito il tagliente, fuoriuscente dall’estremità di detto stelo opposta a quella di fissaggio a detta macchina, detta lama con tagliente sviluppandosi da detto stelo verso lo spazio laterale allo stesso stelo, sostanzialmente a sbordare lateralmente dal corpo dello stelo, con un andamento convesso con convessità rivolta verso il pezzo da incidere.