ITMI20120197A1 - Pressa per stampare, e in particolare imbutire, lamiere - Google Patents

Description

PRESSA PER STAMPARE, E IN PARTICOLARE IMBUTIRE, LAMIERE

Campo dell’invenzione

[1] La presente invenzione riguarda una pressa per tranciare, imbutire o in generale stampare lamiere, più in particolare una servopressa elettrica particolarmente adatta per imbutire lamiere a freddo. Stato della tecnica

[2] Nelle servopresse per imbutitura di tipo noto il piatto mobile é azionato da un servomotore elettrico. Questo sistema di azionamento rappresenta un'evoluzione delle tradizionali presse meccaniche a eccentrico poiché la libertà assai maggiore di controllare il movimento del piatto mobile -detto anche "mazza" o "slittone" nel gergo tecnico corrente- tramite servomotore porta numerosi vantaggi, quali per esempio: -possibilità di eseguire cicli di lavoro più veloci tramite avvicinamento, frenata, corsa di lavoro (formatura vera e propria) e ritorno veloce;

-possibilità di eseguire cicli di lavoro più veloci evitando che la mazza esegua l'intera corsa;

-possibilità di eseguire cicli speciali di formatura in due o più riprese, diversamente non realizzabili;

-drastica riduzione del rumore e dei consumi energetici;

-maggiore compatibilità ecologica grazie ai minori consumi energetici.

[3] Le servopresse con servomotori elettrici estendono ulteriormente le capacità -per esempio relativamente alla complessità di stampaggio- e le possibilità di applicazione delle presse idrauliche senza però raggiungerne le prestazioni per le imbutiture profonde.

Ciò a causa del meccanismo di movimentazione del piatto mobile tramite eccentrico che consente di esercitare forze sufficientemente elevate solo in prossimità del punto morto inferiore, e quindi con limitate corse di lavoro utili. Inoltre le attuali servopresse non riescono, o riescono difficilmente, a raggiungere le cadenze produttive delle presse meccaniche.

[4] Le presse idrauliche sono in grado di imbutire pezzi di complessità sostanzialmente superiore a quelli stampati dalle servopresse note; tuttavia queste ultime sono generalmente più veloci.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ ovviare agli inconvenienti sopra menzionati delle servopresse elettriche note, conservandone i vantaggi e avvicinandone le prestazioni a quelle delle presse idrauliche tradizionali.

Sommario dell’invenzione

[5] Tale scopo viene conseguito, secondo la presente invenzione, con una pressa per stampare, e in particolare imbutire, lamiere avente le caratteristiche secondo la rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche del dispositivo sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

I vantaggi conseguibili con la presente invenzione trovato risulteranno più evidenti, al tecnico del settore, dalla seguente descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione particolare a carattere non limitativo, illustrato con riferimento alle seguenti figure schematiche.

Elenco delle Figure

Figura 1 mostra una vista prospettica di una servopressa per tranciare o imbutire lamiere secondo una forma di realizzazione particolare dell'invenzione; Figura 2 mostra una vista frontale, parzialmente in sezione, della servopressa di Figura 1;

Figura 3 mostra una vista laterale della servopressa di Figura 1;

le Figure 4-8 mostrano le viste frontali, parzialmente in sezione, della servopressa di Figura 1 in diversi istanti della sequenza di stampaggio;

Figura 9 mostra una vista frontale, parzialmente in sezione, della servopressa di Figura 1 con un dettaglio dell'estrattore.

Descrizione dettagliata

[6] Le Figure 1-9 sono relative a una servopressa per imbutitura secondo una forma di realizzazione particolare dell'invenzione e indicata con il riferimento complessivo 1.

La pressa 1, concepita preferibilmente per imbutire o tranciare lamiere a freddo, comprende:

-un telaio portante 3, realizzato per esempio per fusione o in piastre di lamiera metallica saldata;

-una prima base portastampo 5, chiamata anche "piatto mobile" o "mazza" nel gergo tecnico corrente e sulla quale é montata una prima ganascia 7 dello stampo; la prima ganascia 7 dello stampo é chiamata, nel gergo tecnico corrente, "matrice";

-una seconda base portastampo 9 sulla quale é montata una seconda ganascia 11 dello stampo la quale é chiamata, nel gergo corrente, "premilamiera";

-un punzone di stampaggio 15, che può essere per esempio montato su una base portapunzone 13;

-un sistema di azionamento matrice predisposto per azionare la prima base portastampo durante le corse di avvicinamento alla e allontanamento dalla seconda base portastampo;

-un sistema di azionamento punzone predisposto per azionare il punzone di stampaggio 15 avvicinandolo alla e allontanandolo dalla matrice 7, o comunque dalla prima ganascia dello stampo, durante la tranciatura o imbutitura della lamiera, preferibilmente con un movimento traslatorio.

[7] Come mostrato nelle Figure 1, 2 le due ganasce 7, 11 dello stampo possono essere sostanzialmente tubolari o anulari e avere sezioni trasversali di varia forma, per esempio tubolare circolare per stampare per esempio pezzi cilindrici o a cupola, o forma tubolare quadrangolare per stampare per esempio vaschette a forma di parallelepipedo.

Come mostrato nelle Figure allegate, della matrice 7 può anche far parte la testa 41 dell'estrattore 39, nel seguito descritti più diffusamente.

Come mostrato nelle Figure allegate, la prima 5 e la seconda base portastampo 9 possono essere per esempio delle tavole a forma sostanzialmente di parallelepipedo, sulle quali può essere fissata una delle ganasce dello stampo. Analoga forma di tavola a parallelepipedo può avere la base portapunzone 13.

[8] Secondo un aspetto dell'invenzione, il sistema di azionamento matrice comprende un meccanismo a ginocchiera predisposto per avvicinare e allontanare tra loro, preferibilmente con un movimento traslatorio, la prima e la seconda base portastampo con corse aventi lunghezza e velocità medie maggiori rispetto alle corse con cui si avvicinano e si allontanano fra loro il punzone 15 e la prima ganascia dello stampo; inoltre, come si descriverà più diffusamente in seguito, il sistema di azionamento punzone comprende un primo meccanismo a vite, preferibilmente a vitemadrevite.

[9] Preferibilmente la lunghezza massima della corsa con cui la prima e la seconda base portastampo si avvicinano l'una all'altra, detta anche nella presente descrizione "corsa di accostamento", é pari o superiore a 1,5 volte la corsa, detta "corsa di stampaggio", che compie il punzone 15 per avvicinarsi o allontanarsi alla matrice per stampare la lamiera. Più preferibilmente la lunghezza massima della corsa di accostamento é pari o superiore a due volte la corsa di stampaggio. Preferibilmente la velocità media della corsa di accostamento é pari o superiore a due volte la velocità media della corsa di stampaggio. Più preferibilmente la velocità media della corsa di accostamento é pari o superiore a cinque volte la velocità media della corsa di stampaggio. Ancor più preferibilmente la velocità media della corsa di accostamento é pari o superiore a dieci volte la velocità media della corsa di stampaggio.

[10] Preferibilmente la pressa 1 é provvista di una pluralità di tiranti di sospensione 17 tramite i quali la base portapunzone 13 é appesa al telaio portante 3, in modo da mantenere più parallele tra loro le tre basi 5, 9, 13 o comunque controllarne e fissarne con maggiore precisione le reciproche inclinazioni. Ancor più preferibilmente i tiranti di sospensione 17 sono almeno quattro, fissati attorno al premilamiera e al punzone in prossimità dei quattro angoli perimetrali della base portapunzone 13.

[11] Il tirante o i tiranti di sospensione 17 sono azionati da uno o più servomotori elettrici 19. Per servomotore elettrico si intende, nella presente descrizione, un motore elettrico di sufficiente taglia e potenza progettato per funzionare con velocità e coppie fortemente variabili, quale per esempio un motore brushless o un motore asincrono controllato tramite inverter o comunque con una corrente di alimentazione a frequenza variabile.

Come mostrato in Figura 1, un servomotore 19 può essere predisposto per azionare simultaneamente due tiranti di sospensione 17, per esempio nel seguente modo: le estremità superiori dei due tiranti di sospensione 17 sono fissate a una traversa mobile 21 la quale viene azionata da un primo attuatore 23 il quale, come si é già detto, é del tipo a vite, preferibilmente a vitemadrevite. Un ulteriore stadio di riduzione di velocità può essere realizzato collegando l'albero di uscita dei servomotori 19 al primo attuatore 23 tramite pulegge di diverso diametro accoppiate da una cinghia di trasmissione 25.

[12] Come mostrato nelle Figure 1, 2 il meccanismo a ginocchiera 27 é preferibilmente a doppia ginocchiera, cioé comprende almeno due terne di bielle dove le bielle di ciascuna stella sono collegate a stella tra loro, in modo da distribuire più uniformemente sulla prima base portastampo 5 le forze del sistema di azionamento matrice.

Sempre come mostrato nelle Figure 1, 2 il meccanismo a ginocchiera 27 é preferibilmente azionato da un attuatore lineare 29 il quale comprende preferibilmente:

-un secondo attuatore a vite 30, preferibilmente a vite-madrevite, analogo al già citato primo attuatore 23; e

-un servomotore elettrico 31 che aziona il secondo attuatore 30, per esempio tramite un collegamento con pulegge e cinghie di trasmissione che realizzano un ulteriore stadio di riduzione di velocità. Gli attuatori a vite aumentano la precisione di posizionamento e in generale del controllo del punzone e della prima base portastampo.

Preferibilmente le tre basi 5, 9, 13 sono sovrapposte le une alle altre. Preferibilmente la base portapunzone 13 é posta al disotto della seconda base portastampo 9.

[13] Vantaggiosamente il sistema di azionamento matrice e in particolare l'eventuale meccanismo a ginocchiera 27, i servomotori 19, 31 e i relativi primi attuatori 23 sono disposti nella parte superiore del telaio portante 3. A tale scopo essi sono sostenuti da una pluralità di colonne portanti 33A, 33B, 33C, 33D formate dal telaio portante 3, per esempio quattro colonne. In questo modo é possibile disporre tali colonne portanti in modo che:

-la pressa 1, e in particolare il suo telaio portante, abbia una struttura a portale, che forma sui fianchi della pressa una o più aperture di accesso e un vano vuoto 35 in corrispondenza della zona di carico, stampaggio e scarico dei pezzi, dove per zona di stampaggio si intende la zona compresa tra la prima e la seconda base portastampo; e

-la una o più aperture di accesso alla zona di stampaggio, il vano vuoto 35 e la stessa zona di stampaggio siano situate sostanzialmente a un'altezza ergonomica, per esempio che non obblighi un operatore a chinarsi o ad alzare eccessivamente le braccia per raggiungere con le mani lo stampo inferiore per depositare la lamiera da stampare L e prelevare il pezzo stampato;

-non sia necessario predisporre fosse interrate, o comunque sotto il livello del pavimento P, per accogliere il meccanismo a ginocchiera, i servomotori e i riduttori a vite.

[14] Il posizionamento ergonomico delle aperture di accesso, del vano vuoto 35 e della zona di stampaggio rende la pressa più adatta sia al carico e scarico dei pezzi manuale sia automatico.

A tale scopo il piano o comunque la faccia superiore della seconda base portastampo 9 si trova vantaggiosamente a un'altezza H1 compresa tra 0,9-1 metro dal pavimento su cui appoggia la pressa.

Vantaggiosamente la pressa 1 é provvista di un sistema di controllo programmato, o comunque predisposto per controllare in tempo reale le forze che la matrice 7 e il premilamiera 11 si scambiano tra loro durante lo stampaggio. Tale sistema di controllo comprende un'opportuna unità logica, non necessariamente programmabile, e opportuni sensori, tra i quali uno o più sensori di pressione 37 predisposti per rilevare in tempo reale le forze di pressione che durante l'imbutitura o in generale lo stampaggio la prima e la seconda base portastampo 5, 9, o comunque la matrice 7 e il punzone 15, si scambiano fra loro. Ciascun sensore di pressione 37 può essere per esempio una cella di carico di tipo in se noto, preferibilmente elettrica.

[15] Preferibilmente le celle di carico o altri tipi di sensori di pressione sono più di uno; più preferibilmente sono almeno quattro, preferibilmente disposti ciascuno in prossimità di un angolo del perimetro esterno delle basi 5, 9 e/o 13. Tale disposizione in prossimità degli angoli permette di distribuire più uniformemente e bilanciato le forze di pressione tra le varie basi 5, 9 e 13 e tra punzone 15 e matrice 7 quando presente, nonchà ̈ di montare celle di carico commerciali standard, e non anulari o tubolari.

[16] Come mostrato in Figura 2, la seconda base portastampo 9 é preferibilmente fissata al telaio portante 3 tramite le celle di carico o altri tipi di sensori di pressione 37. Più preferibilmente la seconda base portastampo 9 é appoggiata sulle le celle di carico o altri tipi di sensori di pressione 37 le quali sono solidali, o comunque fissate, al telaio 3; così facendo le celle di carico o altri tipi di sensori di pressione 37 sono in grado di rilevare le forze statiche che la prima e la seconda base portastampo 5, 9 si scambiano fra loro, cioé la forza di serraggio con cui la matrice 7 e il premilamiera 11 pinzano la lamiera da stampare.

La suddetta unità logica é predisposta per pilotare il servomotore elettrico 31, che aziona il meccanismo a ginocchera 27, sulla base delle rilevazioni dei sensori di pressione 37, preferibilmente con un controllo in retroazione.

[17] Viene ora descritto un esempio di funzionamento della pressa 1.

All'inizio del ciclo di stampaggio (Figura 4) la base portapunzone 13 e il punzone di stampaggio 15 sono nella posizione di massimo abbassamento, mentre il meccanismo a ginocchiera 27 é contratto in modo da tenere sollevata la prima base portastampo 5 e aperto il premilamiera 11. Sul premilamiera 11 é appoggiato un pezzo di lamiera metallica da stampare L, inizialmente piana.

Dopo l'avvio del ciclo di stampaggio il meccanismo a ginocchiera 27 si distende in modo da far eseguire alla prima base portastampo 5 una corsa di avvicinamento rapido; la matrice 7 e il premilamiera 11 iniziano a pinzare il foglio di lamiera L con una forza, come già detto in precedenza, rilevata dalle celle di carico 37 (Figura 5).

[18] Successivamente i servomotori elettrici 19 tirano verso l'alto i relativi tiranti di sospensione 17 in modo da sollevare la base portapunzone 13 e il punzone di stampaggio 15, e far si che quest'ultimo inizi a imbutire la lamiera L (Figura 6). Sulla base delle rilevazioni delle celle di carico 37 l'unità logica invia opportuni segnali di comando in tempo reale al servomotore elettrico 31 in modo che durante lo stampaggio il meccanismo a ginocchera 27 prema la matrice 7, il premilamiera 11 e la lamiera L con la forza desiderata. Tale forza deve essere per esempio non eccessiva, in modo da evitare che la lamiera si strappi, né troppo debole, in modo da evitare la formazione di pieghe e grinze.

[19] Come mostrato nelle Figure 6, 7, 9 durante lo stampaggio la sommità della porzione imbutita della lamiera L può essere contenuta dalla testa 41 dell'estrattore 39.

L'estrattore può essere per esempio ad azionamento pneumatico.

Terminata l'operazione di imbutitura l'unità logica contrae nuovamente la ginocchiera in modo da risollevare la prima base portastampo 5 e aprire lo stampo (Figura 7). La testa 41 dell'estrattore 39 continua a premere il pezzo di lamiera L stampata mantenendolo infilato sul punzone 15 e impedendo che l'attrito con la matrice lo trascini via.

Quando il pezzo stampato é completamente svincolato dalla matrice, i servomotori elettrici 19 fanno scendere i relativi tiranti di sospensione 17 e con essi la base portapunzone 13 e il punzone di stampaggio 15 (Figura 8).

[20] Essendo priva di azionamenti con meccanismi a eccentrico, a differenza delle servopresse a cuscino elettrico note la pressa secondo l'invenzione é in grado di sviluppare forze elevate lungo l'intera corsa di stampaggio del punzone 15; più in particolare i meccanismi a vite dei primi attuatori 23 sono in grado di far compiere al punzone 15 corse di lunghezze notevoli -teoricamente illimitate- esercitando forze di stampaggio assai elevate.

Il meccanismo a ginocchiera 27 é in grado sia di spostare molto velocemente la prima base portastampo ed eseguire rapidamente le corse di accostamento e allontanamento della matrice, sia di bloccare con notevole rigidezza e robustezza il premilamiera 11 in posizione di chiusura. L'attuatore a vite 30 permette di controllare e regolare con notevole precisione e in tempo reale la forza di chiusura esercitata dalla ginocchiera 27. Queste caratteristiche, assieme all'utilizzo di servomotori elettrici, rendono la pressa secondo l'invenzione molto adatta a eseguire cicli assai complessi di imbutitura profonda, per esempio cicli con imbutiture a più riprese. L'invenzione permette di avvicinare le prestazioni di una servopressa elettromeccanica a quelle di una pressa idraulica quanto a complessità dei cicli di stampaggio, e a quelle di una pressa meccanica quanto a cadenza produttiva.

Poiché la prima base portastampo é ferma durante l'imbutitura -o in generale lo stampaggio- e il movimento del punzone durante lo stampaggio deve unicamente deformare la lamiera, una pressa secondo l'invenzione consuma meno energia rispetto a una pressa in cui un unico attuatore aziona sia il premilamiera sia il punzone: infatti in questo secondo caso l'attuatore deve necessariamente compiere un lavoro anche per vincere la resistenza del premilamiera.

[21] Gli esempi di realizzazione precedentemente descritti sono suscettibili di diverse modifiche e variazioni pur senza fuoriuscire dall’ambito di protezione della presente invenzione. Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. Per esempio i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche. Gli esempi ed elenchi di possibili varianti della presente domanda sono da intendersi come elenchi non esaustivi.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1) Pressa (1) per stampare, e in particolare imbutire, lamiere, comprendente: -un telaio portante (3); -una prima base portastampo (5) sulla quale é montata una prima ganascia dello stampo; -una seconda base portastampo (9) sulla quale é montata una seconda ganascia dello stampo; -un punzone di stampaggio (15); -un sistema di azionamento matrice predisposto per azionare la prima base portastampo (5) durante le corse di avvicinamento alla e allontanamento dalla seconda base portastampo (9); -un sistema di azionamento punzone predisposto per azionare il punzone di stampaggio (15) avvicinandolo alla e allontanandolo dalla prima ganascia dello stampo durante l'imbutitura o in generale lo stampaggio della lamiera (L); e dove: -il sistema di azionamento matrice comprende un meccanismo a ginocchiera (27) predisposto per eseguire corse di avvicinamento e allontanamento tra la prima (5) e la seconda base portastampo (9) aventi lunghezze e velocità medie maggiori rispetto alle corse di avvicinamento e allontanamento tra il punzone (15) e la prima ganascia dello stampo; -il sistema di azionamento punzone comprende un primo meccanismo a vite (23).
2. 2) Pressa secondo la rivendicazione 1, comprendente una base portapunzone (13) sulla quale é montato il punzone di stampaggio (15); 3) Pressa secondo la rivendicazione 1, dove il sistema di azionamento matrice comprende un primo motore elettrico (19) predisposto per azionare il meccanismo a ginocchiera (27). 4) Pressa secondo la rivendicazione 1, dove il sistema di azionamento punzone comprende un secondo motore elettrico (31) predisposto per azionare il primo meccanismo a vite (23). 5) Pressa secondo le rivendicazioni 2 e 4, dove il sistema di azionamento punzone comprende almeno un tirante di sospensione (17), la seconda base portastampo (9) é interposta tra la prima base portastampo (5) e la base portapunzone (13) e quest'ultima é appesa al telaio portante tramite l'almeno un tirante di sospensione (17). 6) Pressa secondo la rivendicazione 2, dove la base portapunzone (13) é posta al disotto della seconda base portastampo (9). 7) Pressa secondo la rivendicazione 5, comprendente una pluralità di tiranti di sospensione (17) tramite i quali la base portapunzone (13) é appesa al telaio portante (3). 8) Pressa secondo la rivendicazione 1, comprendente un sistema di controllo programmato, o comunque predisposto, per controllare le forze di serraggio con cui le due ganasce dello stampo pinzano la lamiera da stampare (L) durante lo stampaggio. 9) Pressa secondo la rivendicazione 8, dove il sistema di controllo comprende almeno un sensore di pressione (37) predisposto per rilevare le forze di pressione che durante l'imbutitura o in generale lo stampaggio la prima ganascia dello stampo e il punzone di stampaggio (15) si scambiano fra loro. 10) Pressa secondo la rivendicazione 9, dove il sistema di controllo é programmato, o comunque predisposto, per controllare il meccanismo a ginocchiera (27) sulla base delle rilevazioni dell'almeno un sensore di pressione (37). 11) Pressa secondo la rivendicazione 1, dove il sistema di azionamento matrice comprende un secondo meccanismo a vite (29) predisposto per azionare il meccanismo a ginocchiera (27). 12) Pressa secondo la rivendicazione 1 o 3 o 4, dove uno o più dei seguenti elementi é disposto nella metà superiore della pressa (1): -il meccanismo a ginocchiera (27); -ciascun meccanismo a vite (23) del sistema di azionamento punzone; -ciascun meccanismo a vite (29) del sistema di azionamento matrice; -ciascun motore elettrico (19, 31) del sistema di azionamento punzone o del sistema di azionamento matrice.