ITMI962256A1 - Macchina per la punzonatura della lamiera - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell’invenzione industriale dal titolo:

“Macchina per la punzonatura della lamiera.”

La presente invenzione si riferisce a una macchina per la punzonatura della lamiera.

La punzonatura della lamiera consiste nell’asportazione di un certo numero di parti di data forma da un foglio o da un nastro di laminato metallico. L’operazione di punzonatura di ogni singola parte da asportare è compiuta frapponendo la lamiera fra un utensile detto punzone e un controutensile detto matrice, il contorno dei quali ha il profilo della parte da asportare, e spingendo il punzone ad entrare nella matrice attraversando la lamiera, la quale si presenta alla fine con un foro di profilo uguale a quello del punzone e della matrice. La parte asportata si chiama strido.

Se sullo stesso foglio di lamiera agiscono in sequenza o contemporaneamente più utensili, ciascuno composto da un punzone e da una matrice, il pezzo variamente forato che ne risulta è il prodotto di una punzonatura multipla.

L’utensile di punzonatura include oltre al punzone e alla matrice già citati anche un estrattore o premilamiera, che ha la funzione di estrarre il punzone dalla lamiera, tenendo questa premuta contro la matrice. Infatti la lamiera ha la tendenza a contrarsi attorno al punzone dopo la punzonatura e ad opporsi per attrito alla fuoriuscita di questo dal foro appena praticato. L’energia necessaria per l’estrazione è accumulata durante la punzonatura come energia elastica in un organo comprimibile come una molla, il quale agisce sull’ estrattore o premilamiera.

I pezzi di lamiera impiegati normalmente nell’ industria manufatturiera sono raramente il risultato di una punzonatura semplice, ma quasi sempre di una punzonatura multipla.

Nella tecnica corrente, per eseguire una punzonatura multipla si seguono due metodi diversi cui corrispondono specifici utensili e specifiche macchine utensili.

Il primo metodo, che si può chiamare punzonatura multipla simultanea e che è il più antico, impiega un utensile composito, includente tutti i punzoni, tutti gli estrattori e tutte le relative matrici, essendo tutti i punzoni solidali fra loro in una parte superiore dell’utensile, tutti gli estrattori solidali fra loro nella stessa parte superiore dell’utensile e tutte le matrici solidali fra loro in una parte inferiore dell’utensile. La parte superiore di detto utensile composito viene resa solidale alla slitta mobile di una pressa, mentre la parte inferiore dello stesso utensile composito viene resa solidale alla tavola fissa della stessa pressa.

Dopo che un foglio di lamiera è stato interposto fra la parte inferiore e la parte superiore di detto utensile, la slitta mobile si muove con la forza necessaria verso la tavola, costringendo i mezzi elastici degli estrattori a comprimersi, accumulando energia, e i punzoni a penetrare nelle matrici, perforando la lamiera e facendo cadere gli sfridi sotto le matrici. Quando la slitta risale, gli estrattori mantengono la lamiera punzonata contro la parte inferiore dell’utensile e così i punzoni se ne liberano.

II secondo metodo, che si può chiamare punzonatura multipla sequenziale e che si è sviluppato più recentemente, dipendendo dalla disponibilità di apparecchiature di controllo numerico e della tecnica informatica, impiega una molteplicità di utensili elementari, ciascuno costituito da un punzone, da un estrattore e da una matrice. La macchina utensile utilizzata da questo secondo metodo è pur sempre una pressa, meno forte di quella impiegata nella punzonatura multipla simultanea, perché aziona un solo utensile alla volta, ma è una pressa più complicata, includente un magazzino degli utensili e un manipolatore del foglio in lavorazione. Il magazzino degli utensili è congegnato in modo da portare l’utensile richiesto per una data punzonatura singola in una precisa posizione sotto la slitta della pressa e il manipolatore è congegnato in modo da portare esattamente sotto il punzone di quell’utensile il punto del foglio nel quale quell’utensile deve eseguire la sua punzonatura.

Sono evidenti le differenze fondamentali fra i due metodi descritti. La produttività della punzonatura simultanea è molto più alta di quella della punzonatura sequenziale, perché con la prima si ottiene un pezzo finito per ogni colpo di pressa e con la seconda si ottiene soltanto un foro per ogni colpo di pressa. Quanto più numerose sono le punzonature singole richieste da un pezzo, tanto più grande è il vantaggio produttivo della punzonatura simultanea.

Il tempo richiesto per avviare una produzione è molto più breve per la punzonatura multipla sequenziale, perché per essa spesso bastano gli utensili standard e gli utensili specifici sono semplici, mentre gli utensili compositi richiedono una progettazione e una lavorazione più complesse. I ritocchi al disegno del pezzo punzonato sono molto più economici con la punzonatura multipla sequenziale, perché consistono nelle correzioni di un programma per l’apparecchiatura di controllo numerico, mentre nell’altro caso consistono in pesanti modifiche meccaniche. I vantaggi della punzonatura multipla sequenziale si riassumono con l’espressione: maggiore flessibilità.

Enumerando i reciproci vantaggi dei due metodi, si sono contemporaneamente messi in evidenza i reciproci svantaggi, i quali possono essere visti anche in senso assoluto.

L’eccessiva rigidità della punzonatura multipla simultanea e l’eccessiva lentezza della punzonatura multipla sequenziale sono svantaggi assoluti e costituiscono i limiti della tecnica attuale di punzonatura, perché in ogni caso è presente l’imo o l’altro.

In vista dello stato della tecnica descritto, scopo della presente invenzione è quello di realizzare una macchina che abbia ima produttività paragonabile a quella di una macchina punzonatrice multipla simultanea, e nel contempo manifesti la flessibilità di una macchina punzonatrice multipla sequenziale.

In accordo con la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto mediante una macchina per la punzonatura di lamiera, comprendente mezzi di alimentazione di un nastro di lamiera a mezzi di punzonatura del nastro di lamiera, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di punzonatura del nastro comprendono una pluralità di presse di punzonatura comprendenti ciascuna una pluralità di utensili elementari di punzonatura singola azionabili individualmente, dette presse di punzonatura avendo ciascuna una struttura portante conformata a collo di cigno con una gola intermedia attraversata dal nastro di lamiera ed essendo disposte in sequenza lungo la direzione longitudinale del nastro in modo da estendersi in parte da un lato ed in parte dall’altro Iato del nastro, dette presse di punzonatura essendo indipendentemente mobili lungo una direzione trasversale al nastro, in modo da consentire lo sfilamento completo del nastro dalle rispettive gole e lo sfilamento completo della struttura a collo di cigno dallo spazio compreso fra due colli di cigno contigui, e lungo la direzione longitudinale del nastro in modo da consentire l’intercambiabilità delle singole presse di punzonatura all’ interno di detta sequenza, cosi da poter posizionare i rispettivi utensili elementari di punzonatura secondo una disposizione prestabilita nel piano di lavoro.

La macchina oggetto della presente invenzione condivide senza limitazioni con le macchine dedicate alla punzonatura multipla sequenziale il vantaggio della grande rapidità di predisposizione alla produzione di un dato pezzo. Quanto più numerosi sono gli utensili elementari che in questa macchina si possono combinare in utensili compositi, tanto più la sua produttività si avvicina a quella delle macchine dedicate alla punzonatura multipla simultanea.

La scelta delle singole punzonature, che per un dato pezzo possono essere eseguite da un utensile composito, segue una logica insita nell’architettura della macchina, che può essere trasferita all’apparecchiatura di controllo numerico che controlla la macchina stessa e quindi la progettazione dell ’allestimento più produttivo è automatica.

La particolare conformazione delle singole presse, aventi una struttura portante a collo di cigno con una gola intermedia attraversata dal nastro in lamiera, e la possibilità di spostare trasversalmente le singole presse in modo da determinare lo sfilamento completo del nastro dalle rispettive gole e lo sfìlamento completo della struttura a collo di cigno dallo spazio compreso fra due colli di cigno contigui, e longitudinalmente al nastro, consente di variare in qualsivoglia modo la sequenza di presse lungo la direzione di avanzamento del nastro, consentendo così di variare in modo semplice la disposizione dei singoli utensili elementari di punzonatura nel piano di lavoro.

Le caratteristiche della presente invenzione saranno rese maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, nei quali:

la figura 1 è una vista in pianta schematica dell’intera macchina;

la figura 2 è una vista frontale di colli di cigno includenti presse per utensili di punzonatura singola, i relativi utensili, guide di scorrimento dei colli di cigno e un caricatore automatico di portautensili;

la figura 3 è una sezione orizzontale dei colli di cigno di fig.2;

la figura 4 è una sezione verticale di un utensile singolo e del relativo cilindro di azionamento.

Con riferimento ai disegni, nella figura 1 è indicato con il riferimento 1 un nastro di lamiera, proveniente da un rotolo 2 supportato e fatto girare da un aspo svolgitore 3. Il nastro 1 entra in una spianatrice 4, che ha il compito di eliminare le imperfezioni residue del nastro dovute alla laminazione e all’ avvolgimento a rotolo.

All’ uscita dalla spianatrice 4 il nastro 1 viene rifilato sui bordi da due cesoie circolari 5, che riducono la sua larghezza da quella originaria a quella richiesta per il pezzo che sta per essere prodotto. Lo strido di rifilatura viene arrotolato o sminuzzato.

A valle delle cesoie rifilatrici 5 il nastro 1 forma un’ansa 6 e poi entra in un alimentatore di nastro a rulli 7, il quale ha il compito di far avanzare il nastro a passi programmati, riducendo e, alternatamente, lasciando aumentare la profondità dell’ansa 6 alimentata dalla spianatrice 4. Un sensore non mostrato nel disegno percepisce la profondità dell’ansa 6 e regola di conseguenza la velocità della spianatrice 4.

Tutto quanto è descritto fino a questo punto rientra nella tecnica nota. Subito a valle dell’ alimentatore di nastro 7 si trova una prima pressa di punzonatura 8 avente una struttura portante conformata a collo di cigno, avente una gola intermedia 100 attraversata dal nastro 1 profonda all’ incirca il doppio della larghezza del nastro (come mostrato in dettaglio in figura 2). Continuando lungo il percorso del nastro 1, si trova una successione di ulteriori presse di punzonatura 9, anch’esse aventi una struttura portante a collo di cigno come la pressa di figura 8 e tutte uguali fra loro, ma disposte alternatamente simmetricamente rispetto la mezzeria longitudinale del nastro 1, ossia in modo che le rispettive gole 100 si estendano alternatamente da un lato e dall’altro del nastro 1

Tutti i colli di cigno 8 e 9 sono mobili trasversalmente e longitudinalmente rispetto al nastro 1, rispettivamente su guide 10 e 11, e le loro posizioni sono controllate numericamente.

Grazie a tali libertà di movimento, i colli di cigno 8 e 9 si possono distribuire in una sequenza qualsiasi nella direzione parallela al nastro 1. E’ infatti sufficiente che essi vengano allontanati tra loro in direzione trasversale al nastro 1 tanto quanto basta per non interferire l’uno con l’altro quando verranno spostati parallelamente al nastro, per potersi rimescolare come un mazzo di carte da gioco. E’ così possibile variare in modo qualsivoglia la sequenza delle presse 8 e 9 nella direzione parallela a quella di scorrimento del nastro 1.

Continuando lungo il percorso del nastro 1 si trova un tenditore di nastro 12, costituito da due coppie di rulli 12’ e 12 "simmetriche rispetto la mezzeria del nastro 1. Questo tenditore 12 collabora con l' alimentatore 7, col quale è sincronizzato, per l’avanzamento a passi programmati del nastro 1 ed evita, mantenendo il nastro in tiro, che questo si accartocci per effetto di qualche impuntatura negli utensili. Il tenditore 12 non può far presa sul nastro come l’alimentatore 7, cioè con rulli lunghi quanto è largo il nastro, perché questi schiaccerebbero le eventuali bugne generate dagli utensili sulla lamiera e in ogni caso interferirebbero con le bave generate dagli utensili lungo i contorni dei fori. I rulli 12’ e 12 del tenditore 12 hanno quindi generatrici molto corte e sono distribuiti fra due teste 12”’ e 12<IV >mobili indipendentemente e asimmetricamente sotto controllo numerico in direzione trasversale al nastro 1. Le posizioni di dette teste 12’” e 12<IV >sono automaticamente programmate in modo che i rulli 12’ e 12” tocchino il nastro dove non può essere danneggiato.

A valle del tenditore 12 si trova una pressa di cesoiatura e tranciatura 13, nella quale è alloggiato un utensile 14 che ha almeno la funzione di cesoiare trasversalmente il nastro 1 per separarne il pezzo completamente punzonato 15. L’utensile 14 può avere anche la funzione di scantonatura contemporanea (testa-coda) delle due estremità del pezzo punzonato 15. Detta funzione dell’utensile 14 riduce ulteriormente il numero delle punzonature singole, contribuendo alla produttività della macchina oggetto della presente invenzione.

Come mostrato nelle figure 2 e 3, i colli di cigno di punzonatura singola 8 e 9 sono costituiti da una struttura a gola 16. All’estremità del ramo superiore della struttura a gola 16 è installato un blocco 17 contenente una serie di cilindri idraulici 18 allineati trasversalmente al nastro 1, ognuno dei quali aziona indipendentemente mediante un pistone 19 (mostrato in figura 4) un rispettivo punzone 20, guidato da un guidapunzone 21. All’esremità del ramo inferiore della struttura a gola 16 è installato un blocco 22 contenente un corrispondente di portamatrici 23, nelle quali sono inserite matrici 24 (figura 4). I guidapunzoni 21 e le portamatrici 23 sono resi solidali rispettivamente al blocco 17 e al blocco 22 mediante l' interposizione di guide a coda di rondine, alloggiate in analoghe cave a coda di rondine, ricavate nei blocchi 17 e 22 (figura 4). Questo metodo di fissaggio dei guidapunzoni e delle portamatrici ai blocchi 17 e 22, grazie anche al fatto che le estremità superiori dei punzoni 20 sono foggiate a testa di martello e che le estremità inferiori dei pistoni 19 hanno una cava corrispondente a detta testa, consente il loro sfilamento rapido e successivo bloccaggio per attrito sui piani inclinati delle code di rondine, per un nuovo allestimento della macchina. La distanza fra gli assi dei punzoni estremi della serie è un po' maggiore della larghezza massima del nastro 1. Grazie alle dimensioni suddette, i colli di cigno 8, 9, spostandosi trasversalmente al nastro 1, possono portare ciascun punzone 20 in qualsiasi posizione del nastro 1.

Nelle figure 2 e 3 è inoltre mostrato un dispositivo di sostituzione automatica dei blocchi portautensili. Per l’esecuzione materiale della sostituzione dei portautensili nelle apposite sedi dei colli di cigno, in linea con ciascun collo di cigno, dalla parte opposta rispetto al nastro, è piazzato un magazzino 25 contenente serie di portautensili carichi di utensili. Ogni serie di portautensili si compone di tanti guidapunzoni 21 e di tanti portamatrici 23, quanti sono contenuti in ciascun collo di cigno, cosicché la sostituzione può essere fatta per tutta la serie con una sola semplice operazione, di scorrimento rettilineo ad opera di spintori incorporati nel magazzino 25 e non mostrati in figura, perché in sé noti, evitando scavalcamenti.

Detto magazzino è costituito da una serie di guide orizzontali 26 solidali fra loro, su cui scorrono i portautensili 21 e 23, mossi da detti spintori orizzontali. L’intero pacco di dette guide 26 è sollevato e abbassato e traslato orizzontalmente col suo contenuto da un dispositivo realizzabile con tecniche note, fino a far coincidere gli assi delle due serie di portautensili da scambiare.

Lo scambio avviene con tuia prima espulsione della serie di portautensili già presente nel collo di cigno ad opera di uno spintore incorporato nella struttura a gola 16 e col successivo inserimento della nuova serie di portautensili proveniente dal magazzino 25. A scambio avvenuto, entrano in azione i bloccaggi delle code di rondine.

I dispositivi per lo spostamento e per il controllo dello spostamento dei colli di cigno 8, 9, costituiti da motori elettrici, viti e guide a circolazione di sfere, encoder, schede di controllo ecc., appartengono alla tecnica nota e non sono perciò mostrati in figura 2.

La caratteristica fondamentale della macchina oggetto della presente invenzione è quella che le posizioni sia del nastro in lavorazione sia di ciascun utensile possono essere programmate liberamente nel piano di punzonatura.

Ciò consente di disporre preventivamente un certo numero di utensili nelle posizioni prescritte dal disegno del pezzo da produrre e poi azionare quegli utensili simultaneamente, appena il nastro di lamiera ha compiuto il suo passo.

Nulla impedisce che gli spostamenti degli utensili e del nastro avvengano contemporaneamente, risparmiando ulteriore tempo. Il funzionamento della macchina consiste pertanto in una sequenza di riaggiustaggi della distribuzione degli utensili nel piano di punzonatura, di passi del nastro, spesso contemporanei agli spostamenti degli utensili, di punzonature singole e di punzonature simultanee, tanto più numerose quanti più sono gli utensili posizionati secondo il disegno.

Il programma per l’apparecchiatura di controllo della macchina punzonatrice secondo la presente invenzione impiega il tempo precedente l’avvio di un lotto di lavorazione di un dato pezzo analizzando il disegno di quel pezzo alla ricerca di tutti i possibili cicli di punzonatura simultanea, cioè le combinazioni di utensili da azionare simultaneamente, ciascuno composto di qualche piccolo spostamento di utensile (piccolo perché il collo di cigno ha grande inerzia) e alcuni (più grandi) spostamenti del nastro, e calcolando i tempi richiesti per l’esecuzione di quei cicli, in tutte le possibili sequenze delle varie fasi, scegliendo alla fine di eseguire effettivamente il ciclo più rapido e stampando il beneficio in termini economici direttamente in lire, ottenuto rinunciando alla abituale punzonatura sequenziale.

La probabilità di raggiungere con questo metodo la simultaneità totale, cioè di riuscire a comporre con utensili elementari l’utensile multiplo capace di punzonare l’intero pezzo con un solo colpo di pressa, non è da escludersi per il fatto che in via di principio la presente invenzione non pone limiti al numero dei colli di cigno, né al numero o alle dimensioni degli utensili.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina per la punzonatura di lamiera, comprendente mezzi di alimentazione (3 ,4,5 ,7) di un nastro di lamiera (1) a mezzi di punzonatura (8,9) del nastro di lamiera (1), caratterizzata dal fatto che detti mezzi di punzonatura del nastro (1) comprendono una pluralità di presse di punzonatura comprendenti ciascuna una pluralità di utensili elementari di punzonatura singola (20,21) azionabili individualmente, dette presse di punzonatura avendo ciascuna una struttura portante (16) conformata a collo di cigno con una gola intermedia (100) attraversata dal nastro di lamiera (1) ed essendo disposte in sequenza lungo la direzione longitudinale del nastro (1) in modo da estendersi in parte da un lato ed in parte dall’altro lato del nastro (1), dette presse di punzonatura (8,9) essendo indipendentemente mobili lungo ima direzione trasversale al nastro (1), in modo da consentire lo sfilamento completo del nastro (1) dalle rispettive gole (100) e lo sfilamento completo di ogni struttura a collo di cigno dallo spazio compreso fra due colli di cigno contigui, e lungo la direzione longitudinale del nastro (1) in modo da consentire Γ intercambiabilità delle singole presse di punzonatura (8,9) all’ interno di detta sequenza, così da poter posizionare i rispettivi utensili elementari di punzonatura (20,21) secondo una disposizione prestabilita nel piano di lavoro.
2. 2. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta pluralità di utensili elementari di ciascuna pressa di punzonatura (8,9) è disposta in successione trasversalmente a detto nastro di lamiera (1).
3. 3. Macchina secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che dette presse (8,9) sono mobili trasversalmente al nastro (1) lungo prime guide di scorrimento (10) trasversali al nastro (1), e parallelamente a detto nastro (1) lungo seconde guide di scorrimento (11) parallele al nastro (1).
4. 4. Macchina secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che in ciascuna di dette presse di punzonatura (8,9), i singoli utensili elementari (20.21) di detta rispettiva pluralità di utensili elementari sono azionabili, oltre che singolarmente, anche contemporaneamente in modo che ciascuna pressa (8,9) possa partecipare ad una punzonatura multipla del nastro di lamiera (1).
5. 5. Macchina secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che ciascuna di dette presse di punzonatura (8,9) comprende un primo blocco (17), montato su un ramo superiore della struttura portante (16), contenente porzioni punzone (20,21) della pluralità di utensili elementari e rispettivi mezzi di azionamento (18,19) per azionare gli utensili elementari, ed un secondo blocco (22), montato su un ramo inferiore della struttura portante (16), contenente porzioni matrice (23) per la pluralità di utensili elementari (20.21).
6. 6. Macchina secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di azionamento (18,19) comprendono una pluralità di mezzi a pistone-cilindro idraulici (18,19), ciascuno associato ad un rispettivo utensile elementare (20,21 ).
7. 7. Macchina secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di alimentazione del nastro di lamiera (1) comprendono un aspo svolgitore (3) di un rotolo (2) di nastro di lamiera, una spianatrice (4) per spianare il nastro di lamiera svolto dal rotolo (2), mezzi di rifilatura (5) per rifilare lateralmente il nastro (1) ed un alimentatore a rulli (7) per alimentare il nastro (1) a dette presse di punzonatura (8,9).
8. 8. Macchina secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto di comprendere, a valle di dette presse di punzonatura (8,9), mezzi di cesoiatura e tranciatura (13) per cesoirare trasversalmente il nastro (1) punzonato in modo da ottenere pezzi di lamiera punzonati.
9. 9. Macchina secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che dette porzioni punzone (20,21) e dette porzioni matrice (23) di ciascun utensile elementare di detta pluralità sono scorrevoli su detto primo blocco (17) e secondo blocco (22), rispettivamente, in modo da risultare sostituibili con movimenti rettilinei.
10. 10. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere magazzini di portautensili (25) disposti ai lati di dette presse di punzonatura (8,9) e mobili rispetto ad esse per consentire il cambio degli utensili (20,21).