ITMN20060010A1 - Nastro diamantato per il taglio in lastre di blocchi di granito - Google Patents

Description

Domanda di Breveto di invenzione dal titolo: " Nastro diamantato per il taglio in lastre di blocchi di Granito

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda, in generale, il setore della lavorazione della pietra; più in particolare, un innovativo impianto per il taglio in lastre di blocchi di granito e relativo utensile.

Il procedimento di lavorazione del granito inizia in cava con l’estrazione di grossi blocchi che poi vengono trasportati nei centri di lavorazione dove inizia la trasformazione che tipicamente comprende un primo taglio del blocco in lastre, la lucidatura di almeno una superficie di ciascuna lastra, ed infine un secondo taglio finale del manufato per creare oggeti di desiderate dimensioni quali piastrelle, pianali da cucina, lastre decorative etc..

L’operazione di primo taglio del blocco in lastre e’ un’operazione alquanto lenta, delicata e problematica e rappresenta da decenni una sfida tecnologica.

Basti infati pensare che l’attuale tecnologia di taglio dei blocchi prevede l’utilizzo dei cosiddeti telai da granito nei quali una pluralità di lame di acciaio, montate parallele fra loro e tensionate all’ interno di un telaio di forma rettangolare, viene dotato di lento movimento alternativo animato da un enorme sistema biellamanovella. Il taglio avviene mediante l’apporto di materiale abrasivo costituito da graniglia (sferete di ghisa) trasportata in sospensione da un abbondante flusso d’acqua. Il telaio granito pari allo spessore delle lame presenti con calate che, specialmente nel caso di materiali particolarmente duri, spesso scende sotto i 2-3 centimetri al’ora.

Il taglio procede quindi con esasperante lentezza e produce impressionanti volumi di fanghi che peraltro necessitano di speciali depurazioni e ricicli.

La criticità dell’operazione non si limita ai tempi ed ai costi in quanto la precisione del taglio influenza i costi dei procedimenti a valle, in particolare se le lastre prodotte non sono ben parallele ciò aggrava pesantemente l’onere della successiva lavorazione di levigatura/lucidatura in quanto vengono indotti significativi rallentamenti ed un aumento dei costi degli utensili impiegati a riportare piane e parallele le superfici della lastra.

Il tentativo d’impiego di utensili diamantati per incrementare la resa nel taglio dei blocchi in granito e’ nel mirino di quasi tutti i principali costruttori di macchine e di utensili del settore. Fra i vari tentativi, l’unica tecnica alternativa ai ciclopici telai da granito tradizionali, e’ quello basato sull’impiego dei cosiddetti fili diamantati in cui il tagliente diamantato assume la forma di una perlina infilata su un filo che se opportunamente teso e trascinato, si dimostra capace di prestazioni che facilmente raggiungono calate orarie quadruple dei convenzionali telai, impiegano macchine più leggere ed eliminano l’oneroso trattamento di depurazione dei fanghi. La tecnica infatti, nonostante una serie di limitazioni e difetti di seguito chiariti, sta’ riscuotendo successo ed e’ in rapida crescita. Sono state sviluppate macchine capaci di impiegare 50 fili paralleli che simultaneamente tagliano in lastre blocchi di grandi dimensioni con calate di circa 5 volte o piu’ di quelle dei telai tradizionali.

Recentemente, e’ stata sviluppata una macchina innovativa in cui l’utensile e’ costituito da una pluralità’ di navete a tagliente riportato, collegate fra loro da mezzi di trascinamento costituiti da un cavo di acciaio oppure da un nastro di acciaio armonico che le collega fra loro, trascinandole a sostenuta velocita’ allintern di una lama di guida opportunamente tensionata presente nella macchina di taglio, che ha la funzione di fornire alle navette una precisa guida sia trasversale che verticale. Ogni navetta presenta, in corrispondenza della parte inferiore, opportuni taglienti costituiti sostanzialmente da un segmento diamantato riportato mediante saldatura.

L’utensile e’ costituito da un anello chiuso, trascinato da una coppia di volani ed i taglienti, trascinati dal nastro, a sua volta ben guidato allintern della lama di guida, procedono ben guidati, raffreddati ed ad una ottimale velocita’ di transito all’ interno del blocco di granito esprimendo una notevole resa e precisione di taglio.

La domanda di brevetto PC 2003 A 000031, depositata il 21 Luglio 2003, dal titolo “impianto per il taglio in lastre di blocchi di granito” illustra in dettaglio questa innovativa macchina con il trascinamento delle navette mediante cavo di acciaio che le collega fra loro; mentre la domanda di brevetto MN 2004 A 000035, depositata il 30 Novembre 2004, dal titolo “impianto per il taglio in lastre di blocchi di granito mediante nastro di acciaio diamantato” in cui il trascinamento delle navette avviene mediante un nastro di acciaio armonico anziché’ un cavo di acciaio quale mezzo di collegamento e trasporto delle navette, introducendo sostanziali semplificazioni dell’impianto, rispetto alla versione precedente PC 2003 A 000031, depositata il 21 Luglio 2003.

Purtroppo limpianto descritto nelle sopraccitate domande di brevetto, pur indubbiamente rappresentando la piu’ avanzata tecnologia esistente, presenta ancora alcune limitazioni e difetti migliorabili, che rappresentano lo scopo principale della presente domanda.

In particolare, l’attuale collegamento fra navetta e nastro di acciaio armonico avviene, come ben descritto nella domanda MN 2004 A 000035, depositata il 30 Novembre 2004, mediante rivettatura. In particolare la navetta lungo l’intera lunghezza della stessa presenta un intaglio longitudinale nella parte superiore, nella quale viene inserito il nastro per una profondità’ di circa 15 mm, ed il collegamento fra i due corpi e’ assicurato mediante uno o piu’ rivetti trasversali.

Durante il funzionamento dell’impianto al nastro e’ richiesto di effettuare ima traiettoria rettilinea durante il taglio ma anche la possibilità’ di essere avvolto attorno al volano e, quindi, di risultare flessibile trasversalmente. Detto collegamento fra nastro e navetta, quando il nastro viene avvolto sul volano, introduce localmente un conflitto di forma in quanto al nastro e’ richiesto di assumere una forma arquata mentre la porzione di nastro impegnata all’ interno della fessura della navetta e’ obbligato a rimanere rettilineo creando localmente incongruenti deformazioni alle quali corrispondono inevitabilmente indesiderati sforzi che producono un notevole affaticamento strutturale del nastro. La presenza di intagli, quali il foro nel nastro per ricevere il rivetto di collegamento con la navetta, oppure la presenza di spigoli, quali il bordo verticale della fessura all’intemo della navetta ospitante il nastro nella zona di collegamento fra i due corpi, aggrava notevolemente il fenomeno della fatica; si e’ infatti sperimentalmente riscontrato un indesiderato fenomeno di rottura prematura del nastro di trasporto verificatosi ben prima che venga raggiunta la condizione di completa usura dei taglienti, riducendo pertanto la vita utile ed il costo dell’utensile.

Lo scopo principale della presente invenzione e' quello di realizzare un impianto di taglio in lastre di blocchi di granito mediante nastro di acciaio diamantato collaborante con lama di guida, particolarmente resistente ad indesiderati fenomeni di rottura prematura per affaticamento del nastro di guida.

Un altro scopo della presente invenzione e’ quello di realizzare un sistema di guida semplice, affidabile e con costi di realizzazione dell’utensile inferiori agli attuali. La presente invenzione raggiunge questi ed altri scopi ancora proponendo un sistema per il taglio di blocchi di granito del tipo comprendente utensili costituiti da una pluralità’ di navette a tagliente riportato che scorrono, collegate fra loro da un nastro di acciaio armonico ad anello chiuso, a sostenuta velocita’ guidate aH’intemo di lame di guida presenti nella macchina di taglio che fornisce alle navette una precisa guida sia trasversale che verticale quando queste circolando, transitano nel blocco di granito, secondo gli insegnamenti di seguito descritti e successivamente rivendicati.

La presente invenzione verrà ora meglio descritta mediante l'ausilio delle allegate figure in cui:

- Le figure 1A, 1B, 1C ed 1D, rappresentano schematicamente l’attuale stato dell’arte, indicando in particolare come viene realizzato il nastro diamantato costituente l’utensile e come esso coopera all’interno della lama di guida; - Le figure 2A, 2B e 2C, mostrano rispettivamente una vista assonometrica e due viste laterali della navetta del nastro diamantato, secondo la presente invezione;

- Le figure 3A, 3B e 3C, mostrano schematicamente i principali elementi costituenti il nastro diamantato descritto nelle figure 2;

- Le figure 4A e 4B, mostrano schematicamente il principio di funzionamento della nav

quando il nastro e’ fuori dalla lama di guida (traettoria curvilinea);

- Le figure 5A e 5B, mostrano schematicamente il principio di funzionamento della navetta porta utensile quando il nastro scorre all’ interno della lama di guida durante il taglio del materiale lapideo (traettoria rettilinea guidata).

Nelle figure 1A, 1B e 1C, sono schematicamente rappresentati sia il nastro diamantato che la lama di guida descritti nella domanda di brevetto MN 2004 A 000035, depositata il 30 Novembre 2004, a cui si rimanda per ulteriori eventuali dettagli.

In particolare, la figura 1A mostra in sezione il nastro diamantato costituito sostanzialmente da un nastro diamantato armonico 1, una pluralità’ di navette di trasporto 2, ad esso collegate mediante il rivetto 3, ed un tagliente diamantato 4, riportato mediante saldatura alla superficie inferiore 5 della navetta 2. Si noti come il nastro 1 viene inserito in una fessura centrale ricavata nella navetta 2 e la presenza delle superfici superiori 6 della navetta 2 destinate, come meglio successivamente indicato, a collaborare con la lama di guida creando opportuno contatto.

La figura 1B, mostra schematicamente in sezione la lama di guida, sostanzialmente costituita da una striscia centrale 7 e due pareti laterali 8 e 9 collegate tutte e tre tra loro a “sandwich” mediante una pluralità’ di chiodi 10 strategicamente disposti lungo l’intera lunghezza della lama di guida. Si noti come la parte inferiore della lama di guida presenta una fessura 11, di medesimo spessore dell’ anima centrale 7 e le pareti laterali 8 e 9 presentano i lembi inferiori 12 destinati ad offrire appoggio alle corrispondenti superfici 6 del nastro diamantato di figura 1 A;

La figura 1C, mostra una sezione parziale secondo la linea A- A di figura 1B, in cui si nota come il nastro diamantato difigura 1A viene inserito all’interno della lama di guida, in modo tale che il nastro 1 e’ ospitato all’interno della fessura 11 della lama di guida e le superfici 6 della navetta 2 si appoggiano contro le superfici 12 della lama di guida. Si noti come la supeficie superiore 13 del nastro 1, per assicurare un contatto tra le superfici 6 e 12 sopraccitate, non tocca la lamiera centrale 7, fra le due esistendo uno spazio 14 destinato ad assicurare l’assenza di contatto della superficie 13 anche quando interviene l’usura delle superfici 6 e 12 a contatto tra loro.

Si precisa, inoltre, che il nastro 1 presenta uno spessore leggermente inferiore della fessura 11, pertanto, e’ libero di scorrere all’intemo secondo la direzione “K” rappresentata; ricevendo dalla lama di guida una precisa guida in senso trasversale “T”, per effetto del nastro 1 mantenuto all’ interno della fessura 11 ed una guida verticale “V”, per effetto del contatto delle superfici 6 della navetta 2 e le superfici a labbro 12 della guida.

Nella figura 1D, e’ schematicamente raffigurato il nastro diamantato di figura 1A quando si avvolge attorno ai volani di trazione, di diametro “D”, all’esterno della lama di guida. Si noti come, la porzione di nastro in acciaio armonico 1 inserita all’intemo della fessura “F” nella navetta 2, e’ obbligato a mantenere una forma rettilinea pressoché’ intera lunghezza “L” della navetta, mentre la curvatura del volano richiederebbe, invece, al nastro 1 di assumerne una forma arcuata. Ciò’ si traduce in una incongruenza di deformazioni, al quale corrispondono sforzi che si concentrano nella zona “Z”, innescando un indesiderato fenomeno di affaticamento locale del nastro.

Questo sistema di guida ha mostrato eccellenti risultati sperimentali in termini di velocita’ e precisione di taglio, a spese pero’ di un affaticamento del nastro che occasionalmente rotture del nastro.

Nelle figure 2A, 2B e 2C, e’ schematicamente rappresentata l’innovativa forma della navetta porta-utensile, secondo la presente invenzione. In particolare si nota come la navetta presenta una base inferiore 15, di forma sostanzialmente rettangolare, alla quale viene applicato inferiormente il tagliente diamantato 16 mediante saldatura. Alla base della navetta e’ collegata di pezzo una spalla esterna 17, presentante una altezza “H” ed una larghezza “L” ed una spalla interna 18 detta anche “nasello interno di trascinamento” che protrude verso l’alto per una altezza “h” ed una lunghezza “1”, significamente inferiori delle corrispondenti altezza “H” e lunghezza “L” della spalla esterna. La spalla esterna presenta, inoltre, tipicamente un foro trasversale passante 19 con svasature destinato, come meglio di seguito specificato, a ricevere un chiodino utilizzato come mezzo di collegamento fra navetta e nastro. Le figure 2B e 2C, mostrano rispettivamente due viste laterali, di cui una parzialmente in sezione, della navetta raffigurata in figura 2 A. Si noti come la superficie esterna 18b del nasello interno 18, presenta convenientemente una raggiatura “R” che, in base a quanto in seguito meglio descritto, risulta di fondamentale importanza per poter consentire al nastro di potersi avvolgere attorno a volani di piccolo diametro, evitando le problematiche descritte nella figura 1D ( sforzi nel punto “Z”).

Le figure 3A e 3B, mostrano rispettivamente il nastro di trasporto 20 e come viene realizzato ed assemblato il nastro diamantato nei suoi componenti principali. In particolare, si nota come il nastro 20 presenta una pluralità’ di cavita’ 21, normalmente ottenuti mediante il taglio laser di un nastro in acciao armonico di desiderate altezza e spessore, presentante: un taglio verticale 22 di altezza “h”, un tratto orizzontale 23 di lunghezza “M”, leggermente superiore alla lunghezza “1” della navetta 2 ed un

il trato 23 con la superficie inferiore 25 del nastro. Solitamente, fra gli intagli 22 e 23 viene interposto un forellino 26 per evitare la presenza di spigoli vivi e il conseguente pericolo di innesco di cricche. Si noti, inoltre, come al nastro viene applicato un foro passante 27, in corrispondenza di ciascuna cavita’ 21, destinato a combaciare con il corrispondente foro 19 della navetta 2.

La figura 3A, mostra, inoltre, in versione “esplosa” , i principali componenti costituenti il nastro diamantato; in particolare, il nastro 20, la navetta 2 ed il tagliente 4 ad essa collegato.

La figura 3B, mostra in sezione un disegno di assemblaggio del nastro diamantato di figura 3A. Si noti in particolare, come la navetta 2 viene collegata al nastro 20 mediante il chiodo 28 e il tagliente 4 collegato alla base 2 mediante saldatura. Si noti, inoltre, come la spalla esterna 17 della naveta 2 viene collegata al lato esterno del nastro 20, mentre il nasello interno 18 viene montato sul lato interno del nastro, quello che si avvolge contro la superficie esterna curvilinea del volano di trazione. E’ importante osservare che, quando la navetta viene applicata al nastro, i fori 27 e 19 combaciano e le superfici 29 e 22, cosi’ come 23 e 30 sono a contato, in modo tale che durante il trascinamento delle navete da parte del nastro, le forze di taglio vengono meccanicamente trasmesse fra le superfici 22 del nastro e 29 della naveta senza stressare il collegamento chiodato, al quale e’ richiesto unicamente di sostenere il peso della navetta e le forze centrifughe ma non quelle drivanti dal taglio del materiale.

La figura 3C, mostra una vista laterale del nastro assemblato.

Nelle figure 4A e 4B, e’ mostrato schematicamente l’interazione fra navetta 2 e nastro 20 quando, all’ esterno della lama di guida, il nastro diamantato si accinge a curvare, secondo un raggio “D”, atorno al volano di trazione deviando da una forma retilinea 31 ad una forma curvilinea 32. Si noti come la spalla esterna 17 rimane dritta ed indeformata, mentre il nasello interno 18, che presenta la sua superficie 29, opportunamente raggiata con raggio “R”, consente un movimento relativo fra navetta e nastro, in senso trasversale, che , di fato, lascia il nastro libero di curvarsi senza opporre resistenza e, quindi, senza indurre sforzi; tranne che per una limitatissima area atorno al chiodo 28 che, non dovendo resistere a forze di taglio del materiale, e’ di dimensioni ben piu’ limitate.

Le figure 5A e 5B, mostrano alla stessa stregua delle figure, 4A e 4B, la iterazione fra navete 2 e nastro 20, quando il nastro diamantato viaggia all’intemo della lama di guida mentre taglia il granito. In particolare si noti come la guida del nastro diamantato avviene sia in senso trasversale “T” che in senso verticale “V”, rispetivamente per effeto del nastro che si infila nella fessura 33 della lama di guida 34 e del bordo superiore 35 del nastro 20, che viene ostacolato da una pluralità’ di rotelle 36, intrappolate all’interno della lama 34, che funzionano come perni folli. E’ importante osservare che, durante il taglio del materiale lapideo non avviene contato fra la superficie esterna 37 della naveta 2 (spalla 17) e il labbro inferiore 38 della guida 34 e, pertanto, la navetta non striscia contro la lama di guida durante il taglio.

Da quanto sopra esposto si deduce che la presente invenzione raggiunge gli scopi prefissi, in particolare consente di perseguire i seguenti vantaggi:

- Il nuovo sistema di guida, pur garantendo immutate prestazioni, consente di ridurre drasticamente il problema dell’ affaticamento del nastro nella zona di attacco delle navete aumentandone considerevolmente la vita utile;

- Le prestazioni del sistema di taglio, lama e nastro, rimangono costanti per tutta la vita utile dell’utensile senza degradare per effeto di cedimenti locali del nastro per affaticamento progressivo;

- Le navette piu’ economiche, facili da costruire e con tolleranze dimensionali molto meno ristrette, consentendo di poter realizzare l’utensile con costi sensibilmente inferiori.

Naturalmente le soluzioni presentate sono date puramente a titolo esemplificativo e quindi non limitativo poiché si possono apportare tutte le possibili modifiche alla portata di un esperto del ramo, senza fuoriuscire dalla sfera protettiva dell'ambito inventivo definita da quanto sopra descritto e di seguito rivendicato.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1) Nastro diamantato per il taglio in lastre di blocchi di granito per macchine comprendenti tipicamente due volani di trazione del tipo costituito da una pluralità’ di navette di trasporto a tagliente riportato opportunamente interspaziate e collegate fra loro da un nastro di acciaio armonico di opportuna altezza e spessore configurato ad anello chiuso ed agente come mezzo di collegamento e trascinamento delle navette, detto nastro essendo trascinato dai volani, opportunamente tensionato ed offrente guida sia verticale che trasversale alle navette trascinate all’ interno del blocco di granito durante il taglio, caratterizzato dal fatto che il collegamento fra ogni navetta e nastro di collegamento comprende; - una cavita’ di forma sostanzialmente rettangolare ricavata preferibilmente mediante taglio laser in corrispondenza della superficie inferiore del nastro in prossimità’ di ciascuna posizione dove risulta necessaria la applicazione di una navetta porta-utensile, tale cavita’ presenta almeno tratto verticale, almeno un tratto orizzontale superiore ed un tratto di raccordo fra le due superfici superiore ed inferiore, detti tratti verticale, orizzontale esssendo destinati ad offrire superfici di appoggio e contatto alla navetta porta-utensile; - un forchino cilindrico trasversale passante, in vicinanza di ciascuna di dette cavita’ ma mai con essa comunicante, destinato a ricevere opportuni mezzi di collegamento meccanici; - uno spallamento alto esterno che protrude dalla base di ciascuna navetta per una opportuna altezza, che si estende per l’intera lunghezza della base della navetta ed offrire ima superficie di appoggio laterale interna ed un foro svasato trasversale destinato ad ospitare idonei mezzi di collegamento al nastro; imo spallamento basso interno che protrude dalla base di ciascuna navetta per una altezza ridotta rispetto a detto spallament esterno e pari alla corrispondente altezza di detto tratto verticale presente in detto nastro e si estende per una lunghezza ridotta rispetto a detto spallamento esterno e leggermente inferiore alla corrispondente lunghezza di detto tratto orizzontale presente in detto nastro, lo spallamento offrendo inoltre la superficie destinata al contatto con detto nastro presentante una opportuna raggiatura od angolo di spoglia destinato ad evitare strisciamenti quando il nastro assume una forma incurvata per effetto di avvolgimento attorno ai volani di trascinamento, necessariamente montati sul lato interno delle navette, opposto al lato presentatale lo spallamento esterno ; - opportuni mezzi di collegamento meccanico fra detto nastro e detto spallamento esterno della navetta, preferibilmente ma non necessariamente un rivetto o equivalente; detto spallamento interno della navetta costituendo un nasello di forma sostanzialmente parallelepipeda destinato ad essere alloggiato allintern di detta cavita’ ricavata in detto nastro e rendere attuabile un collegamento fra navetta e nastro in grado di trasmettere forze di compressione verticali e forze di trascinamento tangenziali; detto mezzo di collegamento meccanico a rivetto consentendo un collegamento permanente fra navetta e nastro senza dover necessariamente resistere alla trasmissione di forze di taglio o trascinamento delle navette, la forma geometrica della navetta consentendo di lasciare libero il nastro ad assumere forme curvilinee quando si avvolge sui volani senza ricevere ostacoli dalla navetta, di fatto consentendo di ridurre drasticamente la incongruenza delle deformazioni dei due corpi nastro e navetta ed i conseguenti sforzi indotti.
2. 2) Nastro diamantato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta cavita’ presenta una forma semi-circolare, e la navetta presenta uno spallamento interno di congruente forma.
3. 3) Nastro diamantato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la cavita’ ricavata in detto nastro e’ inesistente, detto spallamento interno della navetta e’ inesistente ed il rivetto, opportunamente dimensionato, assolve anche il compito di trasmettere forza tangenziale di trascinamento.