ITRA20130021A1 - Sistema di taglio o taglio e smusso di tubi in materia plastica con laser - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE INDUSTRIALE AVENTE PER TITOLO:

“SISTEMA DI TAGLIO O TAGLIO E SMUSSO DI TUBI IN MATERIA PLASTICA CON LASER”

DESCRIZIONE

Nella tecnica attuale esiste una molteplicità di sistemi di taglio e smusso dei tubi in materia plastica (PVC, polipropilene, polietilene, ecc.).

Una prima categoria di questi sistemi utilizza come utensile una fresa circolare (utensile a denti multipli), opportunamente sagomata per il taglio e lo smusso, avente moto di taglio rotatorio attorno al proprio asse e come moto di alimentazione ima rotazione attorno all’asse del tubo da tagliare. Inconvenienti di questo sistema di taglio sono l’elevata rumorosità generata, data la notevole velocità di taglio richiesta, e la produzione di ima parte di trucioli sotto forma di polvere che, se non aspirata efficacemente e puntualmente, riempie l’ambiente di lavoro circostante e la cui eliminazione oltre certe soglie è comunque tecnicamente difficile e costosa.

Una seconda categoria di sistemi di taglio e smusso utilizza invece uno o più utensili a punta singola e/o monotaglienti, opportunamente sagomati e con gli idonei angoli caratteristici, suddivisi in angoli della sezione normale, tra cui quelli di spoglia, e angoli di profilo.

Tali utensili penetrano nello spessore del tubo con moto più o meno radiale rispetto al suo asse e nello stesso tempo ruotano attorno allo stesso asse, per realizzare il moto di alimentazione del taglio.

Caratteristiche di questi ultimi sistemi di taglio e smusso sono la minore rumorosità rispetto ai precedenti, ma, come inconveniente, presentano la formazione di un truciolo flessibile a sviluppo continuo, che tende ad avvolgersi strettamente attorno al tubo, dove si raffredda e si consolida, ostacolando le stesse operazioni di taglio e smusso e quelle successive previste per la lavorazione del tubo.

Entrambe le categorie citate di sistemi di taglio e smusso prevedono un dispositivo di aggancio al tubo in movimento, nella lavorazione di estrusione, per effettuare tutte le fasi di taglio e smusso propriamente dette, solidali e quindi in assenza di movimenti relativi, rispetto al tubo stesso.

Il presente trovato, pur seguendo in buona parte le movimentazioni principali dei sistemi precedenti (moto di alimentazione degli utensili attorno al tubo e fissaggio allo stesso, in fase di estrusione durante l’operazione di taglio o taglio e smusso) utilizza un utensile di taglio e smusso completamente diverso e tecnologicamente più evoluto, trattandosi di un raggio laser, la cui tecnica si è sviluppata a partire dagli anni 1960-1970 e che oggi è utilizzato in moltissime applicazioni, anche diverse tra loro, come nella lavorazione dei metalli, in medicina, nelle tecniche di misurazione, in informatica, ecc. oltre che nel taglio in particolare di metallo, legno e plastica.

Nel caso in questione di tratta quindi di taglio di tubi in materia plastica; anche lo smusso dell’ estremità del tubo, avente lo scopo di favorirne Γ introduzione nel successivo (per formare il giunto), si può considerare un taglio, inclinato di 15° rispetto all’asse, generando quindi nella rotazione una superficie conica, che interseca circa a metà lo spessore del tubo successivo. I vantaggi del taglio e smusso col laser rispetto a quello ottenuto con utensili tradizionali sono numerosi: in primo luogo non viene esercitata alcuna forza da parte dell’utensile sul materiale tagliato, per cui non è necessario tenere e fissare il tubo con morse robuste, come per supportare la resistenza al taglio tradizionale; semplicemente il tubo deve essere correttamente posizionato e fissato per vincere gli urti occasionali e i normali movimenti del dispositivo di taglio; analogamente il rotore e di conseguenza il carrello mobile possono essere più leggeri, favorendo la rapidità dei movimenti, delle accelerazioni e decelerazioni.

Inoltre il laser, a differenza degli utensili tradizionali, non deve essere sollevato dopo il taglio per la sua estrazione dall’ ingombro del tubo.

Tutti questi elementi permettono un aumento della velocità dei movimenti e quindi una riduzione dei tempi complessivi di taglio.

Il taglio eseguito è liscio, di buona qualità; non c’è produzione di trucioli e polveri, almeno intesi come negli utensili tradizionali.

Tra i vari tipi di laser attualmente il più adatto è quello chiamato a C02o laser a gas (avente lunghezza d’onda 10,6 micron), per la facilità d’uso e per la qualità della lavorazione.

Ancora non molto usati sono i laser cosiddetti allo stato solido (aventi lunghezza d’onda 1,064 micron), cioè il tipo a fibra, che è molto piccolo e potente, ma attualmente si presta maggiormente per il taglio del metallo, e il tipo a cristalli, la cui durata è ancora piuttosto breve e il costo elevato.

Nella realizzazione prevista del solo taglio del tubo, il gruppo laser deve essere di adeguata potenza, fissato rigidamente ad un rotore che ruota attorno all’asse del tubo; il raggio laser è orientato all’incirca in direzione radiale diretto verso il centro del tubo stesso, provenendo dal suo esterno, e compie almeno un giro completo attorno al tubo.

Se il taglio avviene durante la fase di estrusione, il rotore è montato su un carrello, avente possibilità di movimento assiale rispetto al tubo, dotato di opportuno meccanismo di movimento e di fissaggio al tubo stesso durante la fase di taglio: tale meccanismo, unitamente a quello di rotazione, non viene descritto nel presente trovato perché appartenente all’ arte nota e realizzabile in diversi modi operativi.

La stazione di taglio deve essere adeguatamente protetta, come impongono le normali norme di sicurezza, ed in questo caso è necessaria una protezione speciale per il raggio laser, la cui direzione varia di 360° nel piano di taglio perpendicolare all’asse.

Nella realizzazione di taglio e smusso sono previste due ipotesi costruttive, diverse per tempi di taglio e costi.

Nella prima ipotesi si utilizza un solo gruppo laser di adeguata potenza, rigidamente fissato al rotore: il raggio laser viene però orientato, con un apposito sistema di specchi mobili, nella prima fase operativa, quella relativa al taglio del tubo, in direzione all’ incirca radiale verso il centro del tubo, come nella precedente realizzazione, compiendo almeno un giro completo attorno al tubo stesso; nella seconda fase operativa, quella di smusso, il raggio laser viene invece orientato secondo l’inclinazione dello smusso; normalmente tale smusso è inclinato di 15° rispetto all’asse del tubo (su un piano assiale) e forma una superficie conica coassiale con il tubo, che interseca circa a metà lo spessore del tubo successivo; anche in questo caso il rotore deve fare almeno un giro completo attorno al tubo.

E però necessario, tra le due fasi precedenti, che sono in ravvicinata successione temporale, spostare di un certo tratto il tubo già tagliato in direzione assiale, nel verso dell’estrusione (qualora si operi in questa fase), per evitare che il raggio laser intersechi e tagli il successivo tubo: ciò è possibile ad esempio spostando opportunamente la morsa di presa relativa. Questa soluzione presenta il vantaggio di disporre di un solo gruppo laser, ma lo svantaggio di un allungamento del tempo complessivo di taglio, essendo le due operazioni di taglio e smusso in serie temporale.

Nella seconda ipotesi di taglio e smusso sono presenti due gruppi laser, ciascuno di adeguata potenza, il primo orientato per il taglio e il secondo per 10 smusso: tali gruppi operano contemporaneamente, riducendo i tempi complessivi a poco più di quelli di una solo operazione: ovviamente cresce il costo della macchina per la presenza di due gruppi laser.

Occorre però considerare che lo smusso in contemporanea con il taglio pone 11 problema di proteggere, dal raggio laser che opera lo smusso stesso, lo spessore del tubo a monte (verso l’estrusore se si opera in fase di estrusione): per questo occorre prevedere ima barriera di protezione mobile adeguata, che operi sul piano assiale del laser dello smusso e si inserisca nella fessura di taglio, in modo da intercettare lo stesso raggio laser dopo che ha operato lo smusso e prima che interferisca con il tubo successivo.

Le caratteristiche e i vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione schematica che segue di una forma di realizzazione, illustrata a titolo esemplificativo, non limitativo, nell’unito disegno.

La Fig. 1 di Tav. 1 rappresenta una vista schematica del sistema di taglio e smusso nell’ipotesi della presenza di due gruppi laser che eseguono operazioni contemporanee.

Il grappo laser di taglio ha raggio (1), che opera sul piano di taglio (2), perpendicolare all’asse (3) del tubo (4).

Il grappo laser di smusso ha raggio (5) e opera su un cono (15) avente asse coincidente con quello del tubo e con inclinazione (13), che normalmente è di 15°.

Rispetto al senso di rotazione (7) attorno all’asse (3) del tubo, il grappo laser di raggio (1) è in anticipo di un certo angolo (12) su un piano (2) perpendicolare all’asse del tubo, tale da permettere il posizionamento della barriera di protezione (8), compreso il relativo dispositivo di manovra; tale barriera (8) deve pertanto inserirsi senza interferire nello spessore del taglio già effettuato, proprio in corrispondenza dell’ interferenza con il raggio laser (5), per assicurare la protezione dello spessore del tubo non ancora tagliato e deve rimanere inserita per tutta la durata delle operazioni di taglio e smusso; per questo il grappo laser di raggio (1) deve iniziare il taglio con un anticipo temporale, rispetto all’ inserimento della barriera di protezione (8) e all’inizio del lavoro del laser dello smusso di raggio (5), almeno un po’ superiore al tempo impiegato dal rotore (6) per percorrere l’angolo (12).

La rotazione complessiva del rotore (6) deve quindi essere maggiore di 360°, sommata all’ampiezza dell’angolo (12) stesso.

Il grappo di taglio e smusso, di cui sopra, se opera in fase di estrusione, è localizzato su un carrello (9), che può muoversi nel senso dell’asse (3) su opportune guide (10) nei due sensi.

Tale grappo si compone anche di due morse di presa del tubo, rispettivamente (11) dal lato del taglio e smusso, e (14) dal lato dell’estrusore, poste prima e dopo il piano di taglio (2) aventi lo scopo di tenere in aderenza solidale il carrello (9) con il tubo (3) durante le operazione di taglio e smusso.

Il disegno di Fig. 1 di Tav. 1 è puramente schematico e incompleto: mancano diversi organi che non fanno parte del presente contenuto inventivo; non sono ad esempio indicati i dispositivi di azionamento delle morse (11) e (14), del rotore (6) e del carrello (9), in quanto appartenenti all’ arte nota.

Si possono poi prevedere una serie di varianti costruttive e di localizzazione degli organi del dispositivo descritto, equivalenti tra loro dal punto di vista funzionale e tutte comunque rientranti nel presente ambito inventivo.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema di taglio o di taglio e smusso di tubi in materia plastica, caratterizzato dal fatto che comprende, come utensili di taglio e smusso, uno o più raggi laser opportunamente orientati, ciascuno di adeguata 5 potenza, fissati su un rotore (6) che ruota secondo la direzione (7) attorno all’asse (3) del tubo (4), per almeno più di un giro completo, e che, se opera in fase di estrusione del tubo, tutto il gruppo del carrello (9), che porta gli organi di taglio e smusso, si fissa solidalmente al tubo per tutta la durata dell’operazione di taglio e smusso stessa. 10 2) Sistema di taglio o di taglio e smusso, secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che può eseguire la sola operazione di taglio del tubo e che comprende un unico gruppo laser, il cui raggio (1) è orientato all’incirca in direzione radiale, diretto verso il centro del tubo, provenendo dal suo esterno. 15 3) Sistema di taglio o di taglio e smusso, secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che può eseguire entrambe le operazioni di taglio e smusso, che comprende un unico gruppo laser, il cui raggio è orientato, tramite un opportuno sistema di specchi mobili, nella prima fase di taglio all’incirca in direzione radiale (1), diretto verso il centro del tubo, 20 provenendo dal suo esterno; nella seconda fase di smusso, in una direzione diversa (5), determinata dall’ inclinazione (13) dello smusso stesso rispetto all’asse del tubo, dovendo formare tale smusso una superficie conica (15) coassiale con il tubo, che interseca all’ incirca a metà lo spessore del tubo successivo; caratterizzato infine dal fatto che 25 tra le due fasi di taglio e di smusso suddette, poste in ravvicinata sequenza temporale, si sposta il tubo già tagliato in direzione assiale nel verso dell’estrusione, qualora si operi in questa fase, di un tratto almeno sufficiente ad evitare l’interferenza del raggio laser con il tubo successivo. 4) Sistema di taglio o di taglio e smusso, secondo la rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che può eseguire entrambe le operazioni di taglio e smusso e che comprende due gruppi laser indipendenti, dei quali il primo, a cui compete la funzione di taglio, è orientato all’ incirca in direzione radiale (1) diretto verso il centro del tubo, provenendo dal suo esterno; il secondo raggio, a cui compete la funzione di smusso, è orientato nella direzione (5), relativa all’ inclinazione (13) richiesta dallo smusso stesso rispetto all’asse del tubo, dovendo formare tale smusso una superfìcie conica (15) coassiale con il tubo, che interseca all’ incirca a metà il suo spessore; caratterizzato poi dal fatto che un’opportuna barriera di protezione mobile (8) si inserisce, con il relativo dispositivo di manovra, nella fessura del taglio in corrispondenza della zona di incidenza del raggio laser di smusso (5) e che ruota solidalmente con il rotore (6) e con i due gruppi laser per tutta la durata delle fasi di taglio e smusso, restando inserita; infine caratterizzato dal fatto che il gruppo laser di raggio (1) è in anticipo di un certo angolo (12) rispetto al gruppo laser di raggio (5) e alla barriera di protezione (8), sufficiente a permettere l’inserimento di quest’ultima; che lo stesso gruppo laser attiva il taglio con un anticipo temporale rispetto agli elementi (5) e (8), almeno un po’ superiore al tempo impiegato dal rotore (6) per percorrere l’angolo (12) e che la rotazione del rotore deve essere maggiore di 360°, sommata all’angolo (12). 5) Sistema di taglio o di taglio e smusso, secondo la rivendicazione 3), caratterizzato dal fatto che lo spostamento richiesto del tubo in direzione assiale nel verso dell’ estrusione, avviene mediante azionamento della morsa di presa (11) nella stessa direzione e verso.