ITRM20040070U1 - Macchina di tipo verticale, per la laorazione di marmo, granito, o simili. - Google Patents

Description

MACCHINA DI TIPO VERTICALE, PER LA LAVORAZIONE DI MARMO, GRANITO, O SIMILI

DESCRIZIONE

Settore della tecnica

La presente invenzione riguarda le macchine a controllo numerico, preferibilmente quelle a tre o più assi controllati, per effettuare lavorazioni, quali tagli diritti e sagomati, incisioni, altorilievi, bassorilievi, sculture, ecc., in generale su pezzi di lavorazione in marmo, granito o simili, ed in particolare su lastre di un siffatto materiale.

Tecnica nota

Gli esperti del settore conoscono già da molto tempo le macchine a controllo numerico (centri di lavoro) per la lavorazione di lastre in marmo o simili. In queste macchine la lastra (o in generale il pezzo da lavorare) viene appoggiata su un piano perfettamente orizzontale della macchina, il quale funge da supporto durante la lavorazione. I movimenti degli assi sono controllati mediante un particolare software, e durante la lavorazione l’utensile di taglio viene costantemente lubrificato mediante getti d’acqua diretti verso l’utensile e che fuoriescono da ugelli montati sulla testa di lavorazione assieme all’utensile. Lo scopo della lubrificazione è quello di ridurre l’aumento di temperatura dell’utensile, provocato daH’attrito pezzo-utensile, facendo arrivare l’acqua ad una determinata pressione tra i grani in materiale abrasivo dell’utensile. Normalmente questi grani sono in diamante, e l’utensile può essere ad esempio ottenuto mediante sinterizzazione o un processo elettrolitico. Esistono inoltre vari tipi di utensili, ad esempio di sgrossatura o di lavorazione fine, e in questa domanda di brevetto non intendiamo limitarci ad un particolare tipo. Alcuni utensili, normalmente quelli di sgrossatura, sono essi stessi internamente attraversati da un condotto di passaggio del getto d’acqua di lubrificazione.

Un problema connesso alla lubrificazione è che i grani di diamante si staccano oppure si usurano presto se l’acqua non raggiunge tutti gli interstizi tra di essi. Purtroppo, nelle macchine note non è sempre garantita una buona lubrificazione, in quanto spesso l’utensile stesso rimane immerso nell’acqua durante la lavorazione. Citiamo ad esempio il caso dell’esecuzione di un bassorilievo su una lastra di marmo appoggiata sul piano orizzontale di lavorazione, in cui all’ interno di una cornice della lastra viene eseguito il bassorilievo. In questo caso l’inventore ha potuto osservare che l’utensile di lavorazione creava un vortice, per effetto della sua rotazione, nell’acqua che ristagnava in tutta o gran parte della regione interna alla cornice della lastra. Questo vortice, creato dai grani o scaglie in diamante sporgenti dalla superficie dell’utensile e agenti come le “pale di un rotore”, impedisce all’acqua di raffreddamento (spruzzata di continuo dagli ugelli) di raggiungere gli interstizi tra i grani. Si noti inoltre che l’intensità dei getti d’acqua degli ugelli viene comunque attenuata dall’acqua che ristagna e circonda l’utensile, e ciò costituisce un ulteriore fattore di riduzione dell’efficienza di lubrificazione.

Quindi, riassumendo, nelle macchine convenzionali l’utensile di taglio deve essere sostituito frequentemente anche a causa del suddetto inconveniente, che impedisce ai getti d’acqua di raggiungere direttamente l’utensile.

Un secondo problema delle macchine della tecnica nota, che l’inventore della presente domanda di brevetto ha potuto individuare nel corso di numerosi test, risiede nel fatto che le particelle di marmo o simili, formatisi durante la lavorazione, si accumulano sulla superficie della lastra e non vengono convogliate via. Tali particelle vengono quindi “ritriturate” dall’utensile nel corso dei successivi passaggi, e ciò comporta ovviamente una maggiore usura del diamante dell’utensile di taglio.

Da questo secondo problema delle macchine tradizionali ne deriva immediatamente un altro, ad esso direttamente connesso. Infatti, la fanghiglia formata dall’acqua e dalla polvere sottile di materiale asportato durante la lavorazione, rimane anche sul piano di supporto; quest’ultimo normalmente non è perfettamente liscio (pur garantendo la perfetta orizzontalità del pezzo in lavorazione) bensì presenta una serie di cave e nervature, e la fanghiglia aderisce e indurisce formando dei depositi (incrostazioni) difficili da rimuovere specialmente nelle cave tra le nervature. Ne consegue una notevole perdita di tempo durante la pulizia della macchina.

Osservando il funzionamento delle macchine della tecnica nota, l’inventore ha anche potuto constatare Γ esistenza di diversi altri svantaggi. Una macchina relativamente piccola, avente un

ingombro laterale di ad esempio 2 metri, implica un ingombro totale di circa 4 metri dovuto al fatto che la lastra viene introdotta orizzontalmente nella macchina per appoggiarla sul piano di lavoro orizzontale. Questo ingombro (dato dalla somma delle dimensioni reali della macchina e dell’ ingombro di caricamento della lastra) può talvolta essere eccessivo, specialmente se la macchina è destinata a piccole botteghe di artigiani, questi ultimi essendo tra i principali acquirenti di questo tipo di prodotto. Inoltre, il caricamento della lastra implica una certa fatica da parte dell’operatore, che deve chinarsi sforzando la schiena. Sarebbe quindi auspicabile realizzare una macchina più semplice da utilizzare per l’operatore o utente finale.

Sarebbe altresì vantaggioso migliorare la comodità e la praticità della macchina per l’operatore, quando egli deve provvedere alla sostituzione degli utensili. Infatti, nel sostituire gli utensili o l’utensile di taglio di una macchina tradizionale, l’operatore è costretto a una torsione e contemporanea inclinazione della schiena, in quanto la testa di lavorazione si trova ad un’altezza bassa rispetto al suolo.

E’ stato anche notato, nel caso di un pezzo da lavorare costituito da una lastra, che quest’ultima era soggetta a notevoli vibrazioni dovute alle sollecitazioni provocate dall’utensile di taglio nel corso della lavorazione. Infatti, la disposizione orizzontale della lastra favorisce le sue vibrazioni di flessione, e ciò comporta maggiore rumorosità e anche maggiore usura dell’utensile a contatto con la superficie della lastra, e maggior tempo di esecuzione delle lavorazioni.

Quindi, lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare una macchina a controllo numerico, ad esempio a tre o più assi controllati, che consenta di effettuare su un pezzo o lastra in marmo, granito, o simili, le più svariate lavorazioni, eliminando tutti gli svantaggi - sopra illustrati - delle macchine convenzionali che rientrano in generale in questa tipologia.

Il termine “lavorazione”, nel presente contesto, significa ad esempio l’esecuzione (mediante un programma specifico) di: disegni di taglio diritti e sagomati, incisioni, graffiti, forature per inserimento caratteri, bassorilievi, altorilievi, fresature varie, scolpiture tridimensionali, ecc. Questi sono naturalmente solo esempi non limitativi. A tale riguardo, la macchina della presente invenzione non si distingue da quelle tradizionali.

Un altro problema che la presente invenzione intende risolvere è quello di proteggere in modo più adeguato le parti meccaniche degli assi a controllo numerico, inserite nei rispettivi profili metallici, dalla penetrazione di impurità (polvere, ecc.) che avviene - nella tecnica nota - attraverso i comuni soffietti in tela o PVC utilizzati nelle macchine tradizionali.

Descrizione dell’ invenzione

La presente invenzione risolve i suddetti inconvenienti specifici, attinenti alla lavorazione del marmo, granito, o simili, mediante le caratteristiche della rivendicazione 1.

Il piano di supporto della lastra di marmo è montato secondo l’invenzione in modo inclinato alla struttura di supporto della macchina, in maniera da mantenere costantemente libera la superficie della lastra dall’acqua e anche dalla fanghiglia, queste ultime colando per gravità verso il punto più basso del piano di supporto, ed essendo da qui convogliate in vasche di decantazione.

Inoltre, il piano di supporto rimarrà sempre lavato e pulito, poiché anche la sua superficie sarà libera da acqua e fanghiglia al termine della lavorazione.

Si noti che la presente invenzione è applicabile in generale alla lavorazione, mediante un centro di lavoro a pantografo elettronico, di diversi materiali, anche compositi, in particolare quelli che sviluppano una notevole quantità di detriti durante la lavorazione e che potrebbero quindi dare luogo ad una maggiore usura dell’utensile di taglio (effetto di “ritriturazione”).

Breve descrizione dei disegni

La presente invenzione verrà ora illustrata in modo più particolareggiato facendo riferimento ad una sua possibile realizzazione, né limitativa né vincolante, mostrata nei disegni annessi, in cui:

FIGURA 1 è una vista laterale della macchina, o centro di lavoro a controllo numerico, secondo la presente invenzione;

FIGURA 2 è una vista in pianta dall’alto della macchina di Fig. 1; FIGURA 3 è una vista frontale nella direzione della freccia A di Fig. 1;

FIGURA 4 è la sezione B-B di Fig. 1, e infine

FIGURA 5 è una vista assonometrica della macchina.

Descrizione della forma preferita di esecuzione dell’invenzione La macchina di lavorazione del marmo, granito, o simili, secondo la presente realizzazione non vincolante, costituisce una macchina a pantografo elettronico a controllo numerico, a tre o più assi controllati. Essa comprende quattro profilati (tubolari) di sostegno verticali 1, 1, Γ, Γ connessi mediante profilati in acciaio (tubolari) orizzontali 2. I piedini 7 sono ad esempio saldati ai profili verticali 1 e Γ. Si noti che i due profili verticali 1’, sul lato posteriore della macchina, hanno una lunghezza maggiore dei due profili verticali 1 che si trovano sul lato anteriore. Due longheroni obliqui 3, 3, collegano rispettivamente tra loro le due estremità superiori dei due tubolari verticali 1, 1’ disposti su un medesimo fianco della macchina.

I due longheroni obliqui 3 sono collegati tra loro mediante due longheroni orizzontali 4 tra loro distanziati (nell’esempio formati da tubi di lamiera in acciaio a sezione quadrata). I longheroni orizzontali 4 costituiscono mezzi di sostegno del piano inclinato di supporto 5 del pezzo in lavorazione (non mostrato). Il piano inclinato di supporto 5 si estende sino ai due longheroni 3 (anche se ciò non è mostrato nelle figure) e forma il “fondo” della vasca di lavorazione.

Ai longheroni obliqui 3, sul loro lato superiore, sono fissati due componenti strutturali longitudinali, o profili 6, contenenti i meccanismi di movimentazione della testa di lavorazione nella direzione dell’asse “Y”. I profili 6 sono aperti sul loro lato libero superiore (non a contatto con i longheroni 3), ma sono protetti su questo lato da nastri mobili che sostituiscono i tradizionali soffietti delle macchine della tecnica nota. In altre parole, la traversa mobile 8 che sostiene la testa di lavorazione 9, può spostarsi “verticalmente” (direzione asse “Y”) lungo i componenti strutturali 6, e alle due estremità 10 della traversa sono fissati dei nastri 11 in PVC che scorrono in due guide laterali e che coprono la parte superiore aperta dei profili 6 onde evitare infiltrazioni di polvere o impurità di vario genere. Anche se ciò non è mostrato nelle figure, nei punti indicati da 12 (Fig. 3), alle estremità opposte dei componenti 6, sono previsti quattro rispettivi avvolgitori (rulli) atti ad avvolgere o svolgere i due nastri 11, 11 durante i movimenti della traversa 8. Questo sistema impedisce la penetrazione di polvere o impurità verso l’interno dei profili 6 - dove sono previsti gli organi di movimentazione della traversa 8-in modo assai più efficace rispetto ai tradizionali soffietti, che non garantivano uno sbarramento alla polvere ecc. , tra le loro pieghe. Un analogo sistema a rulli avvolgitori e nastri di protezione in PVC scorrevoli entro guide laterali è anche previsto sulla traversa mobile 8 stessa, in sostituzione dei tradizionali soffietti, per impedire che i meccanismi di movimentazione della testa di lavorazione 9 nel senso orizzontale (asse controllato “X”) vengano raggiunti da impurità. Anche i meccanismi dell'asse Z sono protetti con lo stesso sistema. La testa di lavorazione 9, come noto agli esperti del settore, comprende sul suo lato inferiore (nascosto in Fig. 5 e nelle altre figure) almeno un utensile di taglio, e uno o più ugelli per spruzzare l’acqua di raffreddamento verso l’utensile o gli utensili di taglio. Questi ultimi normalmente comprendono grani abrasivi in diamante sulla loro superficie che giunge a contatto con il pezzo. La presente invenzione non è ovviamente limitata ad un particolare tipo di utensile di taglio (per lavori di sgrossatura, finitura o altro) o ad un particolare utensile ottenuto con un determinato processo di fabbricazione (elettrolitico, sinterizzazione, ecc.), o ad un utensile con o senza condotto di lubrificazione interno, bensì ha carattere universale. L’utensile di taglio viene anche spostato durante la lavorazione in senso ortogonale rispetto al piano inclinato di supporto 5 (direzione asse controllato “Z”), mediante mezzi idonei (non mostrati) previsti sulla testa 9, allo scopo di praticare incisioni più o meno profonde nel pezzo, quest’ultimo essendo appoggiato al piano di supporto 5 a sua volta fissato ai longheroni orizzontali 4.

Il piano di supporto 5 è vantaggiosamente costituito da doghe in alluminio anodizzato presentanti scanalature e nervature parallele, come indicato nelle figure. Diversamente dai centri di lavoro tradizionali, che lavorano su un piano di supporto orizzontale del pezzo, la macchina della presente invenzione presenta un piano di supporto inclinato 5. I vantaggi che si ottengono adottando questa soluzione sono moltissimi, poiché è possibile eliminare tutti gli svantaggi della tecnica nota menzionati nella prima parte della descrizione. Durante la lavorazione, l’acqua e la fanghiglia (acqua mista a polvere del materiale asportato) scendono per gravità lungo il piano inclinato 5, raggiungendo la parte inferiore della “vasca”. Quest’ultima è delimitata da una flangia (non mostrata) che si estende (orizzontalmente) tra le estremità inferiori dei longheroni obliqui 3, e che raccoglie l’acqua e la fanghiglia nel punto più basso della vasca. Alcuni fori praticati su detta flangia fanno cadere il tutto in dei recipienti di decantazione di un sistema di ricircolo che provvede a separare dalla fanghiglia l’acqua già utilizzata, e a rimetterla in ciclo, spruzzandola di nuovo attraverso gli ugelli (e/o attraverso il condotto interno di lubrificazione dell’utensile).

In questo modo la fanghiglia e l’acqua non rimangono né sulla lastra di marmo né sul piano inclinato di supporto 5; ciò comporta una minore usura dell’utensile, con un guadagno di almeno il 30% in termini di durata media dell’utensile di taglio. La maggior durata dell’utensile è dovuta a tre principali fattori:

- l’acqua non ristagna più sulla lastra di marmo o simili, in particolare durante l’esecuzione dei bassorilievi, per cui i getti di acqua di lubrificazione provenienti dagli ugelli possono colpire direttamente l’utensile che non è più immerso nell’acqua stagnante;

- i detriti di materiale già asportato non rimangono sulla superficie della lastra e quindi non vengono ritriturati durante successivi passaggi della punta dell’utensile di taglio, bensì si mescolano all’acqua spruzzata dagli ugelli e vengono trasportati verso il basso, sino alla flangia inferiore di raccolta;

- la lastra vibra in modo assai minore rispetto ad una lastra disposta su un piano di supporto orizzontale, come è stato dimostrato da diverse prove effettuate, e come risulta intuitivamente anche dal fatto che il lato inferiore della lastra (quello su cui grava parte del peso di tutta la lastra) è come se fosse soggetto ad un vincolo meccanico; quindi, le minori vibrazioni aumentano la durata dell’utensile che è a contatto con la superficie della lastra, e consentono una velocità di lavorazione maggiore.

Inoltre, diversi altri vantaggi risultano da questa particolare struttura della macchina secondo la presente invenzione. Per quanto riguarda la pulizia, il piano di supporto 5 rimarrà sempre lavato e pulito, a differenza di quello orizzontale delle macchine convenzionali, poiché la fanghiglia scende per gravità lungo il piano inclinato 5. Per quanto riguarda invece l’ingombro, volendo fare un paragone (esemplificativo e non vincolante) con una macchina tradizionale di circa 4 metri di ingombro complessivo (definito come lo spazio necessario per il caricamento della lastra sommato alle dimensioni orizzontali reali della macchina), un modello di macchina della presente invenzione consente di lavorare lastre di marmo o simili della stessa grandezza, richiedendo solo 2 metri di ingombro orizzontale complessivo. Poiché la testa di lavorazione 9 nella macchina “verticale” della presente invenzione si trova più in alto rispetto a quella delle macchine “orizzontali” della tecnica nota, l’operatore non dovrà curvarsi e/o torcere la schiena per sostituire gli utensili di taglio della testa di lavorazione 9. Anche il caricamento della lastra è assai facilitato, poiché non vi sarà alcun bisogno di chinarsi in quanto la lastra potrà essere semplicemente poggiata su appositi supporti fìssati sul piano inclinato, collocandola sul piano 5 in modo verticale, in conformità con l'usuale maneggiamento (trasporto) verticale di dette lastre.

Preferibilmente, almeno tutti i tubolari che giungono a contatto diretto con l’acqua e la fanghiglia, vengono prima sabbiati e poi zincati a spruzzo a caldo. Altre parti della macchina possono ad esempio essere realizzate in PVC o simili. Il piano 5 può essere formato da doghe di alluminio anodizzato.

Si deve tenere presente che nei disegni e nella descrizione precedente sono stati comunque omessi quei particolari che sono evidenti o intuitivi per un tecnico del settore, e/o che sono già noti dalle macchine orizzontali tradizionali. Ad esempio, nei disegni non viene mostrata la consolle di controllo e di input dei dati per programmare i movimenti dei tre assi controllati. Inoltre, non viene mostrata la testa di lavorazione nella sua parte inferiore, poiché tutto ciò è tecnica nota. Nei disegni sono pure stati omessi tutti i tubi flessibili di alimentazione dell’acqua agli ugelli, i contenitori di decantazione, il sistema di ricircolo dell’acqua (pompa ecc.). Eventualmente, la macchina potrebbe funzionare anche senza ricircolo di acqua, ossia con un flusso di acqua alimentato in continuo dall’esterno. Tutti questi dettagli non servono comunque a modificare il concetto generale alla base della presente invenzione.

La macchina della presente invenzione ha il notevole pregio di limitare l’ingombro anche durante il trasporto (non è più necessario smontare parte della macchina per passare attraverso portoni stretti come avveniva per le macchine orizzontali tradizionali). L’ingombro è ridotto anche durante la lavorazione, poiché, come risulta dalla Fig. 1, la testa 9 lavora in gran parte all’interno del profilo esterno della macchina, ossia non sporge in misura eccessiva oltre i profilati anteriori verticali 1, anche quando giunge nel punto più basso della sua corsa “verticale”. Particolarmente rilevante è anche il fatto che il baricentro della macchina rimane sempre all’ interno della “noce di pressione” definita dall’area delimitata dai piedini 7.

La macchina dell’invenzione può essere applicata vantaggiosamente in particolare nel settore della “scultura” su marmo granito o simili, ad esempio nell’arte funeraria (lapidi ecc.).

La presente invenzione è stata qui descritta in modo piuttosto particolareggiato solamente per mettere un tecnico del ramo nelle condizioni di comprendere facilmente e immediatamente come l’invenzione possa essere riprodotta per conseguire gli scopi sopra descritti. In realtà si possono facilmente sostituire alcuni mezzi con altri mezzi tecnicamente equivalenti, senza con ciò allontanarsi dal presente concetto inventivo generale che è stato chiaramente messo in luce nel presente documento.

Si fa notare infine che la macchina qui illustrata potrebbe essere utilizzata ovviamente in combinazione con altre che eseguono “mansioni” diverse, costituendo in tal modo una parte di un centro di lavoro ancora più complesso. Inoltre, si potrebbero anche prevedere dei mezzi atti a regolare l’inclinazione del piano di supporto (5) secondo le esigenze dell’operatore.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina, o centro di lavoro, a controllo numerico, per la lavorazione di marmo, granito, o altre pietre ornamentali, comprendente una struttura di sostegno (1, Γ; 2, 2’; 3) e un complesso di assi controllati per la movimentazione di uno o più utensili di taglio montati su una o più teste di lavorazione (9), caratterizzata dal fatto che detta struttura di sostegno supporta un piano inclinato (5) di supporto di un pezzo in lavorazione, di marmo, granito, o simili.
2. 2. Macchina o centro di lavoro secondo la rivendicazione 1, in cui detta testa di lavorazione (9) sostiene uno o più ugelli che spruzzano il liquido di lubrificazione contro un utensile di taglio.
3. 3. Macchina o centro di lavoro secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui almeno un utensile di taglio presenta un condotto interno di passaggio del liquido lubrificante.
4. 4. Macchina o centro di lavoro secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la lavorazione avviene lungo tre o più assi controllati (X, Y, Z).
5. 5. Macchina o centro di lavoro secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto piano inclinato (5) di supporto forma il fondo di una vasca, nel cui punto inferiore viene raccolto il liquido di lubrificazione assieme alla fanghiglia, quesfultima essendo formata dal liquido di lubrificazione mescolato ai detriti del materiale asportato dal pezzo durante la lavorazione.
6. 6. Macchina o centro di lavoro secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui sono previsti mezzi per separare il liquido di lubrificazione dalla fanghiglia.
7. 7. Macchina o centro di lavoro secondo la rivendicazione 6, in cui sono anche previsti dei mezzi per rimettere in circolo, ossia per riutilizzare, il liquido di lubrificazione che è stato separato dalla fanghiglia.
8. 8. Macchina o centro di lavoro secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui almeno quelle parti che giungono o possono giungere a contatto con la fanghiglia o con delle sostanze corrosive, sono trattate in modo da resistere alla corrosione, oppure sono formate da un materiale non soggetto a corrosione.
9. 9. Macchina o centro di lavoro secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui i tradizionali soffietti per la protezione dalle impurità dei meccanismi che governano i movimenti degli assi controllati, sono sostituiti da nastri (11) scorrevoli entro guide laterali e rispettivi rulli di avvolgimento/svolgimento dei nastri.
10. 10. Macchina o centro di lavoro secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui sono previsti mezzi per regolare rinclinazione del piano di supporto inclinato (5), e per bloccarlo in una posizione inclinata desiderata.