ITVI20070079A1 - Utensile a getto e testa portautensili per la lavorazione superficiale di lastre e blocchi in materiali lapidei, cementizi o similari. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

Campo di applicazione

La presente invenzione è generalmente applicabile al settore tecnico della lavorazione della pietra ed ha particolarmente per oggetto un utensile a getto per la lavorazione superficiale con fluidi ad alta pressione di manufatti in materiali vari, nonché una testa comprendete tale utensile.

L’utensile e la testa portautensili saranno particolarmente adatti per eseguire lavorazioni di finitura sulla superficie di lastre o blocchi in pietra, marmo, granito o costituiti da agglomerati o materiali lapidei o cementizi e similari.

Stato della Tecnica

Come è noto, trattamenti di finitura superficiale quali pulitura, lucidatura, fiammatura e lavorazioni similari su lastre e manufatti in materiale lapideo, in particolare granito e marmo, sono eseguite al fine di produrre particolari effetti superficiali per conferire al prodotto un pregio ornamentale o funzionale, ad esempio proprietà antiscivolo.

Generalmente, in quei trattamenti in cui è richiesta l’asportazione di materiale o deformazione superficiale della lastra, si adoperano utensili provvisti di uno o più taglienti che operano mediante taglio o percussione sulla superficie.

Tuttavia, simili operazioni comportano elevato rischio di danneggiamento della lastra nel caso in cui la pressione esercitata dall'utensile sia eccessiva o comunque sia già presente una cricca nel manufatto.

I trattamenti di fiammatura sono invece eseguiti esponendo lo strato superficiale della lastra ad alte temperature tramite l’azione diretta di una fiamma ossidrica, erogata mediante sistemi di tipo monofiamma o multi ugello.

Tali soluzioni presentano evidenti difetti dovuti in particolare all’effetto termico della fiamma che, estendendosi per alcuni millimetri anche all’interno della lastra, può produrre rotture e/o fratture più o meno estese a seconda delle diverse composizioni dei materiali trattati.

Inoltre, a causa dei movimenti uniformi tra testa e lastra, si producono effetti ripetitivi, quali rigature trasversali, nel casi di ugello monofiamma, o parallele al senso di lavorazione.

In particolare, in tutte le attuali lavorazioni con fiammatrici risultano normalmente evidenti gli effetti del moto di lavoro schematico e ripetitivo degli ugelli.

Non ultimo inconveniente è rappresentato dal rilevante consumo di combustibile necessario ad alimentare la fiamma, in particolare quando si adoperano fiammatrici multi ugello.

Nel tentativo di superare gli svantaggi sopra menzionati, sono state proposte diverse soluzioni in cui i normali utensili oppure la fiamma sono sostituiti da uno o più ugelli per la lavorazione tramite getto d'acqua ad elevata pressione.

Sul mercato sono presenti diverse soluzioni di macchine operatrici provviste di ugelli distribuiti lungo una o più linee rette per operare contemporaneamente sulla superficie della lastra, in posizione fissa o mobile, generalmente su un piano parallelo a quello definito dalla lastra.

Da US5291694 è noto un apparato per la lavorazione superficiale di superfici in pietra provvisto di una testa portaugelli avente sette ugelli a getto liquido ad alta pressione disposti lungo una circonferenza.

La testa è portata eccentricamente in rotazione da un albero motore in modo che il getto liquido proiettato da ciascun ugello, in combinazione con il moto di traslazione lineare impartito alla testa, descriva tracce non lineari.

Tali soluzioni, pur proteggendo generalmente il materiale dai danni causati da eccessiva pressione degli utensili, tuttavia non consentono ancora di produrre un effetto superficiale che riproduca in maniera accettabile l’effetto casuale prodotto da una lavorazione esclusivamente manuale.

Al contrario, risultano normalmente evidenti gli effetti del moto di lavoro schematico e ripetitivo degli ugelli.

Presentazione dell’invenzione

Scopo del presente trovato è di superare gli inconvenienti sopra riscontrati, realizzando un utensile a getto per la lavorazione superficiale con fluido ad alta pressione di lastre o blocchi in pietra, marmo, granito, agglomerati cementizi o similari che presenti caratteristiche di elevata efficienza e relativa economicità.

Uno scopo particolare è realizzare un utensile a getto che consenta di eseguire un'operazione di finitura superficiale in maniera rapida e conferendo al prodotto finale un effetto estetico e funzionale quanto più simile a quello ottenibile mediante una lavorazione manuale, eliminando, o quantomeno riducendo in maniera sensibile la presenza di schemi ripetitivi sulla superficie trattata.

Un ulteriore scopo è quello di mettere a disposizione una testa portautensili che consenta di realizzare tali lavorazioni superficiali in maniera economicamente conveniente.

Tali scopi, nonché altri che appariranno più chiari in seguito, sono raggiunti da un utensile a getto, in accordo con la rivendicazione 1, comprendente una piastra di supporto, una pluralità di ugelli montati su detta piastra e collegabili ad una linea di alimentazione di un fluido ad alta pressione per generare getti di fluido diretti verso la superficie da lavorare e mezzi per ancorare amovibilmente detta piastra su un mandrino girevole attorno ad un asse sostanzialmente perpendicolare alla superficie da lavorare.

Secondo il trovato la pluralità di ugelli comprende almeno due serie distinte di ugelli distribuite sulla piastra lungo rispettive linee curve reciprocamente sfalsate, in modo tale che all’atto della rotazione di detta piastra i getti di fluido interagiscano con la superficie da lavorare secondo traiettorie apparentemente casuali.

Grazie a questa particolare configurazione, in seguito alla rotazione della piastra prodotta da mezzi esterni, gli ugelli dirigeranno i rispettivi getti di fluido sulla superficie del manufatto in maniera apparentemente casuale.

Secondo un ulteriore aspetto del trovato è prevista una testa portautensile per la lavorazione superficiale di lastre o blocchi in pietra, marmo, granito, agglomerati o materiali lapidei e/o cementizi o similari, comprendente almeno un utensile a getto fluido secondo una o più delle rivendicazioni dalla 1 alla 10, mezzi motori per la rotazione dell’utensile e mezzi per l'alimentazione selettiva dell’utensile con un fluido di lavoro ad alta pressione.

Grazie alla particolare configurazione della testa portautensili secondo il trovato, la lavorazione superficiale del manufatto potrà essere eseguita in maniera relativamente rapida ed efficiente, con conseguenti vantaggi in termini di produttività complessiva della macchina a cui la testa è destinata.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un utensile a getto e di una testa portautensile secondo il trovato, illustrati a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la FIG. 1 è una vista prospettica di un utensile a getto secondo il trovato; la FIG. 2 è una vista dall’alto dell’utensile di FIG. 1;

la FIG. 3 è una vista frontale in sezione dell’utensile secondo il piano di traccia /-/di FIG. 2;

la FIG. 4 è una vista dall'alto di un particolare dell'utensile di FIG. 1 ;

la FIG. 5 è una vista prospettica di una testa portautensili dall'alto secondo il trovato;

la FIG. 6 è una vista frontale della testa portautensili di FIG. 5;

la FIG. 7 è una vista in sezione della testa portautensili secondo il piano di traccia //-//di FIG. 6;

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito Con riferimento alle figure citate, l’utensile a getto secondo il trovato, indicato globalmente con il numero 1, potrà essere utilizzato per la lavorazione superficiale di lastre o blocchi in pietra, marmo, granito o costituiti da agglomerati o materiali lapidei, cementizi o similari ed in particolare per l’esecuzione di trattamenti di finitura superficiale mediante getto di fluido ad alta pressione.

Il fluido di lavoro sarà preferibilmente costituito da acqua e sarà diretto in maniera localizzata sulla superficie S da trattare con una pressione preferibilmente superiore a 500Kg/cm<2>, così da irruvidire la superficie S mediante asportazione di materiale.

Come illustrato in FIG. 1, un utensile a getto secondo il trovato comprende una piastra di supporto 2 sulla quale è montata una pluralità di ugelli, indicati globalmente con 3, collegabili ad una linea di alimentazione 4 di un fluido ad alta pressione per generare getti di fluido J diretti verso la superficie da lavorare S, mezzi 5 per ancorare amovibilmente la piastra 2 su un mandrino girevole 6 attorno ad un asse di rotazione X sostanzialmente perpendicolare alla superficie da lavorare S.

Secondo una caratteristica peculiare del trovato, la pluralità di ugelli 3 comprende almeno due serie distinte 7, T di ugelli 3 distribuiti sulla piastra 2 lungo rispettive linee curve 8, 8’ reciprocamente sfalsate.

La particolare disposizione degli ugelli 3 farà sì che, all'atto della rotazione della piastra 2, i getti di fluido J incidano la superficie da lavorare S, come illustrato in FIG. 6, per determinare l’asportazione di materiale senza generare effetti visibili dovuti alla sovrapposizione delle linee di lavorazione.

Infatti, nell’ipotesi che la piastra 2 ruoti in senso orario, il getto di fluido ad alta pressione J emesso da un determinato ugello, ad esempio l'ugello indicato con 3’, non inciderà sul punto della superficie S sul quale avrà agito immediatamente prima il getto di fluido J uscente dall ’ugello adiacente 3”, così da ottenere un effetto finale quanto più prossimo a quello di una lavorazione di tipo manuale.

Secondo una configurazione, preferita ma non esclusiva, del trovato, più chiaramente visibile in FIG. 2, entrambe le curve 8, 8’ su cui sono disposte gli ugelli 3 potranno essere archi di ellissi centrati sull’asse di rotazione X della piastra 2.

Nella configurazione illustrata, gli assi maggiori aΜΑΧ. a’ MAX delle due ellissi 8, 8’ saranno sostanzialmente ortogonali tra loro. Tuttavia essi potranno essere anche inclinati tra loro con angolo a, definito dai due assi maggiori aMAX, a’MAx, di valore predeterminato.

Da prove sperimentali si è sorprendentemente osservato che migliori risultati, sia in termini di produttività ed efficacia della lavorazione che in termini di effetto ornamentale e funzionale finale, potranno essere ottenuti per valori dell’angolo a compresi tra 60° e 120° e preferibilmente compresi tra 70° e 110°.

Vantaggiosamente, ognuna delle due ellissi 8, 8’ potrà presentare il rispettivo asse maggiore aMAx. a’MAXavente una dimensione da 1 ,5 a 1 ,9 volte la dimensione del corrispondente asse minore aΜΙΝ, a’MiN· Tali valori potranno essere scelti in funzione dei valori delle velocità di rotazione e di traslazione con cui l’utensile 1 sarà effettivamente movimentato durante la specifica lavorazione.

Ancora, gli assi maggiore aMAxe minore aMiNdi una delle due ellissi, ad esempio l’ellisse 8, potranno avere dimensioni da 0,6 a 1,4 volte la dimensione degli assi omologhi a’MAXe a’MiNdell'altra ellisse 8’.

In FIG. 3 è illustrata una sezione frontale dell’utensile a getto 1 dalla quale si osserva che gli ugelli 3 potranno essere fissati alla piastra 2 mediante rispettive coppie di piastrine di ancoraggio 9, 9’ fissate in maniera amovibile rispettivamente sulla faccia superiore 10 e sulla faccia inferiore 11 della piastra 2.

Gli ugelli 3 potranno essere introdotti in apposite cavità passanti 12 sostanzialmente circolari e disposte lungo le due linee curve 8, 8’ e definenti sedi di alloggiamento per rispettivi ugelli 3, come più chiaramente visibile in FIG. 4.

I centri di cavità passanti 12 adiacenti potranno delimitare una porzione del corrispondente arco di ellissi 8, 8’ che sottende un angolo al centro β di valore compreso tra 5° e 30° e preferibilmente compreso tra 10° e 20°.

Dalla stessa FIG. 4 si osserva che i mezzi di ancoraggio 5 della piastra 2 al mandrino 6 potranno essere costituiti da un passaggio sostanzialmente centrale 13 realizzato sulla piastra 2 e da una pluralità di fori ausiliari 14 disposti perifericamente al passaggio centrale 13.

Infine, sulla piastra 2 potranno essere predisposte ulteriori sedi di ancoraggio 15 per uno o più pesi, non illustrati, per il bilanciamento dell’intero utensile 1 durante il suo moto di rotazione, il cui posizionamento sarà scelto in funzione della particolare disposizione degli ugelli 3, e che risulteranno necessari nel caso questi ultimi non presentino distribuzione uniforme.

Una particolare applicazione dell’utensile a getto 1 sopra descritto è invece illustrata in FIG. 5 ed in FIG. 6. Secondo questa particolare configurazione del trovato è prevista una testa portautensile 16 per la lavorazione superficiale di una lastra L o di un blocco in materiale lapideo o similare, comprendente un utensile 1 a getto fluido ad alta pressione del tipo sopra descritto definente un asse di rotazione X sostanzialmente centrale, mezzi motori 17 per la rotazione dell’utensile 1 intorno all’asse di rotazione X e mezzi per l’alimentazione selettiva 18 dell'utensile 1 con un fluido di lavoro ad alta pressione.

I mezzi di alimentazione 18 selettiva potranno comprendere una linea di alimentazione 4 con un collettore 19 avente una pluralità di uscite, indicate globalmente con 20, collegate a rispettivi ugelli 3 da corrispondenti condotti di alimentazione 21, illustrati solo in parte nelle presenti figure, per portare il fluido di lavoro dal collettore 19 al corrispondente ugello 3.

Secondo la configurazione illustrata, preferita ma non esclusiva per il presente trovato, il collettore 19 potrà essere sostanzialmente cilindrico e coassiale alla piastra di supporto 2, con una prima faccia 22 provvista di una flangia 23 per l’ancoraggio alla stessa piastra 2 in corrispondenza del passaggio centrale 13 e dei fori ausiliari 14 di quest'ultima, e la faccia opposta 24 associata ai mezzi motori 17.

Questi ultimi, a loro volta, potranno comprendere un mandrino motorizzato 6 solidale al collettore 19 per trascinarlo in rotazione intorno al suo asse X solidalmente all’utensile 1.

Inoltre, i mezzi motori 17 potranno comprendere un albero di trasmissione 25, con un asse W parallelo o coincidente all’asse del collettore e quindi all’asse di rotazione X dell'utensile 1 , ed avente una prima estremità assiale 26 associata al mandrino 6 ed una seconda estremità assiale 27, opposta alla prima 26, provvista di un giunto rotante 28 per l’accoppiamento con l’albero di trasmissione di un motore esterno, non illustrato, necessario a portarlo in rotazione.

Ancora, l’albero di trasmissione 25 potrà presentare un passaggio sostanzialmente assiale 29 atto a consentire il passaggio di tubazioni 30 per l’alimentazione del collettore 19 con fluidi di lavoro ad alta pressione, come più chiaramente visibile nella sezione di FIG. 7.

Potrà essere, quindi, predisposta un’intelaiatura di supporto e protezione 31 della testa 16, comprendente un guscio di protezione 32, illustrato solo parzialmente per consentire la vista dell’utensile 1, una porzione di ancoraggio 33 della testa 16 ad una macchina esterna, non illustrata, per la movimentazione guidata della testa 16 su un piano π parallelo alla superficie S della lastra L o blocco in lavorazione.

In una particolare applicazione, la porzione di ancoraggio e guida 33 dell’intelaiatura 31 potrà essere montata su una slitta scorrevole lungo una direzione predeterminata o su mezzi equivalenti, ad esempio un braccio antropomorfo, non illustrati, con la lastra L o blocco che potrà essere anch’esso provvisto di moto di traslazione proprio.

L’intelaiatura 31 potrà comprendere anche un'ulteriore porzione di supporto 34 per i mezzi motori 17 provvista di mezzi di bloccaggio 35 della tubazione 30, ad esempio una morsa, al fine di evitare indesiderate torsioni della tubazione 30 durante la rotazione del collettore 19.

In una particolare forma di realizzazione della testa portautensili 16 secondo il trovato, i mezzi di alimentazione selettiva 18 potranno anche essere associati ad un’unità di controllo a microprocessore con cui procedere all’abilitazione/disabilitazione selettiva, sequenziale, controllata o random di uno o più ugelli 3 della pluralità.

In questo modo ciascun ugello 3 potrà essere alimentato con una pressione non necessariamente uguale alla pressione di alimentazione degli altri ugelli della pluralità o potrà anche essere temporaneamente non alimentato, così da ottenere una casualità apparente ancora più spinta per la disposizione delle impronte generate dai getti J.

Da quanto sopra descritto appare evidente che il trovato realizza gli scopi prefissati ed in particolare quello di mettere a disposizione un utensile a getto che consenta di realizzare trattamenti superficiali di lastre o blocchi in pietra, marmo, granito, agglomerati o materiali lapidei e/o cementizi e similari in maniera rapida, efficiente e sicura.

Grazie alla sua particolare configurazione, l’utensile consentirà di dirigere i getti di fluido in maniera tale da ottenere superfici con trattamenti uniformi, omogenei e con assenza o riduzione al minimo di effetti schematici ripetitivi e quanto più simili a quelli ottenibili con una lavorazione manuale.

L’utensile e la testa secondo il trovato sono suscettibili di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nel concetto inventivo espresso nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire daN'ambito del trovato.

Anche se l’utensile e la testa sono stati descritti con particolare riferimento alle figure allegate, i numeri di riferimento usati nella descrizione e nelle rivendicazioni sono utilizzati per migliorare l'intelligenza del trovato e non costituiscono alcuna limitazione all'ambito di tutela rivendicato.

Claims (17)

1. R I V E N D I C AZ I O N I 1. Un utensile a getto fluido ad alta pressione per la lavorazione superficiale di lastre o blocchi in pietra, marmo, granito o similari, comprendente: - una piastra di supporto (2); - una pluralità di ugelli (3) montati su detta piastra (2) collegabili ad una linea di alimentazione (4) di un fluido ad alta pressione per generare getti di fluido (J) diretti verso la superficie da lavorare (S); - mezzi (5) per ancorare amovibilmente detta piastra (2) su un mandrino girevole (6) attorno ad un asse di rotazione (X) sostanzialmente perpendicolare alla superficie da lavorare (S); caratterizzato dal fatto che detta pluralità di ugelli (3) comprende almeno due serie distinte di ugelli (7, 7’) distribuite su detta piastra (2) lungo rispettive linee curve (8, 8’) reciprocamente sfalsate, in modo tale che all’atto della rotazione di detta piastra (2) i getti di fluido (J) interagiscano con la superficie da lavorare (S) secondo traiettorie apparentemente casuali.
2. 2. Utensile a getto come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che almeno una di dette curve (8, 8’) è un arco di ellisse centrato su detto asse di rotazione (X).
3. 3. Utensile a getto come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che entrambe dette curve (8, 8’) sono archi di ellissi sostanzialmente centrati su detto asse di rotazione (X).
4. 4. Utensile a getto come da rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che gli assi maggiori (aMAx,a’MAX) di dette ellissi (8, 8’) sono sostanzialmente ortogonali tra loro.
5. 5. Utensile a getto come da rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che gli assi maggiori (aMAx. a’MAx)di dette ellissi (8, 8’) sono tra loro inclinati con un angolo (a) compreso tra 60° e 120° e preferibilmente compreso tra 70° e 110°.
6. 6. Utensile a getto come da rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che ognuna di dette ellissi (8, 8’) presenta il rispettivo asse maggiore (aMAX, a’MAx) avente una dimensione da 1,5 a 1,9 volte la dimensione del corrispondente asse minore (aΜΙΝ, a'MIN)·
7. 7. Utensile a getto come da rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che l’asse maggiore (aMAx), rispettivamente minore (aΜΙΝ) di una di dette ellissi (8) ha una dimensione da 0,6 a 1,4 volte la dimensione dell'asse maggiore (a’MAx), rispettivamente minore (3’MIN) dell’altra di dette ellissi (8’).
8. 8. Utensile a getto come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta piastra (2) presenta una pluralità di cavità passanti (12) sostanzialmente circolari disposte lungo dette linee curve (8, 8’) e definenti sedi di alloggiamento per rispettivi ugelli (3).
9. 9. Utensile a getto come da rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che per ognuno di detti archi di ellisse (8, 8’), i centri di cavità passanti (12) adiacenti delimitano una porzione di arco (8, 8’) che sottende un angolo al centro (β) di valore compreso tra 5° e 30° e preferibilmente compreso tra 10° e 20°.
10. 10. Utensile a getto come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ancoraggio (5) comprendono un passaggio centrale (13) realizzato su detta piastra (2) per consentire l’accoppiamento di detta piastra (2) con un mandrino girevole (6).
11. 11. Una testa portautensile per la lavorazione superficiale di lastre o blocchi in pietra, marmo, granito, agglomerati lapidei e/o cementizi, comprendente almeno un utensile (1) a getto di fluido ad alta pressione definente un asse di rotazione (X) sostanzialmente centrale, mezzi motori (17) per la rotazione di detto almeno un utensile (1) intorno a detto asse (X), mezzi (18) per l’alimentazione selettiva di detto almeno un utensile (1) con un fluido di lavoro ad alta pressione, caratterizzato dal fatto che detto almeno un utensile a getto (1) è secondo una o più delle rivendicazioni dalla 1 alla 10.
12. 12. Testa portautensili come da rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di alimentazione selettiva (18) comprendono una linea di alimentazione (4) con un collettore (19) avente una pluralità di condotti di alimentazione (21) in comunicazione fluidica con rispettivi ugelli (3) di detto utensile (1).
13. 13. Testa portautensili come da rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detto collettore (19) è sostanzialmente cilindrico e coassiale a detta piastra di supporto (2), con una prima faccia (22) provvista di una flangia di ancoraggio (23) a detto utensile (1) e la faccia opposta (24) associata a detti mezzi motori (17).
14. 14. Testa portautensili come da rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detti mezzi motori (17) comprendono un mandrino motorizzato (6) solidale a detto collettore (19) per trascinarlo in rotazione intorno al suo asse (X) solidalmente a detto utensile (1).
15. 15. Testa portautensili come da rivendicazione 14, caratterizzata dal fatto che detti mezzi motori (17) comprendono un albero di trasmissione (25) con un asse (W) parallelo o coincidente all'asse (X) di detto collettore (19), detto albero (25) avendo una prima estremità assiale (26) associata a detto mandrino (6), una seconda estremità assiale (27) provvista di un giunto rotante (28) per l'accoppiamento con l’albero di un motore ed un passaggio sostanzialmente assiale (29) atto a consentire il passaggio di almeno una tubazione (30) per l’alimentazione di detto collettore (19) con un fluido di lavoro.
16. 16. Testa portautensili come da rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di alimentazione selettiva (18) comprendono un’unità di controllo a microprocessore per l’abilitazione/disabilitazione selettiva sequenziale, controllata o random di uno o più di detti ugelli (3).
17. 17. Testa portautensili come da una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un’intelaiatura (31) di supporto e protezione di detto utensile (1), detta intelaiatura (31) essendo provvista di mezzi di bloccaggio (35) di detta tubazione (30) e di mezzi di guida (33) di detta testa (16) su un piano (π) parallelo alla superficie da lavorare (S).