ITVI990191A1 - Testa per la calibratura e levigatura di lastre in marmo, granito, gres porcellanato ed altri materiali lapidei - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N

Campo di applicazione

La presente invenzione si riferisce a teste per la levigatura e la calibratura di superfici piane, in particolare di materiale lapideo, ceramico o similare.

Stato della Tecnica

Le teste del tipo sopra indicato sono usate generalmente per la lavorazione di lastre che possono anche avere notevoli dimensioni. Esse comprendono una pluralità di utensili rotanti, quali mole, frese cilindriche o elicoidali, con assi disposti orizzontalmente e tutti agenti simultaneamente sulla superficie delle lastre da lavorare.

Gli utensili sono posti in rotazione attorno ai propri assi da alberi di trasmissione. Gli assi di rotazione degli utensili sono disposti in posizioni angolarmente equidistanti rispetto ad un asse verticale di un albero principale e ortogonalmente ad esso. L’albero di trasmissione fa ruotare la testa intorno al proprio asse e trasmette inoltre agli utensili il moto di rotazione intorno ai propri assi mediante un sistema di trasmissione cinematica, del tipo ad ingranaggi epicicloidali.

L’albero di trasmissione principale ruota intorno al proprio asse a velocità relativamente elevate, di oltre 400 giri/min, mentre le velocità di rotazione degli utensili stessi intorno ai propri assi sono ancora più elevate, dell'ordine dei 900 giri/min, ovvero con un rapporto di moltiplicazione di 1:2.

Queste teste sono comunemente montate su equipaggi stazionari disposti superiormente ad un nastro trasportatore o ad una superfìcie di trasporto per l’avanzamento delle lastre da lavorare in una direzione sostanzialmente orizzontale. La combinazione del moto rotatorio degli utensili intorno al proprio asse orizzontale con la rotazione dell’albero di trasmissione principale intorno all’asse verticale definisce una superfìcie di lavorazione circolare della testa di dimensione relativamente grande.

Questa combinazione di moti fa sì che la velocità relativa nella zona di contatto degli utensili con la superficie delle piastre è molto elevata, il che garantisce una lavorazione di qualità. Teste del tipo sopra descritto sono illustrate nei documenti brevettuali EP-A-236 865, FR-A-2, 534,838, US-A-4,361 ,987, DE-A-42 09273.

Un inconveniente di queste note teste è provocato dalla elevata velocità di rotazione degli utensili che, data la dimensione della loro massa, induce su tutte le parti della testa elevate sollecitazioni dinamiche. Una delle conseguenze di ciò è che la vita operativa della testa e in particolare modo quella degli utensili viene considerevolmente ridotta.

Un ulteriore inconveniente è che le forti vibrazioni rendono la lavorazione meno precisa e causano dei difetti superficiali sulle lastre, per rimediare ai quali sono necessari lavorazioni addizionali, il che va a scapito della qualità e del costo.

Queste sollecitazioni di forte intensità provocano inoltre, una maggiore usura delle guarnizioni che, in un ambiente di lavoro particolarmente ricco di polveri abrasive causa l'invecchiamento rapido delle parti in movimento contenuti nella testa.

Per ridurre gli inconvenienti sopra lamentati, nel passato sono state proposte soluzioni non pienamente soddisfacenti, come la progettazione di teste con parti strutturalmente più robuste e/o la limitazione della velocità di rotazione degli utensili. In quest’ultimo caso però si riduce ulteriormente il livello di finitura delle superfici lavorate.

Presentazione dell'invenzione

Uno scopo primario del presente trovato è quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati realizzando una testa per la levigatura e calibratura di superfici piane di struttura semplice e che presenti una vita operativa sostanzialmente più lunga, riducendo le sollecitazioni dinamiche della testa.

Uno scopo particolare è quello di realizzare una testa di lavorazione che produca lavorazioni superficiali di alta qualità su lastre di materiale diverso.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di realizzare una testa che sia versatile e possa essere usata con vari tipi di utensili.

Questi scopi, nonché altri che meglio appariranno nel seguito, sono raggiunti, in accordo con la rivendicazione 1, da una testa per la levigatura e la calibratura di superfici piane, in particolare di materiale lapideo, ceramico o similare, comprendente un albero centrale girevole attorno ad un asse di rotazione principale, un involucro portautensili montato coassialmente a detto albero, almeno due utensili sostanzialmente cilindrici con superfici di lavoro tangenziali, montati girevolmente su detto involucro per ruotare su rispettivi assi secondari sostanzialmente ortogonali a detto asse principale, mezzi per la trasmissione del moto tra detto albero, detto involucro e detti utensili, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di trasmissione del moto realizzano rapporti di trasmissione tali che detti utensili presentano velocità di rotazione diverse tra loro e notevolmente maggiori di quella di detto albero.

Grazie a questa particolare configurazione della testa e ai rapporti dì trasmissioni selezionati, gli utensili possono lavorare in modo ottimale evitando una amplificazione di difetti negli stessi punti della superficie lavorata e consumi diseguali delle superficie di taglio degli utensili stessi.

Particolari varianti di realizzazione vantaggiose sono presentate nelle rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite ma non esclusive della testa secondo il trovato, illustrate a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio degli allegati disegni in cui:

la FIG. 1 rappresenta una vista prospettica globale della testa secondo l’invenzione;

la FIG. 2 rappresenta una sezione assiale lungo un piano verticale della testa della FIG. 1;

la FIG. 3 rappresenta una sezione lungo un piano orizzontale della testa della FIG. 1.

Descrizione detagliata di un esempio di realizzazione preferita Con particolare riferimento alle figure citate, una testa per la calibratura e levigatura di materiali lapidei, indicata globalmente con il numero di riferimento 1 , comprende un telaio 2 sostanzialmente cilindrico, ancorabile ad una traversa di una macchina utensile, provvisto di cuscinetti 3 che supportano girevolmente un albero principale 4 con asse di rotazione Y sostanzialmente verticale.

L'estremità superiore dell’albero 4 è provvisto di una flangia 5 per il collegamento a mezzi motori esterni, non illustrati nei disegni.

L'albero 4 sostiene, mediante cuscinetti 6, 7, un supporto rotante 8 che può ruotare attorno all'asse di rotazione Y dell'albero stesso.

Dal supporto rotante 8 si estendono due o più manicotti 9, 10 sostanzialmente cilindrici che alloggiano cuscinetti 11, 12 atti a supportare girevolmente rispettivi alberi o mozzi secondari 13, 14 alle cui estremità esterne sono fissati utensili 15, 16 con superfici di lavoro 17, 18 sostanzialmente cilindriche. Gli assi di rotazione Z, Z' degli alberi secondari 13, 14 sono sostanzialmente perpendicolari aliasse di rotazione Y dell'albero 4.

Nell'esempio di realizzazione illustrato nelle figure, gli utensili e i rispettivi alberi o mozzi sono due e gli assi di rotazione Z, Z ' risultano coincidenti ed orizzontali. Ovviamente, variando il numero di utensili e di rispettivi assi di rotazione, l'essenza del trovato non cambia.

E' previsto un primo meccanismo di trasmissione del moto che collega l'albero principale 4 agli alberi secondari 13, 14.

Secondo il trovato, il primo meccanismo di trasmissione è tale che gli utensili 15, 16 presentano velocità di rotazione tra loro diverse.

In particolare, il primo meccanismo di trasmissione comprende una coppia di corone dentate 19, 20 calettate sull'albero 4 in posizioni longitudinalmente sfalsate, con dentature frontali reciprocamente affacciate e con diverso diametro e numero di denti, le quali ingranano con rispettivi pignoni conici 21, 22 di diametri e numero di denti corrispondenti.

Così, i rapporti dì trasmissione dei due ingranaggi, da una parte le coppie 19, 21 e dall'altra le coppie 20, 22, sono diversi e pertanto la velocità di rotazione degli utensili 15, 16 risulteranno leggermente differenziate.

E' inoltre previsto un secondo meccanismo di trasmissione del moto interposto tra l'albero principale 4 ed il supporto rotante 8.

In particolare, il secondo meccanismo è essenzialmente costituito da un ruotismo epìcicloidale, indicato nel suo insieme con il numero di riferimento 23, comprendente una corona dentata esterna 24, ancorata rigidamente ai supporto rotante 8, ed una corona dentata interna 25 libera di ruotare liberamente e montata su un orbitale cilindrico 26 con foro centrale eccentrico calettato sull'albero principale 4. Grazie a tale ruotismo epicicloidale, la velocità di rotazione del supporto (8) e quello degli è notevolmente inferiore a quella degli utensili 15, 16.

In particolare, il rapporto tra le velocità di rotazione degli utensili 15, 16 e del supporto 8 è compreso tra 5:1 e 20:1.

Più precisamente, tale rapporto è compreso tra 10:1 e 15:1 ed è preferibilmente pari a 100:7.

Secondo prove eseguite, si sono ottenuti buoni risultati una differenza di velocità di rotazione di detti utensili 13, 14 generalmente compresa tra 1 e 5%.

Preferibilmente, la differenza di velocità di rotazione di detti utensili (13, 14) è risultata pari a circa 1%.

Sorprendentemente, grazie a queste minime differenze nelle velocità degli utensili, nel corso di numerose prove sperimentali si sono ottenuti molteplici miglioramenti nella soluzione di problemi tipici delle teste levigatrici e calibratrici del passato.

Ad esempio, è stato rilevato un uso più uniforme delle superfici abrasive o di taglio degli utensili. Si sono drasticamente ridotti i fenomeni di irregolarità nell’usura degli utensili, così come gli errori di cilindricità e le ovalizzazioni del profilo di taglio degli utensili.

Inoltre, è stato evitata la formazione di lucidature locali delle superficie lavorate, causate dal tallonamento degli utensili. Al contrario, è stato osservato che gli utensili sono stati interessati da un fenomeno di ravvivatura automatica delle zone di lavoro con benefici effetti sulla durata media degli utensili.

Nel seguito si riportano alcuni valori riguardanti le velocità di lavoro della testa che hanno dato i migliori risultati durante le prove effettuate.

Con una velocità di rotazione dell’albero principale 4 di circa 400 girì/min ed una velocità di rotazione del supporto 8 di circa 70 giri/min, al fine di evitare sollecitazioni troppo elevate negli elementi della testa provocate dalla asimmetria delle masse degli ingranaggi, la velocità ottimale di rotazione degli utensili 15, 16 intorno ai propri assi Z, Z’ è stata prossima a circa 1000 giri/min. In particolare, scegliendo opportunamente i rapporti di trasmissione del primo meccanismo, è stata scelta una velocità di rotazione pari a circa 1000 giri/min per l’utensile 15 più veloce, e di 991 giri/min per l’utensile 16 più lento. La differenza tra queste due velocità è pari a circa Γ1 % e con questa combinazione si è ottenuto un prodotto finito di qualità ottimale.

Una scelta opportuna dei rapporti tra le ruote dentate del ruotismo epicicloidale 23 permette, in modo in sé noto, di ottenere i rapporti desiderati tra la velocità dell’albero 4 e quella del supporto rotante 8, che corrisponde alla velocità di rotazione degli utensili intorno all’asse Y.

Un ulteriore vantaggio che si ottiene con la testa secondo il trovato è che essa può essere usata sia in macchine calibratrici che levigatrici. Nel primo caso, viene mantenuta fissa la distanza della testa rispetto alla superficie di appoggio del materiale in lavorazione realizzando un prodotto finale di spessore sostanzialmente costante, mentre nel secondo caso viene mantenuta fissa la pressione agente sulla testa lasciando che gli utensili si adattino automaticamente allo spessore del materiale in lavorazione, realizzando un prodotto finale ben levigato e privo di irregolarità e discontinuità superficiali.

Claims (11)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Testa per la calibratura e levigatura, particolarmente di lastre di marmo, granito, gres porcellanato ed altri materiali lapidei, comprendente un albero principale (4) girevole attorno ad un primo asse sostanzialmente verticale (Y), almeno due utensili (15, 16) fissati su alberi secondari (13, 14) aventi secondi assi di rotazione (Z, Z') sostanzialmente radiali perpendicolari a detto primo asse (Y), primi mezzi (19, 20, 21 , 22) per la trasmissione del moto tra detto albero principale (4) e detti alberi secondari (13, 14), caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi di trasmissione del moto (19, 20, 21, 22) hanno rapporti di trasmissione tali che detti utensili (15, 16) presentano velocità di rotazione differenziate.
2. 2. Testa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti primi mezzi di trasmissione del moto (19, 20, 21, 22) comprendono una coppia di ruote dentate (19, 20) calettate su detto albero principale (4) ed ingrananti con rispettivi pignoni (21, 22) calettati su detti alberi secondari (13, 14).
3. 3. Testa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la differenza di velocità di rotazione di detti utensili (13, 14) è compresa tra 1 e 5%.
4. 4. Testa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la differenza di velocità di rotazione di detti utensili (13, 14) è pari a circa 1%.
5. 5. Testa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti utensili (15, 16) sono montati girevolmente su un supporto rotante (8) operativamente connesso con detto albero (4) e girevole attorno all'asse di rotazione (Y) di quest'ultimo.
6. 6. Testa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di prevedere secondi mezzi di trasmissione del moto (23) tra detto albero principale (4) e detto supporto (8).
7. 7. Testa secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detti secondi mezzi di trasmissione del moto (23) comprendono un ruotismo epicicloidale (24, 25, 26) con un rapporto di trasmissione tale che le velocità di rotazione di detto supporto (8) è notevolmente inferiore a quella di detti utensili (15, 16).
8. 8. Testa secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che il rapporto tra le velocità di rotazione di detti utensili (15, 16 ) e quella di detto supporto (8) è compreso tra 5: 1 e 20: 1.
9. 9. Testa secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che il rapporto tra le velocità di rotazione di detti utensili (15, 16 ) e quella di detto supporto (8) è compreso tra 10:1 e 15:1.
10. 10. Testa secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che il rapporto tra le velocità di rotazione di detti utensili (15, 16 ) e quella di detto supporto (8) è di 100:1.
11. 11. Testa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti utensili (15, 16) sono in numero di due, sono diametralmente opposti rispetto a detto primo asse di rotazione (Y) e con assi (Z, Z') sostanzialmente coincidenti.