ITRM20070554A1 - Procedimento e dispositivo di piegatura di tubi metallici senza utilizzo di un' anima. - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"PROCEDIMENTO E DISPOSITIVO DI PIEGATURA DI TUBI METALLICI SENZA UTILIZZO DI UN’ANIMA"

Settore della tecnica

La presente invenzione si riferisce in generale alle macchine di piegatura a freddo di tubi metallici, per realizzare ad es. tubi di flusso di materie prime, intermedi e prodotti come quelli utilizzati ad. es. nelle linee di produzione di farmaci, tubi di processo e perfino nell’ industria dell’arredo (parti di sedie, cucine, corrimano, ecc)

Tecnica nota

Quando un tubo metallico viene semplicemente piegato esso si appiattisce. Per evitare ciò, viene utilizzata una speciale anima, ad esempio in un particolare bronzo, che fa in modo che il tubo rimanga rotondo al suo interno. Il tubo viene obbligato allo stiramento sull’estradosso e alla compressione all’intradosso. Nel rispetto delle norme che prevedono controlli sulla ovalizzazione, controlli visivi per presenza di grinze ed onde ed un minimo spessore sull’estradosso, si ottiene un tubo utilizzabile industrialmente.

Normalmente si utilizza una matrice a forma di tassello circolare con gola circolare ed una ganascia-matrice (o ganascia della matrice) che forma un suo prolungamento. Una ganascia mobile di presa viene spinta da martinetti contro la ganascia-matrice e bloccata a quest’ ultima mediante dei cani o altri organi di bloccaggio. La ganascia mobile di presa ha una gola a sezione semicircolare che ha esattamente la stessa forma della sezione della gola a sezione semicircolare della matrice e della gola a sezione semicircolare della ganascia-matrice. Il tubo viene serrato dai martinetti tra la ganascia mobile di presa e la ganascia-matrice, mediante accoppiamento di forza, dopo aver collocato l’anima all’ interno del tubo stesso. È anche prevista una slitta di guida a monte della ganascia mobile di presa, ed eventualmente un cosiddetto antigrinza accostato alla matrice o tassello circolare, sul lato opposto del tubo da piegare rispetto alla slitta di guida. Il tubo prende la sagoma della matrice facendo ruotare solidalmente (di un angolo desiderato) mediante martinetti idraulici di potenza, la matrice con ganascia-matrice e la ganascia mobile di presa. L’anima serve ad evitare che nella piegatura il tubo si accartocci. L’anima è di solito formata da coppe sferiche snodate e molle a tazza.

Uno svantaggio di questa tecnica nota consiste nel fatto che l’anima deve essere posizionata in modo preciso altrimenti non vengono rispettate le norme relative agli spessori dell’estradosso, nonché le ovalizzazione ed altri difetti di forma.

Inoltre, è possibile che il tubo da piegare non rispetti esattamente determinate tolleranze di produzione e quindi l’anima non può nemmeno essere inserita nel tubo. In questo caso quel determinato tubo dovrà essere scartato poiché non potrà mai essere sottoposto al processo di piegatura.

In altri casi, se Γ anima non viene posizionata correttamente il tubo e/o la stessa anima si spaccano.

Quindi, uno scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un procedimento e una macchina in grado di effettuare la piegatura di un tubo metallico senza utilizzare l’anima.

Descrizione dell’ invenzione

La presente invenzione ottiene il suo scopo mediante una tecnica innovativa di flesso-rotazione come quella indicata nella rivendicazione indipendente di procedimento e mediante una rispettiva macchina come quella indicata nella rivendicazione indipendente di dispositivo.

Alcune realizzazioni specifiche sono indicate nelle rivendicazioni dipendenti.

Sostanzialmente, se durante la curvatura di un tubo su una matrice, lo stesso viene fatto ruotare attorno al proprio asse radiale (che nella condizione non piegata coincide con l’asse longitudinale di simmetria rotazionale del tubo), si avrà una rotazione sul tubo dell’asse neutro che lascerà rotonda la sezione di piega istante per istante all’avanzare della piegatura in quanto la distanza diametrale dei due opposti punti sull’asse neutro del tubo rimane costante durante la piegatura.

Parimenti, anche la distanza tra tutti i punti diametrali del tubo rimane costante. Quindi, la sezione rotonda del tubo rimane costante istante per istante.

Per la riuscita di questa operazione, al termine della quale il tubo è perfettamente rettificato e non presenta imperfezioni, sono necessarie due condizioni:

a) la presa di forza viene esercitata soltanto attraverso le ganasce di presa che ruotano il tubo attorno al suo asse radiale, mentre la parte restante del tubo è folle sui componenti di guida e sagomatura/piegatura del tubo; b) l’angolo di piegatura (alfa) del tubo su un piano orizzontale, deve essere in ogni istante uguale all’angolo di rotazione (beta) - nel piano verticale ortogonale al precedente -imposto al tubo dalle ganasce di presa, attorno all’asse radiale del tubo .

Breve descrizione dei disegni

La presente invenzione verrà ora illustrata solamente a titolo esemplificativo e non vincolante o limitativo, facendo riferimento ai disegni annessi, nei quali:

FIGURA 1 è una vista in pianta della macchina ferma, relativa ad una prima forma di esecuzione dell’invenzione;

FIGURA 2 è una vista della macchina mostrata in Fig. 1, osservando nella direzione della freccia A in Fig. 1 ;

FIGURA 3 è una vista della macchina mostrata in Fig. 1, osservando nella direzione della freccia B in Fig. 1;

FIGURA 4 è una vista della macchina mostrata in Fig. 1, osservando nella direzione della freccia C in Fig. 1;

FIGURA 5 è una vista in pianta della macchina di Fig. 1, in movimento, ossia in rotazione;

FIGURA 6 è una vista in sezione nel piano D-D di Fig. 5, della macchina in movimento, per illustrare la rotazione del tubo durante la sua curvatura (piegatura);

FIGURA 7 è una vista (da ferma) di una seconda possibile realizzazione della macchina della presente invenzione, per effettuare la rotazione del tubo attorno al proprio asse (questa vista è l’analoga della vista nella direzione della freccia A di figura 1 per questa seconda possibile forma di esecuzione della macchina della presente invenzione);

FIGURA 8 è una vista della macchina nella sua seconda forma di esecuzione, in movimento, e osservando sempre nella direzione del lato della macchina indicato dalla freccia A di Figura 1.

Descrizione dettagliata di alcune realizzazioni preferite

La presente invenzione verrà illustrata ora solamente a titolo esemplificativo e non limitativo o vincolante, facendo riferimento a due sue possibili realizzazioni concrete, trascurando tutti i dettagli che sono già noti al tecnico del settore, ma in modo che un tecnico del settore possa rendersi conto del principio innovativo e possa attuare l’invenzione sulla base della descrizione.

Nelle figure uno stesso componente viene indicato sempre da uno stesso numero di riferimento per evitare confusione.

La macchina dell’invenzione comprende un bancale fisso 1 e una parte rotante 2. Il bancale fisso 1 supporta ad esempio un carro mobile (non mostrato) munito di cuscinetti di appoggio del tubo 4 da piegare, e che accompagna il tubo 4 stesso nel suo movimento in avanti durante il processo di piegatura del tubo 4 che descriveremo. Sulla parte rotante 2 della macchina è supportata e fissata la matrice di piegatura 10, con il suo perno di rotazione 11. La parte rotante 2 della macchina viene fatta ruotare rispetto al bancale fisso 1 attorno all’asse di rotazione verticale fisso Y-Y di Fig. 3 passante per il perno verticale 1 1 della matrice, attorno al quale la matrice di piegatura 10 è montata. I mezzi per effettuare tale rotazione sono sistemi idraulici noti di elevata potenza, che non vengono mostrati nelle figure poiché già noti.

Il numero di riferimento 6 indica un antigrinza opzionale, montato sul bancale fisso 1. La ganascia con rulli 5 è semplicemente utilizzata come guida o slitta, e serve unicamente a guidare il tubo 4 grazie all’azione di puro accostamento (nessuna presa di forza) esercitata dal martinetto idraulico 7. Inoltre, può essere prevista una ganascia in appoggio, 8, senza presa di forza, azionata dal martinetto 9. Si deve notare che tutti i componenti sinora menzionati, 5, 6, 8, 10 consentono la rotazione folle del tubo 4 (da piegare), attorno al suo asse longitudinale orizzontale, diversamente dai componenti che verranno descritti qui di seguito.

Sempre sulla parte rotante 2 della macchina oggetto della presente invenzione è fissata una piastra verticale di supporto 3 ortogonale al piano della parte rotante 2 (cfr. tra l’altro la Fig. 3).

Sulla piastra verticale di supporto 3 è imbullonato un motore oleoidraulico angolare 19 il cui albero di uscita, passante attraverso la piastra di supporto verticale 3, aziona una ruota dentata 18, quest’ultima ingranando con una piastra rotante dentata 17. La piastra rotante dentata 17 è imbullonata ad una piastra rotante portaganasce di presa 15 che attraversa la piastra verticale di supporto 3, essendo sostenuta in un foro circolare di quest’ultima tramite l’interposizione di una boccola 16.

Sulla piastra rotante portaganasce di presa 15 sono montate:

- una ganascia di presa (presa di forza) 12, imbullonata ai componenti 15 e 17;

- una ganascia di presa (presa di forza) 13 scorrevole sulla piastra rotante 15, e cooperante (in maniera da realizzare la presa di forza sul tubo 4) con la ganascia di presa 12 fissata alla piastra rotante 15. La ganascia scorrevole di presa 13 è azionata dal martinetto 14 fissato alla piastra rotante 15, ed essa presenta cani di bloccaggio alla ganascia di presa 12 (non mostrati nelle figure).

Le due ganasce di presa presentano delle gole di sezione semicircolare adattata ovviamente alla conformazione esterna del tubo 4 che si intende piegare.

Con riferimento alle Figure 1 e 5, in particolare, verrà ora descritto il funzionamento di questa specifica realizzazione della presente invenzione.

La parte rotante 2 della macchina viene fatta ruotare mediante sistemi idraulici tradizionali, attorno all’asse Y-Y coincidente con l’asse verticale del perno verticale 11 della matrice di piegatura 10. In contemporanea con questa rotazione della parte rotante 2, viene anche azionato il motore oleoidraulico angolare 19, il quale fa ruotare mediante il suo albero di uscita la ruota dentata 18, la quale a sua volta porta in rotazione la piastra dentata rotante 17 solidale alla piastra rotante portaganasce di presa 15. In questo modo il tubo 4 viene bloccato e ruotato attorno al suo asse longitudinale di simmetria (asse radiale) dalle due ganasce di presa 12 e 13, contemporaneamente alla tradizionale fase di piegatura e sagomatura attorno alla matrice di piegatura 10. Come descritto sopra, ciò fa sì che il tubo 14 non si accartocci o appiattisca, anche se non è prevista alcuna anima di contrasto all’intemo del tubo 14 stesso. L’effetto così ottenuto è un tubo perfettamente rettificato e a norma, che non necessita di alcuna lavorazione di finitura.

Per la riuscita dell’operazione sono necessarie due condizioni (requisiti) essenziali:

a) la presa di forza sul tubo 14 agisce soltanto attraverso le ganasce di presa 12, 13 mentre la parte restante del tubo è folle sui componenti 5, 6, 8, 10;

b) l’angolo di rotazione (alfa) su un piano orizzontale, imposto alla parte rotante 2 (e quindi anche alla matrice 2 e alle ganasce di presa 12, 13) deve essere in ogni istante sempre uguale all’angolo di rotazione (beta) - nel piano verticale ortogonale al precedente - imposto al tubo dalle ganasce di presa 12, 13, attorno all’asse longitudinale del tubo 4 (nella sua porzione piegata).

Si noti come in Fig. 6 (sezione D-D della Fig. 5) l’asse neutro X-X del tubo 4 ha ruotato dell’angolo beta rispetto alla sua posizione inizialmente parallela all’asse verticale Y-Y sopra menzionato. Si noti anche che la forma di esecuzione descritta consente una piegatura del tubo 4 di un angolo qualsiasi, sino a 180° inclusi. Il controllo degli angoli alfa e beta avverrà mediante un’opportuna unità di controllo elettronica, che potrà essere realizzata in vari modi.

Verrà ora descritta una variante più semplice della presente invenzione, facendo riferimento alle restanti Figure 7 e 8.

Questa variante (seconda realizzazione) si distingue dalla prima forma di esecuzione della macchina per il fatto che la piastra verticale 3 supporta, mediante il perno di ancoraggio 21, un martinetto idraulico 20 il cui opposto perno 22 di ancoraggio alla piastra rotante 17, consente di ruotare ambo le ganasce di presa 12, 13 esattamente come sopra descritto e come indicato in Fig. 8. La Figura 8, confrontata alla Figura 7, mostra la rotazione della piastra rotante 17 effettuata per mezzo del martinetto idraulico 20 che ruota anche la piastra portaganasce 15 e il martinetto di presa 14 (fissato su quest’ultima) relativo alla ganascia scorrevole di presa 13. Si noti che l’asse neutro X-X del tubo 4, inizialmente parallelo all’asse Y-Y, ha ruotato di un angolo beta rispetto alla verticale Y-Y.

È ovvio che in questa seconda realizzazione semplificata, il motore 19 non serve e lo stesso dicasi per la ruota dentata 18, visto che la rotazione della piastra rotante 17 viene ottenuta direttamente con il martinetto idraulico 20; quindi la piastra rotante 17, che nella prima realizzazione (delle Figg. 1 sino a 6) aveva una dentatura perimetrale per ingranare con la ruota dentata 18, può anche essere liscia nella seconda realizzazione mostrata nelle Figure 7 e 8.

È anche ovvio che a seconda della grandezza e spessore del tubo metallico 4 si potrà preferire la seconda realizzazione alla prima, garantendo il raggiungimento di angoli beta qualsiasi attraverso opportuni leveraggi/rinvii.

La presente invenzione è stata descritta solo a titolo illustrativo ricorrendo a due possibili realizzazioni, ma è comprensibile che la stessa potrebbe essere attuata con diverse modifiche (ad es. altri attuatori lineari e a rotazione) che sfruttano il medesimo concetto inventivo e che garantiscono la coppia desiderata e rispettivamente la presa di forza necessaria.

Lista dei termini e numeri di riferimento

1. bancale fisso della macchina

2. parte rotante della macchina

3. piastra verticale

4. tubo metallico

5. slitta di guida con rulli

6. antigrinza

7. martinetto della slitta di guida

8. ganascia in appoggio (facoltativa)

9. martinetto di accostamento (facoltativo)

10. matrice di piega

11. perno di rotazione (asse verticale Y-Y)

12. ganascia di presa

13. ganascia di presa scorrevole

14. martinetto fissato su 15

15. piastra rotante portaganasce di presa

16. boccola

17. piastra rotante (dentata o liscia)

18. ruota dentata

19. motore oleoidraulico angolare

20. martinetto per la rotazione della piastra 17 (liscia) 2 1. perno di ancoraggio su piastra verticale 3

22. perno di ancoraggio su piastra 17 (liscia)

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di piegatura di un tubo metallico, nel quale il tubo metallico (4) viene guidato dapprima lungo un tratto rettilineo tramite una pluralità di mezzi (5, 6, 8) che copiano la forma esterna circolare del tubo, vincolandolo ad un movimento di traslazione, e quindi viene obbligato da mezzi di piegatura (10, 12, 13) che comprendono una matrice (10) a gola semicircolare, a piegarsi in un piano orizzontale, in cui detti mezzi di piegatura comprendono organi a ganascia (12, 13) che esercitano una presa di forza su una porzione del tubo (4), e ruotando attorno ad un asse verticale (Y-Y) della matrice (10) ortogonale al detto piano orizzontale assieme alla matrice (10) e cooperando con la matrice (10) stessa, conferiscono al tubo metallico (4) la forma piegata, caratterizzato che dal fatto che senza l’utilizzo di un’anima interna, la forma circolare della sezione del tubo (4) viene mantenuta durante la piegatura dello stesso grazie al fatto che a detti organi a ganascia (12, 13) viene anche imposta, durante la piegatura, una rotazione attorno all’asse del tubo (4) tale che in ogni istante l’angolo di rotazione (beta) dell’asse neutro (X-X) del tubo (4) rispetto alla sua posizione prima della piegatura, sia sempre uguale all’angolo di piegatura istantaneo (alfa) del tubo (4) in detto piano orizzontale.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto tubo (4) è in acciaio inossidabile, ad esempio in acciaio inossidabile austenitico.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (5, 6, 8) che copiano la forma esterna circolare del tubo, vincolandolo ad un movimento di traslazione, comprendono una slitta di guida.
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (5, 6, 8) che copiano la forma esterna circolare del tubo, vincolandolo ad un movimento di traslazione, comprendono un antigrinza (6) che impedisce la formazione di grinze sul tubo (4) durante la piegatura.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, 2, 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (5, 6, 8) che copiano la forma esterna circolare del tubo, vincolandolo ad un movimento di traslazione, comprendono una ganascia in appoggio (8) senza presa di forza, che è a contatto con il tubo (4) ed è disposta sul lato opposto del tubo (4) rispetto alla matrice di piegatura (10).
6. 6. Macchina per effettuare la piegatura di tubi metallici (4) secondo il procedimento della rivendicazione 1, comprendente una pluralità di mezzi (5, 6, 8) che copiano la forma esterna circolare del tubo, vincolandolo ad un movimento di traslazione, e quindi obbligandolo, mediante mezzi di piegatura (10, 12, 13) che comprendono una matrice (10) a gola semicircolare, a piegarsi in un piano orizzontale, in cui detti mezzi di piegatura comprendono organi a ganascia (12, 13) che esercitano una presa di forza su una porzione del tubo (4), e ruotando attorno ad un asse verticale (Y-Y) della matrice (10) ortogonale al detto piano orizzontale assieme alla matrice (10) stessa, e cooperando con la matrice (10), conferiscono al tubo metallico (4) la forma piegata, caratterizzata dal fatto che la forma circolare della sezione del tubo (4) viene mantenuta durante la piegatura dello stesso grazie al fatto che sono previsti organi di rotazione (15, 17, 18, 19; 15, 17, 20, 21, 22) che impongono a detti organi a ganascia (12, 13), durante la piegatura, una rotazione attorno all’asse del tubo (4) tale che in ogni istante l’angolo di rotazione (beta) dell’asse neutro (X-X) del tubo (4) rispetto alla sua posizione prima della piegatura, sia sempre uguale all’angolo di piegatura istantaneo (alfa) del tubo (4) in detto piano orizzontale.
7. 7. Macchina secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detti organi di rotazione (15, 17, 20, 21, 22) comprendono almeno un attuatore lineare, ad esempio un martinetto idraulico (20).
8. 8. Macchina secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detti organi di rotazione (15, 17, 18, 19) comprendono almeno un attuatore rotante, ad esempio un motore oleoidraulico angolare (19).
9. 9. Macchina secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detto martinetto idraulico (20) presenta una prima estremità (21) collegata ad una piastra verticale (3) connessa rigidamente ad una parte rotante (2) della macchina, e una seconda estremità (22) connessa ad una piastra rotante (17), supportata a rotazione (16) nella piastra verticale (3) e a sua volta solidale ad una piastra rotante portaganasce (15) che sorregge gli organi a ganascia (12, 13); in cui, detta parte rotante (2) della macchina sorregge la piastra verticale (3) assieme alla matrice (10), le quali ruotano all’unisono.
10. 10. Macchina secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto di comprendere una piastra verticale (3) fissata ad una parte rotante (2) della macchina, detto attuatore rotante (19) essendo fissato a detta piastra verticale (3) e trasmettendo il moto attraverso una coppia di ruote dentate (18-17) ad una piastra rotante portaganasce (15); detti organi a ganascia (12, 13) essendo fissati a detta piastra portaganasce (15) e ruotando assieme a quest’ultima attorno all’asse del tubo (4) sotto l’azione dell’attuatore rotante (19); in cui, detta parte rotante (2) della macchina sorregge la piastra verticale (3) assieme alla matrice (10), le quali ruotano all’unisono attorno a detto asse verticale (Y-Y) della matrice (10).