ITPN20100002A1 - "stampo perfezionato per la piegatura della lamiera" - Google Patents

Description

«STAMPO PERFEZIONATO PER LA PIEGATURA DELLA LAMIERA»

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda uno stampo per piegare la lamiera o materiali similari, e che comprende principalmente due corpi distinti, e cioà ̈ - uno stampomadre dotato di una opportuna sede circa cilindrica ricavata nel suo corpo che à ̈ accessibile dall’esterno, uno stampo rotante di forma sostanzialmente cilindrica e dotato di una incavatura a ’V, ed atto ad essere alloggiato ed a ruotare in detta sede di detto stampo-madre.

La formatura di detta incavatura in detto stampo rotante crea una coppia di fianchi laterali atte ad impegnarsi con la lastra di lamiera da piegare, in cui uno di detti fianchi funziona come un mezzo di bloccaggio delia lastra, e l’altro fianco lavora come mezzo di piegatura.

Tali tipi di stampi sono ben noti nella tecnica, e sono generalmente divulgati dai brevetti US 4,002,049, - US 5,341 ,669 - US 2005/0022574 A1 - WO 2008/144237.

Nel brevetto US 4,002,049 viene divulgata una soluzione di base, in cui non e' previsto alcun mezzo specifico per la lubrificazione delle superfici, che devono scorrere reciprocamente, tra detto stampo-madre, (chiamato “holder" oppure “saddle†nei brevetti sopra citati) e detto stampo rotante; la soluzione ivi presentata, benché certamente efficace dal punto di vista funzionale, tuttavia presenta un limite fondamentale che appare evidente in una produzione industriale di massa, e cioà ̈ il fatto che la mancanza di una lubrificazione specifica genera sia un precoce logorio delle superfici che devono scorrere tra loro, sia un sensibile aumento di

tra gli organi interessati, cosa che a sua volta provoca una naturale una dilatazioni termica che può, nei casi più gravi, causare anche il grippaggio tra dette superfìci che devono invece scorrere liberamente tra toro.

Questa necessità di realizzare opportuni mezzi di lubrificazione tra le superfìci interessate à ̈ stato più estesamente discusso nei citati successivi brevetti, a cui per brevità si rimanda.

In ciascuno di questi documenti il problema delia lubrificazione viene risolto con modalità e mezzi rispettivamente differenti:

• in US 5,341 ,669 viene disposta una camera di lubrificazione disposta nello stampo-madre in comunicazione con dette superfìci di scorrimento, e collegata con un opportuno condotto di lubrificazione che à ̈ alimentato di lubrificante dall’esterno; tale soluzione, benché efficace, tuttavia a sua volta crea l’ovvio inconveniente di una complicazione costruttiva e di funzionamento, e naturalmente di relativi costi addizionali, cosa questa estremamente sgradita in un ambiente industriale che deve operare in un contesto altamente competitivo.

• in US 2005/0022574 A1 viene proposta e divulgata una soluzione di un simile assieme di stampo-madre e stampo rotante alloggiato in una cavità dello stampo-madre; alto scopo di lubrificare la superficie dello stampo rotante, vengono inserite due serie lineari di spine o tamponi impregnati di grafite in opportune tasche scavate entro detto stampo-madre, in una zona accessibile da detto stampo rotante; le porzioni esterne di detti tamponi vengono lavorati in modo da far assumere a questi dei profili incurvati, in modo da accoppiarsi perfettamente con il profilo cilindrico dello stampo rotante.

Tale soluzione si à ̈ dimostrata perfettamente in grado di assolvere ai problemi di lubrificazione sopra ricordati; tuttavia anche in questo caso deve essere comunque sopportato alcuni inconvenienti: il primo riguarda il costo ed il montaggio di detti tamponi, e naturalmente la lavorazione di dette tasche.

Il secondo, e più grave, inconveniente à ̈ causato dal fatto che detti tamponi naturalmente si logorano oppure esauriscono la carica di lubrificante, e quindi à ̈ necessario, dopo un numero non particolarmente elevato di cicli di funzionamento (circa 100.000 cicli) smontare completamente il complessivo stampo-madre stampo rotante e provvedere alto smontaggio dei tamponi esauriti e sostituirli nuovi tamponi.

È evidente che anche in questo caso si devono sostenere degli oneri complessivi di fermo-macchina e di nuovi componenti, e della mano d’opera necessaria, che peggiorano e quindi compromettono il vantaggio produttivo e quindi economico di questa soluzione.

• in WO 2008/144237 viene presentata una soluzione dei problema prima discusso della lubrificazione che consiste essenzialmente nel realizzare una limitata intercapedine e sostanzialmente anulare tra le due superfici quasi-cilind riche dello stampo-madre e dello stampo rotante, e di applicare una opportuna camicia, realizzata in materiale anti-frizione, sulla superficie quasi-cilind rica di detto stampomadre, in modo che questa occupi lo spazio di detta intercapedine.

È evidente che in questo caso le prestazioni di lubrificazione vengono migliorate; e tuttavia anche gli oneri conseguenti, sia di materiali che di lavorazione, che di manutenzione, vengono ulteriormente aggravati.

Le soluzioni rivendicate in detti documenti testimoniano la grande preoccupazione, comune tra gli operatori del settore, di trovare una soluzione che sia efficace e nel contempo anche complessivamente vantaggiosa, ed accettabile sul piano industriale; e tuttavia nessuna delie soluzioni descritte, per quanto valide dal punto di vista della sola prestazione funzionale di lubrificazione, risolve in maniera complessivamente soddisfacente il problema esposto.

Sarebbe quindi desiderabile, ed à ̈ scopo principale della presente invenzione, poter realizzare un assieme di stampi del tipo generalmente descritto atti a ridurre in modo sostanziale gli inconvenienti sopra ricordati.

Tale scopo viene conseguito da un complessivo di stampi ed un relativo procedimento realizzato e funzionante secondo le rivendicazioni allegate.

Caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue, a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

<a>la fìg. 1 mostra una vista esplosa ed in prospettiva di un assieme stampi secondo l'invenzione,

le figure 2A, 2B e 2C mostrano rispettive viste, secondo il piano di sez.

di fig. 1 , in tre distinte e successive fasi operative dell'assieme stampi dell'invenzione

Con riferimento alle figure, uno stampo perfezionato secondo l'invenzione comprende:

• uno stampo-madre o primo corpo 1 dotato di una sede allungata 2 sagomata parzialmente In forma simile ad un cilindro dotato di un relativo asse "X", ed accessibile dall'esterno mediante una opportuna bocca 4,

• un secondo corpo 3, rotante rispetto a detto primo corpo, e

- formato come un elemento allungato ed avente una superficie esterna parzialmente cilindrica, ed atto ad essere alloggiato in detta sede 2 di detto primo corpo,

e dotato di una incavatura a forma di “V†che si estende in lunghezza e che à ̈ aperta all’esterno attraverso detta bocca 4 per almeno una porzione della rotazione di detto secondo corpo 3 entro detta sede 2 di detto primo corpo 1.

Entrambi detti primo e secondo corpo sono realizzati con materiali o leghe metalliche ad alta resistenza, usualmente utilizzate appunto per stampi.

Le porzioni di estremità di detto secondo corpo sono impegnate in opportune nicchie incurvate nel primo corpo, e non mostrate poiché in sé note.

Detto secondo corpo 3 viene inserito in detta sede 2 del primo corpo attraverso detta bocca 4, e per stabilizzarne la posizione viene disposta una pluralità di blocchi di chiusura 5 di dimensione e posizionamento tali da bloccare parzialmente detta bocca 4 così che il secondo corpo si mantenga costantemente inserito ed a contatto di detta sede 2; sarà ovvio, anche perché in sé noto, che il diametro interno della sede 2 à ̈ appena superiore al diametro esterno del secondo corpo 3, così da permettere la sua rotazione senza interferenze entro la sede 2.

Dalle figure sarà chiaro, ed à ̈ la forma di realizzazione preferita, che l'asse "X" della sagoma cilindrica di detta sede 2 coincide con l'asse della sagoma cilindrica di detto secondo corpo 3, il quale coincide quindi e necessariamente anche con l'asse della sua rotazione entro detta sede 2.

Inoltre detto secondo corpo à ̈ dotato di una Incavatura a forma di "V†chi estende in lunghezza e che à ̈ aperta all’esterno attraverso detta bocca 4 per almeno una porzione della rotazione di detto secondo corpo 3 entro detta sede 2 di detto primo corpo 1 .

Detto stampo, composto da detti due corpi 1 e 2, viene usualmente installato in una pressa comprendente uno stampo superiore 6, ed uno stampo inferiore 7, attorno ad uno spigolo 8 del quale viene eseguita la piegatura del materiale da piegare, in modo in sé noto e che non verrà quindi spiegato.

Come illustrato nelle figure, il secondo corpo 3 Ã ̈ parzialmente circondato da detta sede 2 per quanto basta per impegnarlo in modo da ruotare liberamente intorno a detto asse "X" , dato che, come sopra spiegato, le rispettive dimensioni consentono di misura tale rotazione.

Il funzionamento dello stampo composto da detti due corpi à ̈ del tutto simile a quanto spiegato ed illustrato nei brevetti US 4,002,049 e EP 1 502 671 A1 , e quindi per brevità non verrà ripetuto.

La presente invenzione consiste nel realizzare detto secondo corpo 3 in modo tale che la sua superficie esterna venga trattata in modo tale da presentare delle caratteristiche assolutamente nuove e vantaggiose sia dal punto di vista della resistenza all'abrasione, sia dal punto di vista della riduzione di attrito contro superficie esterne, e quindi delia sua scorrevolezza su tali superfici; tali caratteristiche quindi, combinate insieme sulla superficie di detto secondo corpo 3, consentono di realizzare detto stampo compreso detti due corpo, ed in particolare il secondo corpo 3, in modo da evitare qualsiasi forma di lubrificazione, eliminando quindi tutti i conseguenti oneri, costi e complicazioni sopra spiegate.

Dopo esaurienti e ripetute sperimentazioni, anche in modo combinato secondo la tecnica degli esperimenti fattoriali frazionati, Ã ̈ stato osservato che si consegue una ottimale combinazione tra il costo dei trattamenti e dei risultati ottenibili se detta superficie esterna di detto secondo corpo 3 viene sottoposta a due trattamenti differenti ma entrambi di tipo "PVD".

Questi trattamenti "PVD" sono largamente noti nella tecnica; tuttavia per maggiore comodità del lettore si fornisce qui un breve richiamo.

La deposizione fisica da vapore o "PHISICAL VAPOUR DEPOSITION " (PVD) à ̈ un metodo comune per la deposizione dei film sottili sottovuoto; solitament^i^ definisce film sottile quello in cui lo spessore e' dell'ordine di qualche micron o in questo caso si ha spesso l'influenza del substrato per quanto concerne le proprietà chimiche e fisiche del film sottile.

I processi di PVD sono processi di deposizione atomica nei quali il materiale viene evaporato da una sorgente solida o liquida in forma di atomi o molecole e trasportato in forma vapore attraverso un ambiente sottovuoto o plasma fino al substrato, ove condensa, a temperature che variano da 250°C fino a 450°C, ed in alcuni casi anche oltre, per non rammollire il materiale di cui à ̈ composto il substrato.

Generalmente il PVD viene utilizzato per creare rivestimenti di poche decine o centinaia di nanometri per film composti da leghe a percentuale variabile, e con velocità di deposizione variabile da 1 a 10 nm al secondo.

Gli stadi principali del procedimento di deposizione di un film PVD sono i seguenti:

* sublimazione di un solido od evaporazione di un liquido per formare una specie aeriforme, simile al plasma,

* trasporto degii atomi o molecole dalla sorgente al substrato da ricoprire;

* deposizione delle particelle sul substrato, e quindi crescita del film.

Le tecniche per ottenere tali procedimenti sono diverse, e ben note nel settore. Tuttavia esse presentano alcune caratteristiche comuni, la cui vantaggiosità à ̈ ben nota, e cioà ̈:

- ottima resistenza all'usura ed aH’abrasione,

- riduzione dei coefficiente di attrito,

- buona resistenza alla corrosione,

- elevata durezza superficiale,

- buona resistenza all'ossidazione a caldo.

» Tornando ora alla presente invenzione, à ̈ stato osservato che la superficie esterna del secondo corpo 3 assume speciali proprietà di resistenza all'abrasione se essa viene trattata con un procedimento specifico che consiste nel realizzare questa un rivestimento attuato mediante una deposizione “PVD†, nella quale genera una successione di strati successivi di materiale o composti duri, ed il spessore à ̈ ridottissimo (e che appunto per questo vengono chiamati nano-strati). Secondo la presente invenzione, e' stato sperimentata una grande varietà di combinazioni di possibili sostanze, ed e’ stata quindi selezionata quella combinazione che offre le caratteristiche ottimali di durezza, resistenza e producibilità.

Detta combinazione ottimaie e selezionata consiste nel deposito di più nanostarti, in cui:

a) un nano-strato generico comprende uno qualsiasi dei seguenti composti depositati in PVD,

- Nitruro di Titanio (TiN),

- Nitruro di Cromo (CrN),

- Nitruro di Titanio ed Alluminio (AITiN);

b) ed in cui ciascuno di detti composti à ̈ presente in almeno uno di detti nano strati.

Deve essere specificato che questo rivestimento consiste nel deposito di una pluralità di nano-strati di materiale composto dalle sostanza sopra elencate, in cui vari nano-strati, presi complessivamente, comprendono tutti i composti sopra elencati.

La scelta su quale tipo di soluzione orientarsi deve essere naturalmente decisa sulla base delle effettive esigenze operative, anche avendo riguardo al costo di ciascuna delle possibili soluzioni.

Tuttavia à ̈ stato verificato che detto rivestimento, comunque realizzato, deve presentare uno spessore compreso tra 0,5 e 5,0 micron, ed una durezza minima di 3500 HV.

E<1>stato anche sperimentato e selezionato che lo spessore ottimale per un impiego dello stampo del tipo descrìtto, e che superi una vita utile di 500.000 cicli, à ̈ più precisamente compreso tra 3,5 e 4,5 micron.

» Net corso delle sperimentazioni, attuate secondo il metodo statistico degli esperimenti fattoriali frazionari, à ̈ stato inoltre osservato che le caratteristiche complessive di detto rivestimento erano significativamente variabili in funzione dei nano-strati più esterni.

Tate fenomeno à ̈ stato quindi ulteriormente approfondito ed esaminato, soprattutto con lo scopo di realizzare un trattamento generale che garantisse in modo combinato due proprietà fondamentali, e cioà ̈ :

sia una durezza elevata del trattamento, cioà ̈ la sua resistenza all’abrasione, - sia una ridotta resistenza all'attrito.

Nel corso di dette sperimentazioni, condotte con molte centinaia di migliaia di cicli, Ã ̈ stato osservato e selezionato un ottimale compromesso tra i vari vincoli ed esigenze operative e produttive, e che consiste nella deposizione non di uno soio, ma di due distinti e successivi rivestimenti, realizzati entrambi con rispettivi processi di deposizione "PVD" in cui il primo rivestimento, aderente alla superficie, presenta una durezza apprezzabilmente superiore alla durezza del secondo rivestimento.

Ex-post, questo à ̈ facilmente spiegabile se si ragiona sul fatto che il primo rivestimento deve sostanzialmente proteggere la superficie sottostante dall'usura, e quindi deve essere molto duro, anche per garantire un facile "aggrappaggio" su questa; diversamente da ciò lo strato secondo o superiore deve assicurare soprattutto una riduzione del coefficiente di attrito verso superfici esterne che scorrono su questo, e quindi viene privilegiata questa caratteristica, che mai si combina anche con la sua durezza.

È stato quindi sperimentato e verificato in vari modi che il primo rivestimento deve vantaggiosamente comprendere una pluralità di strati depositati in successione, ed il cui spessore à ̈ ridottissimo (e che appunto per questo vengono chiamati nanostrati), e che coincide con il tipo di rivestimento, (precedentemente descritto nel caso fondamentale di deposito di un unico rivestimento).

Pertanto un nano-strato generico del primo rivestimento comprende uno qualsiasi dei seguenti composti depositati in PVD:

- Nitruro di Titanio (TiN),

- Nitruro di Cromo (Crisi),

- Nitruro di Titanio ed Alluminio (AITiN);

- ed in cui ciascuno di detti composti à ̈ presente in almeno uno di detti nano strati.

Naturalmente anche in questo caso questo primo rivestimento consiste deposito di una pluralità di nano-strati di materiale composto dalle sostanza sopri elencate, in cui vari nano-strati, presi complessivamente, comprendono tutti i composti sopra elencati.

La scelta dei vari componenti dei vari nano-strati e la loro combinazione e successione à ̈ anche in questo caso demandata all'esperto del settore in funzione dei vari vincoli presenti.

Naturalmente anche in questo caso à ̈ stato verificato che le caratteristiche preferite ed ottimali di durezza e di spessore sono sostanzialmente identiche a quelle precedentemente descritte nel caso di un unico rivestimento, e che per brevità non vengono ricopiate.

Per quanto riguarda il secondo rivestimento, si à ̈ sperimentato che esso deve essere realizzato mediante il deposito di almeno un nano strato di Nitruro di Cromo (CrN) su detto primo rivestimento, e successivamente a questo si deposita uno strato finale che comprende, in forma prevalente o esclusiva, uno strato di Carbonio in forma amorfa, che offre le ben note proprietà di bassa resistenza di attrito.

In sostanza, si realizza un secondo rivestimento del tipo CBC (Carbon Based Coating), in sé generalmente noto nella tecnica.

Anche riguardo a questo secondo rivestimento, si à ̈ scoperto che il suo spessore ottimale per un impiego dello stampo del tipo descritto, ed in combinazione con il primo rivestimento come prima definito, à ̈ compreso tra 0,5 e 2,5 micron.

Inoltre la sua durezza deve essere apprezzabilmente inferiore a 3500 HV, cioà ̈ alla durezza del primo rivestimento, ma deve comunque essere sostanzialmente maggiore di 2000 HV, per non pregiudicare con un logorio eccessivo la vita utile di detto assieme stampi.

Realizzato con le sopra-descritte modalità, lo stampo può essere realizzato anche per un impiego industriale particolarmente gravoso senza aver bisogno di alcuno dei dispositivi per la lubrificazione tra il primo corpo ed il secondo corpo rotante, come i condotti esterni per l'apporto di lubrificante, oppure i tamponi intrisi d lubrificante, oppure una camicia di materiale a bassissimo attrito, come la grafite.

Deve essere anche riconosciuto che la presente invenzione si applica anch nel caso che i rivestimenti realizzati siano in numero maggiore di due, cioà ̈ ch anche sul secondo rivestimento sia a sua volta depositato un terzo od eventua successivi rivestimenti; tali differenti forme di realizzazione sono ottenibili facilmente dall’esperto del settore, in funzione dei vincoli esistenti di costo, producibilità e naturalmente della maggiori o minori prestazioni desiderate, ed in particolare del bilanciamento tra i requisiti di durezza e di riduzione della resistenza all'attrito.

E tuttavia tale differenti forme di realizzazione sono comunque protette dai presente brevetto nella misura in cui il primo oppure i primi due rivestimenti risultino conformi alle successive rivendicazioni.

Con riferimento ancora alle figure, à ̈ stato anche verificato che l'invenzione à ̈ compatibile con ulteriori dispositivi atti ad assicurare la corretta posizione di riposo dello stampo, mostrata in fìg. 1A, e soprattutto il suo ritorno automatico in questa posizione, dopo il sollevamento della pressa superiore e quindi la cessazione della sollecitazione tra la lamiera 9 ed un bordo 10, che definisce detta incavatura a "V", che appartiene quindi a detto secondo corpo 3.

Detti dispositivi quindi comprendono:

- una pluralità di fori 11 paralleli tra loro e praticati in detto primo corpo 1 , una pluralità di corrispondenti tasche 12 praticate in detto secondo corpo 3 e sostanzialmente aperte verso corrispondenti fori 11 ,

una pluralità di corrispondenti spine o perni 13 atti ad essere inseriti in corrispondenti fori 11 , ed atte ad entrare in battuta contro una delle pareti di dette tasche 12,

ed una corrispondente pluralità di molle 14 inserite in detti fori ed alle spalle di rispettivi detti perni, ed atte, secondo modalità in sé note, a sollecitare i rispettivi perni 13 in modo che questi a loro volta entrino in battuta con la parete opposta di dette tasche 12 così da far ruotare automaticamente detto secondo corpo 12 nella relativa posizione di riposo.

Claims (8)

1. «STAMPO PERFEZIONATO PER LA PIEGATURA DELLA LAMIERA» RIVENDICAZIONI 1) Stampo per la piegatura di lastre metalliche, tipicamente lamierati, comprendente: • un primo corpo (1) dotato di una sede allungata (2) sagomata parzialmente in forma simile ad un cilindro dotato di un relativo asse (X), ed accessibile dall’esterno mediante una opportuna bocca (4), • un secondo corpo (3) formato come un elemento allungato ed avente una superficie esterna parzialmente cilindrica, ed atto ad essere alloggiato in detta sede (2) di detto primo corpo, in cui detta sede à ̈ atta ad avvolgere in modo quasi completo detto primo corpo, ed a consentire la rotazione di questo attorno ad un asse di rotazione che coincide con l’asse di detta superficie esterna parzialmente cilindrica, e con detto asse (X) di detto primo corpo, ed in cui detto secondo corpo à ̈ dotato di una incavatura a forma di "V†che si estende in lunghezza e che à ̈ aperta all’esterno attraverso detta bocca (4) per almeno una porzione della rotazione di detto secondo corpo (3) entro detta sede (2) di detto primo corpo (1), caratterizzato dal fato che detta superficie esterna parzialmente cilindrica di detto secondo corpo (3) à ̈ dotata di un primo rivestimento realizzato con la tecnologia “PVD†(PHISICAL VACUUM DEPOSITION), e che impiega uno oppure più dei seguenti composti duri: • Nitruro di Titanio (TiN), • Nitruro di Cromo (CrN), • Nitruro di Titanio ed Alluminio (AITiN), e che sopra e dopo detto primo rivestimento viene depositato un secondo rivestimento, realizzato con la tecnologia “PVD†(PHISICAL VACUUM DEPOSITIONO. e che presenta una durezza inferiore alla durezza di detto primo rivestimento .
2. 2) Stampo secondo la riv. 1, caraterizzato dai fato che detto primo rivestimento presenta uno spessore compreso tra 0,5 e 5 micron.
3. 3) Stampo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fato che detto primo rivestimento presenta uno spessore compreso tra 3,5 e 4,5 micron.
4. 4) Stampo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fato che detto primo rivestimento presenta una durezza non inferiore a 3500 HV.
5. 5) Stampo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fato che detto secondo rivestimento comprende uno strato di Nitruro di Cromo (CrN) su cui viene depositato uno strato comprendente prevalentemente Carbonio in forma amorfa.
6. 6) Stampo secondo la rivendicazione 4, caraterizzato dal fato che detto secondo rivestimento presenta uno spessore compreso tra 0,5 e 2,5 micron.
7. 7) Stampo secondo la riv. 4oppure 5 caraterizzato dal fatto che detto secondo rivestimento presenta una durezza non inferiore a 2000 HV.
8. 8) Stampo secondo la riv. 1, caraterizzato dal fato che in detto primo corpo (1) à ̈ disposta una pluralità di fori (11), che in detto secondo corpo à ̈ disposta una corrispondente pluralità di tasche (12), che in ciascuno di detti fori (11) sono alloggiate rispettive spine (13) azionate da rispettivi mezzi elastici (14), i quali sono atti a sollecitare dette spine in modo da sollecitare detto secondo corpo in una posizione preferenziale a