ITMO20150102A1

ITMO20150102A1 - Macchina di saldatura

Info

Publication number: ITMO20150102A1
Application number: ITMO2015A000102A
Authority: IT
Inventors: Andrea Anesi
Original assignee: Fives Oto Spa
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2016-11-12
Also published as: EP3093099A1; ES2694973T3; EP3093099B1; TR201816282T4

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

?Macchina di saldatura?

La presente invenzione ha per oggetto una macchina di saldatura. In particolare, l'invenzione riguarda una macchina per la saldatura testa-coda di due nastri in materiale metallico.

Sono attualmente utilizzati diversi processi tecnologici per la produzione di manufatti che impiegano come materiale di partenza una bobina di nastro in materiale metallico che viene lavorato in linea in maniera continua. In sostanza, la bobina viene progressivamente svolta in maniera continua ed il nastro viene sottoposto a successive lavorazioni in linea. Un esempio tipico di questi processi ? rappresentato dalla produzione di tubi saldati longitudinalmente, che avviene ripiegando progressivamente il nastro attorno ad un asse longitudinale sino a portare a contatto i bordi longitudinali del nastro i quali vengono saldati tra loro per ottenere un tubo. Sempre in linea il tubo viene sezionato in tratti di lunghezza prestabilita, secondo procedimenti noti.

Per non interrompere la continuit? della produzione, la sostituzione di una bobina in esaurimento avviene di fatto saldando l'estremit? di testa di una nuova bobina all'estremit? di coda della bobina in esaurimento, senza arrestare la linea.

Per realizzare tale saldatura testa-coda sono attualmente utilizzate delle macchine che comprendono un piano di appoggio sul quale, mediante mezzi di bloccaggio, vengono posizionate l'estremit? di testa e l'estremit? di coda delle bobine da saldare. I bordi delle estremit? sono tra loro accostati e mantenuti ad una certa distanza, per consentire la penetrazione del cordone di saldatura per tutto lo spessore del nastro. Successivamente al riferimento ed al bloccaggio delle due estremit? da saldare, una o pi? teste saldatrici eseguono la saldatura.

Per evitare che il cordone di saldatura sporga lateralmente al nastro, ciascuna testa saldatrice non arriva fino ai bordi laterali del nastro, ma parte e si arresta ad una certa distanza da essi. Ci? comporta che le due estremit? dei nastri da giuntare non sono tra loro saldate per l'intera larghezza, bens?, in due zone prossime ai bordi laterali, le due estremit? non sono saldate o sono saldate in maniera incompleta. Si rende quindi necessario completare a mano la saldatura delle due estremit?, in quanto le zone di saldatura incompleta producono picchi di tensione che possono portare facilmente alla rottura del giunto. Il completamento manuale della saldatura comporta ovviamente un notevole incremento dei costi e dei tempi di lavorazione. In alternativa, ? noto un procedimento di saldatura che prevede di posizionare due talloncini dello stesso materiale dei nastri lungo i bordi laterali dei nastri, a cavallo dei bordi da giuntare. La saldatura viene quindi eseguita per l'intera estensione della larghezza dei nastri, cos? saldando ai nastri anche i due talloncini. In questo modo il cordone di saldatura non sporge oltre la larghezza dei nastri, ma ? successivamente necessario rimuovere i due talloncini, operazione che comporta comunque un allungamento dei tempi di lavorazione.

Scopo della presente invenzione ? quello di offrire una macchina di saldatura che consenta di superare gli inconvenienti delle macchine attualmente disponibili.

Un vantaggio della macchina secondo la presente invenzione ? di essere totalmente automatica.

Un altro vantaggio della macchina secondo la presente invenzione ? di consentire la saldatura completa dei nastri, ovvero per l'intera larghezza dei nastri, senza necessit? di eseguire alcuna operazione di rifinitura successiva.

Un altro vantaggio della macchina secondo la presente invenzione ? di potersi integrare perfettamente nelle linee di produzione attualmente presenti sul mercato.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione meglio appariranno dalla descrizione dettagliata che segue di una forma di realizzazione dell?invenzione in oggetto, illustrata a titolo esemplificativo ma non limitativo nelle allegate figure in cui:

? la figura 1 mostra schematicamente due porzioni di estremit? (A,B) di due nastri da giuntare tra loro;

? la figura 2 mostra una prima vista in assonometria della macchina secondo la presente invenzione;

? la figura 3 mostra una vista dall'alto della macchina secondo la presente invenzione;

? la figura 4 mostra una seconda vista in assonometria della macchina secondo la presente invenzione, da un'angolatura all'incirca opposta rispetto a quella di figura 2;

? la figura 5 mostra una terza vista in assonometria della macchina secondo la presente invenzione, da un'angolatura all'incirca opposta rispetto a quella di figura 2;

? la figura 6 mostra una schematica vista dall'alto della macchina, con alcune parti rimosse per mostrare la zona di lavoro;

? la figura 6a mostra una zona ingrandita della figura 6.

La macchina di saldatura (1) secondo la presente invenzione ? predisposta per consentire la saldatura di due porzioni di estremit? (A,B), rispettivamente di testa e di coda, di due nastri che devono essere giuntati tra loro in modo da definire sostanzialmente un nastro unico. Le due porzioni di estremit? (A,B) presentano ciascuna un bordo di estremit? (AS,BS). Il bordo di estremit? ? in sostanza una superficie terminale del nastro che si estende in direzione trasversale rispetto ad un asse longitudinale (Y) del nastro stesso e presenta una larghezza (W) pari alla larghezza (W) del nastro. Le porzioni di estremit? (A,B) presentano inoltre rispettivi bordi laterali (AL,BL), che sono in sostanza superfici laterali parallele all'asse longitudinale (Y). Per consentire la corretta esecuzione della saldatura, i bordi di estremit? (AS,BS) devono essere mantenuti ad una determinata distanza, definendo un gap (G) che consente la penetrazione del cordone di saldatura per tutto lo spessore (T) delle porzioni di estremit?. Inoltre, i bordi di estremit? (AS,BS) non sono esattamente perpendicolari ai bordi laterali (AL,BL) ed all'asse longitudinale (Y), bens? presentano una determinata inclinazione, in modo che anche il cordone di saldatura non sia perpendicolare all'asse longitudinale (Y).

Nell'esempio rappresentato le porzioni di estremit? (A,B) presentano medesimo spessore e medesima larghezza. In effetti la macchina ed il procedimento descritti funzionano perfettamente anche per nastri di spessore diverso. Per la giunzione di nastri a larghezza diversa ? sufficiente predisporre sul nastro di larghezza maggiore un smusso inclinato che ne riduca la larghezza fino alla larghezza dell'altro nastro. In alternativa lo smusso pu? essere eseguito successivamente alla giunzione delle porzioni di estremit?.

La macchina di saldatura (1) comprende un piano di appoggio (2), predisposto per sostenere le porzioni di estremit? (A,B) dei due nastri da giuntare tra loro in corrispondenza dei bordi di estremit? (AS,BS).

Mezzi di bloccaggio (31,32) sono predisposti per bloccare in una prefissata posizione le porzioni di estremit? (A,B) da giuntare tra loro. In una preferita forma di realizzazione, i mezzi di bloccaggio (31,32) comprendono due pressori (31,32) mobili lungo una direzione perpendicolare al piano di appoggio (2) tra una posizione di attiva, nella quale premono le porzioni di estremit? (A,B) a contatto del piano di appoggio (2), bloccandole, ed una posizione inattiva, nella quale non premono le porzioni di estremit? (A,B) a contatto del piano di appoggio (2). Preferibilmente i due pressori (31,32) sono mobili lungo rispettive guide verticali, ad esempio in forma di steli verticali, posizionate ai lati del piano di appoggio (2). I pressori (31,32) sono preferibilmente in forma di traverse orizzontali dotate di una superficie di pressione rivolta verso il basso e collocate trasversalmente all'asse longitudinale (Y). Mezzi motori, non illustrati in dettaglio in quanto sono alla portata del tecnico del settore, sono predisposti per comandare lo spostamento dei mezzi pressori (31,32) tra le posizioni attiva ed inattiva. Nella soluzione preferita lo spostamento dei mezzi pressori (31,32) avviene lungo una direzione verticale.

La macchina (1) comprende inoltre almeno una testa saldatrice (4), predisposta per scorrere lungo almeno una direzione trasversale (X) e per eseguire la saldatura delle porzioni di estremit? (A,B). Il moto della testa saldatrice (4) pu? essere comandato mediante mezzi motori noti per il tecnico del settore. Preferibilmente la direzione trasversale (X) ? parallela ai bordi di estremit? (AS,BS) delle porzioni di estremit? (A,B). La testa saldatrice (4) ? rappresentata solo schematicamente in quanto nota per il tecnico del settore. Possono essere previste pi? teste saldatrici (4) che operano in maniera sincronizzata. In una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa sono presenti due teste saldatrici (4).

La macchina secondo la presente invenzione comprende altres? due elementi di contenimento (51,52) mobili per assumere almeno una posizione attiva, nella quale sono posizionati a contatto dei bordi laterali (AL,BL) opposti delle porzioni di estremit? (A,B), a cavallo dei bordi di estremit? (AS,BS). Come visibile nelle figure 2 e 3, nella posizione attiva gli elementi di contenimento (51,52) definiscono sostanzialmente una sponda che delimita lateralmente i bordi di estremit? (AS,BS). Preferibilmente gli elementi di contenimento presentano un'altezza maggiore rispetto allo spessore delle porzioni di estremit? (A,B), e sono collocati in modo da sporgere parzialmente almeno al disopra delle porzioni di estremit?. In questo modo, il cordone di saldatura eseguito tra i bordi di estremit? (AS,BS) ? contenuto dagli elementi di contenimento (51,52) entro la larghezza (W) delle porzioni di estremit?, ovvero non pu? sporgere lateralmente dalle porzioni di estremit?. In altri termini, il gap (G) entro cui si posiziona il cordone di saldatura ? delimitato lateralmente dagli elementi di contenimento (51,52), cosicch? il cordone di saldatura non pu? in alcun caso sporgere al difuori dei bordi laterali (AL,BL) delle porzioni di estremit? (A,B).

Vantaggiosamente gli elementi di contenimento (51,52), almeno nella zona destinata ad entrare in contatto con il cordone di saldatura, sono realizzati in un materiale non fusibile alle temperature di saldatura. In questo modo gli elementi di contenimento (51,52) non aderiscono al cordone di saldatura e, successivamente al completamento della saldatura, possono essere rimossi agevolmente. Gli elementi di contenimento (51,52) possono essere realizzati, almeno in determinate zone, in materiale ceramico o rame al berillio, o altro materiale idoneo. In una preferita forma di realizzazione ciascun elemento di contenimento (51,52) comprende un inserto (51a,52a) destinato a posizionarsi a contatto dei bordi laterali delle porzioni di estremit? (A,B) a cavallo dei bordi di estremit? (AS,BS). Tale inserto ? destinato ad entrare in contatto con il cordone di saldatura, ed ? quindi realizzato in materiale non fusibile alle temperature di saldatura, ad esempio materiale ceramico o rame al berillio.

Un attuatore (61,62) ? predisposto per spostare l'inserto (51a,52a) tra la posizione attiva ed una posizione inattiva, nella quale ? discosto dalle porzioni di estremit? (A,B). Preferibilmente ciascun attuatore (61,62) ? un attuatore lineare mobile lungo una direzione parallela al piano di appoggio (2), ad esempio la direzione trasversale (X).

Un elemento di attacco (71,72) ? associato all'attuatore (61,62) per consentire una connessione amovibile dell'inserto (51a,52a) al proprio attuatore (61,62). Mezzi di fissaggio amovibili, comprendenti ad esempio una o pi? viti di fissaggio, sono predisposti per consentire il bloccaggio amovibile di ciascun inserto (51a,52a).

Preferibilmente l'elemento di attacco (71,72) ? orientabile nello spazio per consentire all'inserto (51a,52a) di disporsi parallelo ai bordi laterali delle porzioni di estremit? (A,B). Nella preferita forma di realizzazione, ciascun elemento di attacco (71,72) ? libero di ruotare, entro determinati limiti, attorno ad un asse orizzontale (S1,S2). In questo modo, quanto gli inserti (51a,52a) entrano in contatto con i bordi laterali delle porzioni di estremit? (A,B), gli elementi di attacco (71,72) ruotano ciascuno attorno al proprio asse orizzontale (S1,S2) per adattarsi alla posizione dei bordi laterali delle porzioni di estremit? (A,B), cosicch? gli inserti (51a,52a) si dispongono paralleli a contatto dei bordi laterali stessi. ? inoltre possibile dotare ciascun inserto (51a,52a) della possibilit? di ruotare, entro prefissati limiti, attorno ad un asse verticale (Z1,Z2). A tal fine, tra ciascun inserto (51a,52a) ed il proprio elemento di attacco (71,72) ? interposta una superficie cilindrica concentrica al rispettivo asse verticale (Z1,Z2). Ciascun inserto ? libero, entro un certo margine, di strisciare sulla superficie cilindrica in modo da variare la propria posizione angolare rispetto al proprio asse verticale (Z1,Z2).

Nella preferita forma di realizzazione ciascun attuatore (61,62) comprende una barra scorrevole (61a,62a), ad un'estremit? libera della quale ? disposto l'elemento di contenimento (51,52). In particolare, l'estremit? libera di ciascuna barra scorrevole (61a,62a) ? associata ad un elemento di attacco (71,72). Ciascun elemento di attacco (71,72) ? girevole entro determinati limiti attorno ad un proprio asse orizzontale (S1,S2) rispetto all'estremit? della barra scorrevole (61a,62a). In particolare, ciascun elemento di attacco (71,72) comprende una prima porzione, ed una seconda porzione tra loro serrabili per mezzo di una vite di fissaggio. Tali due porzioni serrano tra loro un rispettivo inseto (51a,52a) non sono rappresentate in dettaglio in quanto il tecnico del settore ? perfettamente in grado di trovare una configurazione idonea allo scopo.

La saldatura delle porzioni di estremit? (A,B) di due nastri da giuntare tra loro in corrispondenza di bordi di estremit? (AS,BS) pu? avvenire nelle seguenti modalit?.

Innanzitutto ? previsto bloccare le porzioni di estremit? (A,B) sul piano di appoggio (2), con i bordi di estremit? (AS,BS) accostati e paralleli tra loro ad una determinata distanza. Le due porzioni di estremit? (A,B) possono essere posizionate sul piano di appoggio (2) in maniera automatica. Ad esempio, la macchina secondo la presente invenzione pu? essere disposta lungo la linea di produzione in una stazione posta a monte della stazione di accumulo del nastro utilizzato nel ciclo produttivo. Come noto le stazioni di accumulo rendono libera la porzione di estremit? terminale o di coda del nastro. Tale porzione terminale o di coda pu? essere bloccata sul piano di appoggio (2), mediante l'attivazione dei mezzi di bloccaggio (31,32). La porzione di estremit? iniziale o di testa di una nuova bobina di nastro pu? parimenti essere bloccata nella posizione prevista sul piano di appoggio (2) mediante l'attivazione dei mezzi di bloccaggio.

Successivamente al bloccaggio delle porzioni di estremit? (A,B) ? possibile disporre i due elementi di contenimento (51,52) a contatto dei bordi laterali opposti delle porzioni di estremit? (A,B), a cavallo dei bordi di estremit? (AS,BS). Ci? avviene attivando gli attuatori (61,62) che portano gli elementi di contenimento nella posizione attiva. In tale posizione gli elementi di contenimento (51,52), ed in particolare gli inserti (51a,52a), sono a contatto dei bordi laterali opposti delle porzioni di estremit? (A,B), a cavallo dei bordi di estremit? (AS,BS), e delimitano lateralmente il gap definito tra i bordi di estremit? (AS,BS). Grazie alla possibilit? di variare la propria posizione angolare attorno ad un asse orizzontale e ad un asse verticale, gli inserti (51a,52a) si dispongono paralleli ai bordi laterali (AL,BL) delle porzioni di estremit? (A,B).

? quindi possibile saldare le porzioni di estremit? (A,B) lungo i bordi di estremit? (AS,BS) per l'intera estensione dei bordi di estremit? (AS,BS), comprese le zone laterali a contatto degli elementi di contenimento (51,52). Ci? avviene attivando la testa saldatrice (4) o le teste saldatrici (4) che eseguono la saldatura lungo l'intera larghezza (W) delle porzioni di estremit? (A,B). Il cordone di saldatura viene contenuto all'interno del gap tra i bordi di estremit? (AS,BS) dagli elementi di contenimento (51,52), senza possibilit? di sporgere dai bordi laterali delle porzioni di estremit? (A,B).

Successivamente al completamento della saldatura si pu? procedere al distacco degli elementi di contenimento (51,52) dalle porzioni di estremit? (A,B). Il cordone di saldatura rimane quindi complanare ai bordi laterali delle porzioni di estremit? (A;B), senza richiedere successive lavorazioni di aggiustamento o di finitura.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Macchina di saldatura, comprendente: un piano di appoggio (2), predisposto per sostenere le porzioni di estremit? (A,B) di due nastri da giuntare tra loro in corrispondenza di bordi di estremit? (AS,BS); mezzi di bloccaggio (31,32), predisposti per bloccare in una prefissata posizione le porzioni di estremit? (A,B) da giuntare tra loro; almeno una testa saldatrice (4), predisposta per scorrere lungo almeno una direzione trasversale (X); caratterizzata dal fatto di comprendere due elementi di contenimento (51,52) mobili per assumere almeno una posizione attiva, nella quale sono posizionati a contatto dei bordi laterali opposti delle porzioni di estremit? (A,B) a cavallo dei bordi di estremit? (AS,BS).
2) Macchina di saldatura secondo la rivendicazione 1, in cui gli elementi di contenimento (51,52) sono realizzati in un materiale non fusibile alle temperature di saldatura.
3) Macchina di saldatura secondo la rivendicazione 1, in cui ciascun elemento di contenimento (51,52) comprende: un inserto (51a,52a) destinato a posizionarsi a contatto dei bordi laterali delle porzioni di estremit? (A,B) a cavallo dei bordi di estremit? (AS,BS); un attuatore (61,62), predisposto per spostare l'inserto (51a,52a) tra la posizione attiva ed una posizione inattiva, nella quale ? discosto dalle porzioni di estremit? (A,B).
4) Macchina di saldatura secondo la rivendicazione 3, comprendente un elemento di attacco (71,72), associato all'attuatore (61,62), al quale ? associato l'inserto (51a,52a) in maniera amovibile, detto elemento di attacco (71,72) essendo orientabile nello spazio per consentire all'inserto (51a,52a) di disporsi parallelo ai bordi laterali delle porzioni di estremit? (A,B).
5) Macchina di saldatura secondo la rivendicazione 3, in cui ciascun attuatore (61,62) ? un attuatore lineare mobile lungo una direzione parallela al piano di appoggio (2).
6) Macchina di saldatura secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di bloccaggio (31,32) comprendono due pressori (31,32) mobili lungo una direzione perpendicolare al piano di appoggio (2) tra una posizione di attiva, nella quale premono le porzioni di estremit? (A,B) a contatto del piano di appoggio (2), bloccandole, ed una posizione inattiva, nella quale non premono le porzioni di estremit? (A,B) a contatto del piano di appoggio (2).
7) Metodo per la saldatura di porzioni di estremit? (A,B) di due nastri da giuntare tra loro in corrispondenza di bordi di estremit? (AS,BS), comprendente le seguenti fasi: bloccare le porzioni di estremit? (A,B) su un piano di appoggio (2), con i bordi di estremit? (AS,BS) accostati e paralleli tra loro ad una determinata distanza; disporre due elementi di contenimento (51,52) a contatto dei bordi laterali opposti delle porzioni di estremit? (A,B), a cavallo dei bordi di estremit? (AS,BS); saldare le porzioni di estremit? (A,B) lungo i bordi di estremit? (AS,BS) per l'intera estensione dei bordi di estremit? (AS,BS), comprese le zone laterali a contatto degli elementi di contenimento (51,52).
8) Metodo secondo la rivendicazione precedente, comprendente una fase di distacco degli elementi di contenimento (51,52) dalle porzioni di estremit? (A,B), successivamente alla fase di saldatura.