ITTO20120454A1 - Procedimento ed apparato per il trattamento di "scorching" di rivestimenti d'attrito di pastiglie freno - Google Patents

Description

"Procedimento ed apparato per il trattamento di “scorching†di rivestimenti d’attrito di pastiglie freno",

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione à ̈ relativa ai processi di trattamento termico ad alta temperatura di rivestimenti d’attrito di pastiglie freno. Più particolarmente, l’invenzione riguarda apparati e procedimenti per l’effettuazione del trattamento noto nel settore come “scorching†.

Tecnica anteriore

Il trattamento di scorching consiste essenzialmente in una bruciatura della superficie del rivestimento d’attrito delle pastiglie freno, onde degradarne la parte organica ed eliminare il fenomeno detto di “initial fade†, che rappresenta essenzialmente una riduzione delle proprietà frenanti in una pastiglia nuova, ancora non sufficientemente rodata.

Tradizionalmente l’operazione di scorching à ̈ eseguita industrialmente mediante l’apporto di calore sulla superficie del materiale d’attrito, ottenuto tramite conduzione diretta, segnatamente facendo strisciare le pastiglie su piastre riscaldate mediante resistenze elettriche o bruciatori a gas, oppure per irraggiamento, mediante generatori ad infrarosso. Entrambi questi procedimenti tradizionali - per quanto largamente utilizzati -sono difficilmente controllabili, in vista delle molte variabili che possono influire sul processo.

Da CA-A-1258560 à ̈ noto un procedimento per l’effettuazione dell’operazione di scorching tramite laser. In tale soluzione le pastiglie freno sono disposte in relativi supporti di posizionamento dedicati, con la superficie del rivestimento d’attrito rivolta verso l’altro. I supporti vengono caricati in successione su di un trasportatore azionato ad una velocità sostanzialmente costante, in modo da transitare inferiormente ad una pluralità di teste laser generalmente parallele, focalizzate in modo da generare ciascuna un fascio puntiforme o a spot sulla superficie del rivestimento d’attrito delle pastiglie. Gli spot laser generano in tal modo un’energia termica che determina sulla superficie del materiale d’attrito un numero di strisce trattate, intervallate a strisce non trattate. In corrispondenza delle strisce trattate, le componenti organiche e metalliche del materiale d’attrito vengono carbonizzate ed ossidate, rispettivamente, con il materiale stesso che viene ad assumere un coefficiente d’attrito maggiore rispetto al materiale delle restanti strisce non trattate.

A seguito del procedimento effettuato in accordo al citato documento anteriore non tutta la superficie d’attrito delle pastiglie da impiegarsi per la frenatura risulta sottoposta a scorching: di conseguenza - nell’impiego pratico delle pastiglie ed almeno in occasione delle prime frenature - si verifica il suddetto fenomeno di initial fading. Il procedimento noto prevede necessariamente l’impiego di una pluralità di teste laser, particolarmente laser CO2, con conseguente aumento della complessità e del costo della relativa apparecchiatura.

Onde risolvere tale inconveniente, EP-A-1262679 propone un procedimento di scorching in accordo al quale un unico fascio energetico stazionario, generato mediante un generatore laser a diodi, à ̈ focalizzato in modo non puntiforme, ovverosia in modo da ottenere un fascio laser di ampiezza tale da investire la superficie del rivestimento d’attrito delle pastiglie freno per tutta la sua larghezza. In questo caso le pastiglie freno sono condotte inferiormente al fascio laser stazionario mediante un nastro trasportatore a griglia, con una durata dell’azione del fascio laser sul materiale d’attrito compresa tra 3 e 15 secondi. Una tecnica analoga alla precedente à ̈ nota da EP-A-1262680, in accordo al quale l’intera superficie del rivestimento d’attrito viene trattata dal fascio laser non puntiforme in una singola passata.

Le due domande di brevetto europeo sopra citate si limitano a fornire indicazioni di massima per l’utilizzo di un fascio laser ai fini del trattamento di scorching dell’intera superficie d’attrito, senza tuttavia affrontare una problematica tipica del settore tecnico in questione, rappresentata dalla variabilità di dimensioni e, soprattutto, di forma delle pastiglie freno e dei relativi rivestimenti d’attrito.

Più particolarmente, le soluzioni descritte in EP-A-1262679 ed EP-A-1262680 si limitano a suggerire che il fascio laser deve avere ampiezza tale da interessare il rivestimento d’attrito per la sua intera larghezza, senza tuttavia considerare che tale rivestimento non ha necessariamente - ed in pratica non ha mai - una sagoma precisamente rettangolare. In realtà, il profilo periferico del rivestimento d’attrito à ̈ in genere contraddistinto da curvature - dovute alla necessità di copiare per quanto possibile la forma dei dischi freno, notoriamente di forma circolare - e talvolta da rientranze o fessure necessarie per il posizionamento di organi di fissaggio/riscontro delle pastiglie nell’ambito dei freni a disco. Inoltre, in taluni casi, l’area superficiale del rivestimento d’attrito di una pastiglia freno non deve essere interamente sottoposta a scorching.

Proprio in conseguenza di tale variabilità di forme, l’applicazione delle metodologie proposte in EP-A-1262679 ed EP-A-1262680 ha come conseguenza che il fascio laser ampio viene inevitabilmente ad incidere anche su zone periferiche della piastra di supporto della pastiglia freno, determinandone un surriscaldamento. Ciò può causare, ad esempio, l’indesiderata carbonizzazione di componenti organiche del materiale d’attrito in corrispondenza di sue zone di interfaccia con le suddette zone periferiche surriscaldate della piastra di supporto della pastiglia freno.

Per meglio esemplificare il concetto, nelle figure 1-4 sono rappresentate, a titolo meramente esemplificativo, quattro diverse pastiglie freno di concezione di per sé nota, tutte contraddistinte da una medesima tipologia di piastra di supporto, ma con rivestimenti d’attrito aventi sagome diverse. In tali figure, le pastiglie sono indicate con 1 nel loro complesso, mentre con 2 e con 3 sono indicate rispettivamente le relative piastre di supporto ed il relativo materiale d’attrito, la superficie d’attrito essendo indicata con 3a. Le piastre di supporto 2 sono realizzate in materiale metallico, ad esempio acciaio, mentre il rivestimento d’attrito 3 può essere costituito da una qualsiasi miscela nota nel settore, priva di amianto, ad esempio una miscela di cariche organiche e/o inorganiche, elastomeri organici e/o inorganici, materiali in fibra, lubrificanti, leganti organici, ed opzionalmente metalli e/o composti metallici e/o ceramici.

E’ agevole notare come il rivestimento 3 abbia superfici periferiche generalmente raggiate, segnatamente in corrispondenza del fronte e del retro della pastiglia 1. Nell’esempio esplicativo di figura 2, la superficie frontale del rivestimento 3 à ̈ anche contraddistinta dalla presenza di una rientranza 3b, decisamente più marcata rispetto a quelle presenti nelle pastiglie delle figure 1, 3 e 4. La pastiglia 1 di figura 3 ha un rivestimento 3 avente profilo periferico simile a quella di figura 1, ma la cui faccia superiore à ̈ contraddistinta dalla presenza di fresature laterali 3c, tra le quali risulta definita l’effettiva superficie d’attrito 3a che necessita di scorching. La figura 4 illustra invece il caso di una pastiglia 1 in cui la faccia superiore presenta una scanalatura intermedia 3d, che suddivide in due parti distinte la superficie d’attrito 3a. Si noti inoltre che, negli esempi forniti, anche le facce laterali del rivestimento d’attrito 3 non sono parallele, ma generalmente convergenti dal fronte in direzione del retro del materiale stesso.

Effettuando lo scorching delle pastiglie di cui alle figure 1-4 secondo la metodologia descritta in EP-A-1262679 ed EP-A-1262680, parte del fascio laser - di ampiezza tale da interessare per l’intera larghezza il materiale d’attrito - viene inevitabilmente portato ad incidere localmente anche sulla piastra di supporto 2, ad esempio in corrispondenza della zona intermedia del profilo arcuato posteriore del rivestimento 3, o in corrispondenza della sua rientranza frontale 3c, con ciò determinando sollecitazioni termiche indesiderate sulla piastra 2 ed un suo surriscaldamento, che può determinare anche un’indesiderata degradazione della parte organica del rivestimento d’attrito proprio in corrispondenza di zone della piastra 2 lambite dal fascio laser. Nel caso particolare delle figure 3 e 4, inoltre, anche le zone indicate con 3c e 3d verrebbero inevitabilmente sottoposte ad uno scorching indesiderato.

Sommario e scopo dell’invenzione

In vista di quanto sopra esposto, la presente invenzione si propone di indicare un procedimento ed un apparato per l’effettuazione dell’operazione di scorching di pastiglie freno che consenta di portare l’energia, e pertanto sviluppare calore, solamente laddove effettivamente necessario, ed evitare di scaldare zone delle pastiglie dove un innalzamento della temperatura potrebbe danneggiare irreparabilmente il prodotto. Altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di indicare un tale procedimento ed un tale apparato in grado di coniugare produttività e qualità costante e che siano utilizzabili con vantaggio per il trattamento di differenti versioni di pastiglie, contraddistinte da sagome diverse del materiale d’attrito.

Questo ed altri scopi ancora, che risulteranno maggiormente chiari in seguito, sono raggiunti secondo la presente invenzione da un procedimento di scorching avente le caratteristiche della rivendicazione 1. Gli scopi suddetti sono altresì raggiunti da un apparato di scorching avente le caratteristiche della rivendicazione 5. Caratteristiche preferite del procedimento e dell’apparato secondo l’invenzione sono elencate nelle sotto-rivendicazioni. Le rivendicazioni costituiscono parte integrante dell’insegnamento tecnico qui fornito in relazione all’invenzione.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue, effettuata con riferimento ai disegni annessi forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali:

- le figure 1, 2, 3 e 4 sono rappresentazioni schematiche in prospettiva di esempi di pastiglie freno, trattabili mediante il procedimento e l’apparato secondo l’invenzione;

- la figura 5 à ̈ una rappresentazione schematica, in elevazione laterale, di un apparato di scorching secondo una possibile implementazione dell’invenzione;

- la figura 6 à ̈ una vista in pianta di una porzione di un sistema di trasporto e guida dell’apparato di figura 5;

- la figura 7 à ̈ una vista in sezione di una porzione del sistema di trasporto e guida dell’apparato di figura 5;

- la figura 8 à ̈ una rappresentazione schematica di un gruppo di scansione laser dell’apparato di figura 5; e

- la figura 9 à ̈ una rappresentazione schematica di un apparato di scorching secondo una possibile variante dell’invenzione.

Descrizione di forme di attuazione preferite dell’invenzione

In figura 5, con 10 à ̈ indicato nel suo complesso un apparato di scorching secondo la presente invenzione. Nell’esempio raffigurato, l’apparato 10 à ̈ configurato come macchina “stand alone†; ovvero una macchina dedicata in modo esclusivo all’effettuazione dell’operazione di scorching, che viene alimentata con pastiglie freno 1 da trattare provenienti da una o più linee di rettifica, non collegate direttamente alla macchina stessa.

Si sottolinea tuttavia che, in forme di attuazione particolarmente vantaggiose dell’invenzione, l’apparato di scorching 10 à ̈ parte di una linea o macchina atta a eseguire una pluralità di diversi trattamenti sulle pastiglie, particolarmente a valle di una o più unità di rettifica delle pastiglie stesse. In tale ottica, ad esempio, il gruppo di scansione indicato complessivamente con 50 (qui comprendente un collimatore CL, una coppia di specchi azionati da galvanometri G1 e G2, una lente di focalizzazione FL e, preferibilmente, un aspiratore EX), possono essere installati a bordo di una macchina di rettifica, in qualità di ultima stazione di trattamento.

Nell’esempio illustrato, l’apparato 10 include un’unità di avanzamento o trasportatore 20, avente una rispettiva struttura portante 21 sul quale à ̈ assemblato un sistema di trasporto includente un albero motorizzato, di cui à ̈ visibile il motore 22, ed un albero tenditore folle 23, collegati da una doppia catena metallica, indicata con 24 nelle figure 6-7. Sulla doppia catena 24 sono montati organi metallici di avanzamento 25, preferibilmente a passo costante, per spingere le pastiglie 1 lungo l’asse longitudinale della struttura 21, secondo la direzione di avanzamento indicata con A. Come si vedrà, gli organi di avanzamento 25, in abbinamento a sistemi di guide e binari regolabili, consentono di ottenere l’allineamento delle pastiglie 1 alla perpendicolare dell’asse di movimentazione. Tale allineamento può essere facilitato, come nel caso qui illustrato, dalla forma sostanzialmente simmetrica delle piastre 2 delle pastiglie 1 e dalla curvatura caratteristica di piastre 2 e rivestimenti 3, dovuta alla necessità di copiare il più possibile la forma dei dischi freno, notoriamente di forma circolare.

All’albero di trascinamento motorizzato del trasportatore 20 à ̈ posto un sistema di rilevamento di posizione, rappresentato schematicamente in 26, ad esempio un encoder, configurato per riconoscere l’esatta posizione degli elementi di avanzamento 25 rispetto ad un riferimento predeterminato, e pertanto anche la posizione delle pastiglie 1 rispetto al medesimo riferimento.

Con 30 à ̈ indicata nel complesso una postazione di alimentazione, per effettuare per il carico delle pastiglie 1 sull’apparato 10 in modo semiautomatico. Nell’esempio, tale postazione include uno scivolo 31 posto all’esterno ed a monte della zona di lavorazione indicata con SA, adeguatamente protetta, in cui à ̈ effettuata l’operazione di scorching. Le pastiglie 1 possono essere ad esempio alimentate manualmente allo scivolo 31, che à ̈ provvisto di un sistema cadenzatore – in sé noto - per rilasciare singolarmente le pastiglie 1 sul trasportatore 20 in modo sincronizzato con il movimento degli elementi di avanzamento 25 associati alla doppia catena 24. In altre forme di attuazione, il caricamento delle pastiglie 1 sul trasportatore 11 può avvenire in modo automatico tramite un qualsiasi sistema di manipolazione noto nel settore, quale un sistema di presa e posizionamento (“pick and place†), ad esempio dotato di elettromagneti per la presa delle pastiglie da un magazzino ed il loro rilascio sul trasportatore 20 in modo sincronizzato al passaggio degli elementi di avanzamento 25. Come detto, inoltre, in forme di attuazione vantaggiose dell’invenzione, l’apparato di scorching secondo l’invenzione à ̈ integrato, quale ultima stazione di trattamento, in una macchina o linea più complessa, ad esempio una macchina di rettifica delle pastiglie: in tal caso, l’apparato (la stazione) di scorching sfrutta l’unità di avanzamento propria della macchina o linea di rettifica, che sarà di preferenza provvista dei sistemi regolabili in seguito descritti.

Sempre facendo riferimento all’esempio schematico illustrato, all’estremità di uscita del trasportatore 20, e quindi a valle ed all’esterno della zona di lavorazione SA, à ̈ prevista una stazione di scarico delle pastiglie 1, indicata nel complesso con 40: anche tale stazione di scarico può essere di qualsiasi concezione nota nel settore, la sua realizzazione prescindendo dalle finalità della presente invenzione.

Nell’esempio, la macchina 10 ha un’incastellatura 11 in cui à ̈ definita, in posizione intermedia alle stazioni di alimentazione 30 e di scarico 40, la zona di lavoro SA. La zona di lavoro SA à ̈ chiusa per ragioni di sicurezza, ad esempio tramite pannelli laterali e superiore e ad essa à ̈ di preferenza associato un sistema di aspirazione fumi, indicato con EX.

Nella parte inferiore della zona di lavoro SA si estende un tratto del trasportatore 20 intermedio alle stazioni 30 e 40, mentre nella sua parte superiore à ̈ posizionato un gruppo di scansione laser, indicato complessivamente con 50, in seguito descritto.

Aspetti particolarmente importanti di un processo di scorching mediante laser -non affrontati in EP-A-1262679 ed EP-A-1262680 - sono legati all’allineamento delle pastiglie rispetto alla linea di movimentazione, al centraggio delle pastiglie ed alla perpendicolarità rispetto al fuoco del fascio laser.

Per questo motivo, in una forma di attuazione preferita dell’invenzione, il trasportatore 20 à ̈ provvisto di un sistema di guida o vincolo laterale delle pastiglie 1, che à ̈ regolabile in funzione della tipologia delle pastiglie che debbono essere di volta in volta trattate. Molto preferibilmente, inoltre, anche le superfici sulle quali le piastre di supporto 2 delle pastiglie 1 sono fatta traslare o scorrere mediante dagli elementi di avanzamento 25 sono parte di un sistema di supporto che à ̈ regolabile in funzione della tipologia delle pastiglie che debbono essere di volta in volta trattate, e segnatamente della dimensione di larghezza delle loro piastre 2.

Ancora in figura 5, con CU à ̈ indicata schematicamente un’unità di controllo, in cui à ̈ implementata la logica di controllo che sovrintende al funzionamento dell’apparato 10 e nella quale à ̈ residente il relativo software di gestione. L’unità di controllo CU include un’interfaccia utente UI, che consente la selezione di programmi operativi predefiniti, differenziati tra loro a seconda delle diverse tipologie di pastiglie che possono essere trattare sull’apparato 10.

Con particolare riferimento alle figure 6 e 7, a bordo del trasportatore 20 sono installati almeno due organi a binario, longitudinalmente estesi, che realizzano appoggi o superfici localizzate per lo scorrimento per le piastre di supporto 2 delle pastiglie 1, nonché organi laterali di guida, anch’essi longitudinalmente estesi, che fungono da vincolo laterale per le pastiglie 1.

I due organi a binario, indicati con 27 ed in seguito definiti “binari†sono generalmente paralleli e regolabili, cioà ̈ possono traslabili o scorrevoli sopra al piano indicato con 27a, che à ̈ preferibilmente un piano magnetico, per consentire di variare la posizione relativa - più o meno prossima - dei binari stessi rispetto all’asse mediano M del trasportatore 11 e rispetto agli organi laterali di guida, indicati con 28 ed in seguito definiti per semplicità “guide laterali†. Tale possibilità di regolazione, oltre che permettere il trasporto di pastiglie 1 di differenti dimensioni d’ingombro - e segnatamente di differenti larghezze della relativa piastra 2 - ha soprattutto lo scopo di consentire l’appoggio di zone piane inferiori delle piastre 2 delle pastiglie 1 sui binari 27: In questo modo può essere agevolmente garantito il parallelismo delle pastiglie 1 rispetto al piano orizzontale, nonostante la presenza di eventuali pioli o protuberanze che spesso si trovano sul lato della piastra 2 opposta al rivestimento d’attrito 3 (si veda ad esempio figura 7, dove tre di tali protuberanze, non indicate, sono parzialmente visibili).

Nell’esempio raffigurato in figura 6, sono previste due guide laterali 28, generalmente parallele, che consentono di guidare con precisione le pastiglie 1 sul trasportatore 20. Anche la distanza tra le guide laterali 28 à ̈ regolabile ed esse sono previste - anche quando non à ̈ presente un’unità di carico 30 del tipo qui esemplificato -anche sulla struttura 21 del trasportatore 20, in modo da vincolare al preciso movimento lineare le pastiglie 1 nel corso del loro movimento sui binari 27 nella direzione di avanzamento A.

Nella forma di attuazione preferita dell’invenzione, ai binari 27 ed alle guide laterali 28 sono associati rispettivi sistemi di attuazione motorizzati, non visibili, gestiti dall’unità di controllo CU dell’apparato 10. In tal modo, nel momento in cui un operatore avvia l’esecuzione, sull’interfaccia utente UI, di un programma operativo relativo ad un determinato tipo (codice) di pastiglia da trattare, i due sistemi di attuazione regolano automaticamente le posizioni dei binari 27 e delle guide 28, per adattarsi alle pastiglie che verranno successivamente trattate nell’apparato 10.

In una forma di attuazione preferita, il movimento di regolazione dei binari 27 e delle guide 28 à ̈ realizzato mediante rispettivi sistemi di attuazione con viti a passo destrorso e sinistrorso, contrapposte in modo tale per cui il movimento di binari e guide sia sempre simmetrico in qualsiasi posizione essi vengono movimentati, come esemplificato dalle frecce in tratteggio di figura 7. I suddetti sistemi di attuazione sono indipendenti fra loro, in quanto le quote di posizionamento di binari e guide differiscono in dipendenza della forma della pastiglia (supporto metallico 2 e materiale d’attrito 3).

Di preferenza le guide 28 giacciono superiormente alla piastra 2 delle pastiglie 1, quando queste scorrono sui binari 27, in modo da espletare la loro funzione di vincolo sostanzialmente in corrispondenza dei lati opposti del materiale d’attrito 3 delle pastiglie 1, come esemplificato nelle figure 6 e 7. Sempre a titolo preferenziale, gli elementi di avanzamento 25 interferiscono, nel loro avanzamento, con un lato (il frontale o il posteriore) delle sole piastre 2.

In figura 8 Ã ̈ rappresentato in forma schematica il gruppo di scansione 50. In una forma di attuazione preferita, il generatore della radiazione laser impiegato, rappresentato schematicamente in LG, Ã ̈ un generatore laser a diodi, con potenza modulabile da 0 a circa 2000 W, particolarmente dotato di fibra ottica OF per il trasporto del fascio laser alla zona di lavorazione WA.

Il fascio laser B generato dal generatore laser a diodi viene portato, tramite la fibra ottica OF, ad un collimatore CL, ed indirizzato al dispositivo di scansione in senso stretto, che devia il fascio B di 90°, comunque in modo da puntarlo in direzione delle pastiglie 1 movimentate dal sottostante trasportatore 20.

Nella forma di attuazione preferita, il dispositivo di scansione impiegato prevede l’utilizzo di due specchi M1 e M2, preferibilmente raffreddati ad acqua e rivestiti superficialmente con materiali adatti alla riflessione del fascio laser, i quali specchi sono azionati secondo rispettivi assi di azionamento X e Y mediante galvanometri G1 e G2 ad alta velocità. Gli specchi M1 e M2 movimentati dai galvanometri G1 e G2 consentono di posizionare il fascio laser B in qualsiasi punto di un’area di lavoro WA definita dalla tipologia di una lente F-Theta FL. Il fascio B viene collimato di preferenza per l’ottenimento di uno spot di diametro compreso tra 1,5 e 3 mm, particolarmente un diametro approssimativamente di 2 mm.

Nell’esempio di attuazione qui considerato, à ̈ impiegata una lente F-Theta che copre un’area di lavoro WA di circa 250 x 250 mm. Per quanto non sia escluso l’impiego di lenti più grandi (ad esempio sino a coprire un’area di 400 x 400 mm) il limite di 250 x 250 mm deve intendersi preferibile poiché, oltre questa misura, la deformazione del fascio laser B può risultare troppo elevata per consentirne un buon puntamento ed una buona distribuzione dell’energia all’interno dello spot.

Grazie all’impiego di galvanometri G1 e G2, la velocità di spostamento del fascio B, e quindi del relativo spot puntiforme, à ̈ molto elevata, indicativamente sino a 6000 mm/sec; grazie a questa alta velocità, à ̈ possibile scansionare e quindi sottoporre a scorching - in tempi molto rapidi e particolarmente con precisione di 20µrad - l’intera superficie d’attrito 3a di ogni singola pastiglia 1 (come si à ̈ visto, la superficie d’attrito 3a non corrisponde necessariamente a tutta la superficie superiore del rivestimento 3 - si vedano i casi delle pastiglie delle figure 3 e 4).

Il percorso o traiettoria dello spot laser sulla superficie superiore del materiale d’attrito 3 della pastiglia 1 viene definito dall’unità di controllo CU che, all’atto della selezione del programma operativo selezionato in base al tipo di pastiglia, carica un file che identifica perfettamente il perimetro dell’area 3a da sottoporre a trattamento: all’interno di questa area à ̈ impostato il percorso o traiettoria che lo spot laser deve seguire per trattare l’area stessa, ad esempio con movimenti tipo rastering, eventualmente con ripetuti passaggi successivi. Il suddetto file, ad esempio un file grafico che ovviamente varia in funzione delle diverse tipologie di pastiglie da trattare, viene come detto caricato in automatico dall’unità di controllo CU quando sull’interfaccia utente UI à ̈ selezionato il programma di funzionamento corrispondente al codice/tipo di pastiglia da trattare.

Si apprezzerà che, grazie al dispositivo di scanner basato sull’impiego di due specchi e relativi galvanometri, nonché alla predisposizione di adeguati programmi operativi, risulta possibile sottoporre all’azione dello spot laser qualsiasi sagoma a piacimento, che possa ricopiare esattamente la superficie di interesse 3a del materiale d’attrito 3. Pertanto, con riferimento ad esempio alle pastiglie delle figure 1-2, il dispositivo di scansione verrà ad essere comandato in modo che lo spot laser sottoponga a scorching un’area 3a corrispondente all’intera faccia superiore del rivestimento d’attrito 3, seguendone con precisione il perimetro, nonostante la presenza di tratti raggiati e rientranze e senza rischi che il fascio B raggiunga la piastra 2. Parimenti, nel caso delle pastiglie di figura 3, risulta possibile effettuare lo scorching della sola area 3a intermedia alle due fresature 3b e, nel caso di figura 4, effettuare lo scorching delle sole aree 3a separate dalla scanalatura intermedia 3d.

Secondo una caratteristica importante dell’invenzione, il movimento dei galvanometri G1 e G2 viene comandato dall’unità di controllo tenendo contro del movimento delle pastiglie 1 nella direzione di avanzamento A sul trasportatore 20, onde consentire allo spot laser di “inseguire†la pastiglia 1 durante il suo transito nell’area di lavoro WA, ed eventualmente eseguire due o più passate identiche sulla sua superficie d’attrito 3a.

A tale scopo deve essere determinata la velocità di avanzamento delle pastiglie 1. Il parametro relativo alla velocità di avanzamento può essere un parametro fisso, essendo note le caratteristiche del trasportatore 20 e del suo sistema di motorizzazione. Di preferenza, tuttavia, la velocità di avanzamento del trasportatore 11 à ̈ costantemente rilevata, onde assicurare una maggiore precisione di trattamento. L’informazione di velocità può essere vantaggiosamente ottenuta sfruttando il precedentemente citato sistema di rilevamento 26 di posizione degli elementi di avanzamento 15, ad esempio impiegando allo scopo un encoder incrementale. In alternativa può essere previsto un apposito sistema di rilevazione, ad esempio basato sull’impiego di due sensori ottici o di prossimità, posti ad una distanza predefinita tra loro nella direzione di avanzamento e che vengono eccitati sequenzialmente dal passaggio degli elementi di avanzamento 25: essendo nota la distanza “d†tra i due sensori, e potendo l’unità di controllo CU conteggiare il tempo “t†che intercorre tra l’eccitazione sequenziale dei due sensori, la stessa unità CU à ̈ agevolmente in grado di calcolare la velocità di avanzamento “s†(s=d/t). Ovviamente, qualsiasi altro sistema noto può essere impiegato per la rilevazione della velocità di avanzamento delle pastiglie sul trasportatore 20 (ad esempio includente una dinamo tachimetrica o altro simile dispositivo sensore associato ad uno degli alberi del trasportatore 20).

Tramite un interpolatore implementato nell’unità di controllo CU il parametro rappresentativo della velocità di avanzamento delle pastiglie 1 à ̈ utilizzato per correggere la traiettoria del fascio laser predefinita mediante il precedentemente citato file che identifica il perimetro dell’area o delle aree 3a del materiale d’attrito che debbono essere sottoposte a scorching. In tal modo, grazie all’interpolatore, l’unità di controllo CU individua i nuovi punti della traiettoria per lo spot laser nell’ambito dell’area di lavoro WA, modificando i punti definiti nel suddetto file in funzione della variabile rappresentata dalla velocità di avanzamento.

Il funzionamento dell’apparato 10 può essere schematicamente riassunto nel modo che segue. Un operatore seleziona mediante l’interfaccia utente UI dell’unità di controllo CU il programma operativo corrispondente alla tipologia di pastiglie da trattare, con l’unità di controllo CU che comanda di conseguenza la regolazione in automatico della posizione dei binari 27 e delle guide 28, nonché il caricamento in memoria del file che identifica il perimetro delle superfici 3a per le particolari pastiglie da trattare, ovvero l’area o le aree della faccia superiore del materiale d’attrito da sottoporre a scorching (e quindi i punti teorici della traiettoria che lo spot laser dovrebbe compiere).

Dopo il caricamento di una certa quantità di pastiglie 1 nella stazione di alimentazione 30 – sufficiente all’avvio della lavorazione – l’apparato 10 viene avviato. La stazione 30 rilascia singolarmente le pastiglie 1, in modo sincronizzato al passaggio degli elementi di avanzamento 25, la cui posizione à ̈ nota, grazie al loro passo costante ed al sistema di rilevamento 26, tramite il quale all’unità di controllo CU à ̈ anche fornita la velocità di avanzamento. Come detto, le pastiglie 1 vengono spinte dagli elementi di avanzamento 25, con il vincolo laterale dato dalle guide laterali 28 ed il supporto locale dato dai binari 27 che garantiscono l’allineamento delle pastiglie rispetto alla linea di movimentazione, il centraggio delle pastiglie e la perpendicolarità della superficie delle pastiglie rispetto al fascio laser.

Quando una pastiglia penetra nell’ambito dell’area di lavoro WA (il che può essere rilevato tramite il sistema 26), l’unità di controllo CU comanda l’attivazione del generatore laser LG e dei galvanometri G1 e G2, di modo che i relativi specchi R1, R2 indirizzino lo spot laser di cui al fascio B sulla superficie 3a del rivestimento d’attrito 3.

I galvanometri vengono controllati di modo che lo spot laser compia una traiettoria tale da sottoporre a trattamento l’intera faccia superiore del rivestimento d’attrito 3 (pastiglie delle figure 1 e 2) o l’area o le aree predefinite 3a di tale faccia (pastiglie delle figure 3 e 4), mentre la pastiglia avanza nell’ambito dell’area di lavoro WA. Come detto, i punti della traiettoria effettiva seguita dallo spot laser sono determinati dall’interpolatore implementato nell’unità di controllo CU, sulla base delle coordinate predefinite tramite il suddetto file che identifica il perimetro delle aree da trattare, corrette in funzione della variabile rappresentata dalla velocità di avanzamento.

In questo modo lo spot laser apporta energia e sviluppa calore sulla superficie 3a del rivestimento 3, in modo non repentino e senza il rischio di portare a fusione le fibre metalliche che sono quasi sempre contenute all’interno delle mescole che compongono il materiale d’attrito. Il suddetto controllo del dispositivo di scansione consente di evitare che lo spot laser incida sulla piastra di supporto 2 delle pastiglie o su organi del trasportatore 20. I fumi che si originano a seguito della bruciatura superficiale del materiale d’attrito 3 vengono evacuati dalla zona di trattamento mediante il sistema di aspirazione EX.

Si apprezzerà che, aumentando la velocità con cui lo spot laser B scannerizza la superficie d’attrito 3a e - se necessario - ripetendo la scansione una o più volte, la temperatura superficiale del materiale d’attrito può essere portata a valori prossimi a 600-700 °C, che rappresenta il campo di temperature più adatte al tipo di lavorazione da effettuare.

Nel caso di pastiglie di grandi dimensioni e/o nel caso in cui si voglia penetrare più in profondità con il processo di bruciatura dei materiali organici, il processo di scorching può essere sdoppiato, ovverosia possono essere previsti due gruppi di scansione 50, uno a valle dell’altro lungo il trasportatore 20, come esemplificato in figura 9. In una realizzazione preferita, quale quella esemplificata in figura 9, tra i due gruppi 50 à ̈ installata un’unità di spazzolatura o di rettifica fine, indicata con 60, per la rimozione del primo strato carbonizzato (0,05/0,1 mm) mediante il primo gruppo 50. L’operazione di spazzolatura o rettifica fine eseguita dall’unità 60 consente una migliore penetrazione del fascio laser B del secondo gruppo 50.

E chiaro che numerose varianti sono possibile per la persona esperta al procedimento ed all’apparato descritto come esempio, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione così come definita nelle rivendicazioni allegate.

In precedenza si à ̈ fatto riferimento ad un’impostazione manuale del programma operativo dell’apparato 10, mediante l’interfaccia utente UI. Ovviamente, nulla vieta di associare all’unità di controllo CU sistemi di rilevamento automatico della tipologia di pastiglie alimentate all’apparato 10, ad esempio sistemi di riconoscimento ottico implementati con l’impiego di una telecamera.

Naturalmente, quando l’apparato secondo l’invenzione à ̈ parte di una macchina o linea comprendente più unità di lavorazione (ad esempio un’unità di rettifica ed un’unità di scorching), la logica di controllo del sistema laser sarà implementata nell’unità di controllo di una tale macchina o linea.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un procedimento per lo scorching di un rivestimento d’attrito di pastiglie freno, in cui le pastiglie freno (1) comprendono una piastra portante (2) recante un rivestimento d’attrito (3), in cui il procedimento comprende: a) muovere una successione di pastiglie freno (1) in una direzione d’avanzamento predeterminata (A); b) attivare almeno una sorgente di radiazione laser (LG) e dirigere un relativo fascio laser (B) verso una faccia superiore del rivestimento d’attrito (3) di una pastiglia freno (1) che à ̈ opposta alla piastra portante (2), mentre la pastiglia freno (1) à ̈ in movimento nella direzione di avanzamento (A), il procedimento essendo caratterizzato dai passi di: i) determinare una tipologia di pastiglie freno (1) il cui rivestimento d’attrito (3) deve essere sottoposto a scorching; ii) determinare almeno un’area (3a) della superficie della faccia superiore del rivestimento d’attrito (3) che deve essere sottoposta a scorching, detta area (3a) dipendendo dalla tipologia di pastiglie freno determinata; iii) determinare una velocità di movimento delle pastiglie freno (1) nella direzione di avanzamento (A); iv) concentrare il fascio laser (B) per produrre uno spot da indirizzare sulla faccia superiore del rivestimento d’attrito (3) e determinare per lo spot una traiettoria predeterminata che dipende da detta area (3a), alla traiettoria predeterminata corrispondendo una scansione di detta area (3a) da parte dello spot; v) controllare il movimento del fascio laser (B) in funzione della velocità determinata, per far compiere allo spot la traiettoria predeterminata nell’ambito di detta area mentre la pastiglia freno (1) à ̈ in movimento nella detta direzione di avanzamento (A) e con ciò realizzare lo scorching di detta area.
2. 2. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, comprendente traslare le pastiglie freno (1) nella direzione di avanzamento (A) facendo scorrere una faccia inferiore della loro piastra portante (2) che à ̈ opposta al rivestimento d’attrito (3) su almeno due organi a binario (27) sostanzialmente paralleli.
3. 3. Il procedimento secondo la rivendicazione 2, comprendente regolare la distanza tra i due organi a binario (27) in funzione delle dimensioni delle pastiglie freno (1) da sottoporre a scorching, particolarmente almeno in funzione della larghezza delle relative piastre portanti (2).
4. 4. Il procedimento secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, comprendente vincolare lateralmente le pastiglie freno (1) nel corso del loro spostamento lungo la direzione di avanzamento (A), tramite almeno due organi laterali di guida (28) sostanzialmente paralleli.
5. 5. Il procedimento secondo la rivendicazione 4, comprendente regolare la distanza tra i due organi laterali di guida (28) in funzione delle dimensioni delle pastiglie freno (1) da sottoporre a scorching, particolarmente almeno in funzione della larghezza del relativo rivestimento d’attrito (3).
6. 6. Il procedimento secondo la rivendicazione 5, in cui le piastre portanti (2) delle pastiglie freno (1) sono scorrevoli inferiormente agli organi laterali di guida (28), tali organi laterali di guida (28) realizzando la loro funzione di vincolo sostanzialmente in corrispondenza di lati opposti del rivestimento d’attrito (3) delle pastiglie freno (1).
7. 7. Il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il passo v) Ã ̈ eseguito almeno due volte per ciascuna pastiglia freno (1).
8. 8. Il procedimento secondo la rivendicazione 7, comprendente inoltre l’operazione di rimuovere uno strato carbonizzato del rivestimento d’attrito (3) tra due successive esecuzioni del passo v).
9. 9. Un apparato di scorching del rivestimento d’attrito di pastiglie freno, per pastiglie freno (1) che comprendono una piastra portante (2) recante un rivestimento d’attrito (3), per l’implementazione del procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, l’apparto comprendendo: - un sistema di controllo (CU), - mezzi trasportatori (20), per muovere una successione di pastiglie freno (1) in una direzione d’avanzamento predeterminata (A); b) almeno una sorgente di radiazione laser (LG) per generare un relativo fascio laser (B) da indirizzare verso una faccia del rivestimento d’attrito (3) di una pastiglia freno (1) che à ̈ opposta alla piastra portante (2), mentre la pastiglia freno (1) à ̈ in movimento in detta direzione di avanzamento (A), - mezzi (UI) per determinare la tipologia di pastiglie freno (1) il cui rivestimento d’attrito (3) deve essere sottoposto a scorching; - mezzi (CU) configurati per determinare - in dipendenza della tipologia di pastiglie freno determinata (1) - almeno un’area (3a) della superficie di detta faccia del rivestimento d’attrito (3) che deve essere sottoposta a scorching; - mezzi (26) per determinare una velocità di movimento delle pastiglie (1) nella direzione di avanzamento (A); - mezzi (OF, CL, G1, G2, M1, M2, FL) configurati per concentrare il fascio laser (B) per produrre uno spot da indirizzare sulla detta faccia del rivestimento d’attrito (3); - mezzi (CU) per determinare una traiettoria predeterminata per lo spot, che dipende da detta area (3a), alla traiettoria predeterminata corrispondendo una scansione di detta area da parte dello spot; e - mezzi (CU) per controllare il movimento del fascio laser (B) in funzione della velocità determinata, configurati per far compiere allo spot la traiettoria predeterminata nell’ambito di detta area mentre la pastiglia freno (1) à ̈ in movimento nella detta direzione di avanzamento (A) e con ciò realizzare lo scorching di detta area.
10. 10. L’apparato secondo la rivendicazione 9, in cui - i mezzi per concentrare il fascio laser (B) comprendono un gruppo di scansione (50) includente almeno due specchi (M1, M2), azionati secondo rispettivi assi di azionamento (X, Y), particolarmente mediante galvanometri (G1, G2), ed una lente di focalizzazione (FL), particolarmente una lente F-Theta, e - i mezzi per controllare il movimento del fascio laser (B) comprendono un interpolatore implementato nel sistema di controllo (CU), configurato per utilizzare un il parametro rappresentativo della velocità di avanzamento delle pastiglie freno (1) per identificare punti della traiettoria per lo spot nell’ambito di detta area mentre la pastiglia freno (1) à ̈ in movimento.
11. 11. L’apparato secondo la rivendicazione 9 o la rivendicazione 10, in cui i mezzi trasportatori (20) comprendono almeno due organi a binario (27) sostanzialmente paralleli, per supportare in modo scorrevole le pastiglie freno (1) in corrispondenza di una faccia inferiore della loro piastra portante (2) che à ̈ opposta al rivestimento d’attrito (3), l’apparato (10) comprendendo preferibilmente anche mezzi (27a) per regolare la distanza tra i due organi a binario (27) in funzione delle dimensioni delle pastiglie freno (1) da sottoporre a scorching, particolarmente almeno in funzione della larghezza delle relative piastre portanti (2).
12. 12. L’apparato secondo una delle rivendicazioni da 9 a 11, in cui i mezzi trasportatori (20) comprendono almeno due organi laterali di guida (28) sostanzialmente paralleli, per vincolare lateralmente le pastiglie freno (1) nel corso del loro spostamento lungo la direzione di avanzamento (A), l’apparato comprendendo preferibilmente anche mezzi per regolare la distanza tra i due organi laterali di guida (28) in funzione delle dimensioni delle pastiglie freno (1) da sottoporre a scorching, particolarmente almeno in funzione della larghezza del relativo rivestimento d’attrito (3).
13. 13. L’apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno un primo gruppo di scansione (50) ed un secondo gruppo di scansione (50) a valle del primo gruppo di scansione lungo i mezzi trasportatori (20), tra i due gruppi di scansione (50) essendo preferibilmente operativa un’unità di spazzolatura o di rettifica fine (60) per asportare dal rivestimento d’attrito (3) un suo primo strato carbonizzato a seguito del trattamento eseguito dal primo gruppo di scansione (50).