ITMO20130333A1

ITMO20130333A1 - Macchina per il taglio orbitale di tubi

Info

Publication number: ITMO20130333A1
Application number: IT000333A
Authority: IT
Inventors: Andrea Anesi; Aleardo Chezzi; Luciano Micali; Gianluca Vecchini
Original assignee: Oto S P A
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-06-07
Also published as: EP2881215B1; EP2881215A1

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“Macchina per il taglio orbitale di tubi”

La presente invenzione è relativa ad una macchina per il taglio orbitale di tubi e si colloca nel settore della produzione di spezzoni di tubo, per esempio a valle di una stazione di realizzazione di un tubo continuo a partire da una lamiera piegata e saldata longitudinalmente.

Sono attualmente note macchine per il taglio orbitale di tubi comprendenti un supporto anulare girevole attraverso cui passa il tubo da tagliare e supportante una o più teste di taglio montate sul supporto anulare e quindi girevoli attorno all’asse del tubo. Le teste di taglio realizzano il taglio di rispettive parti del tubo durante la rivoluzione delle teste di taglio attorno all’asse del tubo. Teste di taglio di tipo tradizionale comprendono, per esempio, lame circolari.

La movimentazione delle lame in avvicinamento ed allontanamento rispetto al tubo (necessaria per realizzare un impegno ed un disimpegno delle lame rispetto al tubo) è realizzata montando ciascuna testa di taglio su un rispettivo braccio oscillante o traslante a sua volta incernierato al supporto anulare e movimentato da un rispettivo motore elettrico. Ciò consente un movimento di avvicinamento ed allontanamento di ciascuna testa di taglio rispetto al tubo percorrendo una traiettoria circolare attorno all’asse di oscillazione del braccio oscillante.

Macchine di questa tipologia presentano tuttavia alcuni inconvenienti.

Al variare del diametro del tubo da tagliare, infatti, la testa di taglio assume differenti orientazioni rispetto al tubo a causa del movimento di rotazione attorno all’asse di oscillazione del braccio oscillante. Ciò porta frequentemente, ed inevitabilmente, la teste di taglio ad operare in condizioni di taglio geometricamente non corrette, in particolare in cui la testa di taglio non è orientata nella posizione ottimale (che corrisponde generalmente ad un’orientazione perpendicolare rispetto alla porzione di superficie esterna del tubo da tagliare).

Il suddetto inconveniente è maggiormente sentito nel caso di taglio di tubi a sezione non circolare. In tale situazione, infatti, durante la rotazione delle teste di taglio attorno al tubo la distanza tra le teste di taglio ed il profilo esterno del tubo varia continuamente e quindi la testa di taglio si trova ad operare in condizioni di taglio continuamente variabili e discosti dalla configurazione geometricamente ottimale, risultando quindi a rischio di esercitare un’azione di taglio non corretta, per esempio con angoli di impegno tra utensile di taglio e tubo non ottimali.

Pertanto, scopo della presente invenzione è rendere disponibile una macchina per il taglio orbitale di tubi che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

In particolare, è scopo della presente invenzione mettere a disposizione una macchina per il taglio orbitale di tubi che sia in grado di realizzare una corretta ed ottimale azione di taglio su tubi di differenti diametri.

E’ inoltre scopo dell’invenzione mettere a disposizione una macchina per il taglio orbitale di tubi che sia in grado di realizzare una corretta ed ottimale azione di taglio su tubi a sezione non circolare, per esempio quadrangolare o ellittica.

Lo scopo è pienamente raggiunto da una macchina per il taglio orbitale di tubi secondo la presente invenzione, che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate.

Le caratteristiche tecniche dell’invenzione, secondo il suddetto scopo, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, ed i vantaggi della stessa risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:

- la figura 1 illustra una vista frontale (lungo l’asse del tubo da tagliare) della macchina di figura 1;

- la figura 2 illustra una vista in sezione, secondo il piano orizzontale III-III di figura 1;

- la figura 3 illustra un particolare della macchina di figura 1.

In accordo con le figure annesse, con 1 è complessivamente rappresentata una macchina per il taglio orbitale di tubi (indicati con “T” nelle figure 1-3). Nelle figure 1-3 (che rappresentano una condizione virtuale di lavorazione) sono illustrati contemporaneamente differenti tipologie di tubi “T” atti ad essere processati dalla macchina 1, ed aventi sezioni differenti tra loro: tubi a sezione circolare, quadrata e rettangolare. I tubi processabili dalla macchina 1 potrebbero comunque avere anche ulteriori forme non illustrati, per esempio a sezione ellittica o generalmente poligonale.

Come visibile nelle figure 1 e 2, la macchina 100 comprende un telaio 1 sul quale è montato un supporto 2 girevole attorno ad un asse “X” preferibilmente orizzontale, e sostanzialmente coincidente con una direzione di avanzamento dei tubi “T” e preferibilmente coincidente con gli assi longitudinali dei tubi “T” in avanzamento. Il supporto 2 è girevole in modo noto e pertanto i mezzi per porre in rotazione il supporto girevole non verranno ulteriormente descritti.

Nella forma realizzativa illustrata il supporto 2 ha forma anulare, sviluppantesi lungo una linea chiusa, presentante un’apertura passante 3 disposta centralmente attraverso la quale transitano i tubi “T” in lavorazione. L’apertura 3 ha forma preferibilmente circolare, tuttavia potrebbe avere anche forme diverse.

Sul supporto 2 girevole è montata almeno una testa di taglio 4, mobile in rivoluzione attorno all’asse longitudinale “X”. Preferibilmente il supporto 2 è provvisto di due teste di taglio 4, che possono essere identiche tra loro, le quali sono simultaneamente girevoli nella medesima direzione secondo un movimento di rivoluzione attorno all’asse longitudinale “X”. Le due teste di taglio 4 sono preferibilmente disposte in posizione diametralmente opposta rispetto all’asse longitudinale “X”.

Ciascuna testa di taglio 4 comprende un utensile di taglio che, nella forma realizzativa preferita, comprende un laser. Alternativamente, potrebbero essere previsti altri tipi di utensili di taglio, per esempio teste di taglio al plasma o ad acqua o comunque, più in generale, teste di taglio utilizzanti tecnologie che non richiedono il contatto fisico tra testa di taglio e tubo. Le teste di taglio 4 sono mobili in avvicinamento ed in allontanamento rispetto all’asse longitudinale X. Ciò è ottenuto mediante una coppia di organi di movimentazione 5, applicati al supporto 2 e ciascuno dei quali operante su una rispettiva testa di taglio 4 per movimentarla in avvicinamento ed in allontanamento rispetto all’asse longitudinale (X). Preferibilmente, ciascun organo di movimentazione 5 sostiene direttamente la rispettiva testa di taglio 4. Anche gli organi di movimentazione, quindi, sono mobili secondo un movimento di rivoluzione attorno all’asse longitudinale “X”.

Le teste di taglio, invece, sono mobili in accordo con due movimenti distinti, il citato movimento di rivoluzione attorno all’asse longitudinale “X” impartito dal supporto girevole 2 (definito dal movimento di rivoluzione degli organi di movimentazione 5) ed il movimento relativo rispetto al supporto girevole 2, impartito dagli organi di movimentazione 5.

Gli organi di movimentazione 5 sono preferibilmente disposti anch’essi in posizione diametralmente opposta rispetto all’asse longitudinale “X”.

Nella forma realizzativa illustrata, e visibile in dettaglio in figura 3, ciascun organo di movimentazione 5 comprende un braccio oscillante 6 incernierato (per esempio ad una propria prima estremità) al supporto girevole 2 e quindi mobile in accordo con un movimento di oscillazione attorno ad un rispettivo asse “Y”. Nella forma illustrata il braccio oscillante 6 ha forma a gomito, tuttavia potrebbe avere forma differente.

Ciascuna testa di taglio 4 è applicata ad un rispettivo di detti bracci oscillanti 6 in posizione eccentrica rispetto al rispettivo asse di oscillazione “Y” (per esempio all’estremità opposta a quella incernierata al supporto girevole 2) in modo tale che un’oscillazione del braccio oscillante 6 determini una movimentazione della rispettiva testa di taglio 4 in avvicinamento ed allontanamento rispetto all’asse longitudinale “X”.

La movimentazione dei bracci oscillanti 6 attorno ai rispettivi assi di oscillazione “Y” è impartita da una coppia di motori elettrici 7, ciascuno associato ad un rispettivo braccio oscillante 6. I citati motori elettrici 7 di movimentazione dei bracci girevoli sono preferibilmente coassiali ai rispettivi assi di oscillazione “Y”.

Nell’ambito della presente descrizione con la dicitura “oscillante” si intende un movimento di rotazione attorno all’asse di oscillazione “Y” per un’ampiezza prefissata ed inferiore ad un valore prestabilito. Pertanto, l’oscillazione compiuta dai bracci 6 non è da intendersi necessariamente come un vero e proprio movimento continuo ed alternato ma un movimento di posizionamento che può servire, ad esempio, ad avvicinare le teste di taglio 4 ad un tubo “T” avente diametro ridotto oppure per far seguire (con un movimento che può essere continuo) alle teste di taglio 4 una traiettoria che ricalca sostanzialmente il profilo esterno di un tubo “T” non circolare.

L’asse di oscillazione “Y” è preferibilmente parallelo al summenzionato asse longitudinale “X” (figura 3). Tuttavia, l’asse di oscillazione “Y” potrebbe anche essere diversamente orientato, purchè adatto a consentire un movimento di avvicinamento ed allontanamento della rispettiva testa di taglio 4 rispetto all’asse longitudinale “X” a seguito di un’oscillazione del braccio oscillante 6 attorno al relativo asse di oscillazione “Y”.

Vantaggiosamente, ciascuna testa di taglio 4 è montata sul rispettivo organo di movimentazione 6 in modo regolabile almeno attorno ad un rispettivo asse di regolazione “Z”. Pertanto, le teste di taglio 4 sono mobili anche in accordo con un terzo movimento aggiuntivo rispetto ai due precedentemente descritti (rivoluzione attorno all’asse longitudinale “X” e relativo rispetto al supporto girevole 2).

Preferibilmente, l’asse di regolazione “Z” è parallelo all’asse “X” longitudinale e si mantiene tale in quanto anche l’asse di oscillazione “Y” è parallelo all’asse longitudinale “X” (figura 3).

Alternativamente, l’asse di regolazione “Z” può assumere anche differenti orientazioni purchè comunque adatto a consentire, indipendentemente dall’orientazione assunta dal braccio di oscillazione 6 attorno al rispettivo asse di oscillazione “Y”, una variazione dell’orientazione della testa di taglio 5 rispetto al tubo “T” in lavorazione, preferibilmente adatto a consentire alla testa di taglio 5 di assumere sempre una orientazione perpendicolare alla superficie esterna del tubo “T” (alla porzione dello stesso sottoposta a taglio).

La movimentazione di ciascuna testa di taglio 4 rispetto al rispettivo braccio oscillante 6, attorno al rispettivo asse di regolazione “Z”, è ottenuta mediante impiego di rispettivi mezzi di regolazione motorizzati 8, associati alle teste di taglio 4 e comprendenti per esempio rispettivi motori elettrici 9 ciascuno dei quali associato ad una rispettiva testa di taglio 4.

I citati motori elettrici 9 di movimentazione delle teste di taglio 4 attorno agli assi di regolazione “Z” sono preferibilmente coassiali ai rispettivi assi di regolazione “Z”.

Preferibilmente, ciascuna testa di taglio 4 è orientabile rispetto al rispettivo braccio oscillante 6 per un’escursione angolare compresa tra 60 e -60 gradi, preferibilmente compresa tra 40 e -40 gradi, attorno al rispettivo asse di regolazione “Z”.

Nella forma realizzativa illustrata ciascuna testa di taglio 4 è montata sul rispettivo braccio oscillante 6 in modo regolabile esclusivamente attorno al rispettivo asse di regolazione “Z”. In accordo con differenti forme realizzative non illustrate, tuttavia, ciascuna testa di taglio 4 potrebbe essere montata sul rispettivo braccio oscillante 6 in modo regolabile anche lungo altre direzioni o con gradi di libertà aggiuntivi (per esempio traslazione, o altro ancora).

In accordo con un aspetto particolarmente vantaggioso dell’invenzione, la macchina 1 secondo l’invenzione comprende inoltre un’unità di controllo (non illustrata) attiva sui mezzi di movimentazione 5 e sui mezzi di regolazione 8 e configurata per azionare i mezzi di movimentazione 5 ed i mezzi di regolazione 8 (per esempio in modo simultaneo o combinato) in modo tale da mantenere costante l’orientazione relativa tra ciascuna testa di taglio 4 e la porzione della superficie esterna del tubo “T” da tagliare durante la rivoluzione delle teste di taglio 4 attorno all’asse longitudinale (X). Preferibilmente, tale orientazione conferita alle teste di taglio 4 dall’unità di controllo durante la rivoluzione attorno all’asse longitudinale “X” è un’orientazione perpendicolare alla citata porzione della superficie del tubo “T” su cui agisce la testa di taglio 4.

La presente invenzione è suscettibile di varianti rientranti comunque nel medesimo concetto inventivo sopra esposto.

Sebbene si sia fatto riferimento ad una forma di realizzazione che comprende due teste di taglio 4, è prevista anche una forma di realizzazione nella quale una sola testa di taglio 4 è associata al supporto girevole 2.

Inoltre, il supporto girevole 2 potrebbe non avere forma anulare ma altre forme purchè comunque presentanti un’apertura passante per l’avanzamento dei tubi “T” ed atte a sostenere almeno una coppia di teste di taglio 4 in posizione reciproca diametralmente contrapposta rispetto all’asse longitudinale “X” ed a porre in rivoluzione le teste di taglio 4 attorno a tale asse “X”. Ciononostante, la forma anulare del supporto girevole 2 potrebbe essere comunque preferibile per ragioni di rigidezza strutturale.

Inoltre, il supporto 2 potrebbe non essere girevole ma potrebbe supportare, in modo girevole attorno all’asse longitudinale “X”, carrelli di supporto delle teste di taglio 4 e dei rispettivi mezzi di movimentazione 5 e di regolazione 8.

Ulteriormente, le teste di taglio 4 potrebbero essere anche più di due, diametralmente contrapposte a coppie oppure angolarmente equidistanziate tra loro, oppure potrebbe essere presente una sola testa di taglio 4.

La presente invenzione raggiunge gli scopi proposti, superando gli inconvenienti lamentati nella tecnica nota.

La regolabilità della posizione delle teste di taglio rispetto ai mezzi di movimentazione consente infatti di disporre le teste di taglio sempre nell’orientazione ottimale rispetto alla superficie esterna del tubo da tagliare indipendentemente dalla posizione assunta dai mezzi di movimentazione. I mezzi di movimentazione, infatti, specialmente nella forma di realizzazione con bracci oscillanti, determinano una rotazione delle teste di taglio di un angolo pari all’angolo di oscillazione di bracci stessi. Ciò, in caso di variazione del diametro del tubo da tagliare o nel caso di tubi di sezione non circolare determina un posizionamento non ottimale delle teste di taglio che si troverebbero in orientazioni inclinate rispetto a quella ottimale con riferimento al tubo. Tale problema è particolarmente marcato nel caso di teste di taglio laser, o altri sistemi simili, il cui utensile non gode della proprietà di simmetria assiale e quindi un’orientazione non perpendicolare dell’utensile rispetto alla superficie del tubo introduce problematiche di taglio, per esempio legate ad uno spessore di materiale maggiorato percepito dal fascio laser durante il taglio e quindi un maggior tempo di taglio ed un maggior consumo di energia.

La problematica è comunque sentita anche nel caso di utilizzo di teste di taglio con lama circolare, dal momento che nel caso di orientazione discosta da quella ottimale si otterrebbe una spinta inadeguata esercitata nella zona di taglio.

L’utilizzo dell’unità di controllo secondo l’invenzione inoltre consente di far seguire all’utensile della testa di taglio una traiettoria desiderata mantenendo l’utensile nell’orientazione desiderata con simultaneo controllo dei mezzi di regolazione e dei mezzi di movimentazione, pertanto durante il taglio di tubi a sezione non circolare l’utensile segue una traiettoria e riceve un’orientazione che in ogni punto della superficie da tagliare risultano essere sempre ottimali.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Macchina per il taglio orbitale di tubi, comprendente: - un supporto (2) sviluppantesi attorno ad un asse (X) longitudinale e presentante un’apertura passante (3), disposta su detto asse (X) longitudinale ed attraverso cui può essere fatto avanzare un tubo (T) da sezionare; - almeno una testa di taglio (4); - almeno un organo di movimentazione (5) applicato a detto supporto (2) e supportante la testa di taglio (4), detto organo di movimentazione (5) essendo mobile in accordo con un movimento di rivoluzione attorno a detto asse (X) longitudinale ed essendo configurato per movimentare la testa di taglio (4) in avvicinamento ed in allontanamento rispetto a detto asse longitudinale (X); caratterizzata dal fatto che la testa di taglio (4) è montata sull’organo di movimentazione (5) in modo regolabile almeno attorno ad un asse di regolazione (Z).
2. Macchina secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre mezzi di regolazione (8) motorizzati associati alla testa di taglio (4) per realizzare un movimento di regolazione della testa di taglio (4) rispetto all’organo di movimentazione (5) attorno a detto asse di regolazione (Z).
3. Macchina secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto asse di regolazione (Z) è parallelo a detto asse (X) longitudinale.
4. Macchina secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la testa di taglio (4) è orientabile rispetto all’organo di movimentazione (5) per un’escursione angolare compresa tra 60 e -60 gradi, preferibilmente compresa tra 40 e -40 gradi, attorno al rispettivo asse di regolazione (Z).
5. Macchina secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la testa di taglio (4) è montata sull’organo di movimentazione (5) in modo regolabile esclusivamente attorno a detto asse di regolazione (Z).
6. Macchina secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’organo di movimentazione (5) comprende un braccio oscillante (6) mobile in accordo con un movimento di oscillazione attorno ad un asse (Y) di oscillazione ed in cui la testa di taglio (4) è applicata ad un braccio oscillante (6) in posizione eccentrica rispetto all’asse di oscillazione (Y).
7. Macchina secondo la rivendicazione 6, in cui l’asse di oscillazione (Y) è parallelo a detto asse longitudinale (X).
8. Macchina secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto supporto (2) è girevole attorno a detto asse longitudinale (X) per muovere l’organo di movimentazione (5) e la testa di taglio (4) secondo una rotazione di rivoluzione attorno a detto asse longitudinale (X).
9. Macchina secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre un’unità di controllo attiva sull’organo di movimentazione (5) e sui mezzi di regolazione (8) e configurata per azionare detto organo di movimentazione (5) e detti mezzi di regolazione (8) in modo tale da mantenere costante una orientazione relativa, preferibilmente un’orientazione perpendicolare, tra la testa di taglio (4) ed una superficie esterna di un tubo (T) da tagliare inserito entro detta apertura passante (3) del supporto (2) durante una rivoluzione della testa di taglio (4) attorno a detto asse longitudinale (X).
10. Macchina secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta testa di taglio (4) è una testa di taglio laser.
11. Macchina secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente due teste di taglio (4) disposte su detto supporto (2) in posizione diametralmente opposta tra loro rispetto a detto asse longitudinale (X).