ITMO20090153A1 - Apparato di formatura - Google Patents

Description

SARONG SOCIETA’ PER AZIONI

Descrizione di invenzione industriale

Apparato di formatura

L’invenzione concerne un apparato di formatura per realizzare oggetti mediante formatura di un materiale in foglio termoformabile.

Con riferimento alla Figura 1, è descritto un apparato 100 di tipo noto per formare oggetti a partire da materiale in foglio 101 termoformabile. In particolare, l’apparato 100 consente di formare oggetti mediante formatura per compressione del materiale in foglio 101.

L’apparato 100 comprende una matrice 102 provvista di una faccia superiore 103 sulla quale è appoggiato il materiale in foglio 101. Nella matrice 102 è ricavata una cavità 104 configurata per ricevere, in una fase di formatura, il materiale in foglio 101 e conformata con la forma che deve avere l’oggetto da formare.

L’apparato 100 comprende inoltre un punzone 105 per cooperare con la cavità 104 per formare l’oggetto desiderato. Nella fase di formatura, il punzone 105 è mobile in avvicinamento alla matrice 102 e si impegna con la cavità 104 così da deformare il materiale in foglio 101 precedentemente riscaldato fino ad una temperatura tale da consentirne il rammollimento e la sua deformazione plastica. La matrice 102 è provvista di condotti 106 entro i quali scorre un fluido di raffreddamento atto a raffreddare rapidamente la matrice 102 e conseguentemente il materiale in foglio 101 deformato entro la cavità 104, così da conferire adeguate caratteristiche di rigidezza all’oggetto ottenuto.

Il punzone 105 è fissato su un elemento 107, a sua volta supportato da una campana 108 che delimita una zona di lavoro 109 chiusa, nella quale è disposto il punzone 105 e quindi nella quale viene ottenuto per formatura per compressione l’oggetto formato.

In una porzione superiore della campana 108 è ricavato un canale 110 entro cui scorre aria compressa riscaldata che può coadiuvare il punzone 105 per far aderire meglio il materiale in foglio 101 alle pareti della cavità 104.

Sono noti altresì apparati di formatura nei quali la campana è provvista di una piastra atta a riscontrare e mantenere premuto il materiale in foglio contro la matrice. Tale piastra è provvista di un foro posizionato al di sopra della cavità di formatura della matrice che consente il passaggio del punzone. La piastra contribuisce a mantenere uno spessore uniforme del materiale in foglio durante la formatura.

Un difetto dei suddetti apparati di formatura per compressione noti è che non consentono di realizzare oggetti allungati e di sezione trasversale ridotta, ossia oggetti molto estesi in profondità, con adeguati spessori delle pareti, tali da conferire a detti oggetti rigidezza e resistenza.

Ciò è dovuto al fatto che la quantità di materiale in foglio utilizzabile per ottenere un oggetto è limitata. Infatti, l’oggetto viene formato a partire da quella porzione di materiale in foglio precedentemente rammollito che si affaccia alla cavità della matrice. Pertanto, se l’oggetto da formare è molto profondo tale porzione di materiale origina pareti di spessore molto sottile, con ridotta rigidezza e resistenza.

Per ovviare a questo difetto, è necessario incrementare lo spessore del materiale in foglio utilizzato in tali apparati per aumentare la quantità di materiale disponibile per formare l’oggetto, il che comporta un notevole spreco di materiale e conseguentemente elevati costi di produzione dell’oggetto.

In alternativa, è necessario utilizzare apparati di formatura per iniezione che risultano tuttavia più complessi e costosi. Inoltre, la formatura per iniezione richiede l’impiego di materiale plastico più costoso.

Uno scopo della presente invenzione è migliorare gli apparati di formatura per formare oggetti a partire da materiale in foglio termoformabile.

Un altro scopo è ottenere un apparato di formatura che sia in grado di formare oggetti dotati di una qualsiasi forma desiderata, in particolare oggetti allungati e di sezione trasversale ridotta, ossia lunghi e stretti.

Un altro scopo ancora è ottenere un apparato di formatura che consenta di ottenere oggetti aventi adeguati spessori di parete e dunque buone caratteristiche meccanico-strutturali, in particolare opportuna rigidezza e resistenza.

Uno scopo ulteriore è ottenere un apparato che sia costruttivamente semplice.

Un altro scopo ancora ulteriore è ottenere un apparato che consenta di diminuire i costi di produzione degli oggetti. Tali scopi ed altri ancora sono tutti raggiunti da un apparato di formatura realizzato secondo una o più delle rivendicazioni sotto riportate.

Breve descrizione delle Figure:

Figura 1 è una sezione trasversale schematica di un apparato di formatura di tipo noto;

Figura 2 è una sezione trasversale schematica di un apparato di formatura secondo l’invenzione in una prima configurazione operativa;

Figura 3 è un dettaglio ingrandito di Figura 2;

Figura 4 è una sezione trasversale schematica dell’apparato di Figura 2 in una seconda configurazione operativa;

Figura 5 è una vista in pianta, parziale e schematica, di una matrice compresa nell’apparato di Figura 2;

Figura 6 è una vista dal basso, parziale e schematica, di una piastra compresa nell’apparato di Figura 2;

Figura 7 è una sezione trasversale schematica di un oggetto ottenibile mediante l’apparato secondo l’invenzione;

Figura 8 è una sezione trasversale schematica di un’altra versione di un apparato secondo l’invenzione.

Con riferimento alle Figure da 2 a 4 è mostrato un apparato 1 di formatura per formare per compressione un oggetto 2, mostrato in Figura 7, a partire da materiale 3 in foglio termoformabile.

L’apparato 1 può essere associato ad una macchina formatrice, non raffigurata, disposta per formare per compressione gli oggetti 2 a partire dal materiale 3 in foglio. In particolare tale macchina può comprendere una pluralità di stazioni di lavoro tra le quali una stazione di formatura a cui è associato l’apparato 1 ed altre stazioni precedenti e successive ad essa. Ad esempio a monte della stazione di formatura, è prevista una stazione di riscaldamento del materiale 3 in foglio per portarlo a temperature elevate tali da consentire il rammollimento e la sua deformazione plastica nella successiva stazione di formatura. Inoltre, a valle della stazione di formatura è prevista una stazione di tranciatura dove opportuni mezzi di taglio provvedono a separare gli oggetti 2 formati dal foglio di materiale 3 da cui sono stati ottenuti.

L’apparato 1 comprende una campana 20 ed una matrice 21, rispettivamente posizionate superiormente ed inferiormente rispetto al materiale 3 in foglio. La campana 20 delimita una zona di lavoro 22, chiusa, entro la quale avviene la formatura dell’oggetto 2.

La matrice 21 definisce una superficie di supporto 10 (Figura 5), sostanzialmente piana e configurata per supportare, in una fase di formatura, il materiale 3 in foglio. La matrice 21 è provvista di condotti 26 entro i quali scorre un fluido di raffreddamento atto a raffreddare rapidamente la matrice 21 e conseguentemente il materiale 3 in foglio deformato entro una cavità 4 ricavata nella matrice 21, così da conferire adeguate caratteristiche di rigidezza all’oggetto 2 ottenuto.

Nella matrice 21 è inoltre ricavato un vano 5 che può avere, in pianta, forma sostanzialmente circolare oppure poligonale.

Il vano 5 è configurato per ricevere una porzione 7 da formare del materiale 3 in foglio e comunica con una imboccatura 8 della cavità 4. In altre parole, la cavità 4 si sviluppa dal vano 5 da una parte opposta alla porzione 7 da formare.

La cavità 4 può avere forma sostanzialmente troncoconica, oppure cilindrica, oppure prismatica.

Il vano 5 ha, in pianta, un ingombro maggiore della cavità 4. Inoltre, il vano 5 comprende una parete 9 sostanzialmente parallela alla, e distanziata dalla, superficie di supporto 10.

Come mostrato nelle Figure 2, 4 e 5, la cavità 4 comprende pareti laterali 23 ed una parete di fondo 11, sostanzialmente parallela alla parete 9. Si noti che la parete di fondo 11 della cavità 4 è disposta per formare una parete di base 12 (Figura 7) degli oggetti 2.

Dalla parete di fondo 11 si sviluppa, sostanzialmente verticalmente e da una parte opposta rispetto all’imboccatura 8, un’apertura 24 che collega la cavità 4 con l’ambiente esterno. In particolare, l’apertura 24 è disposta per consentire all’aria presente nella cavità 4 di fuoriuscire nell’ambiente esterno durante la fase di formatura.

L’apparato 1 comprende inoltre una piastra 13 disposta per premere il materiale 3 in foglio contro la superficie di supporto 10. La piastra 13 è fissata alla campana 20 tramite elementi di fissaggio 25, in particolare viti filettate, ed è interposta tra la campana 20 e la matrice 21.

La piastra 13 è provvista di un foro 14 posizionato sostanzialmente al di sopra della cavità 4.

Inoltre, la piastra 13 comprende un ulteriore vano 16 comunicante con uno sbocco 17 (Figura 3) del foro 14 ed avente, in pianta, un ingombro maggiore del foro 14, come meglio mostrato in Figura 6. In altre parole, l’ulteriore vano 16 è ricavato nella piastra 13 da una parte opposta della zona di lavoro 22 rispetto al foro 14.

L’ulteriore vano 16 può avere, in pianta, forma sostanzialmente circolare oppure poligonale.

L’ulteriore vano 16 si affaccia al vano 5 così da definire una camera 18 delimitante la porzione 7 da formare del materiale 3 in foglio. Pertanto, nell’uso, la porzione 7 è sospesa all’interno della camera 18 in modo tale da non essere in contatto né con la piastra 13, né con la superficie di supporto 10. In altre parole, grazie alla presenza del vano 5 e dell’ulteriore vano 16, la porzione 7 non viene in contatto rispettivamente con la superficie di supporto 10 e con la piastra 13, che quindi non asportano calore dal materiale 3 in foglio. In tal modo la porzione 7 non viene raffreddata dal contatto con la superficie di supporto 10 e con la piastra 13, il che vanificherebbe, almeno in parte, il riscaldamento del materiale 3 in foglio eseguito in precedenza.

In particolare, il vano 5 e l’ulteriore vano 16 possono avere, in pianta, sostanzialmente uguale ingombro.

In una variante, non raffigurata, il vano 5 e l’ulteriore vano 16 possono avere, in pianta, ingombri diversi.

L’apparato 1 comprende mezzi operativi 6, 15 disposti per cooperare con la cavità 4 per formare gli oggetti 2. In particolare, i mezzi operativi 6, 15 comprendono un punzone 6 configurato per cooperare con la cavità 4 secondo un accoppiamento di forma. Il punzone 6 è mobile in avvicinamento alla matrice 21 e si impegna con la cavità 4 così da deformare il materiale 3 in foglio.

I mezzi operativi 6, 15 comprendono inoltre aria calda in pressione 15, scorrevole entro un canale 27 ricavato in una porzione superiore della campana 20. Il canale 27 sfocia nella zona di lavoro 22 per immettervi l’aria calda in pressione 15.

Nell’uso, il materiale 3 in foglio viene riscaldato nella stazione di riscaldamento che lo rammollisce e lo pone nelle migliori condizioni per essere formato per compressione nella successiva stazione di formatura.

L’apparato 1 è mostrato in Figura 2 in una prima configurazione operativa A nella quale il punzone 6 è in una posizione sollevata. Il punzone 6 resta in tale posizione mentre il materiale 3 in foglio da formare viene avanzato, opzionalmente in maniera intermittente. Quando il materiale 3 in foglio è fermo, il punzone 6 inizia a scendere per raggiungere una seconda posizione operativa B mostrata in Figura 4. Successivamente, il punzone 6 continua la sua discesa fino ad entrare pressoché completamente all’interno della cavità 4.

Il punzone 6, nel passaggio dalla prima configurazione operativa A alla seconda configurazione operativa B, attraversa in sequenza il foro 14, l’ulteriore vano 16 ed il vano 5 prima di essere ricevuto nella cavità 4. Quando il punzone 6 scende al di sotto della superficie di supporto 10, inizia a deformare plasticamente la porzione 7 del materiale 3 in foglio. Durante la discesa del punzone 6, può essere attivata anche aria in pressione 15 che viene condotta dal canale 27 all’interno della zona di lavoro 22 per coadiuvare il punzone 6 nel processo di formatura. In particolare, l’aria in pressione 15, opzionalmente riscaldata, coopera con il punzone 6 per far aderire meglio la porzione 7 di materiale 3 in foglio alle pareti laterali 23 ed alla parete di fondo 11 della cavità 4.

Una volta che il punzone 6 ha formato l’oggetto 2, quest’ultimo viene raffreddato rapidamente tramite il fluido che scorre nei condotti 26 - il che conferisce all’oggetto 2 formato adeguate caratteristiche di rigidezza - mentre il punzone 6 viene sollevato fino a tornare nella posizione sollevata della prima configurazione operativa A.

Successivamente, è possibile allontanare la matrice 21 dalla piastra 13 in una direzione sostanzialmente verticale e verso il basso, così che un operatore oppure un dispositivo di prelievo possa prelevare il materiale 3 in foglio sul quale è stato ricavato l’oggetto 2.

L’apparato 1 dell’invenzione consente di ottenere oggetti 2 dotati di desiderate caratteristiche di forma e, al contempo, di buone proprietà meccanico-strutturali.

Infatti, l’apparato 1 consente di ottenere oggetti 2 che si estendono molto in profondità, ossia in particolare, oggetti 2 lunghi e stretti. Ciò è dovuto alla presenza del vano 5 e dell’ulteriore vano 16 che consentono di avere a disposizione una quantità di materiale in foglio opportunamente rammollito maggiore per ottenere l’oggetto 2. In altre parole, l’oggetto 2 viene formato a partire dalla porzione 7 di materiale 3 in foglio che è delimitata dalla camera 18 definita dal vano 5 e dall’ulteriore vano 16.

Pertanto, se l’oggetto 2 da formare è molto profondo, è sufficiente prevedere un vano 5 ed un ulteriore vano 16 di dimensioni adeguate. Si noti inoltre che la presenza del vano 5 e dell’ulteriore vano 16 consente di mantenere la porzione 7 ad una temperatura elevata, ossia sostanzialmente alla temperatura di rammollimento raggiunta in una precedente stazione di riscaldamento. Viceversa, negli apparati noti – privi di tali vani – la piastra 13 e la superficie di supporto 10 asportano calore dal materiale 3 in foglio e pertanto il materiale è meno deformabile e la formatura per compressione più complessa e delicata da realizzare.

Inoltre, lo spessore dell’oggetto 2 così ottenuto è uniforme e l’oggetto 2 può avere una struttura molecolare pressoché omogenea. Si noti inoltre che l’apparato 1 consente anche di consumare una quantità inferiore di materiale 3 in foglio rispetto all’arte nota a parità di oggetti 2 ottenuti. Infatti, grazie alla presenza del vano 5 e dell’ulteriore vano 16 opportunamente dimensionati, lo spessore del materiale 3 in foglio può essere notevolmente inferiore rispetto agli spessori dei materiali in foglio solitamente utilizzati negli apparati noti, in particolare lo spessore del materiale 3 in foglio può essere 1/3 dello spessore dei fogli di materiale utilizzati negli apparati di formatura per compressione noti. Pertanto, l’apparato 1 è economico, in quanto consente di ridurre i costi di produzione degli oggetti 2, limitando il costo del materiale in foglio.

Ancora, si noti come l’apparato 1 dell’invenzione sia inoltre costruttivamente semplice.

In una variante, illustrata in Figura 8, è mostrato un apparato 50 comprendente tre punzoni 6 e tre cavità 4, ciascuna cooperante con un rispettivo punzone 6. I tre punzoni 6 sono collegati rigidamente tra loro in quanto sostenuti da un’unica piastra di supporto 51. Gli elementi dell’apparato 50 strutturalmente e funzionalmente analoghi agli elementi dell’apparato 1 sono indicati in Figura 8 con gli stessi numeri di riferimento ad essi associati nelle Figure da 2 a 6. Inoltre, il funzionamento di tale apparato 50 è sostanzialmente analogo a quello dell’apparato 1 sopradescritto ma consente di formare contemporaneamente tre oggetti 2.

In un’altra variante, non raffigurata, l’apparato può comprendere un numero di punzoni diverso da uno o da tre, ad esempio due, oppure un numero maggiore di tre. Si intende che in tale variante il numero di cavità della matrice deve essere lo stesso del numero di punzoni, al fine di garantire il corretto funzionamento dell’apparato.

In un’altra variante ancora, non raffigurata, i punzoni possono essere disposti su più di una fila, le file essendo tra loro parallele e comprendendo un numero di punzoni maggiore o uguale a uno. In altre parole, in tale variante, i punzoni sono disposti secondo una disposizione a reticolo. In un’altra variante, non raffigurata, l’apparato può comprendere il punzone ed essere privo dell’aria in pressione e di conseguenza dei mezzi a canale.

In un’altra variante, non raffigurata, l’apparato può comprendere solamente l’aria in pressione come mezzo operativo per formare oggetti da materiale in foglio, ed essere quindi privo del punzone.

In un’altra variante, non raffigurata, la piastra può comprendere il foro ed essere priva dell’ulteriore vano, il foro avendo in tale variante un ingombro, in pianta, sostanzialmente uguale a quello del vano ricavato nella matrice.

In un’altra variante, non raffigurata, la piastra 13 può essere sostituita da altri mezzi a piastra.

In un’altra variante, non raffigurata, il foro 14 può essere sostituito da altri mezzi a foro.

In un’altra variante, non raffigurata, i mezzi operativi 6, 15 possono essere sostituiti da altri mezzi operativi, diversi dal punzone 6 e dall’aria in pressione 15.

Sono inoltre possibili varianti e/o aggiunte a quanto sopra descritto e/o a quanto mostrato nei disegni allegati.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato (1) di formatura per realizzare oggetti (2) mediante formatura di un materiale (3) in foglio termoformabile, comprendente una superficie di supporto (10) per supportare detto materiale (3), mezzi formatori (4, 5, 6, 15, 16) provvisti di una cavità (4) per formare detti oggetti (2) e mezzi a piastra (13) per premere detto materiale (3) contro detta superficie di supporto (10), caratterizzato dal fatto che detti mezzi formatori (4, 5, 6, 15, 16) comprendono un vano (5) comunicante con una imboccatura (8) di detta cavità (4) ed avente, in pianta, un ingombro maggiore di detta cavità (4) ed un ulteriore vano (16) ricavato in detti mezzi a piastra (13) ed affacciantesi a detto vano (5) in modo da definire con detto vano (5) una camera (18) delimitante una porzione (7) da formare di detto materiale (3).
2. 2. Apparato secondo la rivendicazione 1, in cui detto vano (5) e/o detto ulteriore vano (16) hanno, in pianta, forma sostanzialmente circolare, oppure poligonale.
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 1, oppure 2, in cui detto vano (5) e detto ulteriore vano (16) hanno, in pianta, sostanzialmente uguale ingombro.
4. 4. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto vano (5) comprende una parete (9) sostanzialmente parallela ad, e distanziata da, detta superficie di supporto (10).
5. 5. Apparato secondo la rivendicazione 4, in cui detta cavità (4) comprende una parete di fondo (11) per formare una parete di base (12) di detti oggetti (2), detta parete di fondo (11) essendo sostanzialmente parallela a detta parete (9).
6. 6. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi a piastra (13) comprendono mezzi a foro (14) disposti per consentire il passaggio di mezzi operativi (6, 15) di detti mezzi formatori (4, 5, 6, 15, 16), detti mezzi operativi (6, 15) essendo disposti per cooperare con detta cavità (4) per formare detti oggetti (2).
7. 7. Apparato secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi operativi (6, 15) comprendono un punzone (6).
8. 8. Apparato secondo la rivendicazione 6, oppure 7, in cui detti mezzi operativi (6, 15) comprendono aria in pressione (15).
9. 9. Apparato secondo una delle rivendicazioni da 6 a 8, in cui detto ulteriore vano (16) comunica con uno sbocco (17) di detti mezzi a foro (14) ed ha, in pianta, un ingombro maggiore di detti mezzi a foro (14).