ITPC20110026A1 - Metodo e dispositivo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno - Google Patents

Description

Descrizione dell’ invenzione avente per titolo:

“METODO E DISPOSITIVO PER REALIZZARE UNA TENONATURA SU UN PROFILATO IN LEGNO”

La presente invenzione concerne un metodo e il relativo dispositivo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno.

In particolare l’invenzione concerne un metodo per lavorare il profilo di un tenone di profilati in legno come quelli utilizzati ad esempio per la realizzazione di telai di serramenti, porte o simili.

Come è noto, la tenonatura è una lavorazione che consiste nelfeseguire un intaglio con un determinato profilo sulla testata di elementi in legno, e in particolare di profilati, barre o simili, allo scopo di consentirne raccoppiamento e la giunzione.

Questa operazione, che consiste sostanzialmente nelfeseguire una fresatura con un apposito utensile di forma complementare a quello del profilo da realizzare, rappresenta la lavorazione più critica per quanto riguarda il rischio di scheggiatura del legno.

Il legno, difatti, è un materiale strutturalmente complesso costituito nella maggior parte dei casi da fibre che ne conferiscono durezza e resistenza e che in genere vengono disposte in direzione longitudinale nei pezzi di forma allungata come barre profilati e simili.

Dette fibre, inoltre, possono avere uno spessore minore o maggiore a seconda del tipo di legno considerato.

A causa di questa configurazione, quando si taglia un pezzo in legno lungo una direzione trasversale, sostanzialmente perpendicolare alle fibre, è praticamente impossibile evitarne la scheggiatura in corrispondenza dell’ultima porzione dello spessore tagliato, ovvero nel momento in cui l’utensile sta per uscire dal pezzo.

Allo stesso modo ciò accade anche durante la tenonatura quando l’utensile si muove trasversalmente rispetto alla direzione di sviluppo del profilato, ovvero trasversalmente a dette fibre.

Le fibre dell’ultima porzione che non è ancora stata tagliata dall’utensile, difatti, vengono spinte da detto utensile verso l’esterno del pezzo, fuoriuscendo e formando schegge che deturpano l’estetica del prodotto.

Oltre al problema estetico, i pezzi scheggiati presentano anche problemi funzionali, non rispettando più nemmeno gli standard qualitativi, e devono pertanto essere scartati.

Per risolvere questo problema sono state studiate diverse soluzioni. Un primo metodo prevede l’utilizzo di una controsagoma, solitamente realizzata in legno molto duro, riproducente lo stesso profilo della tenonatura da realizzare e che viene collocata a fianco del pezzo in corrispondenza della faccia di uscita dell’utensile.

La funzione di detta controsagoma è quella di mantenere in posizione le fibre più esterne, ovvero le ultime che devono essere tagliate, impedendo che vengano spinte e trascinate verso l’esterno dallo stesso utensile.

Questa soluzione, se pur di semplice applicazione, comporta però numerosi svantaggi.

Con questo metodo difatti, ogni volta è richiesto l’utilizzo di una controsagoma con un profilo di taglio corrispondente alla tenonatura da realizzare.

Per questo motivo, per poter produrre diverse tipologie di profilati, bisogna disporre di un elevato numero di controsagome, tutte con un diverso profilo realizzato ad hoc in funzione tenonature da eseguire su ciascun pezzo.

Oltre al costo per la realizzazione di tutte le controsagome, ciò comporta anche la necessità di uno spazio dove poter stoccare tutte quelle inutilizzate.

Anche la sostituzione delle controsagome, da eseguire ogni qualvolta è variata la forma della tenonatura da realizzare, comporta necessariamente un aumento dei tempi di produzione e incide sui costi di produzione del semilavorato.

Un secondo metodo prevede invece di utilizzare un apposito dispositivo antischeggiatura atto a realizzare, sulla faccia di uscita dell’utensile dal pezzo, una piccola incisione avente il medesimo profilo di quello della tenonatura da realizzare.

Questa piccola incisione (avente una larghezza e profondità di circa 2 - 3 mm) consente di tagliare preventivamente le fibre più esterne, ovvero quelle soggette a scheggiatura durante la fuoriuscita dell’utensile dal pezzo, impendendo che il fenomeno si verifichi.

Dal brevetto italiano N. 1364 120 della stessa richiedente è noto un dispositivo per realizzare incisioni di questo tipo, comprendente una piccola fresa a candela azionata da un motore pneumatico atta a praticaree detta incisione avente il medesimo profilo della tenonatura che sarà realizzata dall’utensile.

Anche questo metodo e il relativo dispositivo presentano però alcuni svantaggi.

Per poter movimentare velocemente e precisamente la fresa, questa e il relativo motore debbono avere dimensioni e un peso limitato, per contenerne le inerzie delle masse in movimento.

Questo fa si che la profondità massima di una passata consentita con questo tipo di frese sia di circa 2 o 3 millimetri al massimo. Se in alcuni casi questa profondità è sufficiente a impedire completamente il fenomeno della scheggiatura, in altri casi, in particolare con legni molto fibrosi o a fibra grossa, è necessaria un incisione più profonda e quindi una ulteriore passata con un aumento dei tempi di lavorazione non trascurabile.

Il dispositivo inoltre risulta abbastanza delicato sia per quanto riguarda la fragilità della fresa (date le piccole dimensioni), sia per quanto riguarda il motore pneumatico.

Il motore pneumatico difatti necessita di un filtraggio delParia molto accurato, per evitare che piccoli detriti aspirati possano danneggiare la turbina interna, con un aumento dei costi di gestione e manutenzione.

In questo contesto, lo scopo della presente invenzione è quello di proporre un metodo e un dispositivo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, che superi gli inconvenienti della tecnica nota. In dettaglio, è scopo dell’invenzione proporre un metodo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, e il relativo dispositivo, che impedisca il fenomeno della scheggiatura durante la tenonatura con qualsiasi tipo di legno.

Ancora più in dettaglio è scopo dell’invenzione proporre un metodo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, e il relativo dispositivo, che consenta di ridurre in maniera sensibile i tempi di lavorazione rispetto ai dispositivi della tecnica nota.

Ulteriore scopo della presente innovazione è quello di proporre un dispositivo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, che sia robusto, affidabile e che non necessiti di particolare manutenzione.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, economico, di semplice realizzazione e che non comporti sostanziali variazioni costruttive rispetto ai dispositivi noti.

Gli scopi summenzionati sono sostanzialmente raggiunti da un metodo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, conforme ad una o più delle rivendicazioni allegate.

In particolare questi scopi sono raggiunti da un metodo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, con un profilo predeterminato, caratterizzata dal fatto di prevedere le seguenti fasi consistenti nel:

individuazione dei tratti critici di detto profilo di tenonatura su almeno una faccia laterale del profilato dove vi è rischio di formazione di schegge;

esecuzione di un incisione con un utensile su detta faccia laterale solo in corrispondenza di ciascuno di detti tratti critici, in una stazione di incisione;

- esecuzione della tenonatura con un utensile in una stazione di lavorazione.

Ancora più in particolare il metodo secondo l’invenzione prevede che detta incisione sia realizzata in corrispondenza di tratti del profilo di tenonatura orientati trasversalmente rispetto alla direzione longitudinale del profilato.

Il dispositivo secondo l’invenzione comprende una stazione di incisione e una stazione di lavorazione, detta stazione di incisione essendo provvista di un utensile rotante attorno a un asse parallelo a detta faccia laterale del profilato, e in particolare di una fresa a disco.

In questo modo è possibile tagliare in una sola passata solamente le fibre che potrebbero scheggiarsi, operando quindi in modo più selettivo e razionale.

La fresa a disco inoltre, a differenza dei sistemi noti, garantisce una migliore penetrazione nel materiale con un limitatissimo pericolo di rottura.

Ciò permette di ottenere una riduzione dei tempi di lavorazione, un’ottima qualità di finitura e precisione dei pezzi e una grande affidabilità.

Altre caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente chiari nella descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di un esempio di realizzazione preferita, ma non esclusiva dell’invenzione, come illustrato nelle figure allegate in cui:

• la figura 1 è una vista prospettica di un dispositivo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, secondo l’invenzione;

• le figure 2a e 2b sono rispettivamente una vista frontale e una vista dall’alto del dispositivo di figura 1;

• la figura 3 è una vista prospettica di un dettaglio del dispositivo di figura 1 durante una prima fase della lavorazione di un profilato, secondo il metodo dell’invenzione;

• le figure da 4a a 4d sono rispettivamente due viste laterali, una vista prospettica e una vista dall’alto di un profilato lavorato secondo una prima variante del metodo dell’invenzione;

• le figure da 5a a 5c sono rispettivamente due viste laterali e una vista prospettica di un profilato lavorato secondo una seconda variante del metodo dell’invenzione;

• la figura 6 è una vista prospettica di un dettaglio del dispositivo di figura 1 durante una seconda fase della lavorazione di un profilato, secondo il metodo dell’invenzione.

Con riferimento alle figure 1 e 2 allegate il dispositivo 1 per realizzare una tenonatura su un profilato in legno comprende un basamento 2 sul quale è montata una stazione di incisione, indicata nel complesso con 3, e una stazione di lavorazione indicata nel complesso con 4.

Un profilato P da lavorare è movimentato attraverso dette stazioni, lungo un asse X, tramite un carro portapezzo 5 montato scorrevolmente su un fianco del basamento 2 tramite guide 6 e provvisto di ganasce 7 atte a mantenere il pezzo in posizione durante l’azione dell’utensile.

Per profilati particolarmente lunghi, preferibilmente è prevista una struttura di sostegno 8 atta a sostenere la porzione del profilato che sporge a sbalzo da dette ganasce 7, durante la traslazione dello stesso attraverso le stazioni.

Secondo la forma di realizzazione illustrata, la stazione di lavorazione 4 comprende una slitta 9 sul quale è montato un primo mandrino 10.

Detta slitta 9 è montata sul basamento 2 tramite guide 1 1 con la possibilità di traslare lungo un asse Y 1 sostanzialmente perpendicolare all’asse X (fig. 2b).

Anche il mandrino 10 a sua volta è montato sulla slitta 9 tramite guide 12, potendo traslare lungo un asse ZI sostanzialmente verticale.

Sulla testa del mandrino è montato un utensile 13, di tipo noto, configurato per eseguire una lavorazione di tenonatura su una testata del profilato P.

Una volta posizionato l’utensile 13 nella posizione prevista, il mandrino 10 viene bloccato in una posizione fissa e la lavorazione avviene muovendo il profilato P lungo l’asse X contro detto utensile 13 (fig. 6).

Con particolare riferimento alla figura 3, secondo l’invenzione il dispositivo 1 comprende anche una stazione di incisione 3 atta eseguire una ulteriore lavorazione, che precede la vera e propria tenonatura, grazie alla quale è possibile evitare la formazione di schegge su una faccia laterale F2 del profilato.

Nel dettaglio detta stazione di incisione 3 comprende un secondo mandrino 14 rotante attorno ad un asse Z2, sostanzialmente parallelo a detta faccia F2 del profilato, su quale è montato un utensile 15.

Secondo l’invenzione detto utensile 15, posto in rotazione attorno a detto asse Z2, è configurato in maniera da asportare una porzione di materiale da una faccia laterale del profilato, e in particolare dalla faccia F2 di uscita dell’utensile 13 di tenonatura.

Secondo una forma di realizzazione preferita, detto utensile è costituito da una fresa a disco 16 collegata al mandrino tramite un albero di supporto 17.

Anche il secondo mandrino 14, come il primo mandrino 10, è montato scorrevolmente, lungo l’asse Z2, su una slitta 18 tramite guide 20. Detta slitta a sua volta è montata sul basamento 2 tramite guide 19 con la possibilità di scorrere lungo un asse Y2.

Le posizioni dei mandrini, delle slitte e del carro portapezzo sono tutte note e gestite da un controllo numerico non illustrato nelle figure.

Per impedire la formazione di schegge sul profilato, il metodo secondo l’invenzione prevede di effettuare una prima lavorazione di incisione su una faccia laterale F2 del profilato, ovvero la faccia di uscita dell’utensile 13 di tenonatura, e la successiva lavorazione di tenonatura per realizzare sulla testata del pezzo un determinato profilo T desiderato (figg. 4a e 5a) .

Su questa faccia del profilato difatti si trovano le fibre più critiche dal punto di vista della scheggiatura, quelle più esterne, che necessitano di una preventiva rottura o taglio per evitare che vengano spinte verso l’esterno dall’utensile nel tratto finale della sua corsa formando schegge.

Caratteristica dell’invenzione è quella di prevedere la realizzazione di detta incisione, che precede la tenonatura, solamente in corrispondenza dei punti critici dove effettivamente vi è il rischio di formazione di schegge a seguito del passaggio dell’utensile di tenonatura.

In particolare il metodo, secondo l’invenzione, prevede quindi una prima fase di individuazione dei tratti critici di un profilo T di tenonatura che si vuole realizzare, dove vi è rischio di scheggiatura. Come già accennato in precedenza i tratti più critici sono quelli dove il taglio avviene lungo una direzione sostanzialmente trasversale rispetto alle fibre.

Più in dettaglio il metodo prevede quindi di individuare i tratti del profilo T che sono disposti trasversalmente alle fibre del materiale. I profili di tenonatura, specialmente per l’utilizzo nei serramenti, sono composti da una linea spezzata con tratti O, orientati parallelamente alla direzione longitudinale del profilato, e tratti V, trasversali o perpendicolari a detta direzione (figure 4 e 5) .

Essendo le fibre disposte generalmente lungo l’asse longitudinale del profilato, i tratti critici in genere risultano essere i tratti V orientati trasversalmente rispetto al profilato.

Una volta individuati detti tratti critici V, il controllo numerico della macchina è programmato per effettuare una incisione I in corrispondenza di ciascuno di detti punti tramite l’utensile 15.

Nel dettaglio detta incisione I, essendo realizzata tramite una fresa 16, rotante attorno all’asse Z2, parallelo alla faccia da lavorare, presenta un impronta con una sezione di forma sostanzialmente rettangolare se osservata lungo l’asse X (fig. 4b), e di forma a settore circolare se osservata lungo l’asse Z2 (figg. 4c e 4d) .

La profondità di detta impronta può essere fatta variare in funzione della tipologia di legno che deve essere lavorato traslando più o meno il profilato lungo l’asse X per far penetrare più o meno la fresa 16 sulla faccia laterale F2 del profilato.

Grazie all’utilizzo di una fresa a disco è possibile effettuare incisioni con una profondità fino a 10 mm in una sola passata senza rischiare rotture dell’utensile.

Questa profondità garantisce il taglio di tutte le fibre esterne interessate dal fenomeno della scheggiatura con qualsiasi tipo di legno, anche i più fibrosi o a fibra grossa.

Variando la profondità dell’incisione I, a pari diametro della fresa 16, varia anche l’area della sua impronta rettangolare sulla faccia laterale F2; tuttavia questo parametro non è importante ai fini della lavorazione purché un lato dell’impronta si trovi in corrispondenza di un tratto V del profilo T e che detta impronta non oltrepassi detto profilo (figg. 4b e 5b).

Nel caso in cui la profondità della tenonatura sia particolarmente ridotta, come nell’esempio di figura 5, le incisioni I realizzate in corrispondenza di ciascun tratto V possono estendersi fino alla testata H del profilato, in funzione delle dimensioni della fresa 16 utilizzata e quindi della dimensione minima dell’impronta.

In questo caso è possibile mantenere il profilato fermo rispetto all’asse X e traslare l’utensile 15 lungo l’asse Y2 incontro al pezzo dalla faccia di testata H fino al tratto critico V.

Secondo una variante, il metodo dell’invenzione prevede di effettuare l’incisione durante la traslazione del pezzo lungo l’asse X in direzione della stazione di lavorazione 4.

In questo caso l’utensile 15 è fatto traslare nella stessa direzione X del profilato con una velocità Vu maggiore della velocità di avanzamento V del carro portapezzo 5.

La differenza fra le velocità Vu e V è la velocità di avanzamento con la quale l’utensile penetra nella faccia F2 del profilato.

Nel caso in cui la profondità della tenonatura sia particolarmente ridotta (fig. 5) l’utensile 15 è traslato lungo l’asse X con una velocità V uguale a quella del carro portapezzo in maniera che non vi sia uno spostamento relativo fra essi.

L’incisione viene invece eseguita traslando l’utensile anche lungo l’asse Y2 dalla faccia di testata H fino al tratto critico V.

A questo scopo la slitta 18 della stazione di incisione sarà provvista d guide (non illustrate in figura) per consentire lo spostamento della stessa, e quindi dell’utensile 15, lungo l’asse X.

Il metodo secondo l’invenzione consente un notevole risparmio di tempo nel ciclo di lavorazione in quanto l’asportazione di materiale è limitata e circoscritta solo alle zone in cui questa restituisce un vantaggio tangibile nella limitazione della formazione di schegge.

Grazie all’adozione di una stazione di incisione come quella descritta è possibile effettuare l’incisione tramite una fresa a disco che consente profondità di passata elevate senza alcun rischio di rottura dei taglienti.

Anche le velocità di avanzamento lineari possono essere molto maggiori rispetto ai dispositivi della tecnica nota.

Il dispositivo così come configurato inoltre risulta più economico, utilizzando componentistica e cablaggi standard, e più affidabile grazie all’adozione di un motore elettrico, rispetto all’utilizzo di motori pneumatici.

La presente invenzione, così come descritta e illustrata, è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte comprese nell’ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, con un profilo (T) predeterminato, caratterizzata dal fatto di prevedere le seguenti fasi consistenti nel: - individuazione dei tratti critici di detto profilo (T) di tenonatura su almeno una faccia laterale (F2) del profilato dove vi è rischio di formazione di schegge; - esecuzione di un incisione (I) con un utensile (15) su detta faccia laterale solo in corrispondenza di ciascuno di detti tratti critici, in una stazione di incisione (3); - esecuzione della tenonatura con un utensile (13) in una stazione di lavorazione (4).
2. 2. Metodo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta incisione (I) è realizzata in corrispondenza di tratti (V) del profilo (T) di tenonatura orientati trasversalmente rispetto alla direzione longitudinale del profilato.
3. 3. Metodo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta incisione (I) ha un impronta sostanzialmente rettangolare con un lato collocato in corrispondenza del tratto critico (V) .
4. 4. Metodo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto utensile (15) comprende una fresa a disco (16) rotante attorno ad un asse (Z2) sostanzialmente parallelo a detta faccia laterale (F2).
5. 5. Metodo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta incisione (I) è effettuata traslando almeno il profilato lungo un asse (X) sostanzialmente perpendicolare alla sua direzione longitudinale.
6. 6. Metodo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto profilato è traslato lungo detto asse (X) con una velocità (V) e detto utensile (15) è traslato anch’esso lungo detto asse (X) con una velocità (Vu) maggiore della velocità (V) del profilato.
7. 7. Metodo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che detta incisione (I) è effettuata traslando l’utensile (15) lungo una direzione (Y2) sostanzialmente parallela alla direzione longitudinale del profilato.
8. 8. Metodo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto profilato e detto utensile (15) sono traslati lungo detto asse (X) con una velocità (V) identica.
9. 9. Dispositivo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, comprendente una stazione di incisione (3) e una stazione di lavorazione (4), detta stazione di incisione (3) essendo provvista di un utensile (16) rotante attorno a un asse (Z2) parallelo a una faccia laterale (F2) del profilato sulla quale deve essere realizzata una tenonatura. IO. Dispositivo per realizzare una tenonatura su un profilato in legno, secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto utensile (15) comprende una fresa a disco (16) collegata ad un mandrino (14), detto mandrino essendo mobile almeno lungo detto asse (Z2) e lungo un asse (Y2) sostanzialmente perpendicolare alla direzione longitudinale del profilato.