CH663651A5

CH663651A5 - Freno-frizione elettromeccanico particolarmente per azionare ed arrestare un elemento rotante in posizioni prefissate.

Info

Publication number: CH663651A5
Application number: CH3140/85A
Authority: CH
Inventors: Antonio Santalini
Original assignee: Rockwell Rimoldi Spa
Priority date: 1985-03-05
Filing date: 1985-07-19
Publication date: 1987-12-31
Also published as: IT8519757A0; US4640397A; DE3527564A1; JPH0227532B2; GB8518434D0; FR2578608A1; DE3527564C2; JPS61201942A; GB2172074A; IT1183471B

Description

La presente invenzione ha per oggetto un freno-frizione elettromeccanico particolarmente per azionare ed arrestare un elemento rotante in posizioni prefissate.

Come è noto, in numerosi campi della tecnica sono utilizzati dei freni-frizioni elettromagnetici i quali sono in grado non soltanto di azionare ed arrestare con la dovuta affidabilità un elemento in movimento, tipicamente un elemento rotante, ma anche sono in grado di garantire una determinata posizione di arresto finale. A questo proposito sono noti e diffusi i freni-frizioni posizionatori elettromeccanici per macchine per cucire, i quali ottengono non soltanto un pronto arresto delle macchine per cucire, ma anche una posizione di arresto finale nella quale l'ago è in corrispondenza di un punto morto, superiore od inferiore.

Il caso di freni-frizioni per macchine per cucire è di rilevante importanza in quanto proprio per queste macchine sono richiesti freni che devono sopportare difficili condizioni di esercizio pure garantendo una elevatissima precisione nell'arresto. Infatti i detti freni devono intervenire su elementi rotanti che possono raggiungere comunemente velocità non lontane dai 10.000 giri al minuto primo, e durante una operazione di cucitura le fasi di arresto e riavvio si ripetono in continuazione. In pratica il freno deve intervenire continuamente, senza dare segni di cedimento.

Inoltre in queste macchine il detto freno deve essere di dimensioni sostanzialmente ridotte e deve soprattutto garantire una estrema precisione nell'arresto degli aghi, pena gravi difficoltà nel riavvio della cucitura. Ciò in quanto la posizione dell'ago è strettamente correlata, ad esempio, alla posizione di un crochet ed in quanto il taglio del filo porta a sfilare agevolmente lo stesso dagli aghi e crochet, se questi ultimi non sono nella posizione corretta. I freni-frizioni posizionatori per macchine per cucire attualmente noti, in particolare, sono strutturati secondo svariate soluzioni tecniche. Essi presentano tuttavia alcuni elementi comuni: un volano solidale ad un albero motore, un disco di innesto solidale ad un albero condotto ed impegnabile selettivamente, su comando, al detto volano e a dei mezzi di arresto, ed organi di controllo e comando sensibili alla posizione angolare dell'albero condotto ed atti a comandare almeno il detto impegno selettivo del detto disco di innesto. Questi organi di controllo e comando comprendono in particolare degli interruttori rotanti che individuano l'esatta posizione dell'albero condotto e degli elementi, anche manuali, di intervento sul disco di innesto. Se il disco di innesto è un normale disco rigido, di frizione, gli organi di controllo e comando provvedono a traslare lo stesso tra il citato volano ed i citati mezzi di arresto. Se il disco di innesto è un disco elastico, sensibile all'attrazione magnetica, gli organi di controllo e comando deformano questo disco elastico in modo da rivolgerlo ora al volano ora ai mezzi di arresto. In altri casi gli organi di controllo e comando agiscono a modo di freno pulsante oppure operano ancora per attrazione magnetica su un disco di innesto in prevalenza realizzato con polvere magnetica.

In ogni caso è previsto che l'azione di freno sia tale da ridurre il numero di giri del disco di innesto fino a circa 250-300 giri al minuto, per poi bloccarlo istantaneamente quando viene raggiunta una posizione prefissata. Con questa procedura una macchina per cucire esegue non più di tre-cinque punti dal momento del comando di arresto e l'arresto istantaneo finale che risulterà tale da disporre l'ago al punto morto superiore od al punto morto inferiore con un errore di pochissimi gradi. I citati mezzi di arresto possono essere di vario tipo, ad esempio semplici porzioni di una carcassa fissa avvolgente il freno, contro la quale si dispone in modo discontinuo il citato disco di innesto, od anche un complesso motore elettrico ausiliario che controlla sia la posizione angolare sia la posizione assiale del disco di innesto.

In ogni caso, tutti i freni-frizioni elettromeccanici posizionatori attualmente noti, nel campo particolarmente significativo delle macchine per cucire, sono dotati di particolari elementi di attrito inseriti sugli organi già citati ed in grado di assicurare una efficiente frenata ed una usura almeno rientrante entro i livelli di accettabilità direttamente conseguenti all'intensa utilizzazione di queste macchine e alla necessità di fermare il meno possibile le stesse per manutenzione o revisione. Questi elementi di attrito sono del tutto peculiari in quanto devono essere in-

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seriti su elementi rotanti a velocità elevatissime e conseguentemente devono presentare anche una estrema leggerezza.

Per soddisfare queste difficili e contrastanti esigenze di lunga durata, massima leggerezza e soddisfacente coefficiente di attrito, sono stati universalmente utilizzati degli elementi di attrito realizzati da un impasto di prodotti naturali e sintetici opportunamente amalgamati e trattati. In particolare sono stati utilizzati degli elementi di attrito in sughero, per la leggerezza e l'economicità di quest'ultimo ed in particolare per la sua capacità di essere profondamente impregnato di olio con adatta viscosità. Quest'olio preserva il sughero o simile da un contatto diretto e con la sua viscosità è in grado di assicurare un soddisfacente coefficiente di attrito.

Si è rilevato che fino a che il sughero o simile rimane impregnato di olio, il freno presenta caratteristiche soddisfacenti, ma non appena l'olio si esaurisce e l'azione frenante viene esplicata con un contatto diretto del sughero, quest'ultimo si usura fino al punto di compromettere l'efficacia della frenata.

Non è stato possibile rimediare a questo grave inconveniente realizzando degli elementi di attrito di ampie dimensioni in quanto il sughero non è in grado di sopportare flessioni e torsioni: lo stesso deve essere predisposto in strati molto sottili. Come conseguenza di questo fatto anche la quantità di olio immagazzinata all'interno del sughero è relativamente ridotta.

In pratica esistono attualmente freni-frizioni elettromagnetici posizionatori con varia struttura ma tutti fondamentalmente basati, almeno di recente, sull'utilizzo di elementi di attrito in sughero o simile impasto impregnato d'olio. Ne consegue che i freni attualmente esistenti risultano leggeri e per molti aspetti soddisfacenti, ed anche di buona durata nel tempo, ma non tali da far sì che i freni stessi non risultino un elemento critico delle macchine per cucire di tipo industriale, agli effetti della manutenzione delle stesse.

In questa situazione, il compito tecnico posto alla base della presente invenzione è ideare un freno-frizione elettromagnetico particolarmente del tipo citato il quale risulti in grado di ovviare agli inconvenienti della tecnica attuale, assicurando una perfetta funzionalità ed una minima usura nel tempo.

Nell'ambito di questo compito tecnico è un importante scopo della presente invenzione ideare un freno-frizione elettromagnetico posizionatore di struttura semplice ma altamente funzionale e realizzabile a bassi costi ed in grande serie dalle industrie del settore.

Il compito tecnico accennato e lo scopo specificato sono sostanzialmente raggiunti da un freno-frizione elettromeccanico del tipo comprendente: almeno un volano solidale ad un albero motore, almeno un disco di innesto solidale ad un albero condotto ed impegnabile selettivamente, su comando, al detto volano e a dei mezzi di arresto, organi di controllo e comando sensibili alla posizione angolare del detto albero condotto ed atti a comandare almeno il detto impegno selettivo del detto disco di innesto, ed una pluralità di elementi di attrito impegnabili reciprocamente per sostanziale contatto, con l'interposizione di olio di adeguata viscosità, ed attivi tra il detto volano, il detto disco di innesto ed i detti mezzi di arresto, il detto freno-frizione elettromeccanico caratterizzandosi per il fatto che i detti elementi di attrito sono almeno in parte in materiale metallico sinterizzato impregnato d'olio, il detto materiale metallico sinterizzato impregnato d'olio realizzando un serbatoio atto ad erogare per capillarità il detto olio.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente con la descrizione di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva dell'invenzione, illustrata a titolo d'esempio indicativo e non limitativo nell'unita tavola di disegni, nella quale:

l'unica figura presenta in parziale sezione e spaccato un freno-frizione posizionatore elettromeccanico secondo il trovato, evidenziato nel suo insieme.

Con riferimento alla figura, il freno-frizione secondo il trovato è globalmente indicato con il numero di contrassegno 1. Esso comprende, esternamente, una carcassa 2 attaversata da una parte da un albero motore 3 e da parte opposta da un albero condotto 4 sostenente una puleggia 5. Opportuni cuscinetti 6 impegnano gli alberi 3 e 4.

L'albero motore 3 è solidale ad un volano 7 mentre l'albero condotto 4 è solidale ad un disco di innesto 8 affacciato parallelamente al volano 7. Il disco di innesto 8 è impegnabile da una parte al volano 7 e da parte opposta a mezzi di arresto 9 solidali alla carcassa 2. Per comandare l'impegno del disco di innesto 8 sono previsti degli organi di controllo e comando sensibili alla posizione angolare dell'albero condotto 4 ed in parte di per sè noti e non illustrati.

Viceversa è originale ed illustrata una porzione degli organi di controllo e comando detti, realizzata da due o più bobine 10 elettromagnetiche fissate alla carcassa 2 ed attive sul disco di innesto 8 in modo da attirare quest'ultimo. Le bobine 10 sono disposte da parti opposte del disco di innesto 8 e non sono allineate tra loro in modo da non creare reciproca interferenza.

Nella soluzione tecnica illustrata, le bobine 10 agiscono vantaggiosamente su dei piatti 11 realizzanti le facce principali opposte del disco di innesto 8.

I piatti 11 sono fissi alla rotazione sul disco di innesto 8 ma divaricabili rispetto allo stesso di brevi tratti sufficienti a permettere l'impegno del disco stesso con il volano 7 e alternativamente con la carcassa 2. Per realizzare il detto impegno con il disco di innesto 8 è possibile prevedere, ad esempio, delle viti che blocchino con gioco i piatti 11, o dei semplici denti inseren-tisi nel disco di innesto 8.

Sono poi previsti degli elementi di attrito impegnabili reciprocamente per sostanziale contatto ed attivi tra il volano 7, il disco di innesto 8, in corrispondenza dei suoi piatti 11, e i mezzi di arresto 9, definiti dalla stessa carcassa 2. Questi elementi di attrito sono suddivisi, nell'esempio illustrato, in elementi di contatto 12 impegnati da parti opposte sui piatti 11 ed in elementi antagonisti 13 affacciati agli elementi di contatto 12 e impegnati al volano 7 ed alternativamente alla carcassa 2. Tutti gli elementi di attrito 12 e 13 sono sagomati, nell'esempio illustrato, a modo di corona circolare.

È vantaggiosamente previsto che gli elementi di contatto 12 siano realizzati da un impasto di prodotti naturali e sintetici opportunamente amalgamati ed imbevuti d'olio, in particolare sughero. Invece gli elementi antagonisti 13 sono vantaggiosamente realizzati in materiale metallico sinterizzato impregnato d'olio. Il citato materiale metallico sinterizzato impregnato d'olio realizza degli elementi antagonisti 13 di volume relativamente rilevante, notevolmente superiore a quello degli elementi di contatto 12 in sughero. È inoltre previsto che il volume dell'elemento antagonista 13 impegnato al volano 7 sia identico al volume dell'elemento antagonista 13 impegnato alla carcassa 2. Poiché quest'ultimo ha un diametro di sviluppo maggiore del precedente, presenta una sezione di minore ampiezza, come evidente nel disegno.

Ovviamente le dimensioni rappresentate non sono vincolanti al fine del presente brevetto.

II funzionamento del freno posizionatore elettromeccanico secondo l'invenzione, sopra descritto in senso prevalentemente strutturale, è il seguente.

Inizialmente l'albero motore 3 ruota a velocità elevate, unitamente al volano 7 e al disco di innesto 8, con il relativo albero condotto 4. Infatti, grazie all'azione delle bobine 10 disposte adiacenti al volano 7, il piatto 11 rivolto al volano 7 stesso presenta gli elementi di contatto 12 impegnati con gli elementi antagonisti 13 ad essi corrispondenti. Poiché si suppone una situazione di regime, non dovrebbe esistere uno scorrimento tra i detti elementi di attrito 12 e 13.

Si precisa che il piatto 11 interessato pur disponendo i propri elementi di contatto 12 in impegno con i relativi elementi

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antagonisti 13, risulta lievemente distanziato dalle bobine 10 adiacenti al volano 7. Quando viene comandato l'arresto dell'albero condotto 4, cessa l'azione di attrazione esplicata dalle bobine 10 disposte adiacenti al volano 7 ed entrano in attività le bobine 10 disposte opposte, sulla carcassa 2. Queste ultime attraggono il rispettivo piatto 11 del disco di innesto 8 che porta pertanto i propri elementi di contatto 12 sui corrispondenti elementi antagonisti 13. La differenza di velocità angolare tra gli stessi è elevatissima ma il sughero o simile realizzante gli elementi di contatto 12 non «brucia» per la presenza di olio che con la sua viscosità determina il coefficiente di attrito.

Il disco di innesto 8 viene rallentato con un'azione continua od anche, se opportuno, con una serie di impulsi, fino a quando lo stesso non raggiunge una velocità angolare di sostanzialmente 250-300 giri al minuto.

A questo punto gli organi di controllo e comando intervengono sulle bobine 10 in modo da lasciare Ubero alla rotazione il disco di innesto 8, fino a quando la posizione angolare dello stesso raggiunge quella prefissata. Le bobine 10 intervengono allora nuovamente in modo da arrestare istantaneamente il disco di innesto 8, rendendolo praticamente solidale alla carcassa 2.

Queste azioni di freno possono essere ripetute un numero elevatissimo di volte senza pericolo di bruciatura dei primi elementi di attrito in sughero o simile materiale. Infatti, anche quando questi ultimi hanno esaurito l'olio in essi contenuto, gli elementi antagonisti 13 in materiale metallico sinterizzato sono in grado di rifornire molto a lungo, per capillarità, l'olio in essi accumulato. In pratica il materiale metallico sinterizzato realizza dei veri serbatoi di olio e l'olio viene richiamato continuamente in superficie dal calore per l'attrito e dal risucchio creato con l'attrito medesimo.

5 Numerose prove pratiche hanno evidenziato che l'invenzione raggiunge gli scopi proposti. In particolare il nuovo freno elettromeccanico è risultato di estrema affidabilità e gli elementi di attrito in materiale metallico sinterizzato impregnato d'olio si sono rivelati un serbatoio praticamente inesauribile di olio, in io relazione alla vita del freno, capace di sopperire anche alla completa assenza di olio all'interno degli elementi di contatto in sughero o simile materiale.

Si sottolinea anche la semplicità e la funzionalità del freno realizzato, ed il fatto che lo stesso in posizione di riposo man-i5 tiene il disco di innesto libero e folle, permettendo così anche interventi manuali.

Il freno frizione può essere agevolmente applicato a disparate apparecchiature, in particolare alle macchine per cucire.

L'invenzione così concepita è suscettibile di numerose modi-20 fiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Ad esempio la funzione di serbatoio d'olio può essere esplicata anche da altri materiali porosi e la porosità degli stessi può essere eventualmente sostituita da opportuni canalini o condotti o labirinti. Tutti i dettagli possono poi essere sostituiti da ele-25 menti tecnicamente equivalenti.

I materiali impiegati, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi a seconda delle necessità.

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1 foglio disegni

Claims

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1. Freno-frizione elettromeccanico (1) particolarmente per azionare ed arrestare un elemento rotante in posizioni prefissate, del tipo comprendente: almeno un volano (7) solidale ad un albero motore (3), almeno un disco di innesto (8) solidale ad un albero condotto (4) ed impegnabile selettivamente, su comando, al detto volano (7) e a dei mezzi di arresto (9), organi di controllo e comando sensibili alla posizione angolare del detto albero condotto (4) ed atti a comandare almeno il detto impegno selettivo del detto disco di innesto (8), ed una pluralità di elementi di attrito (12-13) impegnabili reciprocamente per sostanziale contatto, con l'interposizione di olio di adeguata viscosità, ed attivi tra il detto volano (7), il detto disco di innesto (8) ed i detti mezzi di arresto (9), il detto freno-frizione (1) elettromagnetico caratterizzandosi per il fatto che i detti elementi di attrito (12-13) sono almeno in parte in materiale metallico sinterizzato impregnato d'olio, il detto materiale metallico sinterizzato impregnato d'olio realizzando un serbatoio poroso atto ad erogare per capillarità il detto olio.

2. Freno-frizione elettromeccanico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti elementi di attrito (12-13) sono suddivisi in elementi di contatto (12) realizzati da un impasto di prodotti naturali e sintetici opportunamente amalgamati e trattati, ed imbevuti d'olio, e da elementi antagonisti (13) realizzati in materiale metallico sinterizzato, poroso, impregnato d'olio.

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RIVENDICAZIONI

3. Freno-frizione elettromeccanico (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i detti elementi di contatto (12) sono sostanzialmente in sughero.

4. Freno-frizione elettromeccanico (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i detti elementi di contatto

(12) sono montati sul detto disco di innesto (8), da parti opposte dello stesso.

5. Freno-frizione elettromeccanico (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i detti elementi antagonisti

(13) sono sagomati sostanzialmente a modo di corone e sono montati rispettivamente sul detto volano (7) e sui detti mezzi di arresto (9).

6. Freno-frizione elettromeccanico (1) secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di arresto (9) sono sostanzialmente definiti dalla carcassa fissa (2) avvolgente il freno stesso.

7. Freno-frizione elettromeccanico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti organi di controllo e comando comprendono bobine elettomagnetiche (10) fissate alla carcassa fissa (2) avvolgente il freno stesso ed attive su facce opposte del detto disco di innesto (8).

8. Freno-frizione elettromeccanico (1) secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il detto disco di innesto (8) presenta le facce principali opposte definite da piatti (11) fissi alla rotazione rispetto al disco stesso e dilatabili reciprocamente, in accostamento al detto volano (7) ed alla detta carcassa (2).

9. Freno-frizione elettromeccanico (1) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che in posizione di riposo il detto disco di innesto (8) è inserito con gioco e girevole tra il detto volano (7) e la detta carcassa (2).