CH682253A5 - - Google Patents

Description

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CH 682 253 A5

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Descrizione

La presente invenzione si riferisce in generale ai meccanismi ad ingranaggi e riguarda in modo specifico un meccanismo ad ingranaggi secondo il preambolo della rivendicazione 1. Un tale meccamismo è suscettibile di essere utilizzato per variare i parametri angolari di rotazione (velocità e/o fase) di alberi, ad esempio in macchine incartatrici e macchine simili.

La presente invenzione costituisce uno sviluppo della soluzione secondo la tecnica nota a cui fanno riferimento le fig. 1 e 2.

In tali figure sono indicata rispettivamente con 1, 2 e 3 tre ruote dentate facenti parte di un ingranaggio.

A titolo di riferimento, si può immaginare che la ruota 1 funga da elemento conduttore, essendo calettata su un rispettivo albero conduttore condotto in rotazione (da mezzi motori non illustrati) intorno ad un rispettivo asse X-i.

La ruota 2, girevole intorno a un rospettivo asse X2, funge invece da elemento di trasmissione del movimento di rotazione verso la ruota 3, costituente l'elemento condotto dell'ingranaggio, per la trasmissione del movimento ad un rispettivo albero di uscita, girevole intorno ad un asse X3.

Con 4 e 5 sono indicati schematicamente due bracci rigidi di quali collegano, rispettivamente, la ruota conduttrice 1 con la ruota di rinvio 2 e la stessa ruota di rinvio 2 con la ruota condotta 3.

Naturalmente, si tratta di una rappresentazione volutamente schematica, intesa ad indicare il fatto che i bracci 4 e 5 operano nel senso di mantenere costanti le distanze che separano, rispettivamente, l'asse Xi dall'asse X2 e lo stesso asse X2 dell'asse X3.

Secondo i principi tradizionali della meccanica, il rapporto tra le velocità di rotazione dell'albero condotto associato alla ruota 3 e dell'albero conduttore associato alla ruota 1 varia, in modo inverso, con il rapporto fra i diametri delle rispettive ruote 3 e 1.

Oltre a ciò, si ha anche modo di verificare che facendo variare la geometria del meccanismo ad ingranaggi è possibile variare le condizioni di trasmissione del movimento attraverso l'ingranaggio per quanto riguarda la posizione angolare relativa (cosiddetta fase) dell'albero condotto e dell'albero conduttore. Tramite una variazione ciclica di tale fase è inoltre possibile ottenere una variazione altrettanto ciclica della velocità di rotazione dell'albero condotto rispetto al valore medio identificato dal rapporto di trasmissione dell'ingranaggio stesso, ossia dai diametri delle ruote 1 e 3.

In particolare, questo risultato può essere ottenuto montando l'albero su cui è calettata la ruota conduttrice 1 su un equipaggio rotativo suscettibile di impartire a tale albero, dunque alla ruota conduttrice 1 nel suo complesso, una traiettoria orbitale di forma circolare quale quella illustrata con linea tratto e punto ed indicata con Ti nelle fig. 1 e 2.

In questo modo è possibile far variare ciclicamente l'ampiezza dell'angolo definito dai bracci 4 e 5, snodati fra loro in corrispondenza dell'asse X2 della ruota di rinvio 2. In particolare, nelle fig. 1 e 2

sono indicati con a' ed a" due valori, sostanzialmente coincidenti con il valore minimo ed il valore massimo, che tale angolo assume quando l'asse di rotazione Xi della ruota conduttrice 1 viene trovarsi in due posizioni della traiettoria Ti diametralmente opposte rispetto alla direzione di estensione del braccio 4.

Va da sé che la geometria del meccanismo delle fig. 1 e 2 potrebbe essere variata, almeno in linea di principio, ricorrendo a soluzioni diverse: ad esempio rendendo variabile anche e/o soltanto la posizione dell'asse di rotazione X3 della ruota condotta 3.

In ogni caso, è immediato rendersi conto che tale variazione della geometria del meccanismo determina una variazione della posizione angolare relativa (cosiddetta fase) della ruota condotta 3 rispetto alla ruota conduttrice 1.

Al riguardo, è sufficiente confrontare le fig. 1 e 2 e rilevare che cosa accade nella posizione angolare della ruota condotta 3 quando, rimanendo inalterati gli altri parametri, la ruota 1 si sposta dalla posizione illustrata nella fig. 1 alla posizione illustrata nella fig. 2 e viceversa. Per rendere più immediata la comprensione del fenomeno è sufficiente riferirsi ad una ideale condizione di funzionamento in cui si supponga che la ruota 1 non ruoti intorno al suo asse, per cui non si ha trasmissione effettiva di movimento di rotazione attraverso il meccanismo (ad eccezione dell'orientamento angolare della ruota 3 conseguente alla variazione della geometria del meccanismo).

E' parimenti immediato rendersi conto che, durante il funzionamento del meccanismo, con effettiva e continua trasmissione del movimento di rotazione dalla ruota 1 verso la ruota 3 attraverso la ruota 2, il suddetto movimento di orientamento angolare si traduce in una sorta di anticipo 0 ritardo del movimento della ruota 3 ossia, in pratica, in un «pendolamento» della velocità di rotazione della ruota 3 intorno alla sua velocità media di rotazione (definito dal rapporto dell'ingranaggio). Tale pendolamento che si realizza con una frequenza identificata dalla frequenza con cui la geometria dell'ingranaggio viene modificata. Ad esempio, supponendo che l'asse di rotazione Xi della ruota 1 venga fatto orbitare lungo la traiettoria Ti con una certa frequenza (x giri/minuto), la velocità di rotazione della ruota condotta 3 varierà intorno al suo valore medio secondo una legge circa sinusoidale di pari frequenza.

Si può ancora notare che l'ampiezza del pendolamento della velocità di rotazione della ruota condotta 3 (ossia la differenza fra la velocità massima max e la velocità minima min) può essere fatta selettivamente variare agendo sul grado di eccentricità del movimento orbitale della ruota conduttrice 1 (ossia sul diametro della traiettoria Ti).

La soluzione secondo la tecnica nota di cui alle fig. 1 e 2 è stata vantaggiosamente utilizzata dalla Richiedente, ad esempio, per impartire il necessario pendolamento della velocità di rotazione delle ganasce rotanti di chiusura e saldatura presenti nelle macchine confezionatrici del tipo di quelle illustrate nel brevetto italiano 1 208 411 e nel corrispondente brevetto statunitense 4 862 673, entrambi di titolarità della stessa Richiedente.

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Nel suddetto contesto di applicazione, la Richiedente ha avuto modo di rilevare la necessità di tener conto di alcuni limiti intrinseci del meccanismo di cui alle fig. 1 e 2.

In particolare, le macchine confezionatrici del tipo richiamato in precedenza tendono a raggiungere velocità di funzionamento sempre più elevate. Questo si traduce, con riferimento al meccanismo in questione, in un aumento della velocità di rotazione dell'albero condotto che pilota il movimento delle ganasce, dunque in un aumento della velocità assoluta di rotazione di tutto l'ingranaggio, ed in particolare della ruota conduttrice 1, ed in una corrispondente necessità di aumentare la frequenza del movimento orbitale della stessa ruota conduttrice 1 lungo la traiettoria Tu è infatti necessario comandare un intero ciclo di pendolamento della velocità di rotazione delle ganasce per ciascun articolo che viene confezionato.

Tutot ciò si traduce in un notevole incremento delle sollecitazioni a cui viene sottoposta la ruota conduttrice 1, soggetta - durante il funzionamento - sia al suo normale movimento di rotazione, sia al movimento orbitale lungo la traiettoria Ti. Questa necessità di resistere al maggior cimento potrebbe essere soddisfatta, in linea di principio, ricorrendo a ruote conduttrici di maggiori dimensioni. Questa scelta si tradurrebbe però in una corrispondente necessità di aumentare le dimensioni della ruota condotta 3 (il rapporto di trasmissione del meccanismo è infatti determinato dal rapporto tra i diametri delle ruote 1 e 3). Oltre a rendere più ingombrante il meccanismo nel suo complesso (rendendolo oltremodo sempre meno agile rispetto al pendolamento della velocità per effetto della aumentata inerzia), ed a rendere ancor più critica la realizzazione dell'equipaggio eccentrico su cui è montata la ruota 1, tale soluzione si scontra con un limite intrinseco dato dalla fisica impossibilità di aumentare le dimensioni della ruota condotta 3 oltre il diametro massimo compatibile con le dimensioni della macchina.

A tutto ciò si aggiunge il fatto che, in generale, nel contesto di applicazione sopra indicato, si vuole evitare che il meccanismo e soprattutto la ruota conduttrice 1 debba operare in bagno d'olio.

Ancora in alcuni specifici contesti di applicazione (quale quello a cui fa riferimento una domanda di brevetto per invenzione industriale depositata in pari data dalla stessa Richiedente) si desidera che, in presenza di taluni fenomeni accidentali, quale ad esempio la mancata alimentazione di un articolo da confezionare alla macchina, al movimento di pendolamento delle ganasce si sovrapponga - per un intervallo di tempo corrispondente circa all'intervallo in cui l'articolo non alimentato avrebbe dovuto transitare attraverso la macchina - uno sfasamento momentaneo della ruota 3 rispetto alla ruota 1, con immediato, preciso ripristino delle condizioni normali di funzionamento non appena tale fase transitoria è stata assorbita.

Esiste pertanto l'esigenza di fornire un meccanismo ad ingranaggio perfezionato che, traendo spunto dalla soluzione secondo la tecnica nota di cui alle fig. 1 e 2 permette di superare le limitazioni descritte in precedenza.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene ragiunto grazie ad un meccanismo avente le caratteristiche richiamate in modo specifico nella rivendicazione 1 che segue. Le rivendicazioni dipendenti definiscono forme speciali di esenzione dell'invenzione.

L'invenzione verrà ora descritta, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui:

- la fig. 1 e 2, relative alla recnica nota, sono state già descritte in precedenza, e

- le fig. 3 e 4 illustrano, sotto forma di schema cinematico e secondo principi sostanzialmente analoghi a quelli già adottati in precedenza, le caratteristiche ed i criteri di funzionamento di un meccanismo secondo l'invenzione.

Nelle fig. 3 e 4 parti sostanzialmente identiche o equivalenti a parti già descritte con riferimento alle fig. 1 e 2 sono state indicate cob gli stessi numeri di riferimento.

Ciò vale in particolare per quanto riguarda la ruota conduttrice 1, la ruota condotta 3 e gli elementi ad esse direttamente associati.

Caratteristica saliente del meccanismo secondo la fig. 4 è data dal fatto che la trasmissione del movimento fra la ruota conduttrice 1 e la ruota condotta 3 è realizzata attraverso due ruote intermedie di rinvio 6 e 7.

In particolare, la ruota 6 ingrana con la ruota 1 e la ruota 7 mentre quest'ultima ingrana con la ruota 6 e la ruota 3. Con 8, 9 e 10 sono indicati tre bracci di rinvio, fra loro snodati, che collegano rispettivamente:

- l'asse di rotazione Xi della ruota 1 con l'asse di rotazione X6 della ruota 6 (braccio 8),

- l'asse di rotazione X6 della ruota 6 con l'asse di rotazione X7 della ruota 7 (braccio 9), e

- asse di rotazione X7 della ruota 7 con l'asse di rotazione X3 della ruota 3 (braccio 10).

In generale i bracci 8, 9 e 10 si estendono secondo i lati di una poligonale che, come si potrà facilmente apprezzare non è complessivamente coerente, nel senso che se gli assi Xi e X3 vengono mantenuti in posizione fissa, non di meno gli assi X6 e X7 conservano una certa capacità di traslare nel piano della suddetta poligonale.

Questo non è certo il caso del meccanismo secondo tecnica nota delle fig. 1 e 2 dove, se gli assi Xi e X3 vengono mantenuti in posizioni fissa, in modo conseguente anche l'asse X2 della ruota di rinvio 2 conserva una posizione fissa: l'alterazione della geometria del meccanismo viene infatti ottenuta, in questo caso, facendo orbitare la ruota 1, dunque l'asse X1, lungo la traiettoria T1.

Peraltro, nella soluzione delle fig. 3 e 4 le possibilità di movimento degli assi X6 e X7 non sono totalmente indipendenti. Infatti mantenuti fissi gli assi Xi e X3, una volta impartita una certa traiettoria di movimento dell'asse X6 (la quale avrà in generale uno sviluppo arcuato, orbitale rispetto all'asse X1) la conseguente traiettoria di movimento dell'asse X7 risulta univocamente determinata.

La geometria del meccanismo di cui alle fig. 3 e 4,

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e soprattutto la sua capacità di modificarsi, può essere sfruttata per almeno due scopi diversi.

Una prima possibilità è quella di collegare l'asse X6 (ossia l'albero o perno intorno al quale gira la ruota di rinvio 6) ad un meccanismo costituito da una biella 11 e da una manovella 12. Quest'ultima viene fatta ruotare intorno ad un rispettivo X12 così da impartire all'asse X6 un movimento intermittente a va e vieni lungo una traiettoria T2, avente in generale un andamento arcuato con centro nell'asse Xi della ruota 1.

Naturalmente, il meccanismo 11,12 potrebbe essere collegato, in alternativa 0 in aggiunta alla ruota di rinvio 6, alla ruota di rinvio 7.

In base al principio illustrato in dettaglio con riferimento alle fig. 1 e 2, relative ad un meccanismo secondo la tecnica nota, il movimento a va e vieni dell'asse Xß della ruota 3 si traduce, a parità di altre condizioni, in un «pendolamento» della posizione angolare, e dunque della velocità angolare, della ruota 3 durante il funzionamento del meccanismo ad ingranaggi. L'ampiezza di tale movimento di pendolamento è determinato dall'ampiezza della traiettoria T2, dunque dal grado di eccentricità del perno di manovella 12, eccentricità che può essere resa selettivamente variabile e regolabile. La frequenza di tale movimento di pendolamento è determinata univocamente dalla velocità di rotazione della manovella 12 intorno al suo asse X12.

Adottando la soluzione di cui alla fig. 3, è dunque possibile ottenere il pendolamente della velocità di rotazione della ruota 3 mantenendo fisso l'asse di rotazione Xi della ruota conduttrice 1.

Il movimento di pendolamento della velocità della ruota condotta 3 viene ottenuto grazie all'intervento di un elemento (manovella 12 e relativa biella 11) che di per sé è estraneo al meccanismo di trasmissione, nel senso che tale meccanismo non gioca alcun ruolo nello stabilire il fattore di trasmissione del meccanismo ad ingranaggi. Oltre a ciò, tale fattore di trasmissione non dipende più, come nel caso della soluzione di cui alle fig. 1 e 2, dal rapporto dei diametri della ruota conduttrice 1 e della ruota condotta 3, ma anche dai diametri delle ruote intermedie 6 e 7.

Tutto questo si traduce nella possibilità di evitare gli inconvenienti a cui si è fatto cenno nella parte introduttiva della presente descrizione.

In particolare si può osservare quanto segue.

A parità di rapporto di trasmissione fra ruota conduttrice 1 e ruota condotta 3 è ora possibile, intervenendo sulla scelta dei diametri delle ruote di trasmissione intermedie 6 e 7, evitare di dover ridurre eccessivamente le dimensioni della ruota conduttrice 1 fino a livelli tali da renderne critiche le doti di resistenza al logoramento. Si evita nel contempo di dover adottare una ruota condotta 3 di dimensioni troppo grandi, incompatibili con i limiti dimensionali tipici della macchina cui il meccanismo viene installato.

In secondo luogo, è possibile pensare di disporre una parte del meccanismo biella e manovella 11,12 in bagno d'olio, rendendone più favorevoli le condizioni di funzionamento.

La variante di attuazione di cui alla fig. 4 prevede, nell'ambito della soluzione secondo l'invenzione, il ricorso ad un elemento della soluzione secondo la tecnica nota, ossia la possibilità di impartire all'asse di rotazione Xi un movimento orbitale di rotazione lungo la traiettoria circolare Ti.

In questo caso, il braccio 10, che realizza il collegamento fra l'asse di rotazione X7 della ruota intermedia 7 e l'asse di rotazione X3 della ruota condotta 3, assume la forma di un vero e proprio equipaggio oscillante capace di orientarsi selettivamente sotto l'azione di un braccio di rinvio 13. Quest'ultimo mosso attraverso una squadretta 14 oscillante intorno ad una rispettivo asse X14 da un martinetto pneumatico o idraulico 15.

In generale, l'equipaggio 10 è mobile fra una prima posizione di funzionamento, illustrata a linea piena ed indicata con A nella fig. 4, ed una seconda posizione di funzionamento, indicata con B ed illustrata con linea a tratto e punto nella stessa fig. 4.

Ad esempio, si può supporre che l'equipaggio 10 assuma la posizione A quando il martinetto 15 è in posizione di riposo, raggiungendo la posizione B quando il martinetto stesso viene attivato, producendo la fuoriuscita dello stelo.

Il passagio dell'equipaggio 10 dalla posizione A alla posizione B, realizzato secondo un generale schema di movimento di commutazione, ossia senza apprezzabile permanenza in posizioni intermedie, si traduce essenzialmente in una variazione della geometria del meccanismo e, di conseguenza, in una variazione della fase istantanea di rotazione della ruota condotta 3 rispetto alla ruota conduttrice 1.

Questa caratteristica può essere sfruttata vantaggiosamente, ad esempio, in macchine incartatrici, e soprattutto nella macchina incartatrice formante oggetto di una domanda di brevetto per l'invenzione industriale depositata in pari data dalla stessa Richiedente.

Nel caso specifico, si desidera che la rilevazione, attuata ad esempio con mezzi ottici (secondo principi noti), della presenza di una 0 più posizioni vuote nel flusso di alimentazione degli articoli da confezionare verso la macchina, determini una variazione della fase di ritenzione delle ganasce della macchina (di preferenza dei tipo comprendente due unità di chiusura in cascata). Ad esempio, si vuole che le ganasce rallentino ovvero accelerino a seconda della posizione in cui esse si trovano 0, detto altrimenti, incrementino o diminuiscano momentaneamente la fase nel loro movimento di rotazione e di chiusura per tenere conto del fatto che esse andranno a chuidere un involucro vuoto, ossia all'interno del quale non è presente alcun prodotto.

Nel caso specifico, alla rilevazione di un vuoto nel flusso di alimentazione, il sistema di controllo della macchina (di solito un controllore programmabile interviene ad un istante predeterminato, comandando l'attivazione del martinetto 15. La conseguente rotazione dell'equipaggio 10 dalla posizione A alla posizione B determina il movimento di accelerazione 0 rallentamento delle ganasce richiesto per effetto dell'intervento su un involucro vuoto. Non appena superato tale evento transitorio, il controllore della macchina riporta il martinetto in posizione di disattivazione, con conseguente esatto ritorno dell'equipaggio 10 nella posizione (A) precedentemente raggiunta. Tutto questo assicura che, una volta supe-

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rato l'evento transitorio, venga ripristinata in modo preciso e rapido l'originaria condizione di funzionamento delle ganasce.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (7)

Rivendicazioni

1. Meccanismo ad ingranaggi comprendente una ruota conduttrice (1), una ruota condotta (3) e almeno una ruota intermedia (6,7), i cui assi di rotazione (Xi, X6, X7, X3) sono collegati attraverso bracci (8 a 10) atti a consentire la variazione della geometria del meccanismo e variare i parametri angolari di rotazione della ruota condotta (3), caratterizzato dal fatto che sono previste almeno due ruote di rinvio intermedie (6, 7) e, di conseguenza, almeno tre di detti bracci (8 a 10) estendentesi secondo una poligonale e dal fatto che sono previsti mezzi (11,12; 13 a 15) per variare selettivamente la geometria di detta poligonale.

2. Meccanismo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi comprendono un meccanismo a biella (11 ) e manovella (12) suscettibile di impartire all'asse (Xe) di almeno una (6) di dette ruote intermedie di rinvio un generale movimento a va e vieni (T2) così da produrre un generale pendolamento delle caratteristiche angolari di rotazione di detta ruota condotta (3) rispetto alle caratteristiche angolari di rotazione di detta ruota conduttrice (1).

3. Meccanismo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi comprendono un elemento di comando (13 a 15) dell'orientamento di almeno uno (10) di detti bracci tra una prima posizione di funzionamento (A) ed una seconda posizione di funzionamento (B) in cui detto almeno uno (10) di detti bracci assume orientamenti angolari diversi tra loro.

4. Meccanismo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto elemento di comando (13 a 15) comanda l'orientamento di detto almeno uno (10) di detti bracci tra detta prima (A) e detta seconda (B) posizione di funzionamento e secondo un generale movimento di commutazione, in sostanziale assenza di permanenza in posizione intermedie.

5. Meccanismo secondo la rivendicazione 3 o la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto elemento di comando comprende un martinetto fluidico (15).

6. Meccanismo secondo una qualsiaisi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre mezzi per impartire all'asse (X-i) di almeno una fra detta ruota conduttrice (1) e detta ruota condotta (3) un generale movimento orbitale lungo una traiettoria circolare (Ti).

7. Macchina incartatrice, comprendente un meccanismo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 6.

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