CH710761A2

CH710761A2 - Sistema di recupero dell'energia cinetica delle masse in movimento applicabile a presse meccaniche.

Info

Publication number: CH710761A2
Application number: CH00225/15A
Authority: CH
Inventors: Formenti Sergio
Original assignee: Farina Presse S R L
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2016-08-31
Also published as: EP3120996A1

Abstract

Il sistema di recupero dell’energia cinetica delle masse in movimento può essere installato su presse meccaniche con catena cinematica a forte inerzia, corredate da una frizione (03) e un freno (05). Il sistema trasforma l’energia cinetica delle masse in movimento in energia elettrica ad ogni colpo della pressa. Il sistema di recupero dell’energia cinetica è composto da motori-generatori (15) che, fissati sul lato freno (05), sono collegati all’albero eccentrico (07) e quindi a tutta la catena cinematica. Un’apparecchiatura elettrica (11) tramite un sistema di alimentazione bidirezionale attenua i picchi con il proprio sistema di accumulo fornendo corrente elettrica al motore principale (01) e immettendo quella in eccesso nella rete.

Description

Settore tecnico

[0001] L’invenzione riguarda un sistema di recupero dell’energia cinetica delle masse in movimento da installare sulle presse meccaniche per lo stampaggio dei metalli e per la deformazione delle lamiere, con catena cinematica a forte inerzia, una frizione e un freno.

Stato della tecnica

[0002] Nelle presse meccaniche per lo stampaggio dei metalli e per la deformazione delle lamiere, il movimento lineare della slitta a corsa fissa è dato dalla rotazione di un albero eccentrico all’interno di una catena cinematica costituita da una o più bielle, o con cinematismo a glifo.

[0003] Durante la lavorazione, per movimentare i pezzi, è necessario interrompere il movimento della slitta ad ogni colpo al «Punto Morto Superiore»; in questo modo vengono accelerate le masse della catena cinematica mediante una frizione, che assorbe una notevole quantità di energia trasformandola in calore. Le stesse masse in movimento vengono poi fermate da un freno, che trasforma l’ulteriore energia cinetica in calore. Questo comporta che la frizione deve essere ventilata con aria forzata ed il freno deve essere raffreddato ad acqua.

[0004] Nelle presse veloci e di grandi dimensioni, l’energia dissipata in calore ad ogni colpo è pari a quella ceduta nella forgiatura del pezzo; pertanto il rendimento energetico non supera il 50% dell’energia totale utilizzata. Questo fenomeno è un limite per il ritmo di funzionamento della pressa e per tutto il ciclo produttivo.

Presentazione dell’invenzione

[0005] Lo scopo dell’invenzione consiste nel realizzare un sistema meccanico-elettrico in grado di recuperare buona parte dell’energia cinetica delle masse in movimento generata ad ogni colpo della pressa.

[0006] L’applicazione di questo sistema è possibile su tutte le presse meccaniche dotate di una frizione e di un freno e trasforma l’energia recuperata in energia elettrica; quest’ultima alimenta il motore principale e la quantità eccedente viene immessa in rete. Il sistema di recupero dell’energia cinetica è composto da uno o più motori-generatori che sono fissati mediante una nuova struttura sul lato freno, connessi all’albero eccentrico e quindi a tutta la catena cinematica. Inoltre il motore principale che viene alimentato dalla rete elettrica, deve essere adeguato per ricevere l’energia recuperata dai motori-generatori. Infine l’apparecchiatura elettrica deve gestire i motori-generatori e il motore principale della pressa, tramite un sistema di alimentazione bidirezionale e da un’interfaccia polivalente intelligente capace di prelevare dalla rete, distribuire la corrente fornita dai motori-generatori al motore principale, immettere in rete la corrente in eccesso dopo aver attenuato i picchi con il proprio sistema di accumulo. Rispetto al brevetto DE 4 421 527 A1, le caratteristiche tecniche e di sicurezza non vengono alterate, infatti il freno della pressa assicura l’arresto della slitta al P.M.S. nella funzione di freno di stazionamento ed in caso di malfunzionamento agisce come freno di sicurezza.

[0007] Rispetto al brevetto DE 4 421 527 A1, le caratteristiche tecniche e di sicurezza non vengono alterate, infatti il freno della pressa assicura l’arresto della slitta al P.M.S. nella funzione di freno di stazionamento ed in caso di malfunzionamento agisce come freno di sicurezza.

[0008] I vantaggi dell’invenzione sono: Notevole quantità di energia cinetica recuperata e convertita in energia elettrica. Minor consumo di energia elettrica totale. Migliore rendimento energetico della pressa. Minore usura per la riduzione di calore generato dalla frizione e dal freno. Riduzione dei tempi di fermo macchina e dei costi di manutenzione. Potenziale incremento del ritmo di lavoro e quindi della produttività.

Elenco dei disegni

Disegno n°1

[0009] Mostra in sezione una pressa meccanica con il sistema di recupero dell’energia cinetica delle masse in movimento. <tb>01.<SEP>Motore principale <tb>02.<SEP>Volano <tb>03.<SEP>Frizione <tb>04.<SEP>Disco di attrito frizione <tb>05.<SEP>Freno <tb>06.<SEP>Disco di attrito freno <tb>07.<SEP>Albero eccentrico <tb>08.<SEP>Glifo <tb>09.<SEP>Slitta <tb>10.<SEP>Portastampi superiore <tb>11.<SEP>Apparecchiatura elettrica <tb>12.<SEP>Flangia di supporto <tb>13.<SEP>Corona dentata <tb>14.<SEP>Pignoni dentati <tb>15.<SEP>Motori-generatori

Disegno n°2

[0010] Mostra le sequenze di funzionamento durante il colpo della pressa con il sistema di recupero dell’energia cinetica delle masse in movimento.

Realizzazione dell’invenzione

[0011] La pressa meccanica descritta prevede un sistema di recupero dell’energia cinetica delle masse in movimento, composto da un motore principale (01), alimentato in c.a. con azionamento ad altissima efficienza come raffigurato nel disegno n°1. La funzione del motore principale è quella di portare in rotazione il volano (02) con il gruppo frizione (03) che ad una velocità di regime è in grado di accumulare una quantità rilevante di energia che va ben oltre a quella necessaria per la lavorazione del pezzo sotto la pressa.

[0012] Sono previsti due motori-generatori (15) sincroni a magneti permanenti ad altissime prestazioni, caratterizzati da un elevato numero di poli per l’utilizzo a bassa velocità di rotazione e raffreddati mediante circuito refrigerante.

[0013] L’ancoraggio di tali motori è previsto sul lato del freno (05), tramite una nuova flangia di supporto (12) che viene fissata direttamente alla parte fissa del freno (05). I motori-generatori (15) portano sul proprio albero dei pignoni dentati (14) che a loro volta ingranano con una corona dentata (13) resa solidale all’albero eccentrico (07). La funzione di questi motori-generatori (15) è di fornire la coppia che accelera e frena l’intera catena cinematica composta dall’albero eccentrico (07), dal disco di attrito frizione (04), dal disco di attrito freno (06), dal glifo (08), dalla slitta (09) e dal portastampi superiore (10) completo dei rispettivi stampi.

[0014] L’apparecchiatura elettrica (11) che gestisce i motori-generatori (15) e il motore principale (01) della pressa, è composta da un sistema di alimentazione bidirezionale con azionamenti ad altissima efficienza in grado di gestire i parametri di flusso di corrente, di coppia generata e di frequenza per la variazione di velocità. Pertanto la sua funzione è di: assorbire corrente elettrica dalla rete per alimentare il motore principale (01) durante l’avviamento della pressa. rimettere in rete la corrente elettrica generata dal motore principale (01) durante la fase di rallentamento e di spegnimento della pressa. assorbire corrente elettrica dalla rete per alimentare i motori-generatori (15) durante il colpo pressa. trasferire la corrente elettrica generata durante la fase di recupero dell’energia cinetica dai motori-generatori (15) al motore principale (01). accumulare una parte della corrente elettrica in eccesso fornita dai motori-generatori (15) prima di rimettere in rete la corrente elettrica non utilizzata dall’intero sistema, limitando così i picchi di corrente elettrica.

[0015] Le fasi del colpo pressa con il sistema di recupero dell’energia cinetica delle masse in movimento sono indicate nel disegno n°2.

[0016] La partenza avviene con l’apertura del freno (05) e con la spinta dei motori-generatori (15) che accelerano l’intera catena cinematica per un primo arco di rotazione prima dell’innesto della frizione (03) riducendo l’energia dissipata in calore. Con l’innesto della frizione (03) si rende solidale la trasmissione del volano (02) alla catena cinematica per tutto l’arco di lavoro conferendo l’energia necessaria alla lavorazione dei pezzi sotto la pressa. Nell’arco di lavoro, l’apparecchiatura elettrica (11) mantiene alimentati i motori-generatori (15) per accompagnare la catena cinematica nel suo movimento. Contemporaneamente il motore principale (01) rimane in attesa di essere alimentato dai motori-generatori (15) nella successiva fase di recupero dell’energia cinetica. Superato il P.M.I. viene disinserita la frizione (03) per separare l’intera catena cinematica dal volano (02) che continua a ruotare liberamente. In questa seconda fase i motori-generatori (15) recuperano l’energia cinetica, frenando le masse della catena cinematica in movimento, che viene trasformata in energia elettrica trasferendola al motore principale (01) tramite l’apparecchiatura elettrica (11). Nella fase di frenatura, l’energia elettrica in eccesso generata dai motori-generatori (15) viene in parte accumulata dall’apparecchiatura elettrica (11) e la restante viene immessa in rete. Quando la slitta (09) arriva al P.M.S. interviene il freno (05) con la sola funzione di bloccaggio in sicurezza di tutta la catena cinematica. Nel frattempo il motore principale (01) viene alimentato dalla rete fino a che il volano raggiunge la velocità di regime accumulando l’energia necessaria per il prossimo colpo.

Claims

1. Sistema di recupero dell’energia cinetica, per una pressa meccanica formata da una catena cinematica per il movimento di una slitta (09), comprendente un albero eccentrico (07), una frizione (03), un freno (05) e un volano (02), caratterizzato dal fatto che frenando tali masse in movimento, utilizzando dei motori-generatori(15), la trasformano in energia elettrica.

2. Sistema di recupero dell’energia cinetica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da un’apparecchiatura elettrica (11) che è in grado di accumulare l’energia elettrica prodotta per alimentare un motore principale (01) e per rimetterla in rete.

3. Sistema di recupero dell’energia cinetica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ha i motori-generatori (15) fissati sul lato freno (05).

4. Sistema di recupero dell’energia cinetica secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i motori-generatori (15) portano dei pignoni dentati (14) che ingranano con una corona dentata (13) e resa solidale all’albero eccentrico (07).

5. Sistema di recupero dell’energia cinetica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i motori-generatori (15) vengono anche utilizzati come motori per accelerare le masse durante la fase iniziale del colpo pressa.

6. Sistema di recupero dell’energia cinetica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il freno (05) della pressa viene mantenuto unicamente come freno di stazionamento ed in caso di anomalia come freno di sicurezza.