IT202000018109A1 - Gruppo di misura del consumo della superficie di rivoluzione di organi rotanti, macchina che incorpora detto gruppo e metodo di misura - Google Patents

Description

Gruppo di misura del consumo della superficie di rivoluzione di organi rotanti, macchina che incorpora detto gruppo e metodo di misura

DESCRIZIONE

Settore della Tecnica

L?invenzione concerne un gruppo di misura del consumo della superficie di rivoluzione di organi rotanti, una macchina che incorpora detto gruppo ed il relativo metodo di misura.

Arte Nota

In molteplici settori della tecnica ? noto l?impiego di organi rotanti, fissati girevolmente ad un organo di trasmissione del moto e cooperanti con una guida a camma definente un percorso non rettilineo per gli organi rotanti, cosicch? imprimendo un primo movimento relativo fra la guida a camma e gli organi rotanti, si determina un secondo movimento di scorrimento dell?organo di trasmissione del moto, lungo una direzione avente una componente sostanzialmente rettilinea.

Secondo questa disposizione di parti meccaniche gli organi rotanti, tipicamente costituiti da rulli girevoli, compiono una molteplicit? di percorsi rimanendo a contatto con una pista definita dalla guida a camma e, conseguentemente, la superficie di rivoluzione, ossia la superficie pi? esterna dei rulli a contatto con detta pista, si consuma progressivamente e proporzionalmente all?uso e alla pressione esercitata dai rulli contro la pista. La sinuosit? del percorso che la guida impone ai rulli, la velocit? con cui i rulli scorrono lungo la pista della guida ed il materiale con cui sono realizzati i rulli, sono tre parametri che possono influenzare il consumo dei rulli e di conseguenza la loro durata. La combinazione di questi fattori e la variabilit? dell?ambiente in cui operano le macchine che incorporano questi organi meccanici, rende inoltre difficilmente prevedibile lo stato di usura dei rulli sulla base di analisi statistiche derivanti dai dati raccolti nel tempo sulla stessa macchina, o su macchine similari.

Tipico settore di impiego di questa combinazione di organi meccanici ? rappresentato dal settore delle macchine per il trattamento dei contenitori, in particolare le bottiglie, quali, ad esempio, le macchine tappatrici, le macchine etichettatrici e le macchine riempitrici. Questa tipologia di macchine prevede in genere una giostra comprendente una molteplicit? di aste oscillanti, o pistoni, che compiono ripetutamente e con frequenza molto elevata, movimenti di vai e vieni lungo una direzione sostanzialmente rettilinea, durante il rotolamento di rulli di trascinamento delle aste lungo una guida a camma che definisce un percorso sinuoso per detti rulli.

Nel suddetto movimento le dette aste possono essere guidate da coppie di rulli o da rulli singoli che rotolano a contatto con una corrispondente pista definita dalla guida a camma. Detti rulli sono in genere noti come rulli segui camma e sono fissati girevolmente ad una forcella solidale all?asta. La forcella ? guidata dai rullini segui camma che, durante il normale funzionamento, con il passare del tempo, si usurano, provocando una variazione nella posizione verticale della forcella ed un?alterazione delle prestazioni della macchina.

Un esempio di macchina del tipo suddetto ? descritto in EP1462411, che si riferisce nello specifico ad una testa per l?applicazione di capsule di alluminio sul collo di bottiglie.

Come noto, l?usura dei rulli pu? determinare un funzionamento impreciso della macchina, maggiore rumorosit? ed un calo di prestazioni generali e questi inconvenienti risultano particolarmente critici ed indesiderati nel menzionato settore dell?imbottigliamento. Da tutto ci? risulta pertanto evidente la necessit? di intervenire tempestivamente sulla macchina, sostituendo i rulli eccessivamente usurati con altri nuovi.

In ragione di ci? ? anche evidente l?esigenza, in molteplici settori della tecnica, di evitare che macchine del tipo descritto lavorino con rulli usurati ed in condizioni non ottimali.

Un primo problema da risolvere ed affrontato dalla presente invenzione, ? pertanto quello di come segnalare l?insorgere di condizioni di usura eccessiva nei rulli di macchine che impiegano i movimenti descritti.

La sostituzione dei rulli costringe inoltre inevitabilmente ad arrestare il funzionamento della macchina e richiede tempi di intervento non trascurabili, con conseguente perdita economica causata dal fermo macchina e dai costi di manutenzione.

Un secondo problema da risolvere ed affrontato dalla presente invenzione, consiste pertanto nel come pronosticare l?usura dei rulli, cosicch? durante uno stesso fermo macchina sia possibile intervenire simultaneamente su tutti i rulli che richiedono manutenzione, evitando in tal modo una successione di fermi macchina ogniqualvolta si presenti la necessit? di sostituire un rullo.

Attualmente, secondo tecnica nota, il diametro dei rulli viene misurato periodicamente, ad intervalli prestabiliti, in funzione delle ore di funzionamento della macchina, con conseguente dispendio di tempo e risorse.

L?applicazione descritta nel documento GB1261644 (A), riguarda ad esempio una tappatrice con un trasportatore in continuo movimento, in cui un tappo a vite viene applicato, mediante rulli di frizione controrotanti, ad un contenitore che si trova sul trasportatore. Un meccanismo di regolazione automatica ? previsto in modo tale che l'asse di rotazione dei rulli di frizione si muova per compensare l'usura della porzione periferica in gomma dei rulli. L?insegnamento di questo documento ? limitato pertanto ad una soluzione per il recupero del gioco, che si viene a creare a causa dell?usura della parte strisciante di un componente meccanico rotante, mentre non affronta il problema di come diagnosticare e pronosticare l?usura dei rulli.

Uno scopo dell?invenzione ? quello di fornire una soluzione al problema di come determinare il grado di usura di parti mobili, quali rulli girevoli, che fanno da sostegno e guida ai dispositivi meccanici che attuano il movimento rettilineo di parti di una macchina.

In particolare, ma non esclusivamente, l?invenzione si propone di fornire una soluzione al problema suddetto, che risulti suscettibile di essere applicata ai rulli segui camma che hanno il compito di guidare la corsa verticale di organi in movimento verticale, preposti all?esecuzione della fase di applicazione di elementi di chiusura su contenitori, ossia di tappatura, o di riempimento di contenitori, in particolare di bottiglie.

Uno scopo ulteriore dell?invenzione consiste nel provvedere una soluzione ai problemi suddetti, che risulti affidabile ed industrializzabile a costi contenuti e si presti pertanto ad una produzione industriale su larga scala.

Questi ed altri scopi sono ottenuti con il gruppo di misura del consumo della superficie di rivoluzione di organi rotanti, con la macchina che incorpora detto gruppo di misura e con il metodo di misura, come rivendicati nelle annesse rivendicazioni.

Descrizione dell?Invenzione

Gli scopi dell?invenzione vengono ottenuti sostanzialmente mediante un sensore del grado di usura delle parti mobili, che fanno da sostegno e guida ai dispositivi meccanici che attuano il movimento verticale di parti di una macchina.

In una forma preferita di realizzazione l?invenzione prevede un sensore in posizione stazionaria, ossia non rotante, il quale, effettua la misura della distanza, senza contatto, rispetto ad una parte metallica connessa ad ogni rullino della macchina.

Il segnale generato dal sensore inoltre ? preferibilmente elaborato mediante un algoritmo di elaborazione, che ha lo scopo di fornire un dato indicativo dello stato di consumo di ogni rullo presente nella macchina, al fine di segnalarne lo stato di usura ed eventualmente la necessit? di sostituzione.

Il sensore effettua una misurazione indiretta, cio? rileva l?usura dei rulli mediante rilevazione della posizione della superficie di una porzione di supporto dei rulli, preferibilmente una forcella porta rulli. Attraverso tale variazione di posizione, si individua l?usura del rullo corrispondente e, mediante opportuni algoritmi predittivi il cui funzionamento risulter? maggiormente chiaro dalla descrizione che segue, ? possibile prevedere l?evolversi dell?usura del componente rotante e dunque segnalare in anticipo la necessit? di sostituzione.

Il gruppo di misura del consumo della superficie di rivoluzione, o di contatto, di organi rotanti, quali ad esempio rulli, rullini, cilindri, boccole e simili, secondo una forma preferita di realizzazione dell?invenzione comprende principalmente:

- una struttura o telaio di supporto;

- un?asta, o pistone, dotata di un primo movimento di scorrimento, rispetto alla struttura di supporto, lungo una direzione avente una componente sostanzialmente rettilinea;

- una guida a camma dotata di un secondo movimento relativo rispetto all?asta scorrevole, suscettibile di provocare il movimento dell?asta lungo detta direzione di scorrimento;

- almeno un rullo fissato girevolmente all?asta scorrevole e a contatto con una corrisponndete pista di scorrimento definita in detta guida a camma, cosicch? il secondo movimento relativo fra la guida e l?asta determina il primo movimento dell?asta lungo detta direzione di scorrimento.

Secondo l?invenzione detto gruppo di misura comprende un indicatore, o sensore, della posizione di detto rullo lungo detta componente rettilinea, suscettibile di generare un segnale elettrico indicativo della distanza fra detto sensore e detto rullo.

Preferibilmente, il rullo ? fissato girevolmente all?asta scorrevole, o pistone, in corrispondenza di un?estremit? superiore dell?asta, quando questa ? montata verticalmente rispetto alla struttura di supporto.

Preferibilmente il rullo ? fissato girevolmente all?asta scorrevole per mezzo di una forcella di supporto e, sempre preferibilmente, l?indicatore ? suscettibile di generare un segnale elettrico indicativo della distanza fra detto sensore ed una porzione, o un?estremit?, di detta forcella, prossimale a detto sensore e preferibilmente lungo detta componente rettilinea della direzione di scorrimento dell?asta. Alternativamente, il rullo pu? essere fissato girevolmente direttamente all?asta scorrevole, o pistone.

In accordo con una forma preferita di realizzazione dell?invenzione, ciascuna asta comprende una coppia di rulli girevoli attorno ad assi paralleli, ciascun rullo essendo a contatto con una corrispondente pista di scorrimento definita in detta guida a camma.

In accordo con questa forma preferita di realizzazione dell?invenzione, entrambi i rulli di ciascuna coppia di rulli sono fissati girevolmente all?asta per mezzo della stessa forcella.

Inoltre, l?asse di rotazione di ciascun rullo di detta coppia di rulli interseca preferibilmente detta componente rettilinea della direzione di scorrimento dell?asta.

Secondo l?invenzione, la distanza misurata dal sensore di posizione ? preferibilmente misurata parallelamente a detta componente rettilinea della direzione di scorrimento dell?asta.

Secondo una forma preferita di realizzazione dell?invenzione, detto gruppo di misura comprende una pluralit? di dette aste o pistoni. Preferibilmente inoltre il sensore ? un unico sensore solidale alla struttura di supporto posizionato in modo da misurare la distanza della forcella di supporto dei rulli di ciascuna asta, quando l?asta si trova allineata verticalmente con il sensore. In altre applicazioni potranno essere previsti pi? sensori associati alla struttura di supporto o alla guida a camma, o secondo altre disposizioni ancora.

Preferibilmente, detto secondo movimento ? un movimento periodico ciclico, suscettibile di provocare un movimento di vai e vieni di detta asta.

Secondo l?invenzione il sensore di posizione ? preferibilmente un sensore induttivo a correnti parassite o Eddy Current, del tipo utilizzato tipicamente per misurare senza contatto spostamenti, distanze, posizioni, spessori, oscillazioni e vibrazioni.

Il metodo secondo l?invenzione comprende principalmente una fase di calibrazione, una fase di misura ed una fase di predizione e segnalazione.

La fase di calibrazione viene eseguita preferibilmente subito dopo l'istallazione della macchina, o dopo un'attivit? di manutenzione, che coinvolga il gruppo di misura.

Questa fase di calibrazione prevede un ciclo di calibrazione, o taratura, avente lo scopo di caratterizzare i valori di comparazione, per la successiva verifica del consumo dei rulli, durante il normale utilizzo della macchina.

Per ciascuna asta scorrevole, o pistone, vengono determinati in questa fase i valori di calibrazione: distanza media misurata e dispersione delle misure (valore massimo e valore minimo).

Per ciascuna asta si effettua la misura della distanza durante il funzionamento della macchina e per un numero elevato di cicli di funzionamento. Successivamente viene effettuata una media mobile pesata dei valori rilevati, in modo da filtrare eventuali fluttuazioni anomale delle letture. Viene calcolata inoltre la dispersione attraverso la memorizzazione dei valori massimi e minimi. Per ciascuna asta si ottengono pertanto coppie di valori di riferimento, ossia un valore che esprime la distanza media rilevata ed un valore che esprime la dispersione tra i valori minimo e massimo rilevati.

La fase di misura del metodo secondo l?invenzione prevede la misura, preferibilmente continua, dei valori di posizione per ciascuna asta, che saranno confrontati con quanto trovato e memorizzato nella fase di calibrazione.

Secondo l?invenzione sono previsti valori massimi di scostamento, ossia soglie di scostamento, dei valori misurati durante il normale funzionamento della macchina, rispetto ai valori memorizzati per ciascuna asta nella fase di calibrazione. Le soglie di scostamento permettono di intercettare due parametri tipici e corrispondenti indici di usura del rullo.

In particolare, lo scostamento rispetto al valor medio ? indicativo del consumo, ossia del diametro, del rullo, mentre lo scostamento rispetto al valore di dispersione ? indicativo dell?ovalizzazione, ossia dello scostamento dalla forma circolare o consumo asimmetrico, del rullo.

Sempre secondo l?invenzione, il metodo prevede inoltre una fase di predizione e segnalazione in cui, sulla base delle misure acquisite nel tempo, viene generato un segnale indicativo della necessit? di sostituire il rullo consumato e se tale necessit? ? imminente, oppure entro quando il rullo dovr? essere approvvigionato e sostituito. Tale previsione si potr? basare anche su informazioni statistiche memorizzate in un database e dunque tenendo conto del funzionamento dello stesso componente meccanico, ossia del rullo, su macchine diverse, oppure potr? lavorare localmente mediante un algoritmo predittivo.

L?invenzione risulta particolarmente vantaggiosa anche grazie alla selezione della posizione preferita di fissaggio del sensore, della tipologia di sensore e per l?utilizzo dell?algoritmo di misura sopra descritto.

Descrizione Sintetica delle Figure

Alcune forme preferite di realizzazione dell?invenzione saranno fornite a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento alle figure annesse in cui:

- la Fig.1A ? una vista frontale schematica di un gruppo di misura realizzato secondo una forma preferita dell?invenzione;

- la Fig.1B ? una vista prospettica di un particolare del gruppo di misura di Fig.1A; - la Fig.2 ? una vista frontale di una torretta rotativa di una macchina tappatrice che incorpora il gruppo di misura secondo l?invenzione.

Descrizione di una Forma Preferita di Realizzazione

Con riferimento alle Figg.1A ed 1B annesse ? illustrato un gruppo di misura 11 del consumo della superficie di rivoluzione, o di contatto, di organi rotanti, quali ad esempio rulli, rullini, cilindri, boccole e simili, secondo l?invenzione.

Nella forma di realizzazione illustrata il gruppo 11 comprende principalmente: - una struttura di supporto 13;

- una pluralit? di aste 15 dotate di un primo movimento di scorrimento, rispetto alla struttura di supporto 13, lungo una direzione rettilinea ?S1?, parallela all?asse verticale di ciascuna asta 15;

- una guida a camma 17, dotata di un secondo movimento relativo rispetto alle aste scorrevoli 15, suscettibile di provocare il movimento dell?asta 15 lungo detta direzione di scorrimento ?S1?;

- una coppia di rulli 19a,19b fissati girevolmente a ciascuna asta scorrevole 15 e a contatto con una corrispondente pista di scorrimento 21a,21b definita in detta guida a camma 17, cosicch? il secondo movimento relativo fra la guida 17 e l?asta 15 determina il primo movimento dell?asta 15 lungo detta direzione di scorrimento ?S1?.

Secondo l?invenzione detto gruppo di misura 11 comprende un indicatore 23 o sensore della posizione di almeno un rullo 19a di detta coppia di rulli 19a,19b lungo detta direzione rettilinea ?S1?, suscettibile di generare un segnale elettrico indicativo della distanza fra detto indicatore 23 e detto almeno un rullo 19a di detta coppia di rulli 19a,19b. Nella forma di realizzazione illustrata, l?indicatore 23 ? suscettibile di rilevare la posizione del rullo superiore 19a di detta coppia di rulli 19a, 19b, ossia il rullo pi? prossimo ad un?estremit? superiore dell?asta 15. In un?altra forma di realizzazione dell?invenzione, l?indicatore 23 ? suscettibile di rilevare la posizione di entrambi i rulli 19a, 19b di detta coppia di rulli 19a, 19b o solo la posizione del rullo inferiore 19b, ovvero il rullo distale rispetto all?estremit? superiore dell?asta 15.

Inoltre, nella forma di realizzazione illustrata, l?indicatore 23 o sensore ? ancorato alla struttura di supporto 13. In altre forme di realizzazione potr? assumere una posizione diversa.

In questa forma di realizzazione, la coppia di rulli 19a,19b ? fissata girevolmente all?asta 15, in corrispondenza di una estremit? superiore dell?asta, quando questa ? montata verticalmente rispetto alla struttura di supporto 13. Pi? precisamente, la coppia di rullini 19a,19b ? fissata girevolmente all?asta scorrevole 15 per mezzo di un?unica forcella di supporto 25 e l?indicatore 23 ? suscettibile di generare un segnale elettrico indicativo della distanza fra detto indicatore 23 e l?estremit? superiore 25a di detta forcella 25, prossimale a detto indicatore 23.

La distanza ?d? misurata dall?indicatore di posizione 23 ? misurata parallelamente a detta direzione rettilinea ?S1? di scorrimento dell?asta 15.

L?indicatore 23 ? inoltre fissato alla struttura di supporto 13 mediante una piastra arcuata 27 dotata di un?asola 27a in cui l?indicatore 23 ? fissato e che consente la regolazione della posizione dell?indicatore 23, cosicch? esso si trovi allineato lungo la direzione ?S1? passante per gli assi di rotazione dei due rulli 19a,19b quando la corrispondente asta 15 si trova allineata verticalmente con detto sensore 23. In questa posizione di allineamento verticale avviene la misura della distanza ?d? fra l?indicatore 23 e l?estremit? superiore 25a della forcella 25. Il segnale generato dall?indicatore 23 ? inviato, mediante un conduttore 23a ad una centralina elettronica di controllo, non illustrata, programmata per elaborare detto segnale ed implementare il metodo di misura secondo l?invenzione.

In questa forma di realizzazione dell?invenzione l?indicatore 23 comprende un sensore di posizione induttivo a correnti parassite o Eddy Current.

Nella forma di realizzazione illustrata, gli assi di rotazione dei rulli 19a,19b sono paralleli fra loro ed i rulli 19a,19b rotolano a contatto con una corrispondente pista di scorrimento 21a,21b definita in detta guida a camma 17.

Inoltre, l?asse di rotazione di ciascun rullo 19a,19b di detta coppia di rulli interseca detta direzione rettilinea ?S1? di scorrimento dell?asta 15.

Con riferimento alla Fig.2 ? illustrata una torretta 31 di una macchina tappatrice 33 che incorpora un gruppo di misura 11 secondo l?invenzione.

La macchina tappatrice 33 comprende una struttura di supporto 13 sulla quale ? montata girevole intorno ad un asse verticale ?S2? una giostra 35 di teste tappatrici 37 destinate ad applicare ciascuna una chiusura sopra una rispettiva bottiglia. Le bottiglie sono destinate ad essere portate da una piattaforma 39 anch?essa rotante attorno allo stesso asse ?S2? in sincronismo con la giostra 35, in modo tale per cui ciascuna bottiglia portata dalla piattaforma rotante 39, che si muove lungo una traiettoria circolare intorno all?asse ?S2?, viene seguita da una rispettiva testa tappatrice 37 dopo aver ricevuto sopra il suo collo un tappo da applicare proveniente da un serbatoio di tappi non illustrato.

Durante la rotazione della giostra 35, ciascuna testa tappatrice 37 si abbassa sopra la bottiglia ed esegue un movimento verticale lungo la direzione ?S1?, in modo da effettuare l?applicazione del tappo sulla bottiglia.

In questa forma di realizzazione il movimento relativo fra la giostra 35 e la guida a camma 17 associata al gruppo 11 portato dalla torretta 31 ? un movimento periodico ciclico, suscettibile di provocare un movimento di vai e vieni di ciascuna asta 15 lungo una corrispondente direzione ?S1?, grazie alla cooperazione fra la coppia di rullini 19a,19b e le piste 21a,21b della guida a camma 17.

L?invenzione cos? come descritta ed illustrata ? suscettibile di numerose modifiche e modificazioni rientranti nello stesso principio inventivo.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Gruppo di misura (11) del consumo della superficie di rivoluzione di organi rotanti comprendente:

- una struttura di supporto (13);

- un?asta (15) dotata di un primo movimento di scorrimento lungo una direzione avente una componente rettilinea (S1) rispetto alla struttura di supporto (13);

- una guida a camma (17) dotata di un secondo movimento relativo rispetto all?asta scorrevole (15);

- almeno un rullo (19a,19b) fissato girevolmente all?asta scorrevole (15) e a contatto di rotolamento con una corrispondente pista (21a,21b) di detta guida a camma (17), cosicch? il secondo movimento relativo fra la guida a camma (17) e l?asta scorrevole (15) determina il primo movimento dell?asta (15) lungo detta direzione (S1) di scorrimento;

caratterizzato dal fatto che detto gruppo di misura (11) comprende un indicatore (23) della posizione di detto almeno un rullo (19a,19b) lungo detta componente rettilinea (S1), suscettibile di generare un segnale elettrico indicativo della distanza (d) fra detto indicatore (23) e detto rullo (19a,19b).

2. Gruppo secondo la riv.e 1, in cui detto rullo (19a,19b) ? fissato girevolmente all?asta scorrevole (15) per mezzo di una forcella di supporto (25) ed in cui l?indicatore (23) ? suscettibile di generare un segnale elettrico indicativo della distanza fra detto indicatore (23) ed un?estremit? (25a) di detta forcella (25) prossimale a detto indicatore (23).

3. Gruppo secondo la riv.e 1 o 2, in cui detta asta (15) comprende una coppia di rulli (19a,19b) girevoli attorno ad assi paralleli, ciascun rullo essendo a contatto di rotolamento con una pista (21a,21b) di detta guida a camma.

4. Gruppo secondo la riv.e 1 o 2 o 3, in cui l?asse di rotazione di ciascun rullo (19a,19b) di detta coppia di rulli interseca detta componente rettilinea.

5. Gruppo secondo una qualsiasi delle riv.i precedenti, in cui la detta distanza (d) ? misurata parallelamente a detta componente rettilinea.

6. Gruppo secondo una qualsiasi delle riv.i precedenti, in cui detto gruppo comprende una pluralit? di dette aste (15).

7. Gruppo secondo una qualsiasi delle riv.i precedenti, in cui detto secondo movimento ? un movimento periodico ciclico, suscettibile di provocare un movimento di vai e vieni di detta asta (15).

8. Gruppo secondo una qualsiasi delle riv.i precedenti, in cui detto indicatore (23) ? un sensore contactless a sfioramento.

9. Macchina per il trattamento di contenitori, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un gruppo di misura come rivendicato nelle riv.i da 1 a 8.

10. Metodo di misura del consumo della superficie di rivoluzione di organi rotanti in un gruppo di misura del tipo comprendente:

- una struttura di supporto (13);

- un?asta (15) dotata di un primo movimento di scorrimento lungo una direzione avente una componente rettilinea (S1) rispetto alla struttura di supporto (13);

- una guida a camma (17) dotata di un secondo movimento relativo rispetto all?asta scorrevole (15);

- almeno un rullo (19a,19b) fissato girevolmente all?asta scorrevole (15) e a contatto con una corrispondente pista (21a,21b) di detta guida a camma (17), cosicch? il secondo movimento relativo fra la guida (17) e l?asta (15) determina detto primo movimento dell?asta (15) lungo detta direzione di scorrimento,

caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di provvedere un indicatore (23) della posizione di detto almeno un rullo (19a,19b) lungo detta componente rettilinea (S1), suscettibile di generare un segnale elettrico indicativo della distanza (d) fra detto indicatore (23) e detto rullo (19a).