IT202100004592A1 - Cilindro con dispositivo bloccastelo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un cilindro ad azionamento mediante fluido in pressione provvisto di un pistone dotato di stelo e di un dispositivo bloccastelo. Come ? noto, il dispositivo bloccastelo ? un dispositivo meccanico installato sul cilindro e azionabile per bloccare lo stelo del pistone del cilindro in una posizione di finecorsa. In altre parole, il dispositivo bloccastelo, quando azionato, si oppone allo scorrimento dello stelo nel cilindro bloccandone la corsa.

I bloccastelo vengono impiegati quando ? richiesto che lo stelo, su cui ? applicato assialmente un carico statico, rimanga bloccato in una particolare posizione lungo la corsa dello stelo stesso. Esempi di cilindri su cui si applicano bloccastelo sono i cilindri di sollevamento nei montacarichi.

EP3736453A1, a nome della stessa Richiedente, descrive un esempio di cilindro provvisto di dispositivo bloccastelo.

Uno scopo della presente invenzione ? quello di proporre un cilindro del tipo sopracitato, in cui lo stelo pu? essere bloccato in almeno una posizione di finecorsa in modo ancora pi? reattivo e preciso.

Un altro scopo dell?invenzione ? quello di permettere uno bloccaggio stabile e sicuro del pistone anche in presenza di un carico elevato applicato allo stelo.

Tali scopi sono conseguiti con un cilindro secondo la rivendicazione 1. Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite dell?invenzione.

Le caratteristiche e i vantaggi del cilindro secondo l?invenzione risulteranno comunque evidenti dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle allegate figure, in cui:

- la figura 1 ? una vista prospettica di un cilindro pneumatico o idraulico dotato di due cursori bloccastelo installati nelle due testate del cilindro;

- la figura 2 ? una sezione prospettica assiale del cilindro secondo l?invenzione, con un cursore bloccastelo posteriore in posizione di bloccaggio ed un cursore bloccastelo anteriore in posizione inattiva;

- la figura 3 ? una vista prospettica del cilindro della figura 2 con la testata anteriore rappresentata parzialmente in sezione assiale e parzialmente in sezione trasversale;

- la figura 4 ? una sezione prospettica assiale del cilindro con lo stelo in posizione avanzata di fine corsa e il cursore bloccastelo ancora in posizione inattiva;

- la figura 5 ? una sezione assiale analoga alla precedente, ma con il cursore bloccastelo anteriore in posizione di bloccaggio dello stelo;

- la figura 6 ? una vista prospettica del cilindro nella posizione della figura 5, con la testata anteriore rappresentata parzialmente in sezione assiale e parzialmente in sezione trasversale;

- la figura 7 ? una vista analoga alla precedente, con il cursore bloccastelo anteriore bloccato in posizione inattiva per il tramite di una vite di bloccaggio; e

- le figure 8 e 8a sono due viste prospettiche del solo cursore bloccastelo.

In detti disegni, con 1 ? stato indicato un cilindro ad azionamento pneumatico o idraulico secondo l?invenzione nel suo complesso.

Il cilindro 1 comprende una camicia di cilindro 10 chiusa alle estremit? da una testata anteriore 12 e da una testata posteriore 14. La camicia di cilindro 10 e le testate 12, 14 delimitano una camera di cilindro 16 in cui ? alloggiato un pistone cilindro 18.

Il pistone cilindro 18 ? provvisto di uno o pi? elementi di tenuta 20 che cooperano con la superficie interna della camicia di cilindro in modo da dividere la camera di cilindro 16 in una camera anteriore 22 e in una camera posteriore 24, fluidicamente separate tra loro.

Il pistone cilindro 18 ? provvisto di uno stelo 26.

In una forma di realizzazione, lo stelo 26 attraversa la testata anteriore 12 e fuoriesce parzialmente dal cilindro 1.

Nella testata anteriore 12 e/o posteriore 14 ? ricavato un passaggio di alimentazione/scarico 28 del fluido di comando nella/dalla rispettiva camera anteriore 22 o posteriore 24 per lo spostamento del pistone cilindro nella camera di cilindro lungo un asse pistone X.

Il cilindro 1 ? munito di almeno un cursore bloccastelo 30 alloggiato in almeno una tra la testata anteriore 12 e la testata posteriore 14. Ogni cursore bloccastelo 30 comprende un pistone cursore 32 ed una porzione di impegno stelo 34 solidale al pistone cursore 32.

In una forma di realizzazione, il pistone cursore 32 e la porzione di impegno stelo 34 sono ricavati di pezzo in un corpo unico.

Il cursore bloccastelo 30 ? traslabile lungo un asse cursore Y ortogonale all?asse pistone X tra una posizione inattiva, in cui permette il libero scorrimento del pistone cilindro 18, ed una posizione attiva, in cui la porzione di impegno stelo 34 impegna una scanalatura di bloccaggio 36 ricavata nello stelo 26 o in un componente stelo 27 solidale allo stelo 26.

Nell?esempio illustrato nei disegni, il cilindro 1 ? provvisto di un cursore bloccastelo anteriore 30, associato alla testata anteriore 12, e di un cursore bloccastelo posteriore 30a, associato alla testata posteriore 14.

La porzione di impegno stelo 34 del cursore bloccastelo anteriore 30 impegna una scanalatura di bloccaggio 36 ricavata in una porzione anteriore dello stelo 26.

La porzione di impegno stelo 34 del cursore bloccastelo posteriore 30a impegna una scanalatura di bloccaggio 36 ricavata in un componente stelo 27 fissato, ad esempio per avvitamento, ad una porzione posteriore dello stelo 26. Questo componente stelo 27 costituisce in pratica una prolunga posteriore dello stelo pistone 26.

Il pistone cursore 32 ? alloggiato scorrevolmente e a tenuta di fluido in una sede pistone cursore 38 ricavata nella rispettiva testata 12; 14 in modo da intercettare il passaggio di alimentazione/scarico 28. Il pistone cursore 32 ? mantenuto in posizione inattiva dal fluido di comando entrante nella o in scarico dalla rispettiva camera anteriore 22 o posteriore 24.

In altre parole, la sede pistone cursore 38 ? ricavata nella testata 12; 14 in modo da comunicare fluidicamente sia con una porta di ingresso/uscita 40 del circuito pneumatico di alimentazione/scarico della rispettiva camera anteriore o posteriore, per il tramite di un primo tratto 28? del passaggio di alimentazione/scarico 28, sia con la rispettiva camera anteriore 22 o posteriore 24, per il tramite di un secondo tratto 28? del passaggio di alimentazione/scarico 28.

Pertanto, non ? necessario prevedere un apposito circuito di pilotaggio del cursore bloccastelo 30; 30a, essendo la sede pistone cursore 38 pressurizzata dallo stesso fluido di comando che transita in tale sede in fase di alimentazione o di scarico della rispettiva camera anteriore o posteriore.

In altre parole, il pistone cursore 32 forma nella sede pistone cursore 38 una camera di azionamento cursore 38a in cui sfocia il primo tratto 28? del passaggio di alimentazione/scarico 28 terminante con la porta di ingresso/uscita 40 del fluido di comando.

In una forma di realizzazione, la camera di azionamento cursore 38a comunica con la camera anteriore 22 o posteriore 24 attraverso un interstizio 42 formato tra la porzione di impegno stelo 34 e una superficie interna della testata 12; 14 che delimita una sede porzione di impegno stelo 44 che accoglie scorrevolmente la porzione di impegno stelo 34.

In una forma di realizzazione, ogni pistone cursore 32 ha una forma sostanzialmente cilindrica definente l?asse cursore Y. Ad esempio, nel pistone cursore 32 ? ricavata una gola anulare 46 in cui ? alloggiato un elemento anulare di tenuta 48 che coopera con la superficie interna della sede pistone cursore 38 per definire la camera di azionamento cursore 38a.

In una forma di realizzazione, la porzione di impegno stelo 34 ha una configurazione piastriforme che si estende coassialmente all?asse cursore Y. La porzione di impegno stelo piastriforme 34 ? disposta in modo tale che le sue superfici prevalenti opposte 34?, 34? sono piane e ortogonali all?asse pistone X.

In una forma di realizzazione, nella porzione di impegno stelo ? ricavato un foro 50, ad esempio di forma circolare, impegnato dallo stelo pistone 26 o dal componente 27 solidale allo stelo 26.

Pertanto, la porzione di impegno stelo 34 abbraccia completamente lo stelo pistone 26. Quando la porzione di impegno stelo 34 ? in posizione inattiva, il bordo che delimita il foro 50 non impegna lo stelo pistone 26; quando invece la porzione di impegno stelo 34 ? in posizione attiva di bloccaggio (v. figure 2 e 3), una porzione del bordo che delimita il foro 50 impegna lo stelo pistone 26 (o un suo componente 27).

In una forma di realizzazione, la scanalatura di bloccaggio 36 ? delimitata da almeno uno spallamento radiale piano 36? impegnabile da una rispettiva superficie piana della porzione di impegno stelo 34 del cursore bloccastelo 30; 30a. Pertanto, l?impegno tra il cursore bloccastelo 30; 30a e lo stelo pistone 26 (o un suo componente 27), avviene tra superficie piane, ortogonali all?asse pistone X.

Pi? precisamente, lo spallamento radiale piano 36? impegnabile dal cursore bloccastelo anteriore 30 delimita anteriormente la scanalatura di bloccaggio 36, in modo tale che la porzione di impegno stelo 34 del cursore bloccastelo anteriore 30 blocca lo stelo pistone 26 quando questo ha raggiunto la posizione di fine corsa anteriore e pu? solo traslare all?indietro.

Viceversa, lo spallamento radiale piano 36? impegnabile dal cursore bloccastelo posteriore 30a delimita posteriormente la rispettiva scanalatura di bloccaggio 36, in modo tale che la porzione di impegno stelo 34 del cursore bloccastelo posteriore 30a blocca lo stelo pistone 26 quando questo ha raggiunto la posizione di fine corsa posteriore e pu? solo traslare in avanti. In una forma di realizzazione, ogni porzione di impegno stelo 34 ? provvista alla sua estremit? opposta rispetto al pistone cursore 34, di un piolo assiale di guida 51 inserito in modo guidato in una rispettiva sede piolo 52 ricavata nella rispettiva testata 12; 14.

In una forma di realizzazione, ogni pistone cursore 32 ? elasticamente influenzato nella posizione attiva da un elemento elastico 54, ad esempio una molla elicoidale, agente su una faccia esterna del pistone cursore 32 opposta alla faccia interna esposta al fluido di comando, ovvero delimitante la camera di azionamento cursore 38a. In una forma di realizzazione, l?elemento elastico 54 ? alloggiato in una porzione esterna 38b della sede pistone cursore 38, compresa tra il pistone cursore 32 ed un tappo 56 di chiusura della sede pistone cursore 38.

Pertanto, quando lo stelo pistone 26 si trova in una posizione di fine corsa anteriore o posteriore e il fluido di comando ? quindi completamente fuoriuscito dalla camera anteriore o posteriore, il relativo cursore bloccastelo 30; 30a non ? pi? comandato a rimanere in posizione inattiva dalla pressione del fluido di comandano e viene quindi traslato in posizione attiva di bloccaggio dello stelo dall?elemento elastico 54.

Da notare che questa porzione esterna 38b si trova alla pressione ambiente, ovvero non ? interessata dal fluido di comando o da un altro fluido in pressione.

Ad esempio, quindi, il tappo 56 pu? essere tenuto in posizione di chiusura della sede pistone cursore 38 senza l?interposizione di elementi di tenuta. Nell?esempio rappresentato, il tappo 56 ? bloccato in una rispettiva sede da un semplice seeger 58.

Il tappo 56 ed il relativo seeger 58 possono essere protetti da un coperchio 59 fissato alla rispettiva testata 12; 14.

In una forma di realizzazione, nel cursore bloccastelo 30; 30a pu? essere ricavato un foro filettato 60 adatto a ricevere una vite di sgancio manuale 62 avvitabile nel cursore bloccastelo per un suo bloccaggio nella posizione inattiva. Ad esempio, questa configurazione di bloccaggio del cursore in posizione inattiva pu? essere utile per effettuare operazioni di montaggio o manutenzione.

Ad esempio, la testa della vite di sgancio manuale 62 impegna il tappo 56.

In una forma di realizzazione, il cilindro 1 ? dotato di un sensore di posizione, ad esempio di tipo magnetico, adatto a rilevare la posizione del cursore bloccastelo 30; 30a.

In una forma di realizzazione, il cilindro 1 ? provvisto di un sistema di ammortizzo negli ultimi millimetri di corsa del pistone 18 in posizione avanzata e/o arretrata: tramite l?ingaggio di un?ogiva 70 del pistone 18 su una guarnizione di ammortizzo 72 della testata anteriore 12 e/o posteriore 14, si forza l?aria a passare attraverso un foro di ammortizzo 74 la cui luce di passaggio ? regolata da una vite di ammortizzo 76. La testa della vite di ammortizzo 76 ? accessibile dall?esterno per una regolazione manuale da parte dell?utilizzatore. Da notare che il foro di ammortizzo 74 ? in comunicazione con il passaggio di alimentazione/scarico 28 ricavato nella rispettiva testata.

In tal modo, si crea una strozzatura nell?area di scarico della camera anteriore 22 e/o posteriore 24, rallentando la corsa del pistone e facendo raggiungere la posizione di fine corsa limitando o eliminando gli urti.

Come spiegato sopra, il cursore bloccastelo 30; 30a viene mantenuto in posizione inattiva, ovvero di ?scorrimento libero? dello stelo dallo stello fluido di comando che alimenta o scarica la rispettiva camera. Quando il cursore ? in posizione inattiva non c'? interferenza o aggancio con lo stelo - o un componente solidale ad esso - permettendo quindi il movimento del pistone e dello stelo ad esso collegato.

Il fluido di comando, per poter defluire da o verso la camera anteriore o posteriore, passa al di sotto del pistone cursore 32 che, essendo dotato di una guarnizione di tenuta, viene spostato e mantenuto in posizione inattiva.

Nel momento in cui il fluido di comando in una camera si esaurisce poich? il pistone ? arrivato a finecorsa, l?elemento elastico 54 posizionato sul cursore lo spinge verso lo stelo creando l'ingaggio tra il cursore e la scanalatura sullo stelo - o su un componente solidale ad esso.

Ci? non permette alcun movimento accidentale dello stelo dovuto a carichi esterni o azioni esterne.

Nel momento in cui si vuole invertire il movimento, lo sgancio del cursore dalla scanalatura avviene inserendo aria nella camera: per fare ci? il circuito interno della testata porta l'aria destinata alla camera al di sotto del cursore che, essendo dotato di una guarnizione, si muove andando a comprimere l?elemento elastico. In questo modo il cursore e la scanalatura si disimpegnano e il pistone con lo stelo hanno facolt? di muoversi. In alcune forme di realizzazione, la forma del cursore bloccastelo ? stata studiata per sopportare con la sua conformazione i carichi assiali applicati allo stelo o ad un componente solidale ad esso quando ? agganciato in posizione di blocco.

In questo modo, i carichi assiali vengono scaricati dallo stelo al cursore e dal cursore alla testata, sfruttando superfici molto ampie e piane.

Il cursore infatti contorna completamente lo stelo o il componente solidale ad esso: nella zona di contorno ? piatto per permettere una migliore dissipazione degli sforzi assiali.

Nella parte superiore (pistone cursore), il cursore bloccastelo ? preferibilmente cilindrico per utilizzare la guarnizione di tenuta e permettere al fluido in ingresso o in uscita di muovere il cursore stesso.

Quindi il cursore risulta essere la combinazione di due elementi: una sorta di ghigliottina che va ad ingaggiare e disimpegnare la scanalatura e un pistone per permetterne il movimento. Questo cursore pu? anche essere realizzato in pi? parti, non necessariamente in un unico pezzo.

Tutta la parte relativa al comando del cursore ? stata compattata riducendo al mimino le tenute necessarie al funzionamento. Infatti, per aumentare la reattivit? del cursore, il circuito pneumatico o idraulico sfocia in prossimit? della guarnizione di tenuta del pistone cursore, e l?elemento elastico di contro-movimento ? nella stessa area ma in una zona senza pressione artificiale.

Il fluido di comando che deve arrivare al pistone principale del cilindro ? lo stesso che comanda il cursore bloccastelo, rendendo quindi non necessario un pilotaggio esterno.

Il fluido di comando che deve uscire da una camera ? lo stesso che comanda il cursore, rendendo ancora non necessario alcun pilotaggio esterno.

La forma piatta della porzione di impegno stelo funziona anche da elemento anti-rotazione, in particolare nella testa posteriore: infatti, nella testata posteriore ? necessario che il cursore non possa ruotare su s? stesso per poter ingaggiare sempre in maniera corretta l'elemento con scanalatura di bloccaggio solidale allo stelo per il bloccaggio a finecorsa. Sulla testata anteriore questa funzione ? ridondante poich? c'? sempre lo stelo che non permette la rotazione del cursore.

La forma della porzione di impegno stelo del cursore, abbracciando completamente lo stelo o l'elemento solidale ad esso, permette di avere due porzioni di guida del cursore stesso, opposte tra loro rispetto allo stelo: una porzione prossimale di collegamento al pistone cursore, che attraversa in modo guidato una parete della testata che separa la camera in cui scorre lo stelo (o un elemento ad esso solidale) dalla sede pistone cursore; una porzione distale, terminante ad esempio con un piolo di guida, inserita scorrevolmente in modo guidato in una rispettiva sede ricavata nella testata.

In tal modo, si ottiene una maggiore certezza circa la perpendicolarit? del cursore rispetto alla scanalatura di bloccaggio, rendendo anche la vita della guarnizione del pistone cursore pi? lunga potendo lavorare meglio al centro della sua sede di scorrimento.

Una possibile variante di realizzazione del cilindro prevede la presenza di un perno di sgancio gi? montato sul cursore bloccastelo per permettere lo sgancio manuale da parte di un operatore senza dover inserire alcuna vite o componente esterno.

Come menzionato sopra, in una forma di realizzazione, il cursore bloccastelo pu? essere dotato di un magnete per la rilevazione della posizione assiale del cursore da parte di un sensore magnetico. In questo modo, cablando il sensore, ? possibile ricevere un segnale elettrico per sapere la posizione del cursore - agganciato o sganciato. Questo pu? essere molto utile se il cilindro verr? montato su impianti e/o sistemi molto grandi per i quali sar? necessario avere la certezza dell'aggancio tra cursore e scanalatura prima di procedere con ulteriori operazioni.

Alle forme di realizzazione del cilindro secondo l?invenzione un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potr? apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione pu? essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Cilindro (1) ad azionamento mediante fluido di comando in pressione, comprendente una camicia di cilindro (10) delimitata alle estremit? da una testata anteriore (12) e da una testata posteriore (14) in modo da formare una camera di cilindro (16), ed un pistone cilindro (18) alloggiato nella camera di cilindro (16) in modo da dividere la camera di cilindro in una camera anteriore (22) e in una camera posteriore (24), nella testata anteriore e/o posteriore essendo ricavato un passaggio di alimentazione/scarico (28) del fluido di comando nella/dalla rispettiva camera anteriore o posteriore per lo spostamento del pistone cilindro nella camera di cilindro lungo un asse pistone (X), il pistone cilindro (18) essendo inoltre dotato di uno stelo pistone (26), il cilindro (1) essendo munito di almeno un cursore bloccastelo (30; 30a) alloggiato in almeno una tra la testata anteriore e la testata posteriore, il cursore bloccastelo comprendendo un pistone cursore (32) ed una porzione di impegno stelo (34) solidale al pistone cursore, il cursore bloccastelo essendo traslabile lungo un asse cursore (Y) ortogonale all?asse pistone (X) tra una posizione inattiva, in cui permette il libero scorrimento del pistone cilindro, ed una posizione attiva, in cui la porzione di impegno stelo impegna una scanalatura di bloccaggio (36) ricavata nello stelo pistone o in un componente stelo (27) solidale allo stelo pistone, il pistone cursore (32) essendo alloggiato scorrevolmente e a tenuta di fluido in una sede pistone cursore (38) ricavata nella rispettiva testata in modo da intercettare il passaggio di alimentazione/scarico, il pistone cursore essendo mantenuto in posizione inattiva dal fluido di comando entrante nella o in scarico dalla rispettiva camera anteriore o posteriore.

2. Cilindro secondo la rivendicazione 1, in cui il pistone cursore forma nella sede pistone cursore una camera di azionamento cursore (38a) in cui sfocia un primo tratto (28?) del passaggio di alimentazione/scarico terminante con una porta di ingresso/uscita (40) del fluido di comando, la camera di azionamento cursore comunicando con la camera anteriore o posteriore attraverso un interstizio (42) formato tra la porzione di impegno stelo e una superficie interna della testata che delimita una sede porzione di impegno stelo che accoglie scorrevolmente la porzione di impegno stelo (34).

3. Cilindro secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il pistone cursore ha una forma sostanzialmente cilindrica definente l?asse cursore (Y) e in cui la porzione di impegno stelo (34) ha una configurazione piastriforme che si estende coassialmente all?asse cursore (Y) e le cui superfici prevalenti opposte sono piane e ortogonali all?asse pistone (X).

4. Cilindro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui nella porzione di impegno stelo ? ricavato un foro (50) adatto ad essere attraversato dallo stelo pistone (26) o dal componente stelo (27).

5. Cilindro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il pistone cursore ? elasticamente influenzato nella posizione attiva da un elemento elastico (54) agente su una faccia esterna del pistone cursore opposta alla faccia interna esposta al fluido di comando.

6. Cilindro secondo la rivendicazione precedente, in cui l?elemento elastico (54) ? alloggiato in una porzione esterna (38b) della sede pistone cursore (38) compresa tra il pistone cursore ed un tappo (56) di chiusura della sede pistone cursore, detta porzione esterna essendo alla pressione ambiente.

7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3-6, in cui la scanalatura di bloccaggio (36) ? delimitata da almeno uno spallamento radiale piano (36?) impegnabile da una rispettiva superficie piana della porzione di impegno stelo del cursore bloccastelo.

8. Cilindro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui nel cursore bloccastelo ? ricavato un foro filettato (60) adatto a ricevere una vite di sgancio manuale (62) avvitabile nel cursore bloccastelo per un suo bloccaggio nella posizione inattiva.

9. Cilindro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno un sensore di posizione adatto a rilevare la posizione di un rispettivo cursore bloccastelo.

10. Cilindro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il passaggio di alimentazione/scarico (28) della testata anteriore e/o posteriore ? in comunicazione fluidica con un circuito di ammortizzo regolabile per rallentare in modo controllato gli ultimi millimetri della corsa del pistone (18) in posizione avanzata e/o arretrata.