IT9021400A1 - Macchina circolare per maglieria, calzetteria o simile. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una macchina circolare per maglieria, calzetteria o simile.

Come è-noto, nelle macchine circolari per maglieria, calzetteria e simili, il cilindro degli aghi viene azionato con moto rotatorio attorno al suo asse mediante un motore elettrico che è alloggiato nel basamento della macchina e che è collegato mediante una trasmissione, generalmente ad ingranaggi, al cilindro degli aghi.

La posizione angolare del cilindro degli aghi è inoltre controllata, generalmente mediante un sensore posizionale, da un organo di controllo elettronico che, seguendo un programma, comanda i vari organi della macchina.

Il controllo della posizione angolare del cilindro degli aghi, nonché la precisione richiesta nell’azionamento di vari dispositivi montati su queste macchine, impone giochi minimi tra i vari ingranaggi della trasmissione rendendo complessi la realizzazione ed il montaggio della trasmissione.

Inoltre» sempre per questo fatto, occorre prevedere un'abbondante lubrificazione del treno d'ingranaggi per smaltire il calore sviluppato dalla trasmissione durante il funzionamento della macchina.

La trasmissione ad ingranaggi genera anche rumorosità ed è fonte di vibrazioni che possono disturbare il sistema di controllo della posizione angolare del cilindro degli aghi, falsando le informazioni che vengono trasmesse dal sensore all’elettronica di controllo della macchina stessa. Compito del presente trovato è quello di eliminare gli Inconvenienti sopra lamentati escogitando una macchina circolare per maglieria, calzetteria o slmile, la quale presenti un azionamento del cilindro degli aghi estremamente semplificato rispetto alle macchine di tipo tradizionale.

Nell’ambito del compito accennato uno scopo del presente travato è quello di realizzare una macchina circolare che, a parità di categoria, presenti un rilevante contenimento delle masse in rotazione ottenendo una maggiore dinamicità e precisione rispetto alle macchine di tipo tradizionale.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare una macchina circolare che presenti costi di esercizio inferiori rispetto alle macchine di tipo noto.

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da una macchina circolare per maglieria, calzetteria o simile secondo il trovato, comprendente ima struttura principale supportante un cilindro degli aghi girevole attorno al suo asse relativamente a detta struttura principale, essendo previsto un motore elettrico per l’azionamento con moto rotatorio del cilindro degli aghi attorno a detto asse, caratterizzata dal fatto che detto motore elettrico comprende un rotore associato solidalmente e coassialmente a detto cilindro degli aghi e uno statore adiacente a detto rotore supportato da detta struttura principale.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiorn ante dalla descrizione di alcune forme di esecuzione preferite ma non esclusive di una macchina circolare per maglieria, calzetteria o simile secondo il trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra una porzione della macchina secondo il trovato in una prima forma di esecuzione sezionata in un piano passante per l’asse del cilindro degli aghi;

la figura 2 illustra un particolare ingrandito della figura 1; la figura 3 illustra la macchina in una seconda forma di esecuzione in una sezione eseguita similmente alla figura 2,

la figura 4 illustra la macchina in una terza forma di esecuzione in una sezione eseguita similmente alla figura 2; e

la figura 5 illustra uno schema a blocchi della struttura di un azionamento elettronico del motore elettrico della macchina secondo il trovato.

Con riferimento alle figure 1 e 2, mia macchina circolare per maglieria, calzetteria o simile, comprende una struttura principale, identificata dal numero di riferimento 1, supportante un cilindro degli aghi 2 girevole attorno al sua asse relativamente alla struttura principale 1. Un motore elettrico, indicato dal numero di riferimento 3, è previsto per l'azionamento con moto rotatorio del cilindro degli aghi 2 attorno a detto asse. Il motore elettrico 3 comprende un rotore 4 associato solidalmente e coassialmente al cilindro degli aghi 2 ed uno statore 5 adiacente al rotore 4 e supportato dalla struttura principale 1.

Il motore elettrico 3 è di tipo sincrono polifase in corrente alternata a commutazione elettronica di fase. Ora è ben noto come sia usualmente complesso variarne la velocità di rotazione, mentre rispetto a motori elettrici a corrente continua, oppure motori polifase asincroni, si hanno notevoli vantaggi· Il sistema di variazione che si è utilizzato viene descritto nel seguito.

Il motore elettrico 3 ha, In una sua prima realizzazione, un rotore 4 a disco che supporta una pluralità di magneti permanenti 6 su una faccia 7 del disco affacciantesi verso le bobine 8 supportate dallo statore 5. Il disco supporta inoltre mezzi di rilevamento posizionale del rotore 4 stesso. A seconda del tipo di mezzi di rilevamento posizionale utilizzati si hanno ulteriori realizzazioni della macchina secondo il trovato.

Una prima soluzione prevede che, figura 1 e 2, 1 mezzi di rilevamento posizionale comprendono un encoder ottico disposto con una sua corona stroboscopica 12 sulla periferia del disco e con un sensore ottico 13 supportato dalla campana 11. Il sensore 13 è elettricamente collegato con un azionamento elettronico del motore mediante un cavo elettrico 14 fuoriuscente dalla campana 11, ed è alimentato da cavi elettrici 15 entranti entro la campana 11 stessa.

Una seconda soluzione prevede che, figura 4, il disco sia flangiato ed i mezzi di rilevamento posizionale comprendono un resolver, identificato dal numero di riferimento 16, le cui bobine rotorlche 17 e 18 sono fissate ad lina porzione distale 19 del disco flangiato e le cui bobine statoriche 20 e 21 sono fissate alla campana 11. Il resolver 16 è collegato all’azionamento elettronico del motore mediante cavi elettrici 22 fuoriuscenti dalla campana 11.

Una terza soluzione prevede che, al posto del resolver 16, vi sla un rilevatore magnetico disposto con una sua corona di materiale magnetico o ferromagnetico sulla porzione distale 19 del disco flangiato e con un suo sensore magnetico supportato dalla campana 11.

Tutti i mezzi di rilevamento posizionale, comunque descritti, sono elettricamente collegati a mezzi di azionamento elettronico del motore elettrico stesso.

Il motore elettrico 3 ha, in una sua seconda realizzazione, un rotore 4 comprendente una pluralità di magneti permanenti 9 fissati sulla superficie del cilindro degli aghi 2, mentre lo statore comprende una pluralità di bobine 10, fissate su una campana 11 della struttura principale 1. Le bobine 10 sono disposte attorno al rotore 4. Il rotore supporta inoltre mezzi di rilevamento posizionale del rotore 4 stesso.

I mezzi di rilevamento posizionale per questa seconda realizzazione, comprendono le medesime soluzioni descritte precedentemente per il motore a disco, tranne che le corone del rilevatori ottico o magnetico e le bobine retoriche del resolver sono disposte sul cilindro degli aghi 2, mentre 1 sensori sono comunque fissati alla campana 11, come meglio illustrato in figura 3.

Dal punto di vista strutturale, fra la struttura principale 1 ed il cilindro degli aghi 2 è previsto un cuscinetto a sfere 23, il quale sostiene il cilindro degli aghi, sopportando uno sforzo gravitazionale pari alla forza peso del cilindro degli aghi stesso 2. Ora la realizzazione della macchina circolare che prevede l’uso di un motore a disco presenta un ulteriore vantaggio rispetto alla tecnica nota. Infatti fra i magneti permanenti 6 ed i traferri 24 delle bobine si esercita» anche a macchina ferma» un’attrazione magnetica» che si oppone alla forza peso del cilindro degli aghi 2. Quando la macchina è in funzione, tale effetto viene esaltato, e l’attrazione magnetica viene ulteriormente esaltata, andando ad annullare quasi del tutto la forza peso che il cilindro degli aghi applica al cuscinetto 23, riducendo, e quasi annullando, il carico assiale applicato al cuscinetto 23 stesso.

I mezzi di azionamento elettronico, indicati complessivamente in figura 5 dal numero di riferimento 29, ricevono in ingresso le fasi di alimentazione 30, 31 e 32 provenienti dalla rete elettrica ed un comando di velocità 33 proveniente da mezzi di controllo elettronico della macchina circolare. I mezzi di azionamento 29 sono elettricamente collegati ai mezzi di rilevamento posizionale, qui indicati dal numero di riferimento 36, mediante cavi 34 e 35 ed alimentano il motore elettrico 3 mediante le fasi 37, 38 e 39. 1 mezzi di azionamento 29 variano la velocità angolare del motore sincrono e forniscono ai mezzi di controllo elettronico la posizione attuale del motore elettrico 3 mediante un morsetto 41.

II segnale applicato al comando di velocità 33 varia da -10 Volt a 10 Volt. La presenza di un segno negativo e di un segno positivo indicano che esiste un verso preferenziale (positivo) di rotazione ed un verso contrario (negativo) di rotazione. Ciò è dovuto all’applicazione particolare, che richiede velocità diverse e sensi di rotazione diversi per realizzare una calza secondo il programma predisposto.

Il segnale in uscita dal morsetto 41 viene impiegato dai mezzi di controllo elettronico della macchina circolare per comandare le altre parti della macchina, quali aghi a scorrimento, camme, ed altri ancora, in funzione della posizione angolare del cilindro degli aghi.

I mezzi di azionamento elettronico 29 comprendono sostanzialmente due anelli di controllo ed alimentazione, il primo, detto anello di corrente, alimenta il motore elettrico 3, il secondo, detto anello di velocità, controlla la velocità del motore elettrico 3 influendo sull’anello di corrente.

L’anello di velocità comprende il morsetto 33 per il comando di velocità, a valle del quale vi è un sottrattore 42 in cui al valore del comando di velocità in ingresso ai mezzi di azionamento elettronico 29 viene sottratto, con il segno, il valore attuale di velocità proveniente da un’interfaccia sensore posizionale 46, come viene chiarito nel seguito.

11 segnale prodotto dal sottrattore può essere considerato come un segnale di errore di velocità, essere pari alla differenza fra il valore desiderato della velocità e il valore misurato della velocità di rotazione. L'uscita del sottrattore 42 costituisce l'ingresso per un controllore PID (proporzionale integrale derivativo) dell’anello di velocità 43, il quale pilota un limitatore di corrente 44. Il segnale in uscita dal limitatore di corrente 44 costituisce l’ingresso per un generatore funzione seno 45, il quale riceve come ingresso anche la posizione del motore elettrico dall'interfaccia sensore posizionale 46.

II generatore funzione seno 45 emette tre segnali in uscita verso un controllore PID dell’anello di corrente 51, come viene chiarito nel seguito. L'ultimo elemento dell’anello di velocità è la già citata interfaccia sensore posizionale 46 la quale alimenta e riceve i segnali provenienti dal sensore, di qualsiasi tipo si tratti' mediante i cavi 34 e 35.

L'interfaccia sensore posizionale 46 emette tre segnali: un segnale rappresentante la posizione del motore che viene emesso dai mezzi di azionamento elettronico 29 verso i mezzi di controllo elettronico della macchina circolare, un segnale rappresentante la velocità angolare che viene posto in ingresso, con il suo segno, al sottrattore 42, ed un segnale rappresentante la posizione angolare che viene posto in ingresso al generatore funzione seno 45.

Praticamente l'anello di velocità è destinato a generare, mediante il generatore funzione seno 45, tre funzioni sinusoidali di frequenza particolare, e sfasate fra loro sempre di 120°, la cui frequenza è funzione del segnale inviato mediante il comando di velocità 33, diminuito o incrementato della velocità angolare proveniente dall’interfaccia sensore posizionale 46, opportunamente trattata dalla cascata costituita dal controllore P1D dell'anello di velocità 43 e dal limitatore di corrente 44, ed è funzione della velocità attuale del motore, rilevata dall'interfaccia sensore posizionale 46.

In tal modo si ha un primo grado di libertà nel governo del motore elettrico, che è data dalla frequenza delle fasi di alimentazione, che governano, come è noto, la velocità angolare del campo magnetico rotante nel motore 3, ossia la velocità, diminuita delle perdite nei traferri e nelle bobine e di altre perdite di tipo meccanico, del rotore del motore 3.

L'anello di corrente comprende un alimentatore 47 ed un'unità di frenatura 48, le quali ricevono in parallelo le tre fasi della rete 30, 31 e 32. L'alimentatore 47 emette un segnale, ottenuto dalle tre fasi, verso un ponte a transistori 49, il quale presenta come ingressi anche tre segnali sinusoidali provenienti da un modulatore d'ampiezza d’impulsi PWM (pulsa width modulatori 50, come viene meglio chiarito nel seguito. Il ponte a transistori 49 emette tre segnali in uscite che costituiscono le alimentazioni 37, 38 e 39 per il motore 3.

Il segnale in uscita dall’alimentatore 47 costituisce inoltre l’ingresso per l’unità di frenatura 48, la quale provvede, su comando, a frenare elettromagneticamente il cilindro degli aghi 2 quando viene a cessare l’abilitazione alla rotazione del cilindro degli aghi, ovvero del rotore del motore 3.

Un controllore PID dell’anello di corrente 51 riceve in ingresso i tre segnali che sono proporzionali alle tre correnti inviate al motore in uscita dal ponte a transistori 49, ed i tre segnali provenienti dal generatore funzione seno 45. Questo generatore di funzione seno 45 pone in uscita tre segnali 1 quali hanno una frequenza pari alla frequenza richiesta dal comando di velocità, o meglio danno luogo ad una regolazione di velocità legata direttamente al comando di velocità dell’organo di controllo elettronico della macchina circolare. I segnali in ingresso, una volta elaborati dal controllore PID dell’anello di corrente 51, danno luogo a tre segnali di uscita che vengono posti in ingresso ad un modulatore d’ampiezza d’impulso PWM 50, il quale realizza il secondo grado di libertà dei mezzi di azionamento elettronico 29, in quanto consente di modulare l’ampiezza del segnale o meglio delle tre fasi della corrente, selezionando quindi la coppia meccanica del rotore del motore 3, ovvero del cilindro degli aghi 2.

Il modulatore d’ampiezza d'impulso PWM 50 emette tre segnali di uscita, i quali avranno la frequenza selezionata mediante il controllore PID dell’anello di corrente 51 e l’ampiezza modulata dal modulatore d’ampiezza d'impulso PWM 50. I segnali così emessi vengono inviati entro il ponte a transistori 49 entro il quale vengono realizzate le tre fasi dell’alimentazione tramite combinazione dei segnali provenienti dal modulatore d’ampiezza d'impulso PWM 50 ed il segnale proveniente dall’alimentatore 47.

A protezione dei mezzi di azionamento elettronico 29 vi è un circuito elettrico (non illustrato) che protegge l’azionamento 29 ed il motore elettrico da cortocircuiti, sovratensioni, sovracorrenti, sovrariscaldamento ed altro ancora.

Il motore impiegato, che è un motore brushless o, meglio, senza contatti striscianti, quali spazzole, carboncini o altro fra l’alimentazione ed il rotore, rovesciando la struttura tradizionale del motore, è un motore elettrico sincrono polifase in corrente alternata, ed in particolare in una delle realizzazioni preferite è un motore a disco; tale motore permette di ottenere notevoli vantaggi dal punto di vista dell'utilizzo e della manutenzione, infatti richiede scarsissima manutenzione, e presenta, dal punto di vieta meccanico, un volume d'ingombro ridotto ed elevate prestazioni dinamiche, con il contemporaneo vantaggio di avere una coppia meccanica pressoché costante a tutti i regimi di rotazione possibili.

Si è constatato come la macchina circolare secondo il trovato raggiunga 11 compito e gli scopi prefissati, poiché diminuisce la complessità meccanica eliminando la trasmissione ad ingranaggi e ponendo il rotore del motore elettrico sincrono direttamente sul cilindro degli aghi, diminuisce da un lato i costi realizzativi della macchina ed aumenta la possibilità di controllo del cilindro degli aghi stesso.

Il trovato così concepito é suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Il motore 3 può essere sostituito con motori elettrici in corrente continua oppure con motori elettrici asincroni, senza l’ottenimento di tutti i vantaggi precedentemente descritti, e soprattutto con un alimento d’ingombro nella macchina pari ad almeno un ordine di grandezza rispetto al motore elettrico sincrono. Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali impiegati nonché le dimensioni potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina circolare per maglieria, calzetteria o simile, comprendente una struttura principale supportante un cilindro degli aghi girevole attorno al suo asse relativamente a detta struttura principale, essendo previsto un motore elettrico per l'azionamento con moto rotatorio del cilindro degli aghi attorno a detto asse, caratterizzata dal fatto che detto motore elettrico comprende un rotore associato solidalmente e coassialmente a detto cilindro degli aghi e uno statore adiacente a detto rotore supportato da detta struttura principale.
2. 2. Macchina circolare, secondo la rivendicazione I, caratterizzata dal fatto che detto motore elettrico è dì tipo sincrono polifase in corrente alternata a commutazione elettronica di fase.
3. 3. Macchina circolare, secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto motore elettrico ha detto rotore a disco supportante una pluralità di magneti permanenti su una faccia di detto disco affacciantesì verso le bobine supportate da detto statore, detto disco supportando inoltre mezzi dì rilevamento posizionale del rotore stesso.
4. 4. Macchina circolare, secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto rotore comprende una pluralità di magneti permanenti fissati sulla superficie di detto cilindro degli aghi mentre detto statore comprende ima pluralità dì bobine, fissate su una campana di detta struttura principale, disposte attorno a detto rotore, detto rotore supportando inoltre mezzi di rilevamento posizionale del rotore stesso.
5. 5. Macchina circolare, secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di rilevamento posizionale comprendono un encoder ottico disposto con una sua corona stroboscopica sulla periferia di detto disco e con un sensore ottico supportato da detta campana.
6. 6. Macchina circolare, secondo la rivendicazione 3, caratterizzate dal fatto che detti mezzi dì rilevamento posizionale comprendono un rilevatore magnetico disposto con una sua corona di materiale magnetico o ferromagnetico su ima porzione distale di detto disco flangiato e con un suo sensore magnetico supportato da detta campana.
7. 7. Macchina circolare, secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di rilevamento posizionale comprendono un resolver le cui bobine rotoriche sono fissate ad una porzione distale di detto disco flangiato e le cui bobine statoriche sono fissate a detta campana.
8. 8. Macchina circolare, secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di rilevamento posizionale comprendono un encoder ottico disposto con una sua corona stroboscopica sul cilindro degli aghi e con un sensore ottico supportato da detta campana.
9. 9. Macchina circolare, secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di rilevamento posizionale comprendono un rilevatore magnetico disposto con una sua corona di materiale magnetico o ferromagnetico sul cilindro degli aghi e con un sensore magnetico supportato da detta campana.
10. 10. Macchina circolare, secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di rilevamento posizionale comprendono un resolver le cui bobine rotoriche sono fissate sul cilindro degli aghi e le cui bobine statoriche sono fissate a detta campana.
11. 11. Macchina circolare, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di azionamento elettronico ricevono in ingresso le fasi di alimentazione provenienti dalla rete elettrica ed un comando di variazione di velocità proveniente da mezzi di controllo elettronico di detta macchina circolare, detti mezzi di azionamento essendo elettricamente collegati a detti mezzi di rilevamento posizionale ed alimentando detto motore elettrico, detti mezzi essendo atti a variare la velocità del motore sincrono ed a fornire a detti mezzi di controllo elettronico la posizione attuale di detto motore elettrico.
12. 12. Macchina circolare, secando una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che fra i magneti permanenti di detto disco ed i traferri di dette bobine si instaura un'attrazione magnetica, la quale, con il motore in movimento rotatorio, si oppone alla forza peso agente sul cilindro degli aghi, detta attrazione magnetica essendo atta a ridurre sostanzialmente la forza gravitazionale scaricando almeno parzialmente il carico agente su un cuscinetto disposto fra detto cilindro degli aghi e detta struttura principale.
13. 13. Macchina circolare, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto motore elettrico è un motore a corrente continua.
14. 14. Macchina circolare, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto motore elettrico è un motore polifase asincrono.
15. 15. Macchina circolare per maglieria, calzetteria o simile, caratterizzata dal fatto una o più delle caratteristiche sopra descritte e/o illustrate.