ITAN20110030A1 - Trasduttore a nastro provvisto di sistema di tensionamento dinamico. - Google Patents
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Description
"TRASDUTTORE A NASTRO PROVVISTO DI SISTEMA DI TENSIONAMENTO DINAMICO".
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un trasduttore a nastro, in particolare per altoparlanti e microfoni, provvisto di sistema di tensionamento dinamico.
Generalmente i trasduttori a nastro sono fissati alle loro estremità a un supporto rigido, in modo da essere messi in tensione per potere vibrare e generare un segnale acustico.
Tuttavia tali tipi di trasduttore a nastro hanno una vita breve, poiché durante il funzionamento tendono a lacerarsi o si allenta il loro tensionamento con il risultato di una degradazione delle prestazioni.
Tali problemi sono risolti, almeno in parte, nel brevetto europeo EP 0 404 487 (Celestion) che descrive un elemento elastico ammortizzante a forma di piastrina piana che viene incollato in una porzione del nastro vicino alla sua estremità . In ogni caso sia l'estremità del nastro che l'estremità dell'elemento elastico sono fissate a un elemento rigido di supporto.
La soluzione descritta in EP 0 404 487 comporta diversi inconvenienti.
Il nastro non può essere tensionato adeguatamente, altrimenti l'elemento elastico si staccherebbe dal nastro; come risultato, non si possono ottenere buone prestazioni e non si può settare la tensione del nastro in conformità alle esigenze ed al tipo di suono da ottenere.
Il nastro ha solo una curvatura monolaterale asimmetrica; come risultato l'elemento elastico ammortizzante ha un'escursione limitata rispetto ai vincoli e continuano quindi a esserci problemi di rotture del nastro nel caso di sollecitazioni multi-direzionali, ad esempio in distrazioni ortogonali all'asse longitudinale del nastro.
L'elemento elastico ammortizzante à ̈ piatto, non conduttivo (quindi non attivo) e della stessa larghezza del nastro conduttivo. Pertanto l'elemento elastico ammortizzante introduce un’asimmetria, ma soprattutto un’emissione spuria causata dalla sua geometria. Infatti tale elemento elastico à ̈ in grado di accoppiarsi all’aria con efficienza e quindi di produrre suono, che in questa situazione, interferisce con la sorgente primaria (suono emesso dal nastro) che invece dovrebbe essere l’unica ad emettere suono. Tali tipi di elementi elastici sono leggeri ed in grado di vibrare in modo anomalo e scorrelato dal segnale principale.
Tale sistema presenta una certa complessità di assemblaggio, poiché prevede due punti di ancoraggio al supporto rigido. Infatti sia l'estremità del nastro che l'estremità dell'elemento elastico devono essere fissate al supporto rigido. Inoltre obbligatoriamente un materiale smorzante deve essere inserito nella zona di ripiegatura del nastro, per diminuire le interferenze meccaniche e acustiche, inoltre tale approccio richiede per il motaggio sistemi dinamometrici per tarare il tensionamento del sistema.
Scopo della presente invenzione à ̈ di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un trasduttore a nastro che sia affidabile, efficiente, efficace e di semplice realizzazione e assemblaggio.
Altro scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un trasduttore a nastro che possa essere facilmente montato e opportunamente tensionato e che garantisca una alta qualità del suono e nello stesso tempo una lunga durata nel tempo.
Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione, con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.
Realizzazioni vantaggiose appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.
Il trasduttore a nastro secondo l'invenzione comprende: - un nastro in materiale conduttore,
- due supporti rigidi nei quali sono fissate le estremità del nastro, e
- un sistema di tensionamento ed ammortizzazione disposto almeno ad un'estremità del nastro conduttore per tensionare il nastro ed ammortizzare i sui movimenti.
Il sistema tensionamento ed ammortizzazione comprende una molla a lamina comprendente una prima porzione d’estremità alla quale à ̈ fissato detto nastro ed una seconda porzione d’estremità fissata a detto supporto rigido, in modo da esercitare una forza di trazione nella direzione di tensionamento del nastro.
Il trasduttore secondo l'invenzione, grazie alla molla a lamina, permette di tendere il nastro applicando due forze contrapposte solo sulle estremità del nastro, tali da conferire una stabilità meccanica e una rigidità apparente al nastro che à ̈ impossibile raggiungere in altri modi. Tale elevata forza di trazione ovviamente à ̈ anche in grado di compensare allungamenti importanti derivanti da stress termico e meccanico. La lamina à ̈ enorme rispetto alla forza di eccitazione e questo permette di assorbire completamente la vibrazione spuria in quella porzione.
La forza applicata alle estremità del nastro à ̈ esprimibile in circa 10Kg, ma tale forza dipende dalle caratteristiche acustiche che si vogliono conferire al sistema (ad esempio, tendendo il nastro con una forza di 20Kg si ottiene una frequenza di risonanza alta, abbinata ad un grande smorzamento meccanico, se la forza viene ridotta ad esempio a 2Kg, si ottiene una risonanza molto bassa ed una propensione a riprodurre frequenze gravi). Quest’aspetto à ̈ importante in quanto permette un margine di manovra molto grande nella scelta della forza da applicare per settare il comportamento acustico del trasduttore, in conformità alle esigenze richieste.
Riassumendo il trasduttore secondo l'invenzione presenta i seguenti vantaggi rispetto ai trasduttori della tecnica nota:
Il nastro del trasduttore secondo l'invenzione può essere teso con forze importanti tali da modificarne l’acustica.
Il trasduttore secondo l'invenzione ha il gruppo di sospensione acusticamente inerte, mentre quelli noti hanno delle emissioni spurie dipendenti dalla geometria del sistema ammortizzante.
Il trasduttore secondo l’invenzione permette di riparare guasti importanti nel modo più semplice possibile, da persone non addette ai lavori e senza la necessità di utilizzare attrezzature speciali o sistemi di taratura ed inoltre, cosa assolutamente innovativa, tale operazione di riparazione può essere effettuata senza lo smontaggio del frame dalle altre strutture componenti il sistema acustico.
Il trasduttore secondo l'invenzione à ̈ simmetrico rispetto al vincolo del nastro, mentre quelli noti sono asimmetrici.
Infatti i sistemi di piegatura della membrana noti non sono sistemi di sospensione, ma un palliativo per tentare di compensare i movimenti trasversali del nastro non teso.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a sue forme di realizzazione puramente esemplificative e quindi non limitative, illustrate nei disegni annessi, in cui:
la Fig. 1 Ã ̈ una vista in prospettiva illustrante in esploso una prima forma di realizzazione del trasduttore a nastro secondo l'invenzione;
la Fig. 2 Ã ̈ una vista in prospettiva del trasduttore a nastro di Fig. 1 assemblato; e
la Fig. 3 una vista in sezione longitudinale del trasduttore a nastro di Fig. 2.
Con l'ausilio delle figure da 1 a 3, viene descritta una prima forma di realizzazione del trasduttore a nastro secondo l'invenzione, indicato complessivamente con il numero di riferimento (1).
Il trasduttore (1) comprende un nastro conduttore (2) in materiale amagnetico, quale ad esempio alluminino, titanio, berillio o leghe di materiali amagnetici. Il nastro (2) ha uno spessore sottile di circa 0.005mm, in modo da potersi flettere facilmente.
Le due estremità del nastro (2) sono fissate a due supporti rigidi (3), tramite un elemento tenditore ed ammortizzatore (4). Nei supporti (3) sono disposti contatti elettrici (30) destinati ad andare a contatto con le estremità del nastro conduttore (2). In questo modo, quando il nastro conduttore (2) à ̈ attraversato da un segnale elettrico, inizia a vibrare trasformando il segnale elettrico in segnale acustico.
L’elemento tenditore e ammortizzatore comprende una molla a lamina (4). La molla a lamina (4) à ̈ costituita da una striscia metallica avente preferibilmente un’ampiezza uguale o maggiore rispetto all’ampiezza del nastro (2). Tuttavia l’ampiezza della molla a lamina (4) potrebbe essere anche minore dell’ampiezza del nastro se si sceglie un’adeguata conformazione della molla a lamina.
La striscia metallica della molla a lamina à ̈ realizzata preferibilmente con i seguenti metalli: Titanio, Acciai alto resistenziali magnetici e non, leghe di Alluminio, Magnesio, materiali plastici caricati con ceramiche, carbonio, bronzo fosforoso, rame berillio. La striscia metallica della molla a lamina ha uno spessore di circa 0.2 mm ed un peso superiore centinaia di volte rispetto al peso del nastro (2).
La molla a lamina può essere costituita da un sandwich di lamine sottili (tipo balestra) ed il nastro conduttore può essere accoppiato alle lamine in una posizione qualsiasi (superficialmente alla prima o all’ultima oppure fra le stesse).
La molla a lamina (4) comprende una porzione intermedia curva (40) disposta tra due porzioni piane (41, 42).
La prima porzione piana (41) costituisce la prima estremità della molla a lamina ed à ̈ orientata in conformità al piano del nastro (2) quando à ̈ tensionato. La seconda porzione piana (42) prosegue con una seconda porzione d’estremità (43) inclinata rispetto alla seconda porzione piana, ad esempio con un angolo (Î ̧) di circa 135° (Fig. 3).
La porzione intermedia curva (40) ha una forma sostanzialmente ad “S†, in modo che le due estremità della “S†si raccordano alla prima porzione piana (41) ed alla seconda porzione piana (42). Le due porzioni piane (41, 42) giacciono sostanzialmente sullo stesso piano che coincide con il piano di tensionamento del nastro (2).
Anche se nelle Figure la molla a lamina (40) à ̈ stata illustrata con un forma ad “S†, tale molla a lamina (40) può assumere forme e dimensioni differenti nel rispetto del principio di simmetria e tensionamento.
Con riferimento a Fig. 2, si può individuare una terna di assi cartesiani (x, y, z) rispetto al piano del nastro (2) teso, in cui:
- la direzione (x) Ã ̈ la direzione longitudinale del nastro, - la direzione (z) Ã ̈ la direzione trasversale del nastro, e - la direzione (y) Ã ̈ la direzione ortogonale al piano del nastro tensionato.
Con riferimento a Fig. 3, la forma ad “S†dalla porzione curva (40) della molla a lamina genera due lobi o due semicirconferenze che individuano due bracci corti che si estendono in direzione (y), in versi opposti, rispetto al piano di tensionamento del nastro. La lunghezza del braccio superiore à ̈ indicata (L1) e la lunghezza del braccio inferiore à ̈ indicata con (L1’). Bisogna considerare ch il gruppo della molla a lamina costituito dalla porzione curva (40) e dalle due porzioni piane (41, 42) à ̈ simmetrico; pertanto la lunghezza (L1) del braccio superiore à ̈ uguale alla lunghezza (L1’) del braccio inferiore.
Invece, un braccio longitudinale, di lunghezza (L2) che si estende in direzione (x) viene definito dal punto di collegamento della seconda estremità (43) con la seconda porzione piana (42) all’estremità della prima porzione piana (41). Il braccio longitudinale ha una lunghezza (L2) maggiore rispetto alla lunghezza (L1, L1’) di ciascun braccio definito dai lobi della “S†. La lunghezza (L2) del braccio longitudinale à ̈ circa il doppio della lunghezza (L1, L1’) di ciascun braccio definito dai lobi della “S†.
Con riferimento alle Figure 1 - 3, la molla a lamina (4) presenta una superficie superiore (45) e una superficie inferiore (46). Il nastro (2) viene disposto sulla superficie inferiore (46) della molla a lamina (4) in modo che segua la parte curva ad “S†(40).
La porzione di nastro (2) che si trova sotto la prima estremità piana (41) della molla a lamina viene fissata alla molla a lamina (4) mediante mezzi di ancoraggio (5), quale ad esempio una clip, in materiale plastico non conduttore, o una striscia adesiva.
Invece, la porzione di nastro (2) che si trova al di sotto della seconda estremità (43) della molla a lamina viene disposta sui contatti elettrici (30) del supporto rigido.
Un blocchetto di chiusura (non mostrato nelle figure) viene applicato sulla seconda estremità (43) della molla a lamina, in modo serrare saldamente la seconda estremità (43) della molla a lamina sul supporto rigido (3). In questo modo la parte d’estremità del nastro (2) rimane compressa a sandwich tra il supporto rigido (3) e la seconda estremità (43) della molla a lamina.
Il sistema tensionatore costituito dalla molla a lamina (4), permette di raggiungere un alto tensionamento statico del nastro (2), all’atto del montaggio. Tale tensionamento à ̈ rappresentato dalla forza (Fx) applicata sul nastro in corrispondenza dei mezzi di ancoraggio (5) che bloccano il nastro (2) alla molla (4).
La configurazione della molla a lamina (4), grazie ai due bracci di leva corti (L1, L1’) dei due lobi della molla, assicura una bassa cedevolezza e una bassa reazione al movimento in direzione dell’asse (y), cioà ̈ la direzione delle forze (Fy e Fy’) ortogonali alla forza di tensionamento (Fx).
Inoltre il braccio di leva lungo (L1) provoca un’alta cedevolezza, nella direzione dell’asse (x) cioà ̈ la direzione della forza di tensionamento (Fx). In questo modo la molla a lamina (40) può essere agevolmente caricata in modo da assicurare un tensionamento desiderato del nastro che può raggiungere valori superiori a 10 Kg.
Inoltre la molla a lamina (4), impedisce al nastro (2) di muoversi nei due versi dell’asse (z), perché tale molla a lamina à ̈ conformata per essere rigida, quindi ha cedevolezza nulla in direzione dell’asse (z); scongiurando così la possibilità d’intercettare elementi laterali durante il movimento.
La molla a lamina (40) à ̈ inoltre in grado di compensare l’allungamento termico del nastro flessibile (2) a esso connesso per il suo riscaldamento durante il funzionamento.
La simmetria della molla a lamina (4), permette uguali forze di reazione FKy ed FKy’ nelle due diverse direzioni di oscillazione del nastro (2).
La parte di nastro solidale alla molla a lamina (4) viene acusticamente smorzata e soppressa grazie al peso della molla a lamina che, essendo centinaia di volte superiore al peso del nastro, previene i movimenti spuri del nastro, senza la necessità di usare elementi smorzanti aggiuntivi.
L’elemento rigido (3) determina il punto di reazione elastica della molla a lamina, proprio in corrispondenza dei contatti elettrici (30).
La parte terminale della molla a lamina trasferisce rigidamente la forza di tensionamento (Fx) generata dalla molla a lamina, al punto funzionale ottenuto con i mezzi di ancoraggio (5). Questa funzione rigida di trasferimento della forza di tensionamento (Fx) à ̈ attuata dalla parte terminale (41) della molla. Poiché la parte terminale (41) à ̈ diretta nel verso di trazione, essa non possiede alcuna proprietà elastica e funge da base di ancoraggio rigida per il nastro. Tuttavia, la parte terminale (41) à ̈ supportata dal braccio longitudinale lungo (L2) e dai due bracci ortogonali corti (L1 e L1’) e quindi si può muovere in due direzioni: direzione longitudinale (x) e direzione ortogonale (y) con due cedevolezze diverse.
La mola a lamina (4) ha proprietà di natura elastica funzione della deformazione impressa, così da ottenere cedevolezze differenziate per direzioni di lavoro differenti, cosa impossibile ad elementi caratterizzati da elasticità propria e che non potrebbero mai permettere tali forze di tensionamento a causa del precoce snervamento dei materiali elastici che per di più, non permettono la realizzazione di sistemi a cedevolezza differenziata rispetto alle direzioni di sollecitazione.
Alle presenti forme di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1) Trasduttore a nastro (1) comprendente: - un nastro in materiale conduttore (2), - due supporti rigidi (3) nei quali sono fissate le estremità del nastro (2), e - un sistema di tensionamento ed ammortizzazione (4) disposto almeno ad un'estremità del nastro conduttore (2) per tensionare il nastro ed ammortizzare i sui movimenti, caratterizzato dal fatto che detto sistema tensionamento ed ammortizzazione (4) comprende una molla a lamina (4) comprendente una prima porzione d’estremità (41) alla quale à ̈ fissato detto nastro (2) ed una seconda porzione d’estremità (43) fissata a detto supporto rigido (3), in modo da esercitare una forza di trazione (Fx) nella direzione di tensionamento del nastro (2).
- 2) Trasduttore a nastro (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta molla a lamina (4) presenta una porzione intermedia curva (40) disposta tra detta prima porzione d’estremità (41) e detta seconda porzione d’estremità (43).
- 3) Trasduttore a nastro (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta porzione intermedia curva (40) della molla a lamina à ̈ disposta tra due porzioni piane (41, 42) della molla a lamina giacenti sullo stesso piano.
- 4) Trasduttore a nastro (1) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta porzione intermedia curva (40) della molla a lamina ha una forma ad “S†, in cui le estremità della “S†si raccordano a dette due porzioni piane (41, 42) della molla a lamina, in modo da definire due lobi della “S†, in cui ciascun lobo della “S†costituisce un braccio della molla di lunghezza (L1) che si estende ortogonalmente rispetto alle porzioni piane (41, 42).
- 5) Trasduttore a nastro (1) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta molla a lamina (4) sporge da detto supporto rigido (3) in direzione longitudinale in modo da formare un braccio longitudinale avente una lunghezza (L2) maggiore rispetto alla lunghezza (L1) dei bracci di ciascun lobo della porzione intermedia (40) a forma di “S†.
- 6) Trasduttore a nastro (1) secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la lunghezza (L2) di detto braccio longitudinale della molla à ̈ circa il doppio della lunghezza (L1) di detti bracci formati di ciascun lobo della porzione intermedia (40) a forma di “S†.
- 7) Trasduttore a nastro (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 6, caratterizzato dal fatto che dette due porzioni piane (41, 42) della molla comprendono una prima porzione piana che costituisce la prima estremità della molla e una seconda porzione piana (42) collegata a detta seconda porzione d’estremità (43) della molla, in cui detta seconda porzione d’estremità (43) à ̈ inclinata di un angolo (Î ̧) di circa 135° rispetto a detta seconda porzione piana (42).
- 8) Trasduttore a nastro (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto nastro à ̈ fissata a detta prima estremità (41) della molla mediante mezzi d’ ancoraggio (5), quali una clip o una striscia adesiva.
- 9) Trasduttore a nastro (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta molla a lamina (4) ha uno spessore di circa 0,5 mm.
- 10) Trasduttore a nastro (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta molla a lamina à ̈ realizzata in leghe di Titanio, magnesio, Litio, acciai speciali Inox amagnetici e magnetici, materiali plastici, carbonio, bronzo fosforoso, rame berillio.
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2012
- 2012-02-23 EP EP12156745.7A patent/EP2495994B1/en active Active
- 2012-03-02 US US13/411,156 patent/US8811650B2/en active Active
Patent Citations (3)
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Also Published As
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|---|---|
| US8811650B2 (en) | 2014-08-19 |
| EP2495994B1 (en) | 2013-08-28 |
| US20120224727A1 (en) | 2012-09-06 |
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