ITAP20100014A1 - Sistema coassiale di torcitura e spiralatura. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione avente per

TITOLO: “sistema coassiale di torcitura e spiralatura”

Campo applicativo dell’invenzione.

La presente invenzione può essere utilmente impiegata nei macchinari adibiti alla torcitura od alla spiralatura all’interno dei processi produttivi di svariati prodotti industriali quali Fili, Trefoli, Spaghi, Legacci, Corde, Funi, Tubi flessibili rinforzati, Cavi, Cavi convoglitori, Tubi compositi, Tubi, Profili vari, Gabbie per cemento armato, Spirali portacavi, Spiraline varie, Guaine spiralate, Molle, Ecc.

Problematiche ancora aperte.

All’interno dei processi di produzione di detti prodotti industriali e più precisamente nelle fasi ove ricorrono le lavorazioni di torcitura e spiralatura, sono attualmente imposti alcuni costi minimi legati soprattutto alle limitate velocità di esecuzione di dette lavorazioni. Queste limitate velocità di esecuzione di torcitura o di spiralatura sono imposte dalle attuali macchine poiché la loro organizzazione è basata principalmente sul posizionamento satellitare delle bobine dei materiali da lavorare rispetto al loro asse principale di lavoro osia rispetto al loro asse di torcitura o di spiralatura. Infatti, una macchina rotante avente una o più masse variabili posizionate fuori dal suo asse di rotazione, presenta notevoli problemi di integrità strutturale derivanti soprattutto dalle sollecitazioni dinamiche che si generano durante la sua messa in rotazione e pertanto è sempre necessario trovare un compromesso e quindi accettare dei limiti, tra le dimensioni delle dette masse variabili (bobine) e la massima velocità di rotazione delle masse stesse intorno all’asse principale di lavoro.

Purtroppo la produttività di queste macchine dipende principalmente dalla velocità di rotazione intorno all'asse principale di lavoro e dal tempo improduttivo che viene speso per il rifornimento delle bobine dei materiali da trasformare. Più in dettaglio, una singola rotazione implica il rilascio di una quantità di prodotto lavorato pari a un passo di lavoro e di conseguenza il flusso di prodotti trasformati da questi tipi di macchine dipende dalle frequenze di rotazione intorno al loro asse principale di lavoro e dalle dimensioni delle bobine degli elementi di materiali da trasformare (masse rotanti variabili) che determinano la frequenza dei rifornimenti e quindi l’incidenza del tempo improduttivo per rifornimento-macchina che, avvenendo a macchina ferma, diminuisce il suddetto flusso di prodotti trasformati.

La massa variabile (bobine) in particolare, oltre a limitare le caratteristiche di alcuni prodotti, limita sempre e comunque la velocità di lavoro di tutti i prodotti per ragioni strutturali, di qualità, di sicurezza e di dispendio energetico.

Soluzione alle dette problematiche proposta dalla presente invenzione

La presente invenzione è quella di organizzare questo tipo di macchinario (macchine di torcitura, ritorcitura, cordatura, spiralatura, bendatura, fasciatura, legatura, ecc.) posizionando gli assi di svolgimento delle bobine degli elementi di materiali da trasformare in posizione sovrapposta (coassiale) al loro asse principale di lavoro, al posto della datata posizione satellitare.

Facendo anche riferimento ai disegni allegati, una tale organizzazione di macchina evita l’insorgere di molti limiti nei confronti della frequenza massima di rotazione intorno al suo asse principale di lavoro, dato che il baricentro di ogni massa rotante giace sul detto asse principale di lavoro (s).

Infatti, sia il baricentro delle masse rotanti fisse (formate dall’insieme, opportunamente bilanciato, dell’albero cavo principale (28) la flangia (16) il tamburo copri-bobina (6) il coperchio frontale (7) organi e dispositivi vari, sia il baricentro della massa variabile della bobina di svolgitura (1), giacciono sempre e comunque lungo l’asse principale di lavoro (s) e pertanto non esistono masse che possano dare luogo a sollecitazioni dinamiche indesiderate, neanche quelle a massa variabile.

Altro vantaggio consiste nel ridurre al minimo i momenti di inerzia di tutte le masse rotanti dato che ognuna di esse risulta essere sempre posizionata alla distanza minima possibile rispetto al loro asse di rotazione (Raggio =minimo).

Questa scelta, oltre a rirmuovere i limiti attuali, comporta anche vantaggi, miglioramenti e benefici sulla produttività dei detti prodotti industriali in termini economici, di qualità, di sicurezza degli operatori addetti e di risparmio energetico.

I benefici di natura economica sono dovuti a diversi fattori derivanti dalla maggiore velocità di lavorazione rispetto alle velocità attuali, comparando la stessa quantità di prodotto lavorato. Detti fattori di miglioramento economico possono essere riassunti come segue:

_ l'utilizzo di un minor numero di macchine e, pertanto, minore investimento da ammortizzare;

_ costi di manodopera più bassi;

_ minori consumi di energia ed anche meno energia installata;

_ minore superficie-industriale occupata e, pertanto, minori investimenti da ammortizzare;

_ l’incorporamento diretto di alcuni semilavorati industriali nei successivi processi di trasformazione come, ad esempio, la produzione di corda di carta ritorta integrabile nelle linee di confezionamento automatico di maniglie per sacchi di carta con manici, ecc.).

I vantaggi di tipo qualitativo dei prodotti lavorati sono direttamente conseguenti ad una migliore lavorazione non più disturbata dalle dannose vibrazioni che inevitabilmente si hanno sulle macchine con bobina a disposizione satellitare. Quindi:

_ ogni spiralatura risulta più regolare e meglio tensionata;

_ ogni torcitura risulta più accurata ed uniforme;

_ ogni bendatura o fasciatura risulta applicata con migliore uniformità di passo e perfettamente tensionata.

I miglioramenti della sicurezza degli operatori addetti sono prevalentemente conseguenti alla forma cilindrica del tamburo copri-bobina che consente di adottare un guscio protettivo esterno con alveo cilindrico, coassiale all’asse dello stesso tamburo rotante e tanto vicino a quest’ultimo da ridurre al minimo i fenomeni di turbolenza dell’aria tra di essi interposta per cui oltre a migliorare sensibilmente il rendimento energetico ne consegue:

_ minore livello di rumorosità sul posto di lavoro,

_ migliore protezione da eventuali proiezioni per distacco di parti rotanti,

_ minore indice di trasmissione delle dannose vibrazioni-a-pavimento trasmesse agli operatori addetti.

I vantaggi per risparmio energetico sono direttamente conseguenti alla possibilità di lavorare con alte velocità di produzione e con migliori rendimenti energetici ottenibili essenzialmente dalla disposizione coassiale di svariati organi che vanno dall’albero rotante principale al guscio di protezione estero. Ne consegue l’impiego di un minore numero di macchine ed una migliore resa delle stesse che comportano un risparmio stimato di energia, variabile tra l’80 ed il 40% rispetto alle produzioni attuali, sempre comparando la stessa quantità di prodotto lavorato.

Esempio applicativo della presente invenzione.

Nelle varie Figure dei disegni allegati è mostrato un esempio applicativo della presente invenzione riferita ad una macchina cordatrice che trasforma una singola lastra di carta in corda ritorta.

La Figura 1 mostra lo schema di principio di funzionamento relativo alla lavorazione di cordatura di una lastra di carta (50) sottoposta a lavorazione di torcitura lungo ed intorno all’asse principale di lavoro (s). Detta lavorazione di torcitura è ottenuta grazie all’effetto simultaneo della rotazione (R) e dell’avanzamento (P), sempre intorno e lungo l’asse (s), che il sistema così organizzato è in grado di esercitare sulla lastra di carta (50) in transito.

La stessa Figura 1 mostra la bobina (1) dalla quale si svolge la lastra di carta (50) ed il percorso che compie la stessa lastra a partire dalla detta bobina di prelievo (1), al primo rullo folle (20), al successivo rullo trattore (15), a seguire verso la barra di rinvio ad angolo retto (21), a seguire verso il rullo folle (22) e quindi verso la strettoia (23) fino al rullo trattore e deviatore (24) all’uscita del quale la lastra di carta (50) si approssima all’asse di torcitura (s) fino a sovrapporsi ad esso all’altezza del restringimento calibrato (25) da cui inizia la fase di torcitura. Infatti, siccome il rullo (26) di appoggio successivo non è sottoposto a rotazione intorno all’asse (s), al contrario dei precedenti appoggi della stessa lastra fin qui incontrati che oltre a ruotare quasi tutti intorno ai propri singoli assi sono soggetti tutti a rotazione intorno all’asse principale di lavoro (s), per reazione alla differenza di velocità angolare tra i due detti appoggi (25 e 26) ne consegue una deformazione di torcitura della stessa lastra.

La Figura 2 dei disegni mostra l’insieme parzialmente sezionato di una macchina per la produzione di corda di carta ritorta destinata prevalentemente al confezionamento di maniglie per sacchi di carta con manici in cordino di carta ritorta. Per una migliore chiarezza di lettura del disegno sono stati omessi i tratteggi delle parti sezionate.

La stessa Figura 2 mostra la posizione dell’asse principale di lavoro (s), l’albero rotante principale (28), la posizione della bobina singola (1) formata dalla lastra di carta (50) da trasformare in corda, il mozzo cavo (29) che porta la bobina ed il freno (4), gli organi di traino (27) per l’avanzamento sincronizzato della lastra di carta, il dispositivo di regolazione (3) che regola il passo di torcitura attraverso la puleggia variabile (9), il sistema frenante della bobina (4) che regola la forza di svolgitura della lastra di carta (50), vari organi (5) di generazione e trasmissione del moto della macchina, la flangia rotante attrezzata (16), il tamburo rotante copri-bobina (6) e relativo coperchio (7), il guscio esterno di protezione (31).

La Figura 3 mostra un dettaglio ingrandito della Figura 2 in cui è meglio visibile tutto il contenuto del dettaglio ingrandito ed in particolare il noto dispositivo frenante (4) della bobina (1) montato sul mozzo cavo (29). Come noto questo dispositivo frenante si basa sul principio di funzionamento del “freno a disco” dove il disco di frenatura è costituito dalla stessa bobina (1) della lastra di carta (50) avvolta su se stessa a formare un corpo cilindrico (disco) dal diametro esterno continuamente variabile e dove le pastiglie di frenatura sono i due corpi (11) contrapposti ed aventi una particolare forma che consente loro di pattinare costantemente sui due spigoli esterni della bobina (disco), dal suo diametro massimo a quello minimo, mantenendo costante la loro pressione di frenatura e quindi esercitando un tiro costante di frenatura sulla lastra di carta (50) in corso di svolgimento, grazie all’anello elastico pre-tarabile (14) che garantisce la forza continua di pattinamento dei due stessi corpi frenanti (11) sulla bobina (1).

La Figura 4 mostra il dettaglio del meccanismo di trazione aggiuntiva della lastra di carta (50) che agisce con i rulli (15 e 24) collocati in posizioni intermedie lungo il percorso di trasferimento che la lastra (50) compie tra la bobina (1) e il rullo (24).

Questo meccanismo di trazione aggiuntiva è dotato di una presa di moto realizzata con la puleggia (31) che non ruota perché fissata alla incastellatura della macchina in posizione coassiale all’asse (s), con la cinghia di trasmissione del moto (32) e con le pulegge (33 e 34) che, essendo collocate a bordo della flangia attrezzata (16), ruotano intorno all’asse (s) ma anche intorno ai propri assi poiché trascinati dalla detta cinghia (32) che a sua volta è trattenuta dalla puleggia (31), realizzandosi in tal modo la suddetta presa di moto che è attiva solo durante la rotazione di torcitura della macchina intorno all’asse (s).

Le due pulegge folli (30) servono a rinviare la cinghia (32) su un piano perpendicolare rispetto a quello della puleggia (31) per muovere la puleggia (34).

Lo stesso meccanismo consente alla cinghia (32) di mantenere costante il suo sviluppo durante l’intero giro intorno alla puleggia (31) e quindi di conservare la sua capacità di prelevare il moto dalla stessa puleggia (31) e di trasmetterlo con continuità e costanza alle due pulegge (33 e 34).

A loro volta le due pulegge (33 e 34) cedono il moto ricevuto, infatti la puleggia (33) trasmette il suo moto al rullo (15) attraverso l’albero (36), gli organi (37), l’organo (38) e l’albero (39) e la puleggia (34) trasmette il suo moto al rullo (24) attraverso l’albero (29).

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI sulla Invenzione dal Titolo “sistema coassiale di torcitura e spiralatura”. 1. Macchinario in genere per processi di torcitura e di spiralatura con posizionamento coassiale tra l'asse di svolgimento della bobina che porta i materiali da torcere o da spiralare e l'asse intorno e lungo il quale i detti materiali svolti sono sottoposti ai suddetti processi di torcitura e/o di spiralatura. 2. Macchinario secondo la Rivendicazione 1 per la torcitura e la spiralatura di materiali raccolti come capo singolo o multiplo in bobine con o senza flange laterali di contenimento quali carta, film di plastica, film di gomma, lamiere, tessuti, nastri, piatti, striscie, lastre e ogni altro genere, forma e dimensione di materiale solido e deformabile che può essere sottoposto a torsione od a spiralatura e che si trova coinvolto nei processi industriali di una vasta schiera di prodotti industriali quali corde, funi, tubi, guaine, cavi, spirali, molle, gabbie di cemento armato, ecc. 3. Macchinario secondo le Rivendicazioni 1÷2 senza limiti di posizionamento spaziale sia dell’asse di torcitura o spiralatura sia dell’asse di svolgimento di una o più bobine di materiali da torcere e/o da spiralare. 4. Macchinario secondo le Rivendicazioni 1÷3 con l’albero rotante principale (28) avente le seguenti caratteristiche minime: _ forma cilindrica, allungata e dotato di cavità centrale longitudinale, _ predisposto a ruotare intorno al suo asse principale longitudinale, _ predisposto ad essere supportato su cuscini rotanti, _ predisposto per il montaggio della flangia attrezzata (16) secondo la Rivendicazione 5, _ dotato di apertura radiale per il passaggio di uno o più elementi di materiali da torcere o da Spiralare, _ costruito in unico corpo oppure in più parti assemblate. 5. Macchinario secondo le Rivendicazioni 1÷4 con la flangia rotante attrezzata (16) avente le seguenti caratteristiche minime: _ predisposta per il montaggio sull’albero rotante principale (28) secondo la Rivendicazione 4, _ predisposta al bilanciamento dinamico e statico una volta accoppiata all’albero (28), _ opportunamente organizzata per il trasferimento ed il controllo di uno o più elementi di materiali da lavorare a partire dal loro punto di svolgitura fino al rullo (24). 6. Macchinario secondo le Rivendicazioni 1÷5 col tamburo rotante copri-bobina (6) avente le seguenti caratteristiche minime: _ forma cilindrica cava per il contenimento di una o più bobine di materiali da torcere e/o da spiralare, _ predisposto per essere montato sulla flangia rotante attrezzata (16) secondo la Rivendicazione 5, _ costruito in unico corpo oppure in più parti assemblate, _ predisposto al bilanciamento dinamico e statico una volta accoppiato alla flangia rotante attrezzata (16) ed al coperchio (7), _ capace di aprirsi e chiudersi col coperchio (7) in modo sicuro e ripetitivo durante il carico e lo scarico delle bobine (1). 7. Macchinario secondo le Rivendicazioni 1÷6 con l’involucro esterno (31) avente le seguenti caratteristiche minime: _ installabile in posizione concentrica all’asse dell’albero rotante principale (28) secondo la Rivendicazione 4; _ costituito da struttura solida e resistente agli urti ed alle vibrazioni; _ forma cilindrica cava interna; _ capace di scomporsi e ricomporsi in modo sicuro e ripetitivo. 8. Macchina cordatrice secondo le Rivendicazioni 1÷7, per la produzione di corda di carta ritorta, installata a monte di una macchina manigliatrice, per la produzione e/o l'applicazione di maniglie in corda per sacchi di carta, in modo che la cordatrice produce e fornisce la corda necessaria a confezionare le maniglie richieste. La detta alimentazione di corda può essere effettuata in modo diretto o tramite interposto magazzino ad accumulo dinamico e, comunque, in modo continuo, automatico e controllato con la macchina manigliatrice che funge da “Master o da Riferimento Principale” e la cordatrice che funge da “Slave o da Inseguitrice”. 9. Meccanismo di trazione intermedia aggiuntiva come rappresentato in Figura 4 dei disegni allegati. 10. Macchina cordatrice di corda di carta ritorta cosi come rappresentata dai disegni allegati. CLAIMS on Invention Titled “coaxial system of twisting and spiraling 1. Equipment in general for processes of twisting and spiralling or coiling with coaxial placement of unwinding axis of coil containing elements of materials to twist or spiral and the axis around and along which the unwound elements of materials are subject to said processes of twisting and/or spiraling.
2. 2. Equipment according to Claim 1 for twisting and/or spiraling of collected material, as single or multiple element, in bobbins with or without lateral flanges such as paper, plastic film, films, rubber sheets, fabrics, ribbons, plates, strips, sheets and any other kind, form and size of solid and deformable material that can be subjected to twisting or spiraling and is involved into industrial processes of a wide range of industrial products as ropes, cords, wires, cordage, straps, hoses, cables, spirals, springs, concrete cages, etc.
3. 3. Equipment according to Claim 1÷2 with any spatial positioning of both, the axis of twisting or spiraling and the axis of unwinding of one or more coils of elements of materials to be twisted and/or spiraled.
4. 4. Equipment according to Claim 1÷3 with the main rotating shaft (28) having the following minimum features: _ cylindrical and elongated form and longitudinal and coaxial cavity, _ arranged to rotate around its longitudinal main axis, _ designed to be supported on rotating supports, designed for mounting of rotating flange (16) according to Claim 5, _ provided of radial opening for passage of one or more elements of materials to be twisted or spiraled; _ designed for mounting of one or more reels containing materials to be twisted and/or spiraled in coaxial position with its main longitudinal axis ; _ feasible in one body or in several assembled parts.
5. 5. Equipment according to Claims 1÷4 with the rotating flange (16) having the following minimum requirements: _ predisposed to be mounted on the main rotating shaft according to Claim 4, _ predisposed to dynamic and static balance once mounted on the main rotating shaft according to Claim 4, _ appropriately organized to control and transfer one or more elements of materials from the unwinding coil (1) to roller (24).
6. 6. Equipment according to Claims 1÷5 with rotating drum roll cover (6) having the following minimum requirements: _ hollow cylindrical shape to cover one or more coils of materials to twist or spiral, _ prepared for its coupling together with flange (16) according to Claim 5, _ designed for static and dynamic balance once fixed to flange (16) and together with cover (7), _ organized for its opening and closing with cover (7) in a safe and repetitive way during reels (1) loading and unloading.
7. 7. Machine according to Claims 1÷6 with outer casing having the following minimum requirements: _ be on concentric position with main axis of rotating shaft (28) according to Claim 4; _ consisting of solid and resistant structure to shock and vibration; _ cylindrical form hollow interior; _ able for its opening and closing in a safe and repetitive way during the reel (1) changeover.
8. 8. Rope making machine according to Claims 1÷7, for producing paper twisted rope, installed upstream a handle making machine, for producing and/or applying handles for paper bags, so that the rope making machine manufactures and supplies the needed rope to produce the requested handles. This rope supply can be directly or through interposed dynamic accumulation but, however, automatically and continuously controlled with handle making machine that acts as a "Master or Main Reference" and the rope making machine that acts as a "Slave or Pursuers".
9. 9. Additional intermediate drive mechanism as shown in Figure 4 of attached drawings.
10. 10. Paper rope making machine as represented on attached drawings.