ITBO20090663A1 - Corpo tubolare in composito per albero espansibile - Google Patents

Description

Descrizione di Brevetto di Invenzione Industriale avente per titolo:

"CORPO TUBOLARE IN COMPOSITO PER ALBERO ESPANSIBILE".

CAMPO TECNICO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione riguarda un corpo tubolare in composito per albero espansibile.

Più in particolare, l'invenzione riguarda un corpo tubolare in composito per albero espansibile atto al supporto di bobine e simili.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

Alcuni noti macchinari industriali sono dotati, in alcuni dei loro gruppi meccanici, di alberi espansibili con corpi tubolari realizzati in acciaio oppure in materiali leggeri quali il composito in fibra di carbonio e simili, principalmente per agevolarne lo spostamento manuale da parte degli operatori.

Un tipico esempio, ovviamente non limitativo, di applicazione di siffatti alberi con corpi tubolari in composito è costituito dai gruppi svolgibobina per film di imballaggio. I film per imballaggio in ambito industriale, oppure la carta, il "tissue" e simili, sono infatti solitamente resi disponibili in forma di bobine, anche di grandi dimensioni, avvolte su anime tubolari di cartone. Ciascuna di tali bobine, al fine di essere svolta in modo da fornire con continuità<'>il film destinato agli imballaggi industriali, viene montata su un rispettivo portabobina avente un albero con corpo tubolare che viene infilato nell'anima di cartone, e che generalmente possiede mezzi di vincolo alla superficie interna di tale anima, così da trasmettere un momento torcente. Tale albero è a sua volta collegato ad una frizione che tende il film per lo svolgimento della bobina alla velocità desiderata. Tali alberi sono costituiti da corpi tubolari in fibra di carbonio, o in altri materiali di simili caratteristiche, sono fissati, in corrispondenza delle rispettive estremità terminali, a mozzi, ad esempio in acciaio, che li supportano girevolmente e che trasmettono la coppia motrice necessaria allo svolgimento o all'avvolgimento della bobina.

Grazie ai materiali leggeri impiegati, questi alberi sono di peso decisamente contenuto: questo consente agli operatori di spostare, montare e smontare tali alberi con una certa frequenza e senza affaticarsi eccessivamente, come imposto dalle normative relative alla sicurezza sul lavoro.

Secondo la tecnica nota tali corpi tubolari presentano, lungo la loro superficie cilindrica, delle aperture attraverso le quali possono selettivamente fuoriuscire, per azionamento di 'un comando ad esempio pneumatico, i mezzi di vincolo per l'anima interna della bobina, che si trovano così ad essere sporgenti rispetto alla superfìcie del corpo tubolare medesimo così da riscontrare sulla superficie interna dell'anima della bobina. I suddetti mezzi di vincolo consentono in questo modo di frenare la rotazione della bobina per svolgere il film o di trascinarla in rotazione per avvolgere il film.

I più diffusi alberi espansibili di tipo noto sono solitamente dotati di aperture longitudinali attraverso le quali possono fuoriuscire selettivamente delle chiavette o linguette che vanno appunto a riscontrare sulla superficie interna dell'anima della bobina.

Essendo previsto un certo gioco tra ciascuna chiavetta e la rispettiva apertura, proprio per consentire il libero scorrimento radiale della chiavetta medesima, si osserva, in esercizio, che la trasmissione del momento torcente dall'albero alla bobina e viceversa, che spesso è molto pesante ed ha una elevata inerzia, provoca una leggera inclinazione della chiavetta rispetto al piano diametrale di mezzeria della stessa. Questa seppur lieve inclinazione porta ciascuna chiavetta a venire a contatto, ad ogni ciclo di rotazione dell'albero, con gli spigoli dei bordi della rispettiva apertura: ciò determina l'instaurarsi di una elevata pressione di contatto della superficie laterale della chiavetta, che solitamente è realizzata in materiale metallico, sul bordo della rispettiva apertura, che è appunto in fibra di carbonio o altro materiale simile.

Questa elevata pressione specifica provoca la formazione di cricche e delaminazioni in corrispondenza degli spigoli dei bordi delle aperture, che poi si propagano lungo l'albero, compromettendo così la durata di vita dell'albero stesso.

Inoltre, i ripetuti movimenti di fuoriuscita e rientro delle chiavette attraverso le rispettive aperture provoca frequentemente fenomeni di usura degli stessi spigoli bordi delle aperture, che spesso determinano la formazione, ancora, di cricche e delaminazioni che si propagano lungo l'albero.

Questi fenomeni, in conclusione, sono causa di elevati costi per chi impiega i macchinari dotati di questi alberi, in quanto devono essere sostituiti con frequenza troppo elevata. Oltre al costo del componente, ovviamente, vi sono i costi legati al fermo della produzione per consentire la sostituzione degli alberi .

SCOPI DELL'INVENZIONE

Il compito tecnico della presente invenzione è migliorare lo stato della tecnica.

Nell'ambito di tale compito tecnico, costituisce uno scopo della presente invenzione mettere a punto un corpo tubolare per albero espansibile atto a limitare al minimo le cricche, le de laminazioni e le rotture in corrispondenza delle aperture di passaggio dei mezzi di bloccaggio dell'anima della bobina supportata dall'albero, dovute alla elevata pressione superficiale delle chiavette sugli spigoli dei bordi delle aperture. Ancora uno scopo della presente invenzione è quello di rendere disponìbile un albero espansibile nel quale si verifichino limitati fenomeni di usura da scorrimento in corrispondenza dei bordi delle aperture per il passaggio dei mezzi di bloccaggio.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare un albero espansibile che abbia durata di vita superiore agli alberi espansibili di tipo tradizionale in fibra di carbonio e simili.

Questi ed altri scopi sono tutti raggiunti dal corpo tubolare in composito per albero espansibile secondo una o più delle rivendicazioni allegate.

Un importante vantaggio conseguito dal corpo tubolare secondo la presente invenzione consiste nel fatto che vengono notevolmente ridotti e limitati i fenomeni di formazione di cricche e delamin<'>azioni in corrispondenza dei bordi delle aperture di passaggio per i mezzi dì bloccaggio della bobina.

Un altro vantaggio consiste nel fatto che vengono notevolmente ridotti e limitati anche i fenomeni di usura da scorrimento sempre in corrispondenza dei bordi delle suddette aperture dì passaggio.

Ancora un altro vantaggio consiste nel fatto che i corpi tubolari secondo la presente invenzione hanno una durata di vita decisamente superiore a quella degli alberi espansibili di tipo tradizionale in fibra di carbonio e simili.

Un ulteriore vantaggio consiste nel fatto che i corpi tubolari secondo la presente invenzione possiedono affidabilità e sicurezza di funzionamento più elevate rispetto agli alberi di tipo tradizionale

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI.

Questi ed ulteriori vantaggi saranno meglio compresi da ogni tecnico del ramo dalla descrizione che segue e dagli annessi disegni, dati quale esempio non limitativo, nei quali:

la figura 1 è una vista assonometrica parzialmente sezionata di un albero espansibile;

la figura 2 è una vista assonometrica del corpo tubolare secondo la presente invenzione;

la figura 3 è una sezione diametrale di dettaglio del corpo tubolare di figura 1;

la figura 3 è una sezione trasversale dell'albero delle figure 1, 3;

la figura 5 è un dettaglio della figura 4;

la figura 6 è una sezione diametrale di dettaglio di un' altra forma di attuazione del corpo tubolare secondo la presente invenzione;

la figura 7 è una sezione trasversale dell'albero di figura 6;

la figura 8 è un dettaglio della figura 6;

la figura 9 è un esploso in assonometria della forma di attuazione del corpo tubolare delle figure 6-8;

la figura 10 è una vista assonometrica della cornice delle asole del corpo tubolare nella forma di attuazione delle figure 6-9;

la figura 11 è una vista in pianta della cornice di figura 9;

la figura 12 è una sezione della cornice eseguita secondo il piano XII - XII di figura 11;

la figura 13 è una sezione della cornice eseguita secondo il piano XIII - XIII di figura 11.

FORME DI ATTUAZIONE DELL'INVENZIONE.

Con riferimento alla figura 1, è indicato complessivamente con 1 un corpo tubolare in composito per albero espansibile secondo l'invenzione, montato su un albero espansibile A di tipo ad azionamento pneumatico, di per se noto.

L'albero è realizzato, ad esempio, in materiale del tipo del composito di fibra di carbonio o altro materiale di analoghe caratteristiche, ed in particolare un materiale leggero.

II corpo tubolare 1 è destinato ad essere montato, tramite l'ausilio di mozzi terminali T su macchinari industriali di vario tipo. Una tipica applicazione, non limitativa, di un siffatto albero espansibile è un gruppo svolgibobina per macchinari da imballaggio. In particolare, l'albero A viene inserito all'interno dell'anima di cartone di una bobina di film per avvolgimento, in modo da ancorarsi alla sua superficie interna per trasmettere ad essa un momento torcente.

A questo scopo il corpo tubolare 1 comprende, sulla sua superficie, una pluralità di aperture 2 longitudinali, ordinatamente disposte, attraverso le quali possono scorrere selettivamente, azionate da comandi pneumatici, degli elementi di bloccaggio K dell'anima della bobina, costituiti ad esempio da chiavette metalliche. In particolare, tali elementi di bloccaggio K possono scorrere da una posizione interna ad una posizione esterna nella quale sporgono<'>rispetto alle asole 2 e bloccano dall·'<’>interno l'anima della bobina, in modo noto.

Ciascuna delle asole 2, di forma ad esempio allungata, definisce un contorno 3.

Secondo l'invenzione, almeno una porzione del contorno 3 di ciascuna apertura comprende almeno una sede 4, come visibile in dettaglio nelle figure 3, 4, 5, atta ad incrementare la superficie di ripartizione delle pressioni dell'elemento di bloccaggio K sul corpo tubolare 2 nel suo spessore.

Più in dettaglio, tale sede 4 è estesa all'intero contorno 3 di ciascuna asola 2 del corpo tubolare 1. Come illustrato in figura 5, ciascuna sede 4 è definita da pareti P divergenti verso l'esterno del corpo tubolare 1 nel suo spessore. L'angolo di divergenza a è opportunamente ottimizzato e compreso ad esempio tra 5° e 30°, in dipendenza dallo spessore del corpo tubolare 1.

In alternativa, le pareti P della sede 4 possono essere divergenti verso l'interno del corpo tubolare 1 nel suo spessore .

Come risulta intuitivo, la sede 4 del contorno 3 consente di ottenere l'importante risultato tecnico di offrire un riscontro piano di appoggio per la superficie laterale dell'elemento di bloccaggio K inserito nell'asola 2 durante la trasmissione del momento torcente, così da diminuire la pressione specifica di contatto - che si distribuisce appunto su una superficie più ampia - e da limitare notevolmente i rischi di formazione di cricche e delaminazioni in corrispondenza del contorno 3, nonché di limitare l'usura di scorrimento tra elemento di bloccaggio K e contorno 3.

Un'altra forma di attuazione del corpo tubolare in composito secondo l'invenzione è illustrata nelle figure 6-13.

In questa forma di attuazione il corpo tubolare 1 comprende almeno una porzione di cornice 5 alloggiata nella sede 4, così da limitare ulteriormente i rischi di formazione di cricche e delaminazioni.

Più vantaggiosamente, tale cornice 5 è chiusa e perimetrale rispetto al contorno 3 dell'asola 2; in altre parole, essa ha la medesima geometria del contorno 3 stesso.

La cornice 5 è fissata entro la rispettiva asola 2 tramite mezzi di collegamento permanente, come ad esempio incollaggio o altri mezzi equivalenti.

La cornice 5 - si vedano in particolare le figure 10113 - presenta una porzione di superficie esterna 6 divergente verso l'esterno del corpo tubolare 2<'>nel suo spessore, con il medesimo angolo di divergenza a delle pareti P della sede 4. In alternativa, la porzione di superficie esterna 6 può essere divergente verso l'interno del corpo tubolare 1, nel suo spessore.

La cornice 5 ha inoltre le superficie di base esterna 7 curva, in particolare con curvatura cilindrica avente il medesimo raggio di curvatura del corpo tubolare 1, in modo che la cornice 5 non sporga rispetto alla superficie esterna del corpo tubolare 1 medesimo.

La cornice 5 è realizzata in materiale metallico. Più in particolare, essa è realizzata in materiale metallico del tipo dell'acciaio, oppure altro materiale con caratteristiche di resistenza superficiale superiori a quelle del composito in fibra di carbonio, o altro materiale leggero di simili caratteristiche.

In esercizio, la trasmissione del momento torcente dall'albero A alla bobina in cui è infilato determina, come detto, la leggera inclinazione dell'elemento di bloccaggio K all'interno dell'asola 2 per la presenza di giochi meccanici - si vedano le figure 5 ed 8 - con conseguente riscontro della superficie laterale dell'elemento di bloccaggio K stesso sul bordo della cornice 5 presente nell'asola 2.

Grazie alla presenza della superficie esterna divergente 6,<'>l'azione di contatto dell'elemento<'>di bloccaggio K sulla cornice 5 si traduce in una pressione distribuita che dalla superficie esterna 6 stessa si trasmette al contorno 3 dell'asola 2 in condizioni di sostanziale assenza di carichi concentrati particolarmente elevati e con una sollecitazione - indicata con S nella figura 8 costituita solamente da una componente tangenziale, che viene ben assorbita dallo spessore dell'albero.

La presente invenzione consegue evidentemente importanti vantaggi tecnici.

In primo luogo, entrambe le forme di attuazione descritte consentono di limitare notevolmente la formazione di cricche e delaminazioni in corrispondenza dei contorni delle asole del corpo tubolare, dovute ad elevati carichi concentrati.

In secondo luogo, entrambe le forme di attuazione consentono di limitare i fenomeni di usura dovuti allo scorrimento tra elemento di bloccaggio e contorno dell 'asola.

In terzo luogo, viene sensibilmente aumentata la durata di vita dei corpi tubolari degli alberi, i quali peraltro sono maggiormente affidabili e più sicuri nel funzionamento .

Si è così visto come l'invenzione raggiunge gli scopi proposti.

La presente invenzione è stata descritta secondo forme preferite di realizzazione, ma varianti equivalenti possono essere concepite senza uscire dall'ambito di protezione offerto dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Corpo tubolare<'>in composito per albero espansibile, comprendente almeno un'asola (2) per la fuoriuscita selettiva di almeno un elemento di bloccaggio (K), caratterizzato dal fatto che almeno una porzione del contorno (3) di detta asola (2) comprende almeno una sede (4) atta ad incrementare la superficie di ripartizione delle pressioni di detto elemento di bloccaggio (K) su detto corpo tubolare nel suo spessore.
2. 2. Corpo tubolare secondo la rivendicazione 1, in cui detta sede (4) è definita da pareti (P) divergenti verso l'esterno di detto corpo tubolare nel suo spessore .
3. 3. Corpo tubolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta sede {4) è definita da pareti (P) divergenti verso l'interno di detto corpo tubolare nel suo spessore.
4. 4. Corpo tubolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta sede (4) è estesa all'intero contorno (3) di detta asola (2).
5. 5. Corpo tubolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno una porzione di una cornice (5) alloggiata in detta sede (4).
6. 6. Corpo tubolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta cornice (5) è chiusa e perimetrale rispetto a 'detto contorno (3) di detta asola (2).
7. 7 . Corpo tubolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta cornice (5) comprende almeno una porzione di superficie esterna (6) divergente nello spessore di detto corpo tubolare.
8. 8. Corpo tubolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta cornice (5) è realizzata in materiale metallico.
9. 9. Corpo tubolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta cornice (5) è fissata in detta asola (2) tramite mezzi di collegamento permanente tra detta sede (4) e detta cornice (5).