ITBO20130491A1 - Macchina e metodo per avvolgere un carico - Google Patents

Description

Macchina e metodo per avvolgere un carico

L’invenzione concerne macchine e metodi per avvolgere un carico con un film o pellicola di materiale plastico estensibile.

Le macchine avvolgitrici note comprendono tipicamente un’unità o gruppo di svolgimento che supporta una bobina di film plastico da avvolgere attorno al carico in modo da formare una serie di fasce o bande intrecciate grazie alla combinazione del movimento in direzione verticale dell’unità di svolgimento e della rotazione relativa tra quest’ultima ed il carico attorno ad un asse di avvolgimento verticale oppure orizzontale. Il carico à ̈ composto da un prodotto o da una pluralità di prodotti raggruppati su un bancale o pallet.

Nelle macchine avvolgitrici provviste di una tavola rotante di supporto del carico, quest’ultimo à ̈ posto in rotazione attorno all’asse di avvolgimento verticale, mentre l’unità di svolgimento à ̈ movimentata verticalmente con moto alternato lungo una colonna o montante. Nelle macchine avvolgitrici ad anello rotante o a braccio rotante, il carico rimane fisso durante l’avvolgimento o fasciatura, mentre l’unità di svolgimento à ̈ movimentata rispetto a quest’ultimo in rotazione attorno a, ed in traslazione lungo, l’asse di avvolgimento. A questo scopo, l’unità di svolgimento à ̈ fissata ad un anello, oppure ad un braccio, montato girevole in modo da ruotare attorno al carico. Nelle macchine ad anello rotante, l’anello à ̈ girevolmente fissato ad un telaio mobile che, a sua volta, à ̈ scorrevolmente fissato ad un telaio fisso della macchina ed à ̈ mobile verticalmente. Nelle macchine a braccio rotante, il braccio à ̈ girevolmente fissato ad un telaio fisso della macchina e l’unità di svolgimento à ̈ scorrevolmente fissata al braccio e mobile verticalmente lungo quest’ultimo.

L’unità di svolgimento comprende un carrello che sostiene, oltre alla bobina di film, una coppia di rulli di prestiro disposti per svolgere dalla bobina il film e prestirarlo, od allungarlo, ed uno o più rulli di rinvio per deviare il film verso il carico. Regolando opportunamente la differenza tra le velocità di rotazione dei rulli di prestiro à ̈ possibile prestirare di una definita quantità o percentuale il film e variare la velocità di svolgimento del film dalla bobina.

L’unità di svolgimento comprende generalmente un motore elettrico in grado di azionare in rotazione uno dei due rulli di prestiro che agisce da rullo motore (master) e che aziona, tramite un gruppo di trasmissione/riduzione, l’altro rullo di prestiro che funge da rullo condotto (slave). In tal modo, tra rullo veloce e rullo lento à ̈ imposto un predefinito rapporto di trasmissione, in funzione del prestiro che si desidera ottenere sul film. Nell’uso il film passa, infatti, dal rullo lento al rullo veloce e, a causa della differenza di velocità di rotazione tra questi ultimi, imposta dal suddetto rapporto di trasmissione, il suddetto film viene sottoposto ad una forza di prestiro o di allungamento. Ciò consente di stirare ed allungare di una predefinita percentuale la porzione di film compresa tra i due rulli di prestiro prima che quest’ultima venga avvolta sui prodotti, per utilizzare al meglio il film disponibile e per cambiare le caratteristiche meccaniche del materiale del film stesso, in funzione del prodotto da avvolgere.

I due rulli di prestiro possono anche essere azionati in modo indipendente da due rispettivi motori elettrici in modo da variare il rapporto di trasmissione durante il funzionamento tipicamente in base alle caratteristiche del carico da avvolgere.

Motori elettrici di potenza adeguata sono inoltre previsti per muovere in rotazione e linearmente le varie parti della macchina durante il funzionamento.

Il funzionamento di una macchina avvolgitrice à ̈ di tipo intermittente giacché il ciclo di avvolgimento del carico prevede una fase di ingresso ed una fase di uscita del carico in cui sono azionati i sistemi di trasporto (rulliera, convogliatori) mentre le parti della macchina che eseguono l’avvolgimento del carico (tavola, anello, braccio, unità di avvolgimento) sono in sosta ed una fase di avvolgimento nella quale tali parti sono invece poste in movimento. Le parti che eseguono l’avvolgimento poiché movimentate ciclicamente sono soggette ad accelerazioni e decelerazioni, aventi valori tanto più elevati quanto più elevate sono le prestazioni della macchina (velocità di rotazione e/o di traslazione). Alcune parti a causa della rilevante massa (anello/braccio rotante, telaio mobile verticalmente, tavola rotante con carico) presentano valori di inerzia che richiedono in fase di decelerazione adeguati sistemi di frenatura, tipicamente resistenze di frenatura collegate ai motori.

Il consumo energetico delle macchine avvolgitrici, specialmente di medie e grandi dimensioni ed operanti ad elevate velocità, a causa della presenza di numerosi motori di cospicua potenza e delle resistenze di frenatura à ̈ considerevole ed incide in modo significativo sui costi di produzione.

Al fine di ridurre i consumi energetici e in un’ottica non solo di contenimento dei costi di produzione, ma anche di salvaguardia e rispetto per l’ambiente, sono stati sviluppati recentemente motori elettrici ad elevata efficienza che a parità di prestazioni assicurano un minor consumo energetico e quindi richiedono un minore prelievo dalla rete esterna (rete di distribuzione dell’azienda fornitrice di energia elettrica). Nello stesso tempo sono state sviluppate procedure di avvolgimento che permettono di ottimizzare i cicli di avvolgimento, riducendo in particolare i tempi di azionamento dei motori.

Questi motori elettrici risultano tuttavia molto più costosi dei motori tradizionali, mentre le procedure di avvolgimento non sono applicabili a tutte le tipologie di macchine avvolgitrici.

Uno scopo dell’invenzione à ̈ migliorare le macchine ed i metodi noti per avvolgere un carico con un film di materiale plastico estensibile.

Un altro scopo à ̈ ottenere una macchina ed un metodo per avvolgere che permettano di ridurre in modo considerevole i consumi energetici durante i cicli operativi di avvolgimento ed in particolare la richiesta di energia elettrica ad una rete elettrica di distribuzione di un’azienda fornitrice di energia elettrica.

Un ulteriore scopo à ̈ ottenere una macchina ed un metodo che consentano di razionalizzare ed ottimizzare la gestione dell’energia elettrica necessaria ad alimentare motori, dispositivi, apparati, mezzi operativi della macchina.

In un primo aspetto dell’invenzione à ̈ prevista una macchina per avvolgere un prodotto con un film secondo la rivendicazione 1.

In un secondo aspetto dell’invenzione à ̈ previsto un metodo per avvolgere un prodotto con un film secondo la rivendicazione 12.

La macchina avvolgitrice dell’invenzione per avvolgere un carico con un film comprende un’unità di svolgimento del film, mezzi di movimentazione per movimentare l’unità di svolgimento e/o il carico, mezzi motori elettrici per movimentare i mezzi di movimentazione, mezzi ad inverter connessi ai mezzi motori elettrici per azionare e controllare questi ultimi e collegati ad una rete elettrica esterna ed una rete elettrica interna che collega tra loro i mezzi motori elettrici ed i mezzi ad inverter. La macchina comprende inoltre un sistema di alimentazione e recupero di energia elettrica che include la rete elettrica interna ed un’unità di recupero. Nel funzionamento della macchina i mezzi motori elettrici azionati in fase di frenatura dai mezzi di movimentazione per controllare un movimento di, e/o per decelerare, questi ultimi, generano una corrente elettrica che à ̈ inviata all’unità di recupero e da quest’ultima à ̈ inviata in alimentazione alla rete elettrica interna e/o alla rete elettrica esterna. La rete elettrica esterna comprende una rete elettrica di alimentazione di un’azienda fornitrice di energia elettrica oppure una rete elettrica di impianto che collega ed alimenta la macchina avvolgitrice, una o più ulteriori macchine avvolgitrici e/o altri apparati elettrici.

La macchina comprende ulteriori mezzi motori elettrici e mezzi operativi disposti per azionare stazioni e gruppi operativi e/o per eseguire rispettive operazioni di avvolgimento o ausiliarie; la rete elettrica interna collega tra loro i mezzi motori elettrici, i mezzi ad inverter, gli ulteriori mezzi motori elettrici ed i mezzi operativi.

Il sistema di alimentazione e recupero della macchina avvolgitrice dell’invenzione permette di recuperare energia elettrica nelle fasi di frenatura dei mezzi di movimentazione, energia elettrica che anziché essere dissipata à ̈ utilizzata per alimentare la rete elettrica interna della macchina, in particolare i motori elettrici, gli ulteriori mezzi motori ed i mezzi operativi. In questo modo à ̈ possibile diminuire il prelievo di energia elettrica dalla rete di distribuzione così da ridurre i costi di produzione: Nello stesso tempo à ̈ possibile razionalizzare ed ottimizzare la gestione dell’energia elettrica necessaria ad alimentare motori, dispositivi, apparati operativi della macchina. L’energia elettrica recuperata può essere altresì riversata e rivenduta alla rete elettrica di alimentazione dell’azienda fornitrice di energia elettrica oppure alimentare la rete elettrica di impianto. L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni che ne illustrano alcune forme esemplificative e non limitative di attuazione, in cui:

- la figura 1 à ̈ una vista schematica di una macchina avvolgitrice secondo l’invenzione provvista di un sistema di alimentazione e recupero dell’energia elettrica;

- la figura 2 Ã ̈ una vista di una variante della macchina avvolgitrice di figura 1;

- la figura 3 Ã ̈ una vista schematica della macchina avvolgitrice di figura 1 associata ad una rete elettrica di impianto;

- la figura 4 à ̈ una vista schematica di un’altra variante della macchina avvolgitrice di figura 1;

- le figure 5 e 6 sono schemi a blocchi parziali del sistema di alimentazione e recupero dell’energia elettrica della macchina di figura 4 rispettivamente in una fase di carica ed in una fase di scarica.

Con riferimento alla figura 1, à ̈ illustrata una macchina avvolgitrice 1 secondo l’invenzione disposta per avvolgere un carico con un film o pellicola di materiale plastico e comprendente un’unità di svolgimento 2 provvista di una bobina di detto film e di mezzi a rullo per svolgere il film dalla bobina, ed eventualmente per stirarlo o allungarlo. La macchina 1 comprende, inoltre, mezzi di movimentazione 4 per movimentare l’unità di svolgimento 2 e/o il carico in modo da muovere e/o avvolgere quest’ultimo con il film e mezzi motori elettrici 21, 22, 23 per movimentare girevolmente e/o linearmente i mezzi di movimentazione 4 durante fasi di azionamento della macchina 1.

Ulteriori mezzi motori elettrici 26 e/o mezzi operativi 27 elettrici/elettronici sono previsti per movimentare stazioni e/o gruppi operativi della macchina e/o eseguire rispettive operazioni di avvolgimento o accessorie.

Nella forma di realizzazione illustrata, a titolo esemplificativo e non limitativo, la macchina avvolgitrice 1 à ̈ del tipo ad anello orizzontale, ma le considerazioni di seguito riportate possono essere estese, con le opportune variazioni e modifiche, ad una macchina avvolgitrice ad anello verticale, ad una macchina avvolgitrice a braccio rotante, ad una macchina avvolgitrice a piattaforma rotante, ad una macchina avvolgitrice semovente. Nella macchina avvolgitrice 1 di figura 1 i mezzi di movimentazione 4 comprendono un anello rotante 41 che supporta l’unità di svolgimento 2 ed à ̈ montato girevole attorno ad un asse di avvolgimento, verticale, su un telaio mobile 42. Quest’ultimo à ̈ scorrevolmente supportato da un telaio fisso di supporto 43 e à ̈ mobile linearmente lungo quest’ultimo, parallelamente all’asse di avvolgimento. I mezzi motori elettrici comprendono un primo motore elettrico 21 disposto per ruotare l’anello rotante 41 ed uno o più, secondi motori elettrici 22, ad esempio due, disposti per muovere linearmente il telaio mobile 42.

I mezzi di movimentazione 4 comprendono altresì mezzi convogliatori 44 per movimentare in ingresso in, ed in uscita da, detta macchina 1 il carico, rispettivamente prima e dopo il ciclo di avvolgimento. I mezzi motori elettrici comprendendo almeno un terzo motore elettrico 23 per azionare i mezzi convogliatori 44.

Nella forma di realizzazione illustrata, gli ulteriori mezzi motori elettrici 26 comprendono, ad esempio, uno o più ulteriori motori elettrici disposti per ruotare i mezzi a rullo dell’unità di svolgimento 2 così da svolgere e prestirare il film. Gli ulteriori mezzi motori elettrici 26 sono azionati e controllati da rispettivi ulteriori mezzi ad inverter 34.

In altre forme di realizzazione della macchina avvolgitrice 1 non illustrate, gli ulteriori mezzi motori elettrici possono essere destinati a movimentare altri dispostivi e/o gruppi operativi della macchina avvolgitrice, ad esempio un gruppo per applicare un telo di copertura al carico, un gruppo di applicazione di bordi paraspigoli, ecc.

I mezzi operativi 27 comprendono, ad esempio, gruppi operativi della macchina avvolgitrice quali il gruppo pinza/ taglio/saldatore oppure dispositivi quali sensori, ecc. La macchina avvolgitrice 1 comprende, inoltre, mezzi ad inverter 31, 32, 33 connessi ai mezzi motori elettrici 21, 22, 23 per azionare e controllare questi ultimi e collegati ad una rete elettrica esterna 8, 9 disposta per erogare energia elettrica. In particolare, i mezzi ad inverter 31, 32, 33 sono disposti per variare la tensione e la frequenza della corrente alternata di alimentazione dei mezzi motori elettrici, questi ultimi comprendenti motori elettrici asincroni o a induzione. I mezzi ad inverter 31, 32, 33 sono mezzi raddrizzatoreinvertitore bidirezionali alimentati con corrente elettrica continua in ingresso ed eroganti una corrente elettrica alternata in uscita e viceversa.

Ciascun motore elettrico 21, 22, 23 Ã ̈ provvisto di un rispettivo inverter 31, 32, 33.

La macchina 1 include una rete elettrica interna 6 che collega tra loro i mezzi motori elettrici 21, 22, 23, i mezzi ad inverter 31, 32, 33, gli ulteriori mezzi motori elettrici 26 e i mezzi operativi 27 elettrici/elettronici. La rete elettrica interna 6 (schematicamente rappresentata da un riquadro tratteggiato che racchiude la macchina avvolgitrice 1) à ̈ gestita e controllata da un’unità di controllo di tipo noto e non illustrata nelle figure.

La macchina 1 comprende un sistema di alimentazione e recupero 10 dell’energia elettrica che include la rete elettrica interna 6 ed un’unità di recupero 7.

Nel funzionamento della macchina 1, i mezzi motori elettrici 21, 22, 23 azionati in fase di frenatura dai mezzi di movimentazione 4 per controllare un movimento di, e/o per decelerare, questi ultimi, generano una corrente elettrica che, attraverso i mezzi ad inverter 31, 32, 33, à ̈ inviata all’unità di recupero 7. Da quest’ultima la suddetta corrente elettrica recuperata à ̈ inviata in alimentazione alla rete elettrica interna 6 ed in particolare, se richiesta, agli ulteriori mezzi motori elettrici 26 e/o ai mezzi operativi 27 e/o alla rete elettrica esterna 8, 9, come meglio spiegato nel seguito della descrizione.

La corrente elettrica recuperata à ̈ altresì inviata ai quei mezzi motori elettrici 21, 22, 23 che sono in fase di azionamento e devono essere alimentati con energia elettrica per azionare i mezzi di movimentazione 4. Più precisamente, i mezzi di movimentazione 4 comprendono una pluralità di elementi di movimentazione (anello rotante 41, telaio mobile 42, convogliatori 44) azionati da rispettivi motori elettrici 21, 22, 23.

I motori elettrici 21, 22, 23 azionati dagli elementi di movimentazione 41, 42, 44 in fase di frenatura generano una corrente elettrica che può essere utilizzata anche per alimentare i motori elettrici 21, 22, 23 che invece azionano gli elementi di movimentazione 41, 42, 44, in rispettive fasi di azionamento. Per fase di frenatura s’intende una fase in cui i motori elettrici fungono da freni giacché azionati dalla forza d’inerzia dei relativi elementi di movimentazione dovuta a decelerazioni e gravità.

La macchina avvolgitrice 1, come tutte le macchine avvolgitrici note, presenta un funzionamento ad intermittenza giacché il ciclo di avvolgimento comprende fasi di azionamento e fasi di sosta delle varie parti e componenti i quali sono dunque accelerati e decelerati ciclicamente.

I motori elettrici 21, 22, 23 movimentano le suddette parti e/o componenti (elementi di movimentazione 41, 42, 44) e nello stesso tempo contrastano le forze di inerzia in fase di decelerazione o rallentamento dei componenti, trasformando l’energia cinetica di questi ultimi in energia elettrica che può essere recuperata dal sistema di alimentazione e recupero 10 e ridistribuita nella rete elettrica interna 6 e/o esterna 8, 9.

La quantità di energia elettrica recuperata à ̈ legata direttamente all'energia cinetica posseduta dal componente che si vuole decelerare o rallentare, quindi à ̈ tanto più elevata quanto più à ̈ grande la massa del componente e/o la sua variazione di velocità (decelerazione). La quantità di energia elettrica recuperata dipende, inoltre, dal numero dei componenti dai quali si può recuperare energia.

I componenti possono essere azionati con un movimento lineare alternato ed intermittente oppure con un movimento di rotazione intermittente.

Con riferimento alla macchina avvolgitrice 1 ad anello rotante di figura 1, à ̈ possibile recuperare l’energia cinetica dell’anello rotante 41 e del telaio mobile 42 nelle corse di discesa verticali durante il ciclo di avvolgimento del carico. In particolare, l’energia potenziale accumulata dall’anello rotante 41 e dal telaio mobile 42 può essere recuperata (a meno di attriti e rendimenti meccanici) e trasformata dai rispettivi motori elettrici 22 in energia elettrica durante la fase di discesa. A seconda del tipo di carico, la fase di discesa può essere ripetuta più volte durante un singolo ciclo di avvolgimento.

La massa movimentata in questo caso à ̈ considerevole giacché l’anello rotante 41 supporta una o più unità di svolgimento 2, masse di bilanciamento, un gruppo pinza/taglio/saldatore, sensori, dispositivi di controllo, ecc. Nella fase di discesa tale massa deve essere opportunamente frenata o controllata nel moto (velocità, accelerazione), tramite i relativi secondi motori 22 che in questa fase agiscono da freni per contrastare la relativa forza d’inerzia (e di gravità).

Nelle macchine a braccio rotante o a piattaforma rotante o nelle macchine semoventi à ̈ possibile recuperare l’energia cinetica della sola unità di svolgimento 2 mobile linearmente in direzione verticale.

Con riferimento alla macchina avvolgitrice 1 ad anello rotante di figura 1, à ̈ possibile altresì recuperare l’energia cinetica dell’anello rotante 41 che pone in rotazione l’unità di svolgimento 2 attorno al carico ad elevata velocità e che possiede quindi un’elevata energia cinetica (massa inerziale) che può essere recuperata e trasformata in energia elettrica dal primo motore 21 in una fase di frenatura o decelerazione al termine del ciclo di avvolgimento.

Similmente, nelle macchine a braccio rotante, l’unità di svolgimento 2 à ̈ montata su un braccio che ruota attorno al carico, e anche se le velocità sono minori rispetto alle macchine ad anello, le masse poste in rotazioni sono elevate e determinano elevate energie cinetiche.

Nelle macchine a tavola rotante, il carico à ̈ posto in rotazione dalla tavola, mentre l’unità di svolgimento à ̈ mobile solo verticalmente. In questo caso la massa del sistema carico/tavola à ̈ elevata e determina un’elevata energia cinetica.

I mezzi convogliatori 44 dei mezzi di movimentazione 4 della macchina avvolgitrice 1 sono disposti per movimentare in ingresso ed in uscita attraverso la macchina 1 il carico, rispettivamente prima e dopo il ciclo di avvolgimento. Il carico può anche essere movimentato attraverso varie stazioni operative della macchina avvolgitrice (stazioni di applicazione paraspigoli, etichettatura, ecc.). In altre parole, il carico durante il suo transito in linea attraverso la macchina può essere accelerato e movimentato una pluralità di volte. Anche se l’energia cinetica recuperata dai terzi motori 23 non à ̈ elevata, il numero delle fasi di frenata e quindi di recupero può essere elevato.

La rete elettrica esterna comprende una rete elettrica di alimentazione 8 di un’azienda fornitrice di energia elettrica in grado di alimentare la macchina avvolgitrice 1 e, in particolare, alimentare con una corrente elettrica alternata, tramite l’unità di alimentazione e recupero 7, la rete interna 6. L’unità di recupero 7 comprende mezzi convertitori bidirezionali AC/DC (corrente alternata/corrente continua) in grado di trasformare la corrente elettrica alternata in corrente elettrica continua con la quale alimentare i mezzi ad inverter 31, 32, 33 che controllano ed alimentano i mezzi motori 21, 22, 23.

La macchina avvolgitrice 1 può inoltre comprendere, come nella forma di realizzazione illustrata in figura 1, mezzi a resistenza di frenatura 14, 15 connessi ai mezzi motori elettrici 21, 22 e disposti per assorbire la corrente elettrica generata da questi ultimi nella fase di frenatura dei mezzi di movimentazione 4. In particolare, i mezzi a resistenza di frenatura comprendono una prima resistenza di frenatura 14 posta in parallelo al primo inverter 31 e collegata al primo motore elettrico 21 ed una seconda resistenza di frenatura 15 posta in parallelo al secondo inverter 32 e collegata al secondo motore elettrico 22. Le resistenze di frenatura 14, 15 sono previste per garantire maggior sicurezza nel funzionamento della macchina, in particolare per assorbire e dissipare la corrente elettrica generata dai motori elettrici 21, 22 in fase di frenatura ed in caso di guasto del sistema di alimentazione e recupero 10 o della rete elettrica interna 6 e/o nel caso detta corrente elettrica non possa essere riversata nella rete elettrica interna 6 e/o nella rete elettrica esterna 8, 9.

La figura 2 illustra una variante della macchina avvolgitrice 1 dell’invenzione che differisce dalla forma di realizzazione di cui alla figura 1 per il fatto che il sistema di alimentazione e recupero 10 comprende mezzi di filtraggio 12, 13 della corrente elettrica interposti tra l’unità di recupero 7 e la rete elettrica di alimentazione 8 per filtrare e/o modulare la corrente elettrica in uscita dall’unità di recupero 7 e da immettere nella rete elettrica di alimentazione 8.

I mezzi di filtraggio comprendono un’unità ad induttanza di rete 12 ed un’unità filtro di rete 13 di tipo noto e non descritte in dettaglio.

Il funzionamento della macchina avvolgitrice 1 dell’invenzione prevede, durante un ciclo di avvolgimento del carico, che i mezzi di movimentazione 4 della macchina siano movimentati in modo intermittente, secondo rispettive fasi di azionamento e di sosta.

Gli elementi di movimentazione 41, 42, 44 dei mezzi di movimentazione sono dunque accelerati e decelerati ciclicamente. Nelle fasi di decelerazione, o nelle fasi in cui il movimento degli elementi di movimentazione deve essere controllato (discesa del telaio mobile e dell’anello rotante), i motori elettrici 21, 22, 23 agiscono da freni contrastando le forze di inerzia e trasformano l’energia cinetica degli elementi di movimentazione in energia elettrica che può essere recuperata dal sistema di alimentazione e recupero 10 e ridistribuita nella rete elettrica interna 6 e/o esterna 8, 9.

In particolare, durante l’avvolgimento del carico à ̈ possibile trasformare in energia elettrica l’energia cinetica dell’anello rotante 41 e del telaio mobile 42 nelle corse di discesa verticali tramite i secondi motori elettrici 22. Nelle fasi di discesa lo spostamento della massa dell’anello rotante 41 e del telaio mobile 42 deve infatti essere opportunamente controllato e quindi frenato.

Analogamente può essere recuperata e trasformata in energia elettrica l’energia cinetica dell’anello rotante 41 in fase di frenatura o decelerazione al termine del ciclo di avvolgimento per mezzo del primo motore elettrico 21.

I mezzi convogliatori 44 movimentano il carico attraverso la macchina con moto intermittente. Nella fasi di decelerazione à ̈ dunque possibile recuperare e trasformare in energia elettrica l’energia cinetica del carico per mezzo del terzo motore elettrico 23.

La corrente elettrica recuperata dai motori elettrici 21, 22, 23 in fase di frenatura viene inviata tramite i rispettivi inverter 31, 32, 33 all’unità di alimentazione e recupero 7 che provvede ad immetterla nella rete interna 6 per alimentare gli ulteriori mezzi motori elettrici 26 e/o i mezzi operativi 27.

Poiché i motori elettrici 21, 22, 23 degli elementi di movimentazione 41, 42, 44 possono funzionare come freni, ossia recuperare e produrre energia elettrica in tempi diversi durante il ciclo di avvolgimento à ̈ possibile utilizzare la corrente elettrica recuperata e generata da uno o più dei motori elettrici 21, 22, 23 operanti come freni per alimentare tramite l’unità di alimentazione e recupero 7 uno o più motori elettrici 21, 22, 23 che azionano rispettivi elementi di movimentazione 41, 42, 44 e quindi sono da alimentare con energia elettrica.

Nel caso in cui la corrente elettrica recuperata ecceda le richieste di energia della rete elettrica interna 6 à ̈ possibile riversare tale energia nella rete elettrica esterna di alimentazione 8. Tale energia può quindi essere rivenduta o scontata dall’energia prelevata con conseguente diminuzione dei costi di gestione della macchina 1.

Il sistema di alimentazione e recupero 10 della macchina avvolgitrice 1 dell’invenzione permette dunque di recuperare energia elettrica nelle fasi di decelerazione dei mezzi di movimentazione 4, energia elettrica che anziché essere dissipata come avviene nelle macchine tradizionali note (tramite resistenze di frenatura) à ̈ utilizzata per alimentare la rete elettrica interna 6 della macchina, ossia i motori elettrici 21, 22, 23, l’ulteriore motore elettrico 26, i mezzi operativi 27. In questo modo à ̈ possibile diminuire il prelievo di energia elettrica dalla rete di distribuzione 8 per ridurre i costi di produzione e per una maggiore salvaguardia e rispetto dell’ambiente.

La figura 3 illustra la macchina avvolgitrice 1 dell’invenzione associata ad una rete elettrica esterna che comprende, oltre alla rete elettrica di alimentazione 8, una rete elettrica di impianto 9 che collega tra loro reti elettriche interne 6, 6’ di rispettive macchine avvolgitrici 1, 1’ e/o altri apparati elettrici 38, 39 dell’impianto (le reti elettriche interne 6, 6’ sono schematicamente indicate da rispettivi riquadri tratteggiati che racchiudono le macchine, mentre la rete elettrica di alimentazione 8 à ̈ schematicamente indicata da un rispettivo riquadro tratteggiato che racchiude le macchine avvolgitrici 1, 1’ e gli apparati elettrici 38, 39).

Nella configurazione illustrata in figura 3 a titolo di esempio, la corrente elettrica recuperata dal sistema di alimentazione e recupero 10 della macchina avvolgitrice 1 dell’invenzione à ̈ inviata alla rete elettrica di impianto 9 per alimentare, almeno parzialmente, un’ulteriore macchina avvolgitrice 1’ provvista di una rispettiva rete interna 6’ e/o gli altri apparati elettrici 38, 39. Questi ultimi comprendono, ad esempio, mezzi di trasporto 38 dei carichi da avvolgere, gruppi di ricarica 39 di accumulatori di macchine avvolgitrici mobili, ecc. L’ulteriore macchina avvolgitrice 1’ può essere una macchina avvolgitrice di tipo noto (ad anello rotante, a braccio rotante, a piattaforma girevole) oppure un’altra macchina avvolgitrice 1 secondo l’invenzione provvista di un rispettivo sistema di alimentazione e recupero 10.

Anche in questo caso, grazie al sistema di alimentazione e recupero 10 della macchina avvolgitrice 1 à ̈ possibile impiegare la corrente elettrica recuperata nella fase di frenatura dei mezzi di movimentazione 4 per ridurre il prelievo di energia elettrica dalla rete di distribuzione 8, energia elettrica necessaria ad alimentare l’ulteriore macchina avvolgitrice e/o gli altri apparati elettrici 38, 39.

Con riferimento alle figure 4, 5 e 6 à ̈ illustrata un’altra versione della macchina avvolgitrice 1 dell’invenzione che differisce dalla forma di realizzazione sopra descritta e mostrata in figura 1 per il fatto che il sistema di alimentazione e recupero 10 di energia elettrica include mezzi accumulatori 11 di energia. Per motivi di chiarezza espositiva e semplicità di rappresentazione grafica, questa versione della macchina avvolgitrice 1 non comprende ulteriori motori e mezzi operativi.

I mezzi accumulatori 11 di energia sono collegati ai mezzi ad inverter 31, 32, 33 e sono disposti per ricevere una corrente elettrica dai mezzi motori elettrici 21, 22, 23 agenti da freni, in una fase di carica R, e per erogare energia elettrica accumulata ai mezzi motori elettrici 21, 22, 23 in una fase di scarica S.

I mezzi accumulatori 11 comprendono un insieme di supercondensatori di tipo noto.

Un supercondensatore o supercapacitore à ̈ un particolare condensatore in grado di accumulare una quantità di carica elettrica molto elevata rispetto ai condensatori tradizionali in virtù della particolare struttura che prevede due elettrodi aventi elevatissima area superficiale e separati da uno strato dielettrico avente spessore molto ridotto (dimensioni molecolari). Un supercondensatore può essere caricato in tempi molto brevi, garantendo un'elevatissima potenza specifica.

Il sistema di alimentazione e recupero 10 di energia elettrica comprende, inoltre, mezzi convertitori bidirezionali DC/DC 17 (corrente continua / corrente continua) interposti tra i mezzi accumulatori 11 di energia ed i mezzi ad inverter 31, 32, 33 per regolare il flusso di corrente elettrica, in particolare in uscita dai mezzi accumulatori 11 nella fase di scarica S. L’unità di alimentazione e recupero 7 comprende mezzi convertitori bidirezionali AC/DC (corrente alternata/corrente continua) in grado di trasformare la corrente elettrica alternata in corrente elettrica continua con la quale alimentare i mezzi ad inverter 31, 32, 33 che controllano ed alimentano i mezzi motori 21, 22, 23.

Mezzi di filtraggio 12, 13 della corrente elettrica sono interposti tra l’unità di recupero 7 e la rete elettrica di alimentazione 8 per filtrare e/o modulare la corrente elettrica in uscita dall’unità di recupero 7 e da immettere nella rete elettrica di alimentazione 8.

Il funzionamento di questa variante della macchina avvolgitrice 1 dell’invenzione prevede che la corrente elettrica generata dai motori elettrici 21, 22, 23 nelle fasi di frenatura degli elementi di movimentazione 41, 42, 44 (ossia quando i suddetti motori elettrici fungono da freni contrastando le forze di inerzia cui sono soggetti gli elementi di movimentazione e trasformano l’energia cinetica di questi ultimi in energia elettrica) può essere recuperata dal sistema di alimentazione e recupero 10 per caricare i mezzi accumulatori 11 di energia elettrica nella fase di carica R, come illustrato in figura 5.

La figura 5 illustra per semplicità di rappresentazione grafica, una parte del sistema di alimentazione e recupero 10 che comprende il primo motore elettrico 21 ed il primo inverter 31. Le frecce indicano i flussi di potenza elettrica durante la fase di carica R. Si noti che in questa fase di carica R, in cui il primo motore elettrico 21 funge da freno e da generatore di corrente elettrica, i mezzi accumulatori 11 possono essere caricati senza prelevare corrente dalle rete elettrica di distribuzione 9.

Nella fase di scarica S (figura 6) il primo motore 21 Ã ̈ alimentato con la corrente elettrica erogata dai mezzi accumulatori 11 ed eventualmente, se necessario, con una quota minima di energia prelevata dalla rete elettrica di distribuzione 9.

I mezzi accumulatori di energia 11 possono essere utilizzati per alimentare nella fase di scarica anche altri mezzi, apparati e dispositivi elettrici ed elettronici della macchina avvolgitrice 1.

Anche in questo caso il vantaggio consiste nella minore quantità di energia prelevata dalla rete elettrica di distribuzione.

Si noti che ottimizzando il ciclo di avvolgimento ed in particolare le fasi di recupero dell’energia e dimensionando opportunamente i mezzi accumulatori 11, à ̈ possibile ridurre al minimo il prelievo di energia elettrica dalla rete elettrica di distribuzione 9. In particolare, i mezzi accumulatori 11 debbono essere dimensionati in modo da essere completamente caricati durante uno o più cicli di avvolgimento ed in grado di erogare una buona parte dell’energia elettrica necessaria ad alimentare motori elettrici e mezzi operativi della macchina.

Si noti altresì che l’energia elettrica che il sistema di alimentazione e recupero può produrre dipende, oltre che dalle caratteristiche della macchina avvolgitrice, dalle dimensioni del carico da avvolgere (altezza, perimetro di fasciatura) e dalle caratteristiche del ciclo di avvolgimento (corse, numero avvolgimenti, …).

Resistenze di frenatura possono essere previste e disposte in parallelo ai mezzi ad inverter per assorbire la corrente generata dai motori elettrici in frenata in caso di eventuali guasti dell'apparato o per evitare sovraccarichi dei mezzi accumulatori 11.

Grazie all’impiego dei mezzi accumulatori 11 previsti nel sistema di alimentazione e recupero 10 della macchina avvolgitrice 1 dell’invenzione à ̈ dunque possibile recuperare ed immagazzinare tutta l’energia elettrica prodotta dai motori elettrici in fase di frenatura. Tale energia può essere successivamente erogata su richiesta, attraverso la rete elettrica interna 6 della macchina, ai motori elettrici e/o mezzi operativi che ne fanno richiesta. In tal modo si ottimizza il recupero e la gestione dell’energia elettrica durante il funzionamento della macchina ed à ̈ possibile ridurre al minimo il prelievo di energia dalla rete elettrica di distribuzione 9.

Si noti che un’eventuale eccedenza di corrente elettrica recuperata dai motori elettrici in fase di frenatura e non utilizzabile al momento da altri motori elettrici e/o mezzi operativi anziché essere dissipata su resistenze di frenature o riversata sulla rete elettrica di distribuzione può essere efficacemente immagazzinata nei mezzi accumulatori 11 per un successivo utilizzo.

Come sopra menzionato, la macchina avvolgitrice 1 dell’invenzione può comprendere in alternativa una macchina avvolgitrice ad anello verticale, una macchina avvolgitrice a braccio rotante, una macchina avvolgitrice a piattaforma rotante, una macchina avvolgitrice semovente.

In una macchina avvolgitrice ad anello verticale i mezzi di movimentazione comprendono un anello rotante, che ruota attorno ad un asse di avvolgimento orizzontale e supporta un’unità di svolgimento del film, e mezzi convogliatori che movimentano il carico attraverso l’anello verticale per realizzare l’avvolgimento o fasciatura. In questo caso, à ̈ possibile recuperare e trasformare in energia elettrica l’energia cinetica dell’anello rotante (con l’unità di svolgimento) e quella del carico movimentato linearmente dai mezzi convogliatori.

In una macchina avvolgitrice a braccio rotante (singolo o doppio), i mezzi di movimentazione comprendono il braccio, girevolmente fissato ad un telaio fisso della macchina e supportante scorrevolmente un’unità di svolgimento. È dunque possibile recuperare l’energia cinetica del complesso braccio rotante / unità di svolgimento posto in rotazione e l’energia cinetica dell’unità di svolgimento, mobile linearmente lungo il braccio. I mezzi di movimentazione possono comprendere mezzi convogliatori per muovere linearmente il carico attraverso la macchina similmente a quanto avviene nelle macchine ad anello orizzontale. È quindi possibile recuperare anche l’energia cinetica del carico movimentato dai mezzi convogliatori.

In una macchina avvolgitrice a tavola rotante il carico à ̈ posto in rotazione attorno all’asse di avvolgimento verticale dalla tavola rotante che lo supporta, mentre l’unità di svolgimento à ̈ movimentata verticalmente con moto alternato lungo un montante fisso. È quindi possibile recuperare e trasformare in energia elettrica l’energia cinetica del complesso carico/tavola e l’energia cinetica dell’unità di svolgimento.

In una macchina avvolgitrice semovente, o robot, i mezzi di movimentazione comprendono un carro semovente motorizzato e un’unità di svolgimento del film mobile verticalmente su un montante verticale associato al carro. Il carro semovente à ̈ disposto per ruotare attorno al carico, mentre l’unità di svolgimento eroga il film con cui avvolgere il suddetto carico. In tale macchina à ̈ possibile recuperare l’energia cinetica del carro semovente in fase di frenatura e quella dell’unità di svolgimento mobile verticalmente. Con riferimento alle forme di realizzazione della macchina avvolgitrice 1 sopra descritte, à ̈ previsto un metodo secondo l’invenzione per avvolgere un carico con un film di materiale plastico estensibile utilizzando la suddetta macchina avvolgitrice e che comprende nel funzionamento le fasi di:

- recuperare una corrente elettrica generata dai mezzi motori elettrici 21, 22, 23 azionati in fase di frenatura da mezzi di movimentazione 4 per controllare un movimento di, e/o per decelerare, questi ultimi e inviare detta corrente elettrica recuperata ad un’unità di recupero 7 di un sistema di alimentazione e recupero 10;

- alimentare ulteriori mezzi motori elettrici 26 e/o mezzi operativi 27 della macchina 1 e/o mezzi motori elettrici 21, 22, 23 che movimentano in fasi di azionamento i mezzi di movimentazione 4, con detta corrente elettrica recuperata e distribuita da detta unità di recupero (7) e/o con una corrente elettrica prelevata da una rete elettrica esterna (8, 9). La corrente elettrica recuperata e generata dai mezzi motori elettrici può anche essere immessa nella rete elettrica esterna 8, 9, ad esempio nel caso in cui gli ulteriori mezzi motori elettrici 26, i mezzi operativi 27 e i mezzi motori elettrici 21, 22, 23 non richiedano di essere alimentati elettricamente.

La rete elettrica esterna comprende una rete elettrica di alimentazione 8 di un’azienda fornitrice di energia elettrica e/o una rete elettrica di impianto 9 che collega ed alimenta la macchina avvolgitrice 1, uno o più ulteriori macchine avvolgitrici 1’ e/o altri apparati elettrici 38, 39.

Il metodo prevede inoltre di inviare la corrente elettrica recuperata a mezzi accumulatori di energia 11 per caricare questi ultimi, in una fase di carica C. È quindi previsto di alimentare gli ulteriori mezzi motori elettrici 26 e/o i mezzi operativi 27 e/o i mezzi motori elettrici 21, 22, 23 con una corrente elettrica erogata dai mezzi accumulatori di energia 11 in una fase di scarica S.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina per avvolgere un carico con un film di materiale plastico comprendente: - un’unità di svolgimento (2) provvista di una bobina di detto film e di mezzi a rullo per svolgere detto film da detta bobina; - mezzi di movimentazione (4) per movimentare detta unità di svolgimento (2) e/o detto carico in modo da muovere e/o avvolgere quest’ultimo con detto film; - mezzi motori elettrici (21, 22, 23) per movimentare detti mezzi di movimentazione (4) durante fasi di azionamento di detta macchina (1); - mezzi ad inverter (31, 32, 33) connessi a detti mezzi motori elettrici (21, 22, 23) per azionare e controllare questi ultimi e collegati ad una rete elettrica esterna (8, 9); - una rete elettrica interna (6) che collega tra loro almeno detti mezzi motori elettrici (21, 22, 23) e detti mezzi ad inverter (31, 32, 33); detta macchina (1) essendo caratterizzata dal fatto di comprendere un sistema di alimentazione e recupero (10) di energia elettrica che include detta rete elettrica interna (6) ed un’unità di recupero (7), nel funzionamento della macchina (1) i mezzi motori elettrici (21, 22, 23) azionati dai mezzi di movimentazione (4) in fase di frenatura al fine di controllare un movimento di, e/o per decelerare, detti mezzi di movimentazione (4), generando una corrente elettrica recuperata che, attraverso detti mezzi ad inverter (31, 32, 33), à ̈ inviata a detta unità di recupero (7) e da quest’ultima à ̈ inviata in alimentazione a detta rete elettrica interna (6) e/o a detta rete elettrica esterna (8, 9).
2. 2. Macchina secondo la rivendicazione 1, comprendente ulteriori mezzi motori elettrici (26) e/o mezzi operativi (27) disposti per movimentare stazioni e/o gruppi operativi della macchina 1 e/o per eseguire rispettive operazioni di avvolgimento o ausiliarie, detta rete elettrica interna (6) collegando tra loro detti mezzi motori elettrici (21, 22, 23), detti mezzi ad inverter (31, 32, 33), detti ulteriori mezzi motori elettrici (26) e detti mezzi operativi (27).
3. 3. Macchina secondo la rivendicazione 1 oppure 2, in cui detti mezzi di movimentazione (4) comprendono una pluralità di elementi di movimentazione (41, 42, 44) azionati da rispettivi motori elettrici (21, 22, 23) di detti mezzi motori elettrici, i motori elettrici azionati da elementi di movimentazione (41, 42, 44) in fase di frenatura generando una corrente elettrica recuperata utilizzabile per alimentare i motori elettrici (21, 22, 23) che azionano elementi di movimentazione (41, 42, 44) in fase di azionamento.
4. 4. Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta rete elettrica esterna comprende una rete elettrica di alimentazione (8) di un’azienda fornitrice di energia elettrica e/o una rete elettrica di impianto (9) che collega ed alimenta detta macchina avvolgitrice (1), almeno un’ulteriore macchina avvolgitrice (1’) e/o apparati elettrici (38, 39).
5. 5. Macchina secondo la rivendicazione 4, in cui detto sistema di alimentazione e recupero (10) comprende mezzi di filtraggio (12, 13) della corrente elettrica interposti tra detta unità di recupero (7) e detta rete elettrica di alimentazione (8) per filtrare e/o modulare una corrente elettrica uscente da detta unità di recupero (7) e da erogare a detta rete elettrica di alimentazione (8).
6. 6. Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unità di recupero (7) comprende mezzi convertitori bidirezionali AC/DC.
7. 7. Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi a resistenza di frenatura (14, 15) connessi a detti mezzi motori elettrici (21, 22) e disposti per assorbire una corrente elettrica generata da detti mezzi motori elettrici (21, 22) in fase di frenatura dei mezzi di movimentazione (4).
8. 8. Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sistema di alimentazione e recupero (10) comprende mezzi accumulatori di energia (11) collegati a detti mezzi ad inverter (31, 32, 33) e disposti per ricevere corrente elettrica da detti mezzi motori elettrici (21, 22, 23) in una fase di carica (R) e per erogare energia elettrica accumulata almeno a detti mezzi motori elettrici (21, 22, 23) in una fase di scarica (S), in particolare detti mezzi accumulatori (11) comprendendo un insieme di supercondensatori.
9. 9. Macchina secondo la rivendicazione 8, in cui detto sistema di alimentazione e recupero (10) di energia elettrica comprende mezzi convertitori bidirezionali DC/DC (17) interposti tra detti mezzi accumulatori (11) di energia e detti mezzi ad inverter (31, 32, 33).
10. 10. Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di movimentazione (4) comprendono un anello rotante (41) supportante detta unità di svolgimento (2) e montato su un telaio mobile (42) girevole attorno ad un asse di avvolgimento, detto telaio mobile (42) essendo scorrevolmente supportato da un telaio fisso di supporto (43) e mobile linearmente lungo quest’ultimo ed in cui detti mezzi motori elettrici comprendono un primo motore elettrico (21) per ruotare detto anello rotante (41) e un secondo motore elettrico (22) per muovere detto telaio mobile (42).
11. 11. Macchina secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di movimentazione (4) comprendono inoltre mezzi convogliatori (44) per movimentare in ingresso in, ed in uscita da, detta macchina (1) detto carico, detti mezzi motori elettrici comprendendo almeno un terzo motore elettrico (23) per azionare detti mezzi convogliatori (44).
12. 12. Metodo per avvolgere un carico con un film di materiale plastico utilizzando una macchina avvolgitrice (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente le fasi di: - recuperare una corrente elettrica generata da mezzi motori elettrici (21, 22, 23) azionati in fase di frenatura da mezzi di movimentazione (4) per controllare un movimento di, e/o per decelerare, questi ultimi e inviare detta corrente elettrica recuperata ad un’unità di recupero (7); - alimentare ulteriori mezzi motori elettrici (26) e/o mezzi operativi (27) di detta macchina (1) e/o mezzi motori elettrici (21, 22, 23) che azionano i mezzi di movimentazione (4) in fasi di azionamento con detta corrente elettrica recuperata e distribuita da detta unità di recupero (7) e/o con una corrente elettrica erogata da una rete elettrica esterna (8, 9).
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 12, comprendente erogare detta corrente elettrica recuperata in detta rete elettrica esterna (8, 9), in particolare detta rete elettrica esterna comprendendo una rete elettrica di alimentazione (8) di un’azienda fornitrice di energia elettrica e/o una rete elettrica di impianto (9) che collega ed alimenta detta macchina avvolgitrice (1), almeno un’ulteriore macchina avvolgitrice (1’) e/o apparati elettrici (38, 39).
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 12 oppure 13, comprendente inviare detta corrente elettrica recuperata a mezzi accumulatori di energia (11) per caricare questi ultimi, in una fase di carica (R).
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui detto alimentare comprende alimentare detti ulteriori mezzi motori elettrici (26) e/o mezzi operativi (27) e/o detti mezzi motori elettrici (21, 22, 23) con un corrente elettrica erogata da detti mezzi accumulatori di energia (11) in una fase di scarica (S).