ITBS20060011A1 - Dispositivo attuatore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Forma oggetto della presente invenzione un dispositivo attuatore rotativo, ossia un dispositivo attuatore, ad esempio pneumatico ovvero oleodinamico o comunque funzionante tramite un fluido in pressione, per il quale il moto rettilineo di un pistone è convertito in un moto rotatorio di un albero.

Esistono numerose realizzazioni relative ad attuatori rotativi, ad esempio pneumatici.

Una prima realizzazione nota comprende un cilindro, un pistone traslabile all'interno del cilindro, e un albero rotante disposto perpendicolarmente al pistone, in cui il pistone presenta un tratto a cremagliera, mentre l'albero rotante è solidale ad una ruota dentata. L'accoppiamento fra la cremagliera e la ruota dentata consente di trasformare il moto rettilineo del pistone nel moto rotatorio dell'albero.

Esempi di siffatte realizzazioni sono descritti nei modelli italiani di utilità IT 189103, IT 221539, nei brevetti italiani per invenzione IT 1251041, IT 1271225 e nel modello italiano di utilità IT 233519.

Una ulteriore soluzione nota comprende un cilindro, un pistone traslabile all'interno del cilindro, un albero rotante disposto perpendicolarmente al pistone e un cinematismo a leva che collega la testa del pistone con l'albero rotante. Il cinematismo consente di trascinare in rotazione l'albero rotante mentre il pistone trasla.

Un esempio di una siffatta realizzazione è mostrata nella brochure della METSO Automation denominata "Pneumatic Cylinder Actuators, series B", numero 11/2005.

Una ulteriore realizzazione comprende un cilindro, un pistone traslabile all'interno del cilindro, un albero rotante disposto parallelamente al pistone e due camme, la prima solidale alla testa del pistone e la seconda solidale all'estremità dell'albero rotante, fra loro a contatto. L'accoppiamento fra le camme, in virtù della forma delle superiici di accoppiamento di queste, consente di convertire il moto rettilineo del pistone in un moto rotatorio dell'albero.

Un esempio di una siffatta realizzazione è mostrata nella brochure della DE-STA-CO Industries denominata "Pneumatic swing clamps".

Tuttavia, le soluzioni note presentano alcuni inconvenienti, come, ad esempio, notevoli ingombri.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un attuatore rotativo che superi gli inconvenienti di cui si è detto con riferimento all'arte nota.

Tale scopo è raggiunto da un attuatore realizzato In accordo con la rivendicazione 1 seguente. Le rivendicazioni da questa dipendenti descrivono varianti di realizzazione.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'attuatore secondo la presente invenzione saranno evidenti dalla descrizione di seguito riportata, data a titolo esemplificativo e non limitativo, in accordo con le figure allegate, in cui:

- la figura 1 mostra una vista prospettica di un dispositivo attuatore secondo la presente invenzione, secondo una forma di realizzazione preferita;

le figure 2a, 2b e 2c rappresentano rispettivamente viste laterali e una vista pianta del dispositivo della figura 1;

la figura 3 illustra una vista in sezione longitudinale del dispositivo della figura 1, in cui una piastra è in una posizione limite ritratta;

la figura 4 illustra la vista in sezione longitudinale della figura 3, in cui la piastra è in una posizione limite avanzata, e

- la figura 5 rappresenta una vista prospettica di un albero del dispositivo attuatore, secondo una forma di realizzazione preferita.

Con riferimento alle figure allegate, con 1 si è complessivamente indicato un dispositivo attuatore rotativo, ossia un dispositivo attuatore adatto a convertire un modo traslatorio in un moto rotatorio.

Il dispositivo 1 è adatto ad essere associato a mezzi di pressione, ad esempio pneumatici ovvero oleodinamici, adatti a generare e alimentare ad un utilizzatore un fluido in pressione, ad esempio aria o olio. Ad esempio, detti mezzi di pressione comprendono un compressore, per la generazione di un flusso di fluido in pressione, e tubazioni di alimentazione, adatte ad essere collegate al dispositivo attuatore per alimentare a questo il flusso di fluido in pressione.

Il dispositivo 1 comprende una camicia 2 comprendente una parete anulare periferica che si estende prevalentemente lungo un asse longitudinale di camicia X-X e che delimita una camera interna 4.

Nel seguito della descrizione, i termini "longitudinale" e "longitudinalmente" sono utilizzati con riferimento alla stessa direzione dell'asse longitudinale X-X della camicia 2, mentre i termini "trasversale" e "trasversalmente" sono utilizzati con riferimento ad una direzione perpendicolare rispetto a quella dell'asse longitudinale X-X della camicia 2.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, detta camicia 2 presenta una sezione trasversale ellittica.

Ulteriormente, il dispositivo 1 comprende una piastra traslabile 6, accolta in detta camera interna 4 della camicia 2.

La piastra 6 è adatta a traslare all'interno di detta camicia 2, lungo un asse di traslazione coincidente con l'asse longitudinale X-X della camicia 2, sotto l'azione di detti mezzi di pressione.

La piastra 6 presenta una sezione trasversale adatta a realizzare un accoppiamento di forma con la parete della camicia 2, in modo da impedire rotazioni relative fra la piastra 6 e la camicia 2 attorno a detto asse longitudinale X-X.

Ad esempio, anche la piastra 6 presenta una sezione trasversale ellittica.

Come si comprende, l'accoppiamento di forma fra la sezione trasversale della camicia 2 e la sezione trasversale della piastra 6 realizza un esempio preferito di realizzazione di mezzi di vincolo adatti a impedire sostanzialmente una rotazione relativa attorno a detto asse longitudinale X-X fra detta camicia 2 e detta piastra 6.

Ulteriormente, il dispositivo 1 comprende mezzi di tenuta camicia-piastra adatti ad impedire o limitare trafilamenti di fluido fra la parete anulare della camicia 2 e la piastra 6 .

Ad esempio, detti mezzi di tenuta camicia-piastra comprendono almeno un anello di tenuta 8 alloggiato in sedi predisposte perifericamente alla piastra 6.

Ulteriormente, la piastra 6 presenta un foro passante 10, che attraversa la piastra 6 longitudinalmente, ad esempio realizzato centralmente a questa. Detto foro passante 10 è circondato da una parete interna IOa.

Preferibilmente, detto foro passante 10 comprende un vano principale e almeno un vano secondario per la realizzazione di sedi di tenuta.

Ulteriormente, il dispositivo 1 comprende un albero ruotabile 20 attorno a detto asse longitudinale X-X, almeno parzialmente accolto in detta camera interna 4 della camicia 2.

Preferibilmente, l'albero 20 comprende un tratto posteriore 22, preferibilmente cilindrico, un tratto anteriore 24, preferibilmente cilindrico, ed un tratto di cooperazione 26, intermedio fra detto tratto posteriore 22 e detto tratto anteriore 24.

Secondo una forma preferita di realizzazione, detto albero 20 è realizzato in parti separate, coincidenti ad esempio con detto tratto posteriore 22, detto tratto anteriore 24 e detto tratto di cooperazione 26. Le tre parti sono poi accoppiate fra loro a realizzare l'intero albero 20.

Il tratto anteriore 24 dell'albero 20 è almeno parzialmente sporgente dalla camicia 2 ed adatto ad essere associato ad un dispositivo utilizzatore, ad esempio un rubinetto.

I tratti posteriore 22 e anteriore 24 sono adatti a supportare in rotazione l'albero 20.

A tale scopo, detto dispositivo comprende almeno un cuscinetto posteriore 28, calzato sul tratto posteriore 22 dell'albero 20, ed almeno un cuscinetto anteriore 30, calzato sul tratto anteriore 24 dell'albero 20.

Come si comprende, detti cuscinetti realizzano un esempio preferito di realizzazione di mezzi di supporto in rotazione adatti a supportare l'albero 20 definendo la posizione del proprio asse di rotazione e consentendo la rotazione di detto albero attorno a detto asse di rotazione.

Preferibilmente, inoltre, detto albero 20 comprende un risalto posteriore 32 e un risalto anteriore 34, sporgenti rispetto a detti tratti anteriore 22 e posteriore 24.

Ad esempio, i risalti anteriore 32 e posteriore 34 sono realizzati da pareti cilindriche continue anulari.

II risalto posteriore 32 è adatto a portarsi in battuta del cuscinetto posteriore 22 e, analogamente, il risalto anteriore 34 è adatto a portarsi in battuta del cuscinetto anteriore 24, per impedire o limitare la traslazione longitudinale dell'albero 20.

Come si comprende, detti risalti posteriore 32 e anteriore 34 realizzano un esempio preferito di realizzazione di mezzi di vincolo della traslazione adatti ad impedire o limitare la traslazione longitudinale dell'albero 20.

Il tratto di cooperazione 26 dell'albero 20 e la piastra 6 sono fra loro accoppiati e adatti a realizzare una predefinita rotazione dell'albero 20 in corrispondenza di una predefinita traslazione della piastra 6.

In particolare, detta piastra 6, calzata su detto albero 20, che la attraversa tramite detto foro passante 10, è adatta a scorrere su detto albero 20, detta piastra 6 così influenzando detto tratto di cooperazione 26 dell'albero 20 per porre in rotazione detto albero 20.

Secondo una forma preferita di realizzazione, il tratto di cooperazione 26 dell'albero 20 presenta una forma derivante, ad esempio, dalla torsione attorno all'asse longitudinale di una bandella avente sezione rettangolare o quadrata.

In altre parole, detto tratto di cooperazione 26 presenta una superficie di accoppiamento 40, a contatto con la piastra 6, con andamento spiraliforme lungo detto asse longitudinale.

Preferibilmente, detto andamento è un andamento elicoidale, in particolare con passo costante o variabile, ad esempio variabile con continuità.

Nella variante di realizzazione con passo variabile, di preferenza detto tratto di cooperazione 26 presenta almeno tre intervalli, ciascun intervallo avente un passo differente dal successivo. In particolare, il primo intervallo, denominato intervallo posteriore, prossimo al tratto posteriore 22 dell'albero 20, presenta un primo passo, il secondo intervallo, denominato intervallo intermedio, presenta un secondo passo ed il terzo intervallo, denominato intervallo anteriore, prossimo al tratto anteriore 24 dell'albero 20, presenta un terzo passo, il primo passo essendo minore del secondo passo e il secondo passo essendo maggiore del terzo passo.

Il foro passante 10 della piastra 6 è realizzato in modo da costituire una superficie coniugata rispetto a quella del tratto di cooperazione 26 dell'albero 20. Tale accoppiamento è adatto a realizzare una predefinita rotazione dell'albero 20 in corrispondenza di una predefinita traslazione della piastra 6.

La parete interna 10a del foro passante 10 della piastra 6 realizza, come si comprende, una porzione di cooperazione della piastra 6 con il tratto di cooperazione 26 dell'albero 20.

Secondo una forma preferita di realizzazione, solo la porzione della parete interna IOa corrispondente al vano principale del foro 10 influenza il tratto di cooperazione 26 per la rotazione dell'albero 20, i vani secondari essendo allargati per realizzare sedi per la tenuta fra albero e piastra.

A tale scopo, preferibilmente, il dispositivo 1 comprende almeno una guarnizione 50, almeno parzialmente accolta in detto foro 10 della piastra 6.

Preferibilmente, inoltre, detto foro 10 della piastra 6 e detta guarnizione 50 sono adatti a realizzare un movimento flottante della guarnizione 50 secondo una direzione trasversale a detto asse di rotazione dell'albero.

Come si comprende, dette guarnizioni 50 realizzano un esempio preferito di mezzi di tenuta albero - piastra adatti a realizzare una tenuta fra detta piastra e detto albero .

Ulteriormente, il dispositivo 1 comprende coperchi di chiusura 60 adatti ad essere accoppiati alla camicia 2 per chiudere la camera interna 4.

Preferibilmente, detto coperchio di chiusura 60 comprende un vano cuscinetto 62, adatto ad alloggiare detto cuscinetto per il supporto in rotazione dell'albero 20.

Preferibilmente, inoltre, detto coperchio di chiusura 60 comprende un condotto per fluido 64 per il collegamento fluidico a detti mezzi di pressione e l'alimentazione di fluido in pressione a detta camera interna 4.

Preferibilmente, inoltre, detto dispositivo attuatore 1 comprende almeno un tirante 100, collegato a detti coperchi di chiusura 60 per collegare detti coperchi alla camicia.

Per illustrare il funzionamento del dispositivo attuatore, si ammetta che inizialmente la piastra 6 sia disposta in una posizione limite ritratta PI, prossima al tratto posteriore 22 dell'albero 20. Quando la piastra è disposta in detta posizione limite ritratta, l'albero 20 presenta una prima disposizione angolare limite (figura 3).

Alimentando fluido in pressione al dispositivo 1, ad esempio attraverso il coperchio di chiusura 60 disposto posteriormente, la piastra 6 trasla lungo detto asse longitudinale X-X all'interno della camicia 6, portandosi, a fine corsa, in una posizione limite avanzata P2, prossima al tratta anteriore 24 dell'albero 20.

Nella traslazione fra la posizione limite ritratta PI e la posizione limite avanzata P2, la piastra 6 Influenza 11 tratto di cooperazlone 26 dell'albero 20 e, In virtù della sua sagoma superficiale, detto tratto di cooperazlone 26 compie una predeterminata rotazione.

Di conseguenza, quando la piastra è disposta In detta posizione limite avanzata P2, l'albero 20 presenta una seconda disposizione angolare limite (figura 4).

Alimentando fluido In pressione, attraverso 11 coperchio di chiusura 60 disposto anteriormente, la piastra trasla dalla posizione limite avanzata P2 alla posizione limite ritratta PI, così che l'albero 20 ruota dalla seconda posizione angolare limite alla prima posizione angolare limite.

Secondo una variante di realizzazione, il dispositivo attuatore 1 è un dispositivo a doppio effetto. Secondo una ulteriore variante di realizzazione, il dispositivo attuatore 1 è un dispositivo a semplice effetto. Secondo una variante di realizzazione ancora ulteriore, il dispositivo attuatore 1 è un dispositivo a semplice effetto con ritorno tramite mezzi elastici, ad esempio a molla.

Innovativamente, il dispositivo attuatore secondo la presente invenzione si presenta molto compatto negli Ingombri ed adatto ad essere quindi posizionato facilmente negli impianti ai quali è destinato.

Vantaggiosamente, inoltre, l'accoppiamento di forma fra la piastra e la camicia consente di limitare facilmente i trafilamenti fra la piastra e la camicia, bloccando nel contempo la rotazione relativa.

Secondo un ulteriore aspetto vantaggioso, le guarnizioni flottanti fra albero e piastra consentono di limitare i trafilamenti fra albero e piastra, a seguito di un accomodamento della posizione della guarnizione al profilo del tratto di cooperazione dell'albero in quel momento in presa con la piastra.

Secondo un aspetto vantaggioso ancora ulteriore, la successione di intervalli con passi differenti lungo il tratto di cooperazione dell'albero consente di stabilire una desiderata legge del moto per la rotazione dell'albero e un desiderato andamento della coppia all'albero.

E' infatti estremamente vantaggioso, nella rotazione di rubinetti in impianti complessi tramite detti dispositivi attuatori, disporre di un andamento della coppia disponibile all'albero che preveda una coppia maggiore all'inizio della corsa della piastra, per vincere gli attriti statici, e alla fine della corsa di questa, per serrare il rubinetto, e una coppia minore fra l'inizio della corsa e la fine. Tale andamento della coppia disponibile all'albero è ottenibile imponendo desiderati valori di passo all'andamento spiraliforme del tratto di cooperazione dell'albero.

Vantaggiosamente, inoltre, l'albero è realizzato in parti separate, data la complessità della forma, successivamente accoppiate fra loro.

E' chiaro che un tecnico del ramo, al fine di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare modifiche e variazioni al dispositivo attuatore sopra descritto.

Secondo una variante di realizzazione, ad esempio, le sezioni trasversali della camicia e della piastra sono poligonali, ad esempio quadrate o rettangolari.

Secondo una ulteriore variante di realizzazione, i mezzi di vincolo alla rotazione sono realizzati da binari di scorrimento disposti lungo la camicia, con i quali si impegna la piastra per non ruotare.

Una variante di realizzazione ancora ulteriore prevede mezzi di supporto in rotazione dell'albero comprendenti boccole.

Secondo una variante di realizzazione, i mezzi di vincolo alla traslazione dell'albero comprendono piastre o riscontri collegati meccanicamente ai coperchi di chiusura .

Ulteriormente secondo una variante di realizzazione, il foro passante della piastra presenta una parete interna sagomata in modo da realizzare un profilo spiraliforme, mentre l'albero presenta una forma di bandella rettilinea e non ritorta, ad esempio a sezione trasversale rettangolare.

Secondo una variante di realizzazione ancora ulteriore, l'albero presenta forma cilindrica ed è scanalato per realizzare un profilo spiraliforme. Oppure, presenta un risalto spiraliforme sporgente sulla superficie, adatto ad accoppiarsi con la piastra.

Secondo una variante di realizzazione ancora ulteriore, l'alimentazione del fluido internamente alla camicia avviene attraverso condotti ricavati attraverso la parete anulare di detta camicia.

Secondo una ulteriore variante costruttiva, l'asse longitudinale X-X della camicia e un asse di rotazione dell'albero 20 sono distinti.

Anche tali varianti sono da intendersi contenute nell'ambito di tutela come definito dalle seguenti rivendicazioni .

Claims (25)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo attuatore (1) adatto ad essere associato a mezzi di pressione per la generazione di un flusso di fluido in pressione, in cui detto dispositivo comprende: una camicia (2) che si sviluppa lungo un asse longitudinale (X-X), in cui detta camicia presenta ima camera (4) interna; - una piastra (6) traslabile, accolta in detta camera (4) della camicia, in cui detta piastra (6) è adatta a traslare all'interno di detta camicia (2), lungo detto asse longitudinale (X-X), sotto l'azione di detti mezzi di pressione e in cui detta piastra (6) comprende almeno una porzione di cooperazione (10a); un albero (20) ruotabile attorno a detto asse longitudinale (X-X), almeno parzialmente accolto in detta camera (4) della camicia (2), in cui detto albero (20) è supportato in rotazione e comprende almeno un tratto di cooperazione (26); detta porzione di cooperazione (IOa) della piastra (6) e detto tratto di cooperazione (26) dell'albero (20) essendo fra loro accoppiati e adatti a realizzare una predefinita rotazione dell'albero (20) in corrispondenza di una predefinita traslazione della piastra (6); detto dispositivo essendo caratterizzato dal fatto che detta piastra (6) è adatta a scorrere su detto albero (20), detta porzione di cooperazione (IOa) della piastra (6) così influenzando detto tratto di cooperazione (26) dell'albero (20) per porre in rotazione detto albero (20).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detta piastra (6) è traslabile fra una posizione limite ritratta (PI) e una posizione limite avanzata (p2) e in cui detto tratto di cooperazione (26) dell'albero (20) si estende almeno da detta posizione limite ritratta (PI) a detta posizione limite avanzata (P2).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto tratto di cooperazione (26) dell'albero (20) presenta una superficie di accoppiamento (40), a contatto con detta porzione di cooperazione (IOa) della piastra (6), con andamento spiraliforme lungo detto asse longitudinale (X-X).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui detto andamento è un andamento elicoidale.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui detto andamento è un andamento elicoidale avente passo variabile .
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui da detta posizione limite ritratta (PI) a detta posizione limite avanzata (P2), detto tratto di cooperazione (26) dell'albero (20) presenta almeno tre intervalli, ciascun intervallo avente un passo differente dal successivo.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui il primo intervallo presenta un primo passo, il secondo intervallo presenta un secondo passo ed il terzo intervallo presenta un terzo passo, il primo passo essendo minore del secondo passo e il secondo passo essendo maggiore del terzo passo.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui detto andamento è un andamento elicoidale avente passo costante .
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta porzione di cooperazione (IOa) della piastra (6) presenta una superficie di accoppiamento, a contatto con detto tratto di cooperazione (26) dell'albero (20), con andamento spiraliforme lungo l'asse longitudinale (X-X).
10. 10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta piastra (6) presenta un foro passante (10) e detto albero (20) attraversa detta piastra (6) in corrispondenza di detto foro (10).
11. 11. Dispositivo secondo la rivendicazione 10, in cui detto albero (20) presenta sezione trasversale quadrangolare .
12. 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, in cui detta sezione trasversale dell'albero è
13. 13. Dispositivo secondo la rivendicazione 12, in cui detto albero si presenta come generato dalla torsione di una bandella attorno a detto asse longitudinale (X-X).
14. 14. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 13, in cui detto albero è fabbricato tramite accoppiamento di parti inizialmente separate, dette parti essendo costituite da detto tratto di cooperazione, un tratto posteriore (22) cilindrico ed un tratto anteriore (24) cilindrico per il supporto in rotazione di detto albero.
15. 15. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 14, comprendente mezzi di tenuta piastra - albero adatti a realizzare una tenuta al fluido fra detta piastra (6) e detto albero (20).
16. 16. Dispositivo secondo la rivendicazione 15, in cui detti mezzi di tenuta comprendono almeno una guarnizione (50) almeno parzialmente accolta in detto foro (10) della piastra (6).
17. 17. Dispositivo secondo la rivendicazione 16, in cui detto foro (10) della piastra (6) e detta guarnizione (50) sono adatti a realizzare un movimento flottante della guarnizione secondo una direzione trasversale a detto asse longitudinale (X-X).
18. 18. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di vincolo in rotazione adatti a impedire sostanzialmente una rotazione relativa attorno a detto asse longitudinale (X-X) fra detta camicia (2) e detta piastra (6).
19. 19. Dispositivo secondo la rivendicazione 18, in cui detti mezzi di vincolo in rotazione comprendono un accoppiamento di forma fra la parete periferica della piastra (6) e la parete interna della camicia (2), detto accoppiamento di forma essendo adatto ad impedire detta rotazione relativa.
20. 20. Dispositivo secondo la rivendicazione 19, in cui detta parete periferica della piastra (6) presenta sezione trasversale ellittica.
21. 21. Dispositivo secondo la rivendicazione 19, in cui detta parete periferica della piastra (6) presenta sezione trasversale poligonale, ad esempio quadrata o rettangolare .
22. 22. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta camicia (2) e detta piastra (6) realizzano un sistema pistone-cilindro a semplice effetto.
23. 23. Dispositivo secondo la rivendicazione 22, in cui detto sistema pistone-cilindro a semplice effetto prevede un ritorno tramite mezzi elastici.
24. 24. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 21, in cui detta camicia (2) e detta piastra (6) realizzano un sistema pistone-cilindro a doppio effetto.
25. 25. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto asse longitudinale (X-X) della camicia (2) e un asse di rotazione dell'albero (20) sono distinti.