ITFI20010197A1 - Dispositivo svolgitore per bobine di materiale nastriforme con doppiamotorizzazione e relativo metodo di svolgimento - Google Patents

Description

DISPOSITIVO SVOLGITORE PER BOBINE DI MATERIALE NASTRIFOR-ME CON DOPPIA MOTORIZZAZIONE E RELATIVO METODO DI SVOLGI-MENTO

Descrizione

Campo Tecnico

La presente invenzione riguarda uno svolgitore per svolgere bobine o rotoli di.materiale nastriforme ed alimentare il materiale nastriforme a successive stazioni di una linea di trasformazione od altro. Più in particolare, ma non esclusivamente, la presente invenzione riguarda un dispositivo del tipo suddetto per lo svolgimento di bobine di materiale cartaceo, ad esempio di carta tissue per la produzione di rotoli di carta igenica, asciugatutto o simili, oppure di tovaglioli, fazzoletti od altri manufatti.

La presente invenzione riguarda anche un metodo per svolgere un materiale nastriforme da una bobina ed erogarlo ad una linea di trasformazione a valle.

Stato della Tecnica

In molti settori industriali, in particolare nel settore della trasformazione della carta, si rende necessario erogare una materiale nastriforme, ad esempio un foglio di carta, da una bobina o rotolo di partenza verso una linea di trasformazione dove il materiale nastriforme viene manipolato per la produzione di semilavorati o prodotti finiti. Ad esempio per la produzione di carta in rotoli, come carta igienica o asciugatutto, bobine di grande diametro vengono poste in svolgitori dai quali il materiale nastriforme proveniente da una o più bobine viene erogato ad una linea di trasformazione per la produzione di rotoli, i quali vengono successivamente tagliati in rotolini destinati al confezionamento ed alla commercializzazione. In modo analogo bobine di materiale nastriforme cartaceo vengono utilizzate per alimentare linee di produzione di tovaglioli, fazzoletti di carta o simili. Svolgitori di bobine madri di grande diametro vengono usati anche nel settore della lavorazione dei film plastici e del non-tessuto per alimentare il manufatto nastriforme avvolto sulle bobine verso mezzi di lavorazione a valle.

Soprattutto nel settore della trasformazione della carta i dispositivi svolgitori presentano organi motorizzati di svolgimento, tipicamente costituiti da cinghie motorizzate, che trasmettono alla bobina in svolgimento una coppia motrice per effetto dell'attrito tra l'organo motorizzato e la superficie cilindrica esterna della bobina. Si parla in questo caso di svolgitori ad azionamento periferico, con ciò indicando il fatto che la coppia necessaria per portare in rotazione la bobina e quindi erogare il materiale nastriforme viene trasmessa per attrito attraverso la superficie esterna, cioè la periferia, della bobina stessa. Esempi di svolgitori di questo tipo sono descritti in GB-A-0793937; US-A-3,740,296; EP-A-0321887; US-A-4,883,233 ; US-A-3 ,202,376; US-A-2,984,429; WO-A-9534497; WO-A-9633120.

In certe particolari situazioni, ad esempio quando la bobina di materiale nastriforme presenta una dimensione particolarmente elevata e/o una densità di avvolgimento modesta il trascinamento periferico non è idoneo, in quanto possono verificarsi fenomeni di slittamento reciproco fra le spire di materiale avvolto sulla bobina (in particolare nella zona centrale della bobina), per effetto della scarsa adesione delle spire di materiale nastriforme e/o per l'elevata inerzia della bobina e del suo asse centrale. Difficoltà di svolgimento si presentano in particolare quando la bobina ha elevate dimensioni e il materiale nastriforme avvolto è particolarmente morbido e delicato per cui quando esso viene avvolto sulla bobina non può essere pensionato e la bobina risulta avere una bassa densità di avvolgimento.

Per evitare slittamenti reciproci fra le spire di materiale nastriforme in queste circostanze si dovrebbe esercitare con gli organi di svolgimento periferico una elevata pressione sulla bobina. Ciò non è opportuno in quanto provocherebbe una deformazione permanente del materiale nastriforme con perdita di quelle proprietà di morbidezza e voluminosità che sono state ottenute in fase di produzione del materiale stesso con l 'adozione di particolari accorgimenti.

Per risolvere questi problemi sono stati studiati svolgitori che applicano alla bobina una coppia di svolgimento attraverso l'asse centrale della bobina stessa. Esempi di svolgitori di questo tipo sono descritti in US-A-5,906,333; US-A-6,030,496; EP-A-0872440 e WO-A-9846509.

In EP-A-1136406 è descritto uno svolgitore doppio di struttura di per sé conosciuta e sostanzialmente uguale a quello descritto in WO-A-95344497, in cui lo svolgimento è ottenuto tramite una motorizzazione centrale di tipo equivalente a quello descritto ad esempio in WO-A-9846509.

Questi sistemi ad azionamento centrale non risultano soddisfacenti, in specie quando la bobina presenta un elevato diametro ed elevata inerzia. Inoltre, in alcuni casi viene previsto su ciascun lato della bobina un organo in forma di piatto ruotante, che preme sulla superficie piana per trasmettere il moto di rotazione. Questo organo ha un diametro che può risultare maggiore del diametro della bobina in svolgimento, soprattutto quando il diametro della bobina si riduce per effetto dell'erogazione del materiale. Quando ciò accade si verifica spesso la rottura del materiale nastriforme a causa del fatto che il bordo della spira più esterna del materiale viene pinzata e trattenuta tra la superficie piana frontale della bobina ed il relativo organo piatto ruotante. Quando ciò si verifica lo svolgimento del materiale nastriforme viene impedito ed il materiale stesso si strappa.

Scopi e sommario dell'invenzione

Scopo della presente invenzione è la realizzazione di uno svolgitore per lo svolgimento di bobine di materiale nastriforme che possa efficacemente manipolare anche bobine di grosso diametro e/o bobine con scarsa densità di avvolgimento e/o di materiale soffice e delicato e che sia particolarmente idoneo alla manipolazione di bobine di carta tissue.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è la realizzazione di un dispositivo svolgitore che possa svolgere bobine di materiale nastriforme senza il rischio di slittamento reciproco tra le spire di materiale nastriforme e di danneggiamento del materiale.

Questi ed ulteriori scopi e vantaggi che appariranno chiari agli esperti del ramo dalla lettura del testo che segue sono ottenuti in sostanza con un dispositivo svolgitore comprendente:

supporti per supportare almeno una bobina in una posizione di svolgimento;

- almeno un organo motorizzato periferico che agisce sulla superficie cilindrica della bobina in svolgimento e trasmette perifericamente a detta bobina una coppia per trascinarla in rotazione;

almeno un organo motorizzato centrale che trasmette centralmente a detta bobina una coppia ausiliaria per trascinarla in rotazione in combinazione alla coppia trasmessa da detto organo motorizzato periferico; un sistema di controllo per coordinare reciprocamente il funzionamento di detto organo motorizzato periferico e di detto organo motorizzato centrale.

In sostanza viene previsto nel dispositivo secondo l'invenzione che la coppia complessiva applicata alla bobina per provocarne la rotazione e quindi lo svolgimento del materiale nastriforme sia in parte esercitata perifericamente, tramite l'organo motorizzato periferico, ed in parte centralmente, attraverso l'asse della bobina, tramite l'organo motorizzato centrale. Il controllo delle coppie applicate ai due organi motorizzati, affinché esse siano bilanciate cioè opportunamente ripartite, garantisce un corretto svolgimento, senza slittamento reciproco fra le spire avvolte sulla bobina.

Oltre al vantaggio di ottenere uno svolgimento regolare senza il rischio di arricciare il materiale nastriforme e/o di far slittare l'una sull’altra le spire di materiale avvolto sulla bobina, il dispositivo secondo l'invenzione consente anche di ottenere rapide accelerazioni della bobina anche quando quest'ultima presenti una elevata inerzia. In questo modo è possibile raggiungere la velocità di regime in modo molto rapido ogni volta che si renda necessaria la sostituzione di una bobina esaurita o danneggiata con una nuova bobina, sostituzione che richiede usualmente l'arresto della linea di produzione. Il poter accelerare la nuova bobina fino alla velocità di regime in tempi rapidi consente di ridurre i tempi morti ed incrementare la produttività media della linea di produzione.

La presenza di una doppia motorizzazione consente anche di ottenere l'ulteriore vantaggio di adottare una modalità di svolgimento variabile in funzione della natura del materiale nastriforme e delle caratteristiche delle bobine in svolgimento. Infatti, il sistema di controllo potrebbe essere programmato per controllare gli organi motorizzati centrale e periferico anche in modo da disattivare uno dei due. Se la natura del materiale e le caratteristiche della bobina consigliano uno svolgimento puramente periferico, è possibile tramite il sistema di controllo disattivare l'organo motorizzato centrale. Viceversa, se le caratteristiche del materiale e della bobina consigliano uno svolgimento centrale, il sistema di controllo può disattivare l'organo motorizzato periferico.

In pratica è vantaggioso prevedere che l'organo motorizzato centrale sia subordinato all'organo motorizzato periferico, nel senso che le condizioni di funzionamento dell'organo motorizzato centrale, vengono variate tramite un segnale di retroazione mantenendo sotto controllo le condizioni di svolgimento della bobina. Viceversa l'organo motorizzato periferico viene controllato in modo usuale, per mantenere costante o sostanzialmente costante la tensione del materiale nastriforme erogato alla linea di trasformazione a valle dello svolgitore.

In una possibile forma di realizzazione il controllo dell'organo motorizzato centrale o comunque dell'organo motorizzato subordinato viene operato controllando la coppia applicata. In sostanza il controllo prevede in questo caso la modifica delle condizioni operative dell'organo motorizzato affinché la coppia che questo applica alla bobina sia mantenuta sostanzialmente costante o comunque all'interno di una gamma od intervallo di valori predefiniti. Questi valori predefiniti possono in realtà essere una funzione della coppia applicata dall'altro degli organi motorizzati. Ad esempio si può prevedere che la coppia complessivamente applicata sia equamente distribuita fra i due organi motorizzati. In tal caso il valore applicato dall'organo motorizzato centrale non verrà mantenuto ad un valore assoluto fisso o entro un intervallo definito da valori assoluti fissi, bensì ad un valore o in un intervallo di valori definiti di volta in volta in funzione delle condizioni operative, cioè della coppia complessivamente necessaria a mantenere in rotazione la bobina.

Secondo una diversa forma di realizzazione dell'invenzione, il controllo avviene rilevando l'eventuale slittamento del materiale nastriforme. A tale scopo si può prevedere sul materiale nastriforme un riferimento che viene letto da un apposito sensore. Un secondo riferimento applicato sull'asse della bobina, o comunque in posizione angolare fissa rispetto all'asse stesso viene rilevato da un secondo sensore. La distanza angolare fra i due riferimenti deve rimanere uguale. Quando si verificano delle variazioni di questa distanza angolare ciò significa che il materiale nastriforme tende a slittare sulla bobina. Questa condizione deve essere evitata e le condizioni di funzionamento dell'organo motorizzato subordinato (in specie dell'organo motorizzato centrale) vengono controllate e modificate tramite un segnale di retroazione proporzionale a questo eventuale slittamento o scorrimento del materiale nastriforme cioè in base ad un segnale che rileva (preferibilmente ad ogni giro della bobina e comunque in modo ripetuto durante o svolgimento) una variazione della distanza angolare fra i due riferimenti.

Secondo un perfezionamento della presente invenzione, si può prevedere che il dispositivo svolgitore sia corredato di un sensore per la lettura del diametro esterno della bobina. Il sensore può essere un sensore laser, un trasduttore ad ultrasuoni od altro sensore opportuno. La determinazione del diametro può essere effettuata come media, ad esempio basata su una pluralità di letture eseguite su un giro della bobina. Questo consente di ottenere un valore medio quando la bobina è ovalizzata o comunque deformata e non perfettamente cilindrica.

Il diametro così rilevato può consentire di ottenere un controllo più accurato del dispositivo. Infatti, quando la bobina deve essere posta in rotazione, ad esempio dopo la sostituzione di una bobina esaurita, è noto dai dati di funzionamento dell'unità di controllo della linea di produzione a quale velocità periferica deve essere portata la bobina stessa, é con quale legge di accelerazione. Questo consente di controllare l'organo motorizzato periferico, la cui velocità sarà uguale alla velocità richiesta per il materiale nastriforme svolto dalla bobina. Tuttavia, non è nota a priori la velocità a cui deve ruotare l'organo motorizzato centrale. Conoscendo il diametro della bobina è possibile determinare (dal diametro e dalla velocità periferica, cioè dalla velocità di alimentazione del materiale nastriforme) la velocità angolare che deve avere la bobina stessa. Questo valore di velocità angolare viene utilizzato per il controllo dell'organo motorizzato centrale.

Se il diametro viene letto continuamente durante lo svolgimento, il valore del diametro e la velocità di alimentazione richiesta per il materiale nastriforme (pari alla velocità periferica della bobina e quindi dell'organo motorizzato periferico) consentono di calcolare istante per istante la velocità teorica dell'organo motorizzato centrale. Il segnale di retroazione sopra menzionato viene sovrapposto al segnale di controllo basato sulla velocità teorica. In questo modo si ottiene una regolazione ed un controllo molto accurato dello svolgimento. Se il moto dell'organo motorizzato centrale determinato dal valore calcolato della velocità angolare non è tale da evitare uno slittamento del materiale nastriforme, oppure provoca uno sbilanciamento delle due coppie applicate dai due organi motorizzati, il segnale di retroazione corregge le condizioni di funzionamento dell'organo motorizzato centrale, agendo su un suo parametro di funzionamento, ad esempio la coppia o la velocità.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche e forme di attuazione dell'invenzione sono indicate nelle allegate rivendicazioni dipendenti.

L'invenzione riguarda anche un metodo per svolgere una bobina di materiale nastriforme ed erogare detto materiale nastriforme ad una linea di trasformazione, in cui a detta bobina viene perifericamente applicata una prima coppia di svolgimento tramite mezzi di contatto con la superficie cilindrica della bobina ed in cui all'asse di detta bobina viene applicata una seconda coppia di svolgimento ed in cui detta prima e detta seconda coppia di svolgimento vengono tra loro coordinate per svolgere correttamente il materiale nastriforme dalla bobina.

In una possibile forma di attuazione dell'invenzione, il metodo prevede di: disporre un organo motorizzato periferico in contatto con la superficie cilindrica della bobina e di applicare la prima coppia di svolgimento tramite detto organo motorizzato periferico; disporre un organo motorizzato centrale in collegamento con l'asse della bobina e di applicare detta seconda coppia di svolgimento tramite detto organo motorizzato centrale.

In pratica, in una possibile forma di realizzazione dell’invenzione, il metodo comprende le fasi di:

- rilevare durante la rotazione di detta bobina almeno un primo riferimento solidale all'asse centrale di detta bobina;

- rilevare durante la rotazione di detta bobina almeno un secondo riferimento applicato al materiale nastriforme avvolto su detta bobina;

- rilevare una eventuale variazione della distanza angolare tra detto primo e detto secondo riferimento e generare un segnale di retroazione in funzione di detta variazione;

- generare un segnale di retroazione in funzione di detta variazione;

- modificare un parametro di funzionamento di detto organo motorizzato centrale in funzione di detto segnale di retroazione.

In una forma di attuazione perfezionata, il metodo della presente invenzione può prevedere le fasi di:

- azionare detto organo motorizzato periferico ad una velocità periferica;

rilevare il diametro della bobina;

- da detta velocità periferica e da detto diametro calcolare una velocità angolare;

- comandare l'organo motorizzato centrale a detta velocità angolare e verificare che il motore centrale esegua il comando ricevuto, con un controllo sullo slittamento reciproco delle spire di materiale nastriforme o sulla coppia.

Può essere anche previsto di generare un segnale di retroazione per il controllo di detto organo motorizzato centrale, detto segnale di retroazione modificando le condizioni di funzionamento dell'organo motorizzato centrale in funzione delle condizioni di svolgimento della bobina.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche e forme di attuazione del metodo secondo l 'invenzione sono indicate nelle allegate rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione dei disegni

Il trovato verrà meglio compreso seguendo la descrizione e l'unito disegno, il quale mostra una pratica esemplificazione non limitativa del trovato stesso. Nel disegno: la

Fig.l mostra una vista laterale, secondo la linea I-I di Fig.2, di uno svolgitore in cui è incorporata la presente l'invenzione; la

Fig.2 mostra una vista frontale secondo II-II di Fig.l; e la

Fig.3 mostra una sezione ingrandita dell'organo motorizzato centrale.

Descrizione dettagliata della forma di attuazione preferita dell'invenzione

In ciò che segue l'invenzione viene descritta applicata ad uno svolgitore comprendente un carrello doppio per il supporto simultaneo di due bobine, una delle quali in attesa e l'altra in svolgimento. Questo tipo di svolgitore viene adottato per eseguire in modo automatico il cambio della bobina esaurita. Si deve peraltro comprendere che i principi alla base dell'invenzione possono essere applicati anche ad uno svolgitore di tipo diverso.

La struttura complessiva dello svolgitore incorporante la presente invenzione è illustrata nelle Figg.l e 2. In questo esempio di attuazione lo svolgitore comprende un doppio carrello 1 mobile secondo la doppia freccia fi (Fig.2), su cui sono previste due coppie di supporti laterali 3A, 5A e 3B, 5B per supportare simultaneamente due bobine Bl e B2. Ciascuna delle due bobine Bl, B2 è avvolta su un asse od anima centrale, indicata con Al ed A2 per le due bobine B1 e B2 rispettivamente.

La bobina Bl si trova in una posizione di svolgimento, in corrispondenza di una linea di lavorazione a cui viene alimentato il materiale nastriforme N svolto dalla bobina stessa. La bobina B2 si trova in una posizione laterale di attesa per sostituire la bobina Bl quando questa si sarà esaurita. La sostituzione viene eseguita ad esempio come descritto in WO-A-9534497 alla cui descrizione si rimanda per maggiori dettagli.

Nella posizione di svolgimento (bobina Bl), illustrata in particolare in Fig.l, il materiale nastriforme N viene rinviato attorno ad un cilindro 9 verso stazioni successive dove esso subisce le trasformazioni necessarie per ottenere i semilavorati od i prodotti finiti richiesti, ad esempio rotoli di carta tissue. In questa posizione viene prevista una struttura fissa 11 (solo schematicamente accennata in Fig.2) su cui è supportato un organo motorizzato periferico genericamente indicato con 13 che applica sulla superficie cilindrica della bobina una forza e quindi una coppia di svolgimento per portare in rotazione la bobina attorno al proprio asse. Nell'esempio illustrato l'organo motorizzato periferico 13 è costituito da una pluralità di cinghie tra loro parallele, una sola delle quali è visibile in Fig.l ed ivi indicata con 15. Ciascuna cinghia 15 è rinviata attorno a due pulegge 17, 19 portate su assi fissi rispetto ad un braccio 21 oscillante attorno all'asse della puleggia 17 rispetto alla struttura 11 che porta il braccio stesso. Si deve comprendere che in pratica possono essere previsti più bracci 21 paralleli per portare le varie cinghie di svolgimento 15. La puleggia 17 è motorizzata tramite un motore schematicamente indicato con 23, così da portare in rotazione la cinghia 15. Questa è rinviata, inoltre, attorno ad una terza puleggia 25 supportata da un braccetto 27 incernierato sul braccio 21 e associato da un attuatore cilindro-pistone 29. Il braccio 21 è sospeso tramite un cavo 31 avvolto attorno ad un argano sovrastante 33. La disposizione sin qui descritta è di per sé nota ed analogamente è noto il modo di funzionamento di questo organo motorizzato. In breve, via via che la bobina B1 si riduce di diametro per effetto dell'erogazione del materiale nastriforme, il braccetto 27 ruota in senso antiorario per mantenere la cinghia 15 in tensione, fino al raggiungimento di una posizione di estremità dell'attuatore 29. A questo punto l'argano 33 provoca un abbassamento del braccio 21 svolgendo un tratto del cavo 31 con ciò provocando un riposizionamento anche del braccetto 27.

Sul carrello 1, in una zona centrale tra i supporti laterali 5B e 3A delle bobine B1 e B2 si trova, per ciascuna bobina, un organo motorizzato centrale, destinato ad applicare una coppia di svolgimento sull'asse della bobina temporaneamente nella posizione di erogazione (bobina B1 nell'assetto di Fig.l). Gli organi motorizzati centrali, indicativamente rappresentati in Fig.2 e mostrati in maggiore dettaglio in Fig.3, sono tra loro speculari e nel seguito verrà descritto unicamente l'organo motorizzato centrale associato ai supporti 3A, 5A per la bobina Bl. Complessivamente gli organi motorizzati centrali sono indicati con 41 e 43.

Con riferimento alla Fig.3, l'organo motorizzato centrale 41 comprende un motore a velocità variabile 45, ad esempio un motore « brushless» od un motore vettoriale. Questo trasmette il movimento, tramite un pignone 47 calettato sul suo albero motore, ad una coppia di ruote dentate 49 tra loro solidali,supportate folli su un asse centrale 51, comune ai due organi motorizzati centrali 41, 43. La seconda delle ruote dentate 49 ingrana con una ulteriore ruota dentata 53, montata folle su un alberino fisso 55, la quale trasmette a sua volta il moto ad una corona dentata 57 calettata su un albero 59 frontalmente provvisto di una dentatura 61 formante parte di un accoppiamento scanalato e atta ad impegnarsi in una scanalatura 63 corrispondente, ricavata di testa nell'asse Al della bobina Bl.

L'albero 59 è supportato folle all'interno di un manicotto 65 assialmente scorrevole in un organo tubolare 67 rigidamente vincolato ad una fiancata 69 che porta anche il motore 45 e l'alberino 55. Sull'esterno del manicotto 65 è realizzato un anello con rispettive tenute sulla superficie cilindrica interna dell'organo tubolare 67. Il manicotto 65 forma così un pistone scorrevole all'interno di un cilindro costituito dall'organo tubolare 67 ed i due elementi insieme formano un attuatore cilindro-pistone che comanda il movimento di innesto e disinnesto dell'accoppiamento scanalato tra albero 59 e asse Al della bobina.

L'organo motorizzato centrale 41 o 43 può così essere svincolato dalla rispettiva bobina, consentendo la sostituzione della bobina esaurita con una bobina nuova. Inoltre, esso può essere connesso con l'asse della bobina ed utilizzato per portare in rotazione la bobina anche nella posizione laterale di attesa (bobina B2 in Fig.2) per posizionare il lembo iniziale del materiale nastriforme N. Nella posizione di svolgimento (bobina Bl) l'albero 59 viene innestato sull'asse Al della bobina per applicare centralmente sulla bobina stessa una coppia che, in combinazione con la coppia applicata dall'organo motorizzato periferico 13, trascina e mantiene in rotazione la bobina durante lo svolgimento del materiale nastriforme.

Il dispositivo è corredato, inoltre, di una unità di controllo schematicamente indicata in Fig.l ed ivi contrassegnata con 71. L'unità centrale è collegata ai due motori 45 degli organi motorizzati centrali 41 e 43 ed al motore 23 dell'organo motorizzato periferico 13. Inoltre, all'unità centrale 71 sono interfacciati alcuni sensori o altri mezzi di rilevamento, per fornire una serie di informazioni, come nel seguito precisato. Alcuni di questi sensori possono essere omessi a seconda del tipo di modalità di controllo utilizzata, come verrà meglio precisato nel prosieguo.

Tra questi sensori o mezzi di rilevamento è previsto un sensore 73 montato sulla struttura 11 per rilevare il diametro della bobina B1 in posizione di svolgimento. Il sensore 73 può essere un sensore laser, infrarosso, ultrasonico od altro sensore adatto allo scopo. Sul braccio 21 è montato un sensore 75 per leggere marcature stampate sul bordo della bobina Bl o B2 in posizione di svolgimento. Queste marcature sono applicate ad esempio tracciando una linea retta sulla faccia piana della bobina con un pennarello od in altro modo. In Fig.l la marcatura è indicata con M. Il sensore 75 può essere, ad esempio, un sensore ottico. La marcatura M non danneggia il materiale, in quanto comunque il bordo del materiale stesso è destinato a venire rimosso dal prodotto finito. In alternativa può essere adottata una marcatura invisibile ad occhio nudo, ad esempio che assorbe nel campo della radiazione UV. Il sensore 75 opererà corrispondentemente nella stessa gamma di frequenze.

Un ulteriore sensore 77 è associato a ciascuno dei supporti delle bobine Bl e B2 e serve alla lettura di un riferimento solidale all'asse Al od A2 della bobina che si trova in posizione di svolgimento. In Fig.3 il riferimento è indicato con R. Il riferimento R può essere ad esempio un magnete ed il sensore 77 un sensore elettromagnetico. Oppure può essere adottato un sensore capacitivo od anche un sensore ottico. Il riferimento R sarà realizzato di conseguenza in funzione del tipo di sensore ed in modo da poter essere rilevato da esso.

Una cella di carico od altro trasduttore può essere associato al cilindro 9 di rinvio del materiale nastriforme, per rilevare la tensione nel materiale stesso. La cella di carico od altro trasduttore può essere associata anche ad un diverso organo di rinvio del materiale nastriforme.

L'unità centrale 71 può essere infine interfacciata con una unità di controllo associata ad altre macchine della linea, a valle del dispositivo svolgitore, che ricevono il materiale nastriforme N.

Con questi organi e sensori, il dispositivo descritto può operare come segue.

Una bobina B1 nuova viene inserita nella posizione di svolgimento (bobina Bl in Fig.l) e la testa del materiale nastriforme N viene unita ad una coda di materiale svolto dalla bobina precedente. A questo punto è necessario portare in rotazione la bobina Bl e tenerla in rotazione ad una velocità opportuna per alimentare la linea di trasformazione a cui è destinato il materiale nastriforme N, mantenendolo alla tensione richiesta dalla linea a valle. A tale scopo secondo il metodo preferito di attuazione dell’invenzione, l'unità centrale 71 riceve (ad esempio dall'unità centrale di controllo di una ribobinatrice a valle dello svolgitore) informazioni relativamente alla velocità a cui il materiale nastriforme N deve essere alimentato ed eventualmente alla rampa di accelerazione che la bobina deve subire. Questa velocità coincide con la velocità che l'organo motorizzato periferico 13 deve impartire alla periferia della bobina. Tramite il sensore 73 viene rilevato il diametro della bobina e di conseguenza viene calcolata la velocità angolare a cui l'organo motorizzato centrale 41 deve trascinare in rotazione l'asse Al della bobina.

Eseguito questo calcolo il dispositivo può partire e i due organi motorizzati, rispettivamente l'organo periferico 13 e l'organo centrale 41 vengono azionati alla velocità calcolata.

Tramite il sensore di tensione, ad esempio la cella di carico sul cilindro 9, viene rilevata la tensione del materiale nastriforme ed eventualmente con l'unità centrale 71 viene controllata di conseguenza la velocità delle cinghie 15 dell'organo motorizzato periferico 13.

Se la tensione rilevata è troppo elevata la velocità dell'organo motorizzato periferico viene aumentata e viceversa. Di conseguenza, in base alla misura del diametro ottenuta con il sensore 73 si corregge anche la velocità angolare dell'organo motorizzato 41.

Per garantire che entrambi gli organi motorizzati agiscano in modo corretto e combinato sulla bobina Bl, con una adeguata distribuzione di coppie, e senza che le spire esterne della bobina tendano a slittare rispetto alle spire interne e quindi rispetto all'asse centrale Al della bobina (cosa che può accadere ad esempio per bobine molto grosse e pesanti o in caso di spire avvolte in modo lasco), viene previsto un sistema di retroazione.

In una prima possibile modalità di controllo, l'unità centrale 71 rileva dai motori 23 e 45 un dato relativo alla coppia applicata. Se l'organo motorizzato periferico 13 è (come preferibile) l'organo principale o « master» , e l'organo motorizzato centrale 41 è l'organo subordinato o « slave» , l'unità 71 genererà un eventuale segnale di retroazione quando la coppia applicata dall'organo motorizzato centrale si discosta da una gamma di valori preimpostati, per riportare il sistema in equilibrio. Ad esempio, se la coppia applicata dall'organo motorizzato centrale 41 tende a scendere al di sotto del valore impostato, ciò significa che l'organo motorizzato centrale tende ad essere trascinato dalla bobina, anziché applicare ad essa una coppia motrice. Il segnale di retroazione provocherà una accelerazione positiva dell'organo motorizzato centrale. Viceversa, se la coppia applicata dall'organo motorizzato centrale 41 tende a salire oltre un limite prefissato, ciò significa che l'organo motorizzato 41 tende a prevalere sull'organo motorizzato periferico 13 e il segnale di retroazione tenderà quindi a ridurre la sua velocità angolare. Quando viene adottata questa modalità operativa, i sensori 75 e 77 non sono attivi o potrebbero essere addirittura assenti.

In una diversa modalità operativa, impiegando i sensori 75, 77, il controllo dell'organo motorizzato centrale avviene tramite un segnale di retroazione generato sulla base delle letture dei due sensori 75, 77. In condizioni operative normali, la distanza angolare tra ciascuna delle marcature M sulle varie spire del materiale N e il riferimento R è fissa. Se la o le spire più esterne del materiale nastriforme tendono a slittare sulle spire sottostanti, si avrà una variazione della distanza angolare tra la marcatura letta dal sensore 75 ed il riferimento letto dal sensore 77. La variazione della distanza angolare ha un segno e potrà essere positiva o negativa a seconda della tendenza della spira più esterna a serrarsi od allentarsi rispetto al materiale nastriforme più interno. Il relativo segnale di retroazione generato da questa variazione di distanza angolare tenderà ad annullare lo slittamento. Quindi, se la variazione di distanza angolare corrisponde ad una tendenza della spira più esterna a serrarsi maggiormente sul materiale sottostante, ciò significa che l'asse della bobina deve essere accelerato e di conseguenza verrà aumentata la velocità angolare dell'organo motorizzato centrale 41. L'opposto accadrà se la spira più esterna di materiale nastriforme tende ad allentarsi. Infatti, nel primo caso il segnale di retroazione indicherà che la spira o comunque la porzione di spire più esterne del materiale tendono a « correre di più» rispetto all'asse della bobina e alla zona più interna della bobina stessa e quindi che l'asse deve essere accelerato. Nel secondo caso il segnale di retroazione indicherà la situazione opposta: la spira o le spire più esterne del materiale nastriforme tendono a rallentare rispetto al nucleo della bobina, che tende a correre di più della periferia.

Il segnale di retroazione può limitarsi ad arrestare la variazione della distanza angolare, oppure può ripristinare la distanza angolare al valore originario, così evitando un accumulo di slittamento reciproco tra spire di materiale nastriforme. In generale si parlerà in entrambi i casi di correzione dello sfalsamento.

E' inteso che il disegno non mostra che una possibile forma di attuazione dell'invenzione, la quale potrà variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto alla base dell'invenzione. L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle allegate rivendicazioni ha il solo scopo di facilitarne la lettura alla luce della descrizione che precede e degli allegati disegni e non limita l'ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

Claims (39)

1. Rivendicazioni 1. Un dispositivo svolgitore per svolgere bobine di materiale nastriforme avvolto attorno ad un asse centrale ed erogare detto materiale nastriforme ad una linea di trasformazione, comprendente: - supporti per supportare almeno una bobina in una posizione di svolgimento; - almeno un organo motorizzato periferico che agisce sulla superficie cilindrica della bobina in svolgimento e trasmette perifericamente a detta bobina una coppia per trascinarla in rotazione; caratterizzato da: almeno un organo motorizzato centrale che trasmette centralmente a detta bobina una coppia ausiliaria per trascinarla in rotazione in combinazione alla coppia trasmessa da detto organo motorizzato periferico; un sistema di controllo per coordinare reciprocamente il funzionamento di detto organo motorizzato periferico e di detto organo motorizzato centrale.
2. 2. Dispositivo come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto sistema di controllo controlla almeno un parametro di funzionamento dell'organo motorizzato centrale in funzione delle condizioni di svolgimento.
3. 3. Dispositivo come da rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto sistema di controllo controlla la velocità dell'organo motorizzato centrale.
4. 4. Dispositivo come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto organo motorizzato periferico è controllato in velocità in modo da mantenere ad un valore impostato la tensione del materiale nastriforme erogato da detta bobina, un sensore di tensionamento essendo associato a detto sistema di controllo.
5. 5. Dispositivo come da rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto sistema di controllo controlla la coppia applicata da detto organo motorizzato centrale.
6. 6. Dispositivo come da rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto sistema di controllo è programmato per mantenere la coppia applicata da detto organo motorizzato centrale all'interno di un predeterminato intervallo di valori o ad un valore predeterminato.
7. 7. Dispositivo come da una o più delle rivendicazioni 1 a 5, caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema di rilevamento per rilevare, durante lo svolgimento, l'eventuale spostamento angolare del materiale nastriforme più esterno sulla bobina rispetto all'asse centrale della bobina stessa, il funzionamento di detto organo motorizzato centrale essendo controllato in modo da correggere detto spostamento angolare.
8. 8. Dispositivo come da rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto sistema di controllo agisce sulla velocità dell'organo motorizzato centrale per correggere detto spostamento angolare.
9. 9. Dispositivo come da rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto di comprendere: un primo sensore per rilevare almeno un primo riferimento solidale all'asse centrale di detta bobina; ed un secondo sensore per rilevare almeno un secondo riferimento applicato sul materiale nastriforme della bobina.
10. 10. Dispositivo come da rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto secondo sensore è portato da un braccio di supporto dell'organo motorizzato periferico.
11. 11. Dispositivo come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore per il rilevamento del diametro di detta bobina, associato a detto sistema di controllo.
12. 12. Dispositivo come da rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detto sistema di controllo è programmato per controllare l'organo motorizzato centrale imponendo ad esso una velocità di rotazione angolare determinata in funzione della velocità dell'organo motorizzato periferico e del diametro della bobina.
13. 13. Dispositivo come da rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detto sistema di controllo è programmato per generare un segnale di retroazione su detto organo motorizzato centrale, detto segnale di retroazione modificando il funzionamento dell'organo motorizzato centrale in funzione delle condizioni di svolgimento.
14. 14. Dispositivo come da rivendicazione 7 e 13, caratterizzato dal fatto che detto segnale di retroazione è funzione di detto spostamento angolare.
15. 15. Dispositivo come da rivendicazione 6 e 13, caratterizzato dal fatto che detto segnale di retroazione è funzione del valore della coppia applicata alla bobina da detto organo motorizzato centrale.
16. 16. Dispositivo come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto organo motorizzato periferico comprende una cinghia e mezzi che premono detta cinghia sulla superficie esterna cilindrica della bobina in svolgimento.
17. 17. Dispositivo come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto organo motorizzato centrale comprende un albero corredato di mezzi di accoppiamento impegnabili e disimpegnabili rispetto all'asse centrale della bobina.
18. 18. Dispositivo come da rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di accoppiamento comprendono un accoppiamento scanalato.
19. 19. Dispositivo come da rivendicazione 17 o 18, caratterizzato dal fatto che detto albero è assialmente mobile per impegnarsi e disimpegnarsi dall'asse centrale della bobina.
20. 20. Dispositivo come da rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che detto albero è supportato in un manicotto assialmente scorrevole all'interno di un organo tubolare, detto organo tubolare costituendo il cilindro di un attuatore cilindro-pistone, di cui detto manicotto forma il pistone mobile.
21. 21. Dispositivo come da rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto che su detto albero è calettata una prima ruota dentata, ingranante con una seconda ruota dentata la cui dentatura presenta una lunghezza assiale sufficiente a mantenere le due ruote dentate in presa qualunque sia la posizione assiale dell'albero.
22. 22. Dispositivo come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere doppi supporti centrali di estremità per almeno due bobine circa allineate assialmente, fra i supporti per le due bobine essendo disposti gli organi motorizzati centrali per l'una e per l’altra di dette bobine.
23. 23. Dispositivo come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto sisterna di controllo è programmato per poter disinserire l'uno ο l'altro di degli organi motorizzati periferico e centrale.
24. 24. Un metodo per svolgere una bobina di materiale nastriforme ed erogare detto materiale nastriforme ad una linea di trasformazione, in cui a detta bobina viene perifericamente applicata una prima coppia di svolgimento tramite mezzi di contatto con la superficie cilindrica della bobina; caratterizzato dal fatto di applicare all'asse di detta bobina una seconda coppia di svolgimento e di coordinare reciprocamente detta prima e detta seconda coppia di svolgimento.
25. 25. Metodo come da rivendicazione 24, caratterizzato dal fatto di: disporre un organo motorizzato periferico in contatto con la superficie cilindrica della bobina e applicare detta prima coppia di svolgimento tramite detto organo motorizzato periferico; disporre un organo motorizzato centrale in collegamento con l'asse della bobina e applicare detta seconda coppia di svolgimento tramite detto organo motorizzato centrale.
26. 26. Metodo come da rivendicazione 25, caratterizzato dal fatto di controllare almeno un parametro di funzionamento dell'organo motorizzato centrale in funzione delle condizioni di svolgimento della bobina.
27. 27. Metodo come da rivendicazione 26, caratterizzato dal fatto di controllare la velocità di rotazione di detto organo motorizzato centrale.
28. 28. Metodo come da rivendicazione 25 o 26, caratterizzato dal fatto di controllare l'organo motorizzato periferico in modo da mantenere ad un valore impostato la tensione del materiale nastriforme erogato da detta bobina.
29. 29. Metodo come da una o più delle rivendicazioni 25 a 28, caratterizzato dal fatto di controllare la seconda coppia, applicata all'asse della bobina da detto organo motorizzato centrale, in funzione delle condizioni di svolgimento della bobina.
30. 30. Metodo come da rivendicazione 298, caratterizzato dal fatto di controllare la seconda coppia applicata alla bobina in modo da mantenerla entro un intervallo prestabilito o ad un valore prestabilito.
31. 31. Metodo come da una o più delle rivendicazioni 25 a 28, caratterizzato dal fatto di rilevare un eventuale spostamento angolare del materiale nastriforme più esterno avvolto su detta bobina rispetto all'asse della bobina e di controllare l'organo motorizzato centrale in funzione di detto spostamento angolare.
32. 32. Metodo come da rivendicazione 31, caratterizzato dalle fasi di: - rilevare durante la rotazione di detta bobina almeno un primo riferimento solidale all'asse centrale di detta bobina; - rilevare durante la rotazione di detta bobina almeno un secondo riferimento applicato al materiale nastriforme avvolto su detta bobina; - rilevare una eventuale variazione della distanza angolare tra detto primo e detto secondo riferimento e generare un segnale di retroazione in funzione di detta variazione; - generare un segnale di retroazione in funzione di detta variazione; - modificare un parametro di funzionamento di detto organo motorizzato centrale in funzione di detto segnale di retroazione.
33. 33. Metodo come da rivendicazione 32, caratterizzato dal fatto di rilevare detto primo e detto secondo riferimento e determinare detta variazione ad ogni giro della bobina.
34. 34. Metodo come da rivendicazione 32 o 33, caratterizzato dal fatto di applicare detto primo riferimento su ciascuna spira di materiale nastriforme avvolto su detta bobina, i riferimenti su ciascuna spira essendo originariamente allineati lungo una stessa posizione angolare.
35. 35. Metodo come da una o più delle rivendicazioni 25 a 34, caratterizzato dal fatto di: - azionare detto organo motorizzato periferico ad una velocità periferica; rilevare il diametro della bobina; da detta velocità periferica e da detto diametro calcolare una velocità angolare; comandare l'organo motorizzato centrale a detta velocità angolare.
36. 36. Metodo come da rivendicazione 35, caratterizzato dal fatto di generare un segnale di retroazione per il controllo di detto organo motorizzato centrale, detto segnale di retroazione modificando le condizioni di funzionamento dell'organo motorizzato centrale in funzione delle condizioni di svolgimento della bobina.
37. 37. Metodo come da rivendicazione 31 e 36, caratterizzato dal fatto che detto segnale di retroazione è generato in funzione di detto spostamento angolare.
38. 38. Metodo come da rivendicazione 30 e 36, caratterizzato dal fatto che detto segnale di retroazione è generato in funzione della seconda coppia applicata a detta bobina da detto organo motorizzato centrale.
39. 39. Metodo come una o più delle rivendicazioni 24 a 38, caratterizzato dal fatto di controllare detta prima coppia in modo da mantenere sostanzialmente costante la tensione del materiale nastriforme svolto da detta bobina