ITMI20001435A1 - Attuatore piezoelettrico, particolarmente per dispositivi di selezione degli aghi in macchine per maglieria, calzetteria o simili. - Google Patents

Description

Il presente trovato ha come oggetto un attuatore piezoelettrico, particolarmente per dispositivi di selezione degli aghi in macchine per maglieria, calzetteria o simili.

Sono noti attuatori piezoelettrici per l'azionamento di dispositivi di selezione degli aghi in macchine per maglieria, calzetteria o simili.

Generalmente, tali dispositivi di selezione degli aghi comprendono una pluralità di levette di selezione che sono impilate, solitamente in verticale, e che sono infulcrate, con una loro porzione intermedia, ad un blocchetto di supporto.

Tale blocchetto di supporto viene montato sulla macchina in modo che le levette di selezione si affaccino con una loro estremità all'organo porta-aghi, che può essere costituito ad esempio dal cilindro degli aghi di una macchina circolare per maglieria o calzetteria o dalla frontura di una macchina rettilinea, al livello di elementi di selezione, come sottoaghi o selettori, i quali sono dotati di talloni che possono sporgere dall'organo porta-aghi in direzione delle levette di selezione.

In altri casi, le levette di selezione sono impilate orizzontalmente per comandare gli elementi di selezione di un organo porta-aghi a sviluppo orizzontale, come ad esempio il piatto di una macchina circolare per maglieria o calzetteria a cilindro e piatto.

Le levette di selezione, mediante la rotazione attorno al loro fulcro, possono modificare la posizione della loro estremità rivolta verso l'organo porta-aghi in modo che questa estremità interferisca o non interferisca con i talloni degli elementi di selezione. L'interferenza o meno delle levette di selezione con i talloni degli elementi di selezione provoca un diverso azionamento degli elementi di selezione e conseguentemente un diverso azionamento degli aghi della macchina per maglieria o calzetteria .

Questa diversità di azionamento viene utilizzata, sulle macchine per maglieria o calzetteria, per l'esecuzione di disegni o di lavorazioni particolari .

Le levette di selezione possono essere azionate mediante attuatori di tipo meccanico, elettromagnetico, pneumatico o piezoelettrico.

Nel caso di attuatori piezoelettrici, per ciascuna levetta di selezione, viene prevista una lamina piezoelettrica.

Alimentando opportunamente, con corrente elettrica continua, le due facce della lamina piezoelettrica, si provoca la sua flessione in un piano perpendicolare al suo piano di giacitura e questa flessione viene utilizzata per far ruotare la levetta di selezione attorno al suo fulcro.

Gli attuatori piezoelettrici hanno il pregio di poter azionare le levette di selezione con un'elevata velocità che consente di effettuare correttamente la selezione degli aghi anche con elevate velocità di azionamento della macchina per maglieria o calzetteria, ma denotano il problema di una ridotta affidabilità dovuta principalmente alla fragilità delle lamine piezoelettriche.

Per incrementare l'affidabilità di questi attuatori, sono state realizzate lamine piezoelettriche composte da tre strati: due strati in mate-. riale ceramico polarizzato con interposta una lamella metallica. Questa lamella metallica ha la funzione di incrementare la resistenza meccanica della lamina piezoelettrica nel suo complesso.

Per incrementare ulteriormente l'affidabilità di questi attuatori, sono stati studiati e realizzati particolari sistemi di supporto delle lamine piezoelettriche.

In particolare, è stato proposto di supportare la lamina piezoelettrica in corrispondenza di una sua estremità longitudinale, opposta a quella da impegnare con la levetta di selezione, inserendola, in modo che tale estremità possa ruotare attorno ad un asse trasversale allo sviluppo longitudinale della lamina, in una sede di un elemento di supporto e supportandola inoltre, in una zona intermedia del suo sviluppo longitudinale, mediante un perno trasversale alla lamina fissato direttamente al corpo della lamina.

Questi accorgimenti hanno ridotto notevolmente le cause di rottura delle lamine piezoelettriche aumentandone l'affidabilità, ma hanno incrementato anche i costi di produzione degli attuatori piezoelettrici.

Infatti, per il fatto che l'applicazione del perno trasversalmente alla lamina viene eseguita mediante stampaggio, si rende necessario sagomare appositamente la lamella posta tra i due strati di materiale ceramico. Anche l'applicazione di un rivestimento in corrispondenza dell'estremità longitudinale della lamina per attuare l'appoggio mobile nella sede dell'elemento di supporto, eseguita con la stessa tecnica di stampaggio, ha imposto una sagomatura particolare della lamella posta tra i due strati di materiale ceramico.

Questa sagomatura particolare della lamella intermedia impedisce l'utilizzo di tecniche di produzione delle lamine piezoelettriche altamente economiche, come ad esempio la tecnica che prevede l'ottenimento delle lamine piezoelettriche mediante semplice taglio di un foglio di dimensioni medio-grandi costituito da due strati in materiale ceramico con interposto uno strato intermedio in materiale metallico, o altro materiale di maggiore resistenza meccanica, che costituirà la lamella intermedia delle varie lamine piezoelettriche.

Inoltre, l'applicazione di elementi aggiuntivi alla lamina piezoelettrica eseguita mediante stampaggio diretto sulla lamina (costampaggio) può alterare, a causa delle temperature raggiunte in fase di stampaggio, la polarizzazione degli strati ceramici diminuendo le prestazioni della lamina piezoelettrica.

Compito precipuo del presente trovato è quello di risolvere i problemi sopra esposti, realizzando un attuatore piezoelettrico, particolarmente per dispositivi di selezione degli aghi in macchine per maglieria, calzetteria o simili, che assicuri un'elevata affidabilità di funzionamento pur essendo producibile con costi ridotti rispetto ai costi di produzione degli attuatori piezoelettrici attualmente in commercio.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un attuatore piezoelettrico che possa utilizzare lamine piezoelettriche senza elementi costampati sulle lamine piezoelettriche e quindi producibili con tecniche più economiche rispetto a quelle necessarie per la produzione delle lamine piezoelettriche degli attuatori piezoelettrici di tipo noto.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un attuatore piezoelettrico che possa essere assemblato in modo estremamente semplice e rapido.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un attuatore piezoelettrico, particolarmente per dispositivi di selezione degli aghi in macchine per maglieria, calzetteria o simili, comprendente un corpo di supporto supportante almeno una lamina piezoelettrica alimentabile elettricamente per provocare la sua flessione in un piano sostanzialmente perpendicolare al suo piano di giacitura, caratterizzato dal fatto che, tra detto corpo di supporto e detta lamina piezoelettrica, sono interposti elementi di supporto associati amovibilmente a detta lamina piezoelettrica e definenti, sulle due facce opposte della lamina piezoelettrica, a partire da una zona prossima ad un'estremità longitudinale della lamina piezoelettrica, almeno una zona di appoggio per la lamina piezoelettrica; detti elementi di supporto essendo atti a consentire alla lamina piezoelettrica spostamenti nel suo piano di giacitura rispetto agli stessi elementi di supporto.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, dell'attuatore piezoelettrico secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura l illustra un attuatore piezoelettrico secondo il trovato composto da più lamine piezoelettriche, sezionato in un piano longitudinale perpendicolare al piano di giacitura delle lamine piezoelettriche; la figura 2 illustra una lamina piezoelettrica dell'attuatore con i relativi elementi di supporto ed una levetta di selezione, in vista prospettica in esploso;

la figura 3 illustra schematicamente un particolare ingrandito della figura 1;

la figura 4 è una sezione ingrandita della figura 1 eseguita lungo l'asse IV-IV;

la figura 5 illustra il corpo di supporto ed una lamina piezoelettrica dell'attuatore in vista prospettica in esploso;

la figura 6 illustra una variante di esecuzione dell'attuatore secondo il trovato rappresentato in modo analogo alla figura 5.

Con riferimento alle figure da 1 a 5, l1attuatore piezoelettrico secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento l, comprende un corpo di supporto 2 il quale supporta almeno una lamina piezoelettrica 3 che è alimentabile elettricamente, in modo di per sè noto, per provocare la sua flessione in un piano sostanzialmente perpendicolare al suo piano di giacitura.

Secondo il trovato, tra il corpo di supporto 2 e la lamina piezoelettrica 3, sono interposti elementi di supporto 4 che sono associati, in modo amovibile, alla lamina piezoelettrica 3 e che definiscono, sulle due facce opposte della lamina piezoelettrica 3, a partire da una zona prossima ad un'estremità longitudinale della lamina piezoelettrica 3, almeno una zona di appoggio per la lamina piezoelettrica 3. Questi elementi di supporto 4 sono atti a consentire alla lamina piezoelettrica 3 spostamenti nel suo piano di giacitura rispetto agli stessi elementi di supporto 4.

Preferibilmente, gli elementi di supporto 4 definiscono, per la lamina piezoelettrica 3, due zone di appoggio 5, 6 che sono distanziate tra loro lungo lo sviluppo longitudinale della lamina piezoelettrica 3.

Vantaggiosamente, gli elementi di supporto 4 sono associati in modo amovibile al corpo di supporto 2 in modo da consentire un rapido assemblaggio della lamina piezoelettrica 3 al corpo di supporto 2.

Più particolarmente, gli elementi di supporto 4 comprendono una coppia di blocchetti 7a, 7b, in materiale elettricamente isolante, che presentano ciascuno, su una loro faccia, una fenditura 8a, 8b la quale alloggia un lato longitudinale della lamina piezoelettrica 3.

Nella fenditura 8a, 8b di ciascun blocchetto 7a, 7b, la lamina piezoelettrica 3 è supportata dal relativo blocchetto 7a, 7b mediante due coppie di aggetti 9a, 9b, 10a, lOb contrapposti e queste due coppie di aggetti sono distanziate tra loro lungo lo sviluppo longitudinale della lamina piezoelettrica 3.

In sostanza, la larghezza delle fenditure 8a, 8b risulta uguale o di poco superiore allo spessore della lamina piezoelettrica 3 in corrispondenza degli aggetti 9a, 9b e 10a, lOb in modo da supportare adeguatamente la lamina piezoelettrica 3, mentre risulta maggiorata nelle altre zone in modo tale che i blocchetti 7a, 7b supportino la lamina piezoelettrica 3 in corrispondenza dei suoi fianchi, definendo due zone di appoggio 5, 6 per la lamina piezoelettrica che sono distanziate tra loro lungo lo sviluppo longitudinale della lamina stessa.

Eventualmente, le estremità degli aggetti 9a, 9b, 10a, lOb che si appoggiano sulle due facce opposte della lamina piezoelettrica 3 potranno essere arrotondate.

I blocchetti 7a, 7b presentano una conformazione sostanzialmente parallelepipeda e sono inseribili a cassetto entro sedi 11 che sono appositamente definite all'interno del corpo di supporto 2.

Al fine di limitare la possibilità di inserimento dei blocchetti 7a, 7b e quindi della lamina piezoelettrica 3 all'interno del corpo di supporto 2, i blocchetti 7a, 7b sono provvisti, in corrispondenza di una loro estremità, di sporgenze laterali 12a, 12b che definiscono spallamenti di arresto destinati ad appoggiarsi contro l'imbocco della sede 11.

Preferibilmente, l'attuatore piezoelettrico secondo il trovato comprende una pluralità di lamine piezoelettriche 3 che sono impilate tra loro e che sono supportate individualmente mediante elementi di supporto 4, come già descritto, che sono inseriti a cassetto in sedi 11 definite sui due fianchi opposti di una cavità 13 del corpo di supporto 2, come illustrato nella figura 1.

Opportunamente, il corpo di supporto 2 può essere costituito da un corpo estruso, ad esempio un profilato in alluminio o materiale sintetico estruso che è realizzato cavo e che presenta, sui due fianchi opposti della sua cavità 13, una pluralità di alette 14 che si sviluppano parallelamente allo sviluppo longitudinale del corpo estruso e che suddividono la cavità 13 in una pluralità di sedi 11. I blocchetti 7a, 7b che supportano le varie lamine piezoelettriche 3, sono inseribili a cassetto all'interno della relativa sede 11 e sono supportati da tali alette 14.

Ciascuna lamina piezoelettrica 3 è preferibilmente costituita da una lamina piezoelettrica bimorfa composta da due strati 15, 16 in materiale ceramico con interposta una lamella 17, in materiale elettricamente conduttore, che può essere costituita da acciaio, da fibra di carbonio, o altro materiale in grado di assicurare un'adeguata resistenza meccanica alla lamina piezoelettrica 3 nel suo complesso.

Un'estremità longitudinale delle lamine piezoelettriche 3 è supportata dai blocchetti 7a, 7b, mentre l'estremità longitudinale opposta si accoppia con una levetta di selezione 20.

Ciascuna levetta di selezione 20 può essere costituita, in modo di per sè noto, da una levetta che è infulcrata, in corrispondenza di una sua porzione intermedia, ad un blocchetto di supporto 21 che può essere associato al corpo di supporto 2 o autonomo. Il fulcro 20a di ciascuna levetta di selezione 20 è orientato parallelamente al piano di giacitura della relativa lamina piezoelettrica 3 e trasversalmente allo sviluppo longitudinale della lamina 3. Ciascuna lamina piezoelettrica 3 si impegna, con una sua estremità longitudinale, con un'estremità di una levetta di selezione 20 in modo tale che la flessione della lamina piezoelettrica 3 in un piano perpendicolare al suo piano di giacitura, produca una rotazione della levetta di selezione 20 attorno al suo fulcro 20a.

L'altra estremità della levetta di selezione 20 è destinata particolarmente ad essere affacciata ad un organo porta-aghi di una macchina per maglieria, calzetteria o simile, per azionare, come nei dispositivi di selezione di tipo noto, gli elementi di selezione della macchina, come già descritto .

Preferibilmente, l'estremità della lamina piezoelettrica 3 che si impegna con la relativa levetta di selezione 20 è provvista di un elemento di rivestimento 25 arrotondato che può essere semplicemente calzato su tale estremità longitudinale della lamina piezoelettrica 3.

Nella variante di esecuzione illustrata nella figura 6, 1'attuatore piezoelettrico secondo il trovato è realizzato sostanzialmente come nella prima forma di esecuzione con la differenza che gli elementi di supporto delle lamine piezoelettriche 3, indicati in tale seconda forma di esecuzione con il numero di riferimento 34, hanno la possibilità di ruotare all'interno delle relative sedi 41 definite nella cavità del corpo di supporto 32 attorno ad un asse che è parallelo allo sviluppo longitudinale della lamina piezoelettrica 3.

Più particolarmente, gli elementi di supporto 34 possono essere costituiti, in modo analogo alla prima forma di esecuzione, da blocchetti 37a, 37b, in materiale elettricamente isolante che sono realizzati, internamente, come i blocchetti 7a, 7b della prima forma di esecuzione, ma che presentano, esternamente, una conformazione arrotondata, come pure sono arrotondati i fianchi delle sedi 41 che sono destinati a riceverli, per consentire ai blocchetti 37a, 37b di ruotare relativamente al corpo di supporto 32 attorno ad un relativo asse che è parallelo allo sviluppo longitudinale della relativa lamina piezoelettrica 3.

In questo modo, gli elementi di supporto 34 hanno la possibilità di assecondare e quindi di non opporsi ad una rotazione dei fianchi della lamina piezoelettrica 3 indotta da un'eventuale deformazione della lamina piezoelettrica 3, durante la sua alimentazione elettrica, in un piano che è perpendicolare al piano di giacitura della stessa lamina piezoelettrica 3 e che è perpendicolare allo sviluppo longitudinale della lamina piezoelettrica 3. Tale deformazione si verifica generalmente con lamine piezoelettriche 3 che presentano una larghezza rilevante.

Per gli altri elementi della variante illustrata nella figura 6, che corrispondono ad elementi già descritti in riferimento alle figure da 1 a 5, si sono mantenuti gli stessi numeri di riferimento.

Ciascuna lamina piezoelettrica 3 è destinata ad essere alimentata elettricamente con corrente continua. Generalmente, come nelle lamine piezoelettriche di tipo noto, le due facce degli strati ceramici 15 e 16 che sono rivolte dalla parte opposta rispetto alla lamella 17, vengono collegate elettricamente tra loro e vengono connesse ad un polo dell'alimentazione elettrica, mentre la lamella intermedia 17 viene collegata all'altro polo .

Il funzionamento dell'attuatore piezoelettrico secondo il trovato è il seguente.

Alimentando elettricamente, con corrente continua, la lamina piezoelettrica 3, si produce la sua flessione in un piano perpendicolare al piano di giacitura della lamina e parallelo al suo sviluppo longitudinale, in un senso, oppure in un senso opposto, a seconda della polarità della corrente di alimentazione.

Tale flessione della lamina piezoelettrica 3 produce una rotazione della corrispondente levetta di selezione 20 che viene sfruttata per l'azionamento degli elementi di selezione della macchina per maglieria, calzetteria o simile, come già descritto in riferimento agli attuatori piezoelettrici di tipo noto.

E' da notare che, nell'attuatore piezoelettrico secondo il trovato, per il fatto che ciascuna lamina piezoelettrica 3 è supportata, ma non fissata, agli elementi di supporto 4, ed ha quindi la possibilità di compiere piccoli spostamenti rispetto a tali elementi di supporto 4, la flessione della lamina piezoelettrica 3 non genera una concentrazione di sforzi in corrispondenza di zone limitate della lamina piezoelettrica e quindi riduce in modo sensibile il pericolo di una rottura degli strati ceramici della lamina 3.

Inoltre, per il fatto che gli elementi di supporto 4 non sono stampati sul corpo della lamina piezoelettrica 3, bensì sono semplicemente associati in modo amovibile a questa, viene conseguita un'elevata semplicità in sede di assemblaggio dell'attuatore piezoelettrico e viene anche evitata la necessità di ricorrere alla tecnica del costampaggio per l'applicazione di questi elementi di supporto 4 alla lamina piezoelettrica 3.

Un ulteriore vantaggio, derivante dalla possibilità di realizzare l 'attuatore piezoelettrico senza ricorrere alla tecnica del costampaggio, è quello di poter utilizzare lamine piezoelettriche 3 che sono ottenibili mediante tranciatura da fogli di medie-grandi dimensioni, con ingenti risparmi per quanto concerne i costi di produzione.

La possibilità di realizzare il corpo di supporto 2 come profilato estruso, consente di ridurre ulteriormente i costi di produzione complessivi dell’attuatore piezoelettrico secondo il trovato.

Si è in pratica constatato come 1'attuatore piezoelettrico secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto assicura un'elevata affidabilità di funzionamento ed è producibile con costi ridotti rispetto ai costi di produzione degli attuatori piezoelettrici di tipo noto.

L’attuatore piezoelettrico così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (11)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Attuatore piezoelettrico, particolarmente per dispositivi di selezione degli aghi in macchine per maglieria, calzetteria o simili, comprendente un corpo di supporto supportante almeno una lamina piezoelettrica alimentabile elettricamente per provocare la sua flessione in un piano sostanzialmente perpendicolare al suo piano di giacitura, caratterizzato dal fatto che, tra detto corpo di supporto e detta lamina piezoelettrica, sono interposti elementi di supporto associati amovibilmente a detta lamina piezoelettrica e definenti, sulle due facce opposte della lamina piezoelettrica, a partire da una zona prossima ad un'estremità longitudinale della lamina piezoelettrica, almeno una zona di appoggio per la lamina piezoelettrica; detti elementi di supporto essendo atti a consentire alla lamina piezoelettrica spostamenti nel suo piano di giacitura rispetto agli stessi elementi di supporto.
2. 2. Attuatore, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti elementi di supporto definiscono, per detta lamina piezoelettrica, due zone di appoggio distanziate tra loro lungo lo sviluppo longitudinale della lamina piezoelettrica.
3. 3. Attuatore, secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detti elementi di supporto sono associati amovibilmente a detto corpo di supporto.
4. 4. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni, precedenti, caratterizzato dal fatto che detti elementi di supporto comprendono una coppia di blocchetti in materiale elettricamente isolante presentanti ciascuno, su una loro faccia, una fenditura alloggiente un lato longitudinale di ratterìzzato dal fatto che detta lamella è realizzata in fibra dì carbonio. 12. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di lamine piezoelettriche impilate, ciascuna di dette lamine piezoelettriche essendo supportata da rispettivi elementi di supporto inseriti a cassetto in sedi definite sui due fianchi opposti di una cavità di detto corpo di supporto. 13. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo di supporto è costituito da un corpo cavo estruso, dette sedi alloggianti detti elementi di supporto essendo definite da alette interne di detto corpo cavo estruso. 14. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette lamine piezoelettriche si accoppia, con la sua estremità longitudinale opposta rispetto all'estremità longitudinale supportata da detti elementi di supporto, con una leva di selezione infulcrata attorno ad un asse disposto parallelamente al piano di giacitura della lamina piezoelettrica e trasversalmente allo sviluppo longitudinale della lamina piezoelettrica; la flessione di detta lamina piezoelettrica, prodotta dalla sua alimentazione elettrica, attuando la rotazione di detta leva di selezione attorno al suo fulcro. 15. Attuatore, particolarmente per dispositivi di selezione degli aghi in macchine per maglieria, calzetteria o simili, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate. detta lamina piezoelettrica.
5. 5. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, in detta fenditura di ciascun blocchetto, detta lamina piezoelettrica è supportata dal relativo blocchetto mediante due coppie di aggetti contrapposti, dette coppie di aggetti essendo distanziate tra loro lungo lo sviluppo longitudinale della lamina piezoelettrica.
6. 6. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti blocchetti sono inseriti a cassetto in rispettive sedi definite in detto corpo di supporto.
7. 7. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti blocchetti presentano spallamenti di delimitazione dell'inserimento di detti blocchetti nelle sedi detto corpo di supporto .
8. 8. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti blocchetti è girevole internamente alla relativa sede di detto corpo di supporto attorno ad un asse parallelo allo sviluppo longitudinale di detta lamina piezoelettrica.
9. 9. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta lamina piezoelettrica è una lamina piezoelettrica bimorfa composta da due strati di materiale ceramico con interposta una lamella in materiale elettricamente conduttore.
10. 10. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta lamella è realizzata in materiale metallico.
11. 11. Attuatore, secondo una ο più delle rivendicazioni precedenti, ca