ITMI20061354A1 - Dispositivo guadafilo ad alta frequenza per la produzione di rocche a zettatura modulata - Google Patents

Description

-2- Barzanò & Zanardo

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale

a nome: SAVIO MACCHINE TESSILI S.p.A. «K ?mA 0 0 1 3 S 4 di nazionalità: italiana

con sede in: PORDENONE PN

La presente invenzione si riferisce alla raccolta del filato prodotto o lavorato da macchine tessili per avvolgimento su rocche. Nella pratica industriale la raccolta del filato in rocca viene effettuata su tubetti supportati da un braccio portarocche ed appoggiati su un rullo rotante, richiamando il filato ad avvolgersi su di esso. Il rullo rotante può essere azionato da un motore, trasmettendo il moto di rotazione al tubetto su cui si avvolge il filato, oppure, in una soluzione alternativa, il rullo è folle ed è trascinato dalla rocca in formazione che è a sua volta comandata da un motore. In entrambi i casi la funzione del rullo è quella di assicurare la pressione necessaria per la formazione di una rocca sufficientemente compatta e dì forma corretta. Il filato viene avvolto a spire sulla rocca in rotazione poiché l'unità di raccolta è dotata di un dispositivo guidafilo che distribuisce con moto assiale di va-e-vieni il filato sulla superficie esterna della rocca, secondo un angolo di incrocio predeterminato. Nella - 3 - Barzanò & Zanardo

pratica industriale le rocche possono avere forma tronco-conica o forma cilindrica con le basi sostanzialmente piane, salvo alcuni casi particolari in cui le rocche sono conformate con un'accentuata svasatura nelle parti terminali.

Nella roccatura tradizionale, e soprattutto nella roccatura automatica, il dispositivo più diffuso per distribuire il filato sulla superficie della rocca con moto assiale dì va-e-vieni, ovvero di zettatura, consiste in una scanalatura a spirale ricavata sulla superficie del rullo rotante che fa compiere al filato una escursione assiale di lunghezza prefissata, per un numero prestabilito di giri del rullo stesso e con un andamento prefissato dell'angolo di incrocio del filato in avvolgimento. In altri termini gli organi di avvolgimento del filo e di distribuzione del filato lavorano secondo un rapporto fisso di velocità.

Nell'attuale tendenza di sviluppo delle macchine dì lavorazione del filato, si richiede che il dispositivo di distribuzione del filo sulla rocca venga realizzato con un dispositivo guidaiilo autonomo, che risulti indipendente dal moto degli organi di avvolgimento.

Il dispositivo di distribuzione del filato sulla roc- 4 - Barzanò & Zanardo

ca deve essere pertanto movimentato da un suo proprio organo di azionamento, con il quale si possano modulare, di volta in volta e a seconda delle necessità, la frequenza del moto di va-e-vieni, la sua corsa, la lunghezza della spirale avvolta e l'angolo di incrocio dell'avvolgimento, e così via.

Nel brevetto EP 311.827 si descrive un sistema di guidafilo individuale per una unità dì raccolta del filo che prevede di muovere il guidafilo con una cinghia dentata di trasmissione chiusa e mossa con un motore passo-passo controllato da un microprocessore nel moto di zettatura. Il comando del motore passopasso con microprocessore consentirebbe di effettuare un avvolgimento a piacere, quanto ad angolo di incrocio, corsa e frequenza di zettatura. Nel brevetto EP 1.209.114 si descrivono dispositivi tendicinghia per tale tipo di guidafilo individuale.

Quando la raccolta del filato in rocca si effettua in condizioni severe e con la necessità di rocche di elevata qualità, quanto a forma, densità e suo svolgimento regolare ad alte velocità, i problemi sono notevoli, in special modo e a titolo indicativo nelle roccatrici automatiche di più recente concezione che operano a velocità di raccolta elevatissime (anche più di 2000 m/min), richiedendo frequenze di zettatu- 5 - Barzanò & Zanardo

ra dell'ordine dei 30 Hz ed oltre.

I maggiori problemi in dette condizioni, con dispositivi guidafilo in moto alternato, derivano dal fatto che il complesso del guidafilo e dei suoi mezzi di azionamento ha in ogni caso, anche ricorrendo a tutti gli accorgimenti disponibili per ridurre la massa degli organi in moto alternativo, una massa significativa ed un'inerzia non trascurabile ad elevate frequenze e velocità e inoltre derivano dal fatto che i tempi e gli spazi per l'inversione del moto devono essere comunque contenuti(qualche millisecondo e pochi millimetri), per dare alla rocca la qualità richiesta dall'utilizzo successivo, quanto a struttura, forma e stabilità meccanica.

Nella parte intermedia della sua corsa di va-e-vieni, il guidafilo è azionato agevolmente alla velocità desiderata, sia che tale velocità sia costante, come nel caso di rocche cilindriche, sia quando tale velocità è variabile, come nel caso di rocche coniche. Nei tratti estremi, prossimi all'inversione, l'inerzia del complesso del guidafilo costringe a operare con una velocità media più bassa, rispetto al tratto intermedio di escursione.

Come effetto di tale velocità più bassa del guidafilo, la quantità di filato avvolta risulta maggiore - 6 - Barzanò & Zanardo

alle due estremità della rocca. Questo comporta una maggiore densità alle estremità della rocca ed un profilo irregolare. Essa risulta minima quando il guidafilo è a mezza corsa e massima quando il guidafilo è agli estremi della sua corsa.

Per superare tale problema, si richiederebbe di fornire al dispositivo di zettatura potenza addizionale, nelle fasi di inversione del moto, per ridurre i tempi e le distanze per la frenata e l'accelerazione in direzione opposta e riprendere il moto alla velocità di regime.

Nella tecnica nota di roccatura, la maggiore densità alle estremità della rocca può venir ridotto alternando corse di zettatura complete con corse di zettatura accorciate, oppure con corse di zettatura fisse, ma in continuo sfalsamento ai due estremi.

Nel brevetto EP 311.784 si prevede di accumulare energia cinetica con sistemi meccanici dall'azionamento del guidafilo durante la parte intermedia del suo percorso e di cederla al guidafilo nelle fasi di inversione del moto.

Nel brevetto EP 453.622 si descrive un metodo ed un dispositivo guidafilo - sempre azionato con il vincolo ad un elemento flessibile in anello chiuso ed azionato con motore pilotato con moto alternato da - 7 - Barzanò & Zanardo

un'unità di governo - che controlla la posizione del guidafilo e applica al motore passo-passo una sovracorrente in prossimità dei suoi punti di inversione, per garantire i valori di tempo di frenata e accelerazione, Tale documento prevede anche di incrementare ulteriormente la potenza trasmessa, nelle fasi in inversione del moto, con un sistema elastico che si innesta e disinnesta durante la corsa del guidafilo. Nel brevetto EP 838.422 si adotta un guidafilo a dito oscillante che si muove secondo un settore circolare attorno ad un perno ortogonale all'asse della rocca, con azionamento con motore elettrico pilotato in moto alternato orario/antiorario. Alle due estremità delle oscillazioni del guidafilo sono collocati accumulatori di energia costituiti da elementi elastici che lavorano solamente nel breve tratto di inversione, con effetto di respingente.

Nella domanda di brevetto EP 1.498.378 si descrive un analogo guidafilo a dito oscillante con accumulatore di energia con effetto di respingente ottenuto disponendo in corrispondenza dei fine corsa del dito oscillante dei magneti permanenti che respingono magneti della stessa polarità.

Nella domanda di brevetto EP 1.159,217 si descrive un guidafilo a dito oscillante del tipo precedente, sem- 8 - Barzanò & Zanardo

pre azionato con motore elettrico pilotato in moto alternato orario/antiorario, nel quale si prevede di utilizzare, come accumulatore di energia, una molla a torsione, in particolare una molla ad elica, oppure due molle, con direzioni di avvolgimento tra loro opposte.

Si osserva che nei guidafilo azionati in moto alternato, con un motore che ruota alternativamente in senso orario/antiorario, sia del tipo a cinghia chiusa sia del tipo a dito oscillante, la coppia e l'inerzia proprie del motore determinano in modo fondamentale le prestazioni dell'intero sistema guidafilo e più propriamente la possibilità di realizzare l'inversione anche alle più alte velocità nei tempi e negli spazi necessari. Si deve infatti tenere conto che per attuare l'inversione del moto, nei ristrettissimi tempi e spazi disponibili, il motore deve frenare e far ripartire non solo il guidafilo e la sua catena cinematica di collegamento, ma anche se stesso. Come conseguenza, oltre a ricorrere a tutti gli accorgimenti possibili per ridurre la massa degli organi del moto alternativo, è necessario utilizzare motori che realizzano la più elevata accelerazione propria, ossia il rapporto più elevato fra la coppia massima che il motore può dare nell'inversione e la - 9 - B arzanò & Zanardo

propria inerzia. In linea generale, nei motori elettrici impiegabili per l'azionamento in moto alternativo pilotato da una unità di governo - ad esempio i motori sincroni di tipo brushless - al crescere della dimensione del motore, per ottenere un determinato valore di coppia motrice prodotta per impartire al sistema del guidafilo i valori di frenata e accelerazione richiesti, corrisponde un aumento notevole dell'inerzia propria ed una corrispondente notevole diminuzione della accelerazione propria.

Come ulteriore chiarimento, si può considerare una famiglia di motori sincroni di tipo brushless e confrontare la loro coppia e momento di inerzia. Tale confronto è, ad esempio, riportato nella Tabella 1 seguente.

Tabella 1

Da ciò deriva che quanto più piccolo è il motore impiegato per l'azionamento di un guidafilo, tanto più elevata è l'accelerazione ottenibile nell'inversione e più precisamente nella frenata e nella successiva accelerazione per muoversi nel senso inverso.

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Scopo della presente invenzione è quello di individuare un dispositivo dì distribuzione individuale del filato sulla rocca in avvolgimento che superi i vincoli, gli inconvenienti e le complicazioni dei dispositivi guidafilo disponibili nello stato della tecnica e consenta elevatissime accelerazioni del guidafilo in corrispondenza dei punti di inversione e, conseguentemente, di ottenere rocche della migliore qualità,

Secondo la presente invenzione viene quindi proposto un dispositivo guidafilo per la raccolta di filati in rocca, in cui le partì in movimento sono azionate non da un singolo motore che si fa carico della coppia necessaria, ma da almeno due motori di dimensioni minori, disposti in modo da coadiuvarsi nel fornire la stessa coppia necessaria alle parti in movimento, con una inerzia complessiva inferiore. Il dispositivo può essere corredato di mezzi elastici che coadiuvano i motori fornendo loro energia aggiuntiva in corrispondenza dei punti di inversione del moto.

Il dispositivo secondo l'invenzione viene definito, nei suoi componenti essenziali, nella prima rivendicazione, mentre le sue varianti e realizzazioni preferenziali vengono specificate e definite nelle rivendicazioni dipendenti.

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Per illustrare con maggiore evidènza le caratteristiche e ì vantaggi della presente invenzione, essa viene descritta con riferimento ad alcune sue tipiche realizzazioni riportate nelle figure allegate a titolo esemplificativo e non limitativo.

Dette figure si riferiscono ad una realizzazione del dispositivo guidafilo secondo l'invenzione, atta a distribuire il filo sulla rocca in avvolgimento in una unità di raccolta del filato, della quale sono mostrati solamente nelle figure 1A e 1B gli ulteriori componenti fondamentali: filato, rocca, rullo di azionamento e i mandrini del braccio portarocche rispetto al guidafilo vero e proprio.

Nelle figure 1A e 1B si illustra, rispettivamente in vista frontale e laterale da sinistra in spaccato, l'idea di soluzione più generale della presente invenzione per l'azionamento di un guidafilo in moto alternato ad alta frequenza.

Nelle figure 2A, 2B e 2C vengono illustrate forme di realizzazione alternative dello schema di figura 1, con particolare riferimento ad elementi flessibili di azionamento del guidafilo alternativi alla cinghia dentata della figura 1.

Nelle figure 3A e 3B viene illustrata una realizzazione alternativa dello schema di figura 1, con - 12 - Barzanò & Zanardo

1'inserzione di elementi elastici per l'accumulo di energia da restituire nei punti di inversione del moto.

Nella figura 3C viene illustrata una realizzazione alternativa dello schema delle figure 2A e 2B, con l'inserimento di elementi elastici per l'accumulo di energia da restituire nei punti di inversione del moto,

Nelle figure da 4 a 8 vengono illustrate realizzazioni dell'invenzione con effetto di respingente ai due estremi della corsa del guidafilo.

Nella figura 9 è mostrato a titolo esemplificativo l'andamento del campo magnetico prodotto da un solenoide rispetto ad un punto ad esso esterno, posto sul suo asse ad una determinata distanza.

Nella figura 10 è mostrato a titolo esemplificativo l'andamento della forza di repulsione F del polo magnetico di un solenoide rispetto ad un punto ad esso esterno, posto sul suo asse ad una determinata distanza.

Come già detto, la soluzione tecnica per l'azionamento di un guidafilo in moto alternato ad alta frequenza secondo la presente invenzione viene illustrata con riferimento alle figure 1A e 1B.

La rocca 10 in avvolgimento viene sostenuta dai - 13 - Barzanò & Zanardo

mandrini 11 di un braccio portarocche a ruotare attorno al suo asse per effetto del contatto in appoggio sul suo rullo di azionamento 12. Il filato F proviene dal basso deviato dalla barra distanziale 14 e si avvolge sulla rocca 10, distribuito sulla superficie della rocca dal guidafilo 15 che si muove con moto di va-e-vieni parallelamente all'asse del rullo 12 e lungo due guide a barra 16.

Il guidafilo 15 viene mostrato a tratto pieno nella sua posizione centrale e a tratteggio nelle sue posizioni estreme in cui si inverte il moto di zettatura. Il dispositivo guidafilo 18 secondo la forma di realizzazione dell'invenzione mostrata con riferimento alle figure 1Ά e 1B, prevede che il movimento di vae-vieni sia azionato con un elemento flessibile 19, chiuso, che può essere a cinghia dentata, come mostrato nelle figure - oppure un elemento equivalente per sé noto, ad esempio cinghie lisce, funi, catene e così via - al quale il guidafilo 15 è fissato con un organo di fissaggio che scorre lungo le guide a barra 16.

Nella descrizione che segue, l'indice "a" denota l'elemento di sinistra e l'indice "b" l'elemento di destra, gli elementi di destra e di sinistra essendo simmetrici e specularmente uguali tra loro.

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Tipicamente, l'elemento flessibile 19 viene mosso tra due pulegge motrici 20a, 20b azionate in moto alternato orario/antiorario secondo le frecce, ognuna con un proprio motore elettrico 21a, 21b, entrambi detti motori essendo pilotati da un'unità di governo, non mostrata in figura per semplicità, che coordina in modo per sé noto il moto dei due motori 21a, 21b del dispositivo 18 per realizzare il moto di zettatura desiderato. Tali motori, comandati a muoversi in moto alternato con escursione angolare pilotata, sono per sé noti dalla tecnica.

Secondo una realizzazione preferita della presente invenzione, si impiegano motori 2ìa, 21b sincroni, del tipo cosiddetto "brushless" o passo-passo, pilotati coordinatamente da una unità di governo della stazione di avvolgimento del filato.

Nella forma di realizzazione mostrata nelle figure 1A e 1B, l'elemento flessibile 19 si avvolge sulle due pulegge motrici 20a, 20b in un circuito chiuso e mantenuto teso, con due tratti paralleli, uno superiore e l'altro inferiore. L'idea di soluzione può anche essere attuata azionando una sola delle pulegge 20a, 20b con due motori.

Il funzionamento del dispositivo 18 si svolge come segue. Nel suo moto da destra verso sinistra, il moto - 15 - Barzanò & Zanardo

del guidatilo 15 viene determinato sia dal tiro del tratto superiore dell'elemento flessibile 19 verso sinistra, esercitato dalla puleggia motrice di sinistra 20a azionata in senso antiorario dal motore 21a, sia dal tiro del tratto inferiore dell'elemento flessibile 19 verso destra, esercitato dalla puleggia motrice di destra 20b azionata in senso antiorario dal motore 21b.

I motori sincroni 21a, 21b vengono controllati per mezzo di rilevatori di posizione, correntemente denominati "encoder", che consentono all'unità di governo dell'unità di avvolgimento di rilevare la posizione angolare del motore: in base ai rilevamenti degli encoder, l'unità di governo controlla e comanda i due motori 21a, 21b con i relativi azionamenti, correntemente denominati "inverter".

Nella figura 2A è mostrata una forma di realizzazione alternativa in cui l'elemento flessibile 19 è costituito da una fune chiusa, sulla quale sono disposte quattro sfere 22 che, andando ad inserirsi in opportune sedi ricavate sulle pulegge 20a e 20b, assicurano che l'elemento elastico 19 non slitti sulle pulegge, assecondando ogni loro movimento. La chiusura dell'elemento elastico 19 è effettuata tramite un morsetto 23 di chiusura.

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La figura 2B mostra una forma di realizzazione in cui l'elemento flessibile 19 è costituito da una fune aperta, ai cui estremi sono disposte due sfere 22, inserite in opportune sedi ricavate sulle pulegge motrici 20a e 20b. Sulle pulegge motrici 20a, 20b sono inoltre alloggiate coassialmente due pulegge 24a, 24b, sulle quali sono agganciate, mediante le sfere 22, le estremità di un secondo elemento flessibile 29 aperto, ad esempio una fune o una cinghia.

La figura 2C mostra poi una forma di realizzazione dell'invenzione in cui le pulegge motrici 20a, 20b sono disposte su una balestra 32, che tende a inarcarsi divaricando l'interasse e tendendo ad allontanare tra loro le pulegge motrici 20a, 20b. Questo accorgimento si rende necessario quando come elemento flessibile 19 viene utilizzata una fune, che con il tempo tenderebbe ad allungarsi, perdendo il necessario tensionamento. Infatti, un qualsiasi allungamento dell'elemento flessibile 19 permetterebbe automaticamente un allontanamento delle pulegge 2Qa e 20b, recuperando la necessaria tensione.

Nelle figure 3A e 3B è rappresentata una ulteriore forma di realizzazione alternativa, con molla a torsione ad avvolgimento cilindrico e con filo a sezione tonda, applicata sul lato posteriore di ciascun moto - 17 - Barzanò & Zanardo

re. Sono comunque possibili soluzioni del tutto simili e ugualmente funzionali, ad esempio con molle di filo a sezione rettangolare e/o con avvolgimento a spirale e/o applicate sul lato anteriore del rispettivo motore, dette forme alternative essendo del tutto equivalenti a quella mostrata.

Tra la puleggia motrice 20a, 20b e la struttura fissa del relativo motore 21a, 21b vengono inserite molle a torsione 25a, 25b, le quali, come illustrato nella vista laterale da sinistra della figura 3B, hanno uno degli estremi 26a, 26b vincolato al prolungamento posteriore dell'albero motore 28a, 28b e l'altro estremo 27a, 27b vincolato alla struttura del motore stesso 21a, 21b.

Durante le corse alternate del guidafilo 15 e dell'elemento flessibile 19, nel suo moto da destra verso sinistra del guidafilo 15 la molla 25a si detorce scaricando la sua torsione ed incrementando il tiro verso sinistra della fune 19 e coadiuvando così l'azione dei motori, specialmente durante l'inversione del moto. Nel frattempo, il sistema lavora in senso antiorario a caricare la molla 25b che aumenta la sua torsione ed accumula l'energia elastica che verrà rilasciata nella successiva corsa da sinistra verso destra della fune 19 e del guidafilo 15.

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fo chesulla struttura fissa, facendo avv<i>to alternato che suns Cinare in corrispondenza ai fine corsa le polar<i>t<à>d<l>asti* uguale segno, che tendono pertanto a respingersi fa-vorendo la frenata e l'inversione del moto. ;WKIÈPNelle figure 4A, 4B e 4C viene mostrata la configura- del dispos11ivo guidafilo 18 rispettivamente con il guidafilo 15 nella posizione centrale di mezza ·Ϊ"/3⁄43⁄43⁄4(3⁄4Τ.3⁄4<.>;corsa, nell'estremo di sinistra e nell'estremo di destra della sua corsa di zettatura. Nelle due pulegge motrici 20a, 20b, ad esempio sulle loro razze, sono ;ili posti dei magneti permanenti mobili 30a, 30b, che seguono il loro moto angolare alternato, oscillando tra «liE due posizioni angolari L ed R, che si muovono soli-dalmente con il guidafilo 15 invertendo il loro moto ;J3⁄4Sige ;V ;- 19 - Barzanò & Zanardo ;;angolare quando il detto guidafilo 15 si trova all'estremo di sinistra o di destra della sua corsa di zettatura. ;Sulla struttura fissa della macchina sono montati due omologhi corpi magnetici fissi 31a, 31b, in posizione corrispondente ai due estremi L ed R in modo che in corrispondenza all'inversione del moto una delle coppie dei corpi 30a, 30b e 31a, 31b si trovino affacciate tra loro, presentando tra loro polarità dello stesso segno, N oppure S, e respìngendosi pertanto con una forza inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Nella vicinanza del punto di inversione si esercita così una significativa azione di respingente tra una delle due pulegge motrici 20a, 20b ed il suo corrispondente corpo magnetico fisso 31a, 31b che favorisce la frenata e 1'inversione del moto, alternatamente in corrispondenza dei due fine corsa del guidafilo 15. ;Nelle figure 5A, 5B e 5C viene illustrata una realizzazione ulteriormente perfezionata del dispositivo di azionamento del guidafilo secondo lo schema delle figure 4. ;Analogamente alle figure 4A, 4B e 4C, anche nelle figure 5 viene mostrata la configurazione del dispositivo guidafilo 18 rispettivamente con il guidafilo 15 V ;- 20 - Barzanò & Zanardo ;;nella posizione centrale di mezza corsa come figura 5A, nell'estremo di sinistra della sua corsa di zettatura come figura 5B e nell'estremo di destra come figura 5C. Come la realizzazione secondo le figure 4, anche nella realizzazione secondo le figure 5 sulle due pulegge motrici 20a, 20b sono posti dei magneti permanenti 30a, 30b, che oscillano tra due posizioni angolari L ed R, in corrispondenza rispettivamente del guidafilo 15 tutto a sinistra e tutto a destra. Sulla struttura fissa del telaio del motore sono montati una coppia di corpi magnetici fissi 41a, 41b, ad esempio magneti permanenti, in posizione corrispondente ai due estremi L ed R in modo che in corrispondenza dei punti di inversione del moto entrambi i corpi 30a, 30b magnetici mobili si trovino affacciati al corrispondente corpo magnetico fisso 41a, 41b, presentando tra loro polarità dello stesso segno, N oppure S, e respingendosi pertanto con una forza inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. ;Come illustrato nelle figure 5B e 5C, ad ogni inversione della corsa di zettatura entrambe le coppie dei corpi magnetici 30a, 30b e 41a, 41b vengono affacciate ad agire come respingente, non più alternatamente ma congiuntamente, esercitando pertanto un'azione *

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doppia rispetto alla realizzazione della soluzione tecnica delle figure 4.

Nelle realizzazioni secondo le figure 4 e 5, la variazione della corsa di zettatura può essere effettuata impartendo coerentemente ai motori 21a, 21b un comando di pilotaggio per valori di corsa o punto di inversione limitati.

Nelle figure 6A e 6B viene mostrata una ulteriore realizzazione dell'invenzione, in cui si illustra la configurazione del dispositivo guidafilo 18 rispettivamente con il guidafilo 15 nella posizione centrale di mezza corsa, a tratto pieno, mentre sono illustrate a tratteggio le posizioni estreme del guidafilo a sinistra e a destra della sua corsa di zettatura. Sul corpo del guidafilo 15 è posto un magnete permanente mobile 30, che segue solidalmente il moto alternato del guidafilo 15 fino alle posizioni di inversione a sinistra e a destra.

Nella figura 6A sulla struttura fissa della macchina sono montati due magneti permanenti fissi 31a, 31b, analoghi a quelli delle figure 4 e 5, in posizione corrispondente ai due estremi della corsa di zettatu-ra in modo che in corrispondenza all'inversione del moto il corpo magnetico 30 si trovi affacciato ad uno dei corpi magnetici fissi, presentando tra loro pola- 22 - Barzanò & Zanardo

rità dello stesso segno, N oppure S, e pertanto respingendosi con una forza inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Nella figura 6B i corpi magnetici fissi sono costituiti invece da bobine 42a, 42b eccitate con due linee di alimentazione 43a, 43b. Tale tipo di realizzazione consente dì regolare con l'alimentazione della bobina 42a, 42b la forza di repulsione esercitata in corrispondenza dei fine-corsa, la bobina 42a, 42b agendo come un solenoide.

È infatti noto che un solenoide è una bobina di forma cilindrica formata da una serie di spire circolari molto vicine fra loro e realizzate con un unico filo di materiale conduttore. Facendo passare una corrente elettrica di intensità i nel filo, si viene a creare un campo magnetico, sia dentro sia fuori del solenoide, direttamente proporzionale al numero totale delle spire, all'intensità di corrente e alla permeabilità magnetica ed inversamente proporzionale alla lunghezza del solenoide. Nel caso di un solenoide di questo tipo, posto in un mezzo fisico {nel caso presente aria), il modulo del vettore induzione magnetica B risulta essere:

&

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con N numero totale delle spire, μ la permeabilità magnetica del mezzo, 1 la lunghezza del solenoide ed i l'intensità di corrente elettrica. Si può schematizzare il campo magnetico prodotto da un solenoide come se fosse ottenuto da una distribuzione continua di spire, percorse dalla stessa corrente. Considerando la formula per il calcolo del campo magnetico di una spira rispetto ad un punto che giace ad una distanza x dal centro della spira, sull'asse ortogonale al piano della spira stessa e passante per il suo centro, si evidenzia che il campo magnetico cala al crescere della distanza dalla spira stessa con legge quadratica.

In particolare, se si considera la spira esterna di una delle facce del solenoide, il campo magnetico prodotto rispetto ad un punto esterno al solenoide, posto sull'asse del solenoide ad una distanza x dal centro della spira è dato dalla formula:

in cui con μ0è indicata la permeabilità magnetica nel vuoto, con J l'intensità di corrente elettrica, con R il raggio della spira. L'andamento del campo magnetico B rispetto ad x è mostrato nella figura 9 {in cui sull'asse delle ascisse è indicata la distan - 24 - Barzanò & Zanardo

za x e sulle ordinate è indicato il valore del campo magnetico B),

Nella faccia esterna della spira di un solenoide percorso da corrente viene a crearsi un polo magnetico la cui forza di repulsione F è data da:

in cui con F (x, i) è indicata la forza del solenoide in funzione della corrente i e della distanza x, con μ è indicato il momento dì dipolo magnetico (calcolato come rapporto tra 1'intensità del campo magnetico del magnete sul guidafìlo e il volume del magnete sul guidafilo), con g è indicata l'accelerazione di gravità {9,8m/s<2>} e con B0(x, i) è indicato il campo magnetico sull'asse del solenoide. L'andamento della forza di repulsione F rispetto ad x è mostrato nella figura 10 (in cui sull'asse delle ascisse è indicata la distanza x e sulle ordinate è indicato il valore della forza di repulsione F}.

La forza di repulsione è molto grande vicino alla spira esterna e cala considerevolmente dopo qualche millimetro. Variando la corrente di alimentazione della spira si varia, entro determinati valori, la forza di repulsione del solenoide. Il grafico della figura 10 illustra due andamenti di forza con due va- 24 - Barzanò & Zanardo

za x e sulle ordinate è indicato il valore del campo magnetico B).

Nella faccia esterna della spira di un solenoide percorso da corrente viene a crearsi un polo magnetico la cui forza di repulsione F è data da:

in cui con F (x, i) è indicata la forza del solenoide in funzione della corrente i e della distanza x, con μ è indicato il momento di dipolo magnetico (calcolato come rapporto tra l'intensità del campo magnetico del magnete sul guidafilo e il volume del magnete sul guidafilo), con g è indicata l'accelerazione di gravità (9,8m/s<2>) e con B0(x, i) è indicato il campo magnetico sull'asse del solenoide. L'andamento della forza di repulsione F rispetto ad x è mostrato nella figura 10 (in cui sull'asse delle ascisse è indicata la distanza x e sulle ordinate è indicato il valore della forza di repulsione F).

La forza di repulsione è molto grande vicino alla spira esterna e cala considerevolmente dopo gualche millimetro. Variando la corrente di alimentazione della spira si varia, entro determinati valori, la forza di repulsione del solenoide. Il grafico della figura 10 illustra due andamenti di forza con due va-25- Barzanò & Zanardo

lori di corrente differenti. Analogamente per variare lo scartamento, cioè ridurre lo spazio di inversione basta sollecitare la bobina o solenoide con una corrente diversa.

Per variazioni sostanziali della corsa secondo le figure 6, la variazione può essere effettuata modificando le posizioni dei corpi magnetici fissi 31a, 31b o 42a, 42b, come mostrato in figura 7. Secondo tale realizzazione esemplificativa la posizione assiale dei due corpi magnetici fìssi 3la, 31b viene regolata montando tali corpi su una guida fissa in direzione assiale e spostandoli assialmente con una vite senza fine 35a, 35b mossa in rotazione in senso orario/antiorario con una motorizzazione 36, rispettivamente per avvicinare o allontanare tra loro i due corpi magnetici 31a, 31b.

Con la stessa disposizione della figura 7 è possibile anche sfalsare le corse di zettatura, variandone o meno l'ampiezza della corsa, modificando la coordinata assiale dei punti dì inversione a destra e a sinistra, dando con la motorizzazione 36 una rotazione oraria o antioraria alle viti senza fine 35a, 35b. Nella realizzazione illustrata con la figura 8, lo schema delle figure 6A e 6B viene modificato inserendo, in luogo dei corpi magnetici fissi, elementi am-26- Barzanò & Zanardo

mortizzatori meccanici 45a, 45b in posizione corrispondente ai due estremi della corsa di zettatura del guidaiilo 15 in modo che, in corrispondenza all'inversione del moto, il guidatilo 15 scarichi la sua energia cinetica venendo in contatto con un elemento respingente 45a, 45b, che a sua volta l'accumuli e la restituisca dopo l'inversione del moto. Tale elemento respingente può essere un deceleratore a gas, idraulico, a molla posizionato ai due estremi della corsa di zettatura. Tale coppia di elementi respingenti 45a, 45b può venire in contatto direttamente con il guidatilo 15 oppure con elementi fissati all'elemento flessibile 19 dalle due parti del guidatilo 15, in modo che la sollecitazione esercitata dai respingenti non danneggi il guidatilo stesso o il suo collegamento all'elemento flessibile. L'utilizzo, per l'azionamento delle due pulegge motrici 20a, 20b a cui è fissato l'elemento flessibile 19 che muove il guidafilo 15, di almeno due motori, disposti in modo da coadiuvarsi nel fornire coppia alle parti in movimento, offre il vantaggio di poter scegliere motori di dimensioni minori rispetto a quelle necessarie nel caso in cui la coppia necessaria fosse in carico ad un solo motore, con la conse- 27 - Barzanò & Zanardo

guenza di poter sfruttare il fatto che tali motori di dimensioni ridotte hanno una minore inerzia e quindi possono fornire una maggiore accelerazione in corrispondenza con l'inversione del senso di moto. In questo modo si riesce ad ottenere l'ottimizzazione del rapporto tra coppia fornita e inerzia propria del sistema.

Non solo, ma l'uso di motori separati per le due pulegge motrici permette di suddividere anche l'inerzia delle parti mosse dai motori, e allo stesso tempo di distribuire i punti in cui la coppia viene impartita, sottoponendo il sistema nel suo complesso a minori sollecitazioni.

L'azione dei mezzi elastici che, quando presenti, coadiuvano i motori fornendo loro energia aggiuntiva in corrispondenza dei punti di inversione del moto ha il ruolo fondamentale di coadiuvare i motori nel momento in cui gli stessi sono maggiormente sollecitati. Di conseguenza, il dispositivo riesce ad impartire maggiore accelerazione al guidafilo, fornendo il vantaggio ulteriore di riuscire ad ottenere maggiori velocità di produzione .

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La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Barzanò & Zanardo Milano S.p.A

Claims (17)

1. - 29 - B arcano & Zanardo RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo guidafilo (18) per la raccolta di filati su una rocca (10), in cui il filato (F) viene distribuito sulla superficie della rocca da un guidafilo (15) che si muove con moto di va-e-vieni parallelamente all'asse del rullo (12) di appoggio della rocca (10), ed il dispositivo guidafilo (18) viene azionato con movimento di va-e-vieni mediante un elemento flessibile (19), al quale il guidafilo (15) è fissato, l'elemento flessibile (19) essendo mosso tra due pulegge (20a, 20b) che si muovono in moto alternato orario/antiorario per azionamento con motore elettrico pilotato da una unità di governo, caratterizzato dal fatto che le pulegge (20a, 20b) sono azionate da almeno due motori elettrici (21a, 21b), i motori (21a, 21b) essendo controllati da almeno un rilevatore di posizione ed essendo pilotati da detta unità di governo, che coordina il pilotaggio dei detti motori (21a, 21b) per realizzare il moto di zettatura desiderato.
2. 2. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette pulegge (20a, 20b) sono pulegge motrici azionate ognuna da almeno un motore elettrico proprio (21a, 21b). - 30 - Barzanò & Zanardo
3. 3. Dispositivo guidatilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i motori (21a, 21b) sono motori sincroni del tipo "brushless" o passo-passo.
4. 4. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che tra la struttura fissa di ciascun motore (2la, 21b) e le corrispondenti parti in movimento del motore stesso sono inseriti elementi elastici per 1'accumulo di energia elastica da restituire nei punti di inversione del moto.
5. 5. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti elementi elastici sono molle a torsione (2.5a, 25b), ognuna delle quali è vincolata con un suo estremo (26a, 26b) all'albero motore (28a, 28b) e con l'altro estremo (27a, 27b) alla struttura fissa del motore stesso (21a, 21b).
6. 6. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le pulegge (20a, 20b) sono pulegge dentate e che l'elemento flessibile (19) è costituito da una cinghia dentata chiusa.
7. 7. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 1, caratteriz - 31 - Barzanò & Zanardo zato dal fatto che l'elemento flessibile (19) è costituito da una fune, che si avvolge sulle due pulegge (20a, 20b), alle quali è fisicamente fissata con vincoli (22).
8. 8. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che l'elemento flessibile (19) è costituito da una fune che forma un circuito chiuso.
9. 9. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che l'elemento flessibile (19) è costituito da una fune che forma un circuito aperto.
10. 10. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che nel dispositivo vengono inseriti elementi a respingente fissi (31a, 31b; 41a, 41b; 42a, 42b; 45a, 45b) in corrispondenza degli estremi della corsa di zettatura del guidafilo (15) per favorire l'inversione del moto.
11. 11. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che nel dispositivo vengono inseriti elementi a respingente costituiti da magneti permanenti mobili (30; 30a, 30b), che seguono solidalmente il moto alternato del guidafilo (15), e da cor- 32 - Barzanò & Zanardo pi magnetici fissi <31a, 31b; 41a, 41b; 42a, 42b), e che detti corpi magnetici fissi e mobili vengono affacciati in corrispondenza dei punti di inversione del moto, presentando tra loro polarità dello stesso segno.
12. 12. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che i corpi magnetici fissi (31a, 31b, 41a, 41b) sono magneti permanenti.
13. 13. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che i corpi magnetici fissi {42a, 42b) sono bobine.
14. 14. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che la variazione della corsa di zettatura viene effettuata modificando le posizioni dei corpi magnetici fissi (31a, 31b; 41a, 41b; 42a, 42b}.
15. 15. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che la variazione della corsa di zettatura viene effettuata modificando le posizioni angolari dei corpi magnetici fissi (31a, 31b?41a, 41b), i magneti permanenti mobili essendo vincolati * -33- Barzanò & Zanardo alle pulegge (20a, 20b).
16. 16, Dispositivo guidatilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che la variazione della corsa di zettatura viene effettuata modificando le posizioni assiali dei corpi magnetici fissi (31a, 31b; 42a, 42b), il magnete permanente mobile (30) essendo montato sul corpo del guidafilo (15) a seguire solidalmente il suo moto alternato.
17. 17. Dispositivo guidafilo per la raccolta di filati su una rocca secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che nel dispositivo vengono inseriti elementi ammortizzatori meccanici (45a, 45b) in posizione corrispondente ai due estremi della corsa di zettatura del guidafilo (15). Barzanò & Zanardo Milano S.p.A. GF/FS