ITMI20071579A1 - Dispositivo di compensazione delle pulsazioni di tensione nei fusi a quattr o torsioni - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad un fuso a quattro torsioni per macchine di ritorcitura ed in particolare ad un dispositivo di regolarizzazione della tensione nel filato di alimentazione ad un fuso a quattro torsioni.

Per meglio chiarire i problemi tecnici coinvolti ed apprezzare la soluzione tecnica secondo la presente invenzione si fa qui riferimento allo schema di fuso a quattro torsioni riportato in figura 1 e al suo funzionamento illustrato con la sua vista esplosa riportata in figura 2, a titolo esemplificativo ma non limitativo. Il fuso a quattro torsioni qui illustrato rispecchia lo schema meccanico dell'apparecchio secondo la domanda di brevetto EP 1.726.693 a nome della stessa richiedente. Si può inoltre fare riferimento allo schema di fuso a quattro torsioni secondo il brevetto EP 1.007.773. In tali documenti si possono trovare maggiori particolari sul funzionamento di tale dispositivo.

Secondo lo schema di figure 1 e 2, il fuso di torcitura per torsioni multiple per fili e filati tessili, comprende un supporto a cestello 10 per una bobina di alimentazione 11, che viene mantenuto fermo utilizzando ad esempio coppie di magneti stazionari M. In linea generale la bobina 11 viene preparata a parte con fili binati avvolti in una macchina binatrice su una rocca che quindi viene portata al ritorcitoio .

Il fuso a quattro torsioni comprende inoltre due parti rotanti in senso opposto, rispettivamente una parte rotante superiore 15 più interna e una parte rotante inferiore 16, entrambi disposte sotto al cestello 10 portabobina, le parti rotanti 15 e 16 essendo coassiali tra loro e rispetto all'asse del fuso, e un elemento dipanatore e di rinvio 20 disposto sopra alla bobina 11. Il filo F che si dipana dalla bobina passa prima attraverso un elemento dipanatore 20, che termina con l'elemento superiore di rinvio 21 disposto sopra la bobina, poi discende verso la parte rotante superiore interna 15 definendo intorno alla bobina un balloon interno B, entra nella detta parte rotante superiore 15 con il condotto radiale 28, viene deviata con il rullo 29 e attraversa un passaggio assiale 30 realizzato in detta parte rotante 15 superiore interna. Giunto all'uscita di detto passaggio 30, disposta sull'asse di rotazione del fuso, il filato attraversa un secondo elemento di rinvio 31, solidale alla parte ruotante inferiore 16 e quindi un passaggio radiale 32 realizzato all'interno di detta parte ruotante inferiore 16, esce da questo e sale definendo un balloon esterno B', arrivando ad un rinvio finale 33. Il filato F è infine raccolto da mezzi di raccolta in una posizione superiore, non mostrati in figura per semplicità, che richiamano a velocità costante e predeterminata - e raccolgono in rocca - il filato che è stato lavorato nel fuso a quattro torsioni. Nel percorso che segue dal rinvio superiore 21 al rinvio finale 33, il filato riceve due torsioni per ogni rivoluzione di ciascuna delle due parti rotanti.

La parte rotante inferiore 16 viene supportata da un cuscinetto stazionario 14 che sostiene tutto il fuso a quattro torsioni e viene azionata da mezzi esterni di trasmissione del moto, ad esempio tramite la puleggia coassiale 17 al fuso che riceve il moto rotatorio con una cinghia di trasmissione, e trasmettendo a sua volta il moto alla parte rotante superiore 15, ad esempio attraverso un dispositivo di trasmissione epicicloidale 18, secondo la citata domanda di brevetto EP 1.726.693 a nome della stessa richiedente, alla quale si rimanda per maggiori particolari. Tale dispositivo epicicloidale 18 è contenuto entro una parte fissa scatolare 19, anch'essa tenuta ferma con coppie di magneti fissi montati rispettivamente sulla parte 19 e sul fondo del cestello 10.

Sopra alla bobina 11 di alimentazione è compreso un dispositivo dipanatore 20 che riceve il filato binato F dalla bobina 11. Tale dipanatore 20 è montato sull'albero interno 13 del cestello 10 con l'interposizione di un cuscinetto di rotolamento 22. L'intero dipanatore 20 è posto in rotazione dallo stesso filo binato F che si svolge a spirale dalla bobina 11, passa nell'anello terminale del braccio rotante 23 ed entra all'interno della cavità assiale 24 del dipanatore 20 che risale il dipanatore stesso fino al rinvio a campana 21 posto alla sua sommità. La velocità lineare di dipanatura è determinata dal richiamo esercitato dall'unità di raccolta posta a valle, che determina anche la quantità oraria della produzione di filato ritorto.

All'interno della cavità 24 è posto un elemento 25 di tensionamento del filo. Nello schema di figure 1 e 2 - si veda anche quanto meglio illustrato in maggiore scala nella seguente figura 4 - esso consiste in un pistone elastico 26 con una molla al suo interno che preme il filato binato F contro due sedi 27 anulari poste in corrispondenza alle due estremità superiore ed inferiore arrotondate del pistone 26 e che definiscono il percorso in direzione assiale del filo F. Tale tensionatore 25 corrisponde all'esigenza che entrambi i capi del filo binato F arrivino al rinvio 21 ben paralleli e con una certa tensione. Nel deprecabile caso che, nell'operazione preliminare di binatura del filato F, uno dei due capi risulti lasco e che nella ritorcitura si abbia un'asola di filo sporgente, questo sarebbe un difetto inaccettabile del filo ritorto. Il tensionatore 25 è quindi un equalizzatore del filo F binato per non lasciar passare oltre un eventuale capo lasco presente nei fili binati. Una caratteristica del fuso consiste nel fatto che il filo, per almeno una parte del suo percorso, può formare dei balloon liberi B e B' non delimitati esternamente.

Per rendere maggiormente evidenti sia i problemi tecnici affrontati e risolti con la presente invenzione il procedimento di ritorcitura viene descritto con riferimento alla figura 2 con riferimento alle velocità in gioco durante il funzionamento del fuso.

Il fuso a quattro torsioni riceve il suo unico azionamento dall'albero assiale della parte ruotante inferiore 16, ad esempio per il tramite della puleggia 17, e viene azionato ad esempio a 10.000 giri/min. Il dispositivo di trasmissione epicicloidale 18 trasmette il moto alla parte ruotante superiore 15 con una velocità di circa il 50%: la parte superiore gira a sua volta, ad esempio, a 5000 giri /min.

Poiché, come detto sopra, nel suo percorso il filato F riceve due torsioni per ogni rivoluzione di ciascuna delle due parti rotanti per ogni minuto di lavoro il filato binato che passa riceve 2 volte 10.000 giri dalla parte rotante 16 e 2 volte 5000 giri dalla parte rotante 15, vale a dire 30.000 giri al minuto in totale. Se si richiede per il filato F una torcitura di 600 torsioni per metro lineare, nel fuso a quattro torsioni è così possibile lavorare 50 metri di filo F al minuto, azionando il dispositivo a valle di raccolta con un richiamo di 50 m/min.

Per la struttura e il funzionamento del ritorcitoio, la parte preponderante delle tensioni esistenti sul filato è comunque dovuta alla forza centrifuga dei balloon del filato che gira ad elevata velocità, e il problema tecnico della stabilità del balloon deriva non tanto dal valore della tensione del filato quanto invece dalla sua irregolarità dovuta allo svolgimento del filato F dalla bobina 11 di alimentazione.

Per l'effetto del richiamo del dispositivo di raccolta che sta a valle, dall'anello terminale del braccio rotante 23 il filato F viene tirato via dalla bobina 11 ferma nel suo cestello, dalla quale si svolgono ad esempio 50 metri al minuto. All'inizio della bobina i 50 m/min corrispondono a circa 100 spire svolte per minuto: il filato F ruota lentamente attorno alla bobina con andamento a spirale. La resistenza allo svolgimento e la corrispondente tensione del filato F varia a seconda del punto di prelievo del filato con una pulsazione che corrisponde alla zettatura della bobina 11: essa va da un valore minimo quando il filo è prelevato dalla parte più alta della bobina ad un valore massimo quando il filo è prelevato dalla parte inferiore della bobina 11. Tale pulsazione è dovuta sia alla variazione di lunghezza del tratto di filato che va dal punto di prelievo dalla bobina all'anello del braccio rotante 23 sia al maggiore o minore attrito che incontra il filato che scorre sulla bobina. La variazione della tensione di dipanatura tra la parte alta e la parte bassa della bobina dipende essenzialmente dal fatto che il filo che si svolge in senso ascendente o discendente incontra una differente resistenza dalle spire adiacenti.

Quando la bobina il è prossima ad esaurirsi, i predetti 50 m/min di velocità lineare arrivano a corrispondere a 400 spire svolte per minuto (il valore limite è di 500-600): il filato F ruota velocemente attorno alla bobina il sempre con andamento a spirale e con analoga pulsazione di tensione, con maggior frequenza.

Per effetto della rotazione a velocità crescente del filato F svolto dalla bobina il, anche il dipanatore 20 che preleva il filato F viene trascinato dal richiamo del filato stesso in una rotazione dapprima lenta ad una velocità di poche decine di giri al minuto fino ad una rotazione più veloce a più centinaia di giri al minuto quando la bobina sta finendo. La resistenza allo svolgimento risulta progressivamente crescente per effetto della maggior velocità rotatoria da imprimere alla spirale di filato svolto F che va dalla bobina il al dipanatore 20.

Tale trascinamento in rotazione si trasmette attraverso il braccio rotante 23. Per effetto della pulsazione di tensione resistente del filato F, anche il braccio 23 e tutto il dipanatore 20 ruotano a velocità pulsante e danno un effetto amplificatorio della pulsazione della tensione resistente del filato F durante il suo svolgimento. La variazione della resistenza del filato binato F al prelievo si traduce infatti in uno sfasamento periodico tra le coordinate angolari del punto di prelievo, dove esso si distacca dalla bobina, e del braccio rotante 23. Poiché varia periodicamente la lunghezza libera del filo F che va dal punto di prelievo sulla bobina all'anello terminale del braccio rotante 23 e da tale anello il filo viene invece richiamato a velocità sostanzialmente costante, la pulsazione della detta lunghezza libera si traduce in una pulsazione della velocità angolare di prelievo e del tiro che viene esercitato dal braccio 23 sul filo. Nei punti di inversione dello svolgimento del filo F dalla bobina il di alimentazione si verificano accelerazioni/decelerazioni angolari del braccio dipanatore 23 rispetto al punto di prelievo del filo dal suo avvolgimento. Il dipanatore 20 ha una certa sua inerzia proporzionale al suo peso ed alla sua geometria; esso è trascinato in rotazione dal filo F richiamato verso l'alto e che si svolge dalla bobina 11. Quando si inverte il senso di prelievo all'orlo superiore della bobina il filato F aumenta improvvisamente la sua resistenza allo svolgimento e l'angolo di sfasamento tra il braccio 23 ed il punto di prelievo del filo aumenta: il dipanatore 20 sopravanza il punto di prelievo del filo e si ha un picco positivo di tensione dovuto all'aumento di sfasamento angolare, seguito poi da un certo rilascio, vale a dire un picco "negativo" di tensione. Al contrario, quando si inverte il senso di prelievo all'orlo inferiore della bobina 11 il filato F diminuisce la sua resistenza allo svolgimento e l'angolo di sfasamento tra il braccio 23 ed il punto di prelievo del filo diminuisce: il dipanatore 20 ha una certa inerzia, ma poi si adatta e nel transitorio si ha un certo rilascio di tensione, dovuto alla riduzione di sfasamento angolare. In altri termini, quando il filo resiste di più, esso è più teso e lo sfasamento angolare è maggiore. Più è lungo il tratto di filo F tra punto di prelievo ed anello, più il filo trova attrito; quando tale tratto di filo si accorcia, esso resiste di meno ed avviene il contrario.

All'uscita del rinvio superiore 21 del dipanatore 20 il filato F ridiscende formando il balloon interno B. L'andamento nel tempo della tensione istantanea del filato nel suo percorso di risalita verso il rinvio superiore 21 è esemplificativamente mostrato nella linea piena TI della figura 3, dall'inizio alla fine della bobina 11. L'andamento della tensione media del filato è invece mostrato nella linea TM a tratto e punto. La tensione istantanea risulta pulsante irregolarmente e mediamente crescente dall'inizio alla fine. Tale tensione è la risultante di tutte le forze e le resistenze offerte dal filato e dal sistema in moto dal punto di prelievo fino all'entrata nel condotto radiale 28.

Al contrario del balloon esterno B', il balloon interno B non dispone di puleggia compensatrice per indisponibilità di spazio e per la geometria del sistema. Per i motivo già esposti, il filato del balloon interno B presenta naturalmente una tensione pulsante che è causa di instabilità del balloon stesso. Per tale motivo il balloon interno B varia continuamente la sua forma e la sua dimensione. La tensione del balloon interno B non può essere né troppo alta né troppo bassa. Tensioni troppo basse possono causare interferenze tra i due balloon B e B', ma il pericolo maggiore risiede negli eccessi di tensione. Un eccesso di tensione del balloon discendente B può ridurre l'avvolgimento della riserva del secondo balloon B' attorno alla superficie a calice 36 - che funge da puleggia compensatrice - portandolo alla condizione di instabilità. Tale eccesso può inoltre far diminuire la dimensione radiale del balloon interno B e causare il contatto tra il balloon stesso rotante ad elevata velocità con la superficie cilindrica del cestello fisso 10, con la conseguente interruzione del filo. Al contatto, il filo aderisce al cestello e si avvolge su di esso strappandosi immediatamente.

La presente invenzione è diretta ad un nuovo dispositivo dipanatore per fusi a quattro torsioni che consente di controllare il balloon interno B e di regolarizzare la tensione del filato, superando gli inconvenienti fin qui descritti. La presente invenzione, nella sua accezione più generale di dispositivo dipanatore al servizio di un ritorcitoio è definita nella prima rivendicazione. Le sue varianti o realizzazioni preferite vengono definite nelle rivendicazioni dipendenti da 2 a 5.

Le caratteristiche ed i vantaggi del dipanatore secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:

la figura 1 riporta lo schema della struttura di un fuso a quattro torsioni,

la figura 2 riporta la sua vista esplosa illustrativa del suo funzionamento,

la figura 3 mostra l'andamento nel tempo della tensione del filato nel suo percorso di risalita verso il rinvio superiore nei fusi secondo le figure 1 e 2,

la figura 4 mostra lo schema del dispositivo dipanatore secondo la presente invenzione,

la figura 5 mostra l'andamento nel tempo della tensione del filato nel suo percorso di risalita verso il rinvio superiore con il dipanatore illustrato in figura 4.

Le caratteristiche ed i vantaggi del dispositivo dipanatore secondo la presente invenzione risultano più evidenti dalla descrizione di una sua tipica realizzazione, esemplificativa ma non limitativa, illustrata nella figura 4.

Il dispositivo dipanatore 50 viene realizzato secondo la precedente descrizione per quanto riguarda le sue parti terminali, vale a dire il braccio 23, la cavità assiale interna 24, le sedi deviatrici anulari 27 ed il rinvio superiore a forma di campana 21.

Nella parte centrale della cavità assiale 24 viene inserito un dispositivo compensatore 51 che consente di allungare ed accorciare il percorso del filo F in funzione della sua tensione.

Il compensatore 51 consiste in una leva ad L 52, incernierata nella sua parte centrale con un perno 53 ad asse orizzontale inserito nel corpo 54 del dipanatore 50 che contiene la cavità assiale 24 e pertanto capace di movimento orario e antiorario in un piano verticale. Nell'estremità superiore 55 la leva a L 52 porta una puleggia 56 di rinvio supportata con l'inserzione di un cuscinetto a rotolamento, ad esempio un cuscinetto a sfere. Su detta puleggia 56 il filo F scorre con andamento a C tra le due sedi 27 e la stessa puleggia 56, L'estremità opposta 60 della leva a L 52 si appoggia contro una resistenza elastica. Nella realizzazione esemplificativa di figura 4, la resistenza elastica è costituita da un pistone elastico 61, costituito da due cilindri ciechi coassiali e compenetrati tra loro che portano al loro interno una molla 62 che si oppone alla loro compressione ad accorciare il pistone stesso. Il detto pistone elastico 61 è realizzato con una sezione adatta per essere alloggiato in una cavità 63 verticale di sezione coerente che lo contiene. Tale cavità è solidale al corpo 54 del dipanatore 50 che contiene la cavità assiale 24 ed è posta a 180° rispetto al perno 53.

Al fondo di tale cavità 63 è posto un riscontro regolabile 64 per determinare il livello del pistone elastico 61 che vi è appoggiato. Sopra la parte superiore della estremità 60 è posto un analogo riscontro regolabile 65 per determinare il livello di fine corsa della puleggia 56 verso sinistra, ovvero la lunghezza massima della voluta del filo F deviato dalla puleggia stessa.

Allo scopo di lasciare spazio all'escursione del compensatore 51, nella realizzazione di figura 4 l'elemento 25 di tensionamento del filo binato è disposto nella parte inferiore della cavità 24. Come meglio illustrato in maggiore scala nella figura 4, esso consiste in un pistone elastico 26 con una molla al suo interno che preme con la sua parte superiore il filato binato F contro la sede anulare inferiore 27. La parte inferiore del pistone elastico 26 è invece appoggiata sul braccio orizzontale 59 della leva a L 52. In tale realizzazione l'elemento 25 di tensionamento preme di meno il filo F quando esso risulta già più teso e lavora di più quando il filo F risulta più lasco.

Durante la dipanatura della bobina 11 l'andamento pulsante della tensione di dipanatura è stato esemplificativamente mostrato nella figura 3. In corrispondenza ad un incremento di tensione il filo F tende ad avvicinare la puleggia 56 e il braccio 55 della leva 52 all'asse della cavità 24 accorciando il percorso del filo e compensandone la tensione. La leva 52 ruota in senso orario. L'estremità opposta 60 della leva 52 tende ad abbassarsi e a comprimere la molla 62 accorciando il pistone elastico 61. Oltre a ciò, si ha una diminuzione dell'avvolgimento del filo F contro alle ceramiche 27.

In corrispondenza ad un rilascio della tensione il filo F, la molla 62 prevale ed estende il pistone elastico 61: l'estremità opposta 60 si solleva e la leva 52 ruota in senso antiorario e tende ad allontanare la puleggia 56 e il braccio 55 dall'asse della cavità 24 allungando il percorso del filo e compensandone la tensione. Con il rilascio della tensione aumenta l'avvolgimento del filo F contro le ceramiche 27. Il compensatore 51 assolve pertanto anche la funzione del tensionatore 25 delle figure 1 e 2.

In figura 5 viene illustrato l'effetto della realizzazione del dipanatore 50 con il compensatore 51 illustrato con riferimento alla figura 4; in essa si rileva come le irregolarità di tensione del filo dipanato F siano nettamente ridotte rispetto a quelle della precedente figura 3, riportate come riferimento con la linea più leggera a puntini. I valori della tensione istantanea compensata sono riportati con la linea più pesante e continua: essi mostrano pulsazioni nettamente più ridotte e i valori di tensione media compensata mostrano una minore differenza tra inizio e fine della bobina 11.

Con il dipanatore secondo la presente invenzione i valori della tensione istantanea compensata mostrati con la linea più pesante mostrano pulsazioni nettamente più ridotte, in linea generale passando da una ampiezza fino al 40% rispetto al valore medio ad una pulsazione di ampiezza attorno al 15%.

L'andamento più regolare della tensione di dipanatura consente che il balloon B assuma un andamento più regolare e lontano dal cestello. Il compensatore 51 può venire agevolmente regolato sia come escursioni angolari del braccio 55 e della puleggia 56, agendo sulla regolazione dei fine corsa 64,65, che come contrasto del pistone 61, modificando la spinta della molla 62.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di compensazione e regolarizzazione della tensione di alimentazione nei fusi a quattro torsioni in cui un filo binato (F) di alimentazione del fuso (10) a quattro torsioni viene dipanato da una bobina (11) fissa di alimentazione mediante un dipanatore rotante (50) dotato di un braccio radiale (23) e che ruota seguendo lo svolgimento del filo di alimentazione caratterizzato dal fatto che il dipanatore rotante (50) ha una cavità assiale interna (24) di risalita del filo (F) che perviene dall'anello terminale del braccio rotante (23), percorre detta cavità fino ad una campana deviatrice (21) di rinvio, dalla quale ha inizio il balloon interno (B) del fuso (10) a quattro torsioni, e dal fatto che nella parte centrale della cavità assiale (24) viene inserito un dispositivo compensatore (51) che consente di allungare ed accorciare il percorso del filo F al suo interno in funzione della sua tensione.
2. 2. Dispositivo di compensazione e regolarizzazione della tensione di alimentazione nei fusi a quattro torsioni secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il compensatore (51) consiste in una leva ad L (52), incernierata nella sua parte centrale con un perno (53) ad asse orizzontale e che porta nella sua estremità superiore (55) una puleggia (56) di rinvio sulla quale il filo (F) scorre con andamento a C tra due sedi assiali (27) e la stessa puleggia (56).
3. 3. Dispositivo di compensazione e regolarizzazione della tensione di alimentazione nei fusi a quattro torsioni secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l'estremità opposta (60) alla estremità (55) della leva a L (52) si appoggia contro una resistenza elastica.
4. 4. Dispositivo di compensazione e regolarizzazione della tensione di alimentazione nei fusi a quattro torsioni secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la resistenza elastica è costituita da un pistone elastico (61), che contiene una molla (62) che si oppone alla sua compressione ad accorciare il pistone stesso.
5. 5. Dispositivo di compensazione e regolarizzazione della tensione di alimentazione nei fusi a quattro torsioni secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il pistone elastico (61) è montato con un riscontro regolabile (64) per determinarne il livello sul quale è appoggiato e che sopra la parte superiore della estremità (60) è posto un analogo riscontro regolabile (65) per determinare il livello di fine corsa della puleggia (56), ovvero la lunghezza massima della voluta del filo deviato dalla puleggia stessa.