ITMI972398A1 - Macchina per la manipolazione di bobine in particolare per linee di produzione di materiali cartacei - Google Patents

Description

MACCHINA PERLAMANIPOLAZIONE DI BOBINE, INPARTICOLARE PERLINEE DI PRODUZIONE DI MATERIALI CARTACEI

DESCRIZIONE

La presente Invenzione ha per oggetto una macchina per la manipolazione di bobine, in particolare per linee di produzione di materiali cartacei e simili.

Come è noto, negli impianti di produzione di materiali cartacei, ad esemplo di carte o cartoni ondulati, risulta necessario spostare bobine di carta o cartone di diametri diversi da posizioni abbassate corrispondenti alle posizioni di carrelli, normalmente scorrevoli su rotaia, su cui sono appoggiate, a posizioni sollevate di lavoro, e viceversa da queste ultime alle prime.

Per tali operazioni di movimentazione delle bobine sl possono usare apparecchiature comandate manualmente, oppure elevatori, oppure ancora bracci manipolatori Impegnati oscillabilmente ad una struttura di base secondo assi di articolazione orizzontali.

In pratica in quest'ultima soluzione 1 bracci manipolatori sono generalmente costituiti da una coppia di leve incernierate alla struttura di base e distanziate tra loro in proporzione alle dimensioni longitudinali delle bobine che vanno sollevate o abbassate.

Infatti tali bracci manipolatori hanno estremità libere dotate di mezzi di presa ad esempio costituiti da teste atte ad inserirsi da parti opposte nel foro dell'anima di una bobina, pertanto mobili in modo da accostarsi a morsa sulle facce terminali della stessa, od aprirsi per il disimpegno.

Ovviamente è necessario che le teste, per poter essere Inserite nel foro dell'anima di una bobina risultino posizionate esattamente in corrispondenza dell'asse centrale dell'anima.

Nel movimento rotatorio del bracci di manipolazione di tipo noto attorno al loro asse di articolazione, ciascuna delle teste descrive una traiettoria ad arco di cerchio che può Intercettare 11 centro di una bobina posizionata su un carrello scorrevole su binari solo se tale centro risulta ad una altezza fissa predeterminata, corrispondente ad una bobina di diametro standard e costante.

Qualora il diametro di una bobina sia differente da quello previsto sono necessari aggiustamenti manuali della posizione del carrello su cui essa s1 appoggia o spostamenti manuali della posizione della bobina sul carrello in modo comunque da portare 11 centro della bobina ad Intersecarsi con la traiettoria delle punte delle teste di presa.

Si hanno quindi nel bracci manipolatori di tipo noto operazioni aggiuntive di regolazione per le fasi di carico o scarico di una bobina, se questa si scosta dal diametro previsto, che producono rallentamenti nei ritmi produttivi e conseguenti incrementi di costi.

Questi rallentamenti ed incrementi di costi sono particolarmente rilevanti nei casi sempre più frequenti di ripetuti carichi e scarichi di bobine di piccole dimensioni e diametri variabili.

Va rilevato che la frequenza sempre maggiore delle operazioni di carico e scarico ò tra l'altro dovuta alla necessità di adeguare rapidamente la produzione ad esigenze sempre più diversificate e frammentate del mercato.

In ogni caso la necessità di Interventi manuali di aggiustamento non permette nella tecnica nota un funzionamento in automatico delle operazioni di carico/scarico bobine e quindi si è in presenza di un grave limite nelle linee di produzione di materiali cartacei.

Va poi rilevato che quando i bracci manipolatori sollevano una bobina e raggiungono la posizione di lavoro, in corrispondenza della quale la bobina viene svolta, mantengono la stessa in una posizione fissa predeterminata, con l'asse centrale esattamente orizzontale e perpendicolare alla direzione di svolgimento.

Questa posizione predeterminata è ottimale solo nel caso di bobine ben formate e con carta o slmile di grammatura perfettamente uniforme. In caso di Irregolarità di avvolgimento o di Irregolarità di grammatura della carta, facilmente risulta che durante lo svolgimento delle bobine un lato delle stesse ed un lato della striscia di carta o slmile risulti più in tensione dell'altro lato.

Ne derivano malfunzionamenti in tutta la catena di lavorazioni eseguite a valle delle bobine.

Questi Inconvenienti sono sostanzialmente non rimediabili con 1 bracci manipolatori attualmente noti, dato che non è certamente possibile dotare gli stessi di ampi giochi o tolleranze per rimediare alle Irrogolarità delle bobine: si otterrebbe in ogni caso un posizionamento impreciso e poco stabile delle bobine stesse.

In questa situazione il compito tecnico della presente invenzione è Ideare una macchina per la manipolazione di bobine in grado di ovviare sostanzialmente agli Inconvenienti citati.

Nell'ambito di detto compito tecnico è un importante scopo della presente invenzione ideare una macchina che consenta di ridurre 1 tempi di carico/scarico di queste ultime anche nel caso in cui esse abbiano diametri fortemente differenziati, evitando qualsiasi Intervento di tipo manuale.

Un altro Importante scopo dell'invenzione è ideare una macchina flessibile e adattabile in modo tale da permettere ogni volta il più adatto posizionamento di una bobina, quando la stessa è sollevata ed in fase di svolgimento, in modo da compensare eventuali Imprecisioni della stessa, senza tuttavia Introdurre elementi di incertezza o imprecisione nel posizionamento della medesima.

Non ultimo scopo è ideare una macchina affidabile ed agevolmente realizzabile a bassi costi dalle industrie del settore.

Gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da una macchina per la manipolazione di bobine che si caratterizza per il fatto di comprendere una o più delle nuove soluzioni tecniche in seguito descritte o rivendicate.

Viene ora riportata, a titolo di esemplo indicativo, la descrizione di una macchina per la manipolazione di bobine secondo l'invenzione, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la Fig. 1 è una vista in alzato frontale della macchina;

la F1g. 2 illustra un particolare della Fig. 1;

la Fig. 3 evidenzia, con vista prospettica parziale e semplificata, una bobina ed una coppia di teste previste per la sua presa;

la F1g.4 presenta uno schema funzionale della macchina in alcune sue posizioni operative.

la Fig. 5mostra in alzato laterale la struttura di dette teste; e la Fig.6 evidenzia In modo schematico e prospettico come la posizione di una bobina che ha già raggiunto le condizioni di lavoro può essere adattata tramite la macchina secondo l'Invenzione.

Con riferimento alle figure citate, la macchina secondo l'invenzione è globalmente indicata con il numero 1. Essa comprende una struttura di base 2 a cui è vincolata almeno una coppia di bracci manipolatori 3, ad esempio due coppie attive Indipendentemente tra loro.

I bracci 3 di ciascuna coppia sono girevoli attorno ad un albero definente un asse di articolazione 4 orizzontale, ed anche sono mobili traslatoriamente lungo quest'ultimo.

II primo tipo di mobilità consente lo spostamento della coppia di bracci manipolatori tra posizioni abbassate di carico o scarico di una bobina 5 ed una o più posizioni sollevate di lavoro utilizzabili per le previste operazioni a cui deve essere sottoposta la bobina.

Quest'ultlma è Inizialmente posizionata sopra un carrello motorizzato 6 scorrevole su rotaia e presenta un proprio asse centrale 7 orientato orizzontalmente e disposto a distanza fissa dalla struttura di base 2 qualsiasi sia il diametro esterno della bobina stessa.

Il secondo tipo di mobilità consente l'avvicinamento o l'allontanamento dei bracci 3 rispetto alle facce terminali 5a della bobina 5, nella direzione dell'asse di articolazione 4, in modo da adeguare la distanza tra i bracci 3 alle dimensioni longitudinali della bobina 5 da sottoporre a movimentazione.

La bobina viene serrata tra mezzi di presa 8 solidali ad estremità libere 3a degli stessi bracci 3.

Preferibilmente i mezzi di presa 8 sono costituiti da teste atte ad inserirsi parzialmente nell'anima 5b della bobina 5 quando 1 bracci 3 sono reciprocamente avvicinati per caricare quest'ultima.

Come mostrano le figure 3 e 5, le teste 8 sono dotate di un gruppo a mandrino 8a inseribile nell'anima 5b, di un gruppo a flangia 8b supportante il gruppo a mandrino Sa, e di un gruppo di comando 8c.

Il gruppo di comando 8c controlla la rotazione degli altri gruppi e pertanto di tutta la bobina 5, mentre i gruppi a flangia 8a ed a mandrino 8a sono mobili per un breve tratto in senso assiale, verso il braccio 3, quando il gruppo a flangia 8b subisce la pressione di un bordo dell'anima 5b. Questo movimento attiva un congegno Interno che fa espandere delle chiavette 8d poste sul gruppo a mandrino 8a, per bloccare dall’interno l'anima 5b. In pratica si realizza un mandrino ad espansione, di per sè noto nella tecnica.

Originalmente ogni braccio manipolatore 3 è definito da una pluralità di porzioni rigide reciprocamente mobili, su comando di attuatorl idraulici o di motoriduttori.

Ad esempio le porzioni rigide e mobili possono essere connesse tra loro telescopicamente od a modo di catena cinematica aperta.

Nelle figure è sempre mostrata, indicativamente, una catena cinematica aperta e cioè un segmento o prima porzione rigida 9 Incernierata all'asse di articolazione 4 ed almeno un secondo segmenta o porzione rigida 10 presentante l'estremità libera 3a ed incernierata consecutivamente alla prima porzione rigida 9 secondo.un asse di incernieramento 11 parallelo all'asse di articolazione 4.

La catena cinematica aperta sopra descritta consente, combinando opportunamente le rotazioni delle porzioni rigide 9 e 10 attorno al rispettivi assi 4 e 11, di spostare l'estremità libera 3a, e più precisamente la testa 8 lungo una traiettoria che presenta un tratto rettilineo verticale 12 atto a definire una pluralità di posizioni corrispondenti a centri Se di bobine 5 di diametro differenziato disposte In posizione di carico/scarico sul carrello 6 e perciò con l'asse centrale 7 a distanza fìssa dalla struttura di base 2 (f1g. 4).

Inoltre è previsto un centro di controllo 13 a cui è asservito un circuito oleodinamico 14 comprendente una pompa 15 un gruppo di valvole distributrici 16, un primo cilindro oleodinamico 17 di comando della prima porzione rigida 9 attorno all'asse di articolazione 4 e di un secondo cilindro oleodinamico 18 di comando della seconda porzione rigida 10 attorno all'asse di incernieramento 11.

Lo stelo del primo cilindro 17 è impegnato ad una appendice piegata 9a della prima porzione rigida 9 In modo da creare un braccio adeguatamente distanziato dall'asse di articolazione 4 che riduca la forza che deve esercitare, a pari coppia ottenuta, lo stesso cilindro 17.

Il centro di controllo 13 viene programmato per coordinare la posizione della prima porzione rigida 9, che ruotando intorno all'asse di articolazione 4 sposta l'asse di Incernieramento 11 lungo una traiettoria ad arco di cerchio 19, con la posizione della seconda porzione rigida 10 che ruota intorno all'asse di incernieramento 11.

Il coordinamento è tale da posizionare le teste 8 lungo almeno una porzione del tratto rettilineo verticale 12, lungo il quale ad altezze diverse vengono a disporsi 1 centri 5c delle bobine 5 appoggiate sul carrello 6, qualsiasi ne sia il diametro.

Nelle figure il centro di controllo 13 fa ruotare la seconda porzione 10 rispetto alla prima porzione 9, ma è evidente che se le due porzioni sono diversamente interconnesse, ad esempio in modo telescopico, o sono più di due, i movimenti saranno diversamente organizzati.

Facendo ora riferimento alla figura 6, si rileva che il centro di controllo 13 ò vantaggiosamente previsto in grado di intervenire su uno solo del due bracci 3 di ciascuna coppia di bracci, ad esempio con comandi di disassamento contrassegnati con i numeri 13a e 13b.

Con questi comandi uno solo dei due bracci, od una sua porzione, si sposta angolarmente di un certo tratto, preferibilmente molto ridotto, rispetto all'altro braccio, perdendo il parallelismo con lo stesso. Lo spostamento avviene nel senso indicato in figura 6, vale a dire nel senso che porta l'asse centrale 7 di una bobina 5 in posizione di lavoro ad oscillare angolarmente in un piano 21 sostanzialmente orizzontale o parallelo al piano di svolgimento della carta o simile.

Con la macchina strutturata come nelle figure, viene in pratica comandata una piccola rotazione di un solo braccio 3 Intorno all'asse di articolazione 4, rotazione eseguita a scelta ini direzioni opposte. Ad esempio il comando 13a Impone ogni volta che viene azionato uno spostamento di un grado al braccio 3 nella direzione di svolgimento della carta, mentre il comando 13b agisce in senso opposto.

Vantaggiosamente sono previsti mezzi sensoriali 20 ad esemplo definiti da elementi fotoelettrici in grado di percepire caratteristiche geometriche di una bobina posta sopra 11 carrello 6 ed atti a fornire al centro di controllo 13 un corrispondente segnale.

In base a questo segnale 11 centro di controllo 13 comanda il posizionamento del bracci 3 e dispone le teste 8 lungo 11 tratto verticale 12 ed in linea con l'asse centrale 7.

Nelle figure è evidenziata a titolo di esemplo una fotocellula posta sul secondo segmento o porzione rigida 10 del braccio 3, a fianco della rispettiva testa 8, dalla parte della stessa che per prima s1 accosta ad una bobina 5 posta su un carrello 6. Quando 11 braccio 3 ruota verso 11 basso, la fotocellula segnala la posizione del bordo cilindrico esterno della bobina 3. Questa posizione è univocamente correlata al diametro della bobina e pertanto 11 centro di controllo 13 è In grado di posizionare adeguatamente le teste 8.

Sussidiariamente od alternativamente al comandi 13a, 13b, il centro di controllo 13 può comprendere un apparato sensore 22 posto sul bracci 3 o Immediatamente a valle della bobina 5 in posizione di lavoro ed atto a rilevare gli sforzi di trazione esercitati sulla carta o slmile in corrispondenza del bordi della bobina 5.

L'apparato sensore 22 comprende ad esemplo un rullo ausiliario 23 in corrispondenza del quale la carta compie una deviazione, cosi da premere sullo stesso, e sensori o celle di carico 24 capaci di rilevare le pressioni alle estremità di questo rullo ausiliario 23.

Il funzionamento della macchina, sopra descritta in senso prevalentemente strutturale, à il seguente.

Tutti i bracci manipolatori 3 sono Inizialmente orientati verso l'alto ed in ogni coppia 1 bracci sono alla.massima distanza reciproca, in modo che un carrello motorizzato 6 su cui è appoggiata una bobina 5 possa posizionarsi liberamente. Solo dopo che al centro di controllo 13 giunge un segnale di carrello 6 In posizione, viene comandata la rotazione e pertanto la discesa del bracci 3.

Inoltre inizialmente la prima e la seconda porzione rigida 9 e 10 vengono mantenute in posizione contratta, come indicato in figura 4 con linee continue, vale a dire con le seconde porzioni 10 piegate.

La posizione contratta è conservata fino a quando, a causa della rotazione del bracci 3, i mezzi sensoriali 20 percepiscono la bobina 5. Viene allora emesso un segnale e, in base a questo segnale ed alla posizione angolare del braccio 3, il centro di controllo 13 determina Immediatamente la posizione dell'asse centrale 7 della bobina e comanda di conseguenza un rapido spostamento della posizione reciproca delle porzioni 9 e 10. In pratica le teste 8 si dispongono sui tratti verticali della traiettoria 12 e sull'asse centrale 7.

Raggiunta tale posizione 1 bracci 3 si avvicinano e stringono a morsa la bobina, Inserendo 1 gruppi a mandrino 8a nelle anime 5b. I gruppi a flangia 8b vengono schiacciati verso 1 bracci 3 con conseguente dilatazione delle chiavette 8d e bloccaggio della bobina 5.

Avvenuta la presa della bobina 1 bracci 3 si sollevano e dispongono quest'ultima in posizione alzata di lavoro, dove i gruppi di comando 8c regolano e controllano la rotazione della stessa.

Se la bobina o la carta avvolta presentano un qualunque difetto che porta ad un maggiore tensionamento di un lato della bobina, durante il suo svolgimento, à possibile eseguire un aggiustaggio che rimedia a questo inconveniente.

Infatti è possibile comandare, tramite 1 comandi 13a o 13b, uno spostamento angolare dell'asse centralo 7. Questo spostamento si esegue sulla base di controlli empirici, ad esempio osservando come la bobina si svolge, oppure sulla base di dati di tensionamento rilevati dall'apparato sensore 22. L'apparato sensore 22 può anche comandare direttamente la posizione dell'asse centrale 7 che porta ad ottenere un eguale tensionamento dei bordi della bobina 5.

Per il ciclo di scarico, viene comandata la discesa dei bracci 3 fino ad appoggiare la bobina 5 sul carrello 6 in caso di reso oppure fino a fine corsa In caso di scarico anima. I bracci 3 vengono poi allontanati e sollevati fino a raggiungere la detta posizione iniziale.

Il carrello 6 può essere posto in marcia e la macchina si pone in attesa dell'inizio di un nuovo ciclo di carico.

L'invenzione consegue importanti vantaggi.

Infatti la macchina si presta alla manipolazione di bobine di qualsiasi diametro senza necessità di interventi manuali.

I tempi di collocazione di bobine nuove o già parzialmente usate in posizione di lavoro e di resa delle stesse una volta che siano state utilizzate in tutto o in parte risultano perciò contenuti e contribuiscono a ridurre in misura consistente i costi produttivi soprattutto in quei casi in cui i processi di lavorazione richiedono frequenti cambiamenti di bobine.

Si sottolinea in particolare che l'adattabilità dei bracci manipolatori a diametri differenziati delle bobine è ottenuta impiegando per questi ultimi strutture meccaniche particolarmente semplici e conseguenti ridotti costi di impianto e gestione.

La macchina si presenta poi particolarmente flessibile ed adatta a compensare anche automaticamente le Irregolarità di avvolgimento delle bobine o le Irregolarità di grammatura della carta o simile avvolta sulle bobine.

L'invenzione è suscettibile di numerose modifiche e varianti, rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Ad esemplo le strutture descritte ed illustrate dei bracci 3, delle teste 8, del centro di controllo 13 e la struttura e la posizione dei mezzi sensoriali 20 e dell'apparato sensore 22, pur essendo in sè vantaggiose, possono essere variate in base alle necessità.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi equivalenti e nella pratica attuazione dell'invenzione 1 materiali, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1) Macchina per la manipolazione di bobine, in particolare per linee di produzione di materiali cartacei, comprendente: almeno una coppia di bracci manipolatori impegnati ad una struttura di base secondo un asse di articolazione e posizionabili in corrispondenza di facce terminali opposte di una bobina avente un asse centrale sostanzialmente parallelo a detto asse di articolazione, detti bracci manipolatori essendo mobili tra una posizione di carico o scarico ed una posizione di lavoro, e mezzi di presa di detta bobina solidali ad estremità di detti bracci manipolatori, -caratterizzata dal fatto che ciascuno di detti bracci manipolatori comprende una pluralità di porzioni reciprocamente mobili atte a consentire il posizionamento di detti mezzi di presa lungo un tratto rettilineo definente una pluralità di posizioni di '.anco o scarico, dette posizioni corrispondendo a centri di bobine di diametro differenziato disposte con asse centrale a distanza fissa rispetto a detta struttura di base.
2. 2) Macchina secondo la rivendicazione 1, in cui dette porzioni reciprocamente mobili sono tra loro telescopiche.
3. 3) Macchina secondo la rivendicazione 1, In cui dette porzioni reciprocamente mobili realizzano una catena cinematica aperta.
4. 4) Macchina secondo la rivendicazione 3, in cui detta catena cinematica aperta comprende una prima porzione incernierata a detto asse di articolazione ed almeno una seconda porzione supportante detti mezzi di presa ed incernierata a detta prima porzione in corrispondenza di un asse di incernieramento parallelo a detto asse·di articolazione, dette prima e seconda porzione essendo porzioni rigide.
5. 5) Macchina secondo una o più delle riv. precedenti, In particolare la 4, In cui ciascun detto braccio manipolatore comprende almeno un primo cilindro oleodinamico di comando della rotazione di detta prima porzione attorno a detto asse di articolazione ed almeno un secondo cilindro oleodinamico di comando della rotazione di detta seconda porzione attorno a detto asse di Incernieramento.
6. 6) Macchina secondo una o più delle riv. precedenti, in particolare la 1, in cui detti mezzi di presa sono definiti da teste comprendenti un mandrino ad espansione.
7. 7) Macchina secondo una o più delle riv. precedenti, in particolare la 1, in cui sono previsti mezzi sensoriali atti ad individuare caratteristiche geometriche di una bobina in posizione di carico, per posizionare automaticamente detti mezzi di presa in corrispondenza di detto asse centrale.
8. 8) Macchina secondo una o più delle riv. precedenti, In particolare la 7, in cui detti mezzi sensoriali comprendono elementi fotoelettrici posizionati in corrispondenza di una estremità di almeno un detto braccio.
9. 9) Macchina secondo una o più delle riv. precedenti, in particolare la 8, in cui è previsto un centro di controllo atto a comandare 1 movimenti di detti bracci manipolatori in modo da disporre detti mezzi di presa lungo detto tratto rettilineo verticale, detti mezzi sensoriali essendo connessi a detto centro di controllo.
10. 10) Macchina secondo una o più delle riv. precedenti, in particolare la 9, in cui detto centro di controllo è atto a comandare singolarmente almeno uno di detti bracci manipolatori.
11. 11) Macchina secondo una o più delle riv. precedenti, in particolare la 10, in cui detto centro di controllo comprende comandi di disassamento atti a fare oscillare uno di detti bracci manipolatori intorno alla sua posizione di lavoro.
12. 12) Macchina secondo una o più delle riv. precedenti, in particolare la 10, in cui detto centro di controllo è connesso ad un apparato sensore atto a rilevare il tensionamento della carta o simile in fase di svolgimento da detta bobina.
13. 13) Macchina secondo una o più delle riv. precedenti, in particolare la 12, in cui detto apparato sensore comprende un rullo ausiliario in corrispondenza del quale la carta o simile compie una deviazione, e celle di carico a contatto con le estremità di detto rullo ausiliario. 14·) Macchina caratterizzata dal fatto di comprendere una o più delle soluzioni tecniche descritte o rivendicate. 15) Braccio per manipolare bobine caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle soluzioni tecniche descritte o rivendicate.