ITMO20070069A1 - Metodo per svolgere un film in una macchina avvolgitrice - Google Patents

Description

Metodo por avolgere un film in una macchina avvolgitrice

L'invenzione concerne un metodo per svolgere un film in una macchina confezionatrice avvolgitrice, in particolare un metodo per controllare e gestire lo svolgimento ed il prestiro oppure la tensione di avvolgimento di un film di materiale plastico estensibile a freddo, da avvolgere attorno ad un prodotto da confezionare.

Nelle macchine avvolgitrici note il film plastico è svolto da una bobina supportata da un'unità porta bobina ed è avvolto attorno al prodotto in modo tale da formare una serie di bande o spire intrecciate, grazie alla combinazione del movimento in direzione verticale di detta unità porta bobina e della rotazione relativa tra quest'ultima ed il prodotto. Nelle macchine avvolgitrici provviste di una tavola rotante di supporto del prodotto, quest'ultimo è fatto ruotare attorno ad un asse di avvolgimento verticale, mentre l'unità porta bobina è movimentata verticalmente con moto alternato.

Nelle macchine avvolgitrici ad anello rotante o a braccio rotante, il prodotto rimane fisso durante l'avvolgimento, mentre l'unità porta bobina è movimentata rispetto a quest'ultimo sia in rotazione attorno all'asse di avvolgimento verticale sia in traslazione lungo quest'ultimo.

L'unità porta bobina sostiene una bobina di film ed un apparato di svolgimento provvisto di uno o più rulli deviatori o di rinvio disposti per deviare il film svolto dalla bobina verso il prodotto.

L'apparato di svolgimento può comprendere, inoltre, una coppia di rulli di prestiro, costituita da un rullo lento ed un rullo veloce, rispettivamente a monte ed a valle rispetto al movimento del film, per svolgere e stirare il film estensibile. I due rulli di prestiro ruotano con velocità differenti in funzione del prestiro od allungamento che si desidera ottenere sul film, prima che esso venga avvolto sul prodotto. Nell'uso il film passa dal rullo lento al rullo veloce e, a causa della differenza di velocità di rotazione tra questi ultimi, esso viene sottoposto ad una forza di allungamento. Regolando opportunamente la differenza tra le due velocità di rotazione, è possibile stirare di una definita quantità la porzione di film compresa tra i due rulli di prestiro. Tale allungamento permette sia di utilizzare al meglio il film disponibile, sia di cambiare le caratteristiche meccaniche del materiale di detto film, in funzione del prodotto da avvolgere. Lo stiramento od allungamento è generalmente espresso in percentuale come rapporto tra l'allungamento del film {differenza tra lunghezza finale del film stirato e lunghezza originaria) e la lunghezza originaria .

Come noto, la forza di prestiro consente di ridurre notevolmente lo spessore del film (tipicamente da circa 25/20 μm a circa 6/7 μm) cosi da aumentarne in modo proporzionale la lunghezza, per avvolgere un numero maggiore di prodotti.

La forza di prestiro cui sottoporre il film per ottenere una determinata percentuale di allungamento dipende sia dallo spessore iniziale del film stesso, sia dalle caratteristiche fisico/meccaniche del materiale, quali composizione, quantità e distribuzione di eventuali impurità e disomogeneità interne. Per tale motivo, accade spesso che film del medesimo materiale e del medesimo spessore appartenenti a bobine differenti debbano essere soggetti a differenti forze di prestiro per ottenere percentuali di allungamento similari.

La forza di prestiro permette, inoltre, di cambiare le caratteristiche meccaniche del film stesso. Il materiale di quest'ultimo opportunamente stirato può, infatti, passare da un comportamento di tipo elastico, in cui il film tende a recuperare la propria dimensione originaria al cessare della sollecitazione, ad un comportamento sostanzialmente di tipo plastico, in cui il film subisce una deformazione permanente e non recupera la dimensione iniziale al cessare della sollecitazione. In quest'ultimo caso, il film di materiale plastico si comporta come un elemento flessibile ed inestensibile, al pari di una corda o di una cinghia, e può essere utilizzato, ad esempio, per avvolgere gruppi di prodotti instabili che devono essere mantenuti saldamente vincolati tra loro.

L'unità porta bobina comprende un motore elettrico in grado di azionare in rotazione uno dei due rulli di prestiro che agisce da rullo motore (master), tipicamente il rullo veloce, che aziona, tramite un gruppo di trasmissione, ad esempio un treno di ruote dentate, l'altro rullo di prestiro che funge da rullo condotto (slave), tipicamente il rullo lento. In tal modo, tra rullo veloce e rullo lento s'impone un predefinito rapporto di trasmissione, in funzione del prestiro od allungamento che si desidera ottenere sul film.

Poiché durante il funzionamento di una macchina avvolgitrice nasce l'esigenza di variare la percentuale di allungamento del film, si rende necessario poter variare il rapporto di trasmissione tra i due rulli. Ciò è ottenibile modificando il gruppo di trasmissione, ad esempio sostituendo le ruote dentate, ma tale soluzione richiede lunghi tempi di arresto e la disponibilità di parti di ricambio per realizzare il desiderato rapporto di trasmissione, e di adeguata manodopera specializzata. Per superare tale inconveniente, sono noti apparati di svolgimento per macchine avvolgitrici in cui i due rulli di prestiro sono azionati indipendentemente da rispettivi motori elettrici, gestiti da sistema di controllo elettronico, in modo da realizzare i rapporti di trasmissione richiesti. Il sistema di controllo gestisce in retroazione i due motori, misurandone in tempo reale i parametri operativi, ad esempio velocità, coppia.

Altri apparati di svolgimento sono provvisti di un motore, che aziona il rullo veloce, e di un freno elettronico, che regola la velocità del rullo lento. In tal caso, il sistema di controllo è in grado di gestire ad anello chiuso in retroazione il motore ed il freno, in base ad informazioni fornite da pluralità di dispositivi di rilevamento e misura. Tali mezzi sono in grado, ad esempio, di rilevare la velocità di rotazione del rullo veloce, la tensione del film in uscita dall'unità porta bobina, ecc.

Tali apparati provvisti di due motori separati o di un motore ed un freno elettronico, permettono di regolare a piacere ed in modo preciso l'allungamento del film, tuttavia richiedono l'istallazione di componenti costosi quali motori, freni elettronici, dispositivi di rilevamento e di misura, e l'implementazione di un complesso e anch'esso costoso sistema di controllo elettronico in retroazione. Tali apparati di svolgimento non possono quindi essere impiegati sulle macchine avvolgitrici più semplici ed economiche, poiché il loro prezzo incide in modo eccessivo e non commisurato sul costo globale della macchina.

Sono note macchine avvolgitrici nelle quali l'apparato di svolgimento comprende una frizione elettromagnetica applicata al rullo di prestiro lento, interposta tra quest'ultimo ed il gruppo di trasmissione con il rullo di prestiro. Tale tipo di frizione, di costo ridotto, permette di regolare una coppia resistente alla rotazione di detto rullo lento, agendo sulla tensione di corrente con la quale si alimenta detta frizione. In tal modo, è possibile selezionare un predefinito valore di allungamento del film, ossia un relativo valore della forza di prestiro, selezionando una rispettiva commisurata tensione di alimentazione. La frizione è in grado di disimpegnarsi automaticamente, lasciando libero il rullo lento, nel caso in cui la coppia resistente, e quindi la forza di prestiro, superi il valore predefinito, evitando quindi un allungamento eccessivo del film e/o una sua rottura.

Tale apparato permette quindi di controllare la forza di prestiro senza la necessità di dispositivi di rilevamento e misura e di sistema di controllo in retroazione, consentendo di ridurre i costi.

I suddetti apparati presentano tuttavia lo svantaggio di non riuscire ad allungare il film in modo preciso e ripetibile con percentuali di prestiro intermedie, comprese tra un valore massimo (es. 200-300%) ed un valore minimo (0%). Le frizioni elettromagnetiche, infatti, garantiscono in modo preciso e ripetibile solo il valore della coppia resistente massima. Quando alimentate con tensioni inferiori, esse forniscono valori di coppia resistente molto variabili e soprattutto non costanti e non ripetibili ad ogni ciclo di funzionamento. Nel caso di film di materiale poco allungabile, l'uso di una frizione alimentata a tensione ridotta può portare alla rottura del film.

È previsto pertanto su tali apparati di procedere alla sostituzione delle frizioni elettromagnetiche quando le caratteristiche fisico-meccaniche dei film da utilizzare sono tra loro molto diverse.

Ciò comporta ovviamente un aumento dei costi e dei tempi necessari a riconfigurare e predisporre al funzionamento la macchina.

Nelle macchine avvolgitrici che non eseguono il prestiro del film, quest'ultimo viene direttamente applicato sul prodotto con predefinita forza o tensione di avvolgimento, cosiddetto "tiro", che è funzione delle caratteristiche del materiale plastico del film e/o delle caratteristiche del prodotto da confezionare. Ad esempio, un prodotto singolo relativamente fragile dovrà essere avvolto con una forza sufficiente a mantenere il film aderente al prodotto stesso, ma non tale da deformare o rompere quest'ultimo. Viceversa, un gruppo di prodotti indeformabili posti su di un pallet andrà avvolto con un'elevata forza per conferire stabilità e compattezza al gruppo confezionato.

Il valore della forza deve essere mantenuto pressoché costante durante l'avvolgimento anche al variare della velocità con cui il film viene applicato al prodotto. Come noto, tale velocità varia, anche sensibilmente, ad ogni rotazione del prodotto a seconda della posizione angolare relativa tra apparato di svolgimento e prodotto, a causa della forma o sezione trasversale di quest'ultimo. La forza di avvolgimento deve essere controllata e pressoché costante anche per evitare la rottura del film.

A tale scopo sono note macchine avvolgitrici in cui l'apparato di svolgimento presenta un albero di supporto della bobina provvisto di un freno elettronico in grado di regolarne la velocità rotazione, applicando su di esso una coppia resistente che si oppone allo svolgimento del film, così da generare la desiderata forza di avvolgimento. Tale freno è gestito e controllato elettronicamente in retroazione da un'unità di controllo, che consente di variare la coppia resistente durante lo svolgimento del film. L'unità di controllo elabora dati operativi forniti da dispositivi di rilevamento che misurano la velocità di svolgimento del film e la forza istantanea di svolgimento.

I suddetti apparati noti riescono a garantire un funzionamento preciso ed affidabile, tuttavia risultano costosi, giacché richiedono un freno elettronico, dispositivi di rilevamento ed un sistema di controllo in grado di gestire in retroazione il funzionamento di detto freno. L'impiego di tali apparati non è quindi attuabile dal punto di vista economico sulle macchine avvolgitrici più semplici e meno costose, cosiddette di "fascia bassa".

A tal scopo, sono note macchine avvolgitrici di "fascia bassa" nella quali sono utilizzate, al posto dei freni elettronici, frizioni elettromagnetiche, montate sull'albero dì supporto della bobina o su un rullo di rinvio. Tali frizioni, di costo contenuto, quando alimentate con un'opportuna tensione elettrica costante sono in grado di generare un definito valore di coppia resistente, permettendo quindi di regolare la forza di avvolgimento. Infatti, nel caso in cui durante l'avvolgimento, la forza di avvolgimento aumenti improvvisamente, la frizione si disimpegna, liberando il film ed evitandone la rottura.

Il funzionamento di tali frizioni non è tuttavia costante e regolare nel tempo, giacché il rapporto tra tensione di alimentazione e coppia resistente varia anche considerevolmente, in funzione delle condizioni di usura della frizione stessa. Questo costringe a modificare periodicamente il valore della tensione di alimentazione, onde evitare rotture del film. Tuttavia non risulta facile determinare gli intervalli tra una regolazione e l'altra e calibrare in modo rapido e preciso la nuova tensione necessaria ad ottenere il desiderato valore della forza di avvolgimento .

I suddetti apparati presentano, inoltre, un altro serio inconveniente che risiede nel fatto che le frizioni elettromagnetiche, soprattutto quando non più nuove, tendono a bloccarsi quando la velocità di rotazione dell'albero sul quale sono applicate diminuisce fino a valori prossimi allo zero. Tale velocità di rotazione è correlata, infatti, alla velocità di svolgimento del film, che varia, come noto, in funzione della forma e delle dimensioni del prodotto da avvolgere e della posizione angolare relativa tra quest'ultimo e l'apparato di svolgimento. In tale caso, il valore della coppia resistente esercitata dalle frizioni può essere sensibilmente maggiore del valore impostato e tale da portare alla rottura del film.

Uno scopo dell'invenzione è migliorare i metodi noti per svolgere e stirare e/o per porre in tensione un film di materiale plastico in macchine avvolgitrici di un prodotto con tale film.

Un altro scopo è realizzare un metodo per controllare e regolare in modo semplice, preciso ed efficace una forza di prestiro in modo da impartire ad un film, prima del suo avvolgimento sul prodotto, un desiderato allungamento o prestiro.

Un ulteriore scopo è fornire un metodo che consenta in modo semplice, preciso ed efficace di controllare e mantenere pressoché costante una forza di avvolgimento del film attorno al prodotto, al variare della velocità di svolgimento di detto film durante il funzionamento.

In un primo aspetto dell'invenzione è previsto un metodo comprendente svolgere un film di materiale plastico inizialmente avvolto su una bobina e stirare detto film da avvolgere su un prodotto di una stabilita quantità di allungamento, in cui detto stirare comprende stirare in modo alternato detto film per realizzare su di esso prime porzioni, stirate di una prima quantità di allungamento, intervallate da seconde porzioni, stirate di una seconda quantità di allungamento, in modo tale che una lunghezza finale di detto film stirato ed una lunghezza originaria di detto film non stirato differiscano di detta stabilita quantità di allungamento .

Grazie a quest'aspetto dell'invenzione è possibile controllare e regolare in modo semplice, preciso ed efficace un allungamento o prestiro da impartire al film prima del suo avvolgimento sul prodotto. Tale prestiro può essere, infatti, regolato a piacere variando opportunamente le dimensioni delle prime porzioni e delle seconde porzioni del film, stirate di differenti quantità di allungamento. In particolare, la prima porzione è stirabile di una prima quantità pari, ad esempio, al valore massimo di allungamento applicabile al film, e la seconda porzione è stirabile di una seconda quantità avente valore inferiore, ad esempio pressoché nullo.

II comportamento del film stirato con questo metodo è sostanzialmente equivalente a quello che lo stesso film avrebbe se venisse stirato uniformemente per ottenere il medesimo allungamento finale.

Lo stiramento può essere realizzato impiegando su un rispettivo apparato di svolgimento di una macchina avvolgitrice, rulli di prestiro motorizzati nei quali il rullo lento è accoppiato a mezzi motori tramite l'interposizione di una frizione elettromagnetica convenientemente alimentata. In particolare, la frizione è alimentata con una tensione elettrica avente un segnale ad impulsi, oscillante tra una definita tensione di lavoro, cui corrisponde una rispettiva coppia resistente, ed un valore nullo cui corrisponde una coppia resistente inferiore o sostanzialmente nulla. In tal modo, la frizione consente di regolare la velocità di rotazione del rullo lento per realizzare, in cooperazione con un rullo veloce, dette prime porzioni di film, stirate di una prima quantità di allungamento, alternate a dette seconde porzioni di film, stirate di una seconda quantità di allungamento. Poiché il funzionamento dei mezzi a frizione alimentati ad una tensione di lavoro massima, cui corrisponde un valore massimo di coppia resistente, è pressoché costante e ripetibile nel tempo, a prescindere dalle condizioni di usura di detti mezzi a frizione, grazie al metodo di controllo dell'invenzione è possibile ottenere valori intermedi di prestiro, ripetibili e costanti nel tempo.

In un secondo aspetto dell'invenzione è previsto un metodo comprendente svolgere un film inizialmente avvolto su una bobina supportata da un apparato di svolgimento, avvolgere un prodotto con detto film mantenendo una stabilita tensione di avvolgimento su detto film, applicare tramite mezzi a frizione una coppia resistente su detta bobina e/o su mezzi a rullo deviatore di detto film disposti su detto apparato di svolgimento in modo da impartire a detto film detta stabilita tensione di avvolgimento, in cui detto applicare detta coppia resistente comprende alimentare detti mezzi a frizione in modo tale che detta coppia resistente vari ciclicamente tra un prefissato valore superiore ed un prefissato valore inferiore .

Grazie a quest'aspetto dell'invenzione, è possibile controllare e mantenere pressoché costante una tensione o forza di avvolgimento del film attorno al prodotto, in modo semplice, preciso ed efficace. Ciò è reso possibile dai mezzi a frizione che agiscono sulla bobina di film in svolgimento o su un rullo deviatore del film, in modo da applicare una stabilita coppia resistente, necessaria a generare sul film la tensione di avvolgimento richiesta. I mezzi a frizione sono alimentati con una tensione elettrica oscillante periodicamente tra un valore superiore di tensione elettrica, cui corrisponde detta stabilita coppia resistente, ed un valore inferiore di tensione elettrica, cui corrisponde una coppia sensibilmente inferiore a detta stabilita coppia resistente. Con tale tipo di alimentazione è possibile realizzare sul film la tensione di avvolgimento richiesta e nello stesso tempo evitare fenomeni di bloccaggio dei mezzi a frizione che possono verificarsi quando una velocità di svolgimento del film si annulla o si riduce sensibilmente. Poiché la tensione elettrica di alimentazione è oscillante, se nel funzionamento, durante l'applicazione della tensione superiore, i mezzi a frizione si bloccano, è possibile in virtù della successiva diminuzione della tensione fino al valore inferiore - cui corrisponde una minore coppia resistente - ed in virtù del progressivo incremento della tensione di avvolgimento del film, ottenere lo sbloccaggio di detti mezzi a frizione ed evitare così la rottura del film.

L'invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni che ne illustrano alcune forme esemplificative e non limitative di attuazione, in cui:

Figura 1 è una vista schematica in pianta di una macchina avvolgitrice provvista di un apparato per svolgere e stirare un film di materiale plastico con il metodo di controllo dell'invenzione;

Figura 2 è una vista parziale ingrandita dell'apparato di svolgimento e prestiro di Figura 1; Figura 3 è una vista schematica parziale frontale dell'apparato di Figura 2;

Figura 4 è una vista schematica parziale di un'ulteriore apparato per una macchina avvolgitrice atto a svolgere e porre in tensione un film secondo un ulteriore metodo dell'invenzione;

Figura 5 è un diagramma che illustra una segnale di tensione elettrica di alimentazione di mezzi a frizione dell'apparato di Figura 1;

Figura 6 è un diagramma che illustra due distinti segnali di tensione elettrica di alimentazione di mezzi a frizione dell'apparato di Figura 4.

Con riferimento a Figure 1, 2 e 3, è illustrata una macchina avvolgitrice 50 disposta per avvolgere un prodotto 2 con un film 3 di materiale plastico estensibile a freddo. La macchina 50 comprende una tavola rotante 51, che supporta e pone in rotazione, attorno ad un asse Z verticale il prodotto 2 da confezionare, ed un apparato 1 di svolgimento atto a svolgere e prestirare il film 3. L'apparato 1, che supporta una bobina 4 dal quale il film 3 viene svolto, è scorrevolmente fissato ad una colonna di supporto 52 della macchina avvolgitrice 50, in modo da essere movimentabile verticalmente. La combinazione del movimento di rotazione del prodotto 2 e del moto lineare alternato dell'apparato 1 consente di avvolgere con spire o fasce intrecciate di film 3 il prodotto 2.

In alternativa, la macchina avvolgitrice può comprendere una struttura ad anello o braccio rotante supportante l'apparato di svolgimento 1. In tale tipologia di macchina il prodotto 2 rimane fermo durante il confezionamento, mentre l'apparato è movimentato rispetto al prodotto in rotazione attorno a, ed in traslazione lungo, detto asse verticale Z. L'apparato 1 comprende un albero di supporto 5 della bobina 4 di film 3, una coppia di rulli di prestiro 6, 7 ed uno o più rulli deviatori o di rinvio 8.

La coppia di rulli di prestiro è costituita da un primo rullo 6 lento ed un secondo rullo 7 veloce, rispettivamente a monte ed a valle rispetto al movimento del film, configurati per svolgere e prestirare il film di una predefinita quantità o percentuale. I due rulli di prestiro ruotano, infatti, con velocità differenti in funzione del prestiro che si desidera ottenere sul film.

A tal scopo, l'apparato di svolgimento 1 comprende mezzi motori 17 accoppiati a detto rullo veloce 7 tramite mezzi di trasmissione 18 in modo tale da porre in rotazione detto rullo con una velocità pari ad una velocità di avvolgimento del film sul prodotto 2 (Figura 3).

L'unità porta bobina 1 comprende, inoltre, mezzi a frizione 16, o mezzi o dispositivi similari quali ad esempio freni elettromagnetici, applicati al rullo lento 6 per regolare una rispettiva velocità di rotazione di quest'ultimo.

I mezzi a frizione 16 sono interposti tra il rullo lento 6 ed i mezzi di trasmissione 18 che trasferiscono il moto di rotazione dal rullo veloce 7 al rullo lento 6 con un prefissato rapporto di trasmissione. I mezzi di trasmissione 18 comprendono, ad esempio, ingranaggi di tipo noto.

I mezzi a frizione 16, quando operativi, applicano al rullo lento 6 una prefissata coppia resistente necessaria a rallentare la velocità di rotazione di quest'ultimo per realizzare il prestiro del film 3. I mezzi a frizione 16 quando inattivi consentono, invece, la libera rotazione del rullo lento 6, disimpegnando quest'ultimo dai mezzi di trasmissione 18. In questo caso, la velocità di rotazione del rullo lento 6 si uniformerà a quella del rullo veloce 7, determinando uno svolgimento senza prestiro del film.

I mezzi a frizione 16 comprendono una frizione elettromagnetica, ad esempio alimentata in corrente continua e controllata in modo tale che essa possa variare la velocità di rotazione di detto rullo lento 6 in modo da realizzare sul film 3, in cooperazione con il rullo veloce 7, prime porzioni 3a, stirate di una definita prima quantità, alternate a seconde porzioni 3b, stirate di una definita seconda quantità. La prima quantità di allungamento delle prime porzioni 3a del film è maggiore della seconda quantità di allungamento delle seconde porzioni 3b. In particolare, la prima quantità di allungamento è pari, ad esempio, al valore massimo di prestiro realizzabile sul film 3, mentre la seconda quantità di allungamento è pari ad un valore inferiore di prestiro, o addirittura pari ad un valore nullo. In quest'ultimo caso, le seconde porzioni 3b sono porzioni di film pressoché non stirato.

Secondo il metodo di controllo dell'invenzione, denominato SCS (Slip Control System - Sistema di Controllo di Slittamento), la frizione elettromagnetica 16 è alimentata elettricamente con un segnale oscillante, in particolare ad impulsi ossia, con riferimento al diagramma di Figura 5, con un segnale 20 della tensione elettrica di alimentazione in forma di onda quadra.

All'interno del periodo T di detta onda quadra, il segnale alto, ossia il valore della tensione di lavoro Vacon la quale si alimenta la frizione 16, ha una durata τ compresa tra 0 e T. Conseguentemente l'intervallo Τ-τ è la durata di assenza di tensione ossia l'intervallo in cui la frizione 16 non è alimentata. A causa della ridotta ampiezza del periodo T, compreso ad esempio tra 20 e 500 ms, e di una pluralità di fattori fisici agenti all'interno della frizione 16, quali ad esempio attriti statici e dinamici, tensione di scarico con isteresi magnetica, ecc., la mancanza di tensione nell'intervallo Τ-τ non determina un'istantanea assenza di coppia resistente, ma una sua diminuzione più o meno marcata. In altre parole, la variazione della tensione di lavoro Vanel periodo T determina un'oscillazione della coppia resistente esercitata dalla frizione 16 sul primo rullo 6 tra un valore superiore ed un valore inferiore, in modo da ottenere sul film 3 rispettivamente una prima porzione 3a stirata di una prima quantità di allungamento maggiore, ed una seconda porzione 3b stirata di seconda quantità di allungamento minore.

Impostando come valore di tensione di lavoro Vala tensione massima di alimentazione per la quale si ottiene il valore massimo di prestiro applicabile sul film 3, è possibile calcolare il rapporto tra la durata τ del segnale alto ed il periodo T, il cosiddetto "duty cycle" (Dt=t/T), in funzione di un valore di prestiro P che si desidera ottenere su detto film 3.

Il film stirato con questo metodo e con tali impostazioni presenta una serie di prime porzioni 3a stirate con il valore massimo di prestiro, alternate a seconde porzioni 3b stirate con un valore minore di prestiro. Dette porzioni stirate 3a, 3b alternate determinano un prefissato allungamento finale del film 3, il cui comportamento è sostanzialmente equivalente a quello che il medesimo film 3 avrebbe se venisse stirato in modo uniforme per ottenere il medesimo allungamento finale.

Poiché il funzionamento della frizione elettromagnetica 16 alimentata alla tensione massima di corrente, cui corrisponde il valore massimo di coppia resistente, è costante e ripetibile nel tempo a prescindere dalle condizioni di usura di detta frizione, è evidente che grazie al metodo dell'invenzione è possibile ottenere valori intermedi di prestiro, anch'essi ripetibili e costanti nel tempo.

Si riportano nel seguito alcune formule che permettono di ricavare il duty cycle (Dt) di alimentazione della frizione 16 in funzione di un desiderato valore di prestiro, nel caso, esemplificativo e non limitativo, in cui il rapporto di riduzione delle velocità dei due rulli di prestiro 6, 7 sia 3,5:1 per ottenere un valore massimo di prestiro percentuale di 250% e nel caso in cui il film 3 in uscita presenti prime porzioni stirate 3a al valore massimo alternate a seconde porzioni 3b non stirate .

La formula per determinare il valore percentuale di prestiro o allungamento P è:

dove Lfè la lunghezza del film 3 dopo che è stato stirato, quindi in uscita dall'apparato di svolgimento 1, e Li è la lunghezza iniziale di detto film 3.

Se il film fosse totalmente stirato con il massimo valore di prestiro presenterebbe il seguente rapporto tra la lunghezza iniziale e la lunghezza finale:

Secondo il metodo di funzionamento, il film in uscita presenta però porzioni 3a stirate al valore massimo alternate a porzioni 3b non stirate, in funzione del duty cycle {Dtin percentuale) applicato.

La porzione iniziale Lu di film 3 che viene totalmente stirata, vale:

La porzione di film non stirato conseguentemente è:

il valore del film iniziale è:

Sostituendo nell'equazione (5) I valori delle equazioni (3) e (4) si ottiene:

Sostituendo nell'equazione (1) il valore di Li ottenuto in (6) si ricava:

ossia

che permette di ottenere il valore del duty cycle Dtin funzione di un desiderato prestiro P.

L'ampiezza del periodo T dell'onda quadra di alimentazione è funzione delle capacità di calcolo dell'unità di controllo della macchina avvolgitrice, comprendente tipicamente in un programmatore logico PLC. Tale ampiezza è, a titolo esemplificativo e non limitativo, compresa tra 20 e 500 ms, in particolare 260ms.

Nel funzionamento si osserva che per valori percentuali impostati di prestiro superiori a 150% il valore del duty cycle Dtè tale che la frizione 16 è in grado di realizzare sul film 3 una successione di prime porzioni 3a e seconde porzioni 3b, stirate di quantità di allungamento differenti, ma pressoché impossibili da distinguere ad occhio nudo.

Al contrario, riducendo progressivamente i valori impostati di prestiro al di sotto di 150% ed in particolare al di sotto di 100%, la frizione 16 è in grado di realizzare sul film 3 una successione di prime porzioni 3a e seconde porzioni 3b, ben distinguibili ad occhio nudo. Il film 3 in questo si presenta visivamente come illustrato in Figura 3.

A prescindere dall'aspetto esteriore visibile, il film 3, grazie al metodo dell'invenzione, può essere stirato in modo preciso, efficace e ripetibile, con valori di allungamento compresi in un ampio intervallo, semplicemente agendo sul segnale della tensione di alimentazione della frizione 6.

Con riferimento a Figura 4, è mostrata una versione della macchina avvolgitrice che differisce dalla macchina di Figure 1-3 per il fatto di comprendere un rispettivo apparato di svolgimento 101 sprovvisto di rulli di prestiro, ma dotato di rispettivi mezzi a frizione 116, o rispettivi mezzi o dispositivi similari quali ad esempio freni elettromagnetici, connessi ad un rullo deviatore 108.

In alternativa, i rispettivi mezzi a frizione 116 possono essere connessi all'albero di supporto 105 della bobina 104.

I mezzi a frizione 116 sono in grado di esercitare una prefissata coppia resistente necessaria ad ottenere, durante lo svolgimento del film, la richiesta forza di trazione o tensione di avvolgimento del film attorno al prodotto, cosiddetto "tiro".

I mezzi a frizione 116 comprendono una frizione elettromagnetica alimentata in corrente continua con un segnale della tensione elettrica di alimentazione di tipo oscillante.

Con riferimento al diagramma di Figura 6, la frizione elettromagnetica 116 viene alimentata con una tensione elettrica il cui segnale forma, ad esempio, un'onda trapezia A di ampiezza o periodo T' , caratterizzata da un valore superiore di tensione Vsed un valore inferiore di tensione Vi e da rampe di salita e di discesa del segnale, entrambe di durata tr. La tensione superiore Vsviene mantenuta per un tempo ts, mentre la tensione inferiore Vi viene mantenuta per un tempo ti. La tensione superiore Vs, che determina una corrispondente coppia resistente superiore esercitata dalla frizione 116 sul rullo deviatore 108, è impostata in funzione della tensione di avvolgimento che si desidera applicare al film 3. Tale metodo di controllo dell'alimentazione consente di evitare fenomeni di bloccaggio della frizione elettromagnetica 116 che, come noto, possono verificarsi nel funzionamento quando la velocità di svolgimento del film si annulla o si riduce sensibilmente, soprattutto se la frizione è usurata. Poiché il segnale della tensione è oscillante, se nel funzionamento, durante l'applicazione della tensione superiore Vsper il tempo tala frizione 116 si blocca, la successiva diminuzione della tensione fino al valore Vi, cui corrisponde una coppia resistente inferiore minore della coppia resistente superiore, ed il progressivo incremento della tensione di avvolgimento del film provvedono a sbloccarla. Poiché la durata del tempo tsè alquanto ridotta, il bloccaggio della frizione, se avviene, ha brevissima durata.

A titolo di esempio, il periodo T' dell'onda trapezia del segnale di tensione è 1,5 secondi, la durata trdelle rampe di salita e di discesa del segnale è 0,6 secondi, il tempo tadi mantenimento della tensione superiore Vsè 0,2 secondi, il tempo ti di mantenimento della tensione inferiore Vi è di 0,1 secondi.

La durata trdelle rampe di salita e discesa del segnale non cambia al variare di valori della tensione superiore Vse della tensione inferiore Vi. La durata del periodo T' del segnale è tale da garantire, anche nel caso in cui si verifichino successivi bloccaggi e sbloccaggi della frizione, uno svolgimento del film sostanzialmente uniforme e continuo .

Il segnale della tensione elettrica può altresì avere forma di onda sinusoidale avente periodo T', e valori di tensione superiore Vsed inferiore Vi mantenuti per i rispettivi tempi di mantenimento ts, ti.

Un parametro di correzione viene introdotto per tener conto dello stato di usura della frizione 116, che influenza la relazione tra tensione elettrica di alimentazione e coppia resistente. In particolare, si osserva che nelle frizioni usurate occorre diminuire sensibilmente la tensione di alimentazione per mantenere una prefissata coppia resistente.

Il parametro di correzione può essere impostato direttamente dal costruttore della macchina, in modo tale che l'utilizzatore non debba intervenire nella regolazione, ma possa continuare a scegliere solo il valore della tensione di avvolgimento o tiro.

Il valore della tensione di avvolgimento selezionabile è, ad esempio, un parametro adimensionale F compreso tra 0 e 100 cui corrisponde un valore della tensione elettrica di alimentazione della frizione compreso, ad esempio, tra 0 e 13V.

Il parametro di correzione P3riduce in modo proporzionale il valore della tensione elettrica ottenuta dalla scelta di F, così da ricavare la tensione elettrica superiore Vsdi funzionamento.

Un ulteriore parametro di correzione Pi consente di ricavare il valore della tensione elettrica inferiore Vi in funzione della tensione elettrica superiore Vs. A titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento alla curva A del diagramma di Figura 6, ponendo:

Ps= 30%; Pi = 30% ed impostando un valore della tensione di avvolgimento F=100 cui corrisponde una tensione elettrica di alimentazione Va=13 Volt, si ottiene un segnale di tensione avente le seguenti caratteristiche:

Vs= Psx Va= 30/100 x 13 = 3,9 Volt

Vi = Pi x Vs= 30/100 x 3,9 = 1,17 Volt

Impostando un valore di tensione di avvolgimento F'=50 cui corrisponde una tensione di alimentazione V'a=6,5 Volt, mantenendo i medesimi valori dei parametri di correzione Pse Pi si ottiene un segnale di tensione (curva B) avente le seguenti caratteristiche:

V'3= Psx V'a= 30/100 x 6,5 = 1,95 V

V'i = Pi x V'3= 30/100 x 1,95 = 0,59 V.

Claims (34)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo, comprendente svolgere un film (3) di materiale plastico inizialmente avvolto su una bobina (4) e stirare di una stabilita quantità di allungamento detto film (3) da avvolgere su un prodotto (2), in cui detto stirare comprende stirare in modo alternato detto film (3) per realizzare su di esso prime porzioni (3a), stirate di una prima quantità di allungamento, intervallate da seconde porzioni (3b), stirate di una seconda quantità di allungamento, in modo tale che una lunghezza finale di detto film (3) stirato ed una lunghezza originaria di detto film (3) non stirato differiscano di detta stabilita quantità di allungamento.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente regolare rispettive ampiezze di dette prime porzioni (3a) e di dette seconde porzioni (3b) di detto film (3) stirato.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 oppure 2, in cui detta prima quantità di allungamento di dette prime porzioni <3a) è maggiore di detta seconda quantità di allungamento di dette seconde porzioni (3b).
4. 4. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta prima quantità di allungamento di dette prime porzioni (3a) è una quantità massima di allungamento per detto film (3).
5. 5. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta seconda quantità di allungamento di dette seconde porzioni (3b) è sostanzialmente nulla.
6. 6. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui è previsto svolgere e stirare detto film (3) tramite un primo rullo (6) ed un secondo rullo (7) disposto a valle di detto primo rullo (6).
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui detto stirare detto film (3) comprende ruotare detto primo rullo (6) ad una prima velocità che è minore di una seconda velocità alla quale ruota detto secondo rullo (7).
8. 8. Metodo secondo al rivendicazione 6 oppure 7, comprendente azionare in rotazione detti rulli (6, 7) tramite mezzi motori (17).
9. 9. Apparato secondo la rivendicazione 8, comprendente regolare detta prima velocità di detto primo rullo (6) tramite mezzi a frizione (16) interposti tra detti mezzi motori (17) e detto primo rullo (6) e disposti per esercitare su quest'ultimo una coppia resistente variabile per rallentare detto primo rullo (6) rispetto a detto secondo rullo (7), in modo da realizzare su detto film (3) dette prime porzioni (3a) e dette seconde porzioni (3b).
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui detto regolare detta prima velocità tramite detti mezzi a frizione (16) comprende alimentare questi ultimi con un segnale di alimentazione oscillante, in particolare un segnale ad impulsi.
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 10, in cui detti mezzi a frizione (16) sono di tipo elettromagnetico e detto segnale di alimentazione è una tensione elettrica avente prefissato periodo (T) e valore di tensione di lavoro (Va) di durata (τ) in detto prefissato periodo (T).
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui detta durata (τ) ha ampiezza compresa tra 0 e detto prefissato periodo (T).
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 11 oppure 12, in cui detta tensione elettrica in detto periodo (T) ha valore sostanzialmente uguale a 0 al di fuori di detta durata (τ).
14. 14. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 11 a 13, in cui a detto valore di tensione di lavoro (Va) corrisponde un valore massimo di detta coppia resistente applicabile a detto film (3).
15. 15. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 11 a 14, in cui il rapporto tra detta durata (τ) e detto periodo (T) è funzione di detta stabilita quantità di allungamento.
16. 16. Metodo, comprendente svolgere un film (3) inizialmente avvolto su una bobina (4) supportata da un apparato di svolgimento (101), avvolgere un prodotto con detto film (3) mantenendo una stabilita tensione di avvolgimento su detto film (3), applicare tramite mezzi a frizione (116) una coppia resistente su detta bobina (4) e/o su mezzi a rullo deviatore (108) di detto film (3) disposti su detto apparato di svolgimento (101) in modo da impartire a detto film (3) detta stabilita tensione di avvolgimento, in cui detto applicare detta coppia resistente comprende alimentare detti mezzi a frizione (116) in modo tale che detta coppia resistente vari ciclicamente tra un prefissato valore superiore ed un prefissato valore inferiore.
17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 16, in cui detto valore superiore di coppia resistente è tale da realizzare su detto film (3) detta stabilita tensione di avvolgimento.
18. 18. Metodo secondo la rivendicazione 16 oppure 17, in cui detti mezzi a frizione (116) sono di tipo elettromagnetico e detto alimentare detti mezzi a frizione (116) comprende fornire una tensione elettrica avente segnale oscillante.
19. 19. Metodo secondo la rivendicazione 18, in cui detto segnale oscillante di tensione elettrica ha un prefissato rispettivo periodo (Τ') e varia tra un valore superiore di tensione (Vs) ed un valore inferiore di tensione (Vi).
20. 20. Metodo secondo la rivendicazione 19, in cui detta tensione superiore (Vs) applicata a detti mezzi a frizione (116) è tale da determinare detto valore superiore di coppia resistente.
21. 21. Metodo secondo la rivendicazione 19 oppure 20, in cui detta tensione inferiore (Vi) applicata a detti mezzi a frizione (116) è tale da determinare detto valore inferiore di coppia resistente.
22. 22. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 19 a 21, in cui detta tensione inferiore (Vi) è una percentuale di detta tensione superiore (Vs).
23. 23. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 19 a 22, in cui detto segnale oscillante di tensione elettrica ha forma di onda sinusoidale.
24. 24. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 19 a 22, in cui detto segnale oscillante di tensione elettrica ha forma di onda trapezia.
25. 25. Metodo secondo una delle rivendicazioni 19 a 24, in cui per ciascun rispettivo perìodo (Τ'), detto valore superiore di tensione (Vs) è mantenuto per un primo tempo (ts) e detto valore inferiore di tensione (Vi) è mantenuto per un secondo tempo (ti).
26. 26. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 19 a 25, in cui detto segnale oscillante di tensione elettrica comprende rampe di salita e di discesa aventi durata (tr).
27. 27. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 19 a 26, comprendente impostare detta stabilita tensione di avvolgimento alimentando detti mezzi a frizione (116) con detto segnale oscillante di tensione elettrica avente un valore superiore di tensione (Vs) corretto da un parametro di correzione funzione di uno stato di usura di detti mezzi a frizione (116).
28. 28. Metodo secondo la rivendicazione 27, in cui detto parametro di correzione è compreso tra 0,1 e 1, in particolare 0,3.
29. 29. Film di materiale plastico estensibile (3) per avvolgere un prodotto (2) in una macchina confezionatrice avvolgitrice comprendente una pluralità di prime porzioni (3a) stirate di una prima quantità di allungamento intervallate da seconde porzioni (3b) stirate di una seconda quantità allungamento.
30. 30. Film secondo la rivendicazione 29, in cui dette prime porzioni (3a) e dette seconde porzioni (3b) sono intervallate in modo tale che una lunghezza finale di detto film (3) stirato ed una lunghezza originaria di detto film (3) non stirato differiscano di una stabilita quantità di allungamento.
31. 31. Film secondo la rivendicazione 29 oppure 30, in cui dette prime porzioni (3a) e dette seconde porzioni (3b) hanno rispettive definite ampiezze.
32. 32. Film secondo una delle rivendicazioni da 29 a 31, in cui detta prima quantità di allungamento di dette prime porzioni (3a) è maggiore di detta seconda quantità di allungamento di dette seconde porzioni (3b).
33. 33. Film secondo una delle rivendicazioni da 29 a 32, in cui detta prima quantità di allungamento è una quantità massima di allungamento per detto film (3).
34. 34. Film secondo una delle rivendicazioni da 29 a 33, in cui detta seconda quantità di allungamento è sostanzialmente nulla.