ITPN20080086A1 - "riduttore meccanico per motori tubolari" - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“RIDUTTORE MECCANICO PER MOTORI TUBOLARI”

DESCRIZIONE

L’invenzione si riferisce ad un riduttore meccanico interno ad un azionamento tubolare per la movimentazione di avvolgibili, tende, serrande o elementi simili.

Un azionamento AZ di questo tipo (v. fig. 1) è composto in generale da un tubo T che contiene: un motore elettrico M, un riduttore meccanico R contenuto in un involucro C e parte di una testa H in cui sono alloggiati circuiti di controllo. La testa H può essere parzialmente infilata in un’estremità del tubo T e con essa si fissa ad un muro W, o con relativo supporto, l’azionamento AZ, mentre dall’altra estremità sporge un albero d’uscita o pignone P, connesso internamente al riduttore R.

Il riduttore R è progettato per realizzare grandi rapporti di riduzione. Comunemente esso riceve dal motore elettrico M una velocità angolare di circa 3000 giri/min mentre fornisce all’albero P una velocità variabile, secondo il tipo di impiego, di 25÷12 giri al minuto. La consistente riduzione di giri e le ridotte dimensioni dell’azionamento AZ hanno imposto l’utilizzo di riduttori di tipo epicicloidale, composti da più stadi (generalmente 3) in cascata. Ciascuno stadio ha una propria corona dentata indipendente (v. ad es. EP 0863 331 o EP 0588 769).

Ciascuno stadio è soggetto a forze di intensità diverse. Il primo stadio sopporta un elevato numero di giri, una elevata usura ed una limitata coppia mentre il terzo stadio sopporta una elevata coppia, una limitata usura ed un basso numero di giri. Il secondo stadio ha comportamento intermedio,

L’elevata velocità di rotazione del motore M e di almeno il primo stadio del riduttore R sono la causa principale della rumorosità, talvolta molto fastidiosa, dell’azionamento AZ.

La qualità produttiva e la precisione dei componenti concorrono a diminuire il livello di rumorosità dell’ azionamento AZ, e anche l’uso di materiali plastici per realizzare gli ingranaggi del riduttore R.

Nelle applicazioni in interno, la rumorosità dell’azionamento è un parametro fondamentale. Mirati test di laboratorio hanno dimostrato che il riduttore meccanico R è il componente dell’azionamento AZ che causa il più alto livello di rumorosità, attualmente sempre al di sopra di 45dB.

L’impiego di ingranaggi in materiale plastico permette sì di diminuire il rumore e le vibrazioni presenti tra gli ingranaggi del primo stadio, ma intrinsecamente non è sufficiente a far scendere la rumorosità complessiva dell’intero riduttore R al di sotto di 45dB.

Uno studio approfondito della Richiedente ha messo in luce la causa, prima ignota, che è responsabile del livello minimo di rumore e vibrazione.

Si è scoperto che le vibrazioni ed il rumore residuo del gruppo riduttore R sono trasmessi all’involucro C che lo contiene, che essendo realizzato in materiale rigido lo ri-trasmette al tubo di contenimento T e da questo all’esterno.

Il tubo di contenimento T è realizzato con materiale, forma e dimensioni atti a garantire un livello di rigidità nel tempo che mantenga in asse tutti i componenti al suo interno. E’ comunemente realizzato in materiale metallico, mezzo però che trasmette ottimamente suoni e vibrazioni, oppure in alcuni casi in materiale plastico.

La propagazione di suoni e vibrazioni è appunto la causa della soglia minima di rumore a 45dB.

Scopo dell’invenzione è realizzare un motoriduttore, e un azionamento che lo adotti, caratterizzato da valori di rumorosità inferiore ai valori normalmente riscontrabili. Altro scopo è realizzare un motoriduttore, e un azionamento che lo adotti, che interrompa la trasmissione di suoni e vibrazioni dall’ interno aH’estemo del riduttore.

Tali scopi sono ottenuti con un motoriduttore e un azionamento come definiti nelle rivendicazioni allegate, ossia comprendente

un elemento tubolare dotato di una dentatura interna,

un treno di ingranaggi epicicloidali, atto a ridurre il numero di giri tra un motore elettrico e un pignone di uscita,

il treno essendo disposto dentro l’elemento tubolare in modo che una sua pluralità di satelliti siano tutti impegnati su detta dentatura interna,

e l’elemento tubolare essendo realizzato in materiale fono- e/o vibro-assorbente. La struttura avvolgente dell’elemento tubolare e la sua particolare composizione, preferibilmente sfruttate in combinazione, garantiscono un elevato abbattimento di vibrazione e rumore.

Le rivendicazioni dipendenti illustrano vantaggiose varianti dell’invenzione, tra cui che il materiale che forma l’elemento tubolare abbia una durezza D tra 52 e 60 Shore, e/o sia una miscela termoplastica elastomerizzata, e/o sia una miscela a base di poliestere, e/o sia una fibra poliammidica, e/o sia un poliammide selezionato dal gruppo che include PA6, PA12, PA66.

Si descrive ora una preferita forma di realizzazione di un motoriduttore, che fa riferimento agli allegati disegni in cui

- la figura 1 mostra uno schema semplificato di un azionamento;

- la figura 2 mostra un esploso di un motoriduttore secondo l’invenzione.

Poiché la figura 1 rappresenta anche la struttura interna dell’azionamento secondo l’invenzione, a questa ci si può riferire per l’architettura generale.

Il riduttore meccanico 10, che implementa il blocco R, è composto da ingranaggi epicicloidali, in particolare tre gruppi 16, 20, 24 di tre ingranaggi satelliti ciascuno, due porta-satelliti 18, 22 per i primi due gruppi, un rotore 28 con un estremità portasatelliti 29 e un’estremità conformata a pignone P, un tappo 15 e un elemento tubolare cavo 30 con una dentatura interna 32, che preferibilmente si estende lungo tutta la sua lunghezza.

1 porta-satelliti 18, 22 hanno un ingranaggio solidale solare 19, 21, sul quale si impegnano al centro i gruppi 20, 24 rispettivamente. Il gruppo 16 si impegna invece sulla dentatura di un ingranaggio solare 14 collegato al motore M, mentre il gruppo 24 è supportato dall’estremità 29. Completa l’assieme una spina 26 di centraggio motore.

I componenti mobili ruotano attorno un asse longitudinale comune X.

Tutti i componenti anzidetti sono alloggiati dentro l’elemento 30, e quest’ultimo è infilato di precisione e senza giochi dentro un tubo T (preferibilmente ma non necessariamente realizzato in metallo).

Ciascun ingranaggio satellite dei gruppi 16, 20, 24 i impegna sulla dentatura 32 deirelemento 30, che funge da corona fissa comune.

Il tappo 15 va agganciato all’imboccatura dell’elemento 30, e ha la funzione di tenere raggruppati tutti i componenti del riduttore 10 e in parte di non far fuoriuscire l’olio lubrificante che è presente sui componenti.

In azione, il riduttore 10 riceve in ingresso il moto rotatorio dal motore M per mezzo del pignone 14 e lo trasmette in uscita all 'avvolgibile attraverso il pignone P che sporge dall’elemento 30 e dal tubo T.

L’elemento 30 è realizzato con un materiale avente particolari caratteristiche fisiche e meccaniche che consentono l’abbattimento del rumore e l’assorbimento delle vibrazioni.

Si preferisce che detto materiale presenti almeno una delle seguenti caratteristiche:

o Tensile Modulus (modulo di resistenza a trazione) > 2000MPa;

o Tensile Elongation (allungamento a rottura) > 50%, preferibilmente > 100%,; o Notched izod impact (Impatto ad intaglio IZOD) > 400J/m, preferibilmente > 600J/m.

Questa combinazione ha dato un livello particolarmente basso di rumore e vibrazioni, ossia particolare abbattimento.

Detto materiale può essere chimicamente composto da poliammide PA6 ed una percentuale minima di elastomero del 15%, o simile plastica a base di nylon 6 e 6/6.

Anche questa combinazione ha dato un livello particolarmente basso di rumore e vibrazioni, ossia particolare abbattimento.

A titolo d’esempio in commercio sono reperibili i seguenti materiali che rispettano dette caratteristiche:

o GREENAMID® 6 ST4, prodotto e commercializzato dalla società DSM Engineering Plastics;

o AKULON® K233 TP4, prodotto e commercializzato dalla società DSM PLASTICGREEN srl;

o ZYTEL ST811 HS, prodotto e commercializzato dalla società Du Pont.

La miscela termoplastica elastomerizzata presente in detti materiali, dà al particolare 30 buone capacità di resistenza meccanica ma allo stesso tempo anche di elevata elasticità e resistenza agli urti. Queste caratteristiche gli permettono di assorbire le vibrazioni residue propagatesi lungo la catena di ingranaggi nel riduttore 12.

L’elemento 30 così realizzato permette, assieme al tappo 15 e alla struttura portasatelliti 29, di realizzare un “contenitore isolante” per contenere tutti gli ingranaggi che causano rumore nel riduttore 10. Allo stesso tempo l’elemento 30, inserito all’interno di e a diretto contatto col tubo T, non gli trasmette vibrazioni e rumori residui dopo la propagazione lungo la catena di ingranaggi nel riduttore 12, ma le assorbe.

Pertanto vantaggiosamente l’elemento 30 ha una doppia funzione: assorbe le vibrazioni e isola acusticamente, ossia è fonoassorbente. Naturalmente l’adozione di questi materiali anche per la realizzazione degli ingranaggi interni, tutti o solo una parte, permette l’ulteriore diminuzione di rumore e vibrazioni. Grazie ai materiali le vibrazioni dell’albero motore, sia esso in materiale plastico oppure in acciaio, che inevitabilmente arrivano anche a questi ingranaggi, vengono assorbite in gran parte e non trasmesse.

Con l’elemento 30 così fabbricato, si è raggiunto un livello di rumorosità di circa 40dB.

Un miglioramento ulteriore si ha adottando la seguente combinazione di materiali:

- ingranaggi 16 del primo stadio in HYTREL 5556;

- ingranaggi 20 del secondo stadio in POM (Acetal Polyoxymethylene Copolymer);

- ingranaggi 24 del terzo stadio in acciaio sinterizzato;

- porta satelliti 18 del primo stadio e pignone 19 del secondo stadio in acciaio sinterizzato;

- porta satelliti 22 del secondo stadio e pignone 21 del terzo stadio in acciaio sinterizzato;

- porta satelliti 29 del terzo stadio in PA66 30% fibra di vetro, con spine in acciaio;

- corona dentata di contenimento (elemento tubolare cavo) 30 in

Claims (10)

1. Rivendicazioni del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: “RIDUTTORE MECCANICO PER MOTORI TUBOLARI RIVENDICAZIONI 1. Motoriduttore (10) per un azionamento (AZ) per avvolgibili comprendente un elemento tubolare (30) dotato di una dentatura interna (32), un treno di ingranaggi epicicloidali (16, 18, 20, 22, 24, 29), atto a ridurre il numero di giri tra un motore elettrico (M) e un pignone di uscita (P), il treno essendo disposto dentro l’elemento tubolare (30) in modo che una sua pluralità di satelliti siano tutti impegnati su detta dentatura interna (32), e l’elemento tubolare (30) essendo realizzato in materiale fono- e/o vibro-assorbente.
2. 2. Motoriduttore secondo la rivendicazione 1, in cui detto materiale presenta un allungamento a rottura maggiore del 50%.
3. 3. Motoriduttore secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto materiale presenta una resistenza all’impatto ad intaglio IZOD maggiore di 400J/m.
4. 4. Motoriduttore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto materiale presenta un modulo di resistenza a trazione maggiore di 2000MPa.
5. 5. Motoriduttore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto materiale presenta un valore di densità inferiore a l,13g/cm\
6. 6. Motoriduttore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto materiale è un materiale composto di PA6 ed almeno una percentuale del 15% di elastomero.
7. 7. Motoriduttore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto materiale ha una durezza D tra 52 e 60 Shore, e/o è una miscela termoplastica elastomerizzata, e/o è una miscela a base di poliestere, e/o è una fibra poliammidica, e/o è un poliammide selezionato dal gruppo che include PA6, PA12, PA66.
8. 8. Motoriduttore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente una pluralità di stadi epicicloidali in cascata, ove gli ingranaggi (16, 20, 22) di tali stadi sono realizzati con un materiale come definito alle rivendicazioni da 2 a 7.
9. Motoriduttore secondo la rivendicazione 8, comprendente tre stadi epicicloidali di riduzione, ove, in ordine decrescente lungo la cascata di riduzione giri: - gli ingranaggi (16) del primo stadio sono in HYTREL 5556; - gli ingranaggi (20) del secondo stadio in POM, - gli ingranaggi (24) del terzo stadio, il porta-satelliti (18) del primo stadio e il pignone (19) del secondo stadio, il porta-satelliti (22) del secondo stadio e il pignone (21) del terzo stadio sono in acciaio sinterizzato; - il porta-satelliti (29) del terzo stadio è in PA66 più 30% fibra di vetro, con spine in acciaio.
10. 10. Azionamento per avvolgibili comprendente un motoriduttore come alle precedenti rivendicazioni.