ITTO20000092A1 - Macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione, come definito nel titolo di questa descrizione, si riferisce ad una macchina per prove standardizzate, detta macchina essendo provvista di mezzi per permettere un controllo con precisione assoluta dei parametri di prova e adattarli ai differenti campioni da una console dell'operatore, tutto il processo essendo eseguito automaticamente.

Tra i parametri che questa permette di controllare e modificare a volontà, vi sono il numero di volte in cui i campioni vengono compressi, l'esatta posizione che hanno raggiunto le corrispondenti piastre di compressione, ad una precisione di un decimo di millimetro, e la registrazione dei valori massimi e minimi nel corso della prova. La macchina rileva analogamente qualsiasi evento che interrompa la prova, quale una possibile interruzione dell'energia che si possa verificare durante la prova, e quanto a lungo questa dura. Inoltre, questa può essere impostata per produrre un allarme visibile o sonoro ad un tempo predeterminato prima della conclusione o alla conclusione della prova, ecc.

La macchina trova particolare applicazione in prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati, del tipo di schiuma di poliuretano e simi1i.

E' noto che determinati tipi di polimeri alveolati devono essere sottoposti ad una serie di prove standardizzate per assicurare che questi soddisfino agli standard stabiliti per quanto riguarda lacerazione, allungamento, resilienza, ecc .

Ora, tra tali prove vi è quella della fatica dinamica che consiste nel sottoporre i campioni con dimensioni normalizzate a compressione e decompressione ripetutamente per un numero stabilito di cicli, ad una velocità di varie compressioni al secondo, applicando la compressione alternativamente tra due valori prestabiliti del loro spessore, come percentuale, allo scopo di misurare successivamente la perdita di durezza e l’altezza dei campioni.

Attualmente, queste prove vengono eseguite con macchine discretamente rudimentali e inesatte, che non forniscono alcuna garanzia che la prova sia eseguita correttamente, nè queste hanno strumenti per registrare i parametri intrinseci della prova e presentano il grave inconveniente di mancanza di flessibilità, poiché si richiedono nella macchina notevoli modifiche meccaniche se si desidera modificare la dimensione dei campioni .

La macchina secondo l'invenzione è stata progettata per ovviare a questi inconvenienti, permettendo un controllo completamente preciso dei parametri di prova e il suo adattamento ai differenti campioni.

In questo senso, la macchina stessa è formata da una struttura generale in cui si possono identificare due parti nettamente differenziate, un supporto inferiore per il sistema di azionamento meccanico, ed una parte superiore in cui sono montate due serie di piastre orizzontali, una di queste essendo fissa e sulla quale poggiano i provini, mentre l'altra serie è mobile verticalmente allo scopo di produrre la compressione di detti provini, con la particolarità che questa parte superiore è provvista di un coperchio trasparente, normalmente in metacrilato, con porte di accesso per introdurre o rimuovere i campioni. Questo coperchio trasparente è provvisto di una protezione per evitare una qualsiasi introduzione accidentale mentre la macchina stessa è in funzione, la sicurezza essendo particolarmente aumentata dal fatto che vi sono alcuni sensori che temporaneamente disinseriscono la macchina nel caso che le porte vengano aperte.

Per quanto riguarda le piastre fisse disposte nella parte superiore della macchina, queste comprendono piattaforme orizzontali saldamente montate equidistanti l’una dall'altra e a differenti altezze su una serie di montanti verticali che alla loro estremità inferiore sono fissati '.alla sezione superiore della parte inferiore della macchina stessa, la distanza o separazione uguale tra le piastre essendo mantenuta per mezzo di distanziatori relativi introdotti tra dette piastre e montati sui montanti stessi, questi ultimi èssendo disposti in modo da coincidere con i vertici, di un rettangolo ipotetico, per la quale ragione dette piastre fisse sono rettangolari, senza eliminare la possibilità che la loro forma sia quadrangolare ed anche un'altra forma geometrica regolare e opportuna.

Per quanto riguarda le piastre mobili, queste sono pure montate su montanti verticali che possono essere spostati verso l'alto e verso il basso, dette piastre mobili essendo di profilo minore di quelle citate sopra e fissate alla loro estremità inferiore ad una piattaforma, alla quale a sua volta sono fissati alberini in grado di essere fatti ruotare per mezzo di corrispondenti pignoni che sono in presa con altri provvisti per questo scopo sulle estremità di un albero orizzontale .

trasversale in un motore a ingranaggi, costituente un gruppo meccanico per cui l'altezza delle piastre mobili viene regolata e conseguentemente la distanza tra queste e le piastre fisse allo scopo di ottenere la compressione desiderata sui campioni montati tra queste .

Oltre al sistema meccanico per regolare l'altezza delle suddette piastre di compressione, vi è un gruppo generatore di movimento meccanico, in grado di lavorare indipendentemente da quello citato prima, sebbene il funzionamento di entrambi sia unito e combinato.

Questo gruppo generatore di movimento meccanico è costituito da un motore a ingranaggi tramite l'albero di uscita del quale e mediante la corrispondente trasmissione, una manovella viene azionata e alla quale è collegata, in un modo regolabile in posizione, un'asta di collegamento che alla sua altra estremità è incernierata ad una piattaforma formante il supporto per la serie di piastre mobili e per il meccanismo di regolazione della altezza, con la particolarità che il gruppo asta di collegamento/manovella è in grado di regolazione per ottenere uno spostamento longitudinale maggiore o minore dell'asta di collegamento ed essendo impostato nella posizione più opportuna.

La macchina comprende sensori per rilevare la separazione delle piastre mobili dalle piastre fisse, come anche per determinare lo spostamento assoluto delle piastre fisse rispetto alle piastre mobili durante la prova.

E' analogamente notevole il fatto che tutto il gruppo che è formato dalle piastre mobili e dai meccanismi associati con queste, poggia su molle compensatrici che ammortizzano il peso morto e le cui estremità inferiori poggiano su regolatori di tensione per la regolazione in funzione del peso del blocco o gruppo citato.

La macchina così costruita permette il controllo e la modifica a volontà del numero di volte in cui i campioni vengono compressi, come pure della posizione del campo di azione delle piastre di compressione mobili, ed anche altri controlli già citati, cosicché allo scopo di ottenere una completa automatizzazione, vengono incorporati sensori che inviano segnali ad una unità logica programmabile che ha il compito di gestire tutti i segnali dai sensori e dai sistemi di controllo del motore, trasmettendo ad una unità di visualizzazione tutti i dati relativi della prova, quali frequenza (cicli al secondo), posizione relativa delle piastre fisse e mobili, numero di cicli trascorsi, temperatura durante la prova, ampiezza di spostamento, ecc. Analogamente, la macchina presenta una console dell'operatore in cui l'analista introduce i dati necessari a seconda dei campioni che devono essere provati, poiché quando le dimensioni di questi vengono modificate, l'unità logica programmabile deve essere informata della variazione.

Per completare la descrizione fornita in seguito e per contribuire ad una migliore comprensione delle caratteristiche della invenzione, parecchie figure vengono allegate a questa descrizione in base alle quali sia più facile apprezzare l'innovazione ed i vantaggi della macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati realizzate secondo lo scopo della invenzione.

La figura 1 illustra una vista terminale della macchina scopo della invenzione,

la figura 2 illustra una vista in profilo della stessa macchina,

la figura 3 illustra una vista dall'alto della macchina, permettendo di vedere le piastre mobili superiori e fisse, come pure i montanti su cui queste sono montate.

Con riferimento alle figure citate, si può vedere come la macchina secondo l’invenzione è costituita da due parti nettamente differenziate, una superiore 1 e una inferiore 2, quest'ultima poggiando sul pavimento tramite supporti di ammortizzamento 3 regolabili in altezza per equilibrare la macchina stessa.

Nella parte superiore 1 sono montate due serie di piastre orizzontali 4 e 5, in modo che le piastre 4 siano fissate mentre le piastre 5 siano mobili, tutte queste essendo disposte in questa parte superiore 1 con un coperchio di protezione 6, preferibilmente trasparente e che può essere fatto da metacrilato od altro materiale analogo, avente una porta di accesso per l'introduzione e la rimozione dei campioni.

Le piastre fisse 4 sono montate equidistanti l'una dall'altra, a differenti livelli o altezze, su montanti verticali 7 su cui sono disposti relativi distanziatori o manicotti che mantengono dette piastre fisse distanziate ugualmente, con la particolarità che le estremità di detti montanti 7 sono unite ad una piattaforma corrispondente alla sezione superiore della parte inferiore 2 della macchina.

Le suddette piastre fisse 4 sono di forma quadrangolare o rettangolare, in modo che nella forma di realizzazione illustrata dette piastre 4 sono rettangolari, essendo fissate a quattro montanti 7 disposti in corrispondenza con i vertici di un rettangolo ipotetico, come si vede chiaramente nella figura 3, detti montanti 7 essendo preferibilmente formati da aste filettate che attraversano le piastre fisse 4, e su cui a loro volta sono montati i manicotti distanziatori che determinano con grande precisione la distanza tra dette piastre.

Le piastre fisse 4 citate, che costituiscono la superficie su cui poggiano i provini, formano una superficie liscia e possono avere fori 8 regolarmente distanziati realizzati come mezzo per ridurre la loro massa di inerzia ed anche per provvedere una ventilazione per i campioni stessi.

Per quanto riguarda le piastre mobili 5, queste hanno pure una forma rettangolare e una dimensione minore delle loro controparti fisse, essendo disposte su corrispondenti montanti verticali 9, la funzione delle prime essendo di comprimere i provini per un numero prestabilito di volte regolarmente e entro un periodo di tempo, detti campioni essendo montati sulla piastre fisse 4.

L'estremità inferiore dei montanti 9 su cui sono assiemate le piastre mobili è unita ad una piattaforma orizzontale 10, tramite cui il corrispondente movimento verso l'alto e verso il basso viene trasmesso a detti montanti 9, come verrà spiegato ulteriormente in seguito.

Per mantenere i montanti 9 perfettamente perpendicolari, sono state provviste rotaie di guida lineari del tipo a sfere, disposte sulle piastre fisse 4 superiore e inferiori più esterne. Nella parte inferiore corrispondente alla struttura generale della macchina sono disposti due gruppi meccanici, uno che è il generatore di movimento e l'altro il regolatore della altezza per le piastre mobili 5, che alla-sua altra estremità è incernierato ad un elemento fisso 15 appartenente ad una piattaforma orizzontale inferiore 16 che, tramite distanziatori 17, è unita ad un'altra piattaforma 18 disposta ad un livello o piano superiore, quest'ultima costituendo un supporto per un secondo motore a ingranaggi 19.

Il blocco o gruppo formato dall'asta di collegamento e dalla manovella citati, può essere regolabile per ottenere uno spostamento longitudinale maggiore o minore dell'asta di collegamento 14, per il quale scopo vengono impiegati indicatori rettificati 20 per una regolazione di elevata precisione dello spostamento maggiore o minore dell'asta di collegamento stessa, per cui una slitta 21 è provvista;lungo la quale si può spostare l'articolazione relativa 22 tra l’asta di collegamento 14 e la manovella 13, la prima essendo fissata nella posizione più opportuna.

Da parte sua, il motore a ingranaggi 19 è provvisto di un albero orizzontale trasversale 23 su ciascuna estremità del quale è montato un pignone 'conico 24 che si impegna con un altro 25 adattato sulle estremità superiori di mandrini verticali 26, che sono del tipo a sfera di precisione, detti mandrini essendo quelli che agiscono sulla piattaforma 10 alla quale sono fissate le estremità inferiori dei montanti 9, in modo che la rotazione dei primi porta al sollevamento o all'abbassamento della piattaforma 10 e di conseguenza dei suddetti montanti 9 che a loro volta sollevano o abbassano le piastre mobili 5.

Uno dei mandrini 26 citati porta un sensore elettronico di precisione 27 che misura la distanza tra le piastre stesse con precisione totale, trasmettendo questa informazione al corrispondente gruppo logico programmabile, per cui è perfettamente nota e controllata in ogni momento la posizione relativa delle piastre 4 e 5.

In modo simile, i dati trasmessi da detto sensore elettronico 27 servono per il motore a ingranaggi 19 per regolare la distanza tra le piastre mobili 5 e le piastre fisse 4, in funzione delle dimensioni dei campioni. Inoltre, nel momento di introduzione o rimozione di detti campioni (inizio e termine della prova) , la necessaria distanza tra dette piastre verrà verificata, per permettere una introduzione manuale dei campioni e/oppure la loro estrazione con sufficiente spazio, come pure per lasciare i campioni in una condizione di rilassamento al termine della prova. Quest'ultimo movimento di separazione alla posizione di rimozione delle piastre si verifica automaticamente alla conclusione di ciascuna prova, lasciando la macchina pronta per ricevere i campioni per la successiva prova.

Tutta la serie di elementi citati, per la impostazione micrometrica della distanza tra le piastre, viene spostata alternativamente come un blocco grazie al movimento trasmesso dal gruppo asta di collegamento/manovella alla piastra 16 che, a sua volta, lo trasmette al gruppo di montante e dì piastra mobile.

Per evitare che il peso morto di tutto questo blocco poggi sul gruppo asta di collegamento/ manovella, sono provviste molle di compensazione 28 che ammortizzano detto peso morto e sono provviste di regolatori di tensione 29, in modo da essere regolate in accordo con il peso del blocco.

Infine, rimane da dire che vi è un secondo sensore lineare 30 per leggere la posizione delle piastre, il quale è fissato ad una piastra fissa e attraverso l'interno del quale scorre un'asta verticale 31 ciascuna estremità della quale è fissata ad un corrispondente elemento 32 attaccato alle piastre mobili più esterne 5, in modo che questo sensore lineare 30 serve per determinare lo spostamento assoluto delle piastre fisse 4 rispetto alle piastre mobili 5 durante la prova. Analogamente, vi è un terzo sensore 33 allo scopo di rilevare le rotazioni al minuto dell'albero corrispondenti al motore a ingranaggi 12, allo scopo di stabilire i cicli al secondo negli spostamenti verso l'alto e verso il basso delle piastre mobili 5.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. - Macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati, che è prevista per sottoporre campioni di dimensioni standardizzate a compressione e decompressione ripetute per un numero stabilito di cicli, comprimendoli alternativamente tra due valori predeterminati del loro spessore, allo scopo di misurare successivamente la perdita di durezza e la riduzione nella altezza dei campioni stessi e permettere un controllo con precisione assoluta dei parametri della prova e in grado di essere adattata ai differenti campioni da una console dell'operatore, il processo completo essendo eseguito automaticamente, che è caratterizzata dal fatto che comprende due parti nettamente differenziate, una superiore (1) e una inferiore (2), quest'ultima essendo determinata da una struttura di base in cui è montato un sistema di azionamento meccanico, mentre nella parte superiore (1) sono disposte due serie di piastre metalliche orizzontali (4 e 5) per produrre la compressione dei provini in questione, le piastre (4) di una serie su cui poggiano i campioni in questione essendo fisse, mentre le piastre (5) dell'altra serie sono mobili in una direzione verticale per comprimere i campioni; essendo stato previsto che detto sistema di azionamento meccanico sia definito da due gruppi meccanici in associazione funzionale reciproca, in grado di essere azionati indipendentemente, uno di detti gruppi incorporando mezzi per regolare la posizione relativa in altezza della serie di piastre mobili (5) rispetto alla serie di piastre fisse (4), nello spostamento verso l'alto/verso il basso delle prime, mentre l'altro gruppo comprende mezzi per trasmettere il movimento ad una piattaforma orizzontale (16) su cui poggia tutto il sistema di azionamento meccanico, tutto quanto precede essendo controllato mediante una unità logica programmabile collegata con la macchina stessa. 2. - Macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che le piastre fisse (4) sono montate orizzontalmente in un modo equidistante tra le estremità di montanti verticali (7) fissati alla loro estremità inferiore ad una piattaforma formata sulla sommità della parte inferiore (2) della macchina, con la particolarità che la distanza e il bloccaggio in posizione di dette piastre (4) sui montanti (7) sono determinati da rispettivi manicotti distanziatori introdotti tra dette piastre (4) e montati sui montanti stessi (7). 3. - Macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che i montanti verticali (7) delle piastre fisse (4) sono disposti in corrispondenza con i vertici di un rettangolo ipotetico, tali piastre essendo preferibilmente di forma rettangolare ed avendo rispettivi fori per il passaggio attraverso di essi dei montanti (7). 4. - Macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati secondo le rivendicazioni 2 e 3, caratterizzata dal fatto che le piastre fisse (4) presentano fori multipli (8) realizzati nelle stesse per una riduzione del peso e per facilitare la ventilazione dei provini stessi. 5. - Macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la parte superiore (1) in cui sono disposte le piastre fisse (4) è provvista di un coperchio di protezione (6) con porte di accesso formate nello stesso per introdurre/estrarre i provini, questo coperchio (6) essendo preferibilmente trasparente. 6. - Macchina per prove di fatiche dinamiche di campioni di polimeri alveolati secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal'fatto che le piastre mobili (5) hanno un profilo minore delle piastre fisse (4) e sono montate orizzontalmente ad intervalli regolari tra le estremità di montanti verticali spostabili verticalmente (9) che sono uniti alla loro estremità inferiore ad una piattaforma di supporto (10) provvista nella parte inferiore (2) della macchina. 7 . - Macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati secondo le rivendicazioni 1 e 6, caratterizzata dal fatto che il mezzo definito nel gruppo per trasmettere il movimento alle piastre mobili (5) e agli elementi associati con questo, comprendi un motore a ingranaggi (12) impiegato per azionare una manovella (13) alla quale è incoppigliata un'asta di collegamento (14), la cui estremità è incernierata, tramite un elemento (15), alla piattaforma (16) che a sua volta è saldamente collegata mediante distanziatori rigidi (17) ad una seconda piattaforma (18) disposta ad un livello superiore, questa seconda piattaforma (18) costituendo un supporto per un secondo motore a ingranaggi (18), da cui è possibile regolare la posizione relativa delle piastre mobili (5) rispetto alle piastre fisse (4); con la particolarità che l'asta di collegamento (14) è articolata ad una manovella (13) in una slitta (21) per permettere di regolare la posizione del gruppo, per una altezza maggiore o minore, di detta asta di collegamento (14) e così regolare gli spostamenti verso l'alto/verso il basso del gruppo associato con le piastre mobili (5) in questione. 8. - Macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che il motore a ingranaggi (19) montato sulla piattaforma (18) ha un albero trasversale e orizzontale (23), sporgente in entrambe le direzioni, detto albero avendo su entrambe le estremità un pignone conico (24) che è in presa con altri pignoni (25) adattati sulla estremità superiore di rispettivi mandrini (26) che azionano la piattaforma (10) alla quale sono saldamente unite le estremità inferiori dei montanti (9) che supportano le piastre mobili (5), permettendo una disposizione precisa della distanza tra le piastre fisse (4) e le piastre mobili (5) in funzione delle dimensioni dei provini stessi. 9. - Macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che alle piastre fisse superiore e inferiore (4) sono saldamente unite guide lineari del tipo a sfera (11) per mantenere la verticalità dei montanti (9) su cui sono montate le piastre mobili (5). 10. - Macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che ad uno dei mandrini (6) è fissato un sensore elettronico (27) per rilevare la posizione delle piastre mobili (5), i segnali corrispondenti essendo trasmessi alla unità logica programmabile per controllare detta posizione, come pure il funzionamento del motore a ingranaggi (19) impiegato per regolare la distanza delle piastre mobili (5) rispetto alle piastre fisse (4). 11. - Macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che su un lato della parte superiore (1), e saldamente fissato ad una piastra fissa (4), è previsto un sensore lineare (30) per rilevare la posizione e il corrispondente spostamento assoluto delle piastre fisse (4) rispetto alle piastre mobili (5), detto sensore (30) essendo attraversato da un'asta rigida verticale (31) fissata alle sue estremità ad elementi (32) saldamente uniti alle piastre mobili più esterne (5). 12. - Macchina per prove di fatica dinamiche di campioni di polimeri alveolati secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il gruppo determinato dalle due serie di piastre (4 e 5), dai montanti (7 e 9) su cui queste sono assiemate, dai mandrini (26), dal motore a ingranaggi (19) che aziona questi, dalle piattaforme associate (10, 16 e 18) e dai distanziatori relativi (17) poggia tramite la piattaforma inferiore (16) su molle di ammortizzamento (28) per assorbire il peso morto di detto gruppo, le estremità inferiori di dette molle poggiando su rispettivi regolatori di tensione (29) per effettuare una regolazione, quest'ultimo essendo disposto sulla zona di base della parte inferiore (2) della macchina.