ITTO20130359A1 - Macchina per la lavorazione di elementi nastriformi - Google Patents

Description

Descrizione dell’Invenzione Industriale avente per titolo:

“Macchina per la lavorazione di elementi nastriformi†.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una macchina per la lavorazione di elementi nastriformi.

In particolare l’invenzione riguarda una macchina per la produzione di particolari per fustelle rotative usate nel settore cartotecnico, partendo da nastri di acciaio, rettilinei o curvilinei, sottoposti ad una serie di lavorazioni per mezzo di unità disposte lungo traiettorie circolari di diverso raggio, rettilinee, elicoidali.

I pezzi di nastro, opportunamente lavorati, sono applicati su cilindri, tipicamente di legno, inseriti in apposite fessure praticate sulla superficie laterale. Ciascun pezzo di nastro, di forma rettilinea o curvilinea, viene inserito nella fessura corrispondente, disposto lungo l'asse del cilindro o inclinato.

Una macchina per la lavorazione combinata di spezzoni di nastro da inserire nelle fustelle rotative comprende un apparato di posizionamento, abbinato ad un apparato di trascinamento, ed una serie di stazioni di lavorazione del nastro -taglio, piegatura, marcatura, ecc. – .

Il posizionamento di detti apparati e stazioni dipende dalla geometria del nastro da sottoporre alla serie di lavorazioni.

Lo stato della tecnica di una macchina per la lavorazione combinata di elementi nastriformi si muove in due direzioni: limitando la macchina ad operare esclusivamente con un nastro rotativo di raggio fisso, optando di volta in volta sulle dimensioni più richieste dall’utilizzatore; costruendo sistemi multi-asse per posizionare i dispositivi di lavorazione lungo percorsi a raggio variabile, al limite rettilineo.

La prima forma di soluzione del problema à ̈ descritta nella domanda di brevetto n. WO2000061337.

La seconda forma di soluzione del problema à ̈ descritta nella domanda di brevetto n. WO2007063376.

In vista dello stato della tecnica, scopo della presente invenzione à ̈ quello di superare da un lato la limitazione delle realizzazioni a raggio fisso e dall'altro la complessità di quelle multiasse, realizzando una macchina munita di una serie di apparati e stazioni di lavorazione collocati lungo una traiettoria circolare di raggio variabile, al limite rettilinea, rispettando un’angolazione elicoidale per agevolare il raccordo con la sagoma ad elica di un rotolo di nastro curvilineo, mediante la regolazione di una sola movimentazione per ogni apparato e stazione.

In accordo alla presente invenzione come rivendicata nelle rivendicazioni allegate, detto scopo viene raggiunto mediante una macchina per la lavorazione di elementi nastriformi, del tipo comprendente un apparato di posizionamento, abbinato ad un apparato di trascinamento, ed una serie di stazioni di lavorazione, in cui detti apparati e dette stazioni sono fissati alla macchina lungo una traiettoria lineare tangente ad almeno una retta fissa, caratterizzata dal fatto che detti apparati e dette stazioni vengono accostati lungo detta traiettoria per mezzo di un movimento circolare.

Le caratteristiche della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla seguente descrizione di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo nei disegni allegati, in cui:

la figura 1 mostra una vista in assonometria di un cilindro di una fustella rotativa nel quale devono essere inseriti tratti di nastro rettilineo e curvilineo;

la figura 2 mostra una vista in assonometria di un nastro rettilineo avvolto a spirale;

la figura 3 mostra una vista in assonometria di un nastro curvilineo avvolto a elica;

le figure 4 e 5 mostrano costruzioni geometriche di rette tangenti ad una circonferenza ed uscenti da un punto esterno alla circonferenza, a cui fa riferimento la presente invenzione;

le figure 6 e 7 mostrano una vista in assonometria ed una vista in pianta di diverse configurazioni di una macchina riferita all’invenzione;

la figura 8 mostra una vista in assonometria di una prima forma preferita della macchina;

le figure 9 e 10 mostrano una vista in assonometria ed una vista in pianta di una seconda forma preferita della macchina;

le figure 11a, 11b, 11c mostrano viste in proiezione ortogonale di un giunto prismatico in una configurazione per nastro rettilineo;

le figure 12a e 12b mostrano viste in proiezione ortogonale del giunto prismatico in una prima configurazione curvilinea;

le figure 13a e 13b mostrano viste in proiezione ortogonale del giunto prismatico in una seconda configurazione curvilinea.

Una pezzo di nastro rettilineo D1, inserito in una fessura G1 parallela all’asse principale di un cilindro C, à ̈ ricavato dalla lavorazione di un nastro rettilineo avvolto a spirale T1 (figure 1 e 2).

Una pezzo di nastro curvilineo D2, inserito in una fessura G2 inclinata di un certo angolo sulla superficie laterale del cilindro C, Ã ̈ ricavato dalla lavorazione di un nastro curvilineo avvolto a elica T2 (figure 1 e 3).

Con riferimento alle figure 6 e 7, una macchina 1, adatta alla lavorazione del nastro rettilineo T1, e di nastri di diversa curvatura, T2’, T2†, comprende una stazione di taglio 2 ed un posizionatore 3, abbinato ad una unità di trascinamento 4.

La stazione di taglio 2 taglia trasversalmente il nastro T1, T2’, T2†, mediante cesoie 21 e permette lo scorrimento dello stesso nastro secondo una retta fissa 22.

La stazione di taglio 2 Ã ̈ fissata alla struttura portante della macchina 1 (non raffigurata) attraverso una base 23. Un supporto 24, solidale alla base 23, Ã ̈ munito di una coppia di guide laterali, 25 e 26, giacenti su una retta 28 ortogonale alla retta fissa 22.

Il posizionatore 3, abbinato all’unità di trascinamento 4, alimenta la stazione 2 con il nastro T1, permettendo lo scorrimento dello stesso secondo la retta fissa 22.

Il posizionatore 3, abbinato all’unità di trascinamento 4, alimenta la stazione 2 con il nastro T2’, T2†, permettendo altresì lo scorrimento dello stesso nastro secondo una retta 32 tangente all’arco di cerchio definito dal nastro passante tra le guide 25 e 26 della stazione di taglio 2.

Il posizionatore 3 à ̈ collegato alla struttura fissa della macchina 1 attraverso un braccio 31, di lunghezza fissa, aggettante e libero di ruotare rispetto ad un asse fisso 33. Una base piana 34, solidale al braccio 31 e ortogonale all’asse fisso 33, sostiene una coppia di rulli circolari, 35 e 36, disposti lungo una retta 55 ortogonale alla retta 32, ad una distanza relativa tale da permettere lo scorrimento guidato del nastro secondo detta retta 32.

La rotazione angolare del braccio 31 rispetto all’asse fisso 33, definisce univocamente la traiettoria di ciascun nastro T1, T2’, T2†, per mezzo della combinazione della retta fissa 22 con la retta 32 dipendente dalla curvatura del nastro impiegato.

La lunghezza fissa del braccio 31 à ̈ tale da uguagliare la distanza, rispettivamente della retta 55 e 28, rispetto alla traccia dell’asse fisso 33.

Il posizionatore 3, abbinato all’unità di trascinamento 4, varia il proprio assetto in funzione della forma dell’elica del nastro T2’, T2†, e quindi in funzione della maggiore o minore curvatura con cui deve indirizzare e posizionare il tratto di nastro lungo il percorso della macchina 1.

Il trovato deriva il proprio fondamento dalla proprietà geometrica, mostrata in figura 4, secondo la quale la lunghezza dei due possibili segmenti rettilinei uscenti da un generico punto P esterno ad una circonferenza e tangenti ad essa in due punti A1 e A2 hanno la medesima lunghezza.

In figura 5 Ã ̈ rappresentata la famiglia di circonferenze C1, C2 e C3 tutte tangenti tra di loro in un medesimo punto A1 e con i loro centri collocati tutti nel medesimo semipiano delimitato dalla retta tangente passante per A1.

Secondo una forma preferita dell’invenzione, assunto l’allineamento del tratto di nastro rettilineo T1, compreso tra le guide 35 e 36 del posizionatore 3 e le guide 25 e 26 della stazione 2, si pone la condizione che il tratto di nastro curvilineo, T2’, T2†, scorrevole all’altezza del posizionatore 3, subisca una inclinazione verso l’interno della curvatura del nastro e che detta inclinazione aumenti proporzionalmente all’aumentare della curvatura del nastro stesso.

Ciò à ̈ reso possibile mediante un giunto articolato prismatico realizzato tra il braccio rotante 31 ed un braccio 11 solidale alla struttura fissa della macchina 1.

Definita una terna di assi cartesiani XYZ, con riferimento alle figure 11a e 11c, un giunto articolato prismatico, tra il braccio fisso 11 ed il braccio rotante 31, vede un vettore di rotazione associato all’asse di rotazione 33 uguale alla somma vettoriale di un vettore di rotazione nel piano XY ed un vettore di rotazione nel piano XZ. L’asse di rotazione 33 risultante garantisce il posizionamento inclinato verso l’interno della curvatura di ciascuna elica del nastro di raggio diverso, permettendo il raccordo del posizionatore con l’elica del nastro stesso.

In una prima forma di realizzazione preferenziale dell’invenzione, la rotazione del braccio 31 rispetto all’asse 33 à ̈ attuata manualmente e controllata mediante quadrante indicatore 37, mentre l'arresto in posizione à ̈ garantito da una leva di blocco 38 (figura 8).

In una seconda forma di realizzazione preferenziale dell’invenzione, detta rotazione del braccio 31 à ̈ attuata tramite motorizzazione. In questo caso il motore può essere collocato sia coassialmente all'asse 33, sia in prossimità e muovere il braccio 31 attraverso un gruppo vitechiocciola 39, 54 (figure 9 e 10).

La macchina 1 dispone di organi che forniscono energia ai dispositivi, per esempio motori, cilindri pneumatici, cilindri oleodinamici, ecc. (non raffigurati).

La prima forma preferenziale, mostrata nella figura 8, rappresenta una soluzione in cui la movimentazione del dispositivo 3, 4, viene ottenuta manualmente. E' infatti presente un elemento per afferrare la parte movibile, per esempio una maniglia 50. La posizione viene mantenuta da un elemento che possa bloccare la rotazione, come per esempio la leva 38 che serra una vite sul perno attorno al quale gira la parte movibile. Per conoscere la corretta posizione in cui arrestare la parte movibile e` presente un elemento di misura angolare che restituisce, in base all'angolo, il raggio di lavoro del nastro. È possibile adottare la soluzione in cui il quadrante 37 ed una lancetta 51 permettono di misurare e calcolare il raggio di lavoro del nastro. La soluzione presenta inoltre una scala graduata 52 comprendente una tacca 53 che indica la posizione per il nastro rettilineo.

Con riferimento alle figure 9 e 10, la seconda forma preferenziale di realizzazione mostra due dispositivi mossi tramite motori, di trascinamento 4 e di piega 6, questo ultimo disposto a valle del dispositivo di taglio 2 e munito di un braccio rotante 61 rispetto ad un asse fisso 65, rispettando la condizione di scorrimento del tratto di nastro secondo una traiettoria curvilinea che permette al nastro di transitare nella linea fissa 22. Il dispositivo di taglio 2 dispone di un utensile 27 che realizza dei pre-intagli necessari per spingere il nastro attraverso il dispositivo di piega 6. La piegatrice presenta una pinza 62 ed uno o due utensili di piega estraibili 63. Al termine della piegatura una cesoia 64 esegue il distacco della parte di nastro piegata.

Il dispositivo di trasporto e` mosso e posizionato attraverso il gruppo vite-chiocciola 39, 54.

Relativamente alla movimentazione dei due dispositivi, intervengono elementi relativi alla rilevazione della posizione, quali proximities o encoders o finecorsa (non raffigurati). Sono altresì presenti adeguati elementi elettrici o elettronici di pilotaggio dei motori e di interazione verso l'utente (non raffigurati). È previsto l’uso di adeguati algoritmi di controllo.

Rispetto ad una soluzione a raggio fisso i vantaggi sono nella possibilità di operare su di un'ampia variazione di raggio di curvatura del nastro. Rispetto ad una soluzione di movimentazione multi-asse i benefici ed i vantaggi sono numerosi. Il più immediato à ̈ quello di una riduzione dei costi sia della parte meccanica, perchà ̈ più semplice, sia della parte elettronica. Inoltre, diviene più semplice la messa a punto in funzione di un unico riferimento da regolare.

Un sistema multi-asse difficilmente può essere predisposto senza l'ausilio di motori e componentistica elettronica, mentre il trovato può facilmente essere realizzato in forma economica per uso manuale.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina (1) per la lavorazione di elementi nastriformi (T1, T2), del tipo comprendente un apparato di posizionamento (3), abbinato ad un apparato di trascinamento (4), ed una serie di stazioni di lavorazione (2, 6), in cui detti apparati (3, 4) e dette stazioni (2, 6) sono fissati alla macchina (1) lungo una traiettoria lineare tangente ad almeno una retta fissa (22), caratterizzata dal fatto che detti apparati (3, 4) e dette stazioni (2, 6) vengono accostati lungo detta traiettoria per mezzo di un movimento circolare.
2. 2. Macchina (1) per la lavorazione di elementi nastriformi (T1, T2) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che una coppia di guide laterali (25, 26) disposte lungo una retta (28), ortogonale a detta retta fissa (22), guida detti elementi nastriformi (T1, T2).
3. 3. Macchina (1) per la lavorazione di elementi nastriformi (T1, T2) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che almeno una di dette stazioni (2, 6) comprende detta coppia di guide laterali (25, 26).
4. 4. Macchina (1) per la lavorazione di elementi nastriformi (T1, T2) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che l’apparato di posizionamento (3) à ̈ collegato alla macchina (1) attraverso un braccio (31), di lunghezza fissa, aggettante e libero di ruotare rispetto ad un asse fisso (33), e che à ̈ accostato al nastro (T1, T2) per mezzo di elementi di contatto (35, 36) disposti approssimativamente speculari a detta coppia di guide laterali (25, 26), rispetto alla traccia di detto asse fisso (33).
5. 5. Macchina (1) per la lavorazione di elementi nastriformi (T1, T2) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che almeno una di dette stazioni (2, 6) à ̈ munita di un braccio rotante (61), di lunghezza fissa, aggettante e libero di ruotare rispetto ad un asse fisso (65), e che à ̈ accostato al nastro (T1, T2) mediante elementi di contatto approssimativamente speculari a detta coppia di guide laterali (25, 26), rispetto alla traccia di detto asse fisso (65).
6. 6. Macchina (1) per la lavorazione di elementi nastriformi (T1, T2) secondo una delle rivendicazioni 4 o 5, caratterizzata dal fatto che un giunto articolato prismatico, tra la macchina (1) ed il braccio rotante (31, 61), vede un vettore di rotazione associato all’asse di rotazione (33, 65) uguale alla somma vettoriale di due vettori di rotazione rispettivamente in due piani ortogonali.
7. 7. Macchina (1) per la lavorazione di elementi nastriformi (T1, T2) secondo una delle rivendicazioni 4 o 5, caratterizzata dal fatto che la rotazione del braccio (31, 61) rispetto all’asse (33, 65) à ̈ attuata manualmente e controllata mediante un quadrante indicatore (37), mentre l'arresto in posizione à ̈ garantito da un dispositivo di blocco (38).
8. 8. Macchina (1) per la lavorazione di elementi nastriformi (T1, T2) secondo una delle rivendicazioni 4 o 5, caratterizzata dal fatto che la rotazione del braccio (31, 61) à ̈ attuata mediante un motore coassiale all’asse (33, 65) o mediante un gruppo motorizzato vite-chiocciola (39, 54).
9. 9. Macchina (1) per la lavorazione di elementi nastriformi (T1, T2) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che, le stazioni di lavorazione (2, 6) sono rispettivamente di taglio e di piegatura.