ITTO990459A1

ITTO990459A1 - Dispositivo di frenatura del filato, per alimentatore di trama, aven-te tempi di intervento ridotti

Info

Publication number: ITTO990459A1
Authority: IT
Inventors: Pietro Zenoni; Giovanni Pedrini; Rosario Castelli
Original assignee: Lgl Electronics Spa
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2000-12-01
Also published as: DE60005244T3; DE60005244D1; DE60005244T2; EP1059375B2; IT1308067B1; EP1059375A1; EP1059375B1

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo:

"Dispositivo di frenatura del filato, per alimentatore di trama, avente tempi d'intervento ridotti"

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda un dispositivo di frenatura del filato, per alimentatore di trama avente tempi di intervento ridotti.

Più particolarmente, il trovato riguarda un dispositivo di frenatura del filato per alimentatore di trama in telai senza navetta, in particolare telai a pinza, proiettile e ad aria.

Ancora più precisamente, il trovato riguarda un dispositivo di frenatura del filato comprendente un mezzo frenante a sviluppo circolare continuo, tipicamente un corpo troncoconico, sostenuto frontalmente e coassialmente al tamburo 8 dell'alimentatore di trama, per impegnare direttamente, o con l'interposizione di organi elasticamente cedevoli, il filato che si svolge da detto tamburo, ed in cui il corpo troncoconico frenante è soggetto all'azione di un mezzo attuatore elettromeccanico in grado di variare la pressione di accostamento del corpo al tamburo dell'alimentatore; il mezzo attuatore è alimentato con una corrente di eccitazione modulata.

Sono noti dispositivi di frenatura modulata positiva del tipo specificato nei quali il corpo frenante è assoggettato all'azione elettrodinamica prodotta dall'interazione della corrente di eccitazione circolante in una bobina associata al corpo frenante ed il campo magnetico di un magnete permanente fisso in rapporto al corpo frenante.

Dispositivi del tipo sopra citato sono descritti nelle domande di brevetto italiane numeri T091 A 000713 e TO93A 000828 della medesima Richiedente della presente domanda, e verranno nel seguito brevemente indicati come dispositivi noti.

Entrambi questi dispositivi noti, pur realizzando una frenatura modulata efficace, presentano degli inconvenienti, sia strutturali sia funzionali. Dal punto di vista strutturale, infatti, essi sono relativamente complicati ed ingombranti e richiedono lavorazioni accurate sia delle bobine mobili, sia del magnete permanente fisso tra il quale deve esistere un minimo spazio di traferro al fine di ottenere un'azione elettrodinamica significativa a fronte di correnti di eccitazione di modeste intensità.

D'altra parte il conduttore delle bobine mobili deve essere necessariamente di ridotte dimensioni e le bobine devono essere formate da un minimo numero di spire al fine di non incrementare eccessivamente la massa e pertanto l'inerzia del corpo troncoconico supportante detta bobina. Questo rappresenta il maggiore inconveniente strutturale poiché limita comunque il valore massimo ammissibile per la corrente di eccitazione con la conseguenza che l’azione elettrodinamica che sollecita il corpo troncoconico, dipendente dal rapporto ampere-spire, è comunque mantenuta entro valori modesti, sufficienti a produrre l'azione frenante modulata del filato se il corpo troncoconico agisce per contatto diretto sul tamburo dell'apparecchio, sostanzialmente insufficienti se tale corpo agisce sul filato con l'interposizione di organi elasticamente cedevoli, quali spire di lamelle elasticamente cedevoli o anelli di setole.

E' inoltre noto, dal brevetto italiano numero 1.268.111, a nome della medesima Richiedente della presente domanda, un dispositivo di frenatura modulata positiva del filato, per apparecchi alimentatori di trama, in cui il corpo troncoconico che costituisce il mezzo frenante è vincolato ad un supporto, il quale è mobile nella direzione assiale del tamburo dell'apparecchio, ed è supportato e guidato da un supporto fisso, e in cui il supporto mobile è soggetto all'azione di un motore reversibile, portato dal supporto fisso, alimentato con la corrente di eccitazione modulata (modulata corrispondentemente alla variazione della tensione meccanica del filato durante il processo di tessitura) e collegato al supporto mobile mediante l’interposizione di un accoppiamento meccanico in grado di convertire gli spostamenti angolari dell'albero del motore in corrispondenza di traslazioni del supporto mobile in rapporto al supporto fisso.

Anche tale dispositivo, pur costituendo un sostanziale miglioramento rispetto ai due dispositivi noti precedentemente descritti, risente di alcuni inconvenienti.

Più in particolare, l'impiego di un motore di tipo reversibile, preferibilmente a passo, atto ad agire sul supporto mobile per modulare, proporzionalmente alla variazione della tensione meccanica del filato nel corso della battuta del telaio, per variare la pressione esercitata dal corpo sul tamburo del dispositivo di freno, non consente di fornire un intervento immediato come richiesto dai telai moderni che hanno un'elevata velocità media del filo di trama.

Inoltre, la resa elettrodinamica del motore passo-passo impiegato per il pilotaggio del dispositivo di frenatura non risulta essere soddisfacente in quanto è necessario impiegare una corrente di pilotaggio elevata per avere una movimentazione adeguata dell'albero del motore.

Compito precipuo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di frenatura del filato, per alimentatore di trama, che consenta di avere tempi di intervento estremamente ridotti del dispositivo di frenatura, in confronto con dispositivi di tipo noto.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di frenatura del filato, per alimentatore di trama, in cui i tempi di intervento ridotti siano associati ad una bassa corrente di pilotaggio per l'azionamento dell'albero del motore del dispositivo di frenatura.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di frenatura del filato, per alimentatore di trama, in cui la resa elettrodinamica del dispositivo sia superiore a quella di dispositivi di tipo noto, a parità di corrente di pilotaggio.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di frenatura del filato, per alimentatore di trama, che consenta di trasmettere al cono di frenatura del dispositivo di frenatura, un movimento che sia estremamente preciso, in relazione allo spessore estremamente ridotto che può avere il filato.

Non ultimo compito del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di frenatura del filato, per alimentatore di trama, che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione ed a costi competitivi.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un dispositivo di frenatura del filato, per alimentatore di trama, comprendente un mezzo frenante sostenuto frontalmente e coassialmente ad un tamburo di un alimentatore di trama per impegnare direttamente o indirettamente il filato che si svolge da detto tamburo, caratterizzato dal fatto che detto mezzo frenante è azionato da almeno un motore lineare atto a consentire ravvicinamento o l'allontanamento di detto mezzo frenante da detto tamburo, per modulare la frenatura di detto filo di trama.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, del dispositivo di frenatura secondo il trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 è una vista in sezione, parziale, illustrante schematicamente il dispositivo di frenatura secondo il presente trovato;

la figura 2 è una vista illustrante in sezione, parzialmente, una seconda forma di realizzazione del dispositivo di frenatura secondo il presente trovato;

la figura 3 è una vista parziale, in sezione, illustrante una terza forma di realizzazione del dispositivo di frenatura secondo il trovato;

la figura 4 illustra, in forma schematica, il dispositivo di frenatura secondo il trovato, illustrato nella figura 1, associato ad un alimentatore di trama;

la figura 5 è una vista schematica, in sezione, parziale, illustrante una quarta forma di realizzazione del dispositivo di frenatura secondo il presente trovato; e

la figura 6 illustra, in vista frontale, il dispositivo di frenatura secondo il trovato, nella sua quarta forma di realizzazione.

Con riferimento alle sopra citate figure, il numero di riferimento 1 indica un alimentatore di trama di tipo noto comprendente un tamburo fìsso sul quale un braccio rotante cavo, o braccio a mulinello, avvolge una pluralità di spire costituenti la riserva di trama. Il braccio cavo è solidale ad un albero motore, anch'esso cavo, e nella cavità dell'albero del braccio scorre il filato che proviene da una rocca (non illustrata). Ad ogni battuta il telaio preleva dalla riserva un certo numero di spire ed il filato che si svolge dal tamburo dell' alimentatore di trama 1 è soggetto ad un mezzo di frenatura modulata che permette di controllare la tensione meccanica del filato mantenendola sostanzialmente costante al variare dell'accelerazione di scorrimento che il telaio imprime al filato stesso nell'esecuzione di ogni singola battuta.

Il mezzo di frenatura è composto da un corpo frenante 2, tipicamente un corpo troncoconico a sviluppo circolare continuo (in una prima forma di realizzazione del trovato), in materiale sintetico ad alta resistenza, sostenuto da un supporto mobile 3, disposto frontalmente e coassialmente al tamburo dell'alimentatore 1, con il quale il corpo 2 è spinto a contatto per impegnare il filato che si svolge dall' alimentatore 1.

Il corpo troncoconico 2 è vincolato al supporto mobile 3 mediante interposizione di molle 4 realizzanti una sospensione elastica in grado di ammortizzare l’azione frenante, ma soprattutto di garantire il perfetto centraggio del corpo troncoconico 2 con il tamburo dell'alimentatore 1 di trama.

Nelle diverse figure il filo di trama è indicato dal riferimento T.

Nella forma di realizzazione illustrata nella figura 1, il supporto mobile 3 è collegato con un supporto 5 il quale è direttamente connesso all'albero 6 di un motore.

La peculiarità del trovato consiste nel fatto che tale motore è un motore lineare M, il cui albero 6 è realizzato in materiale non magnetico che costituisce il rotore del motore lineare. L'albero 6 è agganciato ad un elemento di supporto 7 sul quale sono montati due anelli magnetici (ad esempio realizzati in neodimio) che sono magnetizzati radialmente e in senso opposto.

I due anelli magnetici sono indicati dai numeri di riferimento 10 e 11 e sono montati su un anello 9 di materiale magnetico (ad esempio ferro) il quale è a sua volta montato su un rocchetto 8 (in plastica) solidale all'albero 6.

Lo statore del motore lineare è costituito da un involucro esterno 20 attraverso il quale passa coassialmente l'albero 6, ed almeno due espansioni polari 12 e 13 le quali abbracciano due bobine 14 e 15.

Preferibilmente, il motore lineare prevede un'ulteriore espansione polare (terzo polo 16) la quale migliora fortemente l'efficienza del motore.

La modulazione dell'azione frenante del dispositivo di frenatura secondo il trovato è effettuata agendo su uno spostamento del dispositivo di frenatura 30, ossia dell'albero 6 e quindi del corpo frenante 2. In pratica, il flusso generato dai magneti 10 e 11 si concatena con le bobine 14 e 15 e facendo passare correnti in queste bobine si ottiene un movimento in un verso o nell'altro dell'albero 6, a seconda della direzione della corrente.

Il dispositivo di frenatura secondo il trovato può inoltre essere dotato di mezzi di misurazione dello spostamento del motore, ossia dello spostamento dell'albero 6 che aziona direttamente il dispositivo di frenatura. Tali mezzi di rilevamento dello spostamento del motore sono opportunamente costituiti da un dispositivo sensore 24 disposto affacciato ad una calamita 25 che è solidale con l'estremità dell'albero 6 del motore che risulta essere opposta all'estremità che è collegata al corpo frenante 2.

Il dispositivo sensore 24 è sensibile al campo magnetico e misura la distanza esistente tra di esso e la calamità 25.

Tale distanza è direttamente proporzionale allo spostamento che l'albero 6 del motore effettua per portare il corpo frenante 2 a contatto con il tamburo dell'alimentatore di trama 1.

In tal modo è possibile avere in tempo reale una conoscenza della posizione esatta dell'albero 6 e quindi della forza di frenatura imposta al dispositivo di frenatura (corpo frenante 2).

Il comando al motore lineare potrà essere condizionato da un segnale che proviene dal telaio, o meglio da un sensore, il quale misura direttamente la tensione reale del filo di trama T, e attraverso un microprocessore regola la frenata del dispositivo di frenatura, in funzione dei parametri fuori dal telaio o in funzione della tensione del filo di trama T.

In pratica, il comando impartito dal microprocessore consiste in un segnale di corrente che va ad eccitare le bobine 14 e 15. L'impiego di un motore lineare consente di avere un'elevata efficienza di trasmissione del movimento, impartito dall'albero 6 al corpo frenante 2, in quanto il collegamento tra i due organi è sostanzialmente diretto.

Inoltre, a parità di correnti di eccitazione delle bobine 14 e 15, e con fonti di eccitazione di una bobina impiegate in un dispositivo di frenatura di tipo noto, la resa elettrodinamica, ossia la forza sviluppabile dal motore, è molto maggiore nel caso di un motore lineare, e quindi il rapporto potenza dissipata-prestazione è altamente a favore del motore lineare.

La figura 2 illustra una seconda forma di realizzazione del dispositivo di frenatura secondo il trovato, in cui l'impiego del motore lineare avviene in modo analogo a quanto illustrato nella figura 1, con la variante che il corpo frenante, indicato in questo caso dal numero di riferimento 32, è realizzato da un anello recante sulla sua circonferenza interna una corona di setole 33 che hanno il compito di andare ad esercitare pressione, spingendo il filo di trama T sul tamburo dell'alimentatore 1 di trama.

La figura 3 illustra una terza forma di realizzazione del dispositivo di frenatura secondo il trovato, in cui il motore lineare, che è indicato per semplicità in questa figura e nelle precedenti dal riferimento M, è applicato per l'azionamento di un corpo frenante 42 che è costituito da un freno lamellare.

La figura 4 illustra invece una vista di insieme dell'alimentatore di trama a cui è associato il motore lineare, per realizzare un dispositivo di frenatura secondo il presente trovato.

La figura 5 illustra un'ulteriore forma di realizzazione del dispositivo di frenatura secondo il trovato, in cui vengono impiegati più motori lineari, e in particolare tre motori lineari, come illustrato in dettaglio nella figura 6. I tre motori lineari, ciascuno indicato dal riferimento M, sono disposti in modo da far sì che il cono frenante sìa perfettamente centrato sul tamburo dell'alimentatore 1 di trama, per avere una frenatura costante del filo di trama T una volta che si è predisposta una certa forza di frenatura.

Questo consente di trasmettere il movimento al cono di frenatura con precisione molto elevata, e di adattare quindi il dispositivo di frenatura anche a spessori di filo di trama T molto ridotti.

Con i tre motori lineari M è possibile predisporre all'inizio di una certa forza sull'asse motore in modo da far combaciare esattamente il cono frenante con il tamburo dell’alimentatore 1 di trama. Dopo aver fatto questa operazione il microprocessore (non illustrato) legge sul sensore di retroazione lo spostamento realizzato e imposta il punto di zero di ogni motore M individuando per i tre punti il piano di zero per cui il cono frenante viene esattamente centrato sulla parte terminale arrotondata dell'alimentatore 1 di trama.

I motori lineari M sono quindi comandati da un segnale che proviene dal telaio di tessitura o da un tensiometro posto sulla trama T stessa, al fine di mantenere il valore programmato di tensione.

E' inoltre importante utilizzare motori lineari a bassa inerzia a magnete o bobina mobile perché i tempi e le risposte devono essere nell'ordine di alcune centinaia di microsecondi, fino a qualche millisecondo.

La parte mobile di frenatura deve essere molto leggera.

Nella figura 5 è illustrato il collegamento tra il motore lineare M e il supporto mobile 3 che è collegato al corpo frenante 2.

Tale collegamento è realizzato mediante un snodo sferico 40. 1 tre motori lineari M sono tutti agganciati nel medesimo snodo sferico 40 e consentono di individuare un piano sul quale si posizioni la base del cono di frenatura (corpo frenante 2), in modo da avere l'esatto autocentraggio del cono di frenatura 2 rispetto al tamburo del l'alimentatore 1 di trama.

Come indicato nelle figure 2 e 3, al posto del cono frenante 2 è possibile avere un freno di tipo a setola o un freno lamellare.

L'impiego di un motore lineare come descritto, secondo il presente trovato, consente di avere quindi elevate velocità di movimento, e quindi i tempi di intervento molto ridotti del corpo frenante sul filo di trama T.

Nei moderni telai senza navetta si raggiungono infatti velocità medie della trama fino a 1800 m/min. Con un tamburo ad esempio della scorta di 140 mm di diametro si hanno circa 4000 giri/min. Considerando che la velocità istantanea può essere anche il 50% più alta della velocità media si avranno anche velocità del motore principale di 6000 giri/min. Questo significa che il filo di trama T percorre un giro in circa 10 m/sec e considerando che con un telaio di altezza di 1800 mm occorreranno almeno 4 giri di filo per fare un colpo e il freno dovrà modulare la frenata almeno due volte al colpo e quindi intervenire in pochi millisecondi, se si vuole che intervenga in tempo reale. Si comprende dunque come la velocità di intervento sia un fatto essenziale.

Si è in pratica constatato come il dispositivo di frenatura del filo di trama assolva pienamente il compito prefissato, in quanto consente di intervenire con tempi estremamente ridotti sulla frenatura del filo di trama, ottemperando quindi alle esigenze di estrema rapidità di intervento dei moderni telai.

Il dispositivo così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Ad esempio, l'albero 6 del motore M può essere traslabile a fine corsa in modo da consentire l'apertura completa del freno nel caso in cui si renda necessaria la sua sostituzione o si debba infilare il filato attraverso il mezzo di frenatura medesimo.

In pratica, materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di frenatura del filato, per alimentatore di trama, comprendente un mezzo frenante sostenuto frontalmente e coassialmente a un tamburo di un alimentatore di trama per impegnare direttamente o indirettamente il filato che si svolge da detto tamburo, caratterizzato dal fatto che detto mezzo frenante è azionato da almeno un motore lineare atto a consentire ravvicinamento o l'allontanamento di detto mezzo frenante da detto tamburo, per modulare la frenatura di detto filo di trama.
2. Dispositivo di frenatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il rotore di detto motore lineare è costituito da un albero che è collegato a detto mezzo frenante, lo spostamento di detto albero consentendo di modulare l'azione frenante di detto mezzo frenante sul filo di trama.
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto motore lineare comprende almeno due poli.
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto motore lineare comprende tre poli.
5. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto motore lineare comprende un involucro esterno atto ad alloggiare detto albero il quale è supportato da un elemento di supporto disposto coassialmente a detto albero, su detto elemento di supporto essendo montato un anello di materiale magnetico sul quale sono montati una coppia di anelli magnetici magnetizzati radialmente e in senso opposto.
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che l'involucro esterno di detto motore costituisce lo statore del motore, una coppia di bobine essendo alloggiata tra detto involucro esterno e detti poli del motore lineare.
7. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto albero è dotato, all'estremità opposta a quella di collegamento con detto mezzo frenante, di una calamita la quale è disposta affacciata ad almeno un sensore di rilevamento dello spostamento di detto albero del motore lineare.
8. Dispositivo di comando secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette bobine sono pilotate in corrente, in funzione della forza di frenatura che si desidera ottenere su detto filo di trama.
9. Dispositivo di comando secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la corrente di pilotaggio di dette bobine è fornita da un microprocessore il quale è collegato ad un sensore di collegamento della tensione del filo di trama, detto microprocessore essendo inoltre collegato a detto sensore di rilevamento dello spostamento di detto albero del motore lineare, per impartire lo spostamento desiderato di detto albero in funzione della forza di frenatura desiderata, determinata confrontando la forza di frenatura esercitata da detto albero con la tensione di detto filo di trama.
10. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto mezzo frenante è un corpo troncoconico collegato, mediante mezzi elasticamente cedevoli, ad un supporto mobile il quale è a sua volta collegato ad un supporto calettato su detto albero di detto almeno un motore lineare.
1 1. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto mezzo frenante comprende un freno a setole, collegato a detto albero di detto almeno un motore lineare.
12. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il mezzo frenante comprende un freno lamellare collegato all'albero di detto almeno un motore lineare.
13. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere tre motori lineari collegati a detto mezzo frenante tramite un elemento di supporto, detti tre motori lineari essendo atti a consentire il centraggio di detto mezzo frenante rispetto al tamburo di detto alimentatore di trama.
14. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate.