ITUB20159285A1 - Albero a frizione per la rotazione di bobine, dispositivo componente e macchina con essi - Google Patents

Description

Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo “Albero a frizione per la rotazione di bobine, dispositivo componente e macchina con essi”

La presente invenzione si riferisce ad un albero con dispositivo anulare del tipo impiegato per il blocco e avvolgimento di bobine di nastro in macchine di avvolgimento multiple. L’invenzione si riferisce anche ad una macchina con tale albero.

Nella tecnica nota delle macchine di avvolgimento multiple sono conosciuti alberi detti “a frizione” che comprendono una pluralità di dispositivi anulari affiancati uno all’altro per il blocco comandato delle anime delle bobine infilate sull’albero.

Per bloccare le anime delle bobine i dispositivi anulari sono dotati di elementi di impegno che sporgono radialmente a comando dalla superficie periferica dei dispositivi anulari.

Solitamente, i dispositivi anulari comprendono ciascuno due anelli coassiali e radialmente sovrapposti, con l’anello interno che è montato su un mandrino di rotazione e l’anello esterno dal quale sporgono gli elementi di impegno (ad esempio in forma di sfere o cilindretti di rotolamento),

L’anello esterno è ruotabile di un certo angolo sull’anello interno, per muoversi fra una prima posizione angolare di riposo, nella quale gli elementi di impegno sono ritirati o ritirab ili elasticamente verso l’interno dell’ anello esterno, e una seconda posizione angolare di blocco, nella quale gli elementi di impegno sono spinti verso l’esterno.

Solitamente sono previsti elementi elastici che spingono elasticamente gli elementi di impegno verso l’esterno anche quando sono in posizione di riposo. Ciò rende meno rumoroso il dispositivo in rotazione e permette un movimento regolato a frizione delle anime sull’albero e un buon centraggio assiale delle anime. Mano a mano che l’anello esterno ruota verso la posizione di blocco il movimento elastico è via via più ridotto fino sostanzialmente ad annullarsi quando l’anello giunge nella posizione di blocco all’estremità della rotazione. Grazie ai dispositivi anulari montati sull’albero, nella posizione angolare di riposo degli anelli esterni le anime delle bobine possono scorrere agevolmente lungo l’albero così da poterle ad esempio infilare o sfilare, mentre nella seconda posizione le anime delle bobine sono bloccate dagli elementi di impegno in modo da ruotare assieme all’albero,

Su uno stesso albero possono essere presenti anche una cinquantina di dispositivi anulari, ciascuno con l’anello esterno ruotabile indipendentemente dagli altri e sull’albero a frizione così composto possono essere infilati un numero più o meno elevato di anime di bobina. Quando i dispositivi hanno l’anello esterno nella posizione di riposo, è possibile l’inserimento e lo scorrimento delle anime sull’albero fino alla loro corretta posizione lungo l’albero.

Una volta che tutte le anime sono state caricate, una piccola rotazione delle anime (manuale o prodotta dall’inizio della rotazione di avvolgimento e quindi dall’inizio del tiro del nastro in avvolgimento) fa ruotare verso la posizione di blocco l’anello esterno di tutti i dispositivi che sono dentro le anime da avvolgere.

La bobina può ruotare a sua volta a frizione rispetto all’albero. Ciò permette di compensare variazioni nel tiro fra le singole bobine pure impiegando uno stesso albero di avvolgimento. Terminato l’avvolgimento delle bobine, una sufficiente rotazione contraria delle bobine ruota indietro verso la posizione di riposo l’anello esterno di tutti i dispositivi su cui è montata una bobina, così da permettere la rimozione delle bobine mediante loro scorrimento assiale lungo l’ albero fino alla sua estremità libera.

Un problema, sia all’inserimento delle anime sia allo sfilamento delle bobine avvolte, è che i se qualche dispositivo a frizione libero fra le bobine (vale a dire senza essere entro un’anima) è nella posizione di blocco, esso impedisce lo scorrimento delle anime sull’albero, poiché l’estremità dell’anima in scorrimento si viene ad impuntare contro gli elementi di impegno che sporgono dall’anello esterno del dispositivo, L’operatore che sfila o infila le anime deve perciò ruotare a mano tutti gli anelli liberi che sono nella posizione di blocco e che l’anima incontra durante il proprio movimento assiale. Dato che il numero di anelli su un albero è generalmente elevato, tale operazione può essere molto dispendiosa in termini di tempo e portare comunque ad errori. Inoltre, il fatto che possa accadere un impuntamento impedisce l’impiego di sistemi di caricamento/scaricamento automatico delle anime e delle bobine. Scopo generale della presente invenzione è fornire un dispositivo di blocco che permetta di realizzare un albero a frizione che eviti impuntamenti durante lo scorrimento assiale delle anime su di esso, senza però ostacolare il normale funzionamento dell’albero durante il funzionamento della macchina di avvolgimento.

Ulteriore scopo è realizzare una macchina di avvolgimento con affidabile un sistema di caricarne nto/scaricamento automatico.

In vista di tali scopi si è pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un dispositivo anulare di blocco per l’avvolgimento di bobine su anime di bobina in una macchina di avvolgimento multipla, comprendente un anello interno e un anello esterno coassiali e radialmente sovrapposti ed elementi di impegno che si affacciano dall’anello esterno, l’anello esterno essendo ruotabile sull’anello interno fra una prima posizione angolare di riposo e una seconda posizione angolare di blocco, nella prima posizione angolare di riposo gli elementi di impegno essendo radialmente rientrati o elasticamente rientrabili e nella seconda posizione angolare gli elementi di impegno essendo meno elasticamente rientrabili che nella prima posizione angolare di riposo, caratterizzato dal fatto che comprende un dispositivo di innesto elastico fra anello interno e anello esterno nella prima posizione angolare di riposo.

Si è inoltre pensato di realizzare un albero con una pluralità di tali dispositivi e una macchina con tale albero, come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una realizzazione esemplificativa applicante tali principi. Nei disegni:

-figura 1 rappresenta una vista schematica parziale e in prospettiva di una macchina con albero di rotazione di una molteplicità di bobine e dotato di dispositivi anulari secondo Γ invenzione;

-figura 2 rappresenta una vista laterale parzialmente sezionata di un dispositivo anulare secondo Γ invenzione;

-figura 3 rappresenta una vista in sezione di una possibile realizzazione di un dispositivo anulare secondo Γ invenzione, presa lungo la linea ΙΠ-ΙΙΙ di figura 4;

-figura 4 rappresenta è una vista in sezione del dispositivo di figura 3, presa lungo la linea IV-IV di figura 3;

-figura 5 è una vista schematica laterale di una parte del dispositivo,

Con riferimento alle figure, in figura 1 è mostrata schematicamente una vista parziale di una macchina di avvolgimento multiplo di bobine, indicata genericamente con 40, impiegante un albero secondo Γ invenzione.

Tale macchina 40 comprende un albero 11 motorizzato per mezzo di una motorizzazione 41 e sul quale sono montati affiancati dispositivi anulari di blocco 10, Sull’albero 11 vengo inserite le anime 30 di avvolgimento di bobine di nastro, come noto al tecnico. Le varie parti della macchina in sé sostanzialmente note non sono qui ulteriormente mostrate o descritte, essendo facilmente immaginabili dal tecnico esperto, I dispositivi 10 saranno naturalmente in un numero variabile a seconda delle necessità, per realizzare alberi più o meno lunghi e avvolgere più o meno bobine affiancate, come ovvio al tecnico del ramo,

Ciascun dispositivo di blocco 10 comprende due anelli 12 e 13 sovrapposti coassiali. L’anello 12 più interno è destinato ad essere montato sull’albero di rotazione, eventualmente con interposizione di noti elementi di frizione (ad esempio uno strato di feltro o simile) e, se richiesto, con noti mezzi comandati di regolazione della frizione (quali camere pneumatiche o simili) facilmente immaginabili dal tecnico esperto e perciò qui non ulteriormente descritti o mostrati.

Elementi di impegno 14 sporgono radialmente ad intervalli lungo la periferia attraverso fori sull’anello più esterno 13.

L’anello esterno è ruotabile assialmente rispetto all’anello interno per muoversi fra una prima posizione angolare di riposo, nella quale gli elementi di impegno sporgono elasticamente per mezzo di opportuni mezzi elastici, e una seconda posizione di blocco, nella quale gli elementi possono rientrare elasticamente meno che nella posizione di riposo per bloccare l’anima di una bobina 30 calzata su un albero di rotazione dotato del dispositivo. Tale minore rientro può essere anche ridotto a zero e gli elementi di impegno possono essere spinti verso l’esterno in modo sostanzialmente rigido.

Gli elementi di impegno 14 sono realizzati preferibilmente come elementi di rotolamento e, vantaggiosamente, in forma di sfere. Anche cilindri di rotolamento possono essere impiegati se desiderato.

Preferibilmente, gli elementi di impegno sporgono equidistanti lungo la circonferenza del dispositivo. Essi possono essere ad esempio sei, distanziati di 60° uno dall’altro. Naturalmente resta inteso che il numero di elementi di impegno può essere diverso da quello mostrato, a seconda delle specifiche esigenze, come sarà anche chiaro dal seguito.

Secondo l’invenzione, tutti i dispositivi 10 montati sull’albero 11 comprendono un dispositivo 20 di innesto elastico fra i due anelli nella posizione di riposo. Tale dispositivo di innesto si oppone al movimento dell’ anello esterno dalla posizione di riposo verro la posizione di blocco, ma superata l’opposizione non interviene più nel movimento dell’anello esterno fino a che esso non torna nella posizione di riposo.

Tale dispositivo 20 comprende preferibilmente un elemento di innesto 21 (ad esempio una piccola sfera) che è spinto da una molla 22 (ad esempio elicoidale e accolta in una adatta sede nell’anello interno) per fuoriuscire radialmente dall’ anello interno e innestare in una complementare sede 23 (ad esempio un piccolo foro) nell’anello esterno, Una adatta coppia di rotazione applicata agli anelli disinnesta l’elemento di innesto 21 dalla sede e permette la normale rotazione fra gli anelli. Riportando l’anello esterno nella posizione di riposo l’elemento di innesto 21 ritorna elasticamente nella sua sede nell’anello esterno e gli anelli sono nuovamente elasticamente innestati contro la loro libera rotazione reciproca.

La spinta elastica della molla 22 sarà scelta in funzione della desiderata coppia di rotazione necessaria per muovere l’anello esterno dalla posizione di riposo sull’anello interno. Tale coppia sarà scelta preferibilmente in modo che sia superabile all’avvio delle operazioni di avvolgimento di una bobina sopra il dispositivo 10 ma che nel contempo non sia superabile dalle normali forze che durante l’uso agiscono sui dispositivi 10 che non sono interessati dalle bobine e che perciò sarebbe altrimenti liberi di ruotare indiscriminatamente.

In tale modo, si evita che la posizione di riposo possa essere instabile ed è ridotto o evitato il problema che all’ inserimento o allo sfilamento delle anime sull’albero dotato dei dispositivi anulari qualche dispositivo anulare non in posizione di riposo lungo l’albero blocchi lo sfilamento o Γ infilamento delle anime.

Sebbene il dispositivo di innesto elastico 20 come mostrato è stato trovato particolarmente vantaggioso, esso può anche essere realizzato con elemento elastico differente, ad esempio una lamina elastica, e l’elemento di innesto può essere di forma differente, come ora facilmente immaginabile dal tecnico. Ad esempio, nel caso di una lamina, l’elemento di innesto può essere anche un perno a testa arrotondata fissato sulla lamina stessa per sporgere verso una complementare sede di innesto sull’ anello. Il montaggio del dispositivo può anche essere invertito fra anello interno ed anello esterno, vale a dire con sede di innesto nell’anello interno ed elemento elastico ed elemento di innesto sull’ anello esterno

Grazie al fatto che la posizione di riposo dei dispositivi di blocco sull’albero è ragionevolmente stabile è possibile prevedere anche un sistema di scaricamento automatico. Esso può comprendere un sistema 42 di sfilamento in direzione assiale delle bobine che agisce dopo la piccola rotazione delle bobine che riporta i sottostanti dispositivi di blocco nella posizione di riposo. Tale piccola rotazione può essere ottenuta ad esempio mediante un unico rullo motorizzato 43 che si appoggia perifericamente su tutte le bobine e le ruota verso la posizione di riposo dei dispositivi 10.

In aggiunta o in alternativa, il movimento può essere ottenuto comandando opportunamente la motorizzazione 41 dell’ albero 30 per dare un opportuno impulso di rotazione delle bobine rispetto all’albero.

Il sistema di s filamento 42 delle bobine può comprendere uno spintore 44 opportunamente motorizzato con una motorizzazione lineare 45 per spostarsi coassialmente alle bobine e spingerle tutto verso l’estremità libera dell’albero 11.

Se desiderato, un sistema analogo può essere impiegato per il carico delle anime sull’albero. Nella figura 3 è mostrata una possibile realizzazione interna dei dispositivi 10. Come si vede nella figura, in tale possibile realizzazione gli elementi di impegno 14 sono alloggiati per scorrere in cave circonferenziali 15 ricavate sulla superficie periferica dell’anello interno 12. Vantaggiosamente, la rotazione dell’anello esterno sull’anello interno è limitata dalla estensione delle cave fra una posizione angolare nella quale gli elementi di impegno 14 sono ad un estremo della rispettiva cava 15 e una posizione angolare nella quale gli elementi di impegno 14 sono all’altro estremo della rispettiva cava.

Il fondo 16 di ciascuna cava è vantaggiosamente sagomato per variare la profondità della cava da un estremo all’altro della cava e realizza una superficie di camma. In particolare, ciascuna cava ha profondità maggiore all’ estremo corrispondente alla posizione angolare dell’anello esterno che è di riposo per il dispositivo 10 e ha profondità minore all’estremo corrispondente alla posizione angolare dell’anello esterno che è di blocco per il dispositivo 10.

Sul fondo di ciascun cava 15 è presente un segmento di lamina elastica 17 (ad esempio in acciaio armonico). In corrispondenza delle due estremità la cava ha corrispondenti sedi a sottosquadro 18, 19 nei quali sono inserite le corrispondenti estremità della lamina.

Preferibilmente, la sede a sottosquadro 19, in corrispondenza della posizione angolare di riposo, vale a dire dove la cava a profondità maggiore, ha altezza tale da permettere il movimento elastico della lamina verso il fondo della cava.

Sempre preferibilmente, la sede a sottosquadro 18, in corrispondenza della posizione angolare di blocco, è vantaggiosamente di altezza (in direzione radiale all’anello) più piccola della altezza della sede a sottosquadro 19.

In tale modo, come si vede bene in figura 3, quando l’anello esterno è fatto ruotare fra le sue due posizioni angolari, ciascun elemento di impegno scorre sulla corrispondente lamina 17 fra la sua posizione di riposo (mostrata a tratto pieno in figura 3) dove la lamina ha estremità più scostata dal fondo della cava e l’elemento di impegno, se spinto dall’esterno, può rientrare elasticamente verso Γ interno dell’anello, e la sua posizione di blocco (mostrata a tratteggio in figura 3) dove la lamina ha minore movimento elastico e preferibilmente ha estremità sostanzialmente appoggiata al fondo della cava e l’elemento di impegno è sostanzialmente nella sua posizione di blocco senza (o con minima) possibilità di rientrare elasticamente. La lamina elastica è vantaggiosamente mantenuta incurvata dall’azione delle due sedi a sottosquadro alle sue estremità e dalla curvatura del fondo della cava. Si ha così un effetto elastico maggiorato rispetto a quello che si avrebbe con la stessa lamina fissata ad una estremità è completamente libera all’altra .

Le cave e i corrispondenti elementi di impegno possono essere tutti su uno stesso piano che taglia una circonferenza degli anelli o essere su piani sfalsati (ad esempio, due piani come nella realizzazione mostrata).

Quest’ ultima soluzione è ad esempio utile nel caso che la somma degli angoli occupati dalle cave nella circonferenza dell’anello interno sia uguale o maggiore di 360° oppure che comunque la distanza fra una cava e la successiva lungo la circonferenza sia giudicata troppo piccola se le cave sono tutte su uno stesso piano. Ciò può essere dovuto al numero delle cave e/o alla estensione delle cave stesse.

L’estensione delle cave dipende in genere dall’angolo di rotazione che si desidera per l’anello esterno fra le sue due posizioni angolari di estremità della rotazione.

Nell’esempio mostrato nelle figure allegate, le cave sono vantaggiosamente sei, estese per avere una voluta rotazione dell’anello esterno. Considerando anche il diametro degli elementi di impegno, realizzati come sfere, e la presenza delle sedi a sottosquadro per le estremità delle lamine elastiche, la distanza fra le cave sarebbe quasi nulla, se non nulla, se le cave fossero tutte su un singolo piano. Si è perciò preferito disporne vantaggiosamente tre su un piano e tre su un secondo piano con il gruppo di tre cave su un piano che è ruotato di 60° rispetto all’altro gruppo. Ciò si vede bene dal confronto delle figure 3, 4 e 5.

Come si vede bene nelle figure 4 e 5, per il facile montaggio del dispositivo 10 dell’esempio ciascuna cava 15 presenta su un lato un passaggio trasversale 31 che collega l’interno della cava con la parete laterale dell’anello interno. Le dimensioni e posizione del passaggio, realizzato vantaggiosamente come canale aperto radialmente all’anello, sono tali da permettere il passaggio dell’elemento di impegno verso la cava quando l’anello esterno assieme agli elementi di impegno è fatto scorrere assialmente sopra l’anello interno.

Ciò si comprende particolarmente bene dalla figura 5, dove è mostrato lateralmente il solo anello interno dal lato delle aperture dei passaggi 31 sulla sua parete laterale.

Per bloccare lo spostamento assiale dell’anello esterno sull’anello interno durante l’uso del dispositivo, permettendone nel contempo la voluta rotazione angolare, l’anello interno ha vantaggiosamente da un lato su un suo bordo circonferenziale un gradino 24, mentre un inserto di blocco 25 con parete trasversale all’asse degli anelli è accoppiato all’anello interno sull’altro lato. Come mostrato in figura 3, l’inserto di blocco 25 può anche essere vantaggiosamente realizzato con una porzione tubolare 26 che si inserisce a forza dentro l’anello interno. In alternativa, può anche essere un semplice anello piatto fissato su un lato dell’anello interno.

Il bordo periferico della parete trasversale dell’inserto di blocco e l’opposto gradino 24 dell’anello interno formano un canale nel quale è ruotabilmente accolto l’anello esterno. Per il montaggio del dispositivo 10, dopo avere inserito le lamine nelle rispettive cave e averle innestate elasticamente nelle sedi di estremità, basta inserire assialmente l’anello esterno con gli elementi di innesto sull’anello interno e poi accoppiare all’anello interno l’inserto di blocco 25.

Nel caso sia previsto il dispositivo 20 di innesto elastico esso viene inserito sull’anello interno prima di infilare l’anello esterno,

A questo punto è chiaro come si siano raggiunti gli scopi prefissati, fornendo un dispositivo anulare, un albero e una macchina in cui è evitato il problema dei dispositivi di tecnica nota di avere una posizione di riposo instabile e dove è permesso, se desiderato Γ impiego di sistemi di carico e scarico automatico.

Anche la descritta struttura interna di ciascun dispositivo 10 è stata trovata particolarmente vantaggiosa fornendo una adeguata forza elastica sugli elementi di innesto.

Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione è riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato.

Ad esempio, dimensioni e proporzioni delle varie parti del dispositivo possono variare a seconda delle specifiche esigenze pratiche. La macchina può inoltre comprendere sistemi di sbobinamento taglio allineamento dei nastri a monte dell’albero di avvolgimento e ogni altro dispositivo noto per tali tipologie di macchine. Anche la struttura interna dei dispositivi di blocco può variare, come immaginabile al tecnico, per ottenere il voluto movimento degli elementi di impegno alla rotazione degli anelli.

Claims (1)

1. Rivendicazioni 1, Dispositivo anulare di blocco (10) per ravvolgimento di bobine su anime di bobina in una macchina di avvolgimento multipla, comprendente un anello interno (12) e un anello esterno (13) coassiali e radialmente sovrapposti ed elementi di impegno (14) che si affacciano dall’anello esterno, l’anello esterno essendo motabile sull’anello interno fra una prima posizione angolare di riposo e una seconda posizione angolare di blocco, nella prima posizione angolare di riposo gli elementi di impegno essendo radialmente rientrati o elasticamente rientrabili e nella seconda posizione angolare gli elementi di impegno essendo elasticamente rientrabili meno che nella prima posizione angolare di riposo, caratterizzato dal fatto che comprende un dispositivo (20) di innesto elastico fra anello interno (12) e anello esterno (13) nella prima posizione angolare di riposo, 2, Dispositivo anulare di blocco (10) secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il dispositivo (20) di innesto elastico comprende un elemento di innesto (21) che è spinto da una molla (22) per ad innestare in una sede (23) nell’anello esterno. 3, Dispositivo anulare di blocco (10) secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli elementi di impegno scorrono su una lamina elastica (17) posta in una cava di scorrimento sulla superficie dell’anello interno, 4, Dispositivo anulare di blocco (10) secondo rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la lamina elastica ha opposti estremi che sono innestati entro sedi a sottosquadro (18, 19) presenti nei corrispondenti opposti estremi della cava. 5, Dispositivo anulare di blocco (10) secondo rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che ad un primo estremo la cava (15) ha una profondità maggiore che all’altro estremo, 6, Dispositivo anulare di blocco (10) secondo rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che nella posizione di riposo la sede a sottosquadro (19) che è prossima alla posizione degli elementi di impegno ha altezza tale da permettere u n movimento elastico della lamina verso il fondo della cava. 7, Albero di rotazione (11) per una macchina di avvolgimento di bobine, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di dispositivi anulari di blocco secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti fra loro affiancati per accogliere su di sé anime di bobine da avvolgere, 8, Macchina multipla di avvolgimento contemporaneo di una pluralità di bobine, comprendente un albero di rotazione della bobine secondo la rivendicazione 7. 9, Macchina secondo rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto di prevedere un sistema (42) di scaricamento automatico delle bobine dall’albero di rotazione. 10. Macchina secondo rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che il sistema di scaricamento automatico delle bobine comprende uno spintore (44) motorizzato per muoversi parallelamente all’ albero e spingere lateralmente le bobine sull’ albero.