ITUB20159672A1 - Dispositivo anulare di blocco perfezionato per l'avvolgimento di bobine - Google Patents

Description

Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo “Dispositivo anulare di blocco perfezionato per avvolgimento di bobine”

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo anulare del tipo impiegato per il blocco e l’avvolgimento di bobine di nastro in macchine di avvolgimento multiple.

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 ritirabili 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 dali 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 così di avere 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.

Visto il numero di dispositivi che vengono impiegati su ciascun albero è essenziale che essi siano per quanto possibile semplici da costruire e da montare e robusti e di sicuro funzionamento. Fra l’altro, il malfunzionamento di uno di essi oltre ad impedire il corretto avvolgimento delle bobine interessate, può impedire il carico o lo scarico delle bobine dall’albero.

Nella tecnica nota è stato proposto di realizzare il movimento degli elementi di impegno alla rotazione dell’anello esterno per mezzo di cave a profondità crescente che sono scavate nella superficie circonferenziale dell’ anello interno ed entro le quali scorrono gli elementi di impegno alla rotazione dell’anello esterno. La spinta elastica degli elementi di impegno verso l’esterno è ottenuta mediante un corto spezzone di lamina elastica disposto in ciascuna cava e fissato ad un suo estremo mediante un ribattino o una vite passante mentre l’altro estremo (all’estremità della cava che corrisponde alla posizione di riposo) è lasciato libero.

Tale struttura è pero abbastanza complicata sia come realizzazione sia per il montaggio del dispositivo, specialmente se si desidera un soddisfacente numero di elementi di impegno lungo la circonferenza del dispositivo.

Inoltre, tale soluzione, oltre che essere complicata, limita l’entità dello scorrimento dell’elemento di blocco nella cava, poiché un tratto di estremità della cava è occupato dal ribattino. La forza elastica generata non è poi sempre soddisfacente. L’uso di lamine più robuste complicherebbe però ulteriormente la lavorazione e vi sono comunque limiti di ingombro che devono essere necessariamente soddisfatti.

Scopo generale della presente invenzione è fornire un dispositivo di blocco che sia di più semplice costruzione e montaggio e che abbia più soddisfacenti caratteristiche durante l’impiego.

In vista di tale scopo si è pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un dispositivo anulare di blocco per ravvolgimento di bobine, comprendente un anello interno e un anello esterno fra loro coassiali e radialmente sovrapposti per essere ruotatoli uno rispetto all’ altro, fra anello interno ed anello esterno essendo disposti elementi di impegno che si affacciano radialmente da aperture nell<1>anello esterno e che alla rotazione dell’ anello esterno sull’anello interno scorrono ciascuno in una propria cava estesa circonferenzialmente nell’anello interno, 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 elasticamente rientrabili contro l’azione di mezzi elastici di una quantità maggiore che nella seconda posizione angolare di blocco, caratterizzato dal fatto che ciascun elemento di impegno scorre su una lamina elastica posta nella rispettiva cava e che ha opposti estremi che sono innestati entro sedi a sottosquadro presenti nei corrispondenti opposti estremi della cava.

Anche un albero di rotazione con una pluralità di tali dispositivi è rivendicato.

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 un albero dotato di dispositivi anulari secondo l’invenzione;

-figura 2 rappresenta una vista in sezione di un dispositivo anulare realizzato secondo l’invenzione, presa lungo la linea II- II di figura 3;

-figura 3 rappresenta è una vista in sezione del dispositivo secondo l’invenzione, presa lungo la linea III- III di figura 2;

-figura 4 è una vista schematica laterale di una parte del dispositivo.

Con riferimento alle figure, in figura I sono mostrati schematicamente dispositivi IO secondo l’invenzione montati affiancati su un albero di rotazione 11 di una nota macchina di avvolgimento multiplo (non mostrata). I dispositivi saranno naturalmente impiegati in un numero variabile a seconda delle necessità per realizzare alberi più o meno lunghi e avvolgere più o meno bobine affiancate (di cui una, indicata con 30, è schematicamente mostrata in sezione in figura 1), come ovvio al tecnico del ramo.

Il dispositivo 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. Vantaggiosamente, le dimensioni dei fori sono tali da impedire la fuoriuscita completa degli elementi di impegno.

Gli anelli e gli elementi di impegno sono vantaggiosamente realizzati in metallo.

L’anello esterno è ruotatole 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 P 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 sono 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.

Come sarà anche chiaro nel seguito e come si vede ad esempio in figura 1, vantaggiosamente gli elementi di impegno si affacciano dall’anello esterno 13 alternativamente sfalsati su due diverse linee circonferenziali dell’anello esterno.

In figura 2 è mostrata una sezione del dispositivo in un piano normale all’asse di rotazione degli anelli e passante per gli elementi di impegno 14. Come si vede nella figura 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 2, 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 2) dove la lamina ha estremità più scostata dal fondo della cava e l’elemento di impegno, se spinto dall’ esterno, può rientrare elasticamente verso l’interno dell’anello, e la sua posizione di blocco (mostrata a tratteggio in figura 2) 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 e 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 2, 3 e 4.

Come si vede bene nelle figure 2 e 3, è anche stato previsto un dispositivo 20 di innesto elastico fra i due anelli nella posizione di riposo. Tale dispositivo di innesto 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 l’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.

Come si vede bene nelle figure 3 e 4, per il facile montaggio del dispositivo 10 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 4, 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, Panello 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 del tipo impiegato per blocco il blocco e l’avvolgimento di bobine di nastro che è di struttura semplice ed affidabile e che permette una adeguata forza elastica sugli elementi di innesto. La presenza delle sedi a sottosquadro ad entrambi gli estremi della lamina permette inoltre una più precisa regolazione della forza elastica di spinta della lamina lungo l’intero movimento degli elementi di impegno. La lamina può essere incurvata elasticamente realizzando un effetto di balestra. Inoltre, il dispositivo può ridurre o anche eliminare il problema dei dispositivi di tecnica nota di avere una posizione di riposo instabile.

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.

Claims (9)

1. Rivendicazioni 1. Dispositivo anulare di blocco (IO) per l’avvolgimento di bobine, comprendente un anello interno (12) e un anello esterno (13) fra loro coassiali e radialmente sovrapposti per essere ruotabili uno rispetto alPaltro, fra anello interno (12) ed anello esterno (13) essendo disposti elementi di impegno (14) che si affacciano radialmente da aperture nell’anello esterno e che alla rotazione dell’anello esterno (13) sull’anello interno (12) scorrono ciascuno in una propria cava (15) estesa circonferenzialmente nell’anello interno, Panello esterno essendo ruotatole 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 (14) essendo elasticamente rientrabili contro l’azione di mezzi elastici di una quantità maggiore che nella seconda posizione angolare di blocco, caratterizzato dal fatto che ciascun elemento di impegno scorre su una lamina elastica (17) posta nella rispettiva cava e che ha opposti estremi che sono innestati entro sedi a sottosquadro (18, 19) presenti nei corrispondenti opposti estremi della cava.
2. 2. Dispositivo anulare di blocco (10) secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ad un primo estremo la cava (15) ha una profondità maggiore che alPaltro estremo.
3. 3. Dispositivo anulare di blocco (10) secondo rivendicazione 1, 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 un movimento elastico della lamina verso il fondo della cava.
4. 4. Dispositivo anulare di blocco (10) secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le cave (15) sono distribuite alternativamente lungo due circonferenze dell’anello interno.
5. 5. Dispositivo anulare di blocco (10) secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le cave (15) hanno passaggi laterali (31) nella parete dell’anello interno e che sono destinati a permettere l’ingresso degli elementi di impegno (14) quando Panello interno viene assialmente inserito sull’anello esterno.
6. 6. Dispositivo anulare di blocco (10) secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli elementi di impegno sono sfere.
7. 7. Dispositivo anulare di blocco (10) secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che è presente un dispositivo (20) di innesto elastico fra i due anelli esterno e interno nella posizione di riposo.
8. 8. Dispositivo anulare di blocco (10) secondo rivendicazione 7, 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.
9. 9. Albero di rotazione (11) di 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.