ITTO20130616A1 - Alimentatore di filato munito di tamburo avvolgi-trama e di dispositivo frena-trama controllato in retroazione - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:

"Alimentatore di filato munito di tamburo avvolgi-trama e di dispositivo frena-trama controllato in retroazione"

Il presente trovato riguarda un alimentatore di filato munito di tamburo avvolgi-trama e di dispositivo frena-trama controllato in retroazione.

Come noto, un generico alimentatore di filato può comprendere un tamburo che porta avvolto su di sé un filato atto a svolgersi su richiesta di una generica macchina tessile, quale una macchina da maglieria o un telaio. Prima di entrare nella macchina tessile, il filato in svolgimento dal tamburo passa attraverso un dispositivo frena-trama che ne controlla la tensione meccanica.

In EP 0707 102, il dispositivo frena-trama è costituito da un corpo troncoconico cavo sospinto elasticamente contro l'estremità d'uscita del tamburo da una raggiera di molle aventi le loro estremità interne ancorate alla base minore del corpo troncoconico e le loro estremità esterne ancorate ad un supporto anulare mobile assialmente su comando di un meccanismo a vite/madrevite azionato da un motore. Il filato in uscita dall'alimentatore scorre premuto tra il tamburo e l'elemento tronco conico cavo, ricevendo pertanto un'azione frenante per attrito. Il motore che comanda il meccanismo a vite/madrevite è controllato da un anello di retroazione che modula l'azione frenante esercitata dal dispositivo frena-trama in base al segnale ricevuto da un sensore di tensione disposto a valle del dispositivo stesso, al fine di mantenere la tensione del filato in uscita dal tamburo sostanzialmente costante su un valore prestabilito.

Un inconveniente dei dispositivi frena-trama controllati in retroazione noti, quale il dispositivo descritto in EP 0707 102, è che essi sono in grado di esercitare forze di frenatura relativamente basse, p.es., dell'ordine dei 20 cN nei processi di maglieria. Tuttavia, come ben noto all'esperto del ramo, talune applicazioni, quale l'inserzione di "lay-in yarn" nelle macchine da maglieria circolari, richiedono tensioni di alimentazione del filato maggiori, fino a 100-200 cN. Per tali applicazioni, oggigiorno si usano alimentatori di filato cosiddetti "positivi", in cui il filato è avvolto su un tamburo rotante ad una velocità sincronizzata con la macchina a valle; tuttavia, è ben noto nel ramo che tali sistemi non sono adatti a talune lavorazioni, p.es., lavorazioni jacquard.

Pertanto, lo scopo principale del presente trovato è quello di realizzare un alimentatore di filato munito di tamburo e di un dispositivo frena-trama controllato in retroazione che sia in grado di applicare al filato forze di frenatura considerevolmente maggiori rispetto ai sistemi noti del tipo sopra descritto.

Il suddetto scopo ed altri vantaggi, quali risulteranno più chiaramente dal seguito della descrizione, sono raggiunti dall'alimentatore di filato avente le caratteristiche esposte nella rivendicazione 1, mentre le rivendicazioni dipendenti definiscono altre caratteristiche vantaggiose del trovato, ancorché secondarie.

Si descriverà ora in maggior dettaglio il trovato, con riferimento ad alcune sue realizzazioni preferite ma non esclusive, illustrate al titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni in cui:

la Fig. 1 è una vista in sezione assiale rispetto all'asse del tamburo di una porzione terminale di uscita dell'alimentatore di filato secondo il trovato;

la Fig. 2 è una vista schematica in elevazione laterale di un componente del dispositivo frena-trama incorporato nell'alimentatore di filato di Fig.1;

la Fig. 3 è una vista prospettica illustrante un dispositivo frena-trama incorporato nell'alimentatore di filato secondo una prima realizzazione alternativa del trovato;

la Fig. 4 è una vista prospettica illustrante separatamente un componente del dispositivo frena-trama di Fig.3 in scala ingrandita;

la Fig. 5 è una vista prospettica illustrante un dettaglio del dispositivo frena-trama di Fig. 3 da una diversa angolazione ed in scala ingrandita;

la Fig. 6 è una vista in elevazione laterale del dispositivo frena-trama di Fig.3 in una prima configurazione operativa;

la Fig. 7 è una vista in elevazione laterale del dispositivo frena-trama di Fig.3 in una seconda configurazione operativa;

la Fig. 8 è una vista prospettica illustrante un dispositivo frena-trama incorporato nell'alimentatore di filato in una seconda realizzazione alternativa del trovato;

la Fig. 9 è una vista prospettica illustrante isolatamente alcuni componenti inerconnessi del dispositivo frena-trama di Fig.8;

la Fig. 10 è una vista in sezione assiale rispetto all'asse motore del dispositivo frenatrama di Fig.8 in una prima configurazione operativa;

la Fig. 11 è una vista in sezione assiale del dispositivo frena-trama di Fig. 8 in una seconda configurazione operativa;

la Fig. 12 è una vista schematica in sezione assiale di un ulteriore componente del dispositivo frena-trama incorporato nell'alimentatore di filato di Fig.1.

Con riferimento alle Figure sopra elencate, un alimentatore di filato 10 comprende un tamburo 12 che porta avvolto su di sé un filato Y. Su richiesta di una generica macchina tessile, quale una macchina da maglieria circolare (non illustrata), le spire si svolgono dal tamburo 12, quindi attraversano un gruppo frenante supportato da un braccio 20 solidale al tamburo 12, e infine vengono alimentate alla macchina tessile.

Il gruppo frenante comprende un dispositivo frena-trama passivo 22 di tipo convenzionale, atto ad applicare un'azione frenante prestabilita, non-controllata, sul filato in svolgimento dal tamburo 12 in corrispondenza della sua estremità d'uscita 12a, ed un dispositivo frena-trama controllato 24 controllato in retroazione, atto ad esercitare un'azione frenante modulata sul filato in uscita dal dispositivo frena-trama passivo 22, allo scopo di stabilizzare la tensione del filato su un valore desiderato.

In modo di per sé noto, il dispositivo frena-trama passivo 22 comprende un corpo troncoconico cavo 26 sospinto elasticamente con la sua superficie interna contro l'estremità d'uscita 12a del tamburo 12. Il corpo troncoconico cavo 26 è supportato coassialmente al tamburo 12 da una raggiera di molle quali 27 aventi le loro estremità interne 27a ancorate ad un anello 28 fissato alla base minore del corpo tronco conico 26, e le loro estremità esterne 27b ancorate ad un supporto anulare 29 mobile assialmente su comando di un meccanismo vite/madrevite 30 incorporato nel braccio 20. Il meccanismo vite/madrevite 30 può essere azionato manualmente tramite una manopola 34 per regolare la pressione esercitata dal corpo troncoconico cavo 26 contro il tamburo 12 e, di conseguenza, la forza di frenatura applicata sul filato in uscita Y che scorre premuto tra il tamburo 12 ed il corpo troncoconico cavo 26.

Il dispositivo frena-trama controllato 24 secondo il trovato comprende una prima serie di quattro rebbi disposti a pettine 36 fissati orizzontalmente, e trasversalmente alla direzione di scorrimento del filato, ad un supporto 38 avvitato al braccio 20, ed una seconda serie di tre rebbi disposti a pettine 40, inseriti in configurazione alternata tra i rebbi 36 della prima serie e solidali ad una slitta 42 ancorata allo stelo di azionamento 44 di un attuatore lineare passo-passo 46 disposto con asse perpendicolare al piano definito dai rebbi 36 della prima serie. Il filato Y in svolgimento dal tamburo 12 è inserito scorrevolmente a zig-zag tra i rebbi 36 della prima serie ed i rebbi 40 della seconda serie e, nello scorrere, riceve dai rebbi un'azione frenante per attrito che varia per intensità in funzione dell'ampiezza angolare delle porzioni di rebbi impegnate dal filato, in base alla relazione esponenziale definita dalla formula:

<Fout = Fineµ(N-1)α>

,

dove Foutè la tensione del filato in uscita, Finè la tensione del filato in ingresso regolabile manualmente mediante il dispositivo frena-trama passivo 22, µ è il coefficiente d'attrito tra il filato ed i rebbi 36, 40, N è il numero totale di rebbi, ed α è l'ampiezza angolare delle porzioni di rebbi impegnate dal filato (Fig. 2), che dipende dalla posizione della seconda serie di rebbi 40 rispetto alla prima serie di rebbi 36, determinata dalla posizione x (Fig.2) dello stelo 44 dell'attuatore lineare passo-passo 46.

Un'unità di controllo CU (solo schematizzata in Fig.1) è programmata per pilotare in retroazione l'attuatore lineare passo-passo 46 in base al segnale di tensione T ricevuto da un sensore tensione 50 disposto a valle del dispositivo frena-trama controllato 24, in modo da mantenere la tensione dei filato in uscita dal tamburo 12 sostanzialmente costante su un valore desiderato. Il sensore 50 è munito di un'interfaccia circuitale 52 provvista di un microprocessore µP, tramite la quale comunica con l'unità di controllo CU, entrambe le parti essendo ricevute in un alloggiamento 54 fissato all'estremità libera del braccio 20.

La programmazione dell'unità di controllo CU per il controllo in retroazione dell'attuatore lineare passo-passo 46 rientra nelle normali conoscenze del tecnico del ramo e pertanto non sarà qui approfondita.

Come illustrato in Fig. 12, in modo di per sé noto l'attuatore lineare passo-passo 46 comprende genericamente un corpo cilindrico cavo 46a che alloggia una molteplicità di avvolgimenti di statore 46b affacciantisi ad un rotore 46c supportato coassialmente all'interno dello corpo 46a. Il rotore 46c è calettato su una madrevite 46d supportata girevolmente su cuscinetti 46e ed impegnante uno stelo filettato, che coincide con lo stelo 44 delle Figg. 1 e 2, il quale è guidato a scorrere assialmente rispetto al corpo 46a da mezzi di guida (non illustrati). In altre parole, l'attuatore lineare passo-passo 46 è composto da un motore passo-passo e da mezzi di trasmissione che convertono il moto rotatorio del rotore 46c del motore 46 in moto traslatorio dello stelo filettato 44.

Come illustrato nelle Figure, i rebbi 36, 38 presentano tutti preferibilmente un profilo cilindrico del medesimo diametro. Inoltre, tutti i rebbi 36, 38 sono vantaggiosamente realizzati in materiale ceramico, nel qual caso il coefficiente d'attrito può tipicamente variare nell'intervallo tra 0,2 e 0,3 circa a seconda del tipo di filato.

Tra il dispositivo frena-trama passivo 22 ed il dispositivo frena-trama controllato 24, il filato Y attraversa un primo occhiello guidafilo 56 fissato al braccio 20. Inoltre, il filato Y attraversa anche un secondo occhiello guidafilo 58 ed un terzo occhiello guida-filo 60, fissati all'alloggiamento 54 del sensore di tensione 50 rispettivamente a monte ed a valle della sua estremità sensibile 50a.

Nel funzionamento, per primo si imposta il livello minimo desiderato della tensione di alimentazione regolando manualmente il dispositivo frena-trama passivo 22. Il dispositivo frena-trama controllato 24 amplifica l'azione frenante esercitata dal dispositivo frena-trama passivo 22 in modo da stabilizzare sostanzialmente la tensione di alimentazione del filato su un valore desiderato che, come l'esperto del ramo potrà apprezzare, potrà essere molto più alto rispetto ai valori di tensione massimi raggiungibili coi dispositivi frena-trama controllati noti. In particolare, si è constatato che, grazie alla legge esponenziale che lega la tensione in uscita Foutdel filato Y all'angolo α, è possibile regolare la forza di frenatura esercitata dal gruppo frenante nell'intervallo da 0 a oltre 200 cN, come richiesto per taluni applicazioni quali quelle citate nell'antefatto della descrizione.

Le Figg. 3-7 illustrano il dispositivo frena-trama controllato secondo una prima realizzazione alternativa del trovato. Il dispositivo frena-trama controllato 124 comprende una prima serie di sei rebbi arcuati disposti a pettine, fissati ad una piastra di supporto 138. La prima serie di rebbi comprende due pettini, ognuno dei quali presenta tre rebbi 136a, 136b protendentisi monoliticamente da una base 136a', 136b', tramite la quale sono fissati uno di fianco all'altro ad uno spallamento 138a della piastra di supporto 138. La piastra 138 supporta una staffa oscillante 142 imperniata tra due bracci 138b, 138 attorno ad un primo asse A1. La staffa 142 supporta una seconda serie di sei rebbi disposti a pettine, arcuati in senso opposto ai rebbi 136a, 136b della prima serie ed inseriti in configurazione alternata tra essi. Anche la seconda serie di rebbi comprende due pettini 140a, 140b disposti affiancati, identici ai pettini 136a, 136b fissati alla piastra 138. La staffa 142 è oscillabile su comando di un motore passo-passo 146 tramite mezzi moltiplicatori di coppia che saranno descritti in maggior dettaglio più avanti, per variare la posizione dei rebbi 140a, 140b della seconda serie rispetto ai rebbi 136a, 136b della prima serie tra le due posizioni di fine corsa rispettivamente illustrate nelle Figg.6 e 7.

Il motore passo-passo 146 è fissato alla piastra di supporto 138 col suo asse A2 trasversale all'asse A1 d'imperniamento della staffa 142 e, in questa realizzazione, i mezzi moltiplicatori di coppia comprendono una camma costituita da un elemento cilindrico 152 calettato coassialmente sull'albero motore 144 del motore 146 e presentante una scanalatura sagomata 154 sulla sua superficie esterna, la quale è impegnata scorrevolmente da una spina 156 supportata in posizione disassata rispetto all'asse A1 da una leva 158 protendentesi radialmente dalla staffa 142.

Nell'esempio illustrato, la scanalatura 154 presenta un profilo elicoidale a passo costante sviluppantesi intorno all'asse dell'elemento cilindrico 152. Tuttavia, tale profilo potrà essere variato allo scopo di modificare la legge di apertura/chiusura del dispositivo frena-trama. Per esempio, il passo dell'elica potrà essere ridotto in un certo tratto longitudinale dell'elemento cilindrico 152 per aumentare la precisione della regolazione della frenatura nel tratto corrispondente della corsa del dispositivo frena-trama.

Le Figg. 8-11 illustrano il dispositivo frena-trama controllato 224 in una seconda realizzazione alternativa del trovato, che differisce dalla realizzazione precedente solo per ciò che concerne i mezzi moltiplicatori di coppia. Pertanto, non si ripeterà la descrizione delle parti in comune con la realizzazione precedente.

In questa realizzazione, i mezzi moltiplicatori di coppia comprendono una manovella 252 calettata sull'albero motore 244 del motore 246. La manovella 252 presenta una sede cilindrica 251, il cui asse A3 è inclinato di un angolo θ rispetto all'asse A4 del motore 246 e lo interseca in un punto P giacente sull'asse d'imperniamento A5 della staffa 242. La staffa 242 è munita di un primo perno 253 il cui asse A6 è perpendicolare all'asse d'imperniamento A5 della staffa 242 e lo interseca nel punto P. Il primo perno 253 è impegnato girevolmente da una boccola 255, la quale è munita di un secondo perno 257 che si protendente radialmente ad angolo retto verso l'esterno ad impegnare girevolmente la sede cilindrica 251. In pratica, il sistema di perni sopra descritto realizza un giunto a croce avente un ramo imperniato obliquamente alla manovella e l'altro ramo imperniato alla staffa. Pertanto, anche in questo caso, la rotazione del motore provoca l'oscillazione della staffa 242, e quindi dei rebbi 240a, 240b della seconda serie, tra le due posizioni di fine corsa illustrate nelle Figg. 10 e 11 rispettivamente, tale oscillazione presentando un'ampiezza pari a 2θ.

Si sono descritte alcune realizzazioni preferite del trovato, ma naturalmente il tecnico del ramo potrà apportare diverse modifiche e varianti nell'ambito delle rivendicazioni. Per esempio, benché nella presente descrizione si sia sempre fatto riferimento motori passo-passo, sarà naturalmente possibile utilizzare altri tipi di motori elettrici in configurazione lineare o rotativa, in particolare motori brushless. Inoltre, nella prima realizzazione lo stelo dell'attuatore lineare potrà anche essere disposto obliquamente, p.es., in senso laterale, rispetto alla direzione di scorrimento del filato, purché lo stelo trasli in una direzione tale da provocare una progressiva variazione dell'ampiezza angolare α delle porzioni di rebbi impegnate dal filato. Inoltre, il numero di rebbi sia fissi che mobili potrà essere aumentato o ridotto a seconda delle esigenze, allo scopo rispettivamente di innalzare od abbassare il livello medio della forza di frenatura applicata al filato. Anche il materiale in cui sono realizzati i rebbi potrà essere diverso, p.es., acciaio temprato, benché la ceramica sia da ritenersi un materiale preferito per la sua elevata resistenza all'usura. Naturalmente, la formula sopra riportata, che lega le tensioni del filato a monte e a valle del freno in relazione all'angolo α, è applicabile alla realizzazione qui descritta a titolo esemplificativo, in cui tutti i rebbi presentano un profilo cilindrico del medesimo diametro almeno nella zona di contatto col filato, e sono tra loro equidistanziati di modo che l'angolo α sia uguale per tutti i rebbi. Tuttavia, alla luce degli insegnamenti qui riportati l'esperto del ramo potrà facilmente ricavare formule applicabili ad altre geometrie in cui, p.es., i rebbi presentano diametri diversi e/o non sono tutti equidistanziati tra loro. Non da ultimo, i mezzi di trasmissione e/o moltiplicatori di coppia che collegano i rebbi mobili al motore elettrico nelle varie realizzazioni potranno essere sostituiti da altri sistemi di uso convenzionale, p.es., sistemi ad ingranaggi o leverismi di vario genere, che potranno essere escogitati dall'esperto del ramo.

Claims (11)

1. "Alimentatore di filato munito di tamburo avvolgi-trama e di dispositivo frena-trama controllato in retroazione" Rivendicazioni 1. Alimentatore di filato (10), comprendente - un tamburo (12) portante avvolto su di sé un filato (Y) atto a svolgersi su richiesta di una macchina tessile a valle, e - un dispositivo frena-trama passivo (22) disposto per esercitare un'azione frenante prestabilita, non-controllata sul filato (Y) in svolgimento dal tamburo (12), caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre - un dispositivo frena-trama controllato (24) disposto a valle di detto dispositivo frena-trama passivo (22) e munito di - una prima serie di rebbi disposti a pettine (36), - una seconda serie di rebbi disposti a pettine (40) inseriti in configurazione alternata tra i rebbi (36) della prima serie, detto filato (Y) essendo inserito scorrevolmente a zig-zag tra le due serie di rebbi (36, 40) per ricevere da essi un'azione frenante per attrito di intensità variabile in funzione della posizione di detta seconda serie di rebbi (40) rispetto a detta prima serie di rebbi (36), e - un motore elettrico (46) operativamente collegato per movimentare detta seconda serie di rebbi (40) rispetto a detta prima serie di rebbi (36) in modo tale da regolare l'intensità di detta azione frenante per attrito, - un sensore di tensione (50) disposto a valle di detto dispositivo frena-trama controllato (24) per misurare la tensione del filato (Y) in svolgimento dal tamburo (12) e generare un segnale di tensione (T) corrispondente, e - un'unità di controllo (CU) collegata per pilotare in retroazione detto motore elettrico (46) in base a detto segnale di tensione (T) in modo da stabilizzare sostanzialmente la tensione del filato (Y) su un valore desiderato.
2. 2. Alimentatore di filato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta seconda serie di rebbi (40) è fissata ad uno stelo (44) guidato a traslare assialmente su comando di detto motore elettrico (46a, 46b, 46c) tramite mezzi di conversione del moto da rotativo a traslatorio (46d, 46f).
3. 3. Alimentatore di filato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta seconda serie di rebbi (140, 240) è fissata ad una staffa (142, 242) oscillante attorno ad un asse d'imperniamento (A1, A5) su comando di detto motore elettrico (146, 246) tramite mezzi moltiplicatori di coppia.
4. 4. Alimentatore di filato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi moltiplicatori di coppia comprendono una camma (152, 154) solidale all'albero motore (144) di detto motore elettrico (146) ed impegnata operativamente da un elemento d'impegno (156) fissato a detta staffa (142) in posizione disassata rispetto al suo asse d'imperniamento (A1, A5).
5. 5. Alimentatore di filato secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta camma è costituita da un elemento cilindrico (152) calettato coassialmente sull'albero motore (144) del motore elettrico (146) e presentante una scanalatura sagomata (154) sulla sua superficie esterna, e detto elemento d'impegno consiste in una spina (156) impegnante scorrevolmente detta scanalatura sagomata (154).
6. 6. Alimentatore di filato secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta scanalatura (154) presenta un profilo sostanzialmente elicoidale sviluppantesi intorno all'asse dell'elemento cilindrico (152).
7. 7. Alimentatore di filato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi moltiplicatori di coppia comprendono un giunto a croce avente un ramo imperniato ad una manovella (252) calettata sull'albero motore (244) del motore elettrico (246), attorno ad un asse (A3) obliquo ed incidente rispetto all'asse (A4) del motore elettrico (246), e l'altro ramo imperniato a detta staffa (242) attorno ad un asse (A6) perpendicolare all'asse d'imperniamento (A5) della staffa (242).
8. 8. Alimentatore di filato secondo una delle rivendicazioni 3-7, caratterizzato dal fatto che i rebbi di detta prima serie e i rebbi di detta seconda serie presentano profili arcuati contrapposti.
9. 9. Alimentatore di filato secondo una delle rivendicazioni 1-8, in cui tutti i rebbi (36, 40) sono equidistanziati tra loro e, almeno nella zona di contatto col filato, presentano un profilo cilindrico del medesimo diametro, caratterizzato dal fatto che detta unità di controllo (CU) è programmata per pilotare detto motore (46) in base alla formula: <Fout = Fineµ(N-1)α> , dove Foutè la tensione del filato in uscita, Finè la tensione del filato in ingresso, µ è il coefficiente d'attrito tra il filato e detti rebbi (36, 40), N è il numero totale di rebbi, ed α è l'ampiezza angolare delle porzioni di rebbi impegnate dal filato.
10. 10. Alimentatore di filato secondo una delle rivendicazioni 1-9, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo frena-trama passivo (22) comprende un corpo sostanzialmente troncoconico cavo (26) sospinto con la sua superficie interna contro l'estremità d'uscita (12a) del tamburo (12) da un supporto (29) che è collegato a detto corpo sostanzialmente troncoconico cavo (26) tramite mezzi elastici (27) ed è mobile assialmente, su comando di mezzi di regolazione manuali (30, 34), per variare la pressione esercitata dal corpo sostanzialmente troncoconico cavo (26) contro il tamburo (12).
11. 11. Alimentatore di filato secondo una delle rivendicazioni 1-10, caratterizzato dal fatto che detto motore elettrico è un motore passo-passo.