ITFI20070218A1 - "tubiera con un utensile di taglio associato ad un organo di pressione" - Google Patents

Description

"TUBIERA CON UN UTENSILE DI TAGLIO ASSOCIATO AD UN ORGANO DI PRESSIONE"

DESCRIZIONE

Campo Tecnico

La presente invenzione riguarda macchine per la produzione di tubi tramite avvolgimento di strisce di materiale nastriforme, in particolare ma non esclusivamente strisce di cartone. Più in particolare, la presente invenzione riguarda macchine per la produzione in continuo di elementi tubolari tramite avvolgimento di una o più strisce di materiale nastriforme attorno ad un mandrino formatore, comprendenti un gruppo di taglio che suddivide l'elemento tubolare che viene formato in continuo attorno al mandrino formatore in singoli tubi di lunghezza definita.

Stato della Tecnica

Nella produzione di rotoli di materiale nastriforme, ad esempio rotoli di carta igienica, rotoli di carta asciugatutto, rotoli di non-tessuto, rotoli di nastro adesivo, di film plastico, di film metallizzato od altro, vengono comunemente utilizzati come anime di avvolgimento tubi di cartone od altro materiale, ottenuti tramite avvolgimento elicoidale di una o più strisce di materiale nastriforme tra loro incollate. In alcuni casi l'avvolgimento anziché essere elicoidale è longitudinale, cioè la o le strisce vengono alimentate parallelamente all'asse del mandrino avvolgitore e vengono fasciate attorno al mandrino stesso.

L'avvolgimento viene eseguito da macchine comunemente denominate tubiere, che presentano un mandrino formatore (fisso o supportato folle attorno al proprio asse) attorno a cui vengono avvolte la o le strisce di materiale nastriforme preventivamente provviste di uno strato di collante. Usualmente, l'avvolgimento viene ottenuto tramite un organo avvolgitore, tipicamente una cinghia continua, che forma una spira elicoidale attorno al mandrino e che provoca il trascinamento e l'avvolgimento delle strisce di materiale nastriforme. L'organo avvolgitore fornisce la spinta alle strisce avvolte elicoidalmente, per formare il manufatto tubolare e farlo avanzare lungo il mandrino di avvolgimento. In altre forme di realizzazione il gruppo od organo avvolgitore comprende ruote disposte attorno all'asse del mandrino, per eseguire l'avvolgimento della o delle strisce e l'avanzamento dell'elemento tubolare formato da detta o dette strisce avvolte attorno al mandrino.

Esempi di macchine di questo tipo sono descritti nei brevetti statunitensi 3.150.575; 3.220.320; 3.636.827; 3.942.418; 5.468.207; 5.873.806.

Le strisce di materiale nastriforme vengono avvolte in modo continuo e formano un tubo continuo che viene poi tagliato in spezzoni della lunghezza richiesta tramite organi di taglio disposti lungo il tubo in formazione.

Uno dei problemi che si riscontrano nella produzione e nel successivo utilizzo di questi tubi consiste nel fatto che non sempre l'incollaggio fra le strisce elicoidali di materiale nastriforme è di qualità sufficiente a mantenere l'integrità del tubo. Il manufatto tubolare si può, infatti, danneggiare, in particolare attorno alla zona in cui il manufatto tubolare continuo viene tagliato in spezzoni a causa della scarsa tenuta dell'incollaggio.

In WO-A-2004/101265 è descritta una tubiera in cui sono previsti organi di pressione che agiscono sulle strisce a valle del gruppo od organo formatore, per aumentare l'aderenza reciproca tra le strisce e quindi migliorare la resistenza meccanica del tubo ottenuto.

Sommario dell'invenzione

Per alleviare o risolvere in tutto od in parte i problemi sopra indicati, secondo un aspetto l'invenzione prevede una macchina per la produzione di tubi tramite avvolgimento di una o più strisce di materiale nastriforme comprendente un mandrino, un gruppo avvolgitore, un gruppo di taglio con almeno un utensile di taglio discoidale; in cui all'utensile di taglio è associato almeno un elemento di pressione per comprimere l'elemento tubolare tra il mandrino e l'elemento di pressione adiacentemente al taglio eseguito dall'utensile di taglio.

L'elemento di pressione consolida il materiale nastriforme avvolto attorno al mandrino nella zona adiacente al piano di taglio, su almeno un lato del piano di taglio. Quando è previsto un solo elemento di pressione esso è posizionato a valle dell'utensile di taglio rispetto al verso di avanzamento del tubo in formazione. In altre forme di realizzazione, possono essere previsti due elementi di pressione, su entrambe le facce dell'utensile di taglio, così da consolidare o rinforzare entrambe le estremità del tubo che viene tagliato dall'utensile.

Secondo alcune forme di realizzazione, l'elemento di pressione ha uno sviluppo circolare ed è sostanzialmente coassiale ed affiancato a detto utensile di taglio. Preferibilmente, l'utensile di taglio e l'elemento di pressione sono torsionalmente vincolati per ruotare l'uno con l'altro. In alcune forme di realizzazione, la rotazione può essere ottenuta per trascinamento da parte del tubo in formazione, per effetto dell'attrito tra il tubo e l'utensile di taglio e/o l'elemento di pressione. Preferibilmente, secondo altre forme di realizzazione, la rotazione è ottenuta tramite un sistema di trasmissione del moto all'utensile di taglio e/o all'elemento di pressione. Il moto di rotazione può essere ottenuto tramite uno specifico attuatore previsto a tale scopo, oppure può essere ottenuto tramite una opportuna trasmissione dal movimento del carro od altro organo che supporta l'utensile di taglio e che si muove per seguire il movimento di avanzamento del tubo in formazione.

In alcune forme di attuazione l'elemento di pressione comprende una rotella sostanzialmente coassiale ed affiancata all'utensile di taglio.

L'elemento di pressione può comprendere ad esempio una rotella con una superficie esterna sostanzialmente cilindrica che entra in contatto con l'elemento tubolare in formazione attorno al mandrino e con un organo elastico che consente lo spostamento della superficie cilindrica rispetto all'asse di rotazione.

Ad esempio, la rotella può comprendere un anello metallico od in altro materiale sostanzialmente rigido ed un nucleo in materiale elastico, ad esempio una gomma od una plastica. In una forma di realizzazione perfezionata, la rotella comprende un anello metallico ed un nucleo centrale, entrambi in materiale sostanzialmente rigido, quale acciaio od altro materiale metallico, ed un anello elastico interposto tra il nucleo centrale l'anello sostanzialmente rigido.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche e forme di attuazione dell'invenzione verranno descritte nel seguito con riferimento ai disegni allegati, e nelle annesse rivendicazioni.

Breve descrizione dei disegni

L'invenzione verrà meglio compresa seguendo la descrizione e l'unito disegno, il quale mostra una pratica forma di realizzazione non limitativa dell'invenzione. Più in particolare, nel disegno mostrano: la

Fig.1 una vista laterale schematica di una tubiera secondo l'invenzione; la

Fig.2 una vista laterale e parziale sezione, secondo la linea II-II di Fig.3, del gruppo di taglio; le

Figg.3 e 4 viste secondo III-III e IV-IV di Fig.2; la Fig.5 un ingrandimento di una vista longitudinale del coltello od utensile discoidale di taglio in una forma di realizzazione; la

Fig.5A una sezione analoga alla sezione di Fig.5 in cui è mostrato il funzionamento del dispositivo di taglio e pressione; e la

Fig.6 una sezione longitudinale di un utensile discoidale di taglio in una seconda forma di realizzazione.

Descrizione dettagliata di forme di attuazione dell'invenzione

In Fig.1 è schematicamente e sinteticamente illustrata una tubiera per la produzione di tubi tramite avvolgimento continuo elicoidale di una o più strisce S di materiale nastriforme N. Una o più di queste strisce vengono alimentate attorno ad un mandrino di avvolgimento o mandrino formatore per avvolgersi elicoidalmente attorno al mandrino stesso, con un opportuno angolo di inclinazione. Con 5 è complessivamente indicato un gruppo avvolgitore che, nell'esempio illustrato, comprende una cinghia 7 rinviata attorno a pulegge 9 e 10, di cui con 9A e 10A sono indicati gli assi di rotazione. Un ramo della cinghia si estende direttamente dalla puleggia 9 alla puleggia 10, passando dietro al mandrino 1 (nel disegno), mentre l'altro ramo indicato con 7A forma una spira 13 attorno al mandrino di avvolgimento 1 ed alla od alle strisce di materiale nastriforme N che si avvolgono attorno al mandrino 1 per formare un elemento tubolare T. Con 15 è indicato il gruppo che supporta le pulegge 9 e 10. Il gruppo 15 può essere registrato per assumere una inclinazione variabile tramite una barra filettata 17 ed un volantino di registrazione 19. Un ulteriore volantino di registrazione 21 serve a registrare la tensione della cinghia 7. Con 23 è indicato un motore che comanda la rotazione della puleggia 10 che in questo caso è una puleggia motrice.

Il mandrino 1 può essere montato folle tramite un supporto 1A alla struttura fissa 3 della macchina, ma non si esclude la possibilità che il mandrino N sia montato rigido, cioè non girevole attorno al proprio asse, sulla struttura 3.

Il gruppo di avvolgimento 5 è mostrato e descritto a solo titolo esemplificativo, poiché l'invenzione come appresso descritta in maggiore dettaglio può essere incorporata anche in macchine o tubiere con gruppi avvolgitori di forma diversa rispetto a quella rappresentata in figura e sopra descritta.

Con 31 è complessivamente indicato un gruppo di taglio dotato di un movimento secondo f31 parallelo all'asse del mandrino 1. Il movimento secondo f31 è comandato da un motore 33 il quale tramite una manovella 35 ed una biella 37 trasmette il moto ad un carro o slitta 39 scorrevole tramite pattini 40 su guide 41 sostanzialmente parallele al mandrino 1. Il gruppo di taglio 31 verrà descritto in maggiore dettaglio con riferimento alle Figg.2 a 5.

Il funzionamento della macchina sin qui descritta è di per sé conosciuto. In sintesi il gruppo avvolgitore 5 provoca l'avvolgimento elicoidale attorno al mandrino 1 e l'avanzamento parallelamente al mandrino stesso delle strisce di materiale nastriforme N per formare in continuo l'elemento tubolare T. Quest'ultimo viene tagliato in singoli tubi o spezzoni tramite il gruppo di taglio 31 che a tale scopo è dotato di un movimento alternato secondo la freccia f31.

Alla struttura fissa 3 della macchina sono fissate due estremità di una cinghia 51 od altro organo flessibile aperto, di cui con 51A sono indicate le estremità. Questa cinghia è rinviata attorno ad una serie di pulegge portate dal carro 39, cosicché il movimento alternato secondo f31 comandato dal motore 33 e dal meccanismo biella manovella 35, 37 viene trasformato in moto di rotazione alternato di almeno un utensile di taglio e di uno o più organi di supporto del tubo e del mandrino durante il taglio eseguito dal gruppo di taglio 31.

Più in particolare la cinghia 51 viene rinviata attorno ad un primo rullo 53 con un asse sostanzialmente a 90° rispetto alla direzione di movimento f31 del carrello 39.

La cinghia 51 viene poi rinviata attorno ad una puleggia 54 e da questa attorno ad un tenditore 55, una puleggia 57, una puleggia 59, un tenditore 61, nuovamente attorno alla puleggia 54 e da questa attorno ad un rullo 62 con un asse parallelo all'asse del rullo 51. Le pulegge ed i tenditori 54, 55, 57, 59 e 61 presentano tutti assi paralleli sostanzialmente all'asse del mandrino formatore 1 e quindi alla direzione f31 di movimento del carrello 39.

A ciascuna puleggia 54, 57 e 59 è solidale e coassiale una ulteriore puleggia indicata rispettivamente con 58, 60 e 64. Attorno alle pulegge 58, 60 e 64 sono rinviate cinghie 65, 67 e 69 che prendono il moto tutte dalla cinghia 51 e lo trasmettono a rispettive pulegge di rinvio 71, 73 e 79. Le pulegge coassiali 54 e 58 sono supportate folli tramite cuscinetti 79 su un perno 81; le pulegge 57 e 60 sono supportate folli su un perno 83 e le pulegge 59 e 64 sono a loro volta supportate folli su un perno 85. Come si osserva in particolare in Fig.3, le pulegge 71, 73 e 79 sono supportate da rispettivi bracci 87, 89 e 91, montati oscillanti attorno agli assi dei perni 81, 83 e 85. I bracci oscillanti sono tra loro vincolati tramite tiranti 95 e 97, cosicché il loro movimento di oscillazione sia simultaneo. Tale movimento è controllato per mezzo di una camma 99 (Fig.3) montata fissa sulla struttura 3 della macchina 2, con la quale coopera un rullino tastatore 101 montato folle su una appendice 103 costituente estensione del braccio oscillante 87.

Con questa disposizione, il movimento alternato secondo f31 del carro 39 provoca il movimento del tastatore 101 lungo la camma 99 la quale ha una forma tale da provocare la chiusura e l'apertura dei bracci 87, 89 e 91 le cui estremità portanti le pulegge 71, 73 e 79 si avvicinano e si allontanano rispetto all'asse A-A del mandrino 1.

Alle pulegge 71, 73 e 79 sono torsionalmente vincolati utensili di taglio e/o rotelle di contrasto. In una forma di realizzazione, alla puleggia 71 è torsionalmente vincolato un utensile di taglio discoidale, che nell'esempio illustrato assume la forma di un coltello circolare 107 (vedasi in particolare anche la Fig.5). A tal fine la puleggia 73 ed il coltello 107 sono supportati su un albero 109 supportato folle tramite cuscinetti ili sul braccio 87. Con B-B è indicato l'asse di rotazione dell'utensile 107 e della puleggia 73.

Come si vede in particolare nell'ingrandimento di Fig.5, su un lato dell'utensile di taglio o coltello discoidale 107 è associato un elemento di pressione 121. In alcune forme di realizzazione l'elemento di pressione 121 presenta la forma di una rotella con una superficie esterna 121A godronata o dentellata, cioè provvista di risalti di forma opportuna. In alcune forme di realizzazione i risalti della superficie 121A sostanzialmente cilindrica dell'elemento di pressione 121 possono essere risalti aventi uno sviluppo lineare parallelo all'asse di rotazione B-B dell'albero 109. In altre forme di realizzazione i risalti possono assumere forme tronco-piramidali.

Nella forma di realizzazione illustrata l'elemento di pressione 121 è composto sostanzialmente da un nucleo anulare 123 bloccato tra l'utensile di taglio discoidale 107 ed una flangia di bloccaggio 124. Attorno al nucleo centrale 123 è disposto un doppio anello elastico 125 che circonda il nucleo 123. In alcune forme di realizzazione, ciascun anello elastico 125 presenta una sezione circolare. In altre forme di realizzazione l'anello elastico 125 può essere monolitico, cioè può essere costituito da un unico elemento anulare anziché da un doppio elemento anulare come mostrato in Fig.5. Attorno all'anello elastico 125 è disposto un anello sostanzialmente rigido 127, sulla cui superficie esterna sostanzialmente cilindrica è realizzata la superficie 121A godronata o corredata di protuberanze come sopra descritto. Gli elementi 123, 125 e 127 formano in questo modo una rotella di pressione il cui diametro esterno è leggermente maggiore o circa uguale al diametro del coltello od utensile di taglio discoidale 107 ruotante attorno all'asse B-B. L'utensile di taglio 107 ed i vari componenti che formano l'elemento di pressione 121 sono bloccati assialmente sull'albero 109 tramite un disco 124.

Quando l'utensile di taglio 107 viene portato in condizioni operative (Fig.5A), esso è premuto contro la superficie dell'elemento tubolare T che viene gradualmente formato attorno al mandrino formatore 1. Anche l'anello sostanzialmente rigido 127 viene premuto contro la superficie esterna dell'elemento tubolare T e la sollecitazione applicata sull'anello sostanzialmente rigido 127 provoca uno schiacciamento localizzato dell'anello elastico 125, cosicché nella zona di contatto con l'elemento tubolare T in formazione attorno al mandrino 1 l'utensile di taglio 107 sporge leggermente rispetto alla superficie sostanzialmente cilindrica 121A dell'anello rigido 127 dell'elemento di pressione 121. In questo modo il bisello tagliente dell'utensile di taglio 107 può penetrare attraverso lo spessore dell'elemento tubolare T in formazione attorno al mandrino 1, mentre l'elemento di pressione 121 preme contro la superficie esterna dell'elemento tubolare T. Più esattamente, la rotella od elemento di pressione 121 preme contro quella porzione anulare dell'elemento tubolare T che si trova adiacentemente al piano di taglio definito dall'utensile discoidale ruotante 107 a valle (rispetto al movimento di avanzamento dell'elemento tubolare T) rispetto all'utensile di taglio 107 stesso. In questo modo la pressione esercitata dall'elemento di pressione 121 sulla superficie esterna dell'elemento tubolare T durante il taglio serve a consolidare la zona del tubo ottenuto dal taglio dell'elemento tubolare continuo T adiacentemente al piano di taglio in corrispondenza di una delle due estremità del tubo stesso.

Questa zona di estremità del tubo è la più fragile e più soggetta a danneggiamenti dovuti ad una imperfetta adesione del materiale nastriforme avvolto che forma l'elemento tubolare T. L'elemento di pressione 121, quindi, stabilizza e rende più resistente proprio la zona più debole di spezzone di ciascun tubo.

La pressione di taglio e la pressione esercitata dall'elemento di pressione 121 contro il tubo in formazione attorno al mandrino formatore 1 vengono ottenute per effetto della spinta della camma 99 contro il tastatore 101 portato folle dall'appendice 103. Non si esclude la possibilità che la camma 99, anziché fissa alla struttura 3 della macchina 2, sia dotata di un movimento oscillante per portarsi alternativamente in una posizione di lavoro ed in una posizione fuori lavoro. Qualunque sia la soluzione adottata, cioè con camma 99 fissa o mobile, l'eventuale movimento della camma e la forma della camma stessa fanno in modo che il complesso formato dai bracci 87, 89 e 91 si trova nella posizione di maggiore vicinanza al mandrino 1 quando il carro 39 si sposta nel verso di avanzamento dell'elemento tubolare T in formazione, cioè nella fase di taglio. Viceversa, nel movimento inverso, durante il quale il carro 39 con l'utensile di taglio da esso portato si avvicina nuovamente al gruppo formatore 5, la forma della camma 99 e/o il suo spostamento in allontanamento dal tastatore 101 fanno sì che i bracci 87, 89 e 91 si allontanino dall'asse A-A del mandrino formatore 1. Una molla 131 porta i bracci nella posizione divaricata rispetto all'asse A-A del mandrino 1.

In una forma di realizzazione, anziché un singolo utensile di taglio possono essere previsti due o tre utensili di taglio coassiali alle pulegge 71, 73 e 79. Nella forma di realizzazione illustrata, viceversa, mentre coassialmente alla puleggia 71 è montato un utensile discoidale di taglio 107 con il relativo elemento di pressione 121, coassialmente alle restanti pulegge 73 e 79 è montata una semplice rotella di appoggio, su cui si scaricano le sollecitazioni di pressione esercitate dall'elemento di pressione 121 e dall'utensile di taglio 107.

In una forma di realizzazione modificata, mostrata in Fig.6, alla puleggia 73 a cui è coassiale e torsionalmente solidale l'utensile di taglio 107, sono solidali due elementi di pressione indicati con 120A e 120B. I due elementi di pressione 120A e 120B sono disposti adiacentemente alle due facce dell'utensile di taglio discoidale o coltello discoidale 107. Ciascun elemento di pressione 120A, 120B presenta un nucleo centrale indicato con 123A e 123B rispettivamente. Attorno ai nuclei centrali 123A, 123B sono disposti anelli elastici 125A, 125B, attorno ai quali a loro volta sono disposti anelli sostanzialmente rigidi 127A, 127B sostanzialmente analoghi per forma e funzione all'anello sostanzialmente rigido 127 di Fig.5. Gli elementi di pressione 120A, 120B e l'utensile di taglio o coltello discoidale 107 sono bloccati da una flangia o disco 124 analogamente a quanto illustrato in Fig.5.

Con la disposizione di Fig.6 si ottiene un effetto di compressione e stabilizzazione del materiale formante il tubo sia a monte che a valle del piano di taglio definito dall'utensile di taglio discoidale 107, cosicché in definitiva ciascun tubo ottenuto dal taglio dell'elemento tubolare continuo T presenta entrambe le estremità consolidate grazie alla pressione esercitata dai due elementi di pressione 120A, 120B.

E' inteso che il disegno non mostra che una esemplificazione data solo quale dimostrazione pratica dell'invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto alla base dell'invenzione. L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle rivendicazioni con riferimento alla descrizione ed al disegno, e non limita l'ambito della protezione rappresentata dalle rivendicazioni.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Una macchina per la produzione di tubi tramite avvolgimento di una o più strisce di materiale nastriforme comprendente: - un mandrino; - un gruppo avvolgitore cooperante con detto mandrino per avvolgere detta o dette strisce di materiale nastriforme attorno a detto mandrino e formare un elemento tubolare; - un gruppo di taglio con almeno un utensile di taglio discoidale per suddividere detto elemento tubolare in tubi di lunghezza predeterminabile; caratterizzata dal fatto che a detto utensile di taglio è associato almeno un elemento di pressione per comprimere l'elemento tubolare tra detto mandrino e detto elemento di pressione adiacentemente al taglio eseguito da detto utensile di taglio.
2. 2. Macchina come da rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto elemento di pressione ha uno sviluppo circolare ed è sostanzialmente coassiale ed affiancato a detto utensile di taglio.
3. 3. Macchina come da rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto elemento di pressione ruota solidalmente a detto utensile di taglio.
4. 4. Macchina come da rivendicazione 1 o 2 o 3, caratte rizzata dal fatto che detto elemento di pressione comprende una rotella sostanzialmente coassiale ed affiancata a detto utensile di taglio.
5. 5. Macchina come da rivendicazione 1 o 2 o 3, caratterizzata dal fatto che detto elemento di pressione agisce a valle dell'utensile di taglio nel verso di avanzamento dell'elemento tubolare da tagliare.
6. 6. Macchina come da rivendicazione 2, 3 o 4, caratterizzata dal fatto che detto elemento di pressione comprende due organi a sviluppo sostanzialmente circolare, affiancati alle due facce di detto utensile di taglio.
7. 7. Macchina come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento di pressione comprende una rotella con una superficie esterna sostanzialmente cilindrica che entra in contatto con l'elemento tubolare in formazione attorno al mandrino e con un organo elastico che consente lo spostamento della superficie cilindrica rispetto all'asse di rotazione dell'elemento di pressione.
8. 8. Macchina come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento di pressione comprende una rotella con un nucleo centrale, un anello elastico circondante detto nucleo centrale ed un anello sostanzialmente rigido, posizionato attorno all'anello elastico.
9. 9. Macchina come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento di pressione comprende su ciascun lato dell'utensile di taglio una rotella con un nucleo centrale, un anello elastico circondante detto nucleo centrale, ed un anello sostanzialmente rigido posizionato attorno all'anello elastico.
10. 10. Macchina come da rivendicazione 8 o 9, caratterizzata dal fatto che il diametro esterno dell'anello sostanzialmente rigido è leggermente maggiore del diametro di detto utensile di taglio, l'anello elastico deformandosi per schiacciamento e consentendo all'utensile di taglio di sporgere radialmente rispetto all'anello sostanzialmente rigido.
11. 11. Macchina come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento di pressione presenta una superficie circa cilindrica godronata cooperante con detto mandrino, l'elemento tubolare venendo compresso fra il mandrino e la superficie godronata di detto elemento di pressione.
12. 12. Macchina come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una o più rotelle di supporto, posizionate attorno al mandrino, su cui viene scaricata la spinta dell'utensile di taglio e dell'elemento di pressione.