ITMI20011738A1

ITMI20011738A1 - Sistema di movimentazione per cancello, porta o portone scorrevole

Info

Publication number: ITMI20011738A1
Application number: IT2001MI001738A
Authority: IT
Inventors: Luigi Celani
Original assignee: Prastel Spa
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2003-02-07
Also published as: ITMI20011738A0; DE60209800D1; US20040187390A1; ATE319905T1; ES2260502T3; EP1421248B1; CN1551942A; DE60209800T2; WO2003014507A1; EP1421248A1; CN1252368C

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE PER CANCELLO, PORTA O PORTONE SCORREVOLE”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di movimentazione per un cancello, porta o portone scorrevole.

In seguito verrà utilizzato il termine cancello scorrevole, fermo restando che con tale termine si intende anche una porta o portone scorrevole, traslante su un sistema di guida.

Un cancello scorrevole comprende un cancello vero e proprio montato traslante su un sistema di guide per chiudere o aprire un passaggio.

Generalmente il cancello è montato su ruote con cuscinetti a sfere o a rulli, per poter traslare su un binario di guida o rotaia, lungo un percorso generalmente rettilineo. In alternativa il cancello può essere montato sospeso dall’alto con carrelli di guida a terra.

Per la movimentazione del cancello scorrevole sono noti dispositivi di movimentazione comprendenti un meccanismo ad ingranaggi costituito dall’ accoppiamento tra una cremagliera e una corona dentata. La cremagliera è solidale al cancello e disposta orizzontalmente, quasi per tutta la lunghezza del cancello, e la corona dentata è collegata ad un riduttore di un motore elettrico montato su un supporto solidale al suolo. Tale riduttore, può essere ad esempio un riduttore ad ingranaggi o un riduttore a vite. L’asse della corona dentata è sostanzialmente ortogonale alla direzione orizzontale di traslazione del cancello.

In questo modo il motore aziona il riduttore che mette in rotazione la corona dentata i cui denti ingranano entro le scanalature della cremagliera, spingendo i denti della cremagliera. Come risultato il movimento rotatorio della ruota dentata provoca un movimento traslatorio della cremagliera che, essendo solidale al cancello, lo trascina in traslazione.

Generalmente i cancelli scorrevoli sono molto pesanti. Alcuni cancelli possono raggiungere il peso di 1500 Kg. Per questo motivo, e poiché i denti della corona dentata agiscono direttamente per spinta frontale sui denti della cremagliera, per movimentare in rotazione la cremagliera è necessaria una coppia molto elevata. Conseguentemente bisogna prevedere l’interposizione di meccanismi riduttori tra l’albero motore e la corona dentata.

Sono noti altri sistemi di movimentazione di cancelli scorrevoli, in cui il cancello è tirato da una catena o un cinghia azionata da una puleggia o corona dentata motorizzata. Anche in questo caso, bisogna prevedere dei riduttori tra l’albero motore e la puleggia di trascinamento della cinghia.

I sistemi di movimentazione per cancelli scorrevoli secondo la tecnica nota presentano diversi inconvenienti.

Tali sistemi di movimentazione risultano essere eccessivamente costosi ed ingombranti per la previsione di un meccanismo riduttore interposto tra l’albero motore e la corona dentata che agisce sulla cremagliera o catena del cancello. Inoltre il meccanismo riduttore ad ingranaggi, risulta spesso soggetto ad usura per attrito e necessita di manutenzione e frequenti sostituzioni.

Per questo motivo, per non sovradimensionare il meccanismo riduttore, nei cancelli scorrevoli, secondo la tecnica nota, generalmente, vengono impiegati motori elettrici ad elevata potenza quali i motori elettrici a corrente alternata, alimentati direttamente dalla corrente alternata di rete.

Tuttavia, la previsione di un motore a corrente alternata implica l’alimentazione del motore mediante cavi elettrici, passanti attraverso il cancello, portanti la tensione di rete (220 ÷ 230 Volt). Conseguentemente se qualche cavo elettrico risulta essere scoperto, esso si scaricherebbe sul cancello che, generalmente in metallo, risulta essere un ottimo conduttore, con un conseguente elevato pericolo per le persone che inavvertitamente andrebbero a toccare il cancello.

Inoltre un’eventuale interruzione della fornitura elettrica dalla rete elettrica di alimentazione impedirebbe l’azionamento del motore e quindi la movimentazione del cancello.

Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota fornendo un dispositivo di movimentazione per cancelli scorrevoli che sia economico e di semplice realizzazione.

Altro scopo della presente invenzione è di fornire un tale dispositivo di movimentazione per cancelli scorrevoli che sia affidabile e sicuro per Γ utilizzatore.

Altro scopo della presente invenzione è di fornire un tale dispositivo di movimentazione per cancelli scorrevoli che sia versatile ed applicabile ai cancelli scorrevoli attualmente in commercio.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il sistema di movimentazione secondo l’invenzione è atto a movimentare un cancello scorrevole montato traslante su una rotaia di guida. Il sistema di movimentazione comprende:

- una cremagliera rettilinea solidale al cancello,

- mezzi di impegno impegnanti la cremagliera per provocare la traslazione in orizzontale del cancello, e

- mezzi di azionamento per movimentare i mezzi d’impegno.

La caratteristica peculiare dell’ invenzione è rappresentata dal fatto che detti mezzi d’impegno comprendono una ruota avente un asse di rotazione sostanzialmente parallelo alla direzione orizzontale di traslazione del cancello. Tale ruota presenta sulla sua superficie esterna laterale circonferenziale, elementi d’impegno atti ad impegnarsi con la cremagliera per provocare la traslazione della cremagliera.

Gli elementi d’impegno preferibilmente sono rappresentati da una filettatura o da perni radiali disposti su un percorso elicoidale. In questo modo si può ottenere un ottimo rapporto di riduzione nell’ ingranaggio tra la ruota e la cremagliera. Come conseguenza è sufficiente una coppia molto bassa per azionare in rotazione la ruota che ingrana nella cremagliera. Per questo motivo la ruota può essere azionata in rotazione mediante un albero motore che agisce in presa diretta sulla ruota senza interposizione di meccanismi riduttori.

Inoltre con tale sistema di movimentazione si può utilizzare un motore elettrico a corrente continua con notevoli vantaggi dal punto di vista dei costi, degli ingombri e della sicurezza.

Ulteriori caratteristiche dell’ invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a sue forme puramente esemplificative e quindi non limitative di realizzazione, illustrate nei disegni annessi, in cui:

la Fig. 1 è una vista in pianta dall’alto, illustrante schematicamente il sistema di movimentazione per cancello scorrevole secondo l’invenzione;

la Fig. 2 è una vista in sezione assiale di una vite senza fine facente parte del sistema di movimentazione secondo l’invenzione, presa lungo il piano di sezione III-III di Fig. 3;

la Fig. 3 è una vista laterale della vite senza fine, presa da destra in Fig. 2; la Fig. 4 è una vista parzialmente in sezione assiale illustrante la vite senza fine montata sul suo supporto ed accoppiata all’albero motore;

la Fig. 5 è una vista in prospettiva illustrante schematicamente una seconda forma di realizzazione del sistema di movimentazione per cancelli scorrevoli secondo l’invenzione;

la 6 è una vista in sezione radiale presa lungo un perno della ruota del dispositivo di movimentazione secondo la seconda forma di realizzazione dell’invenzione.

Con l’ausilio delle figure viene descritto il sistema di movimentazione di un cancello scorrevole secondo l’invenzione.

Per ora con riferimento alle Figg. 1 - 4 viene descritta una prima forma di realizzazione dell’invenzione.

In Fig. 1 è illustrato schematicamente un cancello, indicato con il numero di riferimento 1. Il cancello 1 è montato su ruote che possono ruotare lungo rotaie rettilinee, in direzione orizzontale nel senso della doppia freccia FI. Al cancello 1 è montata solidalmente una cremagliera 2, avente una conformazione lineare ed estendentesi per quasi tutta la lunghezza del cancello 1.

La cremagliera 2 comprende una pluralità di denti 3 distanziati tra loro tramite una pluralità di scanalature 4. A titolo esemplificativo, l’ampiezza di ciascuna scanalatura 4 è di circa 4 mm e il passo tra un dente 3 e il successivo è di circa 12 mm e l’inclinazione dell’angolo di taglio di ciascun dente 3 è di circa 1,0941 gradi.

Una vite senza fine 5 è montata girevole su due staffe di supporto 6, 6’ supportate da un telaio 7 solidale al suolo. La vite senza fine 5 è posizionata in modo tale che il suo asse di rotazione si mantenga sostanzialmente parallelo alla direzione orizzontale di traslazione del cancello 1. In questo modo, i filetti 8 della filettatura esterna della vite senza fine 5 si impegnano entro le scanalature 4 della cremagliera 2.

La vite senza fine 5 è movimentata in rotazione attorno al proprio asse da un motore elettrico 9, supportato da un telaio di supporto 10 solidale al suolo. Poiché i filetti 8 della vite senza fine 5 ingranano nelle scanalature 4 della cremagliera 2, una rotazione della vite senza fine 5 nel senso della freccia F2 o in senso opposto provoca una traslazione del cancello 1 nei sensi della freccia FI. Infatti lo strisciamento della superficie laterale dei filetti 8 sulla superficie di taglio dei denti 3 che è inclinata di circa 1 grado, provoca l’avanzamento della cremagliera 2 Come mostrato nelle Figg. 2 e 3, la vite senza fine 5 comprende una ruota 11 avente un corpo sostanzialmente cilindrico, con una filettatura esterna elicoidale ricavata sulla sua superficie laterale. A titolo esemplificativo viene utilizzata una filettatura destrorsa con un passo di 12 mm, uguale al passo dei denti 3 della cremagliera 2. Lo spessore dei filetti 8 è di circa 3,6 mm, vale a dire leggermente inferiore all’ampiezza delle scanalature 4 della cremagliera 2, in modo che i filetti 8 possano impegnarsi nelle scanalature 4 della cremagliera 2. Il diametro esterno totale della vite senza fine è di circa 220 mm, ma può essere aumentato o diminuito in conformità al rapporto di riduzione desiderato.

Al centro del corpo cilindrico della ruota 11 è previsto un foro passante 12 con una scanalatura longitudinale 13 per ricevere un albero motore atto a ruotare solidalmente con la ruota 11. Come mostrato in Fig. 4, entro il foro assiale 12 è inserito un albero 14 provvisto di una sporgenza 15 che si impegna nella scanalatura 13. L’albero 14 è supportato in rotazione tramite cuscinetti 16, 16’ disposti rispettivamente nelle staffe di supporto 6, 6’. L’albero 14 può essere direttamente l’albero del motore 9, o può essere collegato all’albero 18 del motore 9 mediante un giunto 17, senza la necessità di impiegare meccanismi riduttori.

Utilizzando per la movimentazione del cancello 1 una disposizione del tipo precedentemente illustrato, risulta che il rendimento cinematico è influenzato principalmente dagli attriti radenti tra i filetti 8 della vite senza fine 5 e i denti 3 della cremagliera. Tuttavia, in conformità al passo della filettatura utilizzato, si può ottener un rapporto di riduzione desiderato che consente l’utilizzo del motore in presa diretta sulla vite senza fine senza impiegare meccanismi di riduzione ad ingranaggi.

Chiaramente al posto di una vite senza fine avente una filettatura elicoidale continua, si può utilizzare una vite senza fine avente una filettatura elicoidale discontinua, cioè costituita da tratti di filettatura disposti su un percorso elicoidale, atti ad impegnarsi entro le scanalature 4 della cremagliera 2.

Con riferimento alle Figg. 5 e 6 viene illustrata una seconda forma di realizzazione del sistema di movimentazione per cancello scorrevole secondo l’invenzione, in cui elementi uguali o corrispondenti a quelli già descritti con riferimento alla prima forma di realizzazione, sono indicati con gli stessi numeri di riferimento e viene omessa la loro descrizione dettagliata.

In Fig. 5 viene illustrata una cremagliera 2 solidale ad un cancello 1 e un albero motore 18 calettato in una ruota o tamburo 105 disposta con un asse di rotazione sostanzialmente parallelo alla direzione di traslazione del cancello 1. La ruota 105 è sostanzialmente diversa dalla ruota 5 della prima forma di realizzazione.

La ruota 105 comprende un corpo cilindrico 111 presentante una pluralità di perni cilindrici 108 sporgenti radialmente dalla superficie laterale di corpo cilindrico 111. I perni cilindrici 108 seguono un percorso elicoidale sulla superficie laterale del corpo cilindrico 111. Ciascun perno 108 è montato girevole attorno al proprio asse, sul corpo della ruota, tramite una gabbia 120 di rulli 121 illustrata meglio in Fig. 6. Al posto dei rulli 121 chiaramente possono essere previsti cuscinetti a sfere .

Il diametro esterno di ciascun perno 108 è inferiore all’ampiezza delle scanalature 4 della cremagliera 2, in modo che i perni 108 possano ingranare entro le scanalature 4 della cremagliera 2. Conseguentemente una rotazione della ruota 105 nel senso delle frecce F2 provoca una traslazione del cancello 1 nel senso delle frecce FI. In questo caso tra i perni 108 della ruota 105 e i denti 3 della cremagliera 2 c’è un attrito volvente che, come è noto, è nettamente inferiore dell’attrito radente. Conseguentemente tale realizzazione risulta essere particolarmente vantaggiosa nel caso in cui si vuole minimizzare la coppia fornita dal motore.

Mediante calcoli e prove sperimentali, selezionando un passo ottimale del percorso elicoidale dei perni 108 e utilizzando materiali a basso coefficiente d’attrito, il richiedente ha costatato che per la movimentazione di un cancello di circa 1.500 Kg è sufficiente, con un elevato margine di sicurezza, un motore elettrico che assorbe una potenza di circa 70 W.

In base a ciò, si può utilizzare un motore elettrico a corrente continua alimentato ad una tensione nell’ intervallo da 12 Volt a 24 Volt. Conseguentemente nella scatola di comando del motore, sarà previsto un trasformatore elettrico che trasforma la tensione di rete in una tensione continua atta ad alimentare il motore. Inoltre il motore sarà collegato ad una batteria che può alimentarlo in caso di interruzione della fornitura di energia elettrica dalla rete.

Ciò comporta diversi vantaggi, quali:

- un maggiore risparmio energetico,

- minore ingombro,

- minore costo del motore e dell’elettronica di comando,

- maggiore sicurezza nel caso di fili scoperti dell’alimentazione del motore, - la possibilità di prevedere una batteria ausiliaria che alimenti il motore. Alle presenti forme di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di movimentazione per cancello, porta o portone scorrevole, il cancello (1) essendo montato traslante su mezzi di guida, il sistema di movimentazione comprendendo: - una cremagliera rettilinea (2) solidale al cancello (1), comprendente una pluralità di denti (3) distanziati tra loro tramite una pluralità di scanalature (4), - mezzi di impegno (5, 105) impegnanti detta cremagliera (2) per provocare la traslazione in orizzontale di detto cancello, e - mezzi di azionamento (9) per movimentare detti mezzi d’impegno (5, 105), caratterizzato dal fatto che detti mezzi d’impegno (5, 105) comprendono una ruota o tamburo (11, 111) avente un asse sostanzialmente parallelo alla direzione orizzontale di traslazione del cancello e presentante elementi d’impegno (8, 108), disposti sulla sua superficie esterna laterale circonferenziale, per impegnarsi con detta cremagliera (2).
2. Sistema di movimentazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi d’impegno comprendono una vite senza fine (5) e detti elementi d’impegno sono i filetti (8) della filettatura esterna di detta vite senza fine e detti denti (3) della cremagliera sono disposti con una superficie di taglio leggermente inclinata.
3. Sistema di movimentazione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il passo della filettatura della vite senza fine (5) è sostanzialmente uguale al passo dei denti (3) della cremagliera e lo spessore di ciascun filetto (8) della vite senza fine (5) è leggermente inferiore dell’ampiezza delle scanalature (4) della cremagliera.
4. Sistema di movimentazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti elementi d’impegno sono perni cilindrici (108), sporgenti radialmente dalla superficie laterale circonferenziale di detta ruota (111) e disposti secondo un percorso elicoidale sulla superficie laterale circonferenziale di detta ruota (111).
5. Sistema di movimentazione secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti perni cilindrici (108) sono montati girevoli attorno al loro asse.
6. Sistema di movimentazione secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti perni cilindrici (108) sono montati in gabbie (120) di rulli (121) o cuscinetti.
7. Sistema di movimentazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta ruota (11, 111) è montata girevole attorno al proprio asse su mezzi di supporto (6, 6’) resi solidali al suolo.
8. Sistema di movimentazione secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che tra detta ruota (11, 111) e detti mezzi di supporto sono interposti cuscinetti a sfere (16, 16’) per supportarla in rotazione.
9. Sistema di movimentazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di azionamento sono un motore elettrico (9) il cui albero (18) è connesso in presa diretta a detta ruota (11, 111) per metterla in rotazione.
10. Sistema di movimentazione secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto motore elettrico è un motore a corrente continua alimentato con un tensione continua nell’intervallo 12 volt ÷ 24 volt, fornita da un trasformatore elettrico atto a trasformare la tensione di rete in corrente alternata in una tensione continua.
11. Sistema di movimentazione secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto motore elettrico a corrente continua (9) è collegato ad una batteria per poter essere alimentato anche durante l’interruzione della fornitura dell’alimentazione di rete.