ITMI20111983A1 - Dispositivo alimentatore positivo per alimentare a tensione costante fili metallici - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione

Forma oggetto del presente trovato un dispositivo alimentatore di filo secondo il preambolo della rivendicazione principale.

Sono noti numerosi processi industriali (realizzazione motori elettrici, bobine, ecc. .) in cui è necessario avvolgere un filo metallico su un supporto fisico che può avere forme diverse, essere realizzato con materiali diversi e far parte del prodotto finito o essere utilizzato solo durante la fase produttiva (come nel caso di bobine note col termine di "bobine in aria" realizzate con filo auto-cementante con la temperatura) .

Nei processi suddetti risulta fondamentale il controllo della tensione per garantire la costanza e la qualità del prodotto finito. Ad esempio, un controllo corretto della tensione garantisce la realizzazione di bobine quadrate di elevata qualità, facendo quindi in modo che il filo, anche in prossimità dell'angolo presente sul supporto, aderisca con precisione al supporto stesso evitando quella che nel gergo viene definita "spira molle".

La tensione applicata al filo inoltre può, ad esempio, provocare un allungamento del filo provocandone una riduzione della sezione e conseguentemente il valore della resistività elettrica p specifica e quindi dell'impedenza del prodotto finito (Es. p*Lunghezza filo = Resistenza Specifica).

Il controllo della tensione risulta oltremodo importante durante la fase iniziale di produzione di una bobina, fase in cui il filo viene avvolto su terminali a cui sarà poi saldato (fase di wrapping) per farlo aderire perfettamente a questi ultimi ed evitare che si spezzi. Inoltre durante un processo di avvolgimento eseguito su una macchina automatica, l'avvolgimento successivo di due diverse bobine prevede una fase di scarico di una bobina già terminata, ovvero del supporto su cui è stato avvolto il filo, ed una fase di carico del nuovo supporto per iniziare l'avvolgimento e la predisposizione di una nuova bobina. Tale operazione può avvenire in maniera manuale (tramite operatore) o in maniera automatica e in tal caso generalmente prevede il taglio del filo ed il movimento meccanico di un braccio su cui è fissato il supporto su cui è già avvolto il filo (fase di seguito indicata come fase di loading) . Durante quest' ultima fase risulta importante controllare la tensione del filo per fare in modo che non si formino degli allentamenti che potrebbero ad esempio causare problemi in fase di ripartenza della successiva fase di produzione.

Il normale intervallo applicativo delle tensioni varia da 5 a 4000cN, in funzione del diametro del filo; ovviamente tanto minore è il diametro del filo tanto più bassa è la tensione di lavoro e tanto più elevata è l'importanza del controllo della tensione durante la fase di avvolgimento .

Sono note varie tipologie di dispositivi alimentatori (o semplicemente alimentatori) specifici per i fili metallici e che consentono detto controllo.

Una prima tipologia di tali dispositivi comprende alimentatori completamente meccanici in cui è presente un corpo principale su cui è fissato un frena-filo (generalmente a feltrini) che ha lo scopo di stabilizzare il filo proveniente dalla bobina, pulirlo dalla paraffina generalmente presente sul filo ed inviarlo all'organo tensionatore . Tale organo tensionatore è generalmente formato da un braccio mobile, incernierato ad una sua estremità ad un involucro dell'alimentatore e soggetto a molle di richiamo in una posizione di riposo. Tale braccio ha lo scopo di mantenere costante la tensione del filo durante il suo svolgimento e garantirne il recupero quando richiesto nell'attuazione del processo (nella fase di cambio del supporto).

Tali alimentatori presentano vari inconvenienti. In primo luogo, poiché la tensione del filo metallico viene generalmente regolata attraverso una o più molle che cooperano con il braccio tensionatore, il dispositivo di regolazione della tensione deve essere regolato manualmente e controllato posizione per posizione e durante l'intero processo. Tale dispositivo infatti risulta un "sistema ad anello aperto" che non è in grado di correggere eventuali errori che sorgono durante il processo (variazione della tensione d'ingresso del filo metallico proveniente dalla bobina, danneggiamento o staratura di una delle molle, accumulo di sporco all'interno del frenafilo d'ingresso, ecc...).

In aggiunta, in un alimentatore del tipo sopra citato si prevede l'impostazione di un'unica tensione di lavoro e non si ha quindi la possibilità di impostare tensioni diverse per la fase di wrapping, per la fase di working e per fase di loading.

Tale tensione impostata risulta inoltre dipendente dalla velocità di avvolgimento, in quanto frutto in parte di una tensione di attrito che a sua volta risulta funzione della velocità suddetta; per tale motivo si rilevano grosse variazioni di tensione in corrispondenza delle fasi di accelerazione e decelerazione della macchina.

Tali variazioni di tensione incideranno negativamente sulla qualità del prodotto finale causando inoltre una variazione del valore resistivo e di impedenza del filo avvolto.

Infine, essendo la tensione applicata al filo generata attraverso un leveraggio a molle agente sul braccio mobile, risulta impossibile avere un unico dispositivo in grado di soddisfare l'intera gamma di tensioni con le quali si alimentano i generici fili metallici ad una macchina operatrice. E' quindi necessario avere più dispositivi alimentatori o modificare meccanicamente una parte di essi (ad esempio le molle) per poter lavorare qualunque tipologia di filo.

Sono anche noti dei dispositivi o alimentatori elettromeccanici che a differenza di quelli puramente meccanici hanno un motore elettrico a cui viene vincolata una puleggia rotante su cui il filo proveniente dalla bobina, dopo essere passato attraverso il frenafilo a feltrini, si avvolge per almeno un giro prima di incontrare un braccio meccanico mobile analogo a quello degli alimentatori meccanici.

Sono presenti delle molle di contrasto del braccio mobile e una unità elettronica di controllo che, oltre a comandare l'azionamento del motore, è in grado di misurare la posizione di tale braccio. Tale unità, in funzione di detta posizione aumenta o diminuisce la velocità del motore e conseguentemente la velocità di alimentazione del filo, in pratica utilizzando il braccio stesso come comando per accelerare e frenare.

Anche questi alimentatori presentano i limiti dei dispositivi prettamente meccanici prima citati in quanto prevedono l'uso del braccio mobile per tensionare il filo e lavorano ad "anello aperto" senza un reale controllo del prodotto finale.

Da ultimi, sono noti dei dispositivi elettronici di frenatura che prevedono oltre al braccio mobile di recupero, anche una cella di carico (o altro rilevatore di tensione equivalente) posta in uscita dall'alimentatore, una unità di controllo del dispositivo usando il valore di tensione rilevato per regolare una pre-frenatura generalmente a monte del braccio compensatore. Una tale soluzione è ad esempio descritta in EP 0424770.

Tale soluzione anche se risolve alcuni problemi dei dispositivi precedentemente citati, presenta comunque vari limiti, ad esempio, la tensione del filo viene generata e controllata agendo su un organo di frenatura rotante. Il dispositivo lavora quindi ad anello chiuso ma non è comunque in grado di alimentare il filo ad una tensione inferiore a quella di svolgimento dalla bobina in quanto tale organo può solo frenare il filo e quindi aumentare tale tensione.

Inoltre, all'aumentare della velocità della macchina operatrice che lavora il filo, aumenta, a causa degli attriti, anche la tensione d'ingresso del filo in essa. Quindi, in particolare con fili metallici a diametro piccolo (fili capillari) per i quali la tensione di lavoro è generalmente molto bassa, con questa tipologia di alimentatori si deve avere una velocità di alimentazione generalmente bassa per evitare rotture del filo e garantirne la tensione minima di lavoro desiderata; infatti, in tale soluzione la tensione di ingresso deve essere sempre inferiore alla tensione di uscita.

Un'altra anteriorità, US5421534, descrive un altro alimentatore del tipo sopra citato in cui organi rotanti alimentano il filo e lo frenano nel suo movimento La soluzione descritta ha inconvenienti simili a quelli del dispositivo oggetto di EP424770 e risulta più complessa di quest'ultimo. L'anteriorità statunitense, inoltre, non descrive l'utilizzo di un braccio compensatore.

Scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo che sia in grado di alimentare un filo metallico misurandone la tensione ed uniformandola (diminuendola o aumentandola ) ad un valore prefissato eventualmente programmabile, attraverso un controllo dell'alimentazione ad anello chiuso. In tal modo, il dispositivo è in grado non solo di frenare il filo, ma anche di alimentarlo ad una tensione inferiore (e non solo superiore) a quella di svolgimento del filo da una corrispondente bobina di provenienza.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo in cui sia possibile impostare una tensione di alimentazione del filo unica per tutto il processo a cui esso è sottoposto o differenziata per avere diverse tensioni in diverse fasi operative della macchina (wrapping, working, loading), ciò in maniera totalmente automatica o tramite interfacciamento con la macchina.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo in grado di operare, offrendo prestazioni ottimali, anche su macchine operatrici già presenti sul mercato e quindi senza nessun tipo di interfacciamento specifico con queste ultime.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo ad elevata dinamica, in grado quindi di riuscire a rispondere istantaneamente alle variazioni di velocità della macchina operatrice ed alle diverse impostazioni di tensione di quest'ultima (ad esempio, in funzione di diverse fasi di lavoro del filo) così da ottimizzare il controllo dell'alimentazione durante le fasi di cambio di processo operativo (passaggio dalla tensione di wrapping alla tensione di working, rampe di velocità, ecc...).

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo che avendo perfettamente sotto controllo la tensione del filo permetta di aumentare la velocità della macchina in particolare con fili metallici di particolari caratteristiche, come un filo capillare.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo unico che sia in grado di operare con l'intera gamma di fili metallici e delle tensioni di lavoro a cui sono sottoposti. Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo in grado di alimentare il filo a tensioni elevate anche a velocità basse.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo con cui sia possibile misurare con assoluta precisione la quantità di filo metallico alimentata alla macchina operatrice.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo in grado di controllare l'eventuale rottura del filo, intercettata come variazione o assenza di tensione.

Questi ed altri scopi che risulteranno evidenti all'esperto del ramo vengono raggiunti da un dispositivo alimentatore secondo le unite rivendicazioni.

Per una maggiore comprensione del presente trovato si allegano a titolo puramente esemplificativo, ma non limitativo, i seguenti disegni, in cui:

la figura 1 mostra una vista frontale di un dispositivo alimentatore secondo il trovato;

la figura 2 mostra una vista da destra del dispositivo della figura 1, ma con alcune parti omesse per maggiore chiarezza;

la figura 3 mostra una vista da sinistra del dispositivo della figura 1, ma con alcune parti omesse per una maggiore chiarezza; e

la figura 4 mostra una sezione secondo la traccia 4-4 di figura 1.

Con riferimento alle citate figure, un dispositivo alimentatore di fili metallici è indicato genericamente con 1 e comprende un corpo o involucro 2 avente una faccia frontale 3 e facce laterali 4 e 5. Queste ultime, sono chiuse da elementi di copertura che non sono mostrati nelle figure 2 e 3 al fine di avere accesso visivo all'interno del corpo 2.

Sulla faccia frontale 3 o associati ad essa e sporgenti da essa sono presenti (partendo dalla parte bassa del corpo 2 con riferimento alla figura 1) supporti 7 e 8, paralleli, portanti un corrispondente rullo scanalato 9 o 10 liberamente rotante su un perno fissato al rispettivo supporto. Ogni rullo 9, 10, preferibilmente realizzato in ceramica, ha lo scopo di definire la traiettoria del filo da una bobina (non mostrata) al dispositivo 1 e da questo ad una macchina operatrice (anch'essa non mostrata). Tali traiettorie sono rispettivamente indicate con F e W. Il fatto che i rulli siano in ceramica (o in materiale equivalente a basso coefficiente di attrito) ha lo scopo di minimizzare l'attrito tra il filo e il rullo, rendendo minima la possibilità di danneggiamento del filo nel contatto.

Il corpo 2 comprende un frenafilo 12 con cui coopera il filo all'uscita del rullo 9 e che ha il compito di stabilizzare il filo in ingresso nel dispositivo e di pulirlo con usuali feltrini (non mostrati) per rimuovere eventuali residui di paraffine (provenienti dalla precedente fase operativa di trafilatura). Tale filo, uscendo dal frenafilo 12, incontra una prima puleggia 14 su cui si avvolge (per una frazione di giro o per più giri) prima di passare su una seconda puleggia 15, entrambe dette pulegge essendo mosse da un proprio motore elettrico 16 e 17 (rispettivamente) associato al corpo 2 e controllato e comandato nel suo azionamento da una unità di controllo 18 anch'essa associata a tale corpo.

A quest'ultima è vincolato un braccio mobile di recupero o compensatore 20 presentante, ad una estremità libera 21, un passaggio per il filo, preferibilmente attraverso un rullo 22 (anch'esso in ceramica o similare), su cui perviene il filo in uscita dalla puleggia 15 (e passante attraverso una finestra 2A del corpo 2). Tale braccio mobile si trova dentro il corpo 2, dietro alla faccia 3 di quest'ultimo.

Dal rullo 22 (o organo di passaggio, fisso, equivalente), il filo passa attraverso la finestra 2 e quindi su un sensore di tensione 25, ad esempio una cella di carico, collegato anche esso all'unità di controllo 18 da cui fuoriesce per passare sul rullo 10 ed essere alimentato alla macchina operatrice (freccia W).

L'unità di controllo 18 è in grado di misurare la tensione del filo attraverso il sensore 25 e modificare la velocità di rotazione delle pulegge 14 e 15, agendo sui rispettivi motori 16 e 17, e conseguentemente controllare ed uniformare la tensione del filo stesso ad un valore prefissato eventualmente programmabile (ad esempio in funzione delle varie fasi di lavorazione a cui è sottoposto il filo nella macchina operativa), impostato nell'unità 18, che può essere a microprocessore ed avere (o cooperare con) una memoria in cui sono tabellati uno o più dati di tensione, ad esempio corrispondenti alle fasi operative sopra citate.

Tale valore di tensione preimpostato può essere maggiore o minore della tensione di svolgimento del filo dalla bobina.

Il corpo 2 porta inoltre un visualizzatore 33 controllato dall'unità 18 attraverso cui vengono visualizzate le condizioni operative del dispositivo (tensione misurata, tensione impostata, velocità di alimentazione, ecc. ..). Su tale visualizzatore sono inoltre mostrati i parametri di lavoro, che possono essere impostati tramite tastiera 34.

Il corpo 2 prevede inoltre (non mostrati nelle figure) dei connettori attraverso i quali è possibile alimentare elettricamente l'alimentatore comunicare con il dispositivo attraverso bus di campo standard o proprietari (RS485, CANBUS, ETHERNET...) per leggerne lo stato (tensione misurata, velocità, eventuali condizioni di allarme) o programmarne il funzionamento (tensione lavoro, modalità lavoro,...)· Tale corpo prevede anche un ingresso 0-10Vdc per programmare la tensione di lavoro in modalità analogica ed un ingresso di marcia-arresto per segnalare al dispositivo se la macchina è in fase di lavoro, nonché uno o più ingressi digitali attraverso i quali programmare tensioni di lavoro diverse in funzione delle diverse fasi operative della macchina (wrapping, working, loading,...)· Entrando maggiormente nel dettaglio, si descrive ora il funzionamento del dispositivo alimentatore 1. Durante l'uso di quest'ultimo, l'unità di controllo 18 misura continuamente attraverso il sensore di tensione 25 la tensione del filo e confronta tale valore misurato con un valore di riferimento (setpoint). In funzione della differenza tra tensione misurata e tensione impostata o setpoint, l'unità di controllo 18 agisce conseguentemente sui motori 16 e 17, secondo noti algoritmi di controllo P, PI, PD, PID o FOC (Field Oriented Control), accelerandoli o decelerandoli, allo scopo di uniformare detto valore di tensione misurato al setpoint.

Risulta evidente come il dispositivo 1 sia in grado di garantire qualsiasi tensione impostata: infatti tale dispositivo, per garantire tale valore di tensione, non utilizza freni puramente meccanici (ovvero sistemi a molle) o freni elettromeccanici, ma la sola coppia dei due motori 16 e 17 che muovono le pulegge 14 e 15 su cui il filo si avvolge. Il dispositivo in tal modo è in grado di garantire una tensione del filo in uscita maggiore o minore rispetto a quella presente in fase di svolgimento dalla bobina attraverso il controllo della velocità dei due motori 16 e 17. Senza quindi alcuna regolazione di tipo meccanico (ad esempio, il cambio delle molle), l'alimentatore 1 è in grado di garantire qualsiasi tensione voluta ed impostata, raggiungendo quindi lo scopo di avere un intervallo applicativo (funzione del diametro del filo e conseguentemente della tensione di lavoro vedi tabella 1) decisamente maggiore rispetto a tutte le soluzioni note.

Essendo, inoltre la tensione impostata semplicemente un numero e non una regolazione meccanica (come nel caso delle soluzioni note), risulta chiaro come il dispositivo possa modificare tale valore di setpoint in funzione delle varie condizioni operative a cui può essere sottoposto il filo.

Tale dispositivo alimentatore 1 può operare interiacciato alla macchina operatrice o con modalità completamente automatiche.

Nel caso di interfacciamento con la macchina, vi è una comunicazione tra la macchina ed il dispositivo. Attraverso questa comunicazione la macchina segnala il suo stato operativo (ovvero la fase operativa a cui è sottoposto il filo metallico) al dispositivo 1 che conseguentemente modificherà eventualmente la tensione del filo in funzione della fase operativa. L'interfacciamento può avvenire ad esempio attraverso l'ingresso analogico 0-10 V, attraverso il quale la macchina stessa interviene in tempo reale sul dispositivo 1 per generare la tensione operativa del filo corrispondente alle diverse fasi di lavoro, raggiungendo quindi lo scopo di avere tensioni differenziate per le diverse fasi operative.

In alternativa, l'interfacciamento può avvenire attraverso ingressi digitali del dispositivo 1 corrispondenti a diverse tensioni operative, programmate per esempio all'interno dell'unità 18 o attraverso il bus seriale. La macchina attivando quindi i diversi ingressi (ad esempio un codice binario) attiverà tensioni operative diverse, raggiungendo quindi lo scopo di avere tensioni differenziate per le diverse fasi operative.

In un'altra variante, la macchina può essere connessa al dispositivo 1 mediante un'interfaccia seriale per cui, attraverso un bus di campo standard o proprietario, la macchina interviene in tempo reale sul dispositivo 1 per regolare la tensione di lavoro del filo, raggiungendo quindi lo scopo di avere tensioni differenziate per le diverse fasi operative.

Da ultimo, la macchina può essere collegata al dispositivo 1 attraverso un ingresso "Sync" di quest'ultimo. In questa modalità di lavoro l'unità di controllo 18 riceve degli impulsi di sincronismo dalla macchina (ad esempio uno ad ogni rivoluzione di un organo rotante o ad ogni avvolgimento del filo attorno ad un supporto) e conseguentemente varia la tensione di lavoro del filo (secondo un profilo prestabilito) ad esempio ad ogni impulso di sincronismo.

Nel caso di funzionamento con modalità automatica, il dispositivo non ha alcun interfacciamento diretto con la macchina ed il cambio tra le diverse condizioni applicative (ovvero tra le diverse tensioni del filo) avviene in modalità totalmente automatica. L'unità di controllo 18, oltre a conoscere la tensione misurata attraverso il sensore 25, come detto controlla anche la velocità dei motori 16 e 17 e conseguentemente ne conosce istante per istante il suo valore. Tale velocità e conseguentemente la quantità di filo alimentata è misurata in modo in sè noto, ad esempio analizzando lo stato di comuni sensori di hall o di un encoder collegati ad ogni motore o interni al motore stesso. L'unità di controllo 18, in un esempio realizzativo, agisce in uno dei due seguenti modi: valutando (e controllando) la tensione attraverso la quantità di filo alimentata oppure valutando (e controllando) la tensione in funzione della velocità di alimentazione del filo.

Nella prima modalità di lavoro, l'unità di controllo 18 utilizza ad esempio i sensori associati ad ogni motore 16 e 17 non per misurarne la velocità, ma per misurare la quantità di filo alimentata (inteso come numero o frazione di rivoluzioni della puleggia 14 o 15 vincolata al motore 16 o 17, su cui il filo si avvolge). L'unità 18, sulla base di dati presenti nella memoria con cui coopera, conosce l'andamento della tensione in funzione della quantità di filo alimentata e la controlla di conseguenza. Ad esempio, l'unità 18, attraverso un profilo di tensioni di lavoro programmate, sa che i primi lOmm di filo devono essere alimentati alla tensione di 15 grammi, i successivi 400 mm devono essere alimentati alla tensione di 100 grammi, i successivi 10 mm alla tensione di 15 grammi e così via sino al termine del processo produttivo.

Il dispositivo 1, quindi, in maniera totalmente automatica, semplicemente misurando la quantità di filo alimentata, è in grado di cambiare la tensione operativa del filo, secondo un profilo ovvero sequenza di tensioni di lavoro, per meglio adattare l'alimentazione alle diverse fasi operative della macchina.

Nella seconda modalità di lavoro (controllo della tensione in funzione della velocità di alimentazione del filo) l'unità di controllo 18 utilizza i sensori associati ad ogni motore 16 e 17 per misurarne la velocità. Tale unità, in funzione di dati memorizzati che legano tale dato rilevato alla tensione, opera il controllo di quest'ultima. L'unità associa a ciascun intervallo di velocità diverse tensioni di lavoro: ad esempio per velocità comprese tra 0 e 10 metri/minuto si ha una alimentazione del filo a 15 grammi, mentre se la velocità passa nell'intervallo 10 - 100 metri/minuto si ha l'alimentazione del filo a 100 grammi. Ovviamente, il legame tra velocità di alimentazione tensione dipende dalle caratteristiche fisiche del filo metallico e dalla lavorazione a cui è sottoposto.

Risulta quindi evidente come il dispositivo in maniera totalmente automatica, semplicemente misurando la velocità di rotazione di ogni motore 16 e 17 sia in grado di cambiare la tensione operativa del filo per meglio adattare l'alimentazione di quest'ultimo alle diverse fasi operative della macchina. Si noti infatti che una macchina operante su un filo metallico prevede generalmente almeno due velocità distinte di alimentazione almeno per la fase di wrapping (lavorazione critica che viene fatta normalmente a velocità bassa) e la fase di lavoro in cui si cerca di sfruttare la massima velocità di avvolgimento della macchina.

Il dispositivo oggetto del trovato, quindi, si adatta perfettamente a lavorare sia con macchine in cui è prevista una "comunicazione" tra il dispositivo stesso e la macchina sia con macchine già presenti sul mercato, riuscendo in entrambi i casi a raggiungere gli scopi del presente trovato e in particolare garantendo la possibilità di avere tensioni diverse nelle diverse condizioni operative. Ciò permette di impostare per ogni fase operativa la tensione più appropriata e conseguentemente massimizzare l'efficienza della macchina in termini di efficienza, qualità e velocità di produzione (avvolgimento filo) .

Come detto il dispositivo 1 comprende inoltre (vedasi figure 2-4) un braccio compensatore 20 libero di ruotare attorno ad un perno 40 fissato su una staffa 41 associata al corpo 2. Tale braccio, quindi, può muoversi entro il corpo 2 di un settore angolare a predefinito (vedasi figura 2) avvicinandosi o allontanandosi dal sensore di tensione 25.

Al braccio compensatore 20 è associata una molla 41 (mostrata spezzata nelle figure 2-4) collegata da un lato ad un supporto 44 fissato al corpo 2 del dispositivo e dall'altro al braccio compensatore 20 attraverso un carrello mobile 46 mosso, attraverso una vite di Archimede 47, da un motore passo passo 48.

Al braccio compensatore 20 è associato un sensore di posizione (non mostrato), collegato all'unità di controllo 18, in grado di misurarne la posizione all'interno del settore a.

Il braccio compensatore 20 è così in grado di opporsi allo scorrimento del filo non in maniera statica ma dinamica: l'unità di controllo 18 infatti può variare la posizione del carrello 46 (operando sul motore 48) cui è vincolata la molla 41 ottenendo una variazione della forza esercitata da quest'ultima sul braccio 20 portare quest'ultimo nella posizione desiderata all'interno del settore a. In tal modo il braccio 20 mantiene il filo sempre perfettamente teso sulla cella di carico o sensore di tensione 25, in particolare durante le fasi in cui il filo non viene alimentato alla macchina tessile (fase di loading). Il fatto di poter variare la forza della molla 41 permette quindi di regolare il valore di detta tensione raggiungendo lo scopo di differenziare il setpoint di lavoro per questa fase rispetto a quello in cui il filo viene effettivamente alimentato.

Il braccio 21, inoltre, crea una riserva di filo metallico a cui la macchina può attingere durante le fasi di cambio velocità improvvise; in tal caso, infatti, il braccio 20 si sposta da una prima posizione al ad una seconda posizione a2 nel settore a in attesa che il motore raggiunga la velocità di alimentazione corretta. La presenza del braccio 20 quindi permette di superare i limiti dinamici dati dal tempo di accelerazione di ogni motore 16 e 17 permettendo di mantenere la tensione del filo sotto controllo anche nelle fasi di cambio velocità (accelerazione) della macchina, detta tensione essendo così sempre uniformata al setpoint desiderato.

Tale braccio 20, definisce quindi un secondo anello di controllo della tensione comprendente anche il sensore 25 e l'unità 18, secondo anello che si aggiunge al primo anello definito dai motori 16 e 17, dal sensore 25 e dall'unità 18.

Il braccio 20, inoltre, permette di recuperare un eventuale eccesso di filo in fase di decelerazione della macchina passando dalla seconda posizione di lavoro 0(2 alla prima al nel settore a. La presenza del braccio quindi permette di superare i limiti dinamici dati dal tempo di decelerazione del motore, permettendo di mantenere anche in questo caso sotto controllo la tensione nelle fasi di cambio velocità (rallentamento) della macchina, tensione che è sempre uniformata al setpoint desiderato. Anche questa funzione ricade nell'ambito del secondo anello di regolazione.

La presenza del braccio compensatore 20 permette quindi al dispositivo 1 di aumentare la sua dinamica non solo in fase di accelerazione e decelerazione della macchina ma anche in tutte quelle condizioni in cui sono presenti delle discontinuità di assorbimento più o meno elevate, come ad esempio nella realizzazione di bobine quadrate.

Il trovato permette anche di programmare una posizione del braccio 20 che meglio si adatta alla particolare condizione operativa e che è indipendente dalla tensione di lavoro.

A tal proposito l'unità di controllo 18 conoscendo la posizione del braccio suddetto può variare la forza della molla 41 per portarlo nella posizione desiderata, per esempio facendo in modo che il braccio si trovi sempre al centro del settore angolare OC, garantendo quindi al dispositivo eguale "scorta" di filo sia per eventuali accelerazioni che decelerazioni della macchina tessile.

Il dispositivo oggetto del trovato è così in grado di controllare il valore di tensione del filo in qualunque fase operativa della macchina operatrice, sia durante la fase di alimentazione che di fermo, ed uniformarlo ad un valore prefissato eventualmente programmabile; esso è anche in grado di controllare (senza alcun interfacciamento con la macchina) la presenza del filo e/o la sua assenza (rottura). L'unità di controllo 18 verifica continuamente che la tensione misurata sia all'interno di una fascia (preferibilmente programmabile) nell'intorno della tensione di lavoro dovuta e necessitata in quella particolare fase operativa. Non appena tale unità si accorge che il valore misurato è all'esterno della fascia suddetta e vi rimane per un tempo prefissato (preferibilmente programmabile), essa segnala tale anomalia (ad esempio in modo visivo e/o acustico tramite noti mezzi avvisatori) ed attiva un allarme con cui viene arrestata la macchina o sezione indipendente di macchina a cui il dispositivo è collegato.

Sono state descritte varie caratteristiche del trovato; altre ancora tuttavia sono possibili. Ad esempio, il dispositivo può essere realizzato utilizzando un solo motore 16 o 17 a coppia opportuna per ottimizzare spazi e costi.

Il dispositivo potrebbe essere realizzato con un motore sviluppato secondo quanto descritto in EP2080724, a nome della stessa richiedente, per fare in modo di ottenere coppie elevate anche a velocità basse.

Inoltre, al variare delle condizioni operative del dispositivo alimentatore, dettate dalle diverse fasi operative della macchina, può essere associata non solo una tensione operativa diversa ma anche altre impostazioni, ad esempio i coefficienti degli algoritmi P, PI, PD, PID o FOC (Field Oriented Control) oppure l'abilitazione/disabilitazione di alcune funzioni differenti come il riconoscimento di filo rotto o altro.

Inoltre, la molla 41 utilizzata come forza di contrasto del braccio di recupero 20, potrebbe non essere una sola semplice molla, ma comprendere una pluralità di molle a costanti elastiche diverse (definendo una molla a compressione graduale) in cui ciascuna molla è in grado di lavorare su intervalli di tensione diversi e consecutivi. Si ottiene quindi con un'unica molla un intervallo applicativo più ampio ed una maggiore finezza nella regolazione .

Infine, il dispositivo 1 può comprendere almeno una puleggia 14 (o 15) con un corrispondente motore 16 (o 17) pilotabile in due diversi e opposti sensi di rotazione così da permettere l'alimentazione e il recupero del filo in eccesso ad esempio durante la fase di loading.

Anche queste varianti sono da ritenersi ricadere nell'ambito delle rivendicazioni che seguono .

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo alimentatore (1) per fili metallici svolgentesi da una corrispondente bobina comprendente un corpo (2) presentante un organo frena-filo (12), il filo essendo alimentato ad una macchina operatrice come una macchina avvolgitrice con una tensione desiderata, tale tensione essendo rilevata da un sensore di tensione (25) associato a tale corpo (2), caratterizzato dal fatto che a detto corpo (2) è associato almeno un organo rotante (14, 15) mosso da un proprio attuatore (16, 17) su cui si avvolge, per una frazione di giro o più giri, il filo metallico ed atto ad alimentare il filo alla macchina operatrice con una tensione che è funzione della coppia motrice generata da detto attuatore (16, 17) della rotazione dell'organo rotante (14, 15), detta tensione essendo regolata ovvero aumentata o diminuita e mantenuta costante almeno nell'intorno di un valore di riferimento prefissato e/o programmabile in funzione di una fase operativa della macchina agendo su tale organo (14, 15) e sul corrispondente attuatore (16, 17).
2. 2. Dispositivo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che si prevedono mezzi di controllo (18) del movimento dell'attuatore (16, 17) e connessi al sensore di tensione (25), detti mezzi di controllo essendo una unità di controllo preferibilmente a microprocessore (18) atta a regolare la coppia generata dall'attuatore (16, 17) suddetto sull'organo rotante suddetto (14, 15) in funzione della tensione misurata da detto sensore (25), detta tensione potendo essere superiore o inferiore a quella di svolgimento del filo dalla corrispondente bobina.
3. 3. Dispositivo di cui alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta unità di controllo (18) coopera con una memoria in cui sono presenti dati di tensione correlati ad un valore di alimentazione del filo rilevato autonomamente dal dispositivo alimentatore stesso, detto valore di alimentazione essendo almeno uno tra la quantità di filo alimentata dal dispositivo (1) e la velocità di alimentazione del filo.
4. 4. Dispositivo di cui alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l'unità di controllo (18) è interfacciata alla macchina operatrice attraverso almeno una delle seguenti modalità: bus seriale, impulsi di sincronismo, collegamento analogico/digitale e similari il controllo della tensione ovvero la definizione del valore di riferimento avvenendo in funzione di tali segnali provenienti dalla macchina, tali segnali essendo relativi alle diverse fasi operative della macchina che prevedono una tensione del filo metallico differenziata rispetto ad altre fasi.
5. 5. Dispositivo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che si prevedono mezzi di allarme atti ad essere attivati qualora la regolazione della tensione in un periodo di tempo predefinito non porti la tensione misurata del filo metallico almeno nell'intorno del valore prefissato .
6. 6. Dispositivo di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una delle seguenti caratteristiche: - l'attuatore (16, 17) della rotazione dell'organo rotante (14, 15) è un motore atto a generare una elevata coppia; - l'attuatore (16, 17) è del tipo a rotazione reversibile potendo ruotare in un senso o nel senso opposto ; - comprende una pluralità di organi rotanti (14, 15) e di corrispondenti attuatori (16, 17) con cui il filo metallico coopera in successione.
7. 7. Dispositivo di cui alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere un organo compensatore (20) cui coopera il filo prima di passare sul sensore di tensione (25), tale organo compensatore essendo un braccio compensatore mobile incernierato al corpo (2) suddetto, a tale organo compensatore (20) essendo associato un organo elastico (41) da un lato connesso al corpo (2) del dispositivo (1) e dall'altro ad un elemento (45) mobile in modo guidato e mosso da un attuatore (48) soggetto al controllo e comando dell'unità di controllo (18), tale controllo essendo effettuato da quest'ultima sulla base di un valore impostato, eventualmente funzione dello stato operativo della macchina o della tensione del filo rilevata in uscita dal dispositivo alimentatore (1) dal sensore di tensione (25).
8. 8. Dispositivo di cui alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che l'organo elastico (41) è una molla comprendente porzioni a risposta elastica differenziata tra loro.
9. 9. Dispositivo di cui alla rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la posizione del braccio compensatore (20) è programmabile, detta posizione essendo prevista entro un settore angolare predefinito.