ITMI960383U1 - COMPOSITE MATERIAL YARN CYLINDER FOR WEAVING FRAMES. - Google Patents

Description

Descrizione del modello di utilità avente per titolo: Description of the utility model entitled:

"CILINDRO PORTAFILI IN MATERIALE COMPOSITO PER TELAI DI TESSITURA" "YARN-HOLDING CYLINDER IN COMPOSITE MATERIAL FOR WEAVING FRAMES"

Il presente modella di utilità riguarda un cilindro portafili per l'impiego in telai di tessitura. In particolare riguarda un cilindro portafili adatto a funzionare su telai ad alta velocità. The present utility model relates to a thread roll for use in weaving looms. In particular, it concerns a yarn holder cylinder suitable for working on high speed looms.

E' noto che nei telai di tessitura la legge di moto delle singole componenti della macchina segue un andamento ciclico e pertanto, in molti organi, un moto di tipo alternato dove i movimenti e gli sforzi subiscono ciclicamente un'inversione di segno. It is known that in weaving looms the law of motion of the individual components of the machine follows a cyclical trend and therefore, in many parts, an alternating type of motion where the movements and efforts undergo a cyclical reversal of sign.

Queste sollecitazioni alternate interessano anche i fili di ordito che si estendono tra il subbio e il cilindro tirapezze passando attraverso i quadri dei licci e il pettine. I fili di ordì- ' to, infatti, vengono periodicamente messi in tensione e rilasciati dall'azione alternata dei licci e sollecitati a trazione dalla battuta del pettine. Se le posizioni di estremità dei fili di ordito fossero fisse, ovvero non fosse previsto un modo per scaricare le tensioni ad essi ciclicamente impartite, essi rischierebbero di rompersi dopo un breve numero di cicli. These alternating stresses also affect the warp yarns which extend between the beam and the take-up cylinder passing through the heald frames and the reed. The warp yarns, in fact, are periodically tensioned and released by the alternating action of the healds and subjected to traction by the reed beat. If the end positions of the warp yarns were fixed, i.e. no way was provided to discharge the tensions cyclically imparted to them, they would risk breaking after a short number of cycles.

Per impedire che la tensione impressa ai fili di ordito durante la tessitura possa dunque portarli a rottura, solitamente viene resa elasticamente mobile una delle due posizioni di estremità dei fili di ordito; più precisamente quella in corrispondenza del cilindro portafili disposto, trasversalmente all'ordito, tra i quadri dei licci e il subbio. Tale cilindro svolge dunque un duplice compito: da un lato esso serve a deviare il percorso dei fili di ordito provenienti dal subbio secondo una direzione che risponda ai requisiti imposti dalla geometria del telaio; d'altro lato, essendo montato oscillante rispetto ad un asse parallelo al suo asse longitudinale, permette di scaricare le tensioni impresse ai fili di ordito che vi scorrono sopra, assecondandone elasticamente gli allungamenti e accorciamenti. La tensione sui fili di ordito rimane dunque sostanzialmente costante e opportunamente regolabile variando la rigidezza di molle di richiamo previste in corrispondenza alle leve di appoggio del cilindro portafili. To prevent the tension imparted to the warp yarns during weaving from causing them to break, one of the two end positions of the warp yarns is usually made elastically mobile; more precisely the one in correspondence with the yarn-carrying cylinder arranged, transversely to the warp, between the heald frames and the beam. This cylinder therefore performs a double task: on the one hand it serves to divert the path of the warp yarns coming from the beam in a direction that meets the requirements imposed by the geometry of the loom; on the other hand, being mounted oscillating with respect to an axis parallel to its longitudinal axis, it allows to discharge the tensions impressed on the warp yarns that run over them, elastically supporting their elongations and shortenings. The tension on the warp yarns therefore remains substantially constant and suitably adjustable by varying the stiffness of the return springs provided in correspondence with the support levers of the yarn-carrying cylinder.

Detto cilindro portafili può essere sorretto e comandato con diversi sistemi a seconda del tipo di telaio su cui è installato e delle funzioni alle quali deve asservire. In ogni caso, un requisito fondamentale al quale deve rispondere il cilindro portafili è quello della robustezza e rigidità. Infatti, benché la tensione impressa a un singolo filo di ordito sia relativamente bassa (nel campo da 0,01 a 1 kg), la forza globale che migliaia di fili di ordito scaricano sul cilindro portafili può arrivare a diverse tonnellate. Nonostante l'elevato carico ad esso applicato, il cilindro non deve assolutamente subire la minima deformazione a flessione in quanto ciò pregiudicherebbe un appoggio uniforme per l'ordito compromettendo la qualità del tessuto in formazione. Said yarn holder cylinder can be supported and controlled with different systems according to the type of frame on which it is installed and the functions to which it must serve. In any case, a fundamental requirement to which the twine holder cylinder must meet is that of strength and rigidity. In fact, although the tension impressed on a single warp yarn is relatively low (in the range from 0.01 to 1 kg), the overall force that thousands of warp yarns unload on the yarn carrier can reach several tons. Despite the high load applied to it, the cylinder must absolutely not undergo the slightest bending deformation as this would jeopardize a uniform support for the warp, compromising the quality of the fabric being formed.

Questo problema è aggravato dal fatto che l'altezza del telaio, e conseguentemente la lunghezza del cilindro portafili, è relativamente grande, potendo variare da 1 a 5 metri. This problem is aggravated by the fact that the height of the loom, and consequently the length of the yarn holder cylinder, is relatively large, being able to vary from 1 to 5 meters.

Per conseguire la necessaria rigidità, nella tecnica nota si ricorre a due soluzioni, l'una alternativa all'altra: la prima consiste nel realizzare un cilindro di ampio diametro costruito con materiali ad alto coefficiente elastico, quali per esempio acciaio, e permette di avere solo due appoggi alle estremità del cilindro; la seconda consiste nel prevedere un cilindro di diametro più piccolo, disponendo una serie di appoggi a leva lungo tutto lo sviluppo del cilindro stesso, così da impedirne ogni deformazione. Entrambe queste soluzioni adottate attualmente comportano degli svantaggi. To achieve the necessary rigidity, in the known art two solutions are used, one alternative to the other: the first consists in making a large diameter cylinder built with materials with a high elastic coefficient, such as for example steel, and allows to have only two supports at the ends of the cylinder; the second consists in providing a cylinder with a smaller diameter, by arranging a series of lever supports along the entire length of the cylinder itself, so as to prevent any deformation. Both of these solutions currently adopted have disadvantages.

Un cilindro portafili di diametro relativamente grande e costruito con materiali quali l'acciaio, risulta problematico quando debba essere trascinato in un movimento oscillatorio ad alta frequenza a causa della sua elevata massa. Infatti, una massa elevata abbassa pericolosamente la frequenza propria del sistema oscillante comprendente il cilindro portafili, fino a frequenze molto vicine alle frequenze tipiche di funzionamento dei moderni telai ad alta velocità. Per evitare l'insorgere di possibili fenomeni di risonanza, si deve dunque ricorrere ad un incremento della rigidezza delle molle di richiamo del cilindro portafili; anche questa soluzione non è però del tutto soddisfacente, in quanto l'eccessiva rigidezza del sistema oscillante va ad aumentare, a parità di escursione del cilindro portafili, la tensione sui fili di ordito, portandola a livelli tali da determinare un incremento indesiderato del numero di rotture. A relatively large diameter wire roll constructed of materials such as steel is problematic when it has to be dragged in a high frequency oscillatory motion due to its high mass. In fact, a high mass dangerously lowers the natural frequency of the oscillating system comprising the yarn carrier, up to frequencies very close to the typical operating frequencies of modern high-speed looms. To avoid the occurrence of possible resonance phenomena, it is therefore necessary to resort to an increase in the stiffness of the return springs of the yarn holder cylinder; however, even this solution is not entirely satisfactory, since the excessive stiffness of the oscillating system increases the tension on the warp yarns with the same excursion of the yarn carrier, bringing it to levels such as to determine an undesirable increase in the number of breaks.

Un altro inconveniente di questo tipo di cilindri portafili è legato alla loro elevata inerzia. Poiché infatti il movimento di traslazione dei fili di ordito non è continuo bensì intermittente, accade spesso che non vi sia una perfetta sincronia tra gli spostamenti dei fili di ordito e le rotazioni del cilindro montato folle sottostante e cioè, in altre parole, si verifichi uno strusciamento più o meno accentuato dei fili di ordito rispetto alla superficie del cilindro portafili, con conseguenti deterioramenti o accavallamenti e possibili rotture degli stessi. Another drawback of this type of yarn-carrying cylinders is linked to their high inertia. In fact, since the translation movement of the warp yarns is not continuous but intermittent, it often happens that there is not a perfect synchrony between the displacements of the warp yarns and the rotations of the idle cylinder mounted below, i.e., in other words, a more or less accentuated rubbing of the warp yarns with respect to the surface of the yarn-carrying cylinder, with consequent deterioration or overlapping and possible breakage thereof.

L'alternativa del cilindro portafili esile e leggero sorretto da una pluralità di appoggi è vantaggiosa dal punto di vista della ridotta massa del sistema oscillante, però introduce elementi di disturbo - appunto gli appoggi sul cilindro portafili e l'asse di incernieramento di questi - nel fascio di fili di ordito che scorrono sul cilindro portafili, creando potenziali fonti di rottura dei fili e di irregolarità nella loro distribuzione e inoltre ostacolando eccessivamente il lavoro del tessitore nelle operazioni di incorsatura del telaio o di riparazione dei fili rotti. The alternative of the thin and light yarn holder cylinder supported by a plurality of supports is advantageous from the point of view of the reduced mass of the oscillating system, however it introduces disturbing elements - precisely the supports on the yarn holder cylinder and the hinging axis of these - in the bundle of warp yarns that run on the yarn-carrying cylinder, creating potential sources of yarn breakage and irregularities in their distribution and also excessively hindering the work of the weaver in drawing in the loom or repairing the broken yarns.

Il presente modello si propone di risolvere gli inconvenienti sopra citati dei cilindri portafili di tipo noto, offrendo un cilindro portafili di elevata rigidezza, munito di due soli appoggi laterali e avente massa contenuta, in grado quindi di avere una frequenza di risonanza molto elevata, e quindi nettamente superiore alle frequenze di lavoro anche dei telai ad alta velocità, e una bassa inerzia, cosi da evitare ogni possibile strusciamento dei fili di ordito sul cilindro portafili stesso. Tali scopi vengono raggiunti, secondo il presente modello, con un cilindro portafili oscillante per telai di tessitura del tipo supportato alle estremità da leve oscillanti in contrasto a mezzi elastici caratterizzato da ciò che comprende una coppia di corti alberi metallici di supporto perpendicolari e solidali a dette leve ad una loro estremità e reciprocamente connessi ed allineati all'altra estremità da un manicotto a tubo sottile, e un cilindro cavo di materiale composito, liberamente ruotante su detta coppia di alberi tramite cuscinetti radiali. The present model aims to solve the aforementioned drawbacks of known type yarn-carrying cylinders, offering a highly rigid yarn-carrying cylinder, equipped with only two lateral supports and having a limited mass, therefore capable of having a very high resonance frequency, and therefore clearly higher than the working frequencies even of high-speed looms, and a low inertia, so as to avoid any possible rubbing of the warp yarns on the yarn-carrying cylinder itself. These objects are achieved, according to the present model, with an oscillating yarn carrier cylinder for weaving looms of the type supported at the ends by oscillating levers in contrast to elastic means characterized in that it comprises a pair of short metal support shafts perpendicular and integral with said levers at one end and mutually connected and aligned at the other end by a thin tube sleeve, and a hollow cylinder of composite material, freely rotating on said pair of shafts by means of radial bearings.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente modello verranno meglio descritti nel seguito facendo riferimento ai disegni allegati, nei quali: Further characteristics and advantages of the present model will be better described below with reference to the attached drawings, in which:

fig. 1 è una vista schematica laterale di un telaio di tessitura dotato del cilindro portafili secondo il presente modello; e fig. 1 is a side schematic view of a weaving loom equipped with the yarn-carrying cylinder according to the present model; And

fig. 2 è una sezione longitudinale spezzata del cilindro portafili secondo il presente modello. fig. 2 is a broken longitudinal section of the yarn-carrying cylinder according to the present model.

Un telaio tessile verrà ora sommariamente descritto nelle sue parti essenziali con riferimento alla fig.l, per meglio comprendere la disposizione e il funzionamento del cilindro portafili. A textile loom will now be briefly described in its essential parts with reference to Fig. 1, in order to better understand the arrangement and operation of the yarn-carrying cylinder.

Un subbio 1 svolge una molteplicità di fili di ordito 2 che vengono deviati nel loro percorso da un cilindro portafili 3, su cui essi scorrono, per giungere nella zona di tessitura dove essi vengono selettivamente sollevati o abbassati da licci 4 aprendo il passo in cui vengono inseriti i fili di trama per la formazione del tessuto 5. Il tessuto 5, attraverso una serie di rulli di rinvio e di tesatura 6 viene infine avvolto su un cilindro avvolgipezza 7. A beam 1 unwinds a plurality of warp yarns 2 which are deflected in their path by a yarn-carrying cylinder 3, on which they slide, to reach the weaving area where they are selectively raised or lowered by heddles 4, opening the shed in which they are the weft threads are inserted to form the fabric 5. The fabric 5, through a series of return and stringing rollers 6, is finally wound onto a winding cylinder 7.

Come si può vedere chiaramente in fig. 1, il movimento alternato dei licci 4 per la creazione del passo fa sì che i fili di ordito 2 passino in rapida sequenza attraverso le posizioni contrassegnate con P1, P2 e P3, con tempi e modalità dipendenti dal tipo dì tessuto in formazione. L'allungamento che subiscono i fili di ordito 2 passando dalla posizione P3 alla posizione P1 o P2, nonché l'accorciamento che subiscono nella fase inversa, producono una variazione di tensione T nei fili 2 che va a scaricarsi sulle estremità dei fili stessi. Se entrambe le estremità del tratto di fili di ordito compreso tra il cilindro portafili 3 e il gruppo di rulli 5 fossero fisse, la tensione T finirebbe con il sollecitare eccessivamente i fili portandoli rapidamente a rottura. Per evitare questo inconveniente, come già spiegato nella premessa, una delle due estremità di detto tratto di fili di ordito 2, e precisamente quella in corrispondenza al cilindro portafili 3, può assecondare il movimento di tensionamento - all'apertura del passo - e di allentamento - alla chiusura del passo - così da mantenere sostanzialmente costante la tensione T raggiunta dai fili, ciò è consentito dal fatto che il cilindro portafili 3, sotto l'azione della tensione τ e dell'azione contrapposta di molle di richiamo 8 - fissate ad una estremità di leve 9 solidali, in corrispondenza dell'altra estremità, al cilindro 3 e imperniate su alberini 10 -può oscillare elasticamente intorno a detti alberini 10 compensando le variazioni di lunghezza del tratto di fili di ordito 2 sopra considerato. E' importante notare che l'oscillazione del cilindro 3 non va invece praticamente a modificare la lunghezza del tratto di fili di ordito 2 compreso tra il cilindro 3 e il subbio 1, dato che questo primo tratto di fili è quasi perpendicolare alla direzione di oscillazione del cilindro 3. As can be clearly seen in fig. 1, the alternating movement of the healds 4 for the creation of the shed causes the warp yarns 2 to pass in rapid sequence through the positions marked with P1, P2 and P3, with times and methods depending on the type of fabric being formed. The elongation that the warp yarns 2 undergo when passing from position P3 to position P1 or P2, as well as the shortening that they undergo in the reverse phase, produce a voltage variation T in the yarns 2 which is discharged on the ends of the yarns themselves. If both ends of the stretch of warp yarns between the yarn-carrying cylinder 3 and the group of rollers 5 were fixed, the tension T would end up overstressing the yarns, causing them to break rapidly. To avoid this drawback, as already explained in the introduction, one of the two ends of said section of warp yarns 2, and precisely the one in correspondence with the yarn-carrying cylinder 3, can support the tensioning movement - at the opening of the shed - and loosening - at the closure of the shed - so as to keep substantially constant the tension T reached by the wires, this is allowed by the fact that the yarn holder cylinder 3, under the action of the tension τ and the opposing action of return springs 8 - fixed to a the ends of levers 9 integral, at the other end, with the cylinder 3 and hinged on shafts 10 - can oscillate elastically around said shafts 10, compensating for the variations in length of the section of warp yarns 2 considered above. It is important to note that the oscillation of the cylinder 3 does not, on the other hand, practically change the length of the section of warp yarns 2 between the cylinder 3 and the beam 1, since this first section of yarns is almost perpendicular to the direction of oscillation. of cylinder 3.

Il sistema costituito dal cilindro portafili 3, dalle leve 9 e dalle molle B si comporta dunque come un sistema oscillante attorno agli alberini 10, sottoposto ad una forzante esterna T avente una frequenza corrispondente alla frequenza di movimento dei licci 4. The system consisting of the yarn-carrying cylinder 3, the levers 9 and the springs B therefore behaves as an oscillating system around the spindles 10, subjected to an external forcing T having a frequency corresponding to the movement frequency of the healds 4.

Al fine di aumentare la frequenza propria di questo sistema oscillante mantenendo nello stesso tempo un'adeguata rigidezza del cilindro portafili, la Richiedente, seguendo una filosofia del tutto opposta a quella insegnata dalla tecnica nota, ha predisposto un cilindro portafili cavo di elevato diametro e massa ridotta, utilizzando per lo stesso un materiale composito a basso peso specifico. Un cilindro cosiffatto offre effettivamente una rigidità inferiore ai cilindri di acciaio tradizionali e tuttavia si è potuto verificare che esso consente di effettuare un'operazione di tessitura perfettamente regolare. Grazie infatti alla sua massa ridotta, è possibile equipaggiare il cilindro portafili secondo il presente modello con molle di richiamo di rigidezza molto più bassa di quelle note, il che si traduce in definitiva in una bassa tensione imposta ai fili di ordito. La forza complessiva che questi fili scaricano cosi sul cilindro di ordito è decisamente più bassa di quanto avviene nei.telai equipaggiati con cilindri portafili tradizionali ed essa è quindi sopportabile, senza alcuna deformazione nociva, anche da un cilindro cavo realizzato in un materiale composito di modesto spessore, secondo quanto previsto dal presente modello. In order to increase the natural frequency of this oscillating system while maintaining an adequate stiffness of the yarn holder cylinder, the Applicant, following a philosophy quite opposite to that taught by the known art, has prepared a hollow yarn holder cylinder of high diameter and mass. reduced, using for the same a composite material with low specific weight. Such a cylinder actually offers a lower rigidity than traditional steel cylinders and yet it has been found that it allows a perfectly regular weaving operation to be carried out. In fact, thanks to its reduced mass, it is possible to equip the yarn-carrying cylinder according to the present model with return springs of much lower stiffness than known ones, which ultimately translates into a low tension imposed on the warp yarns. The overall force that these yarns thus discharge on the warp cylinder is decidedly lower than what happens in looms equipped with traditional yarn-carrying cylinders and it is therefore bearable, without any harmful deformation, even by a hollow cylinder made of a modest composite material. thickness, according to the provisions of this model.

Come si può vedere in dettaglio in fig. 2, il cilindro 3 secondo il presente modello è composto da un cilindro cavo 3a di materiale composito sorretto a ciascuna estremità, mediante cuscinetti a rulli 11, da rispettivi alberi di supporto 3b solidali alle estremità delle leve 9 opposte a quelle vincolate alle molle 8. As can be seen in detail in fig. 2, the cylinder 3 according to the present model is composed of a hollow cylinder 3a of composite material supported at each end, by means of roller bearings 11, by respective support shafts 3b integral with the ends of the levers 9 opposite to those attached to the springs 8.

I due alberi di supporto 3b sono preferibilmente costruiti in acciaio - sostanzialmente per motivi di resistenza meccanica e di costo ma, ove i carichi lo consentano, possono anche essere realizzati in alluminio - e sono relativamente corti, dovendo semplicemente fungere da supporto per i cuscinetti 11; essi dunque non portano un contributo rilevante alla massa complessiva del cilindro 3. Un manicotto 12 in tubo sottile di acciaio o alluminio è inserito ad incastro sulle due estremità contrapposte dei due alberi di supporto 3b, per garantirne l'allineamento reciproco. The two support shafts 3b are preferably made of steel - substantially for reasons of mechanical strength and cost but, where the loads allow it, they can also be made of aluminum - and are relatively short, simply having to act as a support for the bearings 11 ; therefore they do not make a significant contribution to the overall mass of the cylinder 3. A sleeve 12 made of thin steel or aluminum tube is interlocked on the two opposite ends of the two support shafts 3b, to ensure mutual alignment.

Il materiale composito utilizzato per la fabbricazione del cilindro cavo 3a è preferibilmente a base di fibre di carbonio, con uno spessore di parete compreso tra 1 rara e 10 mm in funzione della lunghezza del cilindro portafili e del tipo di tessuto. Questo materiale composito, tra quelli attualmente disponibili in commercio, è quello che presenta il miglior rapporto tra peso specifico e modulo elastico; è naturalmente possibile utilizzare altri materiali compositi orientati, alimentando lo spessore in proporzione alla minore rigidezza degli stessi. The composite material used for manufacturing the hollow cylinder 3a is preferably based on carbon fibers, with a wall thickness ranging from 1 to 10 mm depending on the length of the yarn-carrying cylinder and on the type of fabric. This composite material, among those currently available on the market, is the one that has the best ratio between specific weight and elastic modulus; it is naturally possible to use other oriented composite materials, increasing the thickness in proportion to their lower stiffness.

La struttura di cilindro portafili sopra descritta risolve tutti gli inconvenienti sopra esaminati, in quanto garantisce la necessaria rigidezza del cilindro portafili 3, anche con elevate lunghezze di questo, per esempio fino a 5 metri, pur mantenendo una massa complessiva estremamente ridotta. Ciò permette di ottenere la desiderata elasticità del cilindro oscillante con molle 8 di ridotta costante elastica, senza per questo incorrere in fenomeni di risonanza. Inoltre, la ridotta massa del cilindro ne minimizza il momento di inerzia, eliminando ogni possibile strusciamento tra fili di ordito e superficie del cilindro The structure of the yarn-carrying cylinder described above solves all the drawbacks discussed above, since it guarantees the necessary rigidity of the yarn-carrying cylinder 3, even with its long lengths, for example up to 5 meters, while maintaining an extremely reduced overall mass. This allows to obtain the desired elasticity of the oscillating cylinder with springs 8 having a reduced elastic constant, without thereby incurring resonance phenomena. Furthermore, the reduced mass of the cylinder minimizes its moment of inertia, eliminating any possible rubbing between the warp yarns and the surface of the cylinder.

Claims (4)

RIVENDICAZIONI 1) Cilindro portafili oscillante per telai di tessitura del tipo supportato alle estremità da leve oscillanti in contrasto a mezzi elastici caratterizzato da ciò che comprende una coppia di corti alberi metallici di supporto, perpendicolari e solidali a dette leve ad una loro estremità e reciprocamente connessi ed allineati all'altra estremità da un manicotto a tubo sottile, e un cilindro cavo di materiale composito, liberamente ruotante su detta coppia di alberi tramite cuscinetti radiali. CLAIMS 1) Oscillating yarn carrier cylinder for weaving looms of the type supported at the ends by oscillating levers in contrast to elastic means characterized in that it comprises a pair of short metal support shafts, perpendicular and integral with said levers at one end and mutually connected and aligned at the other end by a thin tube sleeve, and a hollow cylinder of composite material, freely rotating on said pair of shafts by means of radial bearings. 2) Cilindro portafili come in 1), in cui detto materiale composito del cilindro cavo è un materiale composito a base di fibre di carbonio. 2) Wire carrier cylinder as in claim 1), wherein said composite material of the hollow cylinder is a composite material based on carbon fibers. 3) Cilindro portafili come in 1), in cui lo spessore della parete di detto cilindro cavo è compreso tra 1 mm e 10 mm. 3) Wire holder cylinder as in claim 1), in which the wall thickness of said hollow cylinder is between 1 mm and 10 mm. 4) Cilindro portafili come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1) a 3), in cui detti alberi metallici sono in acciaio o in allumin»io. 4) Wire holder cylinder as in any one of claims 1) to 3), in which said metal shafts are made of steel or aluminum.