1 Tesi Di Laurea Studio e modellazione con costruzione degli stampi di un motoriduttore per un sistema di chiusura automatica Relatore: Chiar.mo. Prof...
Tesi Di Laurea Studio e modellazione con costruzione degli stampi di un motoriduttore per un sistema di chiusura automatica
Relatore:
Presentata da:
Chiar.mo. Prof. Ing.LUCA PIANCASTELLI
MASSIMILIANO OLEI
Chiusura automatica
Ambiente Di Utilizzo CHI usa il prodotto COSA è il prodotto DOVE viene usato PERCHE’ si usa COME si usa QUANDO si usa Oppure per assicurarsi che il cancello venga sempre Un Persone motoriduttore le richiedono da applicare al cancello installatore emanualmente. in grado All’aperto equali quindi sottoposto agli agenti atmosferici Premendo Ogni volta un che pulsante si vuole aprire su oun un telecomando il cancello. richiuso dopo ilaprire passaggio diad persone o veicoli per Per non dover e posto chiudere ilchiudere cancello di l’automazione esolare, chiudere dialun il cancello cancello scorrevole allaaprire luceche caldo e al freddo. evitare persone non autorizzate entrino nell’area che si vuole proteggere.
Chiarificazione Compito Sostituire un prodotto esistente in quanto : Non corrispondente alle nuove norme riguardanti cancelli e portoni automatici Non soddisfacente da un punto di vista estetico Troppo costoso
Aspettative e desideri del cliente Il prodotto verrà acquistato da installatori e quindi occorre soddisfare principalmente le loro richieste. Non vanno comunque sottovalutate le aspettative del cliente finale.
Aspettative e desideri del cliente I desideri di un installatore sono : basso prezzo d’acquisto facilità di installazione capacità del prodotto di sopportare usi e installazioni impropri affidabilità conformità del prodotto alle nuove norme europee riguardanti la sicurezza delle chiusure automatiche
Aspettative e desideri del cliente Le aspettative del cliente finale che richiede l’automazione del cancello sono : estetica piacevole bassa rumorosità facilità di sblocco in caso di mancata erogazione della corrente elettrica piccolo ingombro in modo da non ridurre eccessivamente la larghezza del passaggio per l’automobile
Progetto Concettuale Il progetto è un affinamento del progetto precendente. Si può quindi tracciare il diagramma funzionale del nuovo prodotto osservando quello del vecchio prodotto.
Energia
Energia manuale per azionare il disinnesto. Preleva energia dalla rete e la fornisce al riduttore
Converte l’energia da elettrica a meccanica
Interrompe l’alimentazione al motore
Rende irreversibile il movimento Rende possibile il disinnesto del riduttore
Materiali Contiene la centralina
Impedisce al cancello di muoversi autonomamente Il cancello rimane fermo Rileva la presenza di cose e persone nell’area
Collega il riduttore al terreno
Amplifica la coppia
Converte il moto da rotatorio a traslato
Converte un momento in una forza
Muove il cancello alla velocità prefissata Il cancello si apre e si chiude Trasmette il segnale di posizione al cancello.
Rileva la completa apertura e chiusura del cancello Riceve la richiesta di movimento
Segnali
Nessuna forza sul cancello Il cancello può essere mosso manualmente Forza sul cancello
Sottofunzioni Dall’analisi del Diagramma Funzionale si possono ricercare le sottofunzioni principali nelle quali suddividere il funzionamento del motoriduttore: 1. Conversione dell’energia da elettrica a meccanica 2. Amplificazione della coppia 3. Possibilità di disinnesto manuale del riduttore 4. Trasmissione del movimento al cancello 5. Fissaggio a terra del riduttore 6. Trasmissione dei segnali di fine apertura e fine chiusura 7. Elaborazione dei segnali
Norme La ricerca dei principi di soluzione è stata effettuata tenendo in conto della normativa vigente riguardante le aperture automatiche. prEN 13241 UNI EN 12604 UNI EN 12605
UNI EN 12453 UNI EN 12445
prEN 12635
Definisce i parametri che devono essere controllati durante installazione, funzionamento, manutenzione e riparazione per Tratta Indica Specifica dell’analisi le modalità le caratteristiche deidirischi progettazione, e uso, dei meccaniche metodi costruzione, per e i ottenere requisiti verifica lache sicurezza devono delle avere chiusure Ottenere le chiusure allafine sicurezza diautomatiche soddisfare delle chiusure iarequisiti contatto automatiche. di con sicurezza il pubblico
Specifica Requisito Dimensioni Peso Vano portacentralina Fissaggio a terra Velocità cancello Forza applicata al cancello Corsa di frenata del cancello Potenza Materiali Sblocco Sicurezza Trattamento segnali Installazione Silenziosità Manutenzione Costi
Importanza A C A B A A B C B B A B C C C A
Descrizione Inferiore a 200x350x400 mm Inferiore a 12 Kg Stagno, deve contere centralina e cavi. Deve resistere a forze in frenata del cancello Inferiore a 0.2 m/s ( norme ). Regolabile da 1400 a 25 N ( norme ). Inferiore a 50 mm in chiusura. Inferiore a 300 W. Materiali resistenti a agenti atmosferici. Facilmente accessibile. Forza < 150 N. Eliminare pericoli di convogliamento. Rilevamento ostacoli, finecorsa,ecc... Semplice, pochi utensili necessari. Inferiore 35 db, no vibrazioni al cancello. Non deve essere necessaria la manutenzione. Mantenere bassi i costi di produzione.
Matrice Morfologica Una volta stabiliti i vari principi di soluzione per le sottofunzioni ho utilizzato la Matrice Morfologica per valutare quali soluzioni erano compatibili tra loro.
Funzione
Descrizione
1
2
3
1
Conversione dell’energia da elettrica a meccanica
S11 (motore Asincrono Φ 80 )
S12 (motore Asincrono Φ 100 )
S13 (motore 12 V c.c.)
2
Blocco del cancello
S21 (elettroserratura)
S22 (elettrofreno)
S23 (rendimento <0.5)
3
Amplificazione della coppia
S31 (ruote a evolvente)
S32 (epicicloidale)
S33 (a vite )
4
Dissinesto del riduttore
S41 ( a sfere)
S42 (linguetta)
S43 (elettrofreno)
5
Trasmissione del S51 movimento al cancello ( catena )
S52 (cinghia dentata)
S53 (cremagliera)
6
Fissaggio a terra del riduttore
S61 ( piastra e viti )
S62 (di forma)
S63 (tirafondi)
7
Segnali di fine apertura/chiusura
S71 (microinterruttori)
S72 (interruttori)
S73 (encoder)
8
Vano portacentralina
S81 ( verticale )
S81 (orizzontale )
9
Gestione segnali
S21 ( centralina )
Ho quindi valutato le varianti possibili con i seguenti criteri :
E’ compatibile con il progetto globale ? Soddisfa le richieste della specifica ? E’ realizzabile in principio ? E’ all’interno dei costi ammessi ? Incorpora misure di sicurezza dirette ? E’ compatibile con la tecnologia della ditta ? C’e’ a riguardo un’adeguata informazione ?
Valutazione varianti E’ quindi stata scelta la variante migliore in base ad un’analisi USO-VALORE Uso
Valore
Criterio
Variante 1
Variante 2
Variante 3
Ideale
Affidabilità Ingombro Silenziosità Disponibilità Indice uso :
4 3 4 4 0.94
4 2 3 4 0.81
2 4 2 3 0.68
4 4 4 4 1
Criterio
Variante 1
Variante 2
Variante 3
Ideale
Facilità di assemblaggio Numero di parti Costo riduttore Costo motore Costo centralina Indice valore :
3 4 4 4 3 0.9
4 4 4 3 2 0.85
2 4 2 2 3 0.7
4 4 4 4 4 1
Configurazione Motore asincrono monofase 50Hz 230V a 1500 rpm Riduttore a vite Disinnesto ottenuto mediante linguetta mobile assialmente tramite leva azionabile dall’esterno Collegamento al terreno mediante piastra di fissaggio regolabile Microinterruttori di finecorsa per rilevamento delle posizioni di apertura e chiusura Vano portacentralina stagno posto orizzontalmente sopra al motore
Progetto costruttivo La configurazione definita grazie al progetto concettuale è quindi stata sviluppata nel progetto costruttivo.
Layout
Stampi Per produrre questi cinque componenti del motoriduttore è stato necessario progettare e costruire: 1 porstampo per pressofusione + matrici per realizzare la cassa riduttore 1 portastampo per pressofusione + matrici per realizzare coperchio matrici per realizzare flangia 1 stampo a iniezione per realizzare la copertura in ABS 1 stampo a iniezione per realizzare la leva di sblocco in ABS
Stampi Lo studio del layout di questi cinque componenti e lo studio dei relativi stampi sono stati affrontati contemporaneamente.
Flangia
Matrice fissa flangia
Matrice mobile flangia
Matrice mobile flangia
Stampo flangia
CAM
CAM
CAM
CAM
CAM
Lavorazione ad alta velocità (HSM)
CAM
Pressofusione
Conclusioni Disegnatore del pezzo
+
Disegnatore dello stampo Disegnatore Esperto CNC
Software CAD/CAM
Procedura tradizionale
Disegnatore del pezzo
Idea
CAD 3D
CAD 2D
Procedura tradizionale
Disegnatore dello stampo
CAD 2D/3D dello stampo
Esperto CNC
Programma CNC
Procedura tradizionale
Lavorazione
Lucidatura manuale
Stampo
Utilizzo di CAD CAM e HSM
Disegnatore del pezzo
Idea
CAD 3D
CAD 3D dello stampo
Utilizzo di CAD CAM e HSM
Software CAM
Programma CNC HSM
Lavorazione HSM
Stampo
Vantaggi Riduzione dei tempi di progettazione degli stampi Interazione tra progetto pezzo e progetto stampo in modo da risolvere criticità nel progetto dello stampo Riduzione dei tempi necessari alla definizione dei percorsi utensili Eliminazione della fase di finitura manuale Maggiore precisione dimensionale e migliore qualità superficiale delle matrici
