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Tesi Di Laurea
Studio e modellazione con costruzione degli stampi di un motoriduttore per un sistema di chiusura automatica
Relatore:
Chiar.mo.
Prof. Ing.LUCA PIANCASTELLI
Presentata da:
MASSIMILIANO OLEI
Chiusura automatica
Persone le quali richiedono ad un installatore l’automazione di un cancello scorrevoleUn motoriduttore da applicare al cancello e in gradodi aprire e chiudere il cancelloAll’aperto e quindi sottoposto agli agenti atmosfericialla luce solare, al caldo e al freddo.Per non dover aprire e chiudere il cancello manualmente.Premendo un pulsante posto su un telecomandoOgni volta che si vuole aprire o chiudere il cancello.Oppure per assicurarsi che il cancello venga sempre richiuso dopo il passaggio di persone o veicoli per evitare che persone non autorizzate entrino nell’area che si vuole proteggere.
CHI usa il prodottoCHI usa il prodotto
COSA è il prodottoCOSA è il prodotto
DOVE viene usatoDOVE viene usato
PERCHE’PERCHE’ si usasi usa
COME si usaCOME si usa
Ambiente Di Utilizzo
QUANDO si usaQUANDO si usa
Chiarificazione Compito
Sostituire un prodotto esistente in quanto :
Non corrispondente alle nuove norme riguardanti cancelli e Non corrispondente alle nuove norme riguardanti cancelli e portoni automaticiportoni automatici
Non soddisfacente da un punto di vista esteticoNon soddisfacente da un punto di vista estetico
Troppo costosoTroppo 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’acquistobasso prezzo d’acquistofacilità di installazionefacilità di installazione
capacità del prodotto di sopportare usi e installazioni impropcapacità del prodotto di sopportare usi e installazioni impropri ri
affidabilitàaffidabilitàconformità del prodotto alle nuove norme europee riguardanticonformità del prodotto alle nuove norme europee riguardantila sicurezza delle chiusure automatichela sicurezza delle chiusure automatiche
Aspettative e desideri del cliente
Le aspettative del cliente finale che richiede l’automazione
del cancello sono :
estetica piacevoleestetica piacevole
bassa rumorositàbassa rumorosità
facilità di sblocco in caso di mancata erogazione dellafacilità di sblocco in caso di mancata erogazione dellacorrente elettricacorrente elettrica
piccolo ingombro in modo da non ridurre eccessivamentepiccolo ingombro in modo da non ridurre eccessivamentela larghezza del passaggio per l’automobilela 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 azionareil disinnesto.
Preleva energia dalla rete e lafornisce al riduttore
Interrompe l’alimentazione almotore
Materiali
Contiene la centralina Collega il riduttore al terreno
Converte il moto da rotatorio a traslato
Muove il cancello allavelocità prefissata
Impedisce al cancello di muoversi autonomamente
Il cancello rimane fermo Il cancello si apre e sichiude
Il cancello può esseremosso manualmente
Rileva la presenza di cosee persone nell’area
Rileva la completa aperturae chiusura del cancello
Riceve la richiesta dimovimento
Trasmette il segnale diposizione al cancello.
Segnali
Converte l’energia da elettrica a meccanica
Rende irreversibile ilmovimento
Rende possibile il disinnestodel riduttore
Amplifica la coppia
Converte un momento in unaforza
Nessuna forza sulcancello
Forza sulcancello
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 meccanica2. Amplificazione della coppia3. Possibilità di disinnesto manuale del riduttore4. Trasmissione del movimento al cancello5. Fissaggio a terra del riduttore6. Trasmissione dei segnali di fine apertura e fine chiusura7. Elaborazione dei segnali
Definisce i parametri che devono essere controllati durante installazione, funzionamento, uso, manutenzione e riparazione per
Ottenere la sicurezza delle chiusure automatiche.
Norme
La ricerca dei principi di soluzione è stata effettuata tenendo in conto
della normativa vigente riguardante le aperture automatiche.
prEN 13241
Indica le modalità di progettazione, costruzione, verifica dellechiusure al fine di soddisfare i requisiti di sicurezza
Specifica le caratteristiche meccaniche e i requisiti che devonoavere le chiusure automatiche a contatto con il pubblico
UNI EN 12604UNI EN 12605
UNI EN 12453UNI EN 12445
Tratta dell’analisi dei rischi e dei metodi per ottenere la sicurezza
prEN 12635
Specifica
Requisito
DimensioniPesoVano portacentralinaFissaggio a terraVelocità cancelloForza applicata al cancelloCorsa di frenata del cancelloPotenzaMaterialiSbloccoSicurezzaTrattamento segnaliInstallazioneSilenziositàManutenzioneCosti
Importanza
ACABAABCBBABCCCA
Descrizione
Inferiore a 200x350x400 mmInferiore a 12 KgStagno, deve contere centralina e cavi.Deve resistere a forze in frenata del cancelloInferiore 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 MorfologicaUna volta stabiliti i vari principi di soluzione per le sottofunzioni ho utilizzato la Matrice Morfologica per valutare quali soluzioni erano compatibili tra loro.
Funzione
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Descrizione
Conversione dell’energia daelettrica a meccanica
Blocco del cancello
Amplificazione della coppia
Dissinesto del riduttore
Trasmissione del movimento al cancello
Fissaggio a terra del riduttore
Segnali di fine apertura/chiusura
Vano portacentralina
Gestione segnali
1
S11 (motore Asincrono ΦΦΦΦ 80 )
S21(elettroserratura)
S31(ruote a evolvente)
S41 ( a sfere)
S51( catena )
S61( piastra e viti )
S71(microinterruttori)
S81 ( verticale )
S21 ( centralina )
2
S12 (motore Asincrono ΦΦΦΦ 100 )
S22(elettrofreno)
S32(epicicloidale)
S42 (linguetta)
S52(cinghia dentata)
S62 (di forma)
S72(interruttori)
S81 (orizzontale )
3
S13 (motore 12 V c.c.)
S23(rendimento <0.5)
S33(a vite )
S43 (elettrofreno)
S53(cremagliera)
S63 (tirafondi)
S73(encoder)
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 ?
Ho quindi valutato le varianti possibili con i seguenti criteri :
Valutazione variantiE’ quindi stata scelta la variante migliore in base ad un’analisi
USO-VALOREUso
Valore
Criterio
AffidabilitàIngombroSilenziositàDisponibilitàIndice uso :
Criterio
Facilità di assemblaggioNumero di partiCosto riduttoreCosto motoreCosto centralinaIndice valore :
Variante 1
43440.94
Variante 1
344430.9
Variante 2
42340.81
Variante 2
444320.85
Variante 3
24230.68
Variante 3
242230.7
Ideale
44441
Ideale
444441
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 costruttivoLa configurazione definita grazie al progetto concettuale è quindi stata sviluppata nel progetto costruttivo.
Layout
StampiPer produrre questi cinque componenti del motoriduttore èstato necessario progettare e costruire:
1 porstampo per pressofusione +matrici per realizzare la cassa riduttore
1 portastampo per pressofusione +matrici per realizzare coperchiomatrici 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 deirelativi 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
Disegnatoredel pezzo
EspertoCNC
Disegnatoredello stampo
+
Disegnatore SoftwareCAD/CAM
Idea CAD 3D CAD 2D
Procedura tradizionale
Disegnatoredel pezzo
Esperto CNC
ProgrammaCNC
Procedura tradizionale
Disegnatoredello stampo
CAD 2D/3Ddello stampo
Lavorazione Stampo
Procedura tradizionale
Lucidaturamanuale
Utilizzo di CAD CAM e HSM
Idea CAD 3DDisegnatoredel pezzo
CAD 3D dello stampo
Utilizzo di CAD CAM e HSM
Software CAM
ProgrammaCNC HSM
LavorazioneHSM
Stampo
VantaggiRiduzione 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 manualeMaggiore precisione dimensionale e migliore qualitàsuperficiale delle matrici