Considerazioni e primi confronti con i sistemi in commercio

La bozza è stata analizzata dal tutor aziendale e confrontata con il sistema utilizzato attualmente e il brevetto citato.

Per quanto riguarda il confronto con il sistema attuale, è stata ritenuta plausibile una soluzione di questo tipo per le seguenti ragioni:

7. Principio di funzionamento

ˆ la disposizione dei particolari può risultare compatta in senso assiale e sembra pertanto orire garanzie per il soddisfacimento delle speciche tecniche;

ˆ dal punto di vista meccanico risulta relativamente semplice e può rap- presentare una buona soluzione sia per l'assemblaggio che per la rea- lizzazione dei particolari;

ˆ l'alimentazione e il controllo di 4 motori, in luogo dell'unico attualmen- te sfruttato, non rappresentano un problema: visto l'elevato numero di motori servoassistiti già presenti sull'intero macchinario, gli ulteriori costi legati ai consumi energetici e al più complesso sistema di controllo sono praticamente trascurabili.

Rispetto al brevetto US 7,650,984 B2 le dierenze possono essere sintetizzate in questo modo:

ˆ l'alimentazione è realizzata con due gruppi posizionati ai lati del siste- ma repitch in maniera simmetrica e posti in rotazione tramite ruote dentate, invece che un unico gruppo situato sul lato opposto alla zona operativa e movimentato con pulegge;

ˆ i gripper sono collegati a dei rotori disposti in serie alimentati trami- te dei braccetti collegati in corrispondenza del loro diametro esterno, in luogo delle ange dotate di aperture e calettate al centro su dei manicotti;

ˆ sistema vacuum realizzato tramite 2 collettori ssi posizionati tra i rotori, invece che un unico collettore motorizzato collegato ai gripper tramite tubi essibili;

ˆ struttura intelaiata in 2 punti alle estremità dell'albero, in luogo del- l'imbracatura posta al centro della lunghezza assiale.

Sono stati giudicati presenti dunque i presupposti per il rispetto della specica tecnica e delle rivendicazioni, consultabili rispettivamente alla se- zione 6.1 a pagina 32 e alla sezione 5.2 a pagina 30, rendendo possibile il proseguio dello sviluppo del progetto.

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Modellazione 2D

La messa in tavola tramite sistema CAD è stata utilizzata al ne di avere un modello editabile in maniera semplice ed immediata, aspetto fondamentale durante questa fase della progettazione, caratterizzata da un elevato numero di proposte e modiche di vario tipo analizzate e discusse insieme al tutor aziendale.

Solo dopo aver trovato il giusto assetto nel modello 2D è stato possibi- le avanzare alla modellazione 3D, seppure anche in quest'ultima fase esso abbia subito varie modiche in tempo reale al ne di mantenere la tavola aggiornata.

L'approccio scelto per lo sviluppo dell'assieme è quello di procedere per gradi, realizzando dapprima una semplice trasposizione in CAD dello sche- ma realizzato a mano, per poi passare alla denizione dei particolari e la risoluzione dei problemi emersi. Il presente capitolo è pertanto strutturato in varie sezioni che racchiudono le problematiche relative ad un determinato aspetto del complessivo e la descrizione di come esse sono state arontate.

8.1 L'albero

La prima problematica approfondita è quella relativa all'albero, particolare che fa da struttura portante per l'intero meccanismo.

Con riferimento alla gura 8.1 nella pagina successiva, l'albero può essere schematizzato come una trave vincolata isostaticamente e soggetta a carichi rappresentanti la forza peso dei vari particolari meccanici su di esso montati;

8. Modellazione 2D

Figura 8.1: Schematizzazione dell'albero come trave.

le caratteristiche di sollecitazione cui sarà pertanto soggetto sono di essione e taglio, mentre mancano del tutto carichi normali e torsionali, dal momento che non vi è alcuna forza assiale agente sugli elementi e che le parti calettate sull'albero, i collettori, non sono sollecitati.

Analizzando più nel particolare la condizione di carico dell'albero, essa può essere considerata come fatica statica, essendo l'albero sso e sottoposto a carichi pressochè costanti: i rotori e i manicotti del gruppo alimentazione sono soggetti a rotazione, aspetto che porterebbe al manifestarsi di carichi centrifughi nel caso la forma dei particolari non fosse assial simmetrica, come il rotore a cui è collegato un gripper o il manicotto cui è solidale un braccio; predisponendo tuttavia su ogni particolare sbilanciato opportuni contrappesi posizionati diametralmente opposti all'elemento squilibrante, la forza centri- fuga da esso generata andrebbe ad annullare quella causata da quest'ultimo. Prendendo questa accortezza in fase di progettazione, si può sostenere che la schematizzazione dell'albero come trave soggetta a carico di essione e taglio aaticante statico sia corretta. Le dimensioni del sistema attualmente utilizzato in azienda, e che la specica impone, permettono inoltre di con- siderare come carico primario quello di essione, poichè la lunghezza assiale dell'albero sarà probabilmente molto maggiore del suo diametro.

Sulla base di queste considerazioni, la congurazione migliore per la se- zione dell'albero sarà dunque quella di avere il massimo momento di inerzia

Jx, rispettando il vincolo di avere la parte centrale forata per permettere

il passaggio dell'aria: la sezione sarà dunque tubolare circolare, con diame- tro massimo ammissibile dalle condizioni al contorno, in particolar modo la scelta dei cuscinetti, tema arontato nella prossima sezione.

Per approfondimenti sui temi delle caratteristiche di sollecitazione e della fatica statica, si rimanda alla lettura rispettivamente dei capitoli 9 e 10 di [5] e del capitolo 8 di [11].

8. Modellazione 2D

Materiale

Per quanto riguarda il materiale con cui realizzare il componente, sono sta- te individuate 2 alternative: utilizzo di un tubo in acciaio come grezzo di lavorazione, oppure di un tondo in acciaio da bonica.

Utilizzando un tubo, si veda [12] per maggiori informazioni, si elimina la necessità della lavorazione di foratura assiale, ma la scelta del materiale è obbligata e potrebbe essere non adatta alla funzione che il particolare svolge; scegliendo un tondo in acciaio da bonica, si può ricorrere ad un trattamento termico, qualora lo si ritenga necessario, ed eettuare la foratura prima del trattamento. Per queste motivazioni, in accordo con il tutor, si è preso in considerazione la scelta di un tondo pieno in acciaio da bonica.