CAPITOLO 4: OTTIMIZZAZIONE E COSTRUZIONE DEL GRUPPO DI AZIONAMENTO ELETTRICO
4.1 Componenti costruiti inizialmente per il gruppo di azionamento
4.1.1 Piastra di supporto per il gruppo di azionamento
Nella figura 4.4 viene riportato un assieme virtuale con bollatura che contiene le piastre di supporto del gruppo di azionamento dell’esoscheletro. Come si può osservare sono presenti sei piastre, di cui cinque disposte verticalmente per accogliere i componenti commerciali necessari ad erogare e trasmettere la coppia motrice, ed una disposta orizzontalmente che serve a mantenere compatto il gruppo. Nell’assieme virtuale è inserita anche la minuteria necessaria ad unire le varie piastre e che comprende, per ognuno dei due gruppi di azionamento, undici viti ISO 7380 𝑀5𝑥10𝑚𝑚 e tre viti ISO 7380 𝑀5𝑥16𝑚𝑚. La sequenza di montaggio completa e dettagliata del gruppo di azionamento verrà illustrata nel capitolo 5 dell’elaborato di tesi.
Figura 4.4: Assieme virtuale contenente le piastre di supporto del gruppo di azionamento dell’esoscheletro.
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Di seguito, utilizzando la numerazione e la nomenclatura presenti in figura 4.4, vengono analizzati i singoli pezzi evidenziandone la funzionalità ed illustrando se sono state eseguite alcune modifiche in fase di costruzione.
1) PIASTRA SUPERIORE
Nella figura 4.5 è visibile il confronto tra il pezzo costruito e quello disegnato nella prima fase progettuale, dove sono evidenziate le principali quote funzionali e gli ingombri. Come si può osservare dalla figura non sono state eseguite modifiche durante la costruzione del componente.
Il pezzo, realizzato in alluminio, è la piastra superiore del gruppo di azionamento ed è fondamentale per mantenere correttamente in posizione le altre piastre disposte verticalmente. Quest’ultime sono vincolate alla piastra superiore mediante delle viti ISO 7380 𝑀5 che vengono posizionate in corrispondenza delle asole, visibili nella figura 4.5, e vengono avvitate nei rispettivi fori filettati presenti sulle piastre disposte verticalmente. La scelta di utilizzare delle asole (7𝑥9 𝑚𝑚) è precauzionale e serve a garantire un corretto allineamento tra i fori ed avere una minima libertà di posizionamento delle piastre verticali lungo l’asse del gruppo di azionamento.
Figura 4.5: Piastra superiore del gruppo di azionamento, confronto tra pezzo costruito (a sinistra) e teorico (a destra).
2) PIASTRA ESTERNA (LATO OPERATORE)
Nella figura 4.6 è visibile il confronto tra il pezzo costruito e quello disegnato nella prima fase progettuale, dove sono evidenziate le principali quote funzionali e gli ingombri. Come si può osservare dalla figura non sono state eseguite modifiche durante la costruzione del componente.
Il pezzo, realizzato in alluminio, è la piastra più esterna del gruppo di azionamento e si trova dal lato dell’operatore che dovrà indossare l’esoscheletro. La struttura è solamente dotata di tre fori filettati
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𝑀5 in cui andranno avvitate le viti per vincolare il componente alla piastra superiore come mostrato in figura 4.4.
Nel capitolo 6.2, dove viene presentato il progetto dell’aggancio pelvico per rendere indossabile il dispositivo elettromeccanico, verrà proposta una modifica costruttiva per questa piastra, essendo la più vicina al bacino dell’operatore.
Figura 4.6: Piastra esterna (lato operatore) del gruppo di azionamento, confronto tra pezzo costruito (a sinistra) e teorico (a destra).
3) PIASTRA PER MONTARE IL MOTORE
Nella figura 4.7 è visibile il confronto tra il pezzo costruito e quello disegnato nella prima fase progettuale, dove sono evidenziate le principali quote funzionali e gli ingombri. Come si può osservare dalla figura non sono state eseguite modifiche durante la costruzione del componente.
Il pezzo, realizzato in alluminio, è la piastra divisoria su cui verrà posizionato il motore elettrico brushless in corrente continua del gruppo di azionamento. Il motore verrà fissato alla piastra con tre viti 𝑀5 passanti per i fori diametro 7,30 𝑚𝑚, visibili in figura 4.7, ed avvitate nei fori filettati presenti nel corpo del motore.
Sulla faccia superiore della piastra sono presenti due fori filettati 𝑀5 in cui andranno avvitate le viti per vincolare il componente alla piastra superiore come mostrato in figura 4.4.
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Figura 4.7: Piastra per montare il motore del gruppo di azionamento, confronto tra pezzo costruito (a sinistra) e teorico (a destra).
4) PIASTRA PER MONTARE LA FRIZIONE
Nella figura 4.8 è visibile il confronto tra il pezzo costruito e quello disegnato nella prima fase progettuale, dove sono evidenziate le principali quote funzionali e gli ingombri. Come si può osservare dalla figura non sono state eseguite modifiche durante la costruzione del componente.
Il pezzo, realizzato in alluminio, è la piastra divisoria su cui verrà posizionata la frizione elettromagnetica del gruppo di azionamento. In particolare, sulla piastra verrà fissata la parte statorica della frizione utilizzando quattro viti 𝑀4 che andranno avvitate nei quattro fori filettati presenti sulla faccia frontale del pezzo visibile in figura 4.8.
Al centro del componente è presente un foro di diametro 15 𝑚𝑚 nel quale passerà l’albero del motore elettrico che sarà l’ingresso della frizione elettromagnetica e sarà collegato alla parte rotorica di quest’ultima mediante una linguetta 3𝑥3𝑥6𝑚𝑚.
Sulla faccia superiore della piastra sono presenti tre fori filettati 𝑀5 in cui andranno avvitate le viti per vincolare il componente alla piastra superiore come mostrato in figura 4.4.
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Figura 4.8: Piastra per montare la frizione del gruppo di azionamento, confronto tra pezzo costruito (a sinistra) e teorico (a destra).
5) PIASTRA DI COLLEGAMENTO CON IL LEG-LINK
Nella figura 4.9 è visibile il confronto tra il pezzo costruito e quello disegnato nella prima fase progettuale, dove sono evidenziate le principali quote funzionali e gli ingombri. Come si può osservare dalla figura non sono state eseguite modifiche durante la costruzione del componente ed è stato rispettato il progetto originale della tesi [26]. Però, visto che nella fase di assemblaggio del gruppo di azionamento, sono state riscontrate alcune problematiche che non permettevano un corretto montaggio e smontaggio del sistema, è stato necessario eseguire alcune modifiche riportate nel sotto capitolo 4.3.3, per ottimizzare il pezzo e rendere assemblabile il gruppo di azionamento.
La piastra è dotata di un’estrusione cilindrica lunga 28 𝑚𝑚 con un diametro interno di 18 𝑚𝑚 ed uno esterno di 25 𝑚𝑚. Nella cavità dell’estrusione verrà accoppiata con forzamento una boccola in bronzo sinterizzato e poi verrà fatto passare l’albero di uscita della frizione elettromagnetica, mentre sulla superficie esterna dell’estrusione cilindrica verrà disposto un distanziale in acciaio inox ed un cuscinetto meccanico. L’anello interno del cuscinetto verrà tenuto in posizione dal distanziale e da un anello Seeger per alberi DIN 471 (25𝑥1,2𝑚𝑚), la cui gola è visibile in figura 4.9, eliminando così il possibile scorrimento assiale. Invece, la sede dell’anello esterno del cuscinetto è costitutiva dalla cavità di diametro 52 𝑚𝑚 del componente cilindrico all’estremità del leg-link riportato in figura 3.12.
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Grazie a questa configurazione il cuscinetto funge da punto di connessione tra il gruppo di azionamento ed il leg-link, permettendo la movimentazione di quest’ultimo.
Sulla faccia superiore della piastra sono presenti tre fori filettati 𝑀5 in cui andranno avvitate le viti per vincolare il componente alla piastra superiore come mostrato in figura 4.4.
Figura 4.9: Piastra di collegamento con il leg-link, confronto tra pezzo costruito (a sinistra) e teorico (a destra).
6) PIASTRA ESTERNA (LATO MECCANISMO ARTICOLATO)
Nella figura 4.10 è visibile il confronto tra il pezzo costruito e quello disegnato nella prima fase progettuale, dove sono evidenziate le principali quote funzionali e gli ingombri. Come si può osservare dalla figura non sono state eseguite modifiche durante la costruzione del componente ed è stato rispettato il progetto originale della tesi [26]. Però, visto che nella fase di assemblaggio del gruppo di azionamento, sono state riscontrate alcune problematiche che non permettevano un corretto montaggio e smontaggio del sistema, è stato necessario eseguire alcune modifiche riportate nel sotto capitolo 4.3.4, per ottimizzare il pezzo e rendere assemblabile il gruppo di azionamento.
La piastra è dotata di un foro circolare passante di diametro 32 𝑚𝑚, all’interno del quale verrà disposto un cuscinetto meccanico. L’anello interno del cuscinetto sarà posizionato sull’albero di uscita del gruppo di azionamento, mentre l’anello esterno sul foro della piastra. Quest’ultimo verrà mantenuto in posizione da uno spallamento presente sulla piastra stessa e da un anello Seeger per fori
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DIN 472 (32𝑥1,2𝑚𝑚), la cui gola è visibile in figura 4.10, eliminando così il possibile scorrimento assiale del cuscinetto.
Sulla faccia superiore della piastra sono presenti tre fori filettati 𝑀5 in cui andranno avvitate le viti per vincolare il componente alla piastra superiore come mostrato in figura 4.4.
Figura 4.10: Piastra esterna (lato meccanismo articolato), confronto tra pezzo costruito (a sinistra) e teorico (a destra).