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3523267(',62/8=,21,
- Le considerazioni precedenti hanno prodotto un disegno costruttivo del prototipo presentato nell’allegato 1.
- Questa macchina rappresenta un primo prototipo da testare per controllare la fattibilità pratica del principio di funzionamento.
- Esistono tuttavia problematiche ancora aperte.
- Queste sono:
• Il comportamento del basamento se in futuro sarà movimentato con carrello elevatore.
• Il dispositivo per la stesura, visto nel paragrafo 4.1.3.1, richiede delle tolleranze di lavorazione molto precise.
• Il comportamento del tessuto durante l’avvolgimento.
Le soluzioni proposte sono descritte ed analizzate mediante disegni schematici che richiederanno ulteriori approfondimenti una volta adottate.
9HULILFKHGHOEDVDPHQWRGHOGLVSRVLWLYRSHUOD
PRYLPHQWD]LRQHWUDPLWHFDUUHOORHOHYDWRUH
Generalmente i pallet dove sono caricate le pelli sono soggetti a spostamenti all’interno della conceria 1 , ad esempio trattando la fase di carico/scarico dalla macchina verniciatrice, tutte le volte che è terminato un ciclo di verniciatura e conclusa la fase di carico del pallet, questo dovrebbe essere riportato alla zona di carico della macchina in modo da scaricare le pelli che devono essere verniciate per più di una volta consecutivatemente 2 .
La verifica del basamento del dispositivo per la movimentazione tramite carrello elevatore nasce dalla necessità futura di dover movimentare il dispositivo all’interno delle concerie e quindi sottoporre il basamento, durante il trasporto a degli sforzi molto elevati.
1 Paragrafo sulla movimentazione in gruppi affrontato nel capitolo 3.
2 Il numero di cili di verniciatura al quale viene sottoposto un lotto di pelli dipende dal tipo di rifinitura che vuole
ottenere il commerciante.
Durante la scelta della piattaforma elettroidraulica, che si occupa della movimentazione verticale della pila, è stata fatta la richiesta di modificarne il basamento, in modo che facesse anche da basamento al telaio del prototipo (paragrafo 4.2). Inoltre il dispositivo è dotato di piedini ( ILJXUD
), ma ciò non vieta che il basamento sia ancorato direttamente alla pavimentazione della cella, che sarà fissa durante il primo periodo di sperimentazione, come generalmente consigliano le ditte produttrici di queste piattaforme.
Le forze a cui è sottoposto il basamento del dispositivo sono rappresentati in ILJXUD
6FHOWDGHOFDUUHOORHOHYDWRUH
In conformità a quanto espone la legge 626/94 titolo V sulla movimentazione manuale del carico la scelta del carrello elevatore è necessaria, questo perché la catasta di pelli, che vengono movimentate all’ interno della conceria durante il processo di lavorazione, montata sul dispositivo, insieme a questo, supera abbondantemente il carico che può essere movimentato a mano (fino a 300N), su rotelle (3000N) e con transpallet (6000N); inoltre la scelta del carrello elevatore serve a valutare quali dovrebbero essere i punti di presa del dispositivo durante il suo trasporto e l’ eventuale irrigidimento del basamento per impedire che si inarchi sotto la azione del suo peso durante il trasporto.
Considerando la ILJXUD, ad alcuni fornitori di carrelli è stato inviato il seguente disegno, dove A rappresenta l’ ingombro del sistema di stesura, mentre B rappresenta l’ ingombro della parte inferiore del dispositivo d’ impilamento:
1950mm
2700mm 2350mm
400mm
500mm A
B
)LJXUD6FKHPDWL]]D]LRQHGHLFDULFKLGDVROOHYDUHFRQXQFDUUHOORHOHYDWRUH
Si possono schematizzare due situazioni di carico:
1) A = 670N mentre B = 13830N 2) A = 1590N mentre B = 7830N
Quindi la portata che deve avere il carrello elevatore dovrà essere di circa 14500N.
Come si può notare dalla ILJXUD il baricentro della struttura non si trova al centro, ma spostato verso il lato del parallelepipedo A, per questo motivo è stato richiesto che l’ inforcamento del dispositivo avvenisse dal lato di 2700mm, in modo da evitare che il baricentro rimanga fuori dallo spazio delimitato dalle forche, questa richiesta trova
giustificazione nel fatto che il dispositivo di stesura durante il suo funzionamento ruota e trasla.
Traslando da un estremo ad un altro e non sapendo quante pelli devono essere caricate ad ogni ciclo, non si sa da quale parte si troverà il dispositivo di stesura (volume A) alla fine del ciclo di carico/scarico pelli. Inoltre le forche devono avere una lunghezza di almeno 2/3 del lato di 2350mm ( ILJXUD).
2700mm
2350mm
2000mm
970mm
140mm
)LJXUD9LVWDLQIHULRUHGHOODSUHVDGHOGLVSRVLWLYR
Come risposta alle richieste, è stato consigliato l’ utilizzo di un carrello elevatore (dai costruttori della ditta STILL)con le seguenti caratteristiche ( ILJXUD):
- Portata= 1450Kg.
- Baricentro del dispositivo alla distanza c= 1200mm - Inforcamento dal lato 2700mm
- Sezione delle forche 140x50mm (lunghezza fino a 2200mm) - Apertura delle forche 970 ( ILJXUD)
- Altezza sollevamento forche 3340mm
Basamento del dispositivo
Forche del
carrello
elevatore
- Il decentramento rispetto all’ asse mediano longitudinale del baricentro del dispositivo, deve essere contenuto entro +/- 100mm per ragioni di portata strutturale del castello 3 di sollevamento 4 .
)LJXUD'LDJUDPPDGLFDULFRGHOFDUUHOORHOHYDWRUHFRQVLGHUDWRSHUHIIHWWXDUHOHYHULILFKH
VXOEDVDPHQWR
9HULILFKH GHO EDVDPHQWR GHO GLVSRVLWLYR SHU LO VXR VROOHYDPHQWR
WUDPLWHLOFDUUHOORHOHYDWRUH
È stata realizzata una verifica a resistenza ed una di rigidezza del basamento del dispositivo, lo stesso basamento mostrato nella ILJXUD , tramite una simulazione effettuata con Ansys, quando tutto il dispositivo viene sollevato con le forche del carrello elevatore. I risultati di queste verifiche sono illustrati nelle seguenti figure:
3 Si intende per castello il volume rappresentato nel diagramma della figura 5.1.
)LJXUD6FKHPDWL]]D]LRQHGHLYLQFROLHGHLFDULFKL
)LJXUD$QGDPHQWRGHOODIUHFFLDGLGHIRUPD]LRQH8]GHOEDVDPHQWRTXDQGRqVROOHYDWR
WUDPLWHFDUUHOORHOHYDWRUH 8]
PP
2700mm
970mm
=
=
)LJXUD7HQVLRQHHTXLYDOHQWH 9RQ0LVHV GHOEDVDPHQWRTXDQGRqVROOHYDWRWUDPLWHFDUUHOOR
HOHYDWRUH 7H
0SD
Il dispositivo d’ impilamento sarà soggetto alla freccia ottenuta con le simulazioni, paria a 8,47mm nella direzione z, solo per brevi periodi, un tale valore potrebbe non danneggiare il funzionamento del dispositivo. Comunque, si potrebbe pensare di irrigidire il basamento, anche perché se le forche del carrello elevatore hanno una lunghezza minore di 2000mm, essendo questo il valore minimo indispensabile per poter avere i vincoli rappresentati nella ILJXUD, le forche troveranno solo quattro punti d’ appoggio e il dispositivo non verrà sollevato oppure si ribalterebbe su se stesso, come è stato spiegato in precedenza il baricentro del dispositivo dovrà trovarsi ad un distanza c=1200mm ( ILJXUD) e nel volume delimitato dalle forche.
Una volta che il carrello elevatore, che solleva il dispositivo, si trova vicino alla stazione dove questo dovrà essere rilasciato, il guidatore dovrà trovare in tale stazione dei riferimenti per poter cominciare la manovra di discesa delle forche in modo da lasciare il dispositivo in una posizione nota, conosciuta dal robot, che, mediante l’ opportuna programmazione, utilizza end-effector (il gripper a depressione), per andare a prelevare o rilasciare la pelle.
Il sistema di manipolazione delle pelli, formato dal robot e dal dispositivo per l’ impilamento delle pelli, trovandosi in una posizione nota permette una programmazione più semplice.
=
Per realizzare il riferimento di cui ha bisogno il dispositivo, durante il suo posizionamento, è stato pensato di dotare il basamento di un sistema composto da un cono ed una spina che troveranno alloggio in ognuna della stazioni di lavoro dove il dispositivo sarà rilasciato.
3URJHWWRGHOFRQRGLULIHULPHQWR
Per la progettazione del cono, si pone il problema della massa sollecitata a muoversi, dall’ azione del proprio peso, su un piano inclinato e frenata solo dalla forza d’ attrito statico; il cono è rappresentato dalla massa Q (vedi ILJXUD ) mentre la superficie sulla quale scorre è rappresentato dal piano inclinato. Una tale schematizzazione serve a calcolare l’ angolo minimo che deve avere il piano inclinato affinché massa possa vincere la forza d’ attrito statico.
y
x
)LJXUD0DVVDVROOHFLWDWDDPXRYHUVLYHUVRLOEDVVRVXXQSLDQRLQFOLQDWR
Il dispositivo per l’ impilamento delle pelli ha un peso di circa 145000N, ipotizzando che tale carico sia distribuito su 2 angoli del pallet, la forza peso 4, che si deve considerare per calcolare l’ angolo è pari a 145000/2 ( 4=72500N). Affinché la massa si possa muovere la forza d’ attrito statico ( 3), pari a I
5, deve essere minore della forza motrice 3
.
Supponendo di dover fare il cono, sia il maschio che la femmina, in acciaio, e che esso lavori in un ambiente asciutto, si può considerare un coefficiente d’ attrito pari a I
= 0,8; si ottengono i seguenti risultati:
5.1) 3 = I
* 5 = I
* 4* cos( )
5.2 3
= 4 * sen( ) > 3 = I
* 4* cos( ) 5.3) Tan !I
5.4) = 38,7°
Dalle equazioni precedenti si osserva che l’ angolo d’ inclinazione del cono dipende dal coefficiente d’ attrito scelto. Per dimensionare il cono basta che l’ angolo sia maggiore dell’ angolo trovato; un angolo maggiore di serve a compensare un l’ errore durante il posizionamento
4 = Forza peso.
3 = Forza d’ attrito.
5= Forza di reazione al
piano inclinato.
( ILJXUD), un angolo troppo grande comporta però un aumento delle pressioni di contatto. Per tale ragione è stato scelto un angolo di 45° ( ILJXUD).
)LJXUD'LPHQVLRQDPHQWRGHOFRQR
Il cono e la spina potrebbero andare ad occupare il posto di due dei piedi del basamento ( ILJXUD
).
)LJXUD 9LVWDGDOEDVVRGHOGLVSRVLWLYRGLLPSLODPHQWR
A = 180mm
% 60mm.
Basamento del dispositivo.
Pavimento
Cono
Spina
3URSRVWDGLQXRYLVLVWHPLSHUODPRYLPHQWD]LRQHGHOWHVVXWR
Il rotismo trattato nel capitolo 4 (paragrafo 4.1.3),sistema per ottenere il movimento di rotazione direttamente da quello di traslazione, è un sistema che richiede delle tolleranze di lavorazione molto precise, inoltre nel corso della sua progettazione sono state adottate soluzioni costruttive, per ottenere allineamenti ed orientamenti degli assi degli alberi e delle ruote dentate ( ILJXUD
), che richiedono tempi di lavorazione e montaggio più grandi. Per questo motivo si propongono delle due soluzioni basate sullo stesso principio di funzionamento del rotismo, in pratica prendere il moto di rotazione direttamente dal moto di traslazione.
Il principio di funzionamento ( ILJXUD), per evitare che il rullo trascinatore inverta il moto di rotazione ad ogni fine corsa, è realizzato con due cremagliere e una ruota dentata a denti diritti.
La ruota dentata sarà montata sullo stesso asse di rotazione del rullo trascinatore, in modo che ad ogni giro della ruota dentata equivale ad un giro del rullo trascinatore. Le caratteristiche, delle cremagliere e della ruota dentata utilizzata, sono le seguenti:
5XRWDGHQWDWDDGHQWLGLULWWL
Modulo, m = 2,5mm;
Numero di denti, z = 54;
Diametro primitivo Dp = 135mm;
Diametro esterno, De = 140mm.
&UHPDJOLHUH
Modulo m = 2,5;
Sezione 25x25mm 2 .
3URSRVWD
La sequenza nella ILJXUD mostra come la ruota dentata non inverta il senso di rotazione
durante l’ inversione del moto di traslazione; avendo il rullo trascinatore lo stesso senso di
rotazione, si verifica quanto esposto nel capitolo 3 (paragrafo 3.5.2.3).
)LJXUD3ULQFLSLRGLIXQ]LRQDPHQWRGHOVLVWHPDFRSSLDGLFUHPDJOLHUHUXRWDGHQWDWDSHU
RWWHQHUHLOVHQVRGLURWD]LRQHGHOUXOORWUDVFLQDWRUHFRVWDQWH
Il moto di traslazione per l’ azionamento del cambio è dato alle cremagliere montate su un unico supporto tramite due cilindri pneumatici montati su guide prismatiche per far si che il supporto si muova verticalmente ( ILJXUDe ).
)LJXUD6LVWHPDGLD]LRQDPHQWRYHUWLFDOHGHOVXSSRUWRFKHPRQWDOHFUHPDJOLHUH
)LJXUD$]LRQDPHQWLGHLFLOLQGULDGRJQLILQHFRUVD
1) Cilindri pneumatici per l’ azionamento del cambio.
2
1
L’ asse della ruota dentata è lo stesso del rullo
trascinatore.
La corsa che deve compiere i cilindri è pari a 10mm.
2) Guide lineari sulla quale scorre una rotella montata sul supporto delle cremagliere.
Supporto per le cremagliere
Ruota dentata
cremagliere
Ad ogni fine corsa i cilindri pneumatici, montati su una unità guida per evitare che la rotazione dello stelo venga trasmessa al supporto delle cremagliere, compiono una corsa pari a 10mm per realizzare il cambio che fa ingranare la ruota dentata da una cremagliera all’ altra. Il movimento di traslazione del supporto per le cremagliere è aiutato da guide lineari montate solidalmente al telaio del dispositivo, per fare in modo che le cremagliere si mantengano perfettamente allineate al moto di traslazione della ruota dentata.
Poiché la lunghezza del supporto per le cremagliere deve essere maggiore della corsa di
traslazione del dispositivo di stesura (L= 2,2m, vedi ILJXUD), un sistema così fatto potrebbe
perdere con il tempo l’ allineamento delle cremagliere a causa dell’ inarcamento della struttura
stessa per l’ azione del proprio peso, potrebbe essere necessari una verifica di rigidezza.
3URSRVWD
In questa proposta si utilizzano ancora una ruota dentata e due cremagliere. Rispetto alla proposta precedente la ruota dentata viene fatta ingranare su una cremagliera o sull’ altra mediante due pinze, poste a fine corsa, ed azionate mediante cilindri pneumatici ( ILJXUHH
)
)LJXUD6LVWHPDGLD]LRQDPHQWRDVVLDOHGHOODUXRWDGHQWDWD
)LJXUD$]LRQDPHQWRGHOODUXRWDGHQWDWD
1) Supporto per le cremagliere
2) Cilindri pneumatici per l’ azionamento del cambio.
3) Pinza per lo spostamento della ruota dentata.
2
2 3
La corsa che deve compiere il cilindro è pari a 25mm.
Lasse della ruota dentata è lo stesso del rullo trascinatore.
Ruota dentata Profilo scanalato
Cremagliere
Nel sistema di cambio mostrato nelle ILJXUHH ad ogni fine corsa è montato un cilindro pneumatico che monta sullo stelo una pinza e che segna il fine corsa della ruota dentata e la fa spostare da una cremagliera all’ altra, ottenendo così il principio di funzionamento mostrato nella ILJXUD. L’ albero che alloggia la ruota dentata ha alla sua estremità un profilo scanalato e la ruota dentata è libera di spostarsi assialmente sull’ albero. Per evitare che durante lo scorrimento della ruota dentata sulla cremagliera, questa fuoriesca dalla traiettoria, è stato ricavato un
“canale” con delle lamiere sottili fissate ai bordi dei denti della cremagliera, delimitandone la larghezza, in modo che ad ogni fine corsa la ruota dentata trovi un imbocco e durante la traslazione del sistema di stesura questa non sia soggetta a muoversi assialmente sul profilo scanalato.
Un tale sistema d’ ancoraggio per le cremagliere non presenta nessun problema ad essere vincolato al telaio del dispositivo e richiede un movimento meno complesso rispetto al precedente. Inoltre, essendo fisso il supporto per le cremagliere, garantire che la ruota dentata ingrani sempre sulla cremagliera di turno è meno complicato.
6ROX]LRQLGHLSUREOHPLGXUDQWHLOULDYYROJLPHQWRGHOWHVVXWR
Il tessuto utilizzato dal dispositivo dovrà essere avvolto e svolto tutte le volte che questo si trovi in una fase di scarico oppure di carico delle pelli. Quando il rotolo di tessuto è nuovo, quindi un tubo cilindrico, il problema di svolgere il tessuto sopra la pelle, appena depositata, in maniera uniforme e in modo di formare le “serpentina” non sussiste. Non si sa, pero, cosa potrebbe succedere quando il rotolo viene nuovamente formato, quindi, quando si recupera il tessuto. In questo paragrafo si faranno delle ipotesi e si cercheranno delle soluzioni da proporre durante la sperimentazione del dispositivo.
Durante la fase di sperimentazione del sistema è importante osservare il comportamento del tessuto, che verrà utilizzato, durante la formazione del rotolo, di forma cilindrica come quelli mostrati nelle figure di questa tesi, tutte le volte che verrà avvolto. Un comportamento del genere non è facilmente prevedibile.
Osservando i macchinari esistenti in commercio che si occupano di avvolgere carta e tessuto per
formare i rotoli come quelli che siamo abituati a vedere (rotoli casa, carta igienica, i rotoli di
tessuto in merceria, ecc.) oppure rotoli di dimensioni più grandi destinati sia ad altre industrie
come tessile e cartiere, è stato notato che generalmente questo tipo di macchinari monta un sistema di cilindri a monte del rotolo, che si vuole realizzare, e che ha come funzione quella di eliminare le pieghe che si possono formare e che possono andare a finire nel rotolo dando a questo una forma ovale (figura D), inoltre per evitare che durante la rotazione il tessuto che si sta avvolgendo si sposti assialmente ( ILJXUDE) queste macchine dotano al rotolo che si sta formando di un movimento di traslazione alternato. La ILJXUD mostra una di queste macchine in commercio.
)LJXUDSUREOHPLFKHVLSRVVRQRDYHUHGXUDQWHODIRUPD]LRQHGHOURWROR
Lunghezza del rotolo deformato assialmente.
