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