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AUTOMAZIONE
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progettare
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MAGGIO
2016
progetto in esame è stato la definizio-
ne del posaggio sul quale alloggiare
le cerniere pronte per la misura.
Le specifiche richiedevano che una
sola cerniera per volta venisse pro-
cessata su macchina e soprattutto
che le aspettative di flessibilità del
sistema non compromettessero la
semplicità desiderata per il cambio
formato. Inoltre, la scelta della gia-
citura della cerniera sul posaggio
implicava la conseguente esclusione
di molte delle soluzioni riportate in
matrice. Come si poteva determinare
in modo oggettivo quale fosse il mi-
gliore posizionamento della cerniera
su macchina? Prima di rispondere
a questa domanda, era opportuno
capire quale fosse la massima pre-
cisione di posizionamento richiesta
per ottenere la tolleranza di 0,1 Nm
sulla misura di coppia. Era chiaro
che il disallineamento tra l’asse di
attuazione e il fulcro della cerniera
influiva negativamente sulla preci-
sione di misura, determinando un’o-
scillazione di coppia indesiderata.
Grazie a simulazioni eseguite con
Matlab-Simulink è emerso che un
disallineamento di appena 0,15 mm
avrebbe comportato un errore di
misura pari alla massima tolleranza
ammessa da specifica. A valle di
questa analisi era chiaro, quindi, che
il requisito indispensabile per il po-
saggio fosse garantire alla cerniera
un’elevata precisione di posiziona-
mento su macchina.
L’ultimo passo che ha permesso di
raggiungere questo obiettivo è stata
un’accurata analisi morfologia dei
prodotti, agevolata dall’utilizzo di
modelli CAD 3D. Sovrapposizioni vir-
tuali hanno permesso di individuare
differenze e caratteristiche comuni
tra i diversi modelli; è stato quin-
di possibile individuare la giacitura
ottimale della cerniera, definire un
posaggiomolto preciso e di semplice
sostituzione per il cambio formato.
Sia il posizionamento della cerniera
su posaggio, sia quello del posag-
gio su macchina avvengono tramite
l’utilizzo di spine calibrate di riferi-
mento, che permettono un’accura-
tezza centesimale senza necessità di
regolazioni postume. Ogni famiglia
di cerniera ha il suo posaggio. L’o-
peratore deve solamente abbinare
il giusto posaggio alla cerniera e
inserirlo a bordo macchina.
Sistema di apertura e azionamento
Le sovrapposizioni virtuali hanno
permesso di selezionare anche il
sistema di apertura/chiusura più ido-
neo da applicare su macchina. Dalle
analisi è stato possibile individuare la
possibilità di aprire tutte le cerniere
con un solo punzone, posizionato
ad una distanza radiale opportuna
dall’asse dell’azionamento e del ful-
cro della cerniera. Il punzone ruo-
tando si va ad impegnare contro
l’elemento mobile della cerniera,
forzandone l’apertura. Un secondo
punzone attuato vincola l’elemen-
to mobile della cerniera all’asse di
attuazione, garantendo la corretta
rilevazione dell’angolo di apertura.
Questo sistema è apparso fin da
subito molto flessibile: l’apertura
doveva solo essere impostata da PLC
e con angolo specifico dedicato per
ciascuna cerniera. Prima di avviare
le misure, l’operatore doveva solo
impostare il programma desiderato
su PLC e avviare l’inizializzazione,
in modo che il punzone di apertura
si portasse in posizione idonea per
la cerniera processata. Tramite un
cilindro pneumatico che permettesse
la traslazione del posaggio lungo due
guide a ricircolo di sfere, la cerniera
doveva essere portata in posizione
utile per la misura e mantenuta salda
da un altro cilindro pneumatico che
la vincolasse superiormente.
I criteri di valutazione utilizzati per
selezionare il migliore metodo di
azionamento hanno fatto riferimento
all’esperienza aziendale. L’azienda
aveva riscontrato che utilizzando
un motoriduttore ad ingranaggi per
ridurre il dimensionamento del mo-
tore, veniva compromessa la bontà
di misura della coppia. In particola-
re il trasduttore di rilevazione della
coppia forniva in uscita una misura
molto sporcata da disturbi mecca-
nici. Si ipotizza che questi distur-
bi fossero generati dai micro-urti
provocati dai denti degli ingranaggi
all’interno del riduttore. Si è scelto
quindi un azionamento a motore
brushless, ottimale per il controllo di
velocità e posizione grazie all’enco-
der integrato e le ottime prestazioni
dinamiche e di coppia anche a basse
velocità, abbinato ad uno stadio di
Sovrapposizioni CAD e punzone di apertura.
Centralina di misura DigiForce 9307 e modello
CAD della macchina.