Marzo 2014
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Automazione e Strumentazione
MECCATRONICA
tecnica
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namento su macchina.
L’ultimo passo che ha permesso di rag-
giungere questo obiettivo è stata un’accu-
rata analisi della morfologia dei prodotti,
agevolata dall’utilizzo di modelli Cad 3D.
Sovrapposizioni virtuali hanno permesso
di individuare differenze e caratteristiche
comuni tra i diversi modelli; è stato quindi
possibile individuare la giacitura ottimale
della cerniera, definire un posaggio molto
preciso e di semplice sostituzione per il
cambio formato.
Sia il posizionamento della cerniera su
posaggio, sia quello del posaggio su mac-
china avvengono tramite l’utilizzo di spine
calibrate di riferimento, che permettono
un’accuratezza centesimale senza neces-
sità di regolazioni postume. Ogni famiglia
di cerniera ha il suo posaggio. L’operatore
deve solamente abbinare il giusto posag-
gio alla cerniera e inserirlo a bordo mac-
china.
Definizione del sistema di apertura
Le sovrapposizioni virtuali hanno per-
messo di selezionare anche il sistema di
apertura/chiusura più idoneo 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 fulcro della cer-
niera. Il punzone ruotando si va ad impe-
gnare contro l’elemento mobile della cer-
niera, forzandone l’apertura (
υ
figura 4
).
Un secondo punzone attuato vincola l’e-
lemento mobile della cerniera all’asse di
attuazione, garantendo la corretta rileva-
zione 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 desi-
derato su PLC e avviare l’inizializzazione,
in modo che il punzone di apertura si por-
tasse in posizione idonea per la cerniera
processata. Tramite un cilindro pneuma-
tico 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.
Definizione dell’azionamento
I criteri di valutazione utilizzati per sele-
zionare 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 motore,
veniva compromessa la bontà di misura
della coppia. In particolare il tra-
sduttore di rilevazione della cop-
pia forniva in uscita una misura
molto sporcata da disturbi mecca-
nici. Si ipotizza che questi disturbi
fossero generati dai micro-urti
provocati dai denti degli ingra-
naggi all’interno del riduttore.
Si è scelto quindi un azionamento
a motore brushless, ottimale per il
controllo di velocità e posizione
grazie all’encoder integrato e le
ottime prestazioni dinamiche e
di coppia anche a basse velocità
[4]
, abbinato ad uno stadio di
riduzione con rapporto 10:1
realizzato con cinghia dentata.
La cinghia dentata avrebbe
conferito al sistema quell’ela-
sticità necessaria per filtrare i
disturbi meccanici e al tempo
stesso avrebbe garantito la
sufficiente rigidità tensio-
nale necessaria per non avere
sfasamenti angolari tra asse
motore e asse di misura.
Definizione del sistema di misura e acqui-
sizione della coppia
La scelta del sistema di misura e acquisi-
zione della coppia è stata condotta in col-
laborazione con due fornitori dell’azienda,
insieme ai quali è stato possibile studiare
quale fosse il sistema più affidabile ed eco-
nomico da implementare. Ci si è avvalsi
dell’esperienza di Fausto Billi, di Elettro-
reno S.r.l. in ambito di controllo e azio-
namenti elettrici e di Federico Acquati, di
Burster Italia S.r.l., in ambito di sistemi di
misura e acquisizione dati.
Gli studi condotti da Vincenzo Iadanza
suggerivano di escludere la possibilità di
misurare la coppia di reazione offerta dalla
cerniera semplicemente convertendo ed
elaborando i dati di assorbimento della
corrente del motore dell’azionamento.
Questo per le possibili incertezze e varia-
bilità sui parametri del motore
[5]
. Questa
ipotesi è stata successivamente confermata
da Omron, fornitore dell’azionamento.
Si è così scelto di misurare la coppia con
un torsiometro statico posto direttamente
sull’asse di azionamento della cerniera,
sufficiente per eseguire misure su rota-
zioni di circa 90°, limite massimo di
rotazione di una cerniera
[6]
. Inoltre Bur-
ster Italia forniva anche la possibilità di
integrare il sistema con una centralina di
acquisizione molto innovativa. Comuni-
cando con il PLC della macchina e pren-
dendo in ingresso i valori angolari gene-
rati dall’enconder del motore brushless, la
centralina DigiForce 9307 (
figura 5
) è in
grado di elaborare direttamente i dati for-
niti dal torsiometro in grafici visualizzabili
a display, registrabili su server ed esporta-
bili in Excel. In più la centralina permette
di impostare strumenti di controllo qualità
sul grafico generato, quali finestre di veri-
fica e vincoli in base ai quali l’operatore
potesse immediatamente comprendere l’e-
sito positivo o negativo della misura.
A questo punto tutta la meccanica della
macchina era definita (
figura 5
). Per
quanto riguarda lo sviluppo del controllo
logico, il metodo progettuale adoperato
Figura 4 - Sovrapposizioni Cad e punzone di apertura
Figura 5 - Centralina di misura DigiForce 9307
