STUDIO ED OTTIMIZZAZIONE DI UN GRUPPO MECCANICO PER LA SELEZIONE DELLA FRUTTA

Transcript

1 Università degli Studi di Bologna II FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica STUDIO ED OTTIMIZZAZIONE DI UN GRUPPO MECCANICO PER LA SELEZIONE DELLA FRUTTA TESI DI LAUREA DI: Stefano Fusai RELATORE: Prof. Ing. Luca Piancastelli 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 1

2 SCOPO DELLA TESI Progettazione di una nuova calibratrice che sia affidabile, precisa nella selezione e delicata nel manipolare i più svariati tipi di frutti Analisi delle apparecchiature simili presenti sul mercato Presa visione dei brevetti esistenti Progettazione di un dispositivo di selezione innovativo 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 2

3 VINCOLI GUIDA PER ATTIVITA DI SVILUPPO La calibratrice deve selezionare i frutti presentando i seguenti requisiti: AFFIDABILITA :non deve richiedere frequente manutenzione VERSATILITA :deve poter lavorare frutti di calibro diverso (pesche,mele,albicocche,kiwi,ecc..) PRECISIONE :deve sbagliare la selezione di pochi frutti POTENZIALITA DI LAVORAZIONE: la macchina deve lavorare ad alte velocità consentendo di selezionare elevati quantitativi di frutta all ora ECONOMICITA : semplice nella struttura in modo che i costi di acquisto e di manutenzione siano ridotti al minimo 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 3

4 SOLUZIONI CONSIDERATE Per la progettazione dell impianto sono state considerate tre alternative: Braccio robotizzato + nastro trasportatore con espulsione pneumetica Due trasportatori di cui uno costituito da zone trasparenti che consentono i test di qualità su tutta la superficie del frutto Unico trasportatore costituito da una catena su cui sono ancorati una pluralità di carrellini che trasportano i singoli frutti ponendoli in rotazione nel primo tratto di linea 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 4

5 SOLUZIONE ADOTTATA Dopo una dettagliata analisi delle alternative si è optato per la soluzione con catena e carrellini poichè: BRACCIO ROBOTIZZATO presenta: Difficoltà nel raggiungimento di alte velocità Espulsione pneumatica poco delicata Costi abbastanza elevati TRASPORTATORE CON ZONE TRASPARENTI presenta: Bassa precisione dovuta ai fenomeni di diffrazione poiché per esaminare il frutto bisogna attraversare superfici trasparenti Costi di manutenzione elevati poiché operando in ambiente polveroso e con frutti che possono essere bagnati o fradici le superfici trasparenti richiedono una pulizia costante Costi più elevati per la gestione di un numero di telecamere superiore 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 5

6 ARCHITETTURA DELLA CALIBRATRICE CON CARELLINI INVERTER MOTORE RIDUTTORE CATENA + CARELLINI CATENA RUOTA DENTATA CATENA CATENA ALBERO MOTRICE 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 6

7 SCOMPOSIZIONE DEL PROCESSO DI SELEZIONE NELLE VARIE FASI La selezione richiede diverse fasi: FRUTTO IN ROTAZIONE Singolazione del frutto (i frutti devono essere messi in fila) Selezione qualità esterna,colore,diametro (mediante telecamera) FRUTTO FERMO Pesatura (mediante celle di carico) Selezione qualità interna, grado zuccherino e durezza Elaborazione dati (mediante PC) Scarico VIDEO 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 7

8 SPECIFICHE TECNICHE DA SEGUIRE La calibratrice deve soddisfare i seguenti requisiti: Un rullo su ciascun carrello Selezione frutti di diametro compreso fra 40 e100 mm Velocità di lavoro da 3 a 10 frutti/sec Frutti in rotazione in fase di singolazione e test qualità Frutti fermi in fase di pesatura e scarico Scarico frutto laterale possibilmente da entrambi i lati Scarico su spazzola o su tendina Buona inclinazione del carrello Carrello costituito dal minor numero di pezzi possibili 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 8

9 PROGETTAZIONE CARELLINO CARELLO COMPLETO MELA SUPPOTO FRUTTI RULLO DESTRO RULLO SINISTRO TELAIO PORTARULLI TELAIO PORTARULLI SUPPORTO BASE BOCCOLA LEVA DESTRA LEVA SINISTRA DADO ROSETTA 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 9

10 PROGETTAZIONE CARELLINO SUPPORTO BASE + BOCCOLA TELAIO PORTARULLI SUPPORTO BASE 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 10

11 PROGETTAZIONE CARELLINO LEVE + ROTAZIONE PERNO RULLI TELAIO PORTARULLI LEVA CENTRALE LEVA DESTRA 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 11

12 PROGETTAZIONE CARELLINO RULLI SUPPORTO FRUTTI SUPPOTO FRUTTI 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 12

13 PROGETTAZIONE CARELLINO SINGOLAZIONE ROTAZIONI TELAIO PORTARULLI 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 13

14 PROGETTAZIONE CARELLINO PESATURA SOLLEVAMENTO SUPPORTO FRUTTI E TELAIO PORTARULLI SUPPOTO FRUTTI TELAIO PORTARULLI 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 14

15 PROGETTAZIONE CARELLINO SCARICO LATERALE 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 15

16 PROGETTAZIONE CARELLINO SCARICO LATERALE 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 16

17 CONCLUSIONI Ho realizzato il progetto del prototipo del carrellino che poi l Azienda ha provveduto a realizzare, come si vede dai filmati CARRELLINO REALIZZATO MEDIANTE PROTOTIPAZIONE RAPIDA CARRELLINO IN RESINA ACETALICA REALIZZATO DA STAMPI FILMATO1 FILMATO2 CARATTERISTICHE CARELLINO: Rulli in gomma (forprene) Pone frutto in rotazione preserva delicatezza frutto Alta precisione grazie ad una reale visione 3D dell intera superficie del frutto 21/03/2006 Università degli Studi di Bologna 17