Progettazione Funzionale di Sistemi Meccanici e Meccatronici Progetto del sistema di movimentazione di una pinza con meccanismi a camme

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1 Progettazione funzionale di sistemi Meccanici e Meccatronici. Camme A.A. 2017/2018 Progettazione Funzionale di Sistemi Meccanici e Meccatronici Progetto del sistema di movimentazione di una pinza con meccanismi a camme Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate Mechatronics and Mechanical Dynamics Labs prof. Paolo Righettini Linee guida per lo sviluppo dell esercitazione Settembre 2017

2 Camme INDICE Indice 1 Movimenti richiesti alla pinza 1 2 Progetto di due camme a bilanciere per un movimento coordinato 3 3 Traccia di soluzione 3 4 Obiettivi dell esercitazione 4 Indirizzo Università di Bergamo Facoltà di Ingegneria Laboratorio di Meccatronica e Mechanical Dynamics Via Stezzano, 87 Bergamo Autori prof. Paolo Righettini paolo.righettini@unibg.it tel: fax:

3 Section 1 Movimenti richiesti alla pinza 1 1 Movimenti richiesti alla pinza O D B C A Figura 1: Schema funzionamento pinza Obiettivo dell esercitazione è la determinaizone dei profili delle camme necessarie alla movimentazione della pinza illustrata in figura 1. Si tratta di una pinza per il caricamento di una macchina automatica rotativa per la produzione per mezzo di stampaggio a freddo di rivetti di lunghezza 20mm. La figura 1 rappresenta la matrice rotante per lo stampaggio dei rivetti e la pinza per il trasferimento del materiale grezzo dal punto di alimentazione fino alla prima stazione di formatura del rivetto. Il gruppo pinza trasferisce il pezzo dalla posizione B (stazione di estrazione, dal coltello fino alla pinza) alla posizione C (inserzione e prima stazione di formatura). Il pezzo viene mantenuto nella posizione C fino all arrivo del punzone, che lo inserisce nella prima stazione di formatura. Dopo l inizio dell operazione di inserzione del pezzo, la pinza esegue i movimenti: lineare dal punto C al punto D quando lo stampo mobile si avvicina al gruppo controstampo. La pinza si sposta linearmente di 20mm; rotatorio dal punto D al punto B. La pinza ruota di 45 ; B-C combinazione di entrambi i movimenti precedenti, per raggiungere la posizione di inserzione (rotazione di 45 e traslazine di 20mm). Il moto della pinza è ottenuto sommando due movimenti: 1. la rotazione della pinza è ottenuta per mezzo della rotazione del suo telaio, per mezzo di un albero ad esso collegato

4 2 Camme B C D 2. la traslazione della pinza, relativamente al suo telaio, viene ottenuta per mezzo di una camma a punteria il cui asse di ratazione coincide con quello del telaio. La camma a punteria può ruotare relativamente al telaio stesso. La camma a punteria è posta in rotazione dall esterno per mezzo di un albero coassiale a quello del telaio. Rotazioni dell albero del telaio diverse da quelle dell albero della camma a punteria portano ad una traslazione della pinza e, ovviamente, una rotazione della pinza stessa. In questo schema operativo la camma a punteria esegue solamente una rotazione parziale rot I movimenti di rotazione e di traslazione delle pinza sono fra loro vincolati dalla logica di funzionamento del macchinario. Questo legame è rappresentato dalla seguente figura. 70 trasl 20 α 1 α 2 α 3 2π α Il diagramma più in alto fa riferimento alla rotazione, mentre quello più in basso fa riferimento alla traslazione. In ascissa è riportata la rotazione α dell albero delle camme, ovvero l angolo macchina.

5 Section 2 Progetto di due camme a bilanciere per un movimento coordinato 3 2 Progetto di due camme a bilanciere per un movimento coordinato rot I movimenti delle due camme devono rispettare i vincoli fissati dal macchinario, come già illustrato nel pargrafo precedente La rotazione degli alberi in ingresso alla pinza viene ottenuto per mezzo di due camme a bilanciere, il cui moto del cedente è rinviato verso la pinza per mezzo di un quadrilatero articolato. 70 trasl 20 α 1 α 2 α 3 2π α La legge di moto che il cedente delle camme deve realizzare dipende quindi dalla trasformazione del moto che si ottiene a partire dal moto richiesto alla pinza, fino al bilanciere passando per i sistemi di rinvio. Gli angoli α 1, α 3 devono essere scelti nell intervallo con l obiettivo di limitare le dimensioni della camma e di garantirne la realizzabilità. L angolo α 2 deve essere miniore di 30. Per la valutazione della spinta scambiata fra movente e cedente deve essere supposto un carico complessivo dovuto a: carico inerziale ridotto al bilanciere di ciascuna camma pari a J r = 0.022kgm 2, valutato ad una cadenza produttiva di 600 pezzi al minuto eventuale carico elastico dovuto alla molla di contrasto eventuale carico dovuto al precarico dei bilancieri per le camme coniugate (i bilancieri sono montati con interferenza sui profili delle camme) 3 Traccia di soluzione Devono essere scelte le leggi di moto che descrivono il movimento della pinza, sia di rotazione che di traslazione, in relazione ai vincoli imposti dalla logica di funzionamento del macchinario. Fissate le leggi di moto sulla pinza, esse devono essere trasformate come richiesta di moto ai bilancieri delle camme. Questa trasformazione del moto dipende:

6 4 Camme da come si sommano le rotazioni dei due alberi in ingresso alla camma dai sistemi di rinvio interposti fra bilancieri e pinze a questo riguardo si consiglia di considerare la camma a punteria utilizzata per la traslazione della pinza, realizzata con una legge di moto a velocità geometrica costante. Ovvero con rapporto di trasmissione costante fra ingresso (rotazione dell albero) e uscita (traslazione della pinza), come se si trattasse di una accoppiamento pignone-cremagliera. Fissare la velocità geometrica di riferimento pari a 20/(pi/4) profilare le camme con il modulo matlab fornito; Creare un comando che consenta la trasformazione del moto dal movimento della pinza, a quello dei cedenti delle camme principali. In prima istanza, è possibile supporre che questa trasformazione sia unitaria; dall analisi della spinta di contatto fra camma e cedente valutare se realizzare camme con accoppiamento di forza o con accoppiamento di forma. 4 Obiettivi dell esercitazione Gli obiettivi dell eseritazione sono: 1. progettare il movimento attribuito alla pinza argomentato le scelte fatte in relazione alle scelte delle leggi di moto e alla loro distribuzione in funzione dell angolo macchina 2. progettare le camme a bilanciere relazionando in modo critico il profilo ottenuto, l andamento dell angolo di pressione, l andamento del raggio di curvatura, l andamento della spinta fra movente e cedente, andamento delle pressioni di contatto 3. il cedente delle camme devono essere vincolati al profili delle camme per mezzo di accoppiamento in forza o di forma. Nel primo caso devono essere progettate le molle di contrasto e deve essere defnita la loro posizione relativamente al cedente. Nel secondo caso devono essere definiti i due profili delle camme coniugate e la posizione relativa dei due bilancieri 4. deve essere definita la geometria dell albero a camme e della posizione relativa delle cerniere dei bilancieri delle due camme 5. devono essere progettati i meccanismi di rinvio per passare dai movimenti richiesti alla pinza all oscillazione dei bilancieri 6. deve essere sviluppato il modello tridimensionale delle camme, dei bilancieri e dei relativi rinvii 7. calcolo del profilo delle camme tenendo conto delle pressioni di cantatto, dell andamento dell angolo di pressione e del raggio di curvatura

7 Section 4 Obiettivi dell esercitazione 5 8. determinare il diametro della/e rotelle seguicamme facendo riferimento al catalogo on-line SKF

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9 Esercitazioni Esercitazioni dell insegnamento Progettazione Funzionale di Sistemi Meccanici e Meccatronici - prof. Paolo Righettini