Avvitatura fondelli.

Dum

Utente Junior
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#1
Buongiorno a tutti,
apro questa discussione per avere un confronto tecnico su un attrezzo che devo progettare.

L'attrezzo dovrà avvitare dei fondelli abbastanza grossi, per il più grosso si parla di un ø350 per 150 Kg).
Il filetto più lungo è pari a 80mm

Il "tubo"su cui avviteremo i fondelli, verrà posizionato su un piano orizzontale.

Per richiesta del cliente finale, l'attrezzatura dovrà essere montata su un transpallet con cui loro avranno cura di fare il posizionamento in Z in base ai vari diametri.
L'idea non mi fa impazzire, ma il vincolo è dato dal cliente.

Il ciclo di lavoro prevede che l'operatore si avvicini di una quota sempre ripetibile con l'attrezzatura montata sul transpallet, avvii il ciclo che prevedrà una fase di avvicinamento del fondello, mezzo/un giro a svitare per imboccare correttamente il fondello e poi procedere all'avvitatura.
Nel caso si superi il valore di coppia massimo, vorrà dire che qualcosa è andato storto e il fondello si è inchiodato, quindi si procederà con una fase di svitatura dell'elemento.
Raggiunta la coppia prevista l'operatore sbloccherà il porta pezzo e si potranno allontanare con l'attrezzatura.

L'idea di attrezzatura che mi son fatto è quella di montare il sistema di avvitatura su una slitta su cui monterò dei freni per guide per assicurare la stabilità durante gli spostamenti e che verranno sbloccati nel momento in cui l'operatore darà il via al ciclo.

Il primo dubbio che mi viene in mente è questo:

Posso pensare che mi basti solo la coppia di avvitamento per avvitare il fondello o è meglio prevedere che il fondello venga anche spinto per tutta la lunghezza di avvitatura?

Questa sarebbe già la condizione per cui mi si aprirebbero 2 scenari differenti.

Se posso pensare di contare sulla coppia di avvitatura per assicurare l'avanzamento del fondello e il suo corretto serraggio, potrei sviluppare un movimento pneumatico, in cui un cilindro mi porta a battura il fondello, sfruttare la comprimibilità dell'aria nel momento in cui faccio il giro a svitare ( nel frattempo il cilindro continuerebbe a spingere) per poi procedere all'avvitatura, rendendo indipendente l'avanzamento della slitta dal cilindro con un funghetto abbastanza lungo in modo che lasci libera la slitta di avanzare.

In caso contrario, se dovessi continuare a spingere per assicurare l'avvitatura devo pensare a mettere un altro motore con vite senza fine da sincronizzare alla velocità di avanzamento.
Oltretutto penso che in questo caso dovrei anche prevedere un sistema di ammortizzamento per cercare di non rendere troppo solidale il movimento di avvitatura con quello di avanzamento del sistema.

Nella speranza di esser riuscito a spiegare bene qual è il principio dell'attrezzatura, vi chiedo se per Vs. esperienza è possibile poter contare sulla sola coppia di avvitature per completare l'operazione.

Se faccio un ragionamento basebase, quando avvito una vite su un piano orizzontale, non ho bisogno di spingere.

Ma qui non avvito un M6, :) avvito fondelli da 150Kg.

Grazie a chiunque avrà voglia di confrontarsi.
 

Dum

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#2
Io sto continuando con i miei voli pindarici.

Sto calcolando in via del tutto ipotetica, giusto per avere un iniziale idea degli ingombri del tutto, cosa vorrebbe dire movimentare ca 350Kg pneumaticamente..

Assumendo un coefficiente d'attrito di 0,004 delle guide a ricircolo di sfere, è possibile che per muovere quella massa mi bastino 137,34 N?

3433.5N x 0.004= 137.34

Ciò vorrebbe dire poter lavorare con un solo cilindro ø32 a 6 bar avendone di avanzo...

Son calcoli corretti o sto ho sbagliato il coefficiente d'attrito delle guide?
 
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#3
Sicuramente un asse pneumatico con spinta sempre aiuta ad entrare con l'avvitatura. Se non lo fai non riuscirai ad imboccare quando contro giri, soprattutto se c'è una piccola bava di poco conto. Per gravità e basta non é detto che basti.
Direi che il coefficiente d'attrito che hai usato é molto basso rispetto alla realtà. Controlla correttamente sul catalogo il valore. Io prenderei 0.02 per ogni pattino.
 
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#4
Se hai 350kg avrai solo per peso da vincere 3500N più attrito di 3500xfa...dove fa é il coefficiente d'attrito.....questo devi sollevare.
Inoltre il cilindro in tiro va sottratto dell'area dello stelo.
 

Dum

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#5
Ciao meccanicamg,
grazie per il supporto...

Devo aver spiegato male il principio.
L'avvitatura avverrà parallelamente al suolo, quindi non devo sollevare, ma spingere.
Il dubbio sulla necessità o meno di una parte pneumatica riguarda la necessità di accompagnare tutta l'avvitatura o solo parte di essa.
Per la prima fase di calettamento penso sis necessaria in quanto, come hai detto tu, quando contro giro non avrei niente che mi riporta il fondello in posizione corretta.
Per quello parlavo di sfruttare la comprimibilità dell'aria all'interno da cilindro in modo da sfruttare questa proprietà per creare una specie di molleggio senza doverlo prevedere a livello di attrezzo.
Il cilindro continua a spingere, il contro giro mi fa reazione alla spinta, il cilindro arretra e appena "scatta" sul filetto mi porta nuovamente in posizione ( si spera corretta) il sistema.

Il dato del coefficiente d'attrito lo trovo basso anche io, soprattutto i valori di forza che ne risultano dalla formula (mai avrei detto che bastassero 13.73 N per spostarne 3433,5), ma il catalogo della SKF mi riporta quel dato.
Coefficente d'attrito.JPG

Penso che dimensionerò quel cilindro anche da un punto di vista "visivo", che il cilindro stia bene a colpo d'occhio nell'insieme, lo farò lavorare a pressioni più basse e risparmieranno pure alla lunga. :)

Ti allego un paio di foto dell'avan-progetto è proprio in fase embrionale ma è abbastanza chiaro il principio. ( spero :) )
Attrezzo_1.JPG
Attrezzo_2.JPG


Adesso sto pensando se eliminare quel sistema di cuscinetti e sotituirlo con dei supporti ritti (sempre con cuscinetti radiali/assiali).

Visto che non si tratta di una macchina di precisione, penso che abbatterei di parecchio i costi per il cliente/costruttore, senza intaccare la funzionalità.

Grazie per il tempo dedicatomi.
:)
 

Dum

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#6
Essendoci vari filetti con varie lunghezze, quindi più corse da gestire, stavo pensando di utilizzare un posizionatore elettropneumatico da interfacciare con un trasduttore.

Potrei così gestire le varie corse, impostare ogni singola corsa di avvitatura e soprattutto sapere se abbiamo raggiunto la coppia max di avvitatura perché abbiamo effettivamente avvitato il fondello, oppure se per qualche motivo si è piantato durante l'avvitamento.
A quel punto invertirei il moto..
 
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#7
Che diametro hai scelto per il cilindro? mi sembra una bella bestia...ma se ci monti, e lo sai già da solo, dei regolatori di flusso, ti conviene avere molta più forza di quella che usi, altrimenti in partenza non si muove fino a quando non ha portato la camera in pressione sufficiente e poi ti parte a razzo perché la camera opposta ormai si è svuotata. Comunque è un lavoro ben impostato e hai bisogno di meno aiuto di quello che chiedi.
Ti chiedevo del DN del cilindro perché , se c'entra, potresti rigirarlo di 180° e alloggiarlo nella scatolatura tra la slitta superiore e quella inferiore., tanto per ridurre un po' gli ingombri se è un'attrezzatura mobile.

Hai messo un brushless, un epicicloidale, un giunto ...importante e ci vuoi mettere due supporti ritti UCP? A me piace di più così :D .

Riguardo al posizionatore, non ho capito se l'accosto iniziale del fondello al filetto del pezzo viene fatto manualmente muovendo tutta l'attrezzatura o se l'operatore lo allinea solo assialmente e poi è la slitta che deve avanzare di corse variabili in funzione della lunghezza del filetto per portare i fondelli sull'imbocco. Se le differenze di lunghezza tra i vari filetti sono importanti e avrai tarato la velocità di avanzamento in funzione del caso peggiore ( quello più lungo, che arriva subito a contatto) ,per quelli più corti ci sarà da aspettare un po' mentre il cilindro fa la sua corsa, ma non credo che qui siano importanti i decimi di secondo.

Spingere sempre o solo all'imbocco? Se trovi posto per il cilindro, metticelo che faccia tutta la corsa, tanto la differenza di costo è pochissima, a parità di Dn, elettrovalvola, staffe etc...Se poi sperimentalmente ti accorgi che aiuta solo gli imbocchi e poi il filetto va da solo ( al 99% è così) , puoi sempre aprire i due ingressi aria ( usando 2 valvole 3/2) e lui resta passivo fino a quando non deve riportare indietro la slitta. Dovrai stare attento alla sequenza con la quale pressurizzi di nuovo le camere, ma non è difficile, lo fai con dei relè se non hai un PLC nel quadro.

Il trasduttore di posizione per rilevare lo spostamento della slitta per verificare che il motore salga di coppia quando il filetto è realmente arrivato in fondo, mi sembra ottimo , ma se lo compri separato dal cilindro ti costa la metà della metà.
Ciao
 
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Dum

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#8
Grazie del tempo che hai voluto dedicarmi.. :)

Provo a risponderti per punti:

L'idea sarebbe quella di far fare al cilindro tutte le corse,quella di avvicinamento, quella di calettamento e quella di sostegno all'avvitatura.
Mi sembra che tra il più piccolo e il più grande ci sia una differenza di 30mm di filetto.
Quindi niente di particolare.
Essendo più lungo, chiaramente il più grosso arriverà prima e per gli altri aspetteranno un po', ma se non ricordo male si parla di 4/5 cicli di avvocatura al giorno.


Quel cilindro è un mostro.
Da 100. :) gli sposto tutto il capannone.. :)

Se i calcoli sono giusti, con 13 N lo sposto, per assurdo basterebbe un cilindro da D12 o poco più.
Come dicevo penso di dimensionarlo anche "visivamente".
Un cilindro D32/40 ha spinta più che necessaria ed è proporzionato al resto dell'attrezzatura; oltretutto come hai detto tu, un sovradimensionamento aiuterebbe la linearità del moto.

Corretta e buona l'idea di nasconderlo, se riesco a farcelo stare rimane un lavoro più pulito.

Ricavare dal pieno quell'alloggio per cuscinetti mi sembrava un costo importante e sopratutto obbligare il cliente a collaborare con officine che rispettino le tolleranze, cosa che non è abituato a fare.
Un giorno mi ha chiamato perché gli si inchiodava una slitta lineare e non capiva perché.
Abbiamo scoperto che prima ha lavorato i pezzi e poi l'ha saldato mandando a donnine allegre tutte le tolleranze di parallelismo e planarità date a disegno. o_O

Creandogli una piastra con 2 lardoni su cui avvitare i supporti, magari riesce a lavorarmelo senza troppi mal di pancia e son (quasi) tranquillo che non si inchiodi perché non mi ha rispettato le tolleranze della sede di alloggiamento dei cuscinetti.

Chiaro che è una soluzione agricola che andrebbe poi nascosta con un carter. :) :)

L'epicicloidale l'ho messo perché con un rapporto pari a 64 raggiungo la coppia massima di serraggio abbastanza comodamente senza inventarmi cose strane sul motore.

Per il cilindro pensavo di utilizzare un posizionatore elettropneumatico (tipo SMC).. li ho visti in azione son bella roba.
In settimana voglio fare un salto da loro per farmi spiegare bene tutti gli arcani che ci sono dietro.
Potrebbe essere che riesca a gestire tutto tramite il suo modulo senza bisogno di un trasduttore.

Come trasduttore non mi sarebbe dispiaciuto usare una riga ottica.





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#9
Ciao
Hai fatto un buon lavoro e hai le idee chiare. Seguile con convinzione e sicuramente viene fuori un bel lavoro.
Io uso a volte trasduttori come questo ( ne ho preso uno a caso solo per farti vedere l'esecuzione).
http://sensorline.biz/wpper-cont/uploads/2014/10/linear-rod-type-sq-over1.jpg
sono facili da montare e hanno una risoluzione, secondo me, proporzionata a quello che devi fare. Le righe ottiche sono bellissime, ma ci misuri i centesimi con quelle medio/buone. Ti servono?
Per il riduttore la mia nota non conteneva nessuna valutazione negativa: hai fatto benissimo anche perché se vuoi "sentire " bene le coppie erogate devi avere poco backlash e un ottimo rendimento interno: se ti metti a cercare riduttori diversi hai problemi di flange di adattamento, diametri di alberi etc. Vai coll'epicicloidale!
I posizionatori non li conosco bene, avevo capito che ti riferissi ad un attuatore lineare, quelli con le valvole integrate e il trasduttore di posizione interno, invece il posizionatore che intendi tu è tutt'altra cosa. SMC fa cose straordinarie da sempre quindi non sbagli. Devi solo capire che accuratezza di posizionamento ti serve veramente, visto che il cilindro dovrà comunque "subire" la capacità del filetto di imboccare più o meno rapidamente, quindi lavorerà sempre in compliance , cioè lui spinge ma la posizione la decide il filetto.
Per i supporti scherzavo, perché l'applicazione giusta è quella che soddisfa l'esigenza senza compromessi né rischi, ma anche senza esagerare. I supporti devi solo stare attento a allinearli bene, perché loro lavorano pure se li monti 10° di traverso, ma il tuo filetto deve entrare ben dritto. Se il tuo cliente/costruttore è bravo a fare quelle staffe a squadro e quelle scatolature robuste che vedo nel progetto, magari invece dei ritti tipo UCP o UCPH ( bruttini i secondi...) puoi usare gli gli UCFC a flangia tonda che dietro hanno un centraggio lavorato. E' facile montarli allineati "schiena contro schiena" e le sedi le puoi ricavare anche su una staffa composta per saldatura,( ma con spessori e struttura simili a quelli della base dell'attrezzatura)
Un'ultima cosa e poi non ti annoio più: se la piastra mobile della slitta di sopra resta così lunga, forse ti conviene attaccare le guide alla piastra mobile ( magari incassale di 2 o 3 mm se sono da 15 o 20 come mi sembra, tanto per facilitare il montaggio ) e tenere fermi i pattini, così li metti più in fondo possibile e diminuisci lo sbalzo del carico.
Ciao , e grazie a te dell'attenzione.
 

Dum

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#10
Ciao scusa la risposta tardiva ma è un periodo di fuoco.
Lo studio è ancora a quel punto. :(

Per quanto riguarda il trasduttore, hai ragione ed è stato un uso errato di terminologia ( ho detto la prima cosa che mi è saltata in mente) una riga ottica è inutile, bastano e avanzano quelli che hai indicato tu.

Per quanto riguarda l'azionamento, visto che l'appetito vien mangiando, sto pensando di proporre al cliente di utilizzare un cilindro elettrico:
A fronte di un maggiore costo, avrebbero solo l'impianto elettrico da gestire, non dovrebbero portare l'aria, avrei maggior tranquillità di riuscire a seguire la fase di avvitamento con tutta la slitta ( basterà sincronizzare bene la velocità di avanzamento con quella dettata dall'avvitatura) quindi le corse sarebbero impostabili tranquillamente senza dover impazzire a prevedere autoallineatori strani.
L'unica cosa per cui mi rimane il dubbio è che non ho idea di come gestire la spinta che ritengo necessaria mentre faccio il controgiro.
Se con l'aria sfruttavo la sua comprimibilità, con un attuatore elettrico non posso.
Quindi dovrei prevedere di tenere sempre in tiro il cilindro e fare la slitta "molleggiata" in modo che quando parto con il contro giro le molle "cedano" per spingere quando incalzerò il filetto.
Ma son cose che sulla carta funzionano, poi in pratica danno sempre problemi…
Risparmia lui ma mi vado ad incasinare io. :)

Per quanto riguarda i supporti, mi dispiace di aver buttato via tutti gli avan-progetti, ma in una versione dei miei voli pindarici avevo utilizzato proprio gli UCFC :)
Quello è il minore dei dubbi, adesso devo iniziare a piangere per dimensionare l'albero che non fletta (troppo).
Un giorno la smetterò di litigare con i calcoli. :D :D

Terrò conto della tua osservazione per i pattini, se la condizione della piastra non mi cambierà è sicuramente una soluzione ottimale.

Grazie! :)
 

Dum

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#11
Se a qualcuno interessasse… il mostro è pronto e sembra funzionare.
Stanno facendo le prove oggi.

Forse mi va bene e non devo scappare in Argentina.
:)

Grazie a tutti per il confronto!

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