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1. Tendenza di produzione di elemento spiralato in funzione della numerosit di elementi compositivi del cavo 2000 1800 1600 1400 1200 NUMEROSIT ELEVATA 1000 E NUMEROSIT RIDOTTA 800 de UNIPOLARI 600 REG LIN NUM ELEVATA 400 REG LIN NUM RIDOTTA 200 0 fade ae amp _ amp _ amp r amp r___d 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 anni di produzione Figura 14 2 Grafico descrittivo delle tendenze di produzione degli elementi spiralati che compongono il cavo in funzione della numerosit degli elementi interni dello stesso La divisione nelle tre classi riportate nei grafici stata effettuata secondo un criterio costruttivo il differente numero di elementi che compongono il cavo determinano l impiego di tecniche e macchine differenti nel processo detto di cordatura nel quale i diversi conduttori sono riuniti e fissati nella formazione 220 Appendice 3 che costituir il corpo finale del cavo prima che questo venga rivestito dalla guaina esterna Alla classe unipolari corrispondono cavi che non necessitano di lavorazioni di cordatura e che si limitano semplicemente all impiego del singolo elemento rivestito Tra i codici presi in considerazione in questa classe compaiono prodotti siglati PAB e RAD ovvero cavi a conduttori concentrici pi impropriamente detti coassiali dove il conduttore centrale circondato assialmente dall avvolgiment
2. piano di svolgimento dei fili Figura 17 3 Influenza sul punto di attacco generata dalla quota di applicazione della boccola guidafilo Un abbassamento della boccola a cui corrisponde un incremento della quota Ly produce una traslazione del punto di attacco a con i conseguenti benefici di riduzione dell altezza di lavorazione Lay Al beneficio in termini di ingombri segue anche in questo caso un peggioramento in termini di angoli di attrito P sottesi dal filo deviato L abbassamento della boccola genera inoltre una 245 Appendice 6 riduzione dello spazio disponibile Lu legato come vedremo alla disposizione dei fusi e delle spole sul supporto rotorico ed all entit delle inclinazioni ammissibili per il filo in svolgimento Definizione del diametro di boccola D Per le relazioni che intercorrono tra diametro D ed altezza La sopraesposti e per motivi di maggiore stabilit nell applicazione l azienda ha definito il diametro di boccola ottimale di cui servirsi in lavorazione in funzione delle dimensione del cavo e dei fili di applicazione E stata definito come diametro ottimale Dp un valore pari al diametro del cavo D maggiorato di un valore che permetta il passaggio dei fili di diametro df con un sufficinete grado di libert necessario a garantire il passaggio di eventuali nodi a seguito di giunte per rottura del filo La relazione che definisce il diametro di boccola ottimale la seguente D
3. i 28 Figura 3 6 Schema costitutivo della Macchina 2 29 Figura 3 7 Schema costitutivo della Macchina 3 i 29 Figura 3 8 Schermatura totale tramite disposizione longitudinale dei fili sul cavo cli 35 Figura 3 9 Schermatura totale tramite disposizione ad elica di un unico filo attorno aAlCaVO resia n n A 36 Figura 3 10 Rappresentazione dell influenza del numero di fili necessario alla copertura totale al variare del passo di lavorazione 37 Figura 4 1 Bobina con spire di cavo avvolto ii 50 Figura 4 2 Sezione delle bobine di supporto a mostrare la capienza in termini di spire di cavo avvolgibili A sinistra immagine del cavo non schermato a destra delcavorsehermato iena e E T E E drain 51 Indice delle figure Figura 4 3 Andamento della velocit di trasformazione ideale velocit di trasformazione effettiva e velocit di lavorazione in funzione dei chilometri prodotti dell elemento spiralato relativo al codice GDB 0 22 233 59 Figura 4 4 Andamento della velocit di trasformazione ideale velocit di trasformazione effettiva e velocit di lavorazione in funzione dei chilometri prodotti dell elemento spiralato relativo al codice IDE 1 70 507 59 Figura 4 5 Confronto tra la velocit di lavorazione calcolata con il metodo presentato nel capitolo e velocit di lavorazione per l elemento spiralato del codice GDB 0 22 233 stimat
4. Figura 9 24 Configurazione desco rotorico fusi con disposizione ad angoli di inclinazione negativi Una disposizione su un unico disco dei 16 fusi ad angoli y significativi figura 9 24 comporta per il vincolo di ingombro circonferenziale un estensione radiale incompatibile con la cassa del telaio necessario dunque ipotizzare l utilizzo di due dischi rotorici su ognuno dei quali vengano posti 8 fusi al fine di ridurre l estensione radiale Per y significativi si intende un y al pi uguale in modulo a quello massimo raggiungibile dalla configurazione a y positivi Figura 9 25 Configurazione rotorica a doppio disco in serie dotato di 8 fusi ad inclinazione negativa La dimensione di un disco supporto per 8 fusi compatibile con i vincoli di interasse laterale tra un fuso e l altro presenta un diametro minimo di applicazione Dapp di 263 mm quindi considerando di alloggiare i fusi in modo che la flangia di attacco sia tangente e contenuta dal bordo esterno del disco calcolabile il diametro esterno del disco come 2 Ry con Ra approssimato a Ra Rapp Lgl 2 cos y 9 12 dove Ly 2 la semilunghezza in direzione radiale della flangia del fuso in prossimit della quale sono presenti i fori per i bulloni di collegamento 166 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto Tenendo in considerazione il raggio massimo Ramm reso disponibile dal volume della cassa 337 mm ridotto di un entit di
5. Il tempo di fermo produzione totale Tr ror dato dall unione dei tempi di fermo relativi alle tre operazioni base che affliggono le lavorazioni e di cui necessario calcolare le ricorrenze durante la lavorazione ovvero tempi di cambio codice Tec tempi di cambio bobina Tcb e tempi di cambio spola Tes Questo dato definibile per ogni diverso prodotto viene espresso in riferimento ad ogni metro di cavo schermato 7 r ror per facilitare successivamente il calcolo delle velocit complessive di lavorazione espresse in metri all ora T F ror Tcb Tcs Tcc 4 5 dove Teb Tes e Tee sono i tempi operazionali di cambio bobina cambio spole e cambio codice espresse come tempo necessario sull unit di lunghezza del cavo in lavorazione ore m 54 Ottimizzazione e controllo dei parametri di processo 4 4 2 1 Allocazione del tempo di cambio codice L operazione di cambio codice stata definita come operazione base la cui frequenza indipendente dalle caratteristiche del cavo e che si presenta sempre all inizio di ogni nuova lavorazione L operazione di cambio codice affligge quindi sempre della stessa entit ed un unica volta il tempo di lavorazione di ogni prodotto sotto le ipotesi fatte in precedenza 4 4 2 2 Allocazione del tempo di cambio bobina L operazione di cambio bobina l operazione base la cui ricorrenza dipende dal diametro del corpo avvolto su di essa e dalla dimensione del lotto d
6. SUPPORTA SUPPORTA Figura 6 6 Analisi funzionale del sistema di applicazione dei fili Nelle fasi di progettazione successive le relazioni funzionali ritenute critiche o potenzialmente migliorabili verranno approfondite al fine di identificare gli interventi necessari ad una corretta configurazione del sistema e dimensionamento dei componenti bene comunque descrivere e commentare brevemente il funzionamento del sistema gi presentato con un livello di dettaglio inferiore nei capitoli precedenti in relazione agli elementi individuati e le azioni che questi si scambiano Il cavo da schermare messo in movimento di avanzamento lungo l asse di lavorazione dal sistema di estrazione viene guidato da un sottosistema di guida formato da un elemento superiore ed inferiore che nell ultimo tratto anche complice di una corretta applicazione dei fili grazie ad una deviazione e guida degli stessi come approfondito nel Capitolo 8 La spola ricoperta di materiale d apporto muove il fascio di fili attorno al corpo da schermare che ne viene ricoperto Nel percorso tra spola e cavo i fasci di fili sono guidati da un sistema di pulegge e o di boccole che li direziona e sostiene I fili in svolgimento dalla spola ricoprono il cavo secondo la disposizione definita dai parametri di processo ed il loro tensionamento pu produrre una deviazione dannosa del cavo dalla sua posizione assiale Questo si manifesta quando le tensi
7. 9 11 con sq lo spessore del disco approssimato a lastra circolare piana Dalla descrizione e definizione delle sollecitazioni sono individuabili alcuni criteri di progettazione per il loro contenimento e Riduzione del diametro del disco questo comporta una riduzione dei carichi statici e riduce le forze inerziali centrifughe complessive legate all estensione del raggio di applicazione e Riduzione del peso specifico del disco determina un decremento delle sollecitazioni statiche definite dal peso proprio dell elemento una 163 Capitolo 9 riduzione delle sollecitazioni interne dovuta alla massa in rotazione del disco stesso ed un decremento dei momenti di inerzia dovuto alla massa in rotazione Riduzione della massa delle spole la massa caricata sulle spole ha un effetto importante sulle sollecitazioni inerziali tuttavia in ottica di miglioramento e per ridurre al minimo i tempi di cambio spola le condizioni di utilizzo per cui gli elementi della macchina vengono dimensionati deve coincidere con la condizione di spola a pieno carico non viene dunque considerata la massa della spola come una variabile di progettazione Inclinazione del fuso rispetto l asse di lavorazione l inclinazione y di fondamentale importanza nel contenimento delle sollecitazioni dovute ai momenti flettenti generati dalle spole che come vedremo rappresentano la sollecitazione pi gravosa e limitante per le velocit massime raggiun
8. D 2Mm D 2 8mm bo 6mm D 1mm D 3mm _ 4 78mm X SS e g a v no e 2 a gt p gt e g B v no e 2 a gt o gt gt S gt 0 O O O O O TS S D xD D N N pezzature m Figura 4 7 Percentuale di scostamento tra le velocit di progetto definite dall azienda e le velocit di lavorazione definite dal metodo presentato per la lavorazione di spiralatura in funzione del diametro di elemento a spiralare e della pezzatura di produzione 4 7 Utilit e modalit di impiego del lavoro implementato Il programma generato per la definizione dei parametri di processo permette di effettuare grazie agli elementi di output definiti un impostazione del set di variabili ottimale grazie ad una visione pi ampia e completa dei criteri di assegnazione che tengano conto non solo di aspetti tecnici e tecnologici ma anche economici e di organizzazione produttiva attendibili Le necessit commerciali di riadattamento del prezzo di vendita finale o vincoli stringenti sui tempi di consegna possono portare a ridefinire come criteri sensibili alla scelta dei parametri di processo voci relative al costo di lavorazione o al tempo di processo riadattando i parametri in funzione di un ottimizzazione commerciale organizzativa a discapito di un ottimizzazione tecnico costruttiva Una corretta determinazione del costo di lavorazione 61 Capitolo 4 permette di avere un controllo superiore sull
9. pista La pista il piano orizzontale in cui sono ricavate delle scanalature Appendice 4 intrecciate a cui sono incernierate libere di scorrere le isole di supporto ai fusi Il percorso definito dai binari della pista garantisce l intreccio continuo delle spole movimentate dagli ingranaggi Questo cinematismo produce un elevata usura dei componenti in modo particolare sulla pista in prossimit degli incroci dei due binari usura strettamente legata alla velocit di lavorazione decisamente contenuta se messa a confronto con quelle relative al processo di spiralatura Le velocit di rotazione caratteristiche riferite al numero di rivoluzioni del singolo fuso attorno all asse del cavo variano da un valore di 50 rpm ad un massimo di 80 rpm La macchina disponibile alla conversione presenta un telaio contenente due linee di lavorazione ognuna compresa dei tre sottosistemi sopracitati Ogni linea di lavorazione composta dai diversi sistemi di avanzamento trecciatura ed avvolgimento di cavo finito alimentata da un unico motore elettrico a corrente alternata AI motore di 0 75 kW di potenza affidata la movimentazione di tutti i sistemi della singola linea a questo collegato tramite una trasmissione a cinghia dentata l ingranaggio motore del sistema di movimentazione dei fusi per mezzo di un rinvio collegato il tamburo di estrazione responsabile dell avanzamento del cavo mentre grazie ad una trasmissione
10. 195 Sommario AIA Ii ia io lia ona eli eo 200 CONCLUSIONE 201 Introduzione Serrara ronaldo 201 Risultati OttenUtl 1 uniikin nia lol itonlalni lid 201 ES RE RR I RIA III I A 203 Bilancio complessivo sull attivit e parametri decisionali 203 Esp rienze acquisite antiorario 205 SOMMATO asane e aa aE E E REE aaa A asa 205 APPENDICE L naeio oaeee RR RA 207 Valutazione economica del filo d apporto in funzione del diametro df 207 APPENDICE2 srinilua ar 209 2 1 Algoritmo per l assegnazione dei parametri di processo ottimali in funzione dei requisiti tecnici e valutazioni economiche 209 2 2 Capienza delle bobine in funzione delle caratteristiche dimensionali del CAVO AVVOLO pil ei 214 2 3 Allocazione dei tempi di fermo macchina in funzione della capienza degli elementi di supporto dimensione del prodotto e del lotto in lavorazione216 Indice generale 2 4 Foglio di calcolo dati di lavorazione 218 APPENDICE S ana RR 219 3 1 Analisi delle tendenze produttive degli elementi spiralati 219 3 2 Allocazione dei tempi di set up e calcolo delle ore di fabbisogno produzione Hf per il target produttivo stimato nell anno avvenire 223 3 3 Scheda dei costi diretti anno 2014 227 3 4 Ricalcolo voci di costo per le configurazioni di impianto 228 APPENDICE aaa 229 4 1 Descrizione della
11. 9 2 2 Motore rotore La movimentazione del rotore da parte del motore avviene per mezzo di un sottocomponente individuato in una trasmissione meccanica scelta in funzione delle caratteristiche della macchina e dalle sue prestazioni COLLEGA TRASFERENDO MOVIMENTA FORNENDO COPPIA MOTRICE COPPIA MOTRICE Figura 9 8 Schema delle relazioni tra i componenti interessati alla movimentazione del rotore Per questi regimi di velocit le trasmissioni che meglio si prestano sono i collegamenti a cinghia dentata cinghie sincrone applicate su pulegge dentate nel caso in esame una calettata all albero motore l altra solidale con l albero cavo del rotore Il dimensionamento degli organi di trasmissione ovvero larghezza delle pulegge calettate sugli alberi definisce un ulteriore vincolo e punto d attenzione per la definizione dell estensione in verticale e posizionamento degli elementi lungo l asse della macchina lo sbalzo utile dell albero motore gi vincolante Figura 9 9 Configurazione di collegamento ed sulla definizione della quota mas sima assemblaggio del motore alla cassa del telaio 147 Capitolo 9 di applicazione degli organi di trasmissione si riduce in maniera proporzionale allo spessore della puleggia impiegata La modalit di collegamento fra i diversi componenti mostrata in figura 9 5 Figura 9 10 Sistema di trasmissione per la movimentazione del rotore 9 2 3 Telaio roto
12. Il cavo da schermare viene svolto durante il processo da un supporto cilindrico detto bobina di svolgimento ed il prodotto schermato viene accumulato su una Capitolo 3 seconda bobina detta di avvolgimento di raccolta figura 3 1 Esistono diversi tipi di macchine ideate per questa lavorazione ma tutte comprendono alcuni elementi fondamentali l 20 Cavalletto svolgitore per la bobina di svolgimento o di carico il supporto per la bobina di cavo da schermare la quale posta su un albero fissato orizzontalmente sui due estremi di un telaio a portale libera di ruotare assialmente permettendo lo svolgimento dell elemento avvolto durante la lavorazione Tale supporto fornito di un sistema frenante regolabile che permette di definire la tensione di svolgimento del cavo Molto spesso l azione di sostituzione delle bobine facilitata dalla presenza di un cinematismo che tramite una leva minimizza gli sforzi dell operatore nel fissaggio dell elemento sull albero di rotazione Telaio la struttura portante degli elementi funzionali della macchina ed entro il quale avviene la lavorazione del cavo Presenta diverse traverse metalliche a cui sono fissati gli organi di movimento e fornisce una copertura protettiva che isola gli organi rotanti dall ambiente circostante e dagli operatori Sistema di guida cavo fissato al telaio un sistema di pulegge e tubi che definisce il percorso del cavo all interno della
13. Le dimensioni scelte per la flangia tengono conto la necessit di ospitare i collegamenti bullonati atti alla trasmissione del moto e della funzione di supporto appena descritta E stato definito un diametro esterno della flangia Dfa di 200 mm mentre il diametro interno corrisponde al diametro del tratto di tubo su cui viene fissata 85mm La serie di bulloni verr posizionata sulla circonferenza di diametro medio Dj di 142 mm La dimensione dei bulloni verr determinata in fase finale dell intero progetto una volta nota la geometria finale e tutte le sollecitazioni a cui il disco sottoposto le quali si riflettono sul collegamento bullonato Lo spessore scelto perch proprio in virtu delle funzioni di supporto che si vuole conferire le inflessioni per effetto dei carichi del disco siano trascurabili Lo spessore di flangia scelto sg di 10 mm spessore per cui l ipotesi di inflessioni trascurabili verr verificata dai risultati ottenuti nella fase successiva di dimensionamento del disco rotorico 7 5 Dimensionamento flangia per supporto cuscinetti La flangia di supporto stata modellata come una lastra circolare piana sollecitata da un carico distribuito ed incastrata al bordo circolare di diametro 430 mm per simulare il vincolo della bullonatura circonferenziale Figura 18 6 Schema di modellazione del supporto secondo modello di lastra piana caricata In riferimento alla figura 18 17 la quota a si riferisce a
14. tempo di cambio codice tempo cambio bobina avvolgimento tempo cambio bobina svolgimento tempo di attrezzaggio guide tempo di infilaggio 8 tempo cambio spole Il cambio codice dunque l operazione base la cui ricorrenza totalmente indipendente da parametri di processo e dal tipo di prodotto Cambio bobina la capienza delle bobine non permette la lavorazione del lotto pezzatura completa In questo caso gli unici tempi morti di lavorazione sono il tempo di sostituzione delle bobine infatti non necessario cambiare le guide essendo il diametro da spiralare lo stesso e l avvio della macchina non dovr essere preceduto da infilaggio del cavo poich l operatore introduce il cavo da lavorare nella machina servendosi dell effetto traino fornito dal tratto di cavo precedentemente in lavorazione a cui quello nuovo viene agganciato come meglio descritto nel Capitolo 3 Ad ogni bobina di avvolgimento di cavo finito deve essere allegato un biglietto descrittivo della lavorazione quindi il tempo di cambio bobina di avvolgimento sar comprensivo anche del tempo di stesura della relativa scheda di accompagnamento Tempo cambio bobina svolgimento Tcbs tempo di prelievo tempo cambio bobina Tempo cambio bobina avvolgimento Tcb tempo cambio bobina tempo di preparazione biglietto Il cambio bobina l operazione base la cui ricorrenza funzione della dimensione del prodotto avvolto e dimensione del lotto da
15. Analisi di ricondizionamento reparto e scelte di investimento superiore a 7 mm il che comporta una assenza totale dell azienda sul mercato di alcuni prodotti sui quali sono previsti nuovi margini di guadagno Per definire l opzione pi vantaggiosa tra le alternative appena citate stato necessario determinare parametri di scelta di natura economica come l ammontare del costo di produzione ottenibile con ognuna delle tre configurazioni possibili estrapolando informazioni sulle necessit produttive future attraverso l osservazione dello storico dei ritmi di lavorazione e delle richieste di mercato Per costo di produzione si intende il costo effettivo totale delle lavorazioni di spiralatura che l azienda avr verosimilmente da effettuare nel prossimo anno in riferimento ad ognuna delle configurazioni di reparto proposte Questo parametro permette di effettuare un primo controllo sull economicit delle diverse soluzioni essendo legato al costo unitario di produzione ma fornisce anche un indicatore sulla bont del dimensionamento del reparto tenendo in considerazione il volume produttivo previsto nei prossimi anni La determinazione di tale volume produttivo deriva dall osservazione dello storico dei ritmi di lavorazione nel reparto e delle richieste di mercato l analisi delle produzioni precedenti ed individuazione di eventuali tendenze di mercato rappresenta lo strumento di previsione con cui stato definito il target p
16. Entrambe le soluzioni sono state commentate e definiti i relativi limiti nel paragrafo relativo alle soluzioni parziali C qualcosa nel system subsystem supersystem che faccia si che nonostante la coppia frenante Cfr del sistema di frenatura sia costante la spola segua uno svolgimento controllato ed ottimale C qualcosa nel system subsystem supersystem che possa rendere variabile la coppia frenante Cfr nonostante non sia possibile modificare la forza premente di attrito durante la lavorazione Possibilit di rendere variabile il braccio di applicazione della forza d attrito rendendo variabile il raggio della pista solidale con la spola tramite un cinematismo meccanico in funzione dei parametri di lavorazione 123 Capitolo 7 Variazione del raggio della pista per mezzo di dilatazione termica e l impiego di un materiale sensibile alle variazioni di temperatura imposte secondo i parametri di processo prescelti Applicazione della forza di attrito sulla superficie di materiale in svolgimento che determina un raggio di applicazione Rs in riduzione e quindi una riduzione della coppia frenante in linea con le necessit dettate dalla dinamica dello svolgimento ottimale Questa soluzione ritenuta interessante in un primo momento stata scartata a priori dalla direzione in quanto lo strusciamento dell elemento frenante comporterebbe sicuramente un danneggiamento del materiale d apporto specialmente nel caso di utilizzo
17. Figura 13 1 Schema concettuale dell algoritmo per la definizione dei parametri di processo ottimali in funzione delle dimensioni del cavo e della percentuale di copertura sche rmmanieHchiesta a utilita ela a 213 Figura 13 2 Bobina di supporto al cavo in lavorazione ed al cavo lavorato Le dimensioni si riferiscono al tipo 600 utilizzato nelle applicazioni di supporto alle fasti spiralatora d l CAvo agra ia ea ini 214 Figura 13 3 Bobina con spire di cavo avvolto 214 Figura 13 4 Sezione delle bobine di supporto a mostrare la capienza in termini di spire di cavo avvolgibili L immagine a sinistra si riferisce a cavo non schermato quella a destra a cavo schermato 215 Figura 14 1 Grafico descrittivo delle tendenze produttive dei codici in funzione del numero di elementi compositivi i 220 Figura 14 2 Grafico descrittivo delle tendenze di produzione degli elementi spiralati che compongono il cavo in funzione della numerosit degli elementi interni dello SteSS0 ruenia trial 220 Figura 14 3 Grafico descrittivo delle produzioni annuali di cavo in funzione della pezzatura di allestimento dell ordine espressa in mettri 222 Figura 14 4 Grafico descrittivo delle produzioni annuali di spiralato in funzione della pezzatura di allestimento dell ordine del cavo relativo espressa in metri 222 Figura 15 1 Fuso e spola della trecciatrice 2 0 rissa 231 Figura 15 2
18. La scelta dei materiali per queste applicazioni sempre circoscritta a materiali conduttori che possono essere distinti in omogenei come rame alluminio acciaio plastiche conduttive e materiali compositi come rame stagnato ed alluminio plastificato La scelta del materiale o in molti casi dei materiali di fondamentale importanza per la definizione della banda di frequenza che lo schermo sar in grado di attenuare Fattore decisamente pi influente sulle caratteristiche elettromeccaniche dello schermo la geometria e struttura con cui questo composto attorno all elemento da schermare da questa distinzione possibile distinguere ben precise tipologie di schermi descritti di seguiti e mostrati in figura 2 1 e schermo a tubo rigido struttura metallica tubolare trova impiego tipicamente negli impianti di edifici in particolare nelle canaline a muro offre un elevato potere schermante disponendo di un o spessore superiore rispetto agli altri schermi che garantisce un alta conducibilit ed un alto potere di assorbimento necessario per l abbattimento dei disturbi ad alta frequenza Lo schermo a tubo rigido ovviamente non permette la movimentazione del cavo perci limitato a situazioni in cui il cavo destinato ad applicazioni statiche e non interessa le La schermatura di cavi produzioni del settore di cavi speciali Schermo a nastro consta in un sottile strato metallico avvolto intorno al conduttore longit
19. asse rotorico del fascio di fili e non dell albero portaspola Lu La formula per definire Lu diventa quindi Lu Rpr tan y 9 20 Nel nostro caso definito un raggio di proiezione Rpr di 351 mm tramite la 9 18 otteniamo una estensione verticale minima Lu min di 404 mm che definisce lo spazio minimo necessario tra il piano di applicazione dei fusi e la superficie inferiore della boccola guidacavo posta a seconda della lavorazione ad una distanza Ly come definito nel capitolo precedente La Lu min trovata dovr rispettare i vincoli di ingombro totali definibili solo alla fine del dimensionamento tenendo conto come fatto per gli elementi progettati finora della configurazione assemblata totale 173 Capitolo 9 9 5 5 Individuazione dei limiti del sistema definito Definito l angolo di inclinazione massimo ymax 41 definita l entit delle sollecitazioni dovute al momento flettente Mfnax Ymax che si manifesta sulla struttura del fuso e che si trasmette alla base tramite il collegamento bullonato A questo punto necessario verificare che le sollecitazioni dovute alla rotazione del disco ridotte il pi possibile grazie all inclinazione dei fusi siano sopportabili dalla struttura del fuso e dal collegamento bullonato che lo rende solidale al disco rotorico 9 5 5 1 Resistenza corpo del fuso La geometria del fuso alla base presenta una sezione rettangolare le cui dimensioni sono riportate in figura
20. dove n rappresenta il numero delle superfici di contatto nel nostro caso pari a 2 u il coefficiente di attrito statico definito pari a 0 3 per superfici non trattate FN le forze di precarico Fest le forze esterne e Ym3 il coefficiente di correzione relativo al tipo di giunzione impostato pari a 1 25 Nel caso in esame le forze esterne Fest sono rappresentate dalla forza di trazione R generata dal momento flettente al fuso ridotta della forza di compressione Far generata dalle inerzie della spola e del fuso che tendono a premere il fuso stesso contro la superficie di appoggio al disco Fes Ri Fpar 18 35 Imponendo la condizione limite espressa dalla 18 34 ottengo il valore di precarico FNpc necessario a garantire il trattenimento del fuso durante la rotazione del disco grazie alle forze di attrito F att nec at b 18 36 Effettuando i calcoli per una velocit di rotazione di 337 rpm per la condizione di spola completamente piena il precarico necessario FNpe risulta di 4196 N Sommando al precarico la forza di trazione Fest che si manifesta durante la rotazione si ricava la forza normale FM totale applicata al bullone da cui deriva la coppia di serraggio Cser necessaria pari a 5 Nm secondo l equazione 0 2 FN3 d C ser 18 37 dove d il diametro nominale del bullone pari a 6 mm per le dimensioni alle quali siamo vincolati Dalla forza normale FN e dalla coppia di serraggio Cser siamo in grado di definire l
21. possibile determinare un transitorio di avviamento medio di 10 secondi per portare i rotori a velocit di targa di 300 rpm In ottica di miglioramento stata presa come obiettivo la possibilit di raggiungere velocit di rotazione di 500 rpm come dato di targa delle tecnologie del settore prese come riferimento e di ipotizzare transitori di avviamento dimezzati rispetto a quelli delle macchine attuali confidando nella bont del sistema frenante ideato e dei vantaggi che esso possa comportare nel controllo migliore sulla tensione dei fili Per il raggiungimento della velocit massima max di 500 rpm 52 4 rad s in un transitorio di 5 secondi l accelerazione massima stimata 0 in fase di avvio a cui il rotore dovr essere sottoposto ammonta a 10 5 rad s Per la stima del momento di inerzia dei componenti messi in rotazione solidali all albero cavo sono state effettuate diverse ipotesi cautelative sulla dimensione e sulle geometrie del disco rotorico ed albero cavo stesso identificando i materiali che secondo le osservazioni illustrate pi avanti fossero compatibili con 1 requisiti e le prestazioni volute e definendo sezioni e spessori che nelle successive fasi di dimensionamento si sono verificate abbondantemente sovrastimate Per la massa dei componenti rotanti relativi ai fusi e spole stata presa in considerazione la condizione di pieno carico ovvero la condizione in cui sulla spola presente la quantit di filo massima sup
22. 0 001 mm Il risultato stato confrontato con una simulazione FEM definendo vincoli di incastro nelle sezioni in prossimit dei cuscinetti ed imponendo un carico pari ad F sulla circonferenza di applicazione della puleggia La simulazione ha definito che per il modello cos vincolato e caricato la freccia massima in prossimit della puleggia di traino di 0 005 mm confermando l ordine di grandezza degli spostamenti trovati tramite il metodo analitico 7 2 Verifica collegamento albero cavo e puleggia di trasmissione La forza di taglio massima Tmax generata per la trasmissione di coppia che si scarica sull albero cavo calcolabile come coppia allo spunto diviso il raggio medio dell albero Ram Questa forza si scarica dal bullone di trasmissione sulla superficie del foro creata nell albero cerando il rischi di deformazioni possibile verificare che questo non avvenga con una verifica di rifollamento Si considera una distribuzione uniforme della pressione di contatto tra il gambo della vite e la superficie di contorno foro approssimando la superficie dell albero ad una lastra piana Ipotizzando di utilizzare una vite di diametro dp 8 mm lo sforzo di rifollamento 07 per lo spessore Sa di 2 5 mm nettamente inferiore a quello limite Orif amm di 466 MPa definito come carico di snervamento ridotto del coefficiente di sicurezza di 1 5 e moltiplicato per il coefficiente correttivo che tiene conte della geometria del foro ar
23. Figura 9 1 Componenti del sistema di applicazione relativi al rotore a componenti annessi Sono rappresentate le relazioni funzionali che intercorrono ttai var elementi usalo 144 Indice delle figure Figura 9 2 Schema dei sottocomponenti rotorici iii 144 Figura 9 3 Rotore composto da i due sottocomponenti albero e disco rotorico 145 Figura 9 4 Telald sicilia lara iatale aria 146 Figura 95 Motore dsinerono insi Lilo rallenta 146 Figura 9 6 Fuso impiegato Lire 146 Figura 9 7 Relazione funzionale motore telaio 146 Figura 9 8 Schema delle relazioni tra i componenti interessati alla mo yimentazi ne d l f tor Seriei eii iiia i i 147 Figura 9 9 Configurazione di collegamento ed assemblaggio del motore alla Cassadelitelai roci anina e A P EEE a S 147 Figura 9 10 Sistema di trasmissione per la movimentazione del rotore 148 Figura 9 11 Relazione funzionale telaio rotore i 148 Figura 9 12 Modalit di supporto e vincolamento del rotore e cuscinetti a sfera IMpiepall oltre ili ili iii alii 149 Figura 9 13 Relazioni interfunzionali tra telaio e rotore per mezzo del sottocomponente di supporio sscta iaia lea esa 149 Figura 9 14 Supporto per cuscinetti ideato ii 150 Figura 9 15 Diametro interno dell albero cavo in funzione delle dimensioni del tubo guidacavo Quote espresse in MM i 151 Figura 9 16 Schema della configurazione
24. Il limite definito inoltre strettamente legato al materiale del fuso di conseguenza una corretta determinazione delle propriet meccaniche dello stesso potrebbe assicurare il funzionamento a velocit superiori 9 5 5 2 Scelta e serraggio bullonatura di collegamento Il fuso presenta un ulteriore dettaglio costruttivo che merita di essere preso in considerazione la flangia di attacco del corpo adatta ad ospitare due soli bulloni del diametro di 6 mm figura 9 29 a causa delle ridotte dimensioni della flangia stessa L operazione di trecciatura nelle quali fusi trasformati venivano impiegati genera momenti flettenti e sollecitazioni annesse minime e trascurabili se messe a confronto con quelle generate dalle velocit di rotazione della macchina in progettazione possibile dunque che il collegamento bullonato adottabile sia sottodimensionato per le esigenze del progetto Forze repulsive F per lt lt bullone di collegamento punto di appoggio j superficie del disco rotorico alla rotazione 0 pe GANCHA Lff 2 a Figura 9 32 Modalit di vincolo tra fuso e disco rotorico con evidenza delle sollecitazioni e reazioni vincolari agenti Per una vite di diametro di 6 mm il precarico definito dalle norme di riferimento comporta che al presentarsi della sollecitazione aggiuntiva dovuta alla sollecitazione sul fuso dovuta alle forze inerziali repulsive il bullone ceda sotto le forze di trazione anche per classi
25. Tb 16 25 E necessario perch il sistema sia stabile che il valore di risulti positivo coerente con la realt costruttiva delle molle impiegate Esprimendo la forza normale FN in funzione della tensione di lavoro e riscrivendo l equazione di equilibrio nella condizione iniziale di funzionamento per cui il raggio della spola corrisponde al raggio del massimo materiale caricato R 0 possibile definire il precarico della molla Ax affinch si generi una tensione di lavorazione Tfiay durante lo svolgimento con lo stazionamento del sistema in posizione di equilibrio 0 equilibrio statico e l esercizio di una forza di contatto F Nav FN t Tf R t ud R 16 26 FNiw t Tfiav Rs t ud Rp 16 27 FNiw 0 Tfiav R 0 ud i Rp 16 28 Per la situazione in analisi dove si ipotizza R s 0 costante non avvengono rotazioni e non si manifestano accelerazioni angolari quindi le forze esterne sono bilanciate dal solo precarico degli elementi elastici del sistema 241 Appendice 5 T fiav j Rs 0 2 K Be ag FNay 0 Bv 2Tfiay Bo FRF Bv 2Tfiay Bo 16 29 Per il sistema linearizzato la relazione tra coordinata lineare e rotazione del ballerino risulta Ax a Be 16 30 Il precarico della molla di compressione legato all avanzamento della vite risulta TfiavRs 0 4d Rp Bv 2 TfavBo Ax nM 16 31 k Be Tale precarico garantisce che durante lo sfi
26. dannosi per il corretto funzionamento della macchina cercando di riconoscere le cause ed i limiti dei componenti complici di tali problematiche Questo processo reso possibile portando idealmente alle condizioni di funzionamento pi estreme il sistema nelle varie fasi di utilizzo in tal modo l amplificazione degli effetti riscontrabili permette una pi facile individuazione dei fattori dannosi coinvolti da tenere sotto controllo nelle fasi di progettazione 100 Intervento di modifica delle macchine trecciatrici vincoli e requisiti di progetto Il metodo sistematico utilizzato denominato system operator offre un utile strumento di guida nel processo di analisi del sistema garantendo una forte visione di insieme tra gli altri sistemi della macchina coinvolti ed allo stesso tempo un elevato livello di dettaglio in relazione alle situazioni di funzionamento ed ai sottosistemi che compongono la macchina Il system oparator consta in una matrice concettuale a cui ogni riga e colonna si riferisce ad un diverso livello di dettaglio in relazione all oggetto rappresentato sugli assi L asse verticale rappresenta la scala del sistema preso in considerazione riferito al problema analizzato ed divisa in tre livelli il primo definibile come system rappresenta il livello di dettaglio base dove la scala di riferimento coincide con quella del sistema principale in analisi il livello inferiore denominato subsystem tende a fornire un pu
27. garantire la funzionalit del meccanismo in relazione alla modellazione cinematica esposta sopra facendo si che le forze inerziali associate alle forze centrifughe non intervengano nell equazione di equilibrio alla rotazione alla base del sistema Per ottenere questa insensibilit alle forze inerziali necessario che il centro di massa del ballerino e degli elementi ad esso solidali si trovi sull asse di rotazione questo si 129 Capitolo 7 traduce in un bilanciamento degli elementi basculanti possibile con la corretta definizione delle geometrie di base ed interventi di correzione aggiuntivi x Per l implementazione del cinematismo stata abbandonata la possibilit di adattare il ballerino in plastica gi presente sul fuso tramite l applicazione su questo degli elementi aggiuntivi necessari al meccanismo come braccio verticale ed elemento frenante poich la geometria del componente necessiterebbe di diversi moduli di correzione per ottenere le caratteristiche sopra esposte di bilanciamento e la struttura non garantisce il solido collegamento a causa della bassa resistenza strutturale del materiale di cui composto E stato necessario dunque progettare la struttura del ballerino perch possa essere realizzato e facilmente impiegato in relazione alla geometria del fuso per questo stato ideato come composizione di diversi elementi assemblabili e di facile costruzione in riferimento alla figura 7 8 Figura 7
28. permettendo di individuare la profittabilit economica dell intervento nel valore aggiunto offerto dal sistema frenante variabile ideato Vengono infine esposti i criteri con i quali possibile stimare la profittabilit di un potenziale intervento analogo da parte dell azienda e le esperienze acquisite da un lavoro cos strutturato 205 206 APPENDICE 1 Valutazione economica del filo d apporto in funzione del diametro df Il prezzo d acquisto dei materiali metallici utilizzato per gli schermi suddiviso in diverse voci e Base Rame voce di costo fissa di 1500 euro alla tonnellata che tiene conto del valore monetario della materia prima e Variante rame voce relativa al costo della materia prima attualizzato al valore corrente offerto dal mercato da sommare alla base rame per ottenere il reale costo del metallo e Extra trafilatura voce di costo in euro a tonnellata legata alla lavorazione di trafilatura dipendente dalla riduzione di diametro apportata e dal materiale trafilato Per un accurata considerazione di carattere economico sulla scelta del diametro del filo si deve tenere conto dei costi associati alle singole voci L influenza delle componenti di costo sopracitate sul valore finale dello schermo analizzabile tramite la proiezione dei costi del materiale schermante in funzione di diversi parametri E stata presa in esame la schermatura totale di un conduttore di 2 millimetri di diametro calcol
29. valore di sicurezza al quale era associato uno spessore di 6 2 mm in relazione al disco di geometria approssimata a disco semplice omogeneo Il disco in lega d alluminio di spessore sy trovato ha un peso complessivo di 13 kg Figura 9 34 Risultato della simulazione ad elementi finiti che mostra l inflessione del disco sotto i carichi definiti dal regime di rotazione e peso degli elementi supportati Figura 9 35 Risultato della simulazione ad elementi finiti che mostra il coefficiente di sicurezza del disco lega di alluminio 6000 Rsn 245 MPa sotto i carichi definiti dal regime di rotazione e peso degli elementi supportati 183 Capitolo 9 Effettuato lo stesso procedimento assegnando le propriet meccaniche dell acciaio Fe510 lo spessore minimo necessario s per garantire un inflessione inferiore al millimetro risulta di 8 mm A questo spessore corrisponde un peso complessivo del disco in acciaio di 20 kg La differenza di peso a parit di propriet meccaniche ed inflessioni riportate portano in virt delle considerazioni presentate all inizio a scegliere la lega di alluminio come materiale da costruzione per il disco rotorico L aumento di spessore s4 necessario rispetto alla configurazione in acciaio non presenta criticit in relazione al vincolo degli ingombri complessivi in direzione verticale come verr confermato dallo studio sull assemblaggio finale 9 5 6 3 Stato di sforzo e considerazioni sul dimensio
30. 1 8 48 Costo di investimento CONVERSIONE Cinv euro 18000 Costo di intervento ammortizzato a 9 anni euro anno 2122 64 Costo investimento Camm inv euro mese 196 54 SPIRALI potenza centro CV 11 7 DATI REPARTO metri quadri centro mq 90 n macchine centro 8 n dipendenti centro 15 salari euro mese 7058 4 resp prod euro mese 397 5 energia euro mese 132 5 VOCI DI COSTO riscaldamento euro mese 74 4 PER REPARTO afitto euro mese 576 1 ammortamento euro mese 459 4 totale euro mese 8698 3 di fermo 10 DATI PRODUZIONE ore base macchina h mese 162 ore produz centro h mese 1604 costo orario macchina euro h 5 42 RICALCOLO COSTO ORARIO MACCHINA A SEGUITO INVESTIMENTO DI AQCUISTO NUOVO MACCHINARIO Pva 9 anni 1 8 48 42300 4988 21 461 87 SPIRALI Costo di investimento acquisto nuovo Cinv euro Costo di intervento ammortizzato a 9 anni euro anno Costo investimento Camm inv euro mese potenza centro CV metri quadri centro mq n macchine centro D n dipendenti centro D DATI REPARTO euro mese euro mese euro mese riscaldamento euro mese afitto euro mese ammortamento euro mese salari resp prod energia VOCI DI COSTO PER REPARTO totale euro mese di fermo ore base macchina h mese ore produz centro h mese DATI PRODUZIONE costo orario macchina euro h RICALCOLO COSTO ORARIO MACCHINA A SEGUITO INVESTIMENTO CONVERSIONE 2
31. 119 7 4 Scelta di intervento e concept finale 125 III Indice generale 7 4 1 Descrizione del concept suriinrcina nane ara lire 126 7 5 Modello definitivo e soluzioni costruttive 129 Tle Ballerino ie olii Lariana 129 TSZ b PISTABIMISCIADIO trotto aldil 133 Td SASA CONICO LR ARIA La 133 SOMMATO sr IR aaa 134 8 SOTTOSISTEMI MINORI E CONSIDERAZIONI SUGLI ANGOLI DELAVORAZIONE iui 135 INITOdIZIONE scripta folla ala 135 8 1 Sistema allarme rottura filo guriin zia iaia lara 135 8 2 Sistema suldata VO reina 136 8 2 1 Sistema guidacavo superiore iii 137 8 2 2 Sistema guidacavo inferiore 1 irastrici ot ue liner aria 140 Sommario sleale 142 9 PROGETTAZIONE DEL ROTORE E DELL ELEMENTO DI SUPPORTO raga 143 Introduzione tabellone 143 9 1 Componenti principali relazioni e vincoli di progettazione 143 9 2 Vincoli di assemblaggio e sottocomponenti di collegamento 146 D2k TeuosMo iero 146 422 Mobo ea 147 92 35 Telaio rotores see 148 9 3 Dimensionamento dell albero rotorico 150 9 3 1 Stima delle SONECIaZzioni Silio alia ri 151 9 3 2 Verifiche di resistenza statica ed a fatica ed inflessioni 154 9 3 3 Considerazioni sulla definizione dello spessore e scelta dei CUSCINELI pnl it rn 155 9 3 4 Geometria definitiva oneri alari 156 9 4 Dimensionamento supporto cuscin
32. 2 8 kg La geometria e dimensioni della spola sono riportate in figura 6 2 130 Figura 6 2 Spola in ABS in dotazione ai fusi della trecciatrice 89 Capitolo 6 6 3 Requisiti e vincoli di progetto La fase di progettazione deve essere improntata sulla base di requisiti necessari affinch l intervento di modifica sia vantaggioso in confronto alle altre soluzioni d intervento nel reparto come discusso nel Capitolo 5 e tenendo in considerazione i diversi vincoli dettati dalle diponibilit dimensionali della base di partenza e dovute a considerazioni economiche affrontate dalla direzione l 90 La movimentazione del sistema di applicazione del filo del sistema di avanzamento del cavo e dell avvolgimento di prodotto finito deve essere gestita da motori differenti accoppiati elettronicamente in linea con i sistemi adottati negli altri reparti e con cui l azienda ha deciso di aggiornare ed uniformare la motorizzazione e controllo di tutte le macchine Questa soluzione supportata dall elevata economicit dei motori e schede inverter disponibili oggi sul mercato risolve i problemi legati alla manutenzione continua delle trasmissioni meccaniche e garantisce un controllo variabile e facilmente gestibile sui parametri principali di processo attraverso un interfaccia digitale analoga a quella gi sfruttata dalle macchine spiralatrici di pi nuova generazione La progettazione
33. 20 mm e del tubo guidacavo inferiore opportunamente dimensionato in funzione di questo Dalle dimensioni ricavate per il tubo guidacavo nel precedente capitolo stato determinato il diametro interno dell albero imponendo luce minima che intercorra tra questo e l albero cavo concentrico rotante attorno ad esso secondo l osservazione delle altre tecnologie del reparto produttivo 150 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto Figura 9 15 Diametro interno dell albero cavo in funzione delle dimensioni del tubo guidacavo Quote espresse in mm La scelta del diametro esterno deriva invece dal vero e proprio processo di dimensionamento in funzione delle caratteristiche meccaniche che si vuole conferire all albero e delle sollecitazioni che questo deve sopportare L albero cavo deve trasmettere una coppia motrice nelle diverse condizioni di utilizzo allo spunto ed a regime questo sottoposto dunque ad un momento torcente applicato dalla trasmissione che a sua volta applica un carico radiale dovuto al tiro della cinghia in esercizio ed al pretensionamento della stessa L albero deve quindi garantire determinate caratteristiche di resistenza sopportando con l opportuno grado di sicurezza le sollecitazioni applicate e presentare un inflessione compatibile con i criteri progettuali E necessario dunque determinare l entit delle sollecitazioni per definire lo spessore necessario La determinazione di molt
34. 7 8 300 36 35 GDA 0 16 201 0 95 16 2 21 6 286 4 8 300 25 5 CE 0 02 301 0 66 16 16 7 4 6 275 4 8 300 4 8 CSE 24 410 1 65 26 26 6 5 250 7 8 300 17 17 Tabella 4 1 Estratto della tabella di calcolo contenente i dati relativi alla lavorazione di diversi codici secondo i parametri imposti dalla specifica tecnica e secondo i parametri riscontrati in produzione 48 Ottimizzazione e controllo dei parametri di processo E possibile dunque ricavare la velocit effettiva di trasformazione v per ogni codice come Vir Vrid Kya Nge p Kyr 4 4 con il coefficiente K r pari a 0 94 per i risultati ottenuti dal monitoraggio del reparto Osservando la produzione di diversi codici e reperendo informazioni dall operatore del reparto si riscontra come la scelta sul passo di spiralatura sia fortemente influenzata dalle decisioni prese in produzione le quali molte volte modificano radicalmente le indicazioni fornite in specifica dal progettista Un aspetto rilevante quello per cui nella realt applicativa passi inferiori a 15 mm non vengono effettuati a meno di casi eccezionali Alla lettura della scheda di lavorazione l operatore esegue una scelta sul passo di lavorazione a seconda del diametro del prodotto da spiralare e della macchina che intende utilizzare trascurando le indicazioni fornite Molte volte l intervento di modifica sui parametri di processo da parte del personale di produzione migliorativ
35. 9 29 Calcolando il momento d inerzia della sezione minore resistente secondo l asse del momento flettente possibile ricondursi allo stato di sforzo e in funzione del momento flettente applicato Mf secondo la relazione M o l y 2 9 21 con y la distanza dall asse z di applicazione del momento Definendo la sollecitazione limite ammissibile come Rsn incrementata del coefficiente di sicurezza imposto a 1 5 viene ricavato il valore del momento flettente massimo Mfamm che la sezione alla base del fuso pu sopportare L entit del momento flettente massimo ammissibile dunque funzione del materiale di cui il fuso composto Mfanm Mfamm RSn Il materiale del fuso stato identificato in una lega di alluminio di cui non sono tuttavia ben definibili le propriet meccaniche Effettuando una ricerca sulle diverse leghe di alluminio utilizzate nelle pi svariate applicazioni meccaniche sono state individuate le propriet dei diversi materiali il carico di snervamento pu variare da un minimo di 90 MPa per le leghe da fonderia allo stato grezzo ad un massimo di 250 MPa per leghe ad alto contenuto di silicio trattate termicamente E stato dunque ricavato un grafico figura 3 30 relativo al momento flettente massimo sopportabile dal fuso Mfamm in funzione del materiale di costruzione Fig ra 9 29 Vista in sezione della base del fuso 174 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto Mf
36. Con i procedimenti visti stato possibile ricondursi alla definizione dei tempi di fermo macchina imputabili ad ogni metro di produzione effettuando uno studio sulle dinamiche dei tempi di setup e di come questi influiscano sulla lavorazione a seconda dei parametri di processo caratteristici Per arrivare alla definizione del reale tempo totale impiegato nella produzione di una certa quantit di prodotto perci necessario sommare questi tempi di 55 Capitolo 4 non produzione al tempo effettivo di trasformazione Ty ovvero il tempo in cui il codice effettivamente trasformato in prodotto finito grazie al passaggio nella macchina spiralatrice Nei paragrafi precedenti stato inoltre ricavata per ogni tipo di lavorazione una velocit di trasformazione attendibile riferita alle caratteristiche dimensionali e qualitative del prodotto ed aggiustata tramite un coefficiente correttivo da un monitoraggio delle reali velocit mantenute in produzione Dal set di parametri relativo ad ogni prodotto in lavorazione nota secondo la relazione 4 4 vista nel paragrafo precedente la velocit di trasformazione effettiva vy e quindi il tempo di trasformazione imputabile ad ogni metro del lotto di cavo Ty come Tu Pi 1 4 6 Il tempo totale di lavorazione Trav comprensivo del processo di avvolgimento dello schermo e dei vari tempi di fermo macchina atti alla sostituzione del materiale consumabile e della preparazione attrezzatu
37. Dal medesimo rapporto tra ore di fabbisogno 2007 e ore disponibili compare la necessit di solo 5 delle 11 teste a spiralare disponibili ad evidenza del fatto che l esubero di macchine sia un requisito all organizzazione produttiva anche in periodi di elevata saturazione 74 Analisi di ricondizionamento reparto e scelte di investimento DIMENSIONAMENTO REPARTO ANNO 2007 ORE DI FABBISOGNO PRODUZIONE Hf ore anno 7537 ORE LINEA DISPONIBILI Hd ore anno 1604 DIMENSIONE REPARTO NUMERO DI MACCHINE NECESSARIE N Lin PER PRODUZIONE ANNUA 5 Figura 5 5 Prospetto relativo al dimensionamento del reparto secondo computazione delle ore necessarie alla produzione effettuata nel 2007 Questa circostanza si manifesta per i requisiti di flessibilit e potenzialit produttiva derivanti dalla strategia aziendale incentrata sull elasticit e disponibilit commerciale in merito ai tempi di consegna ed al soddisfacimento di richieste urgenti dei clienti come meglio descritto nel primo capitolo nel quale stato anticipato come le normali tempistiche per il ricevimento del materiale ordinato nel settore delle produzioni di cavi speciali e pi in generale nel settore relativo a prodotti personalizzati prevedono l attesa di 60 45 giorni solari dall arrivo dell ordine L azienda in grado grazie alla configurazione del proprio sistema produttivo e alla gestione della programmazione di ridurre se necessario l intervallo di atte
38. ORDINI 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 periodo PRODOTTO SPIRALATI S cavo mm CAVO 2007 2014 cavo cavo cavo cavo cavo cavo cavo cavo indagine CAVO km CE 0 02 301 0 7 3 3 96 36 50 48 00 15 00 22 50 44 00 42 50 46 50 24 50 279 50 2 91 CE 0 08 301 0 95 3 3 51 12 90 18 00 2 20 8 50 11 00 13 00 5 50 9 00 80 10 AFA CE 0 08 401 1 4 4 29 3 50 8 70 1 50 5 00 4 00 6 00 3 00 6 00 37 70 1 30 CE 0 08 501 0 7 5 5 67 9 00 5 50 4 00 8 00 13 90 5 89 8 00 19 00 73 29 1 09 CE 0 22 301 2 5 3 1 2 0 00 1 00 0 00 0 00 0 00 1 00 0 00 0 00 2 00 1 00 CFH 0 05 501 2 5 1 7 1 00 2 00 0 00 0 00 2 00 1 00 1 00 0 00 7 00 1 00 CSE 24 1608 2 16 8 78 20 00 14 50 18 50 6 00 11 00 9 00 14 00 3 00 96 00 1 23 CSE 24 1618 2 16 8 1 0 00 0 00 0 60 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 60 0 60 CSE 24 2405 Z 24 12 69 12 00 12 00 6 50 14 50 10 00 8 00 6 00 5 00 74 00 1 07 CSE 24 2418 2 24 12 5 1 60 4 00 0 60 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 6 20 1 24 TOTALE km PRODOTTI SULLA TOTALITA DEI CODICI 596 53 728 70 288 00 699 00 878 20 645 09 491 40 529 40 4856 32 NUMERO DEI CODICI PRODOTTI 61 65 57 64 59 63 57 48 474 Tabella 5 1 Estratto della tabella di registrazione e calcolo dei dati e volumi di produzione dei codici spiralati e venduti nel periodo di indagine 2007 2014 Molti dei codici sopra riportati presentano al loro interno diversi elementi spir
39. Rapp pari a 298 mm Reont di 141mm ed Lf pari a234 mm portano ad una condizione limite di contatto per y pari a 42 L inclinazione scelta di 41 genera uno spazio di 3 mm tra le flange delle spole che tende ad aumentare per effetto delle inflessioni causate dalle forze centrifughe La configurazione del sistema con inclinazione a y di 41 mostrata in figura seguente A 0 34 1 Figura 18 9 Separazione delle spole nella configurazione rotorica ad angoli di inclinazione fusi di 41 263 Appendice 7 7 7 Definizione della corretta coppia di serraggio per l adattamento dei bulloni del fuso Forze repulsive Fper S bullone di collegamento d punto di appoggio superficie del disco rotorico alla rotazione 0 Lff 2 st Figura 18 10 Modalit di vincolo tra fuso e disco rotorico con evidenza delle sollecitazioni e reazioni vincolari agenti Il carico assiale a cui i bulloni sono sottoposti ricavabile tramite equilibrio alla rotazione sul punto di contatto o della flangia di attacco del fuso con la superficie del disco rotorico figura 18 10 Le forze repulsive agenti sui centri di massa della spola e del fuso dovute alla rotazione del rotore impongono una rotazione attorno al punto di contatto tra flangia e disco controbilanciata dalle reazioni vincolari R fornite dai due bulloni Applicando al modello della flangia il momento flettente Mfinax provocato dalle forze inerziali nelle condizioni li
40. TRECCIATRICI Pva 9 anni 1 8 48 28800 3396 23 314 47 SPIRALI Costo di investimento conversione x2 Cinv euro Costo di intervento ammortizzato a 9 anni euro anno Costo investimento Camm inv euro mese potenza centro CV metri quadri centro mq n macchine centro 1 n dipendenti centro 1 DATI REPARTO euro mese euro mese euro mese euro mese euro mese euro mese salari resp prod energia VOCI DI COSTO riscaldamento PER REPARTO gafitto ammortamento totale euro mese di fermo ore base macchina h mese ore produz centro h mese DATI PRODUZIONE costo orario macchina euro h Tabella 14 4 Prospetto dei costi di reparto associati ai singoli interventi di ammodernamento 228 APPENDICE 4 4 1 Descrizione della macchina trecciatrice e dei componenti principali Struttura generale La trecciatrice la macchina dedicata all applicazione di calze trecciate su un corpo in lavorazione in avanzamento lungo l asse della macchina Nelle applicazioni aziendali il macchinario impiegato per l applicazione sui cavi di schermi a treccia Capitolo 2 e per la generazione di calze trecciate in filato di kevlar atte ad aumentare le caratteristiche meccaniche di alcuni conduttori La macchina presenta notevoli analogie con le apparecchiature di spiralatura dotata infatti dello stesso sistema di movimentazione del cavo in lavorazione del sistema di applicazione o avvolgitu
41. VELOCIT numero cambi bobina avv kg dm3 kg m3 coefficiente di realt 0 85 numero cambi spole 19 densita 8 92 8920 capienza spole kg sp 0 5 s min rame euro kg 55 tempo cambio codice 1129 18 85 extra traf euro kg 1 6 tempo cambio bobina avvolg 240 4 costo macchina e hi 11 6 tempo cambio bobina carico 60 1 tempo cambio spole 43 0 716 tempo cambio cbobina di scarico 70 1 16 Tabella 13 1 Tabella di calcolo costruita a supporto dell ufficio tecnico per l estrapolazione dei dati di lavorazione come velocit e tempi di cambio a seconda dei parametri di processo inseriti 218 APPENDICE 3 3 1 Analisi delle tendenze produttive degli elementi spiralati Cavi composti da molti elementi e di conseguente diametro considerevole generalmente non presentano necessit di miniaturizzazione gli elementi schermati singolarmente all interno non devono sopportare torsioni ed il tipo di prodotto non necessit di un accortezza superiore sul contenimento dei costi per questi motivi in tali prodotti dove dallo schermo sono attese sole prerogative di efficienza schermante l utilizzo della spiralatura ha subito un calo significativo Il numero di elementi costitutivi del cavo individuabile da una delle cifre che compongono codice prodotto mentre il numero di elementi spiralati al suo interno stato precedentemente ricavato tramite la lettura delle schede di progetto E bene notare come i grafici facciano riferimento a c
42. alla geometria ed estensione del fuso oltre che all inclinazione dello stesso rispetto il piano di applicazione sul rotore Gli effetti generati dalle forze repulsive a cui le spole sono soggette rappresentano 105 Capitolo 6 106 come verr illustrato nei capitoli successivi la componente pi critica in relazione alla potenzialit sistema di applicazione del filo e pi in generale della macchina nel suo complesso Le elevate forze di inerzia generate sulla spola potrebbero provocare per certi angoli di inclinazione del fuso rispetto al piano perpendicolare all asse di rotazione del rotore un sovraccarico del debole cappuccio di trattenimento della stessa provocandone la pericolosa fuoriuscita Le forze centrifughe possono agire su alcuni elementi del sistema frenante molle leveraggi condizionandone il funzionamento Il filo ad alta velocit pu generare turbolenze nel fluido presente nel sistema aria provocando vibrazioni potenzialmente dannose in termini di posizione del fascio e sollecitazione dello stesso Il sistema di allarme per la rottura del filo potrebbe fallire poich il tratto di filo interrotto avanzerebbe con il cavo in lavorazione con una velocit superiore a quella che permette lo spostamento radiale necessario al filo per intercettare l anello metallico 6 6 2 3 Subsystem L elevata accelerazione centripeta dovuta alla rotazione del rotore pu generare forze di inerzia elevate sulla massa dei
43. alla prestazione della macchina in progettazione come il sistema di frenatura delle spole E stato usato un secondo strumento di analisi system operator analizzando il sistema di applicazione sotto diversi livelli di dettaglio ed in relazione a situazioni di funzionamento critiche Questo ha permesso di individuare facilmente possibili criticit e complicazioni che possano verificarsi durante il funzionamento della macchina ed identificare gli elementi del sistema pi sollecitati fornendo una linea guida sul carattere e sull entit degli interventi da apportare nelle fasi di ideazione e dimensionamento dei componenti 108 7 TENSIONE DEI FILI ED IDEAZIONE DI UN SISTEMA DI FRENATURA DELLA SOPOLA VARIABILE Introduzione In questo capitolo viene commentata l importanza di una corretta tensione del fascio di fili durante la lavorazione ed analizzate le criticit legate alla variazione della tensione dal valore ottimale definendo le cause principali che intervengono su una variazione della stessa e delle principali soluzioni risolutive adottate in azienda Da una pi approfondita analisi sulle cause ed effetti legati alla tensione del filo in applicazione con un approfondimento sulla dinamica di svolgimento della spola si generano ipotesi d intervento guidate da strumenti d ideazione sistematica e dall osservazione delle tecnologie esistenti A seguito di una scelta di intervento ritenuta congeniale relativa ad un sistema di
44. approfondita dei fenomeni e delle dinamiche di lavorazione che intervengono sulla tensione dei fili in applicazione e sulla variazione della stessa durante il processo L analisi ha permesso l identificazione delle cause e dei fenomeni legati alla variazione di tensione ed alcuni accorgimenti necessari ad un contenimento o risoluzione degli effetti grazie a tre principali soluzioni parziali gi pensate ed implementate dall azienda per la risoluzione del problema o che derivano dall ispirazione di sistemi di svolgimento di altri reparti analoghi che verranno analizzate nelle loro caratteristiche e nei loro limiti Per soluzioni parziali si intendono gli interventi apportabili alla risoluzione di un problema che necessariamente comportano una complicazione collaterale che pu risultare talvolta pi limitante della criticit risolta Una delle soluzioni proposte mostrate nel diagramma di figura 7 2 consta nel sistema di frenatura in dotazione alle macchine aziendali anticipato all inizio del capitolo individuato come il sistema pi comune sulle macchine ad oggi in uso a cui viene affiancata la descrizione di un accorgimento secondario ma degno di nota per il frequente impiego che trova in altre applicazioni di svolgimento interne all azienda Il diagramma di figura 7 2 mostra schematicamente quanto appena descritto individuando i fattori agenti sulla tensione del filo come problemi parziali in giallo i miglioramenti di
45. bens modifica in maniera proporzionale allo sfalsamento il passo di lavorazione e l angolo di spiralatura Tale variazione data l entit delle tensioni in gioco ritenuta trascurabile Qualora invece le tensioni relative ai fili in applicazione di diverse spole sia differente si generano diversi punti di attacco sfalsati tra loro in direzione assiale che durante il processo di schermatura implicano sovrapposizioni tra i fasci in applicazione e lacune sulla superficie lavorata Una disomogeneit sulla tensione dei fili provenienti dalle diverse spole disposte circonferenzialmente attorno al cavo da schermare comporta come gi anticipato forze radiali di trazione sul corpo centrale non equilibrate con un conseguente disassamento dello stesso dall asse di lavorazione Questo fenomeno pu tradursi in vibrazioni del cavo con conseguenti sollecitazioni dinamiche dei fili e delle guide del cavo oltre che una variazione dei parametri di schermatura e la possibilit del verificarsi di lacune e sovrapposizione degli elementi schermanti 113 Capitolo 7 7 2 Analisi dei fattori determinanti la variazione della tensione e soluzioni proposte dai sistemi aziendali Con l obiettivo di operare correttamente per la risoluzione dei problemi derivanti il giusto tensionamento del materiale d apporto ed al fine di analizzare tutti i possibili interventi apportabili al sistema in questa direzione stata effettuata un analisi
46. causa dei tempi di fermo e riparazione del filo implicati e verr approfondito nel capitolo SUCCESSIVO La non uniformit relativa alla quantit di materiale avvolto sulle diverse spole fa si che il momento di inerzia ad esse associate sia differente con una conseguente tensione dei diversi fasci di fili disomogenea questo comporta forze radiali non bilanciate sul cavo in lavorazione con conseguente disassamento dello stesso eventuali elementi di frizione di cui dotato il sistema frenante del fuso non hanno tempo di entrare in temperatura ottimale e quindi di garantire la frenatura desiderata in fase di avviamento 6 6 1 3 Subsystem Accelerazioni elevate potrebbero portare al limite di attrito statico la condizione di contatto tra fili e pulegge di guida comportando uno Intervento di modifica delle macchine trecciatrici vincoli e requisiti di progetto strusciamento relativo che potrebbe danneggiare il materiale d apporto soprattutto per sezioni del filo di copertura ridotti 6 6 2 Macchina a regime con velocit sostenute 6 6 2 1 Supersystem e Vibrazioni e rumore provocato dalle alte velocit di rotazione degli organi di macchina e Impossibilit dell operatore di individuare visivamente eventuali problemi di lavorazione come lacune sullo schermo poich il cavo ricoperto sfila troppo velocemente e Necessit di potenze elevate relative ai motori di movimentazione del cavo e La velocit del cavo in lavorazio
47. dei reparti produttivi in determinati mesi dell anno ed un sotto sfruttamento delle macchine in altre mensilit ad esempio i picchi di produzione nei mesi di luglio e giugno nei quali rivenditori al dettaglio si trovano ad dover rifornire i propri magazzini per poter sopperire alle richieste estive in cui le aziende produttrici non erogano servizi l azienda si trova in grande difficolt dovendo in alcuni casi disattendere alcune richieste 75 Capitolo 5 La consolidata conoscenza da parte dell ufficio commerciale di questi fenomeni ha portato la determinazione di un valore percentuale relativo alla sovra potenzialit di cui il reparto di spiralatura deve disporre rispetto il valore derivato dal semplice rapporto tra ore di fabbisogno ed ore disponibili stato definito che il reparto debba essere disponibile alla lavorazione del doppio di quanto preventivato con la normale computazione oraria Tale decisione comporta alla luce delle analisi sopra effettuate la necessit del reparto di disporre di almeno 8 linee di lavorazione N Ln anche a seguito dei ricondizionamenti o modifiche da effettuare Nun 2 Nun 5 4 5 4 Alternative di intervento e costi associati Per la valutazione dei costi di lavorazione definiti in precedenza come utile strumento alla scelta del miglior intervento da apportare al reparto necessario individuare il costo orario macchina per ogni possibile configurazione d impianto L ufficio con
48. del cavo la rotazione della testa di lavoro e la rotazione della testa a nastrare fornendo le caratteristiche di passo e velocit desiderata tramite un collegamento elettronico La bobina di avvolgimento di ogni linea dotata di un motore indipendente in corrente continua la cui regolazione permette di gestire la tensione di avvolgimento La gestione dei parametri di processo affidata ad un sistema di controllo interfacciato all operatore tramite un display interattivo tramite il quale possibile inserire i dati di lavorazione richiesti In base ai dati inseriti il sistema di controllo sincronizza la velocit di rotazione delle teste al moto di avanzamento del cavo al fine di ottenere il passo d elica dello schermo desiderato L interfaccia grafica fornisce informazioni sul numero di giri del motore passo dell elica di spiralatura velocit lineare di avanzamento del cavo e gli analoghi parametri riferiti alla sezione di nastratura Tale sistema permette un assoluto controllo sui parametri di lavorazione e un tempo ridotto per l impostazione degli stessi da parte dell operatore La macchina dotata di tutti 1 sistemi di sicurezza necessari che provocano l arresto della linea nel caso venisse aperto lo sportello di protezione Il sistema di sicurezza rottura filo interviene sul singolo motore di ogni linea come avviene nella macchina 1 La lavorazione di spiralatura macchine e processo La macchina presenta gli ste
49. del cuscinetto radiale a quello pi vicino alla puleggia di trasmissione ed ammonta a 43 Nm Calcolo del momento torcente Il momento torcente trasmesso all albero coincide con la coppia a cui la puleggia maggiore di traino sottoposta per la trasmissione del moto rotatorio al rotore il momento torcente massimo Mtmax quindi identificabile nella coppia massima a cui l albero viene sottoposta ovvero la coppia allo spunto C 0 di cui il valore stato stimato a 54 Nm nei paragrafi precedenti Sollecitazione di compressione L albero sottoposto ad una sollecitazione di compressione per effetto delle masse calettate nel tratto intermedio tra punto di calettamento del disco rotorico e punto di applicazione del cuscinetto reggispinta Stato di sforzo verifica statica e a fatica La determinazione dello stato di sforzo viene effettuata nel punto pi sollecitato ovvero in prossimit del cuscinetto a Le sollecitazioni applicate sono il momento flettente Mfinax dovuto alle azioni radiali apportate dalla trasmissione ed il momento torcente massimo Mtmax legato alla trasmissione della coppia massima allo spunto della macchina Come prima ipotesi viene considerata una sezione circolare cava di diametro interno di 65 mm e diametro esterno 70 mm ovvero l opzione di albero pi sottile tra le tre proposte in fase di determinazione dei cuscinetti a sfera per uno spessore dell albero sa di 2 5 mm 255 Appendice 7 Il ca
50. dello spettro completo dei diametri di cavo passanti in lavorazione in lavorazione Per ognuno dei codici stato messo in relazione alla velocit di progetto quella calcolata con i procedimenti descritti nel capitolo e ricavata la differenza in percentuale tra le due figura 4 7 Sono state identificate due fasce caratteristiche a cui corrispondono livelli di sottostima differenti a seconda delle dimensioni del cavo cavi di diametro medio piccolo 0 65 lt D lt 3 sono afflitti maggiormente da un errore di valutazione da parte del software aziendale legato ai drastici abbattimenti imposti alla velocit ideale di trasformazione mentre cavi di diametro medio 60 Ottimizzazione e controllo dei parametri di processo grande 3 lt D lt 6 presentano una analogia superiore tra le velocit ricavate e quelle definite da progetto In generale possibile affermare che mediamente le velocit di lavorazione calcolate dal progettista sono sottostimate per cavi di medio piccolo diametro di un valore intorno al 20 mentre per cavi di diametro medio grande dell ordine del 13 Le dimensioni dei lotti prese in considerazione per ricavare questi dati si riferiscono ad una serie di lunghezze rappresentative dei lotti di lavorazione effettivamente schermati nel reparto dell azienda che va da un minimo di 1000 metri ad un massimo di 40000 metri di elemento da spiralare Delta Velocit lavorazione e velocit lavorazione da progetto
51. deve sfruttare come supporto al sistema di avanzamento e sistema di applicazione dei fili il telaio della trecciatrice in dismissione Il telaio si compone di una cassa metallica rialzata atta ad ospitare due linee di spiralatura che per poter essere utilizzata deve essere privata di diversi elementi Viene rimossa la pista di guida dei fusi imbullonata alla cassa e gli organi di movimentazione relativi al cinematismo di trecciatura Viene rimosso anche il vecchio sistema di movimentazione del cavo alloggiato sulla parte superiore ed il relativo rinvio il motore elettrico con la relati va trasmissione ed il collegamento dello stesso alla bobina di avvolgimento di cavo finito Il telaio privato degli elementi elencati si presenta come mostrato in figura 6 3 offrendo la base di partenza per la macchina la cui progettazione deve tenere conto degli spazi e della geometria della cassa da cui derivano scelte obbligate in termini di posizionamento dei componenti e dimensionamento degli stessi Intervento di modifica delle macchine trecciatrici vincoli e requisiti di progetto ZZZ Fori passanti per l alloggiamento del motore elettrico Foro passante derivante dalla rimozione ZZZ delle piste di trecciatura Struttura di supporto della cassa 1765 Figura 6 3 Telaio della trecciatrice base per le nuove linee di spiralatura 91 Capitolo 6 92 3 La macchina deve impiegare obbligatoriamen
52. di avviamento infatti non produce alcun vantaggio significativo in termini di riduzione dei tempi di lavorazione se confrontato con le tempistiche medie dell intero processo Considerando il motore presente dall installazione precedente possibile disporre della potenza nominale di 0 75 kW ICV per una coppia massima erogata di 12 7 Nm Tale coppia massima garantisce allo spunto in situazione di pieno carico delle spole un accelerazione data dall equazione Cm max J tot amp max 10 4 L accelerazione cos calcolata risulta di 2 7 rad s Questa accelerazione implica transitori di avvio con intervalli 7 4 di 13 secondi per il raggiungimento della 190 Dimensionamento del motore e della trasmissione ed assemblaggio finale velocit massima max di 337 rpm determinata nelle condizione di pieno carico secondo l equazione w max Tta d A max 10 5 Il risultato ottenuto in linea con le tempistiche mantenute dalle macchine attuali che sono in grado di portarsi mediamente alla velocit di 300 rpm in 10 secondi La scelta definitiva ricade dunque sul mantenimento del motore presente a valle delle considerazioni effettuate con un risparmio conseguente sull acquisto di un nuovo motore sulla potenza elettrica assorbita durante il funzionamento e sui costi associati ad un riadattamento del telaio per l installazione di un motore di dimensioni superiori 10 2 Scelta e dimensionamento d
53. di rame stagnato il cui tratto superficiale pu essere rimosso con facilit Utilizzo di un elemento premente che cambi il proprio coefficiente di attrito in funzione dei parametri di lavorazione Utilizzo di un materiale lubrificante interposto tra le superfici d attrito che vari le proprie caratteristiche di scorrimento in funzione del progredire della lavorazione C qualcosa nel system subsystem supersystem che possa rendere possibile variare la spinta nonostante le regolazioni avvengano a macchina ferma Utilizzo di una molla di precarico sull elemento frenante capace di modificare la rigidezza in funzione di un parametro variabile in funzione dei parametri di processo es campo magnetico o temperatura Utilizzo di un elemento frenante capace di modificare l avanzamento in funzione dei parametri di processo es campo magnetico o temperatura C qualcosa nel che permetta di regolare la forza premente senza fermare la macchina 124 Sistema motorizzato che agisca sulle regolazioni senza l intervento manuale dell operatore grazie ad un controllo elettronico Cinematismo che agisce sulle regolazioni della forza premente controllando la tensione del filo Tensione dei fili ed ideazione di un sistema di frenatura della spola variabile 7 4 Scelta di intervento e concept finale Dopo un analisi di tutte le soluzioni possibili si definita come soluzione economicamente e tecnicamente pi interessante que
54. di vincolo dell albero e dei cuscinetti e relative forze applicate Quote espresse in MM 154 Figura 9 17 Geometria definitiva dell albero rotorico a meno delle quote Lal e Lilla aelalb izallea S 156 Figura 9 18 Geometria e dimensioni definitive del supporto per cuscinetti a meno delle quota di posizionamento della flangia 159 Figura 9 19 Configurazione di assemblaggio circonferenziale a distanda Rapp dal centro di rotazione dei 16 fusi sul disco rotorico i 160 Figura 9 20 Fusi e relative spole di filo avvolto supportati dal disco Sono evidenziati i centri di massa del fuso e della spola e le altezze relative in riferimento al piano di collegamento al disco rotorico in 162 Figura 9 21 Modello di disco sottile caricato sul bordo da un momento flettente niformemente distillata 163 Figura 9 22 Configurazione del sistema fusi disco rotorico con possibilit di inclinazione dei fusi verso l asse di rotazione del rotore 164 Indice delle figure Figura 9 23 Configurazione del sistema fusi disco rotorico corrispondente ad angoli di inclinazione del fuso negativi 165 Figura 9 24 Configurazione desco rotorico fusi con disposizione ad angoli di MC nazione eta Vicoli 166 Figura 9 25 Configurazione rotorica a doppio disco in serie dotato di 8 fusi ad melinazione negativas mernani n a aa E a E E 166 Figura 9 26 Config
55. di viti altoresistenziali stato quindi necessario definire una corretta coppia di serraggio e precarico dei bulloni al fine di garantire la resistenza meccanica degli stessi ed allo stesso tempo garantire la stabilit del fuso durante il funzionamento Per approfondire la metodologia ed 1 risultati ottenuti si rimanda in Appendice 7 7 177 Capitolo 9 9 5 6 Definizione geometria spessori e materiale del disco rotorico Determinata la configurazione del sistema rotore fusi e individuata la condizione limite di velocit che tale configurazione in grado di sostenere possibile procedere con la definizione della geometria definitiva del disco e determinazione degli spessori necessari Prima di procedere bene ricordare sotto quali criteri e vincoli debbano avvenire alcune scelte progettuali ed approfondire meglio alcuni aspetti relativi alla riduzione delle masse anticipate all inizio Le masse rotanti che definiscono il momento di inerzia del disco Ja devono essere contenute per contenere la potenza del motore necessaria alla sua movimentazione e per ottenere arresti rapidi in situazioni di emergenza Il contenimento delle inerzie permette di ridurre la coppia erogata dal motore sia in fase di movimentazione sia in fase di arresto nella quale il transitorio di fermata affidato al moto inverso del motore elettrico e non ad un sistema di frenata esterno che per motivi di costi problemi di manutenzione aggiuntiva e possibili
56. diversi livelli di analisi system subsystem supersystem possibile definire i seguenti quesiti guida e Cosa succede agli elementi del system supersystem subsystem durante la fase di avvio repentino e Cosa succede agli elementi del system subsystem supersystem durante il funzionamento a regime di velocit sostenuto e Cosa succede agli elementi del system subsystem supersystem durante la fase di arresto repentino Cosa succede agli Cosa succede agli Cosa succede agli elementi del elementi del elementi del SUPERSYSTEM SUPERSYSTEM durante la SUPERSYSTEM durante il SUPERSYSTEM al fase di avviamento funzionamento in regime verificarsi di un arresto repentino di velocit sostenuto repentino SYSTEM Cosa succede agli Cosa succede agli A 1 Cosa succede agli elementi del elementi del aE SUBSYSTEM SUBRSYSTEM durante la SUBRSYSTEM durante il COORTE a i z A 3 SUBRSYSTEM al verificarsi fase di avviamento funzionamento in regime f 7 i a di un arresto repentino repentino di velocit sostenuto AVVIO REGIME ARRESTO Tabella 6 3 System operator relativo al funzionamento del sistema di applicazione I quesiti posti nelle celle permettono di definire le complicazioni legate al funzionamento critico secondo diversi livelli di dettaglio 103 Capitolo 6 104 6 6 1 Transitorio di avvio repentino 6 6 1 1 Supersystem Accelerazione repentina del tamburo di estrazione con un conseguente sovratensionamento del cavo avvolto
57. due componenti possibile ricavare una velocit costante complessiva di lavorazione descrittiva dell intero processo e comprensiva dei tempi di preparazione macchina e di cambio bobine I tempi di lavorazione imputabili alle macchine spiralatrici sono ad oggi tenuti in considerazione con un elevato grado di approssimazione La definizione dei parametri di processo di ogni schermatura compete al tecnico assistito da un software di progettazione interno all azienda Il programma ricevuti in input alcuni requisiti di schermatura e dati relativi alla dimensione del corpo da ricoprire restituisce i parametri di lavorazione da impiegare in produzione e calcola automaticamente la velocit a cui compete tale processo La velocit fornita dal software viene utilizzata dallo stesso per calcolare il costo unitario di produzione espresso come euro al metro e sommato al costo delle altre lavorazioni per definire il valore complessivo del cavo Mentre per macchine di centri lavoro analoghi come quello di trecciatura la definizione delle velocit di lavorazione deriva da formule teoriche raffinate da costanti rilevazioni statistiche per il reparto di spiralatura esso consta in un semplice calcolo della velocit di trasformazione legata al numero di giri caratteristico della macchina nge 300 giri min ridotto di una certa entit a prescindere dalle caratteristiche del prodotto La velocit di avanzamento ricavata abbattuta tramite un coeffici
58. elemento frenante Be braccio di applicazione forza elastica FN forza dell elemento frenante premente sulla pista di strusciamento Fer forza elastica generata dalla molla Ca coppia elastica generata dalla molla agente sul braccio Be a angolo di rotazione del ballerino dalla posizione di equilibrio k rigidezza torsionale della molla amp accelerazione angolare del ballerino x coordinata lineare della molla Linearizzando il sistema e mantenendo come coordinata libera il valore relativo all angolo di rotazione del ballerino a tramite l equazione di equilibrio alla rotazione nel punto o siamo in grado di scrivere l equazione di moto del sistema come FN Bv 2Tf Bo Ca Jy amp 0 16 20 240 Appendice 5 dove la coppia elastica data dal contributo della forza elastica Fe esprimibile secondo i legami cinematici come x Be a 16 21 Fa k x k Be a 16 22 Ca k Be a 16 23 riscrivendo l equazione in funzione delle rigidezze e della coordinata libera k Be a Jb FN Bv 2Tf Bo F t 16 24 Le forze elastiche ed inerziali controbilanciano quelle esterne variabili nel tempo generate dalla forza di contatto FN e dalla trazione del filo Tf la cui variazione come abbiamo visto dipende dall avanzamento della lavorazione e dei parametri di processo associati L equazione omogenea associata del sistema descrive un sistema oscillante con frequenza propria di oscillazione k Be w
59. elettriche e meccaniche di base E proprio in questa fetta di mercato che l azienda riesce ad inserirsi ed affermarsi con efficacia grazie all elevata disponibilit commerciale ed ad un livello di personalizzazione del prodotto radicale che permette di intercettare le esigenze specifiche di ogni cliente nei pi svariati campi di applicazione L ideazione del prodotto parte da una collaborazione diretta tra cliente ed ufficio tecnico disponibile a continui aggiornamenti sui requisiti tecnico economici del cavo ed ad un processo di consulenza e re ideazione continua del prodotto al fine di raggiungere il risultato ottimale secondo le specifiche richieste dell utente finale Oltre all alto grado di personalizzazione e collaborazione con il cliente l azienda ha fatto della flessibilit uno dei punti di forza della propria politica commerciale intercettando le esigenze di urgenza ed elasticit nei tempi di consegna del materiale La possibilit di personalizzare le modalit di consegna in base alle diverse richieste dei clienti ha permesso all impresa di inserirsi in mercati monopolizzati da pi grandi produttori la cui pianificazione produttiva non contempla una tale disponibilit nei rapporti commerciali Le normali tempistiche per il ricevimento del materiale ordinato nel settore delle produzioni di cavi speciali e pi in generale di prodotti personalizzati prevedono l attesa di 45 60 giorni solari che comprendono tem
60. entit superiore dell investimento di conversione E bene notare tuttavia che la possibilit di lavorare cavi di grosso diametro permetterebbe all azienda l inizio di una nuova produzione i cui volumi non sono ben identificabili e le cui dinamiche potrebbero rendere insufficiente la potenzialit di un unica macchina il dimensionamento dell impianto 8 stazioni in parallelo stato effettuato tenendo conto della disponibilit necessaria Nzn delle linee per la schermatura dei cavi lavorabili da tutte le macchine mentre per la potenzialit in termini di numero di linee necessarie alla lavorazione di cavi di diametro maggiore di 7 mm quindi lavorabili solo dalle nuove macchine non sono state applicate le medesime considerazioni per il corretto dimensionamento La disponibilit di una seconda macchina convertita garantirebbe una sicurezza in termini di volumi produttivi mantenibili variabilit dei tempi di consegna ed affidabilit della macchina una sola macchina potrebbe non essere sufficiente alla lavorazione dei volumi richiesti del nuovo prodotto l imprevedibilit degli ordini potrebbero comportare la necessit di due lavorazioni in parallelo non possibili con un unica linea ed il rischio di guasto potrebbe potenzialmente fermare la produzione di un intera gamma di cavi La conversione di entrambe le linee di trecciatura si traduce quindi in una scelta quasi obbligata alla buona riuscita dell intento commercia
61. essere aperte mentre gli elementi interni sono ancora in movimento in contravvenzione alle norme vigenti sulla sicurezza del lavoratore La mancanza di un adeguato sistema di sicurezza pone l urgenza di un ricondizionamento della macchina in termini di protezioni ed arresti di emergenza 31 Capitolo 3 32 Il sistema di sicurezza di rottura filo analogamente alla macchina 1 genera uno stop della produzione a seguito del contatto eventuale col materiale d apporto proiettato dal corpo da schermare per effetto delle forze centrifughe In questo caso il blocco interessa l unico motore presente che a cascata porta al fermo di tutte e quattro linee di lavoro della macchina e non solo di quella interessata dalla rottura La dimensione dei passaggi guidacavo e la struttura delle teste limita il passaggio a cavi del diametro massimo di 7 mm impedendo anche in questo caso la schermatura di determinate tipologie di prodotto come alcuni cavi per automazione destinati alla flesso torsione descritti nel capitolo precedente Macchina 3 la pi aggiornata e recente tra le macchine del reparto si compone di quattro linee di lavoro su ognuna delle quali si trova un nastratore posto in serie ad un unica testa a spiralare capace di invertire il senso di rotazione Ogni linea fornita da tre motori asincroni per una potenza totale installata di 1 45 CV I motori asincroni regolati da inverter agiscono rispettivamente sull avanzamento
62. fatte sugli ingombri ed inflessioni prodotte A macchina spenta le uniche sollecitazioni presenti sul disco sono prodotte dal peso degli elementi supportati ed il peso del disco stesso Per l individuazione di un primo spessore di base stata considerata la condizione peggiore ovvero di macchina in movimento a spole piene con velocit di rotazione ammissibile max di 337 rpm trascurando le azioni delle forze peso dato l ordine di grandezza superiore delle forze inerziali Mfimax 115 Nm Frot 1030N L analisi delle sollecitazioni dovute alla rotazione hanno portato a considerare come punto pi sollecitato del disco cavo la circonferenza in prossimit dell intradosso dove gli sforzi circonferenziali rappresentano la componente preponderante tra gli sforzi interni Definendo 00 la componente di sforzi circonferenziali legata alla massa in rotazione del disco 60 lo sforzo circonferenziale dovuta alle forze repulsive applicate all esterno del disco per effetto delle spole in rotazione e 60m lo sforzo circonferenziale causato dal momento flettente distribuito generato dalle spole posso definire un 60 come somma di tutte le componenti di sforzo nella fase di rotazione del disco Cio 60 c0rr 60m 9 26 La condizione limite del disco definita dall equazione Oto Olim 9 27 dove Glim pari al carico di snervamento del materiale Rsn incrementato dell opportuno coefficiente di sicurezza Considerando il coeff
63. fattori di qualit L impiego del filo da 0 07 limitato ad applicazioni in cui strettamente necessario uno schermo con elevate caratteristiche di flessibilit miniaturizzazione ed economicit 40 La lavorazione di spiralatura macchine e processo Il numero di fili per spola Nfspr il parametro che definisce il passo di lavorazione assegnata una certa copertura e definito il diametro dei fili d apporto A parit di diametro del filo schermante passi di lavorazione corti necessitano di fasci a numerosit contenuta al contrario passi lunghi comportano un incremento del numero di elementi impiegati Il limite al numero di fili che possono comporre un fascio di avvolgimento sono dettati da limite di capienza della spola la spola un elemento cilindrico tipicamente di materiale plastico su cui viene avvolto il fascio di fili 0 nel caso limite il filo d apporto che verr successivamente applicato al cavo dalla testa di lavorazione La capienza della spola di 0 9 kg di materiale rame rosso ne segue che all aumentare del numero di fili di diametro d su di essa avvolti la lunghezza del fascio si riduce Il fascio deve risultare ordinato e composto da un unica fila di fili paralleli non devono essere presenti accavallamenti o sovrapposizioni Ci impone un limite fisico alla numerosit del fascio di fili corrispondente ad una totale copertura in larghezza della spola dove il numero massimo corrisponde
64. frenatura variabile delle spole viene modellata la cinematica del modello concettuale ideato e descritto il funzionamento generale a cui segue la fase di progettazione dei componenti 7 1 Criticit legate alla variazione di tensione Servendosi dell analisi funzionale implementata nel capitolo precedente e dalle osservazioni fatte in riferimento agli elementi critici nel processo di spiralatura viene ora preso in considerazione il sottosistema composto dal fuso dal sistema frenante dalla spola e dal fascio di fili analizzando le complicazioni ed i limiti legati alla funzionalit dei diversi elementi e definendo sotto quali aspetti questi rappresentino l oggetto di un potenziale sviluppo SUPPORTA SVOLGE Figura 7 1 Diagramma delle reazioni funzionali tra gli elementi di sistema che interessano la frenatura dei fili Capitolo 7 La dinamica e la buona riuscita della lavorazione necessitano che il fascio di fili in applicazione sul cavo ed in svolgimento dalla spola siano mantenuti in trazione perch si verifichi un corretto avvolgimento degli stessi sul corpo da schermare La tensione del fascio di fili Tf un parametro di fondamentale importanza per la grande facilit con cui pu variare dal valore ottimale condizionando i risultati qualitativi sullo schermo finale ed implicando in casi estremi di rottura dei fili tempi morti aggiunti al processo di lavorazione La tensione di lavoro ottimale Tfiay il risul
65. fuso nella direzione dell asse rotorico comporta che per il funzionamento della macchina il fuso disposto circonferenzialmente sul rotore non entri in contatto con il cavo in lavorazione Questa condizione tuttavia non tiene conto delle operazioni di applicazione della spola la distanza tra fuso ed asse centrale deve anche permettere l estrazione della spola stessa Questa situazione definisce una lunghezza minima necessaria Lestr che in direzione dell asse del fuso deve essere lasciata tra la base dello stesso e l asse del rotore La lunghezza Les di 450 mm definita come la lunghezza del fuso 244 mm pi la lunghezza della spola estratta pi un margine di 50 mm mantenuto per conferire comodit all operazione e considerare la presenza di un cavo in lavorazione del diametro di 20 mm Definito il raggio di applicazione dei fusi minimo per ridurre le dimensioni del disco univocamente determinato un Y massimo che rispetti le condizioni di ingombro descritte secondo l espressione y arcsin Rapp Lestr 9 14 Dall angolo di inclinazione scelto e dal raggio Rapp di applicazione dei fusi determinata univocamente l altezza Lu necessaria figura 9 26 secondo le relazione Lu Rapp tan y 9 15 169 Capitolo 9 Per le dimensioni del disco da 8 spole risulta un angolo d inclinazione massimo di 19 da cui deriva un altezza luce minima necessaria per l estrazione delle spole Lu di 388 mm Dai valori o
66. i fili integri trascinano nell avvolgimento quelli interrotti impedendo l interferenza di quest ultimi con il sistema di allarme a cui affidato l interruzione della lavorazione In questo caso la lacuna limitata poich i fili rotti intrappolati in quelli integri riprendono tensione e proseguono con l applicazione sul cavo tuttavia il difetto non viene segnalato possibile quindi che possa passare inosservato ai controlli successivi e non essere riparato con conseguenti difetti sul cavo finito I fili in applicazione sul cavo generano un azione di trattenimento sull avanzamento del cavo stesso il cabestano di estrazione mette in avanzamento in conduttore vincendo la coppia resistente generata dalle inerzie della bobina di svolgimento frenata per il corretto tensionamento del cavo e la forza di trazione generata dai fasci di fili in avvolgimento frenati dalle spole di provenienza Tensioni eccessive dunque comportano una frenatura del cavo superiore e dove non si giunge a rottura dei fili segue un aumento del potere trainante necessario al sistema di estrazione Questo effetto dato l ordine di grandezza delle tensioni sui fili nelle applicazioni analizzate che verranno stimate successivamente pu ritenersi trascurabile in relazione alla tensione del cavo in lavorazione tuttavia stato presentato per completezza 7 1 2 Situazione di sottotensione Una tensione insufficiente comporta un avvolgimento lasco del cor
67. la totale interscambiabilit delle posizioni dei cuscinetti tramite il ribaltamento del supporto per i motivi di manutenzione esposti nel capitolo relativo 10 3 2 Scelta della configurazione e dimansioni finali Ipotizzando di vincolare la puleggia maggiore di larghezza Lp pari a 30 mm all albero rotorico a partire dall estremit inferiore massima definita dal valore massimo ammissibile La m di 70 mm disponibile una lunghezza a sbalzo dell albero rotorico al di sotto della cassa di 40 3 mm L applicazione della flangia di attacco del supporto per cuscinetti nella sezione di simmetria comporta che lo sbalzo offerto dallo stesso al di fuori della cassa sia pari a 30 mm tratto di lunghezza compatibile con lo spazio messo a disposizione dall albero rotorico prima del calettamento della puleggia maggiore 195 Capitolo 10 Scelto di definire la geometria del supporto con la flangia posizionata nella posizione di simmetria stato deciso di mantenere un margine pari a 5S mm tra l estremit del corpo del supporto e la superficie della puleggia per evitare interferenze La scelta appena descritta comporta la possibilit di calettare la puleggia minore sull albero motore tale da sfruttare 65 mm dello sbalzo La m di 70 mm messo a disposizione lasciando esposto un tratto di albero motore pari a 5 mm a valle della puleggia motrice figura 10 5 puleggia minore fondo cassa flangia supporto cuscinetti p
68. limite strutturale dei fusi impiegati in grado di operare in condizioni di spole completamente piene Momento flettente Mf y w alla base del fuso in funzione dell inclinazione y e della velocit di rotazione w 500rpm 450rpm 400rpm momento limite 350rpm _300rpm O 10 20 30 KMO 50 60 70 80 90 Figura 9 31 Grafico del momento flettente alla base del fuso in funzione dell inclinazione del fuso stesso e della velocit di rotazione del rotore La linea orizzontale si riferisce al momento ammissibile dal materiale mentre la linea rossa individua l inclinazione massima ammissibile La velocit di rotazione max trovata inferiore alla velocit di rotazione massima di 500 rpm definita come obiettivo prestazionale della macchina Possiamo affermare che la struttura dei fusi rappresenta un forte limite allo sviluppo della macchina nonostante ci la loro disposizione e la configurazione studiata permettono il raggiungimento di velocit analoghe ed anche superiori alle spiralatrici esistenti nel reparto E bene considerare inoltre come questa velocit massima sia definita univocamente per la condizione limite di spole completamente piene che definisce una situazione di funzionamento della macchina estremamente critica al diminuire del materiale la macchina in 176 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto grado di operare in sicurezza per velocit superiori a quella trovata
69. mostrate in figura 10 1 mentre la figura 10 2 mostra la modalit di collegamento tra puleggia condotta ed albero rotorico e l elemento di trasmissione utilizzato La figura 10 3 mostra la configurazione della trasmissione collegata al rotore elemento di collegamento a taglio Figura 10 2 Calettamento puleggia condotta albero rotorico per mezzo di un bullone adattato 192 Dimensionamento del motore e della trasmissione ed assemblaggio finale Figura 10 3 Trasmissione a cinghia e rotore Le dimensioni e le scelte fatte sulla definizione della trasmissione sono coerenti con le ipotesi adottate nella fase di dimensionamento dell albero rotorico pi precisamente nella fase relativa alla stima della coppia trasferita 10 3 Assemblaggio finale e definizione delle dimensioni definitive dei componenti 10 3 1 Vincoli e criteri di assemblaggio Nota la geometria dei componenti segue la fase di assemblaggio dalla quale viene definita la configurazione finale del sistema in progettazione e le dimensioni finali dei componenti non ancora definitivi lasciate incognite per la necessit di essere valutate in funzione dei vincoli imposti dalla struttura assemblata finale La fase di unione dei vari componenti progettati deve tenere in considerazione i vincoli derivanti l interazione tra i diversi elementi presentati nelle loro criticit all inizio del capitolo
70. necessarie al calcolo delle velocit di trasformazione reali ed allocazione delle operazioni di set up cosa non possibile con l utilizzo del software aziendale Il programma si serve delle formule esposte nel Capitolo 3 per la generazione di un set di parametri di lavorazione ottimale secondo un processo iterativo guidato da opportuni criteri e vincoli progettuali sulla base dei limiti dei parametri di processo esposti nel capitolo precedente La procedura inizia con l inserimento dei dati relativi alle dimensioni del cavo e dei requisiti dello schermo e diametro cavo da spiralare D mm e percentuale di copertura richiesta CS Il programma si pone di restituire come risultato tutti i parametri di lavorazione la quale scelta incide sui requisiti dello schermo e caratteristiche della lavorazione e numero di fusi della testa a spiralare Nsp e numero di fili per spola Nfspr e diametro del filo d apporto dp mm e passo di spiralatura p mm Alla definizione di ogni set potenziale di parametri corrisponde una lavorazione caratterizzata dalla propria velocit di trasformazione ideale Vr ia e dati relativi 45 Capitolo 4 alla quantit di materia prima impiegata mscn quindi al costo complessivo di produzione Il risultato di questo processo iterativo pu portare all individuazione di diversi set di parametri che soddisfino i requisiti tecnici e che rispettino vincoli imposti In questo caso il calcolo del
71. nel dettaglio 1 corrisponde ad assolutamente no 2 a pi no che s 3 a pi s che no e 4 ad assolutamente s In tabella 5 5 rappresentata la valutazione appena descritta mentre nel grafico di figura 5 7 rappresentata la convenienza delle soluzioni presentate come somma dei valori assegnati alle diverse caratteristiche economiche e produttive di ogni intervento di riammodernamento del reparto VALUTAZIONE REPARTO TRAMITE PARAMETRI ECONOMICI E DI PRODUZIONE Ricondizionam Conversione Conversione Dop 4 n Aquisto nuova 7 g Parametri di valutazione economica e produttiva ento vecchia q hi linea di due linee di macchina macchina trecciatura trecciatura Potenzialit produttiva rispetto alle previsioni future riferite ad i codici ad oggi lavorati nel reparto Variet produttiva sostenibile dal reparto unitamente alla potenzialit e flessibilit produttiva associata alle nuove lavorazioni introdotte Costo orario macchina associato all intervento LEGENDA VALORI NUMERICI valore 1 2 3 4 valutazione qualitativa assolutamente no pi no ches pi s che no assolutamente s Tabella 5 5 Valutazione del livello di soddisfacimento delle caratteristiche economiche e produttive del reparto in funzione del tipo d intervento I colori si riferiscono ai diversi parametri di valutazione i numeri al grado di soddisfacimento Confronto solu
72. offerto dal costruttore meccanico esterno citato nelle analisi precedenti non offre alcun margine d innovazione sulle tecnologie ad oggi in uso limitando la struttura del progetto alla combinazione di elementi che garantiscano la funzione base di spiralaggio con prestazioni in termini di velocit e qualit della lavorazione al di sotto delle potenzialit delle macchine attuali Capitolo 6 Il lavoro d ideazione svolto nei prossimi capitoli volto alla conversione delle macchine in un ottica di miglioramento dei fattori critici che influenzano la qualit e le tempistiche di lavorazione tramite l ideazione di diversi interventi e modifiche atte a risolvere problemi e criticit nel rispetto dei vincoli imposti dalla direzione e delle possibilit d intervento rese possibili dalla macchina di partenza 6 2 Descrizione della macchina trecciatrice 6 2 1 Struttura generale La trecciatrice la tecnologia dedicata all applicazione di calze trecciate su un corpo in avanzamento lungo l asse della macchina grazie al moto intrecciato dei fusi portaspola attorno al cavo in lavorazione per mezzo di un cinematismo meccanico La macchina presenta notevoli analogie con le apparecchiature di spiralatura dotata infatti dello stesso sistema di movimentazione del cavo in lavorazione del sistema di applicazione dove avviene l intreccio dei fasci di filo d apporto attorno al corpo da schermare ed un sistema di raccolta del ca
73. parametro di passo di lavorazione p e introduce l effetto dei fermo macchina e attrezzaggio materiale slegati da qualsiasi parametro costruttivo l abbattimento del 25 sulle velocit ideale di trasformazione fisso per ogni codice e costante su ogni pezzatura lavorata Il confronto tra le velocit calcolate e quelle impostate dal software aziendale mostrano una generale sottostima dei ritmi produttivi in particolare per corpi da spiralare di piccolo diametro e che costituiscono lotti di dimensioni consistenti come mostrato nelle figure 4 5 e 4 6 59 Capitolo 4 GDB 0 22 233 D 2mm Velocit di lavorazione Vlav Velocit di lavorazione da progetto pezzatura m Figura 4 5 Confronto tra la velocit di lavorazione calcolata con il metodo presentato nel capitolo e velocit di lavorazione per l elemento spiralato del codice GDB 0 22 233 stimata tramite il criterio aziendale GDB 0 22 233 D 2mm Percentuale di sottostima della velocit di lavorazione da progetto gt Kc gt 25 xX gs e oS Sg gt aL gt a gt Kc 2 Q Q O m vi m pezzatura Figura 4 6 Percentuale di sottostima della velocit di progetto dell elemento spiralato GDB 0 22 233 data dal criterio aziendale e la velocit di lavorazione derivata dal metodo presentato Sono state ricavate le velocit di lavorazione di diversi codici che mediamente possano individuare un campione rappresentativo
74. permettono di definire le complicazioni legate al funzionamento critico secondo diversi livelli di dettaglio 103 Tabella 13 1 Tabella di calcolo costruita a supporto dell ufficio tecnico per l estrapolazione dei dati di lavorazione come velocit e tempi di cambio a seconda dei parametri di processo inseriti iii 218 Indice delle tabelle Tabella 14 1 Estratto della tabella di imputazione dei tempi di fermomacchina al metro di spiralato prodotto in funzione delle caratteristiche del cavo e del lotto elessero anelli ut lies alii iii 225 Tabella 14 2 Estratto della tabella di calcolo delle ore necessarie alla produzione stimata per il 2015 dello spiralato di ogni codice in relazione ai parametri di processo e tempi di fermo individuati nel Capitolo 4 ii 226 Tabella 14 3 Dati economici relativi ad ogni reparto unitamente ad altre informazioni sulle spese generali e le ore di apertura dell impianto I valori si riferiscono all imputazione dei costi effettuata nell anno 2014 227 Tabella 14 4 Prospetto dei costi di reparto associati ai singoli interventi di ammodernamento rire 228 Tabella 15 1 Tabella riassuntiva dei parametri dimensionali e geometrici di spiralatura I dati si riferiscono ai modelli di lavorazione relativi ai cavi di diametro spiralabile pari a 0 7 mm e 20 Mm i 234 Tabella 19 1 Prospetto delle tensioni di lavorazione massima e mini
75. pi immediata intuizione da apportare al sistema per la risoluzione dei problemi annessi in verde ed i limiti dei sistemi ad oggi utilizzati 114 Tensione dei fili ed ideazione di un sistema di frenatura della spola variabile Figura 7 3 Diagramma delle cause e soluzioni parziali relative alla problematica di variazione di tensione del filo dalla tensione ottimale In giallo sono rappresentati i problemi parziali in verde le soluzioni parziali Nel diagramma evidente come la causa principale e sistematica della variazione di tensione del filo sia strettamente legata alla consunzione del materiale avvolto sulle relative spole analizzata approfondendo la dinamica dello svolgimento della spola stessa e le relative variabili al fine d identificare correttamente le problematiche annesse e le possibilit di intervento 7 2 1 La dinamica di svolgimento e consunzione del materiale Il materiale avvolto sulla spola forma uno strato di filato elicoidale sulla stessa maggiorando il diametro del corpo in plastica in base alla quantit di rame avvolto su di esso figura 7 4 Il raggio della spola R considerando i fili avvolti pu al pi eguagliare il valore del raggio della flangia di contenimento della spola valore oltre il quale l avvolgimento di filo non sarebbe pi assicurato dal vincolo assiale delle flange stesse Durante la lavorazione il fascio di fili messo in avanzamento dalla dinamica della lavoraz
76. portato in lavorazione comportando il relativo tempo di attrezzaggio della macchina Dal tempo di cambio codice Tec definito nel Capitolo 4 possibile definire per ogni codice il tempo totale Tcc yi min 8anni riferito agli 8 anni di indagine dedicato all attrezzaggio macchina di inizio lavorazione eq 14 2 Per stimare il tempo imputato al cambio codice riferito all unit di lunghezza di elemento spiralato min m ci si serve della quantit di spiralato totale Qrt i definita come totalit dei chilometri di codice lavorato nell arco del periodo di indagine Dal rapporto tra il tempo totale Trot i Qrt i si determina il tempo di cambio codice Tec medio espresso in min m imputato all unit di spiralato trattato eq 14 3 Nor Nec 14 1 Tcctoyi min 8 anni Tee Nec 14 2 Tcc Tectiri Quoti 14 3 Allocazione dei tempi di Cambio Bobina Il calcolo del tempo di fermo produzione causato dai cambi bobina stato condotto partendo da una stima della pezzature medie caratteristiche dei prodotti che come anticipato in precedenza determinano la minore o maggiore frequenza delle sostituzioni Durante l analisi precedentemente eseguita sui prodotti lavorati e venduti sono state registrate le quantit annue cumulate Qa km anno dei singoli codici prodotti e le pezzature medie Lm dei lotti consegnati Tramite i dati estrapolati dall indagine possibile determinare il numero di cambi bobina per ogn
77. precedente e le considerazioni relative alle condizioni ottimali di funzionamento in relazione agli angoli di frizione descritti dal filo in svolgimento Capitolo8 Per una pi facile comprensione bene analizzare e definire nel dettaglio i vincoli assoluti da rispettare nell ideazione della configurazione finale 1 L estensione in direzione verticale degli elementi assemblati all interno della cassa del telaio deve essere inferiore all estensione verticale messa a disposizione dalla stessa e rispettare i vincoli associati ad una luce tra disco rotorico e boccola guidafilo minima definita per i requisiti di lavorazione dei prodotti potenzialmente processabili nella macchina L altezza massima sfruttabile Hr all interno del telaio corrisponde allo spazio tra il piano inferiore della cassa ed il piano superiore pi basso della stessa e corrisponde a 655 mm La lavorazione di cavi del diametro D di 0 7 mm per requisiti di processo impone la necessit di posizionare la boccola guidafilo ad una distanza Ly min di almeno 36 mm dalla superficie superiore del telaio Capitolo 8 questo riduce lo spazio 193 Capitolo 10 194 utile all interno della cassa definendo una luce massima sfruttabile all interno della stessa Lamm di 619 mm La configurazione finale dei fusi sul rotore ed il dimensionamento del disco hanno permesso di definire nel capitolo precedente un altezza Lu di 404 mm tra il piano di applicazione
78. presso i costruttori di riferimento La linea di spiralatura progettata si avvale infatti di un particolare sistema appositamente ideato atto alla risoluzione dei problemi legati alla corretta applicazione dello schermo che limitano le potenzialit dell intera lavorazione Per facilitare la lettura i capitoli successivi sono stati suddivisi in tre parti La prima parte relativa all esplicitazione delle conoscenze ed illustrazione del settore di intervento pone l obiettivo di fornire una conoscenza di base sul prodotto cavo speciale sul contesto aziendale sui metodi di schermatura nonch sui parametri di processo e tecnologie del reparto aziendale implicati nella lavorazione di spiralatura La seconda parte illustra i primi contributi del lavoro svolto in termini di ridefinizione dei parametri e velocit di processo e descrivendo il metodo seguito per la stima delle produzioni future e valutazione tecnico economica di diverse soluzioni di intervento La terza parte riporta l attivit di intervento vera e propria di progettazione della linea di spiralatura tramite il dimensionamento dei diversi componenti e l ideazione di un sistema di frenatura variabile delle spole caratteristico dell intero intervento di riprogettazione della testa di lavoro XXII Parte 1 contesto e tecnologia 1 IL CONTESTO AZIENDALE ED IL SETTORE DEI CAVI SPECIALI Introduzione Questo breve capitolo si pone l obiettivo di introdurre il contes
79. producendo una disomogeneit nella qualit dell avvolgimento Pi ristretta l estensione del fascio pi si riduce il fenomeno descritto Per tenere conto di queste implicazioni l azienda ha definito una numerosit limite in relazione al numero di fili massimo applicabile su ogni singola spola pari a 14 fili Il numero delle spole Nspl impiegato nelle lavorazioni tipicamente il numero massimo messo a disposizione dalle singole teste a spiralare che nel caso dell azienda sono composte da 8 supporti Il numero di giri massimo ngmax relativo alla velocit di rotazione della testa di lavoro definisce unitamente al passo la velocit a cui la lavorazione procede I limiti di questo parametro non coincidono con i limiti raggiungibili dalla macchina ma sono definiti da molti fattori di qualit della lavorazione e complicazioni potenzialmente dannose che altri sottosistemi della macchina come ad esempio il sistema di frenatura spole possono comportare sulla frequenza dei fermi macchina e sulla qualit dello schermo finale Le velocit massime caratteristiche mantenute con le tecnologie disponibili in azienda si riferiscono ad un numero di giri caratteristico di 300 rpm a cui possono seguire variazioni per eccesso o difetto a seconda delle caratteristiche dei fili di copertura impiegati ed in funzione di altri parametri costruttivi Sommario Nel capitolo viene esposta una dettagliata descrizione del processo di lavorazione
80. questi parametri ha richiesto il calcolo di alcuni dati relativi alla quantit di materiale impiegato in funzione dei parametri di processo tali dati sono resi disponibili dal programma di calcolo implementato capace di fornire i dati necessari in relazione ad ogni set di parametri di lavorazione prescelto Il confronto tra le stime effettuate ed i valori generati dal calcolo del software aziendale mostrano una generale sovrastima delle tempistiche e costi di lavorazione con conseguente controllo inferiore sulla possibilit di gestire le trattative commerciali e l organizzazione della produzione 63 64 5 ANALISI DI RICONDIZIONAMENTO REPARTO E SCELTE DI INVESTIMENTO Introduzione In questo capitolo vengono presentati i limiti del reparto in relazione alla non conformit di una delle macchine che lo compongono definendo ed illustrando nelle caratteristiche principali le diverse alternative di intervento prese in considerazione per riqualificare il centro produttivo Con l obiettivo di determinare la soluzione di ammodernamento pi consona in base ai requisiti tecnici ed alle necessit commerciali ci si riconduce ad un analisi sul corretto dimensionamento del reparto grazie ad un lavoro di previsione delle lavorazioni potenzialmente future per mezzo di stime ed identificazione di tendenze produttive generate dall osservazione e regressione dei dati relativi alle lavorazioni effettuate in passato La corretta definizione
81. requisiti dello schermo e caratteristiche della lavorazione numero di fusi della testa a spiralare Nsp numero di fili per spola Nfspr diametro del filo d apporto dp mm passo di spiralatura p mm Alla definizione di ogni set potenziale di parametri corrisponde una lavorazione caratterizzata dalla propria velocit di trasformazione Vr ia e dati relativi alla quantit di materia prima impiegata mscu quindi al costo complessivo di produzione Il funzionamento del programma impone che i dati di lavorazione siano definiti in partenza per innescare il processo di calcolo L impostazione iniziale dei parametri deve essere eseguita seguendo alcuni criteri e diametro del filo dg le considerazioni fatte sull economicit del filato impiegato Appendice 1 hanno mostrato la convenienza del filo del diametro di 0 10 mm su tutta la gamma di elementi schermanti disponibili Ogni processo di schermatura a meno di specifiche richieste di utilizzo del filo da 0 07 mm ideato in primo tentativo cercando di impiegare il filo da 0 10 mm e numero delle spole N p il numero di spole utilizzato il massimo reso disponibile dalla macchina e questo sebbene sia un parametro di processo non viene mai modificato poich ridurre il numero di fasci avvolgenti comporta tempi di lavorazione superiori Appendice 2 e paso di lavorazione p per mantenere coerenza con i vincoli di qualit il dato di partenza relativo al passo deve rif
82. schermo finale Il limite definito si riferisce ad un angolo Bmin di 135 Non conoscendo ancora la geometria del rotore stata individuata un altezza minima Ly min che garantisca il vincolo di punto di attacco interno al telaio pur sottraendo il minor spazio possibile alla luce utile all interno della cassa Tale condizione limite definita dalle schermature di cavi del diametro De di 0 7 mm il cui modello di lavorazione definisce la condizione pi critica a causa del ridotto angolo di spiralatura a come approfondito in Appendice 4 2 Il valore trovato definisce un altezza minima di applicazione delle boccole di supporto Ly min di 36 mm 8 2 2 Sistema guidacavo inferiore Il sistema guidacavo inferiore l insieme di componenti atti a garantire il corretto direzionamento del cavo in entrata nella testa a spiralare garantendo una stabilit assiale sufficiente ed una perfetta concentricit tra il corpo in avanzamento e la traiettoria descritta dalle spole in rotazione Il sistema sfrutta una geometria convergente per accogliere il cavo nella parte inferiore ed invogliarlo nell apertura superiore le cui dimensioni sono strettamente legate al diametro del cavo di passaggio La funzione di guida appena descritta garantita da un tubo metallico sulla cui estremit fissato per mezzo di una vite di pressione un inserto conico rimuovibile ed adattabile alle diverse dimensioni dei cavi in lavorazione Le dimensioni del tubo
83. spola 16 11 La rimozione di tante spire quante quelle che sono avvolte lungo l asse della spola corrisponde alla rimozione di un intero strato superficiale con una riduzione raggio R pari al diametro del filo df utilizzato Il numero di giri della spola ng per ottenere la rimozione di un intero strato di spessore df risulta quindi ngs Nav Lsp df Nf giri strato 16 12 E possibile legare quindi la velocit di rotazione della spola s alla velocit di riduzione del diametro della stessa conoscendo che dopo ng rotazioni della spola ottengo la rimozione di uno strato superficiale dal rapporto tra velocit di 237 Appendice 5 rotazione della spola ed il numero di giri a stato ottengo il tasso di rimozione dello strato come Ustrato Os ngs s df Nf Lsp Sstrato min 16 13 Alla rimozione dalla spola di uno strato di filo la riduzione del diametro Rs corrisponde ad un valore pari al diametro del filo steso df quindi possibile ricondursi ad una velocit di riduzione del raggio della spola X secondo _ o df Nf X Vstrato df dep I mm min 16 14 _ _ 9 df Nf X 2m Lspl 60 rad s 16 15 Dalle relazioni appena viste possibile definire una legge temporale di variazione del raggio della spola R t R t R 0 X t 16 16 Dove R 0 corrisponde al raggio della spola nelle condizioni di inizio lavorazione X il tasso di consunzione appena definito e t l ista
84. sulla bobina di carico la tensione di svolgimento all avvio infatti proporzionale all accelerazione della bobina ad al suo momento d inerzia Mancanza di controllo da parte dell operatore che non ha modo di verificare che gli elementi posizionati a macchina ferma come 1 fili nelle relative guide e pulegge mantengano in avvio della macchina la loro posizione con conseguente rotture del fascio di filo nel caso questo sia mal posizionato 6 6 1 2 System Surriscaldamento o necessit di potenza superiore installata del motore Vibrazioni e movimento del telaio per effetto del forte squilibrio generato dalle forze tangenziali di inerzia del rotore Forze tangenziali importanti sul fuso dovute all accelerazione delle masse della spola solidali al rotore in rotazione Forze tangenziali di inerzia sul fascio di fili che possono provocare uno spostamento dello stesso e fuoriuscita dalle guide L accelerazione repentina della massa della spola in svolgimento procura una sovratensione nel fascio di filo potenzialmente dannosa In fase di avviamento infatti la coppia che si oppone allo svolgimento della spola la composizione della forza frenante applicata dal sistema di frenatura e della coppia resistente associata al momento di inerzia della spola ed all accelerazione angolare della stessa Capitolo 7 Eventuali problemi di sovratensione del filo hanno forti ripercussioni sulla qualit della lavorazione e sui tempi di produzione a
85. supporto definita da uno spessore di separazione di 20 mm L interasse b tra le due sezioni medie dei cuscinetti all interno del supporto quindi di 45mm figura 18 3 Per definire una distanza plausibile tra la sezione media del cuscinetto inferiore e il punto di applicazione della cinghia stata presa in considerazione l altezza della puleggia di trasmissione di 29 mm ed un distanziamento di sicurezza di 20 mm di questa dalla faccia del cuscinetto pi prossimo in modo da tenere conto dello spessore aggiuntivo necessario all ingombro del supporto ed un eventuale margine di sicurezza per l installazione L interasse a tra il piano medio della puleggia di traino e il piano medio del cuscinetto vicino risulta dunque di 47mm figura 18 3 293 Appendice 7 Figura 18 3 Schema della configurazione di vincolo dell albero e dei cuscinetti e relative forze applicate Quote espresse in mm Le reazioni vincolari in direzione radiale del cuscinetto reggispinta Rb e del cuscinetto radiale Ra sono determinabili tramite equazione di equilibrio del momento flettente nel punto di applicazione del cuscinetto reggispinta b I carichi in direzione radiale del cuscinetto radiale Ra e del cuscinetto obliquo Rb risultano Ra 1857 N 1 9 kN 18 9 Rb 949 N 0 9 KN 18 10 Le forze calcolate sono nettamente inferiori ai carichi ammissibili dai cuscinetti presi in esame per ogni dimensione di albero cavo Possiamo q
86. utilizzato quello a treccia che in condizioni di movimentazione a flessione del cavo riesce a garantire una sufficiente flessibilit e resistenza meccanica mentre la scarsissima resistenza meccanica ed elevata rigidezza del nastro metallico lo esclude dall impiego in questo settore Condizioni critiche per l impiego dello schermo a maglie intrecciate si presentano nel caso in cui al movimento di flessione del cavo si aggiunge una rotazione torsionale tipica di alcune macchine per lavorazioni meccaniche come teste a mandrino e robot antropomorfi figura 2 4a 15 Capitolo 2 Figura 2 4 Immagini rappresentative dell impiego di cavi nelle applicazioni robotiche a braccio robotico dotato di cavi per flesso torsione b canalina mobile per l alloggiamento dei conduttori c rappresentazione costitutiva di un cavo per flesso torsione La progettazione di cavi per flesso torsione necessita di accorgimenti particolari tutti gli elementi che compongono il cavo devono presentare lo stesso verso di cordatura trefolatura e riunitura ovvero tutti i gruppi o sottogruppi di elementi filiformi devono comporre fasci con lo stesso senso di avvolgimento figura 2 4c Strutturando in questo modo il cavo al presentarsi di una torsione nel senso di cordatura tutti gli elementi interni tendono a stringersi e a compattare le dimensioni totali mentre all imposizione di una rotazione nel senso opposto di avvolgimento gli elementi interni
87. 2 Per una vite di diametro di 6 mm il precarico definito dalle norme di riferimento comporta che al presentarsi della sollecitazione aggiuntiva R il bullone ceda sotto le forze di trazione anche per classi di viti altoresistenziali stato quindi necessario definire una corretta coppia di serraggio e precarico dei bulloni al fine di garantire la resistenza meccanica degli stessi Per ridefinire il precarico minimo necessario stata individuata la condizione che il collegamento bullonato deve garantire il fuso non deve muoversi sotto l effetto delle sollecitazioni applicate In particolare per la geometria definitiva non deve verificarsi lo scorrimento del fuso sul piano di attacco al disco rotorico per effetto delle forze repulsive Fper Per evitare lo strusciamento relativo tra le due superfici il precarico dei bulloni deve garantire una condizione di attrito sufficiente anche al manifestarsi delle forze esterne che tendono a ridurre la forza di contatto La forza di attrito minima necessaria Faur nec stata definita come somma delle forze che questa dovr controbilanciare ovvero le forze repulsive perpendicolari all asse del fuso generate dalla massa del fuso e della spola in rotazione Fper maggiorata del 20 per mantenere un margine di sicurezza F attr nec Fper 1 2 18 33 265 Appendice 7 Le forze di attrito effettivamente garantite dal collegamento bullonato F 5 sono date dalla pate cenpe 08 Fest 18 34
88. 2 Tabella 5 1 Estratto della tabella di registrazione e calcolo dei dati e volumi di produzione dei codici spiralati e venduti nel periodo di indagine 2007 2014 69 Tabella 5 2 Estratto della tabella relativa ai dati dei volumi produttivi di elemento spiralato all interno dei codici consegnati nel periodo di indagine 2007 IC RR E OR NERI SEO 69 Tabella 5 3 Estratto tabella contenente i dati della regressione lineare implementata sui dati di produzione relativi allo spiralato prodotto nel periodo di indagine proiettate ad una previsione dei volumi produttivi fino all anno 2017 Quantit espressa mk ir ie 70 Tabella 5 4 Dati relativi ai costi d investimento e produzione in relazione agli interventi di modifica Per extra costo inteso l incremento di costo di produzione rispetto la situazione di reparto attuale ii 80 Tabella 5 5 Valutazione del livello di soddisfacimento delle caratteristiche economiche e produttive del reparto in funzione del tipo d intervento I colori si riferiscono ai diversi parametri di valutazione i numeri al grado di SOddisfacimenfo cranici enana ra ea 84 Tabella 6 1 Elementi relativi ai livelli di dettaglio offerti dal system operator 102 Tabella 6 2 Descrizione delle fasi di utilizzo della macchina relative all asse orizzontale del system Operatori ariani Reni ri 102 Tabella 6 3 System operator relativo al funzionamento del sistema di applicazione I quesiti posti nelle celle
89. 20 48 00 7 20 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 74 40 14 88 TOTALE km DI SPIRALATO PRODOTTI SULLA TOTALITA DEI CODICI 2490 52 2719 60 1353 60 2123 30 2665 70 2088 63 1557 90 1413 10 16412 35 Tabella 5 2 Estratto della tabella relativa ai dati dei volumi produttivi di elemento spiralato all interno dei codici consegnati nel periodo di indagine 2007 2014 Tramite l individuazione della variet di prodotti e relative quantit prodotte in passato stata quindi stimata per ogni codice l ammontare di elementi schermati che passeranno verosimilmente in lavorazione nell arco dei prossimi tre anni La tabella 5 3 registra per ogni codice la quantit di spiralato previsto per gli anni avvenire e le coordinate della regressione lineare implementata 69 Capitolo 5 REGRESSIONE LINEARE SULLA QUANTITA DI ELEMENTO SPIRALATO Coeff Termine FRUELIO ea nei o reg lin ito 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 SER m reg lin b Ikm CE 0 02 301 0 45 102 80 103 25 103 70 104 14 104 59 105 04 105 48 105 93 106 38 106 82 107 27 107 71 106 82 CE 0 08 301 1 96 38 86 36 90 34 94 32 98 31 02 29 06 27 10 25 14 23 18 21 21 19 25 17 29 21 21 CE 0 08 401 0 07 18 53 18 60 18 67 18 74 18 81 18 89 18 96 19 03 19 10 19 17 19 24 19 31 19 17 CE 0 08 501 5 60 20 61 26 21 31 81 37 41 43 00 48 60 54 20 5
90. 26 posso ricavare il numero di cambi bobina di avvolgimento ncba 13 30 dove la capienza della bobina sempre definita dall equazione 13 23 ncha meal 13 30 Capienza bobina di avvolgimento Se il numero di cambi bobina inferiore a uno significa che la produzione del lotto completabile senza la necessit di ricorrere alla sostituzione delle bobine di supporto e di conseguenza ad ogni metro di prodotto spiralato non sar imputato nessun incremento del tempo utile di lavorazione Se il numero di cambi superiore ad uno significa che per il completamento della lavorazione del codice in oggetto necessaria pi di una bobina di alimentazione e o di avvolgimento Si ricava in questo caso il tempo di cambio bobina imputabile alla produzione di ogni metro di cavo spiralato Teb con la seguente equazione 13 31 Tcb fate tuche Te L Allocazione del tempo di cambio spola la ricorrenza dell operazione base relativa alla sostituzione del rocchetto di materiale d apporto dipende dalle caratteristiche di lavorazione definite dal set di parametri di lavorazione Dal programma implementato e descritto precedentemente possibile ricavare per ogni lavorazione la consunzione di materiale d apporto msca per ogni metro di cavo lavorato in funzione della sezione del filo Sf e di altri parametri di lavorazione Da questo possibile derivare la quantit di materiale d apporto utilizzata Msca kg nella scherma
91. 3 Capitolo 7 Figura 7 12 Viste del fuso e del sistema frenante ideato Sommario Prendendo a riferimento la funzione utile ma non sufficiente di frenatura della spola relativa al sistema descritto nel capitolo precedente stata commentata l importanza di una corretta tensione di svolgimento dei fili durante la lavorazione ed i metodi di definizione della stessa elencando ed analizzando tutte le complicazioni e problematiche che derivano da una variazione della tensione dal valore ottimale In ottica di risoluzione dei problemi legati alla variazione di tensione sono state individuate le cause e gli effetti riconducibili ad un valore di tensione scorretto commentando alcune soluzioni di contenimento degli effetti dannosi derivanti Individuando gli effetti dannosi generati da una tensione di lavorazione non ottimale stato possibile tramite lo strumento concettuale del system operator identificare tutti i possibili interventi in relazione ai fenomeni che a cascata producono l effetto finale di tensione indesiderata Questo lavoro ha prodotto un elenco di possibili soluzioni la cui scala di intervento si riferisce prima al sistema di applicazione del filo ed in secondo luogo ad un eventuale sistema frenante di cui le macchine spiralatrici odierne sono tipicamente dotate Tra le soluzioni esposte stata individuata come pi consona alle esigenze del progetto per motivi economici pratici e per le pos
92. 400 54000 48600 4909 091 4418 18 riscaldamento euro anno 9909 09 20000 10090 91 1818 182 917 36 Pia Di cr mq totali affitto mq 2400 mq totali riscaldamento mq 2200 affitto euro mq mese 6 40 energia euro CV mese 11 33 riscaldamento euro mq mesg 0 83 Tabella 14 3 Dati economici relativi ad ogni reparto unitamente ad altre informazioni sulle spese generali e le ore di apertura dell impianto I valori si riferiscono all imputazione dei costi effettuata nell anno 2014 227 Appendice 3 3 4Ricalcolo voci di costo per le configurazioni di sta impianto RICALCOLO COSTO ORARIO MACCHINA A SEGUITO DEL RICONDIZIONAMENTO DELLE VECCHIE LINEE NON CONFORMI Pva 9anni 1 8 48 Costo di investimento ricondizionamento Cinv euro 2000 Costo di intervento ammortizzato a 9 anni euro anno 235 85 Costo investimento Camm inv euro mese 21 84 SPIRALI potenza centro CV 16 DATI REPARTO metri quadri centro mq 90 n macchine centro 11 n dipendenti centro 1 5 salari euro mese 7058 4 resp prod euro mese 397 5 energia euro mese 181 3 VOCI DI COSTO riscaldamento euro mese 74 4 PER REPARTO afitto euro mese 576 1 ammortamento euro mese 434 8 totale euro mese 8722 5 i 0 DATI ci femo n 3a PRODUZIONE fe base macchina h mese ore produz centro h mese 1604 costo orario macchina euro h 5 44 RICALCOLO COSTO ORARIO MACCHINA A SEGUITO INVESTIMENTO CONVERSIONE TRECCIATRICI Pva 9 anni
93. 8 Elementi compositivi del ballerino Il ballerino si compone di un corpo centrale che deve poter essere calettato sulla boccola di supporto libero di ruotare a cui sono collegati il braccio principale ed il braccio di supporto Il corpo centrale consta di due anelli in alluminio 1 della larghezza opportuna per poter essere montati sulla struttura del fuso evitando interferenze con la struttura durante la rotazione I due elementi presentano un lato sfacciato atto a garantire il collegamento tramite viti del bilanciere 2 e fori passanti filettati per il collegamento dell albero principale 3 e degli elementi di bilanciamento 4 I cilindri cavi del corpo sono realizzabili per asportazione di truciolo da un cilindro pieno Il corpo rappresenta la parte pi voluminosa del ballerino perci in ottica di contenimento delle masse stato scelto come materiale di costruzione una lega di alluminio La geometria descritta rappresentata in figura 7 9 130 Tensione dei fili ed ideazione di un sistema di frenatura della spola variabile Figura 7 9 Corpo in alluminio del ballerino AI corpo reso solidale tramite viti un bilanciere 2 che svolge le funzioni dei sopracitati braccio secondario su cui viene applicato l elemento frenante 5 e prolungamento atto all applicazione della forza elastica Il bilanciere dato dall unione di due componenti speculari 6 7 facilmente realizzabili per tranciatura
94. 9 80 65 40 71 00 76 59 82 19 71 00 CE 0 22 301 0 02 0 36 0 33 0 31 0 29 0 26 0 24 0 21 0 19 0 17 0 14 0 12 0 10 0 14 CFH 0 05 501 0 08 1 25 1 17 1 08 1 00 0 92 0 83 0 75 0 67 0 58 0 50 0 42 0 33 0 50 CSE 24 1608 13 81 158 14 144 33 130 52 116 71 102 90 89 10 75 29 61 48 47 67 33 86 20 05 6 24 33 86 CSE 24 1618 0 17 1 37 1 20 1 03 0 86 0 69 0 51 0 34 0 17 0 00 0 17 0 34 0 51 0 00 CSE 24 2405 11 29 161 79 150 50 139 21 127 93 116 64 105 36 94 07 82 79 71 50 60 21 48 93 37 64 60 21 CSE 24 2418 4 71 30 51 25 80 21 09 16 37 11 66 6 94 2 23 2 49 7 20 11 91 16 63 21 34 0 00 TOTALE km SULLA TOTALITA 126 23 2619 56 2493 33 2367 11 2240 88 2114 66 1988 43 1862 20 1735 98 1609 75 1483 53 1357 30 1231 08 1483 53 DEI CODICI Tabella 5 3 Estratto tabella contenente i dati della regressione lineare implementata sui dati di produzione relativi allo spiralato prodotto nel periodo di indagine proiettate ad una previsione dei volumi produttivi fino all anno 2017 Quantit espressa in km Il procedimento adottato per la generazione delle stime schematizzato e riassunto in figura seguente Individuazione tramite database del software di progettazione dei codici prodotto con all interno almeno un elemento sottoposto a spiralatura IDENTIFICAZIONE CODICI CON LAVORAZIONE DI SPIRALATURA Derivazione dai dati di produzione Tra i codici individu
95. D 4 df 17 2 Definizione di L Non conoscendo ancora la geometria del rotore e l estensione necessaria Lu in relazione egli ingombri ed alla dinamica di svolgimento delle spole stata individuata un altezza minima Ly min che garantisca il vincolo di punto di attacco interno al telaio pur sottraendo il minor spazio possibile alla luce utile all interno della cassa Questo stato possibile definendo la condizione limite La Lp min nella quale il punto di attacco si trova in prossimit della superficie limite superiore della macchina Tra le lavorazioni che la macchina in progettazione dovr effettuare stata individuata la condizione che impone altezze La maggiori al fine di verificare il rispetto del vincolo in ogni situazione Tale condizione limite definita dalle schermature di cavi del diametro D di 0 7 mm il cui modello di lavorazione definito nel Capitolo 6 ha permesso di definire un angolo di spiralatura minimo a tra le lavorazioni effettuabili pari ad 8 6 e la dimensione dei fili impiegati di diametro df pari a 0 07 mm A questa lavorazione corrisponde secondo la relazione 17 2 il diametro di boccola ottimale D pari a 1 mm Scelto il diametro di boccola ottimale definita la lunghezza Za dalla 17 1 a cui corrisponde l altezza di posizionamento Ly min della boccola stessa Il valore trovato definisce un altezza minima di applicazione delle boccole di supporto Ly min di 36 mm Questo valore corrisponde al
96. ENCO DEI SIMBOLI a punto attacco fili sulla superficie del cavo a rapporto diametri disco rotorico re r Ares area resistente del bullone B altezza cuscinetti a sfera b interasse sezioni medie dei cuscinetti b2 coefficiente dimensionale b3 coefficiente geometrico Be braccio di applicazione forza elastica B altezza media dei cuscinetti considerati Bo braccio principale del ballerino By braccio secondario del ballerino Capp circonferenza di applicazione Cem circonferenza media cavo schermato Ca coppia elastica generata dalla molla Ch mac COStO orario della macchina Crav costo lavorazione associato a vg ay Cm coppia motrice Cin max COppia motrice massima Cm circonferenza media bobina di cavo Cr coppia resistente totale sulla spola Cr coppia frenante sulla spola di filo Crin coppia resistente d inerizia sulla spola CS copertura superficiale dello schermo Csa costo del materiale dello schermo Cser coppia di serraggio CS copertura superficiale richiesta Ci costo totale prodotto schermato C costo di trasformazione D rigidezza lastra circolare d diametro esterno del bullone Dac diametro esterno albero tratto inferiore da diametro interno albero rotorico Duc diametro esterno albero parte superiore Day diametro del cavo in avvolgimento D diametro interno della boccola D diametro del cavo non ancora schermato D y diametro esterno tubo guidacavo d g diametro interno tubo guidacavo D diametro finale cavo sc
97. Esploso dei fusi con numerazione dei componenti costitutivi 231 Figura 16 1 Vista in sezione del corpo spola e del materiale avvolto su di essa LR Ata ri 235 Figura 16 2 Azioni agenti sul sistema spola filo nelle fasi di svolgimento 236 XII Indice delle figure Figura 16 3 Modellazione del cinematismo relativo al sistema frenante Sono rappresentati il ballerino il filo d apporto e le forze agenti sul sistema 240 Figura 17 1 Rappresentazione dei fili in applicazione e del punto di attacco a in relazione alla funzione della boccola guidafil0 i 243 Figura 17 2 Influenza sul punto di attacco generata dalla dimensione della boccola suidalilo 2isa paroliere alii 244 Figura 17 3 Influenza sul punto di attacco generata dalla quota di applicazione della boccola Sidanlo pci 245 Figura 18 1 Diametro interno dell albero cavo in funzione delle dimensioni del tubo guidacavo Quote espresse in MM i 247 Figura 18 2 Cuscinetto ed altezza Bo trilli 253 Figura 18 3 Schema della configurazione di vincolo dell albero e dei cuscinetti e relative forze applicate Quote espresse in Mm i 254 Figura 18 4 Cuscinetto a sfere obliquo selezionato i 258 Figura 18 5 Cuscinetto radiale a sfere selezionato i 258 Figura 18 6 Schema di modellazione del supporto secondo modello di lastra piana caricata tenia loi rile a iii 259 Figura 18 7 Rappresenta
98. Il capitolo si pone l obiettivo di illustrare le considerazioni generali sulla profittabilit ed i vantaggi di un lavoro cos strutturato dedicato e non standard per l attivit aziendale effettuando una stima tra costi e benefici ed esplicitando le esperienze ed i dati acquisiti utili a scelte e politiche aziendali potenzialmente future relative a problemi e necessit analoghe a quelle che hanno mosso questo lavoro Risultati ottenuti Al termine della fase di progettazione possibile stimare i risultati raggiunti derivanti l integrazione tra aspetti tecnici ed economici che hanno caratterizzato le scelte progettuali e d investimento nell intero lavoro La reingegnerizzazione del processo di spiralatura tramite la costruzione del modello per l assegnazione e controllo dei parametri di processo Capitolo 4 ha portato i gi discussi benefici relativi ad un controllo superiore sui costi di lavorazione e quindi su una maggiore flessibilit e grado di azione nelle trattative commerciali aspetto fondamentale per le politiche aziendali Il programma generato per la definizione dei parametri di lavorazione permette di effettuare grazie agli elementi di output definiti un impostazione del set di variabili ottimale grazie ad una visione ampia e completa dei criteri di assegnazione che tenga conto non solo di aspetti tecnici e tecnologici ma anche economici e di organizzazione produttiva attendibili Le necessit di riadattament
99. LLESTIBILE MEDIO ALTO gt 2500 m e lt 5000 m 400 ALLESTIBILE MEDIO gt 1000 m e lt 2500 m 200 m ALLESTIBILE RIDOTTO lt 1000 m 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 anni di produzione Figura 14 4 Grafico descrittivo delle produzioni annuali di spiralato in funzione della pezzatura di allestimento dell ordine del cavo relativo espressa in metri Nonostante le quantit di cavi prodotti annualmente si mantengano circa costanti indipendentemente dalla dimensione del lotto la quantit di conduttore spiralato al loro interno invece andata calando negli anni tanto pi velocemente quanto pi piccola la dimensione del lotto allestito figura 14 4 Questa riduzione ed andamento temporale decrescente si riscontra in cavi la cui quantit media di allestimento inferiore a 2500 metri Le classi create per l analisi sono state generate individuando intervalli dimensionali caratteristici suggeriti dall ufficio commerciale 222 Appendice 3 3 2 Allocazione dei tempi di set up e calcolo delle ore di fabbisogno produzione Hf per il target produttivo stimato nell anno avvenire Allocazione del tempo di cambio codice Dell intervallo di tempo anno 2007 anno 2014 stato registrato per ogni codice i esimo che passa per lavorazione di spiralatura il numero di ordini totali completati Nor a cui corrispondono le volte Ncc in cui durante tale intervallo temporale 8 anni il prodotto stato
100. OLI E REQUISITI DI PROGETTO Introduzione Il capitolo pone l obiettivo di presentare il lavoro di progettazione della macchina spiralatrice ricavata dalle trecciatrici in dismissione illustrando 1 requisiti imposti dalle considerazioni economiche e di variet produttiva necessaria valutate nel capitolo precedente nonch i vincoli imposti dai componenti sfruttabili delle macchine in conversione La definizione degli obiettivi prestazionali raggiungibili ed un analisi approfondita del sistema di applicazione dello schermo attraverso metodi sistematici porta alla definizione di alcuni criteri progettuali e linee guida importanti per l identificazione del tipo di intervento da effettuare nelle fasi progettuali successive 6 1 Obiettivi L analisi effettuata nei capitoli precedenti ha illustrato i vantaggi economici e di variet produttiva raggiungibili nel processo di spiralatura tramite l ideazione e costruzione di nuove macchine ricavate dalla trasformazione di apparecchiature in disuso per trecciatura di cavi A valle del risultato ottenuto che descrive come soluzione economicamente pi vantaggiosa la messa in opera di due nuovi macchinari con determinate caratteristiche e potenzialit produttive si procede con l ideazione degli interventi di modifica da apportare alle macchine di partenza ed alla progettazione dei principali sottosistemi che andranno a comporre il nuovo sistema di spiralatura L intervento di modifica
101. POLITECNICO DI MILANO Facolt di Ingegneria Industriale Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica REINGEGNERIZZAZIONE DEL CICLO DI SVILUPPO DI CAVI SPIRALATI E RIPROGETTAZIONE DI UNA MACCHINA SPIRALATRICE Relatore Prof Gaetano CASCINI Tesi di Laurea di Claudio ACCORSI Matr 800982 Anno Accademico 2013 2014 A mio padre INDICE GENERALE INDICE GENERALE sciririonancrn irta ranieri nni I INDICE RIGURE ccsiziia rina einen arreca ni rire VI INDICE TABELLE learn XIV SOMMARIO ilaria XVII ABSTRACT Lara e XIX INTRODUZIONE narra A asas oiea asss XXI Parte 1 contesto e tecnologia esrrrrrrrrrererereceserecesrsecnsesesesesenesesenesesenesesenereneo 1 1 IL CONTESTO AZIENDALE ED IL SETTORE DEI CAVI SPECIAL aeneon 1 TntrodUZIONE ar ele eo ee 1 ble lazione elmo 1 12 Teayispeciall mus o rin rea 2 3 Lastrategia Aziendale piatta aa par 4 SOMMATO nie iii A Ea passar cala saint ni iii ia 5 2 LA SCHERMATURA DI CAVLl essessesesseesessossesessossesossossescosoesossossesossse 7 INtroduzione EE E 7 2 1 Selermatura elettioimagnenta ops leslie dela lineiuno 7 20 SCHEMA dC LIRE AA LR 8 2 3 Schermi a spirale caratteristiche ed impieghi 12 2 3 1 Broad Casting Trasmissione Audio Video 14 2 3 2 Cavi robotica per flesso F0FSIONC siria 14 SOMMATO etss till e aa aa ia 17 3 LA LAVORAZIONE DI SPIRALATURA MACCHINE E PROCESSO iaia 19 INIFOdAZIONE siii ila nia dia nia
102. Tf che tende a riportare il sistema nelle condizioni di tensione predefinita Pi nel dettaglio il giusto precarico della molla garantisce che durante lo sfilo del fascio di fili dalla spola questi si mantengano alla tensione di lavorazione Tfiav voluta In caso di sovratensione il filo impone una rotazione al ballerino congruente con un aumento della forza elastica applicata al ballerino ed una riduzione della forza premente FN Entrambe le reazioni descritte producono una riduzione della tensione del filo tendendo a riportare il sistema nella condizione di equilibrio per cui la tensione del filo corrisponde alla tensione ottimale definita dal precarico In caso di sottotensione rispetto alla tensione di lavorazione Tfiav il movimento imposto al sistema produce rotazioni corrispondenti ad un decremento della coppia elastica applicata ed un aumento della forza FN sulla pista solidale alla spola Entrambi i fattori tendono a favorire l aumento della tensione fino al raggiungimento del valore Tfiav Questo sistema permette di gestire variazioni di tensioni generate da fenomeni imprevisti e di sopperire al problema della sovratensione sistematica che si genera durante il processo di lavorazione a causa della riduzione del diametro di svolgimento della spola R t La modulazione della coppia frenante implementata dal sistema permette la gestione della tensione del filo svincolandosi da tutti i parametri di processo agendo direttamente a seguito
103. a il valore associato al costo e velocita di lavorazione Crav Vrav definiti secondo il metodo appena presentato oltre che varie informazioni su aspetti organizzativi e di pianificazione come il numero di cambi bobina e cambi spola e relativi tempi di fermo associati Per potersi svincolare dall utilizzo del programma descritto in precedenza necessario all assegnazione dei parametri di processo ed individuazione del materiale utilizzato e permettere all ufficio tecnico di estrapolare informazioni attendibili sulle velocit di lavorazione e costi di produzione mantenendo il set di parametri definito in precedenza con il software aziendale stato costruito un foglio Excel che inseriti in input i dati di lavorazione caratteristici e la dimensione del lotto da mandare in produzione restituisca il valore delle varie componenti di costo associate al materiale ed alla lavorazione il numero di cambi bobina e cambi spola effettuati ed ogni informazione sulle velocit di trasformazione e di lavorazione Il foglio di calcolo mostrato in Appendice 2 4 57 Capitolo 4 4 6 Considerazioni sui risultati ottenuti e confronto con i risultati interni La velocit di lavorazione ottenuta vray deriva dalla composizione di tempi di trasformazione e tempi di fermo macchina fortemente dipendenti dai parametri costruttivi del cavo e dalle dimensioni del lotto i tempi relativi ai cambi bobina sono legati al diametro del cavo D ed alla lunghezz
104. a spola Jsp che tiene conto della massa plastica di supporto e del filato metallico avvolto Crin s Jsp 16 18 Variazione del momento di inerzia La massa della spola decresce all avanzare del processo di schermatura e con questa decresce il momento di inerzia Jspl associato al materiale avvolto in funzione dell avanzamento temporale della lavorazione t La riduzione del momento di inerzia Jsp t genera una riduzione della coppia resistente Cr legata al tiro del fascio di fili in svolgimento La coppia resistente associata alla rotazione della spola Cr risulta anch essa funzione dell avanzamento della lavorazione e tramite la relazione con l accelerazione s anche dipendente dai parametri di processo Cr t Jsp t gt 0 s 1 16 19 239 Appendice 5 5 2 Modellazione del sistema frenante variabile ideato Ipotizzando che la geometria del ballerino presenti il baricentro coincidente con l asse di rotazione su cui vincolato a ruotare e trascurando lo smorzamento generato dalle forze di attrito possibile modellare il sistema come in figura Bo ATT filo in svolgimento ii ballerino puleggia guidafilo Figura 16 3 Modellazione del cinematismo relativo al sistema frenante Sono rappresentati il ballerino il filo d apporto e le forze agenti sul sistema Ja momento di inerzia del ballerino Bo braccio principale di applicazione della puleggia Bv braccio secondario supporto all
105. a Rapp applicato il momento flettente generato dalle forze inerziali sul fuso nella condizione peggiore Mfmax 115 Nm e la forza peso del fuso stesso 28N mentre al capo opposto vincolata tramite due appoggi per simulare la reazione vincolare del bullone R e la reazione vincolare del bordo esterno della flangia di attacco di raggio 100 mm 270 Appendice 7 app Disco rotorico approssimato bullone lastra piana R prr n a a R a e MEZZA ed i ooa Mf nax Flangia albero rotorico rio rr D Figura 18 13 Modellaziona approssimata del disco rotorico a settore di lastra piana Tramite l equazione di equilibrio alla rotazione nel punto di applicazione dei bulloni possibile ricavare la reazione R pari a 1612 N Questa la forza di trazione che il bullone dovrebbe sopportare per una frazione di lastra circolare supportante un fuso si calcola quindi la forza complessiva relativa ai 16 fusi come Ry 16 Root 18 43 La forza assiale complessiva calcolata Rz tot ammonta a 25792 N Per dimensionare il collegamento bullonato necessario determinare il numero di bulloni la sezione e la classe corrispondente in grado di sopportare il carico individuato tenendo conto del precarico di serraggio FNpe Sapendo che in linea teorica i precarichi ottimali dei bulloni determinano sforzi di trazione pari circa al 80 del carico di snervamento del materiale gli sforzi di trazione generati dalle fo
106. a continuit elettrica sullo schermo stesso e sul connettore finale un filo metallico detto filo di drain scorre lungo tutto lo sviluppo del nastro avvolto a contatto con la parte conduttiva garantendo tale continuit ed un punto di uscita per le correnti di disturbo da collegare all elemento di massa tramite il connettore L applicazione del foglio schermante suppone una certa sovrapposizione che garantisce una copertura quasi totale inoltre mettendo a contatto le due parti metalliche possibile creare la chiusura del circuito tramite diverse soluzioni costruttive aumentando le prestazioni dello schermo L impiego di questo tipo di schermo singolarmente molto raro tipicamente accoppiato con schermi di altro tipo e di altri materiali per migliorare la banda di frequenza di attenuazione e caratteristiche meccaniche Schermo a treccia costituito da gruppi di fili di rame o rame stagnato intrecciati fra loro in modo da formare una maglia metallica intorno al corpo del cavo da schermare garantendo una copertura superficiale del Capitolo 2 10 85 95 Parametri di costruzione quali numero e diametro dei fili numero dei gruppi e angolo di intreccio devono essere considerati in funzione delle prestazioni richieste Lo schermo a treccia presenta sempre delle aperture entro cui il campo elettromagnetico pu irradiarsi e proprio per la struttura discontinua coperture superficiali totali come quelle fornite dagli sche
107. a da un minimo pari a Gmax ad un massimo di Gmax essendo assenti sollecitazioni medie questo porta alla necessit di verificare il componente a fatica Per il criterio di resistenza a fatica viene determinata lo sforzo equivalente di Sines Gsines che in assenza di carichi medi coincide con la sigma alternata 6a uguale nel nostro caso alla Gmax calcolata e pari a 5 2 MPa Lo stato limite di sforzo da prendere in considerazione per il criterio di resistenza scelto la Gra ovvero il limite di fatica del materiale scelto Gra ridotto degli opportuni coefficineti di realt b2 b3 e ky per tenere conto di effetti dimensionali geometrici e di finitura del componente reale La opa del materiale pari alla met del carico di rottura quindi per il materiale scelto ammonta a 255 MPa 256 Appendice 7 Pur imponendo coefficienti correttivi molto stringenti b2 b3 0 8 K 3 la sezione ampiamente verificata Verifica delle inflessioni Si vuole accertare che le inflessioni dell albero dello spessore scelto sotto il carico radiale sia limitato in quanto pu essere responsabile di movimenti eccessivi dell albero e vibrazioni indesiderate Il materiale scelto presenta un modulo elastico E di 210000 MPa e la sezione cava circolare un momento di inerzia Iz di 302348 mm Applicando il metodo analitico del principio dei lavori virtuali stata calcolata una freccia massima in prossimit della puleggia di trasmissione va max pari a
108. a del lotto in lavorazione L i tempi di cambio spola invece sono legati alla quantit di materiale d apporto il quale viene definito dai principali parametri di processo De df CS p e lunghezza del cavo da ricoprire L Il tempo di trasformazione inoltre lega al concetto di velocit di trasformazione ideale vy ja funzione del passo un corretto numero di giri della macchina grazie al coefficiente di realt K r Di notevole rilevanza la forte dipendenza della velocit di lavorazione cos ricavata dalla dimensione del lotto da lavorare i tempi di set up vengono ammortizzati sul tempo di completamento finale da lotti di dimensione elevata per i quali il tempo dedicato all applicazione effettiva dello schermo risultano preponderanti su quelli di attrezzaggio delle macchine AI crescere della pezzatura in lavorazione il peso del fermo macchina imputato ad ogni metro di cavo decresce esponenzialmente rendendo di fatto pi conveniente in termini di costo macchina la lavorazione di lotti da chilometraggio superiore I grafici di figura 4 3 e 4 4 mostrano per diversi elementi schermati campione di diverso diametro l andamento delle velocit di trasformazione ideale vy ja della velocit di trasformazione effettiva vpe la velocit di lavorazione vray mettendo in evidenza le componenti di correzione legate al coefficiente di realt K r ed ai tempi di fermo ed attrezzaggio macchina in funzione della dimensione del lotto L influ
109. a dimensione del lotto la quantit di conduttore spiralato al loro interno invece andata calando negli anni tanto pi velocemente quanto pi piccola la dimensione del lotto allestito Le tendenze produttive individuate volgono a considerare di scarso interesse un ulteriore investimento tecnologico sulla spiralatura di cavi di piccola dimensione identificando nello sviluppo di una tecnologia capace di schermare cavi di diametro superiore una condizione estremamente vantaggiosa e favorevole soprattutto data l esigenza produttiva di riammodernamento del reparto comunque inevitabile 5 3 Revisione dimensionamento reparto I risultati ottenuti dalla ricerca suggeriscono che il progressivo calo delle richieste di lavorazioni a spirale possa aver portato il reparto ad essere sovradimensionato ed quindi opportuno prima di procedere con l analisi dei costi definire quale sia il numero di linee necessario per poter evadere le richieste future ed ideare ipotesi di intervento sulla base di un corretto dimensionamento La direzione aziendale ha ritenuto necessario considerare come stima rappresentativa delle reali necessit produttiva quella riferita 72 Analisi di ricondizionamento reparto e scelte di investimento all anno 2015 data la volont di soddisfare fin da subito le richieste di mercato evitando ogni tipo di sottopotenzialit in fase di schermatura Il lavoro svolto nel precedente capitolo da la possibilit di i
110. a fanno parte del supersystem Gli elementi riferiti ad ogni livello dell asse verticale del sistem operator sono riassunti nella tabella 6 1 101 Capitolo 6 ambiente circonstante operatore sistema di movimentazione SUPERSYSTEM del cavo sistema di raccolta bobine di cavo finito bobine di cavo in lavorazione fusi spole sistema frenante cavo rotore telaio motore SYSTEM Spole sistema di allarme rottura filo guidafilo guidacavo SUBSYSTEM superfici di contatto Tabella 6 1 Elementi relativi ai livelli di dettaglio offerti dal system operator L asse orizzontale della matrice riferita all estensione temporale ed alle fasi in cui analizzare il problema da risolvere Nel caso in esame all asse orizzontale sono riferite le diverse fasi di funzionamento in cui il sistema pu trovarsi ad operare ovvero la fase di avviamento la fase di applicazione dello schermo a regime e la fase di arresto della macchina Per raggiungere lo scopo prefissato le fasi appena citate devono essere riferite a condizioni limite per la fase iniziale ipotizzato un transitorio di avviamento repentino caratterizzato da accelerazioni e coppie allo spunto elevate la fase di funzionamento a regime si riferisce a regimi di rotazione elevatissimi della macchina al di sopra dei limiti teorizzati di 500 rpm mentre all ultima fase di funzionamento associato un transitorio di arresto critico relativo ad un arre
111. a gestione del prezzo di vendita finale con notevoli vantaggi sugli aspetti commerciali di competitivit del prodotto I risultati ottenuti hanno mostrato infatti come i costi di lavorazione legati ai tempi di processazione nella macchina siano in generale sovrastimati condizione che pu portare ad una conseguente sovrastima del valore di vendita minimo profittevole con potenziale perdita della trattativa commerciale con il cliente La corretta stima dei tempi di lavorazione garantisce notevoli vantaggi in termini di organizzazione e programmazione della produzione La precisione con la quale viene identificato l intervallo temporale totale di lavorazione di ogni codice permette di definire con un elevato grado di affidabilit la programmazione del lavoro da svolgere nel reparto riducendo al minimo le problematiche legate ai ritardi ed allo slittamento delle lavorazioni che si ripercuotono sulla programmazione delle lavorazioni successive dei prodotti in coda e sulle tempistiche di consegna finali L individuazione delle diverse operazioni di attrezzaggio e delle diverse condizioni in cui queste si manifestano ad esempio per le operazioni dipendenti dalle caratteristiche del prodotto in lavorazione precedentemente permettono di definire una sequenza ottimale dei lotti in lavorazione sfruttando le affinit dimensionali dei codici in sequenza al fine di ridurre al minimo alcuni interventi di riadattamento della macchina L informazione
112. a lavorare Conoscendo dunque la quantit di metri di cavo da schermare L il diametro del cavo De quindi la capienza della bobina posso definire il numero di cambi di bobina di svolgimento ncb che deve essere effettuato per completare la lavorazione Se il numero di cambi bobina inferiore ad uno significa che la produzione del lotto completabile senza la necessit di ricorrere alla sostituzione delle bobine di supporto e di conseguenza ad ogni metro di prodotto spiralato non sar imputato nessun incremento del tempo utile di lavorazione Se il numero di cambi superiore ad uno significa che per il completamento della lavorazione del codice in oggetto necessaria pi di una bobina di alimentazione e o di avvolgimento 4 4 2 3 Allocazione del tempo di cambio spola La ricorrenza dell operazione base relativa alla sostituzione del rocchetto di materiale d apporto dipende dalle caratteristiche di lavorazione definite dal set di parametri di lavorazione La necessit del cambio spole si verifica nella condizione per cui il materiale supportato dalla totalit dei fusi di testa 8 per le macchine in azienda viene esaurito Per le modalit e le equazioni relative all allocazione dei tempi di fermo macchina appena esposti in funzione delle caratteristiche dimensionali del lavorato e della dimensione del lotto in lavorazione si rimanda in Appendice 2 3 4 5 Definizione della velocit lavorazione e del costo di lavorazione
113. a rotazionale della massa della spola accelerata ad accensione della macchina La coppia resistente Cr responsabile della tensione del fascio di fili composta 248 Appendice 7 all avviamento della macchina da due componenti la prima la coppia generata dal sistema frenante Cp che nel caso del sistema studiato nel Capitolo 7 pu variare da un minimo di coppia nulla ad una coppia limite coincidente con l avanzamento massimo del ballerino la seconda la coppia di inerzia Cin Jsp s dipendente dalla quantit di materiale metallico caricata sulla spola ad inizio lavorazione ed appunto dall accelerazione allo spunto della macchina Pur riducendo a zero la coppia generata dal sistema frenante la coppia di inerzia alla spola provoca un aumento della tensione del filo che pu portare ad un tensionamento critico per cui la lavorazione possa essere compromessa La tensione limite di difficile determinazione in quanto non si riferisce solamente alla dimensione del fascio di fili e quindi alla tensione di esercizio o al carico di rottura ma anche da come i fili provenienti da spole differenti possano generare squilibri e disassamenti del cavo su cui sono applicati in funzione anche del diametro del cavo stesso e della sua composizione Per questi motivi per ogni lavorazione l avviamento affidato all esperienza e sensibilit dell operatore che definisce nelle macchine dotate di regolazione elettronica una ram
114. a serie di motivi e limitazioni dettate dai vincoli imposti e dalla condizione imprescindibile di sicurezza di cui si vuole caratterizzare la macchina hanno portato ad abbandonare la scelta progettuale a y negativi 9 5 2 2 Inclinazione positiva y gt 0 Con una configurazione a Y positivi subito intuibile un vantaggio in relazione alle problematiche citate per il caso opposto infatti orientando l asse del fuso verso il cavo in lavorazione possibile sfruttare come boccola direzionale quella gi alloggiata sull alberino di supporto del fuso stesso senza dover ricorrere come nel caso di disposizioni a y negativo di riorientamenti del fascio di fili d apporto nella direzione dell asse di lavorazione L azione delle forze centrifughe inoltre si ripercuote sulla spola spingendola assialmente verso il corpo del fuso cautelando ulteriormente dalla possibilit di fuoriuscita della stessa per scorrimento assiale verso l esterno La volont di intervenire secondo i criteri descritti per la riduzione delle sollecitazioni sono state pensate diverse soluzioni che portino alla riduzione del diametro La prima consta nella disposizione dei fusi su due circonferenze concentriche definite sullo stesso disco rotorico in prossimit di ognuna delle quali applicata una serie di 8 fusi I fusi di una circonferenza devono essere disposti in posizione sfalsata angolarmente per poter permettere l inclinazione del fuso esterno senza i
115. a tramite il criterio aziendale 60 Figura 4 6 Percentuale di sottostima della velocit di progetto dell elemento spiralato GDB 0 22 233 data dal criterio aziendale e la velocit di lavorazione derivata dal metodo presentatd criari ia ri 60 Figura 4 7 Percentuale di scostamento tra le velocit di progetto definite dall azienda e le velocit di lavorazione definite dal metodo presentato per la lavorazione di spiralatura in funzione del diametro di elemento a spiralare e della pezzatura di produzione rali 61 Figura 5 1 Rappresentazione schematica del processo di raccolta dati di produzione e generazione di stime sui volumi produttivi di spiralato future 70 Figura 5 2 Grafici rappresentativi dei volumi produttivi riscontrati e stimati tramite regressione lineare relative alle produzioni di spiralato di due codici esemplifica yis ana AR 71 Figura 5 3 Produzione di spiralato nel periodo di indagine e relativa regressione lineare proiettata ad una previsione dei volumi produttivi relativi ai tre anni SUCCESSIVI acari rai 72 Figura 5 4 Prospetto relativo ai dati del dimensionamento dell impianto secondo le stime effettuate sulla produzione del 2015 74 Figura 5 5 Prospetto relativo al dimensionamento del reparto secondo computazione delle ore necessarie alla produzione effettuata nel 2007 75 Figura 5 6 Caratteristiche del reparto ricondizionato in funzione del tipo d in
116. a un motore asincrono a velocit fissa che mette a disposizione una potenza di 1 45 Cv sprovvisto d inverter ed ogni sorta di sistema di regolazione il motore quindi all accensione si porta automaticamente alla velocit di regime Gli alberi cavi su cui sono calettate le teste di lavoro sono accoppiate all albero motore principale tramite una frizione lamellare meccanica la quale una volta innestata tramite un leveraggio permette ad un sistema di pulegge e cinghie di trasferire il moto alle linee di lavoro All albero motore principale sono inoltre collegati meccanicamente il volano di estrazione tramite ruote dentate e la bobina di avvolgimento tramite un sistema a frizione che permette di garantire un certo controllo sulla tensione del cavo in uscita Il rapporto tra la velocit di avanzamento dell elemento da schermare e velocit di rotazione delle teste definita in questo caso dall accoppiamento di due ruote dentate che collegano il tamburo di movimentazione del cavo alla rotazione dell albero sui cui sono calettati i rotori L impostazione dei passi di spiralatura non dunque modificabile in corso d opera tramite un variatore di giri ma viene definito univocamente dal rapporto tra il numero di denti degli ingranaggi calettati in fase di preparazione della macchina L unica forma di protezione che isola gli organi rotanti dall ambiente esterno consta in alcune protezioni scorrevoli in plexiglass che possono
117. accomuna tutte le linee di lavoro la testa a spiralare identica per ogni linea di ogni macchinario del reparto mostrata in figura 3 3 La testa di lavoro costituita da due rotori a razze in acciaio calettati in serie e saldati ad un albero cavo messo in rotazione durante la lavorazione I due rotori sono disposti in modo da presentare uno sfasamento di 45 gradi tra le quattro razze ognuna delle quali supporta un fuso reggi spola Ogni testa di lavoro pu dunque disporre di 8 spole di filo in lavorazione 26 La lavorazione di spiralatura macchine e processo Figura 3 3 Testa di lavoro in dotazione alle macchine dell azienda La spola utilizzata nelle macchine del reparto un supporto in plastica capace di una quantit in peso di filato di rame di 900 grammi circa e le cui dimensioni sono mostrate in figura 3 4 Le spole sono dotate di una scanalatura necessaria al corretto fissaggio sui fusi dei rotori AA 1 1 Figura 3 4 Spole utilizzate dalle macchine dell azienda I fusi figura 3 3 consistono in un cilindro metallico calettato tramite dei cuscinetti a sfera su di un albero fissato direttamente all estremit delle razze per mezzo di un collegamento bullonato Un fermo dotato di molla di ritorno e posto all estremit del fuso permette di vincolare velocemente il movimento assiale della spola e grazie alla sua scanalatura anche le rotazioni relative tra que
118. ad ingranaggi accoppiato il moto di avvolgimento della bobina di prodotto finito La definizione dei parametri di lavorazione come passo di trecciatura definito dal rapporto tra la velocit di avanzamento del cavo e di rotazione dei fusi quindi affidata alla regolazione dei riduttori meccanici che collegano il movimento rotatorio di ogni sistema a quello dell unico motore di alimentazione I fusi e le spole Tutte le macchine treciatrici del reparto utilizzano lo stesso modello di fuso e relativa spola di cui bene commentare la struttura e funzionamento in relazione alla figura 15 1 230 Appendice 4 Figura 15 2 Esploso dei fusi con numerazione dei componenti costitutivi 231 Appendice 4 Il fuso dotato di un corpo in alluminio 1 in cui sono resi solidali nel processo di costruzione un albero in acciaio principale 2 ed un albero in acciaio di supporto e guida 3 al percorso del filo La funzione dell albero principale quella di accogliere e sostenere la spola 4 vincolando il proprio asse e permettendo la rotazione Il vincolamento assiale della spola che impedisce la fuoriuscita della stessa invece garantito dal cappuccio 5 in plastica avvitato all estremit dell albero principale Il cappuccio grazie alla sua geometria garantisce un rapido infilaggio della spola deformandosi e la trattiene per mezzo dello spallamento offerto dalla geometria indeformata dello
119. ai diversi casi di sovratensione sottotensione o variazione della tensione tra i fasci di filo in svolgimento da spole differenti Le problematiche schematizzate sono di seguito approfondite ed illustrate nel dettaglio 110 Tensione dei fili ed ideazione di un sistema di frenatura della spola variabile Figura 7 2 Diagramma delle criticit legate alla variazione della tensione del filo dalla tensione di lavorazione ottimale 7 1 1 Situazione di sovratensione Tensioni eccessive dei fili d apporto possono portare gli stessi a snervamento comportando una riduzione della sezione e quindi dello spessore del relativo schermo alterando le propriet schermanti Sovratensioni ancora maggiori possono portare alla rottura dei fili d apporto questa definisce una situazione estremamente critica poich comporta la necessit di fermare la macchina ed effettuare le operazioni di riparazione dei fili danneggiati ripristinando la continuit del fascio In caso di rottura dei fili la lavorazione effettuata tra il manifestarsi del guasto e la fermata della macchina presenter lacune ed imperfezioni dello schermo necessario perci replicare la lavorazione sul tratto incriminato o riparare manualmente le aperture con ulteriori tempi aggiunti di intervento e fermo macchina 111 Capitolo 7 Una delle condizioni pi critiche relativa ai casi di rottura si manifesta quando il fascio di fili si rompe solo in parte ed
120. al valore dato dalla lunghezza della spola stessa diviso il diametro del filo avvolto limite tecnologico di preparazione delle spole le spole vengono preparate su una macchina dedicata su cui vengono montate matasse di filo di rame svolte per formare il fascio sulla spola La macchina grazie alla sua architettura in grado di comporre una sequenza di fili paralleli e a contatto fra loro che formano il fascio di avvolgimento accolto sulle spole Matasse da 25 kg di materiale filato vengono montate su dei cavalletti disposti in sequenza I fili delle matasse vengono fatti passare in delle guide e fissati sulla spola in preparazione che messa in rotazione avvolge il materiale fino a riempimento La dinamica di questa operazione comporta la necessit di una matassa montata sulla macchina per ogni filo che va a comporre il fascio sulla spola il che per un elevata numerosit di elementi comporta problemi capienza in termini di peso ed ingombri limite di qualit della lavorazione la testa a spiralare dotata di un sistema frenante a strusciamento per ogni fuso reggi spola che garantisce una tensione dei fili adeguata durante la lavorazione e che impedisca lo svolgimento della spola per effetto delle forze rotazionali di inerzia La geometria lineare del fascio che si presenta come una fila 41 Capitolo 3 parallela e piatta comporta durante l applicazione sul cavo una diversa tensione applicata ai singoli fili durante la lavorazione
121. alal ali lato 19 3 1 Impieghi della lavorazione urge eoiui ai 19 3 2 Il processo e lemaechine uirna rari 19 3 3 La tecnologia dell azienda limiti e caratteristiche 26 3 4 Parametri di processo suini ia ara alain 34 3 5 Scelta e limiti dei parametri di processo ii 39 Indice generale Somari Oea rl RR Raiz 42 Parte 2 ottimizzazione e analisi di intervento escserrrrrrrreresesrecereccerecenese 43 4 OTTIMIZZAZIONE E CONTROLLO DEI PARAMETRI DI PROCESSO aio 43 Introduzione silla ai la aaa 43 4 1 Velocit di lavorazione ed imputazione del costo di schermatura 43 4 2 Definizione parametri di processo e dati di lavorazione costruzione del processo di Calcolo latini reni 45 4 3 Definizione delle velocit di trasformazione effettiva 47 4 4 Definizione dei tempi di fermo macchina 50 4 4 1 Identificazione tempi operazioni base ee 50 4 4 2 Allocazione dei tempi operazione 54 4 5 Definizione della velocit lavorazione e del costo di lavorazione 55 4 6 Considerazioni sui risultati ottenuti e confronto con i risultati interni 58 4 7 Utilit e modalit di impiego del lavoro implementato 61 SOMMALIO sic arla rana elia alal 62 5 ANALISI DI RICONDIZIONAMENTO REPARTO E SCELTE DI INVESTIMENTO isiszicra dine TANARO RAIN A ERA RNA 65 I
122. alati come riportato nella seconda colonna per questi dunque la quantit di conduttore spiralato all interno del cavo non coincide con la dimensione del lotto Dalla conoscenza di questi dati immediato ricondursi alle quantit prodotte di elemento spiralato dal semplice prodotto tra chilometri di cavo consegnato e numero di elementi schermati a spirale che lo compongono La tabella successiva presenta nome del codice quantit annue prodotte e pezzatura media degli elementi spiralati che lo compongono km 2007 km2008 km 2009 km 2010 km 2011 km 2012 km 2013 km 2014 totali Pezz Media CODICE PRODOTTO spiralato spiralato spiralato spiralato spiralato spiralato spiralato spiralato pernodo gpiralato indagine km CE 0 02 301 109 50 144 00 45 00 67 50 132 00 127 50 139 50 73 50 838 50 8 73 CE 0 08 301 38 70 54 00 6 60 25 50 33 00 39 00 16 50 27 00 240 30 4 71 CE 0 08 401 14 00 34 80 6 00 20 00 16 00 24 00 12 00 24 00 150 80 5 20 CE 0 08 501 45 00 27 50 20 00 40 00 69 50 29 43 40 00 95 00 366 43 5 47 CE 0 22 301 0 00 1 00 0 00 0 00 0 00 1 00 0 00 0 00 2 00 1 00 CFH 0 05 501 1 00 2 00 0 00 0 00 2 00 1 00 1 00 0 00 7 00 1 00 CSE 24 1608 160 00 116 00 148 00 48 00 88 00 72 00 112 00 24 00 768 00 9 85 CSE 24 1618 0 00 0 00 4 80 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 4 80 4 80 CSE 24 2405 144 00 144 00 78 00 174 00 120 00 96 00 72 00 60 00 888 00 12 87 CSE 24 2418 19
123. ale in funzione dei parametri di processo e stato di avanzamento della lavorazione tutte le equazioni e lo studio approfondito sulla dinamica dello svolgimento presentato in Appendice 5 1 Dall analisi effettuata possibile affermare come il tiro del filo Tf sia soggetto a variazioni per i sistemi appena descritti anche in fase di regime della lavorazione dove al rotore ad al cavo in avanzamento sono associate velocit costanti Tf Cr t R t 7 4 Dalle equazioni descrittive della dinamica del processo nota la dipendenza del tiro Tf da molteplici parametri di processo confermando la criticit riscontrabile 116 Tensione dei fili ed ideazione di un sistema di frenatura della spola variabile nell intento di avere un accurato controllo della stessa durante il processo In particolare la tensione del filo Tf durante il funzionamento a regime della macchina funzione dei parametri di schermatura principali come passo di lavorazione p numero e diametro dei fili impiegati Nf df dalle dimensioni del cavo in lavorazione espresse dal diametro spiralabile De dalla velocita di avanzamento della lavorazione v 4v a cui associata una velocit di rotazione del rotore dalla geometria della spola Lsp e dall avanzamento del processo t Tf Tf t Dc p vrav df Nf Lsp Al progredire della lavorazione la variazione di coppia resistente inerziale Crin si traduce in una variazione della coppia resistente total
124. alla sommatoria delle ore necessarie di fabbisogno dei singoli prodotti Hf Hf ore anno P 2015 i Trav 14 15 Hf X Hfi 14 16 Nella tabella 14 2 sono riportate le voci di ogni codice prodotto le relative velocit e tempi di lavorazione definite dallo studio effettuato ed il tempo di completamento necessario alla realizzazione del volume produttivo totale previsto nell anno successivo Stima Velocit i E Tempo totale di Tempo di fermo Velocita effettiva o CODICE produzione trasformazione necessario al macchina T FTOT I lavorazione vLav i PRODOTTO 2015 P 2015 i ideale vtr id i completamento Hfi min m m ora km m ora ore CE 0 02 301 0 004 106 821 198 186 12 581 CE 0 08 301 0 006 CE 0 08 401 0 006 CE 0 08 501 0 005 CE 0 22 301 0 019 282 564 CFH 0 05 501 0 019 439 92 CSE 24 1608 0 006 439 92 CSE 24 1618 0 008 CSE 24 2405 0 005 CSE 24 2418 0 005 CSE 24 3203 0 005 CSE 24 3218 0 006 TOTALE 5938 Tabella 14 2 Estratto della tabella di calcolo delle ore necessarie alla produzione stimata per il 2015 dello spiralato di ogni codice in relazione ai parametri di processo e tempi di fermo individuati nel Capitolo 4 226 Appendice 3 3 3Scheda dei costi diretti anno 2014 La tabella 14 3 mostra i dati economici relativi ad ogni reparto unitamente ad altre informazioni sulle spese generali e le ore di apertura dell impianto Il costo orario di produzione espre
125. amente i cavi per robotica che devono essere capaci di sopportare la combinazione di flessione e torsione presentano diametri minimi del conduttore di 5 mm fino a diametri massimi di 20 mm necessario in questi casi disporre di tecnologie ed attrezzature in grado di effettuare operazioni di spiralatura su conduttori di tale dimensione Sommario In questo capitolo stata offerta una panoramica sulle tipologie di schermi destinati alla protezione di cavi elettrici identificando nello schermo a spirale uno schermo con notevoli limiti e complicazioni di carattere elettromeccanico mostrando come questo presenti tuttavia requisiti e caratteristiche uniche che lo rendono una tecnologia utile e spesso indispensabile per alcune applicazioni speciali 17 18 3 LA LAVORAZIONE DI SPIRALATURA MACCHINE E PROCESSO Introduzione In questo capitolo viene proposta la descrizione delle dinamiche che governano il processo di spiralatura e delle macchine impiegate con l obiettivo di rendere noto il processo di schermatura e descrivere i limiti e le caratteristiche delle tecnologie disponibili in azienda dedicate a tale lavorazione Vengono infine descritti i parametri e le relazioni che governano il processo esplicitando in dettaglio i criteri di scelta degli stessi in funzione dei requisiti qualitativi del prodotto e dei limiti tecnologici della lavorazione 3 1 Impieghi della lavorazione La spiralatura un processo di lavorazione che consi
126. amenti geometrici di massa e di applicazione delle forze a cui la spola soggetta Il materiale avvolto sulla spola forma uno strato di filato elicoidale sulla stessa maggiorando il diametro del corpo in plastica in base alla quantit di rame avvolto su di esso figura 16 1 Il raggio della spola Rs considerando i fili avvolti pu al pi eguagliare il valore del raggio della flangia di contenimento della spola valore oltre il quale l avvolgimento di filo non sarebbe pi assicurato dal vincolo assiale delle flange stesse Materiale avvolto Corpo spola Figura 16 1 Vista in sezione del corpo spola e del materiale avvolto su di essa Durante la lavorazione il fascio di fili messo in avanzamento dalla dinamica della lavorazione svolge la spola agendo con una forza di trazione Tf pari alla tensione dei fili sul raggio di materiale avvolto Rs generando una coppia di svolgimento che mettendo in rotazione la spola contrasta la coppia resistente Cr data dai momenti di inerzia e dalle eventuali coppie frenanti Cp Tf Cr R 16 1 Cr Crn Cp 16 2 dove Crin si riferisce alle coppie generate dall opposizione alla rotazione generata delle inerzie della spola ad accelerazione della stessa mentre Cp corrisponde alla coppia resistente generata da un eventuale sistema frenante della spola Appendice 5 Tf vt e Cr Figura 16 2 Azioni agenti sul sistema spola filo nelle fasi di svolgimento La velocit di rotazio
127. ametro minimo relativo al pi piccolo cavo oggi schermato fino ad un massimo imposto dalle dimensioni del cavo per flesso torsione Capitolo2 pi grosso che si vuole spiralare definito dagli obiettivi commerciali Le analisi di mercato e le potenzialit relative alle macchine di altri reparti hanno portato a definire come interessante nuova produzione quella che necessita la spiralatura su un diametro massimo di 20 mm L intervallo di diametri che deve essere potenzialmente processato dalla macchina con un sufficiente grado di qualit si riferisce quindi ad un minimo di 0 7 mm ad un massimo di 20 mm Per questo requisito utile identificare due lavorazioni modello relative ai casi appena presentati al fine di definire alcuni parametri di lavorazione limite relativi alla minima e massima dimensione spiralabile necessari alle scelte progettuali presentate nei prossimi capitoli Utilizzando l algoritmo presentato nel Capitolo 4 stata effettuata una simulazione di lavorazione con la scelta dei parametri ottimali e caratteristici per una spiralatura a copertura del 100 relativa ai due casi estremi riferibili ad un diametro da spiralare di 0 7 mm ad un diametro Intervento di modifica delle macchine trecciatrici vincoli e requisiti di progetto massimo di 20 mm I dati relativi estrapolati sono riportati in Appendice 4 2 A questi requisiti minimi sono aggiunti in ottica di miglioramento alcuni obiettivi prestazionali definit
128. ande definito dall elevato costo d investimento che si ripercuote sul costo orario macchina con un incremento del 3 5 rispetto alla soluzione pi economica incremento che potrebbe risultare dannoso per una lavorazione di schermatura cui una delle caratteristiche fondamentali e fondanti per il suo impiego l economicit La macchina presenta inoltre un limite tecnico sulla dimensione minima del filo utilizzabile non possono essere infatti utilizzati nel processo fili d apporto con diametro di 0 07 mm non permettendo la lavorazione di un ampia gamma di prodotti miniaturizzati prodotti in azienda il reparto cos costituito potrebbe quindi non garantire la potenzialit necessaria individuata dalle stime delle produzioni future e dalle 8 linee installate poich una di queste sarebbe limitata in termini di variet di codici lavorabili 5 5 3 Conversione di una linea di trecciatura Il progetto di conversione della macchina stato eseguito dimensionando la struttura perch possano essere lavorati oltre ai prodotti attualmente schermati nel reparto cavi con diametri superiori al limite di 7 mm permettendo un incremento della variet produttiva e permettendo all azienda di intraprendere lavorazioni su elementi di diametro superiore ed inserirsi nei mercati di interesse per questa lavorazione 81 Capitolo 5 La macchina progettata permetterebbe inoltre l applicazione schermi con filo di 0 07 mm di diametro in lin
129. andone il volume complessivo Ipotizzando l utilizzo del rame rosso come materiale schermante stata calcolata la massa della fasciatura di fili per ogni metro di cavo schermato in funzione del diametro del filo utilizzato e di diversi valori relativi alla variante rame Il costo totale dello schermo espresso in euro al metro riportato nel grafico 12 1 mostra gli effetti della combinazione tra il costo di trafilatura ed il valore della materia prima impiegata in funzione del diametro del filo utilizzato L influenza dei costi di trafilatura sul costo totale va mitigandosi al crescere del costo della materia prima sopra una certa soglia risulter pi economico impiegare banalmente il filo di diametro minore con un conseguente risparmio sulla quantit di metallo impiegata mentre pi basso il valore del rame tanto pi la profittabilit si sposta sull impiego del filo da df pari a 0 10 mm figura 12 1 AI contrario il costo di extra trafilatura va ad incidere maggiormente sul Appendice 1 costo totale al crescere del diametro del cavo da spiralare come mostrato nel grafico di figura 12 2 Costo totale del filo trafilato in funzione del costo rame Dc cost 2mm BASE RAME 1 5 avo i BASE RAME 3000 E TONN euro metr A BASE RAME 5 5 0 07 0 08 0 1 0 12 0 15 BASE RAME 7 5 diametro del filo df mm Figura 12 1 Variazione del costo del filo comprensivo del costo del metallo e del
130. ata nel capitolo successivo In riferimento al passo di spiralatura p possono essere fatte le seguenti considerazioni passi limitati favoriscono la stabilit dello schermo e la resistenza meccanica incidendo positivamente sul fattore di qualit della lavorazione ma abbassando la velocit di produzione L ufficio tecnico ha identificato una soglia minima di 200 metri ora relativa alla velocit di avanzamento del cavo sotto la quale reputa non conveniente la lavorazione a prescindere dalla valutazione di altri parametri La velocit di avanzamento appena definita si riferisce ud un caso ideale in cui non vengono presi in considerazione i tempi di preparazione e si ipotizza una velocit costante durante la lavorazione Considerando che la velocit di rotazione delle teste venga mantenuta mediamente a 300 giri al minuto per ogni tipo di schermo a spirale dalle relazioni espresse in 3 9 si individua che mediamente al limite di produttivit imposto corrisponde un passo uguale a 7 volte il diametro di spiralato riferibile ad un angolo a d inclinazione di circa 26 Alcune applicazioni che prevedono la schermatura di elementi di grande diametro D gt 5 mm talvolta necessitano ai fini qualitativi di operare con passi inferiori al minimo appena definito arrivando a descrivere periodicit 39 Capitolo 3 dell ordine di 3 volte il diametro di spiralato Passi di cordatura estesi al contrario garantiscono una velocit di lavo
131. ati vengono selezionati quelli realmente prodotti e scartati quelli di cui esieste solo il progetto ma che non sono mai stati ordinati IDENTIFICAZIONE CODICI PRODOTTI _ Registrazioneintabella perogni f Registrazione dei dati dimensionalie costitutivi del cavo tra i codici selezionati tramite consultazione scheda di progetto diametro e numero di elementi spiralati REGISTRAZIONE CARATTERISTICHE DI PROGETTO DEI CODICI SELEZIONATI N Idividuazione per ogni codice della quantit e numero di lotti prodotti registrati per il cavo dei dati relativi agli elementi spiralati all interno tramite prodotto per il numero elementicompositivi e schermati REGISTRAZIONE DATI DI PRODUZIONE ELEMENTO SPIRALATO Regressione lineare dei dati generazione delle stime di produzione degli anni successivi al periodo di indagine REGRESSIONE LINEARE DEI DAI codice della quantit consegnate annualmente della cumulata dei chilometri consegnati in tutto il periodo di indagine e della pezzatura di consegna media e REGISTRAZIONE DATI DI PRODUZIONE CAVO nel periodo temporale di indagine tramite la consultazione delle schede di registrazionedegli ordini clienti INDIVIDUAZIONE QUANTITA PRODOTTE E CONSEGNATE Figura 5 1 Rappresentazione schematica del processo di raccolta dati di produzione e generazione di stime sui volumi produttivi di spiralato futur
132. atti alla trasmissione dati questo pu avvenire tramite l applicazione di una copertura con determinate caratteristiche elettriche e magnetiche ad un sistema sorgente di disturbi o di un recettore di segnali I principi fisici alla base della schermatura sono la riflessione e l assorbimento La riflessione dovuta alla discontinuit d impedenza del mezzo attraverso cui l onda si propaga e il mezzo che questa intercetta nel suo percorso ad esempio nel passaggio tra aria e metallo tale discontinuit genera un attenuazione dell onda disturbante pi o meno intensa a seconda del materiale dello schermo e della natura del segnale di disturbo frequenza di oscillazione ed appartenenza al campo magnetico di alta o bassa impedenza L assorbimento il fenomeno grazie al quale un mezzo in grado di dissipare l energia elettromagnetica dell onda che lo attraversa L assorbimento a differenza della riflessione oltre che dalle caratteristiche elettromagnetiche delle onde incidenti e del mezzo protettivo dipende fortemente dallo spessore dello schermo L efficacia di uno schermo espressa in decibel esprime la totalit dell effetto di attenuazione come unione dei due contributi di riflessione ed assorbimento ed definita per schermi continui ed omogenei dalla seguente espressione treat Potenza incidente Efficacia di schermatura 10log ____ Potenza trasmessa Capitolo 2 2 2 Schermature di cavi Il disturbo e d
133. avi multi conduttore anche di grosse dimensioni dove lo schermo per applicato ai soli elementi interni che lo compongono Discorso a parte meritano cavi di discreta dimensione schermati a spirale sul totale che non sono presenti nelle produzioni in esame Questo tipo di cavo di largo impiego nel settore dell automazione meglio descritto nel Capitolo 2 non pu essere lavorato nel reparto di spiralatura a causa dei limiti dimensionali delle macchine attuali nelle quali non possono essere schermati cavi con diametro superiore a 7 mm L azienda per cercare di intercettare una delle poche richieste di mercato lasciata scoperta dalla gi ampia variet dei propri prodotti ha tuttavia sperimentato la costruzione di schermi a spirale su cavi di tale diametro servendosi delle macchine trecciatrici unitamente ad opportuni accorgimenti Gli scarsi risultati ottenuti per la lentezza e complessit dell operazione hanno determinato l abbandono del progetto Appendice 3 Tendenza di produzione e vendita dei cavi in funzione della numerosit degli elementi compositivi dello stesso NUMEROSIT ELEVATA E NUMEROSIT RIDOTTA UNIPOLARI sosesse REG LIN NUM ELEVATA sencoee REG LIN NUM RIDOTTA 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 anni di produzione Figura 14 1 Grafico descrittivo delle tendenze produttive dei codici in funzione del numero di elementi compositivi
134. bina di raccolta messo in funzione da un motore asincrono indipendente che garantisce il tiro necessario grazie ad un giunto regolabile ad induzione elettromagnetica La presenza del motore asincrono ed inverter una delle modifiche principali apportate al progetto originario e permette di regolare la velocit di lavorazione con continuit e definire transitori graduali di avviamento ed arresto La totalit della potenza installata sulla macchina di 1 45 Cv Impostata la velocit di lavorazione definita dai giri del motore elettrico la velocit di rotazione dei rotori fissa mentre la e la velocit di rotazione del cabestano regolabile tramite un variatore meccanico questo permette di relazionare la velocit di rotazione della testa all avanzamento del cavo definendo i parametri caratteristici dello schermo Gli elementi rotanti di ogni linea sono isolati e protetti da un sistema di sportelli ed interruttori di sicurezza se la linea in funzione e gli sportelli di protezione vengono aperti l interruttore provoca il blocco del motore ed il fermo del relativo gruppo di lavoro Questa stata una modifica necessaria ai sensi delle norme antiinfortunistiche Il sistema di sicurezza rottura filo nell eventuale contatto con l elemento d apporto manda in blocco il motore relativo alla linea interessata da guasto mantenendo operativi gli altri gruppi di lavoro La geometria e dimensione della macchina impongono alc
135. bs min m min m min m min m 0 000 0 002 0 004 0 006 E 0 08 401 0 000 0 000 0 019 0 019 FH 0 05 501 0 000 0 004 0 004 0 008 SE 24 2405 SE 24 2418 Tabella 14 1 Estratto della tabella di imputazione dei tempi di fermomacchina al metro di spiralato prodotto in funzione delle caratteristiche del cavo e del lotto CE 0 08 301 CE 0 22 301 CSE 24 1618 I parametri di lavorazioni definiti da progetto per ognuno dei codici in esame permette di definire la velocit effettiva di trasformazione come prodotto del coefficiente correttivo ricavato nel capitolo precedente e la velocit di trasformazione ideale definita come passo per numero di giri caratteristico della macchina 300 rpm Il tempo di trasformazione 7 imputabile ad ogni metro di cavo dell i esimo codice risulta Tiri Viri g 14 13 Il tempo totale di lavorazione per metro di elemento spiralato viene definito come somma del tempo di trasformazione e tempo totale di fermo produzione Trrori Travi Tiri TF TOT 14 14 225 Appendice 3 E infine possibile ricondursi alle ore di fabbisogno necessarie alla lavorazione del target produttivo previsto per ogni codice Hf dal prodotto del volume produttivo previsto per il 2015 P 2015 i ed il tempo di lavorazione medio associato al prodotto Tzavy dall equazione 14 15 La quantit di ore complessivamente necessarie all evasione degli ordini previsti nel 2015 della totalit dei codici data d
136. buona spiralatura L effetto frenante non completamente modulabile caratteristico della tecnologia utilizzata provoca per alte velocit variazioni di tensione nei fili non controllate Una velocit elevata inoltre comporterebbe un incremento dei rischi di fermo macchina per eventualit di rottura filo l impiego nel processo di fili di piccolo diametro implica la necessit da parte dell operatore di una forte cautela nella gestione della macchina anche in vista del fatto che il processo di frenatura non consente un buon controllo sulle tensioni di lavorazione L operatore inoltre tende a ridurre le velocit di lavorazione per evitare imprevisti analoghi a quello appena descritto e non dover gestire con alto grado di attenzione tutte le macchine in funzione La velocit reale di trasformazione dunque ricavabile grazie alla riduzione della velocit ideale attraverso un opportuno coefficiente L entit di questa riduzione pu essere ricavata tramite un campionamento delle velocit reali di produzione tramite misurazioni dirette sui diversi codici in lavorazione e stimando la differenza che intercorre fra queste e la velocit ideale ipotizzata dai calcoli teorici Monitorando diverse giornate di produzione stato annotato il codice del prodotto la sua specifica di lavorazione con relativi dati sul passo p e velocit ideale di trasformazione V r ia calcolata dall ufficio tecnico e misurate le grandezze effettive che g
137. cambio spola Tcs tempo di cambio spola su unit di lunghezza del cavo Tf tensione del filo Tfiay tensione di lavorazione del filo Trror tempo di fermomacchina totale Tryv tempo di lavorazione Tmax tiro massimo della cinghia per T a intervallo temporale di avvio T tempo effettivo di trasformazione Va velocit di avanzamento del cavo Va max Inflessione dell albero rotorico v4 spostamento assiale del bordo del disco Va max freccia massima del bordo del disco vg spostamento assiale del bordo del disco corretto del coefficiente di correzione VLav velocit di lavorazione Vmax Velocit massima di avanzamento cavo Vstrato Velocit di rimozione degli strati di filo dalla spola VrRia Velocit di trasformazione ideale V Velocit di trasformazione reale Vy velocit di trasformazione effettiva data x coordinata lineare della molla xf lunghezza di filo applicato sulla lunghezza di cavo schermato X velocit lineare di riduzione raggio spola a angolo rotazione ballerino Appendice 5 a angolo di spiralatura Q coefficiente di rifollamento p angolo di frizione boccola filo Pmin angolo di frizione minimo y angolo di inclinazione del fuso ymz fattore di correzione collegamento interasse tra asse del fuso ed alberino Ax precarico della molla sistema frenante n coefficinete di sicurezza u coefficiente di attrito statico ud coefficiente di attrito dinamico v coefficiente di Poisson 6 sforzo alte
138. carico L infilaggio pu avvenire in modi differenti in funzione della configurazione in cui si trova la macchina 1 Macchina carica terminata la lavorazione di un cavo l operatore ha Zi fermato la macchina in modo che questa si presenti nella configurazione per cui la bobina di svolgimento vuota la bobina di carico piena e il tratto finale di cavo della lavorazione precedentemente eseguita si trova ancora inserito nella linea di lavoro con l estremit sospesa sopra la testa di spiralatura In tale circostanza l infilaggio si limita a fare passare il nuovo cavo da spiralare in parte del sistema guidacavo e nella testa di lavoro e successivamente ad agganciare il conduttore all estremit dell elemento precedentemente lavorato una volta sostituita la boccola guidacavo All avviamento della macchina il tratto di cavo spiralato che ancora si trova disposto sul cabestano di traino trascina il cavo da lavorare La continuit garantita da questo procedimento detto traino riduce i tempi di preparazione della macchina e facilit il processo di infilaggio circoscrivendolo ad un breve ed accessibile tratto di linea La condizione appena descritta si riferisce alla maggior parte delle situazioni in cui si procede con una nuova lavorazione Macchina scarica Per mancata produzione o a seguito di manutenzione la macchina stata totalmente scaricata dall ultima lavorazione effettuata e l operatore deve infilare il cavo n
139. cavo 13 22 nSt n L2 Day 13 19 NSt L1 Day 13 20 Dmg D1 L2 13 21 CmB Dmg n 13 22 Capienza bobina nSton NSiat CmB 13 23 Il diametro del cavo prima della spiralatura De logicamente inferiore al diametro a fine lavorazione Dsin che sar maggiorato dalla presenza dello schermo in funzione del diametro di filo utilizzato come descritto dalle equazioni di seguito di conseguenza la quantit di materiale avvolgibile su la bobina di cavo da spiralare sar diversa dalla quantit di cavo avvolgibile sulla bobina di cavo spiralato vedi figura 13 4 Questa circostanza potrebbe 215 Appendice 2 comportare in alcuni casi un cambio bobina di fine lavorazione con un mantenimento della stessa bobina di alimentazione Da Dc per capienza bobine di svolgimento 13 24 Da Dsch per capienza bobina di avvolgimento 13 25 D en De 2df 13 26 2 3 Allocazione dei tempi di fermo macchina in funzione della capienza degli elementi di supporto dimensione del prodotto e del lotto in lavorazione Il tempo di fermo produzione totale Tx ror dato dall unione dei tempi di fermo relativi alle tre operazioni base che affliggono le lavorazioni ovvero tempi di cambio codice Tec tempi di cambio bobina Tcb e tempi di cambio spola Tes Questo dato definibile per ogni diverso prodotto viene espresso in riferimento ad ogni metro di cavo schermato per facilitare successivamente il calcolo delle velocit complessive di
140. celta La proporzionalit mostrata tra inclinazione dell angolo y e riduzione del momento flettente causato dalle forze centrifughe alla base del fuso spinge i criteri progettuali all adozione dell angolo d inclinazione pi ampio possibile necessario quindi definire quale sia l inclinazione massima d installazione dei fusi nel rispetto di tutti i vincoli dimensionali espressi finora 170 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto Nel dettaglio l identificazione del y massimo imponibile deve tenere conto di due diverse limitazioni 1 L angolo di frizione tra filo e boccola guida cavo descritto nel capitolo precedente deve essere maggiore all angolo limite Brim definito per ogni lavorazione Per la definizione del massimo angolo d inclinazione viene presa in esame la condizione peggiore descritta dalla lavorazione del cavo di 0 7 mm di diametro con il relativo angolo di attacco a di 8 6 Appendice 4 Ipotizzando che il percorso del filo sia perpendicolare all asse dell alberino porta puleggia ipotesi plausibile data la struttura ideata del sistema frenante e del fatto che si vuole evitare al minimo gli angoli di frizione tra filo e boccolina del fuso possiamo affermare che langolo di frizione strettamente legato all inclinazione y del fuso Un inclinazione y superiore comporta un peggioramento della situazione di strusciamento fino alla condizione limite per cui langolo massimo y a
141. celta di conversione in confronto alle alternative d intervento illustrate nel Capitolo 5 una stima da parte dei responsabili aziendali ha permesso tuttavia di concludere che la realizzazione della macchina ideata rientra nei limiti di profittabilit economica e che i benefici derivanti il sistema frenante producano un valore aggiunto nella valutazione dell intervento di modifica finale AI fianco di questi risultati tecnico economici che in qualche modo derivano dal raggiungimento pi o meno soddisfacente degli obiettivi prefissati ad inizio lavoro ne sono emersi ulteriori non preventivati I diversi studi effettuati nella fase di progettazione e di preparazione della stessa hanno portato all identificazione di problematiche tecniche la cui soluzione pu essere 202 Conclusioni trasferita e riadattata per la risoluzione di complicazioni analoghe che limitano la qualit e potenzialit di altre lavorazioni e dinamiche produttive all interno dell azienda L analisi del reparto ha portato inoltre all individuazione di una libert decisionale da parte dei responsabili di produzione in merito alla scelta di alcuni parametri di lavorazione svincolata dalle indicazioni dell ufficio tecnico e contravvenendo alla gerarchia decisionale utile al corretto controllo sul processo e del prodotto finito dando modo alla direzione di intervenire in tal merito I Costi L attivit svolta ha implicato un impegno giornaliero costant
142. celta la disposizione dei fusi ottimale e l angolo di inclinazione massimo in relazione ai vincoli geometrici del sistema stata definita una velocit limite per la quale il sistema in grado di operare in sicurezza nelle condizioni di pieno carico delle spole E stata quindi definita tramite una simulazione agli elementi finiti la geometria del disco lo spessore necessario ed il materiale in funzione della resistenza meccanica richiesta dal componente e dalle massime inflessioni ammissibili 186 10 DIMENSIONAMENTO DEL MOTORE E DELLA TRASMISSIONE ED ASSEMBLAGGIO FINALE Introduzione In questo capitolo viene identificata la potenza necessaria al sistema di applicazione individuando nel motore gi presente sulla macchina una buona compatibilit con le necessit del progetto e scegliendo la relativa trasmissione a cinghia definendo la dimensione dei diversi elementi che la compongono Note le dimensioni del sistema di trasmissione segue la definizione della configurazione finale di tutti i componenti assemblati la visione globale offerta da questa fase permette di definire le ultime dimensioni dei componenti non ancora individuate 10 1 Dimensionamento del motore La motorizzazione della macchina affidata ad un motore elettrico asincrono trifase a cui deve essere collegato elettronicamente il motore di estrazione e movimentazione del cavo al fine di ottenere parametri di lavorazione ottimali tramite l accoppiamento del m
143. cessario a raggiungere il piano della trasmissione e la dimensione della puleggia maggiore dotata del relativo spallamento definiscono una lunghezza La dell albero al di sotto della cassa pari a 135 mm Dal dimensionamento definitivo di tutti i componenti ed assemblaggio degli stessi si giunti alla fine della progettazione relativa al sistema di applicazione della macchina spiralatrice Dotando entrambi gli alloggiamenti disponibili del telaio del sistema progettato si ottiene la struttura del sistema di spiralatura a due linee di lavoro di cui possibile dotare il reparto a seguito dell installazione degli altri sistemi relativi all avanzamento e raccolta del cavo in schermatura La struttura definitiva del lavoro di progettazione mostrata in figura 10 6 Figura 10 6 Linee di spiralatura progettate La figura 10 7 mostra la configurazione finale degli elementi principali che costituiscono la testa a spiralare dotata del relativo supporto ed accoppiata al motore tramite la trasmissione a cinghia 198 Dimensionamento del motore e della trasmissione ed assemblaggio finale PERRI a A t LAS 4 N PRA aN AH NON n Ah PEA a hi e ra Figura 10 7 Sistema di applicazione ideato 199 Capitolo 10 Sommario E stata calcolata la potenza ed i valori di coppia del motore necessari alla movimentazi
144. che permetta l utilizzo di un motore non sincronizzato elettronicamente con gli altri sistemi con un conseguente risparmio sull elettronica relativa manutenzione ed una semplificazione di utilizzo La tensione del cavo in uscita dalla macchina a valle del tamburo di estrazione di fondamentale importanza al fine di garantire l attrito tra conduttore schermato e cilindro di estrazione attrito necessario ad evitare lo strusciamento relativo tra le superfici e quindi un inefficacia del sistema di avanzamento Una tensione superiore del cavo in uscita porta alla riduzione degli avvolgimenti necessari dello stesso sul tamburo di estrazione la cui estensione assiale permette l applicazione di un numero limitato di spire La tensione mantenuta costante grazie ad un sistema che sfrutta la forza di gravit agente su una massa opportunamente scelta il cavo in uscita dal tamburo di estrazione messo in tensione da un sistema di due pulegge una fissa ed una libera di scorrere lungo un apposito binario come mostrato in figura 6 4 Il cavo in uscita dal tamburo passa sopra la puleggia fissa ed arriva alla bobina di avvolgimento a cui opportunamente fissato ed avvolto La puleggia mobile dotata di una zavorra opportunamente scelta in base alla 95 Capitolo 6 tensione necessaria che sfruttando la forza peso mantiene in tensione il cavo su cui la puleggia adagiata L escursione in verticale della puleggia mobile del
145. ci di filato delle 16 spole ai quali corrisponde un valore di tensione di lavorazione Tfiay moltiplicato per il raggio del corpo in avvolgimento nel nostro caso il raggio del cavo Re Cr Tttot Re 16 Tiav n 10 2 La condizione di lavoro peggiore in relazione a questo fenomeno quella che sfrutta fasci di fili da 0 25 mm di diametro a cui stata riferita secondo la stima effettuata riportata in Appendice 8 una tensione di lavoro Tfiav pari a 400 g 4N Il diametro di cavo preso in considerazione quello relativo alla lavorazione limite di 20 mm R 10 mm Dal medesimo bilancio di potenze illustrato per la determinazione della coppia massima la coppia a regime Cm data dall equazione Crim nd Ce 10 3 189 Capitolo 10 La coppia resistente causata dall avvolgimento su un cavo del diametro di 20 mm dei fili nella condizione di spole maggiormente frenate per una tensione di lavorazione Tfiav stimata a 400 g corrisponde a 0 6 Nm da cui deriva secondo la 10 3 una coppia a regime del motore C pari a 0 2 Nm La coppia Cm trovata stata maggiorata del 20 per tenere conto di eventuali attriti dinamici degli elementi in movimento relativo per un valore finale di Cm pari a 0 3 Nm Il metodo con cui stata stimata la tensione 7fiay riporato in Appendice 8 10 1 4 Scelta del motore Tramite una ricerca svolta sui cataloghi di diversi costruttori stato possibile determinare il tipo di motore necessar
146. ci si riconduce alla velocit media di lavorazione di ogni codice vrav m Tale velocit unitamente ai dati relativi ai chilometri di spiralato stimati per la produzione del 2015 portano alla definizione delle ore Hf di fabbisogno dell intera produzione prevista come sommatoria delle ore necessarie di fabbisogno dei singoli prodotti Hf Tutte le equazioni ed i passaggi relativi all imputazione dei tempi di set up sono mostrate in Appendice 3 2 dove i valori trovati sono mostrati nelle relative tabelle riassuntive Dal rapporto tra le ore di fabbisogno Hf e le ore annue disponibili per ogni linea di lavoro Hd si ottiene il numero di linee di spiralatura necessarie al reparto per evadere le richieste dell anno La quantit di ore disponibili previste per il centro produttivo deriva dal conteggio dei giorni lavorativi epurati delle festivit e riduzione orarie Il documento relativo a questi dati mostrato in Appendice 3 3 stato fornito dall ufficio contabilit addetto alla redazione del centro costi annuale di ogni reparto Nella tabella sono riportate le ore macchina disponibili al mese e ammontare delle ore mensili riferite al reparto produttivo Hdx in 13 Capitolo 5 questo caso per ore macchina si intendono le ore rese disponibili da ognuna delle 11 linee di lavorazione Le ore annue del reparto disponibili risultano Hdx ore anno 17644 11 mesi 5 1 Da cui deriva a determinazione delle ore annue disponibili pe
147. circostanti al fine di ridurre l interferenza tra i diversi segnali trasportati e le fonti di disturbo Il contesto aziendale ed il settore dei cavi speciali Le caratteristiche schermanti derivano dal materiale e dalla diversa tipologia costruttiva dello schermo che pu presentarsi sotto forma di avvolgimenti a spirale avvolgimenti longitudinali coperture trecciate date dall intreccio di fili o combinazione multiple tra le configurazioni elencate Lo schermo necessita molto spesso di un filo metallico detto di drain necessario a garantire la continuit elettrica e Riempitivi e separatori sono gli elementi tessili e di materiale sintetico necessari a stabilizzare e meglio definire la geometria di alcune formazioni di conduttori riuniti la cui composizione a volte non sufficiente a garantire una corretta circolarit delle superfici Servono inoltre a separare strati concentrici di conduttore per diversi motivi di praticit nelle fasi costruttive e caratteristiche di mobilit del cavo finito Armatura e protezione meccanica coperture a calza trecciata o a spirale di filato metallico o aramidico atte a conferire propriet meccaniche superiori al cavo finito e Guaina l elemento polimerico di copertura finale di tutti gli elementi che compongono il cavo che garantisce stabilit geometrica e da cui dipendono le principali propriet meccaniche del cavo finito La corretta scelta del materiale e del metodo di estrusion
148. con la massima escursione angolare verso il basso per mezzo di una molla torsionale 13 adagiata all interno della boccola di supporto e collegata al ballerino tramite un tappo di regolazione 14 Il tappo di regolazione grazie alla geometria ed alle sedi ricavate nel ballerino in plastica permette di regolare il precarico della molla torsionale collegata al corpo del fuso per mezzo di una vite di collegamento 15 L estremit del ballerino ospita una puleggia guidafilo in bronzo 16 in cui viene fatto passare il fascio di fili in svolgimento dalla spola deviato da una seconda puleggia guidafilo 17 supportata dall albero in acciaio di supporto 3 tramite un cono di regolazione 18 fissato nella posizione assiale prescelta da 232 Appendice 4 una vite di pressione L escursione del ballerino e la posizione del bilanciere sono influenzate dalla tensione del fascio di fili in lavorazione che dalla puleggia passafilo posta sul ballerino prosegue passando nella boccola in ceramica 19 posta nella relativa sede 20 all estremit dell albero di supporto Il cinematismo descritto comporta che durante il movimento intrecciato del fuso il filo venga mantenuto in tensione nonostante gli spostamenti radiali caratteristici del moto intrecciato per i quali all avvicinarsi del fuso all asse di lavoro il fascio di fili in svolgimento tende a perdere tensione mentre nella posizione radialmente opposta tende ad essere maggi
149. costo complessivo del processo definito per ogni set di parametri fornisce un criterio economico di scelta tra le diverse soluzioni Il costo complessivo Cr espresso in euro al metro di cavo calcolato tramite la somma del costo del materiale impiegato nello schermo Csen e costo relativo al tempo macchina dedicato alla lavorazione C entrambi espressi in euro al metro Crot Csm Ctr 4 1 Il costo del materiale ricavato tramite il calcolo della massa schermante mscn per ogni unit di lunghezza Le di cavo espressa in kg m calcolando il volume del fascio di cavi realmente impiegato Vf moltiplicato per il peso specifico del rame pcu a questo moltiplicato il costo del metallo Cmat comprensivo delle voci di costo relative al prezzo del metallo e relative alla tassa di trafilatura vedi Capitolo 3 funzione del diametro del filo Il costo di trasformazione C viene definito dal rapporto della velocit ideale di trasformazione ed il costo orario della macchina Ch mac Cir Chmac Vtrid 4 2 Per l approfondimento sull algoritmo e le equazioni descrittive del processo di calcolo si rimanda in Appendice 2 1 Identificato quindi l insieme di parametri ottimali secondo i criteri e vincoli imposti che garantisca la corretta schermatura di un cavo di determinate dimensioni nota la velocit ideale di trasformazione v ia del processo di schermatura espressa come prodotto tra passo p individuato dal processo di ca
150. costo di trafilatura in funzione del diametro e del costo del rame I dati si riferiscono ad un cavo schermato di diametro pari a 2 mm Costo del filo in funzione del diametro del cavo a schermare base rame sotante 5 5 euro kg o gt o o pe v E o i 35 v 0 07 0 08 0 1 0 12 diametro del filo df mm Figura 12 2 Variazione del costo del filo in funzione del diametro dello stesso e del diametro del cavo schermato Il valore del rame si riferisce ad un dato di base rame fisso a 5 5 euro al kg Tenendo in considerazione l attuale valore della materia prima 5500 riferita al rame rosso risulta che il costo associato all utilizzo del filo da 0 10 di poco superiore a quello del filo da 0 07 mm mentre il filo da 0 8 mm rappresenta una dimensione di transizione economicamente svantaggiosa La scelta secondo criteri di convenienza puramente economica quindi tende a favorire l utilizzo del filo di diametro inferiore per la schermatura di cavi di ogni dimensione 208 APPENDICE 2 2 1 Algoritmo per l assegnazione dei parametri di processo ottimali in funzione dei requisiti tecnici e valutazioni economiche La procedura inizia con l inserimento dei dati relativi alle dimensioni del cavo e dei requisiti dello schermo e diametro cavo da spiralare De mm e percentuale di copertura richiesta CS Il programma si pone di restituire come risultato tutti i parametri di lavorazione la quale scelta incide sui
151. da una lastra d acciaio e successiva piegatura La geometria dei due componenti presenta tratti arrotondati all estremit inferiore per poter garantire uno strusciamento continuo ed ottimale del pistoncino premente 12 figura 7 6 durante la rotazione del ballerino I TO 1 E R 4 S fo si o t N d N fi SL 7 A Figura 7 10 Componenti tranciati costituenti il leveraggio del ballerino tramite montaggio sul corpo dello stesso La forma a volvente di cerchio descritta dal profilo della parte superiore invece necessario al corretto contatto tra elemento elastico aggiuntivo 8 interposto tra bilanciere ed elemento frenante L elemento frenante consta di un materiale sinterizzato ad alto coefficiente di attrito facilmente reperibile in pastiglie rettangolari ed adattabile tramite taglio alle varie esigenze Questo incollato su un elemento di supporto non preso in 131 Capitolo 7 considerazione dalla modellazione base che consta in un elemento elastico ulteriore garante del contatto continuo tra pastiglia frenante e pista di strusciamento anche per lavorazioni a tensioni di lavoro decisamente contenute In alcune lavorazioni infatti la rigidezza della molla di compressione utilizzata potrebbe non essere sufficiente a gestire la sensibilit necessaria alla modulazione di tensioni 7fiay molto contenute in questo caso la molla di contatto di rigidezza pi ba
152. dei costi di lavorazione associati alle diverse soluzioni d intervento fornisce un secondo strumento necessario alla scelta sull entit e tipo di modifica da effettuare Le considerazioni economiche unitamente a quelle relative alla variet e potenzialit produttiva ottenibili con le diverse configurazioni di reparto permettono di effettuare un confronto sulla bont delle soluzioni presentate ed un ottimale scelta di intervento in base alle necessit aziendali 5 1 Limiti del reparto ed alternative d intervento L attuale situazione impiantistica dell azienda comprende nel suo insieme il reparto di spiralatura composto da 3 diverse macchine per un totale di 11 teste di lavoro capaci di funzionare simultaneamente come meglio descritto nel Capitolo3 Tutte le macchine del reparto sono il risultato di un lavoro di progettazione e costruzione interno all azienda risalente agli anni di fondazione dell impresa Il livello tecnologico delle macchine nonostante sia rimasto nel complesso invariato per molti anni sufficiente a garantire parametri qualitativi e quantitativi di lavorazione necessari all azienda che non ha ritenuto fino ad oggi necessario sostituire le tecnologie esistenti la lavorazione di schermatura a spirale infatti non ha subito un rilevante processo d innovazione essendo una lavorazione di basso livello in termini di risultato schermante e nettamente Capitolo 5 svantaggiosa in confronto ad al
153. dei fili svolti ed incagliati in altri componenti di macchina e La forte decelerazione tangenziale pu sollecitare fortemente la trasmissione meccanica che collega il rotore al motore e Le decelerazioni agiscono sulla massa delle spole provocando forze di inerzia che si scaricano ai fusi di supporto ed al rotore e Le forze di inerzia possono agire sul cinematismo del freno delle spole di cui il fuso dotato modificandone l intervento 6 6 3 3 Subsystem 6 6 4 Criteri guida E possibile a valle di questa analisi identificare ed elencare i fattori critici che intervengono in maniera pi significativa e sul maggior numero di componenti del sistema e definire per ognuno di questi una serie di criteri di base per la risoluzione o contenimento dei problemi associati Il problema principale che affligge il sistema di applicazione dello schermo si riferisce alle forze inerziali che si manifestano a seguito di alti regimi di rotazione ed accelerazioni nella fase di avvio ed arresto della macchina Queste forze inerziali sono responsabili non solo di sollecitazioni pericolose su diversi componenti come fuso di supporto e rotore ma anche di alcune problematiche strettamente legate a condizioni di sicurezza come la possibilit di sfilo della spola per effetto repulsivo delle forze centrifughe Il criterio per la riduzione e controllo di questi effetti sicuramente legato al contenimento masse dei componenti in rotazione le cui caratter
154. dei fusi ed il punto di contatto dei fili con la boccola superiore nella condizione di attrito ottimale assumendo che il filo si svolga parallelo all albero di supporto Questo definisce lo spazio massimo rimanente all interno della cassa occupabile dagli spessori degli elementi del rotore e dalla struttura di supporto come differenza tra Lamm ed Lu che risulta di 215 mm figura 10 4 L estensione e posizionamento dei componenti albero rotorico e supporto dei cuscinetti deve rispettare 1 vincoli definiti dallo sbalzo limitato La m dell albero motore L estensione degli elementi al di sotto della cassa deve permettere l alloggiamento degli organi di trasmissione definendo una lunghezza massima complessiva inferiore allo sbalzo dell albero del motore di 70 mm AAA Figura 10 4 Rotore ed organi di macchina collegati alloggiati nella cassa del telaio Dimensionamento del motore e della trasmissione ed assemblaggio finale Alla luce dei vincoli esposti stata definita la disposizione finale dei componenti e dimensionamento degli stessi mantenendo opportuni margini di sicurezza per evitare l eventuale interferenza di elementi in moto relativo e seguendo dei criteri dettati da considerazioni di carattere pratico La fase di assemblaggio stata affrontata con l obiettivo di ridurre il pi possibile l estensione in verticale degli elementi all interno della cassa al fine di contenere i fenomeni di
155. dei tempi relativi alle singole operazioni stata effettuata tramite osservazione e misurazione diretta durante diverse giornate di produzione I tempi di alcune operazioni sono ben definiti ed univoci per ogni tipo prodotto il tempo di cambio spola costante per ogni prodotto e dipendente dall abilit manuale dell operatore altri dipendono da alcuni fattori di cui difficile prevedere l andamento la vicinanza fisica della bobina di cavo da lavorare ad esempio dipendente dal reparto di provenienza influisce sul tempo di sostituzione bobina di svolgimento comprensivo anche del tempo di prelievo della stessa I dati ricavati giornalmente sono stati mediati e annotati in tabella 4 2 che riporta il valore temporale necessario espresso in minuti e secondi riscontrato per le diverse operazioni di attrezzaggio macchina TEMPI OPERAZIONI tempo cambio spola tempo cambio boccola tempo cambio bobina carico tempo cambio bobina scarico infilaggio parziale cavo prelievo bobina preparazione biglietto di lavorazione avvio di traino tempo cambio codice Tcc tempo cambio bobina avvolgimento Tcb a tempo cambio bobina svolgimento Tcb s Tabella 4 2 Tempo delle singole operazioni elementari necessarie alla preparazione della macchina I risultati son o il risultato di una media di misurazioni su diversi prodotti e diversi giorni di produzione Nota la procedura di lavorazione facile notare come il tempo morto associato alla so
156. del cliente La tensionatura del cavo in avanzamento garantita dal sistema frenante a strusciamento installato sul cavalletto atto a supportare la bobina di conduttore da schermare Capitolo 3 Il sistema di tensionamento produce una coppia frenante costante in funzione dell avanzamento di una vite di regolazione tuttavia essendo questa accessibile durante il processo poich installata esternamente al telaio possibile per l operatore variare l intensit di frenatura in funzione della tensione del cavo voluta anche a macchina avviata 94 Intervento di modifica delle macchine trecciatrici vincoli e requisiti di progetto gt tamburo di estrazione motore del tamburo di estrazione cavo schermato bobina di svolgimento cavalletto frenante bobina di raccolta puleggia mobile cavalletto motorizzato zavorra microinterruttore Figura 6 4 Schema del sistema di avanzamento e di raccolta del cavo offerto dal costruttore esterno 6 4 2 Sistema di raccolta La raccolta del materiale lavorato affidata alla motorizzazione della bobina di avvolgimento vincolata al relativo cavalletto a questo solidale un motore asincrono trifase collegato tramite cinghia dentata all albero di alloggiamento della bobina vincolata a ruotare solidale con esso L azienda produttrice offre un interessante sistema che garantisce il controllo sull importante parametro di tensione del cavo in uscita dalla macchina e
157. del rotore e dell elemento di supporto 9 3 3 Considerazioni sulla definizione dello spessore e scelta dei cuscinetti Nonostante le verifiche meccaniche portino a considerare ampiamente in sicurezza l impiego di uno spessore dell albero di 2 5 mm bene effettuare alcune considerazioni di carattere pratico La prima riguarda il metodo di calettamento della puleggia di traino sull albero cavo Alberi cavi necessitano di spessori notevoli per la creazione di sedi per linguette od eventuali profili scanalati di conseguenza consigliabile pensare all utilizzo di una modalit di calettamento dedicata Le necessit di manutenzione e di rendere la macchina facilmente smontabile porta a scartare l opzione di calettamento forzato L osservazione delle macchine del reparto dell azienda ha portato all identificazione di due metodi utilizzati per il collegamento di pulegge trasferenti il moto su alberi cavi per alberi e potenze ridotte le pulegge sono fissate assialmente e rese solidali a ruotare con l albero tramite l impiego di una Vite di pressione inserita in una flangia sporgente della puleggia e premente sull albero per potenze installate superiori stato adottato un metodo con il quale un bullone della lunghezza opportuna viene adattato per adempire alla funzione di spina e lavorare a taglio inserendosi in un foro appositamente creato nell albero vedi Capitolo 10 Questo secondo caso permette di estrarre la spina
158. dentificare per ogni codice il tempo totale di lavorazione in funzione delle caratteristiche costruttive del prodotto e delle dimensioni del lotto allestito L unione di questo strumento al lavoro di previsione sui volumi produttivi appena presentato permette il calcolo del tempo di lavorazione che competer mediamente ad ogni codice negli anni avvenire E necessario al fine di ricavare le ore di fabbisogno Hf relative alla produzione di ogni codice ovvero il numero di ore annue che sono necessarie al completamento delle lavorazioni del codice in esame procedere con l imputazione dei vari tempi di fermo macchina Tecc Tcb Tes e con la definizione delle velocit medie di lavorazione vz4v m per ogni prodotto previsto in lavorazione per il 2015 E noto dal lavoro presentato nel capitolo precedente come i tempi di fermo macchina dipendano fortemente dalla dimensione del lotto ZL la quale dimensione si presenta diversa per ogni ordine registrato negli anni del periodo di indagine stato quindi necessario ricondursi a dei valori medi in riferimento alla dimensione del lotto di ogni prodotto Lm La ricorrenza dell attrezzaggio macchina per la lavorazione di ogni codice a cui associato il tempo di cambio codice Tcc stata ricavata anch essa sulla base dei dati riscontrati dallo storico produzioni Combinando i tempi totali di fermo macchina Trror alla velocit effettiva di trasformazione v definita nel capitolo precedente
159. dere l intero reparto conforme alle norme di sicurezza Macchina 3 La presenza di un unica testa su ogni linea impedisce la lavorazione di schermi a doppia spirale Limite sulle dimensioni di cavo lavorabile che comporta l impossibilit di introdursi nei settori di cavi schermati di dimensioni superiori 33 Capitolo 3 Macchina 1 Macchina 2 Macchina 3 Limite dimensionale sui cavi spiralabili Dc lt 7mm Limite dimensionale sui cavi spiralabili Dc lt 7mm Limite dimensionale sui cavi spiralabili Dc lt 7mm Impossibilit di disaccoppiare il movimento delle teste della medesima linea Impossibilit di disaccoppiare il movimento delle teste della medesima linea Unica testa impedisce la schermatura a doppia spirale Impossibilit di disaccoppiare le diverse linee in fase di arresto di emergenza Manutenzione onerosa Rigidit e tempi prolungati nella impostazione del passo di lavorazione Sistema di sicurezza insufficiente Tabella 3 1 Tabella riassuntiva dei limiti tecnologici e tecnici delle macchine del reparto 3 4 Parametri di processo L efficacia di schermatura legata un parametro chiamato copertura superficiale CS che definisce in percentuale la superficie di cavo effettivamente ricoperta dal filo metallico Idealmente ad un cavo completamente ricoperto corrisponde una copertura del 100 anche chiamata schermatura totale mentre a cavi con parte d
160. descritto dal materiale avvolto sulla spola Rs V LAV 16 9 Variazione del raggio Della spola R Durante l applicazione del materiale lo svolgimento delle spire di cui composta la spola produce una riduzione del raggio R in funzione della velocit di lavorazione e della composizione del fascio di fili utilizzato In analogia alle osservazioni fatte sulla capienza delle bobine nel Capitolo 4 possibile definire il numero di spire di filo nsfmax avvolgibili sulla spola come rapporto fra lunghezza della spola Lsp e diametro di filo df in avvolgimento nsfmax Lsp df spire lunghezza spola 16 10 A differenza di quanto esposto per la bobina di cavo dove ad una rivoluzione della stessa corrispondeva l etrazione di una spira dell unico conduttore avvolto la composizione del fascio di fili multipli applicati sulla spola fa si che ad una rivoluzione della stessa la consunzione di materiale di riferisca a tante spire svolte quanti sono i fili che compongono il fascio in svolgimento In altre parole possiamo affermare che data la disposizione perfettamente lineare dei fili del fascio avvolti sulla spola garantita dalle macchine spolatrici descritte precedentemente ad una rotazione della spola corrisponda lo svolgimento di un numero di spire nsf pari al numero di fili del fascio Nf Il numero di avvolgimenti Navy del fascio di fili accolti dalla spola di lunghezza Lsp risultano Nav Lsp df Nf avvolgimenti lunghezza
161. di un controllo diretto sulla tensione stessa e fornendo l incremento di coppia resistente Cr necessaria ad un corretto svolgimento in aggiunta al contributo delle coppie inerziali generate dalla riduzione di R t 127 Capitolo 7 I limiti del sistema ideato sono associati ad i limiti di variazione della coppia che possono essere raggiunti ovvero al fatto che il sistema frenante solo in grado di incrementare la coppia resistente di svolgimento e non di diminuirla la coppia frenante pu variare da un minimo di azione inesistente ad un massimo coincidente con la massima forza premente FN applicabile sulla pista In condizioni di accelerazioni elevate la coppia inerziale generata dal momento di inerzia della spola potrebbe essere sufficiente a garantire la tensione di lavorazione Tfiay con l inattivit del sistema di frenatura tuttavia per accelerazioni eccessive il sistema frenante non in grado di intervenire con una riduzione di Cr e quindi non pu correggere per difetto eventuali coppie inerziali eccessive In quest ultimo caso la corretta tensione del cavo deve essere mantenuta definendo transitori di accelerazione lenti che generino coppie d inerzia legate alla massa della spola al pi capaci di tensionare il filo con la tensione massima ammissibile L approfondimento sulla modellazione cinematica e le equazioni descrittive della dinamica del sistema sono riportate in Appendice 5 2 osservazione L ipotesi d
162. discusso Lu in relazione alla luce necessaria per processo di applicazione dei fili descrive lo spazio complessivo occupato dagli elementi rotorici e dai fili in applicazione secondo la condizione ottimale di funzionamento Capitolo 9 5 4 La somma di Lu ed il valore di 105 mm relativo agli ingombri sotto il piano dei fusi ammonta a 509 mm Lu 105 mm 509 mm 10 6 Tale configurazione permette dunque un escursione ottimale della boccola guidacavo Ly og relativo a fili in direzione inclinata di 41 pari all altezza Hr disponibile all interno del telaio a meno della quota composta della traiettoria ottimale dei fili ed elementi di macchina appena trovata Ly ou Hr 509 mm 146 mm 10 7 Ly ou rappresenta la quota rispetto la superficie superiore della cassa alla quale la boccola deve essere posizionata al fine di garantire lo svolgimento dei fili parallelo all asse del fuso Capitolo 9 5 4 limitando gli attriti di deviazione generati dalla boccola ceramica condizione di applicazione ottimale Il valore trovato di Ly ot Superiore rispetto Ly min permette di affermare che la configurazione scelta rispetta a pieno i vincoli esposti all inizio garantendo per inclinazioni del fuso di 41 il posizionamento ottimale della boccola ad una distanza dalla parete della cassa superiore a quella minima individuata Ly min 36 mm E da notare come il posizionamento della boccola al di sotto della posizione definita p
163. dove idealmente viene scaricata la forza radiale F p Non essendo ancora nota la dimensione esterna finale dell albero cavo si cercato di individuare la dimensione dei cuscinetti B mediando tra le altezze relative ai cuscinetti relativi a tre diversi diametri Dx di albero plausibili Questo procedimento ha portato all identificazione di un estensione media in direzione assiale B dei cuscinetti di 25 mm La definizione del posizionamento e del distanziamento tra i due cuscinetti e la puleggia di trasmissione secondo considerazioni dettate da requisiti sugli ingombri e struttura di supporto definita di seguito permette di generare il modello necessario alla definizione delle reazioni vincolari e delle sollecitazioni radiali all albero cavo Dallo stesso modello definibile il carico assiale massimo che comprime l albero cavo scaricato sul cuscinetto obliquo che consta nel peso delle masse sostenute nella condizione peggiore ovvero di spole completamente cariche 153 Capitolo 9 Figura 9 16 Schema della configurazione di vincolo dell albero e dei cuscinetti e relative forze applicate Quote espresse in mm Dai dati derivati dai calcoli stato possibile ricavare le reazioni vincolari Ra Rp e H i diagrammi del momento flettente del momento torcente e lo stato di sollecitazione di compressione a cui seguita la fase di verifica Essendo stati ricavati i dati in particolar modo le sollecitazioni radial
164. dura aziendale parte da una progettazione completa del prodotto secondo le specifiche richieste del cliente a cui segue la fase di produzione secondo alti standard qualitativi ed in conformit alle pi importanti normative nazionali ed internazionali Capitolo 1 1 2 I cavi speciali Il settore dei cavi speciali abbraccia tutte quelle applicazioni che si servono di elettroconduttori e fibre ottiche in cui necessario uno studio ingegneristico dedicato ed un alto grado di personalizzazione sulle caratteristiche del prodotto finale in base alle diverse esigenze dettate dal settore e modalit di impiego dello stesso In generale per cavo speciale si intende uno o pi conduttori riuniti le cui caratteristiche differiscono per grado di specificit e qualit superiore rispetto alle caratteristiche dei normali cavi per trasmissione di segnali o trasferimento di energia L ideazione ed ingegnerizzazione di un prodotto pu essere riferita alle caratteristiche elettriche e di trasmissione del segnale come alle caratteristiche meccaniche e geometriche necessarie in determinate applicazioni Una delle caratteristiche ricorrenti richieste al prodotto consiste nell unificazione ed adattamento geometrico in un unico corpo di diversi elementi conduttori portatori di segnali ed energia rispettando gli stringenti vincoli di compatibilit geometrica ed elettromagnetica che si manifestano nelle diverse combinazioni per poter collegare utenze specifiche i
165. e 70 Analisi di ricondizionamento reparto e scelte di investimento L andamento temporale dei dati analizzati vario diversi codici prodotti in quantit significativa come il GDA 008 402 presentano un andamento crescente della produzione nel corso degli anni mentre lavorati di rilevanza analoga in termini di volumi produttivi come l HAA 0 14 1601 manifestano un progressivo decremento delle vendite Regressione lineare produzioni annue di Regressione lineare produzioni annue di spiralato relative al codice HAA 0 14 1601 spiralato relative al codice GDA 0 08 402 35 120 30 100 25 80 e 20 is HAA0 14 1601 amp 60 10 5 0 GDA 0 08 402 e REGRESSIONE LINEARE 40 e REGRESSIONE 20 LINEARE y N aD A DOS S SEEE d Figura 5 2 Grafici rappresentativi dei volumi produttivi riscontrati e stimati tramite regressione lineare relative alle produzioni di spiralato di due codici esemplificativi In generale tuttavia considerando i dati estrapolati nel loro complesso evidente una generale tendenza alla diminuzione dei volumi produttivi nel corso degli anni Questo risultato in linea con le considerazioni precedentemente fatte nel Capitolo 2 sulla qualit prerogative ed impieghi dello schermo a spirale I dati confermano l ormai nota tendenza nel settore ad una progressiva sostituzione di questa lavorazione con altri processi di schermatura tipicamente a treccia ch
166. e ed evitare punti di perforazione della stessa La funzione appena descritta dei fili d apporto viene meno per tensioni degli stessi non sufficienti inficiando la qualit e la buona riuscita delle lavorazioni successive La tensione del filo tende inoltre a mantenere stabile la traiettoria ed il percorso dello stesso Le pulegge e boccole guidafilo definiscono la traiettoria del fascio fornendo punti di appoggio e di deviazione dello stesso qualora la tensione applicata fosse insufficiente le forze centrifughe e le turbolenze generate in fase di applicazione modificherebbero la rettilineit del filo comportando una fuoriuscita dalle guide nel caso si tratti di pulegge ed una variazione dei punti di contatto che predefiniscono il percorso ottimale dei fili stessi 7 1 3 Disomogeneit tra le tensioni Variazioni di tensione provocano in maniera limitata una modifica della quota relativa al punto di attacco del filo alla superficie del cavo Per punto di attacco meglio descritto nel Capitolo 8 si intende il punto in cui il fascio di filo entra in contatto con la superficie del cavo da schermare la cui posizione definita da diversi parametri come l angolo di spiralatura e la larghezza della boccola guida cavo superiore Questo fenomeno non presenta complicazioni quando la stessa variazione di tensione interessa tutti i fasci in applicazione poich lo spostamento in verticale del punto di attacco non agisce sulla qualit dello schermo
167. e Cr la cui entit dipende dal rapporto tra momento di inerzia in decrescita ed accelerazione della spola in aumento perci difficile determinare a priori la variazione di coppia inerziale se non a valle di un accurata definizione di tutti i parametri di processo e della geometria della spola L avanzamento della lavorazione invece produce una decrescita continua del raggio di applicazione della forza di trazione R comportando un aumento sistematico della tensione del filo 7 2 2 Soluzioni parziali proposte caratteristiche e criticit A regime le componenti inerziali relative alla spola in rotazione sono minime data la lentezza di consunzione del materiale e risultano insufficienti al raggiungimento delle tensioni di lavoro Tfiav necessarie di conseguenza deve essere garantito il tensionamento del fascio per mezzo dell applicazione di una coppia aggiuntiva La pratica pi diffusa quella che consta nell adozione di un sistema frenante come anticipato ad inizio capitolo analogo quello descritto per le macchine del reparto Capitolo3 che fornisca una coppia resistente Cjr I sistemi di frenatura pi comuni si servono della forza di attrito generata tra due superfici a contatto generalmente messe a disposizione da un elemento consumabile alloggiato sul fuso di cui possiblile regolare la forza premente ed una pista rotante solidale con la spola in rotazione La coppia frenante di questi sistemi viene regolata ad inizi
168. e che si diversificato in due attivit principali relative appunto alla fase di analisi e studio delle dinamiche di processo del reparto ed alla fase di riprogettazione del macchinario ognuna quantificabile in un arco temporale di quattro mesi lavorativi L attivit complessivamente non ha inficiato o rallentato la normale attivit aziendale dato l affiancamento al personale di produzione non intrusivo ed i colloqui avuti con i responsabili anche al di fuori del normale orario lavorativo Il lavoro ha necessitato tuttavia di un impegno costante ed unidirezionale non lasciando spazio ad altre attivit all interno dell azienda Questo permette di affermare che lo sviluppo di un attivit di questo tipo richiede l impiego di una risorsa dedicata che nel caso fosse individuata in un elemento del personale interno comporterebbe l abbandono dell attivit precedentemente svolta con conseguenze sul normale funzionamento aziendale Questo impone la necessit di personale dedicato e relativi costi non trascurabili Bilancio complessivo sull attivit e parametri decisionali Secondo un bilancio generale ed alcune osservazioni da parte della direzione aziendale emerso come a causa delle risorse in termini di tempo impiegato per l ideazione interna della macchina e potenziali costi del progettista associati non conteggiati nell analisi di investimento e profittabilit economica ma che verrebbero a presentarsi nel caso di un fu
169. e contrasta le forze peso causate dalla massa del rotore e degli elementi sostenuti spole e fusi mentre i vincoli radiali devono sopportare i carichi dovuti alle sollecitazioni generate dagli organi di trasmissione e da eventuali squilibri delle masse rotanti I requisiti appena citati portano alla necessit di adottare una configurazione di supporto costituita da cuscinetti volventi che sostengano sia i carichi radiali che i carichi assiali Tra le diverse configurazioni possibili stata scelta quella che si serve dell utilizzo di una coppia di cuscinetti a sfera di cui uno radiale ed uno reggispinta obliquo atto a sopportare le sollecitazioni assiali che come vedremo per le sollecitazioni in gioco ben si prestano all applicazione E riportato in figura lo schema del modello appena descritto ed il tipo di cuscinetti prescelti Figura 9 12 Modalit di supporto e vincolamento del rotore e cuscinetti a sfera impiegati I due cuscinetti a sfera dovranno essere sostenuti da un supporto appositamente ideato per poter essere collegato al telaio sfruttando l apertura che esso presenta sul fondo Le dimensioni del supporto saranno vincolate dalla dimensione dei cuscinetti scelti quindi dalla dimensione dell albero cavo e delle sollecitazioni in gioco Figura 9 13 Relazioni interfunzionali tra telaio e rotore per mezzo del sottocomponente di supporto La disposizione in verticale del supporto rispetto il piano della cassa deve r
170. e del cavo che direzionano lo stesso nella macchina i sistemi di guida dei fasci di fili il sistema di allarme di rottura del filo il motore ed il telaio di supporto figura 6 5 Le funzioni rappresentate dai collegamenti tratteggiati definiscono le azioni utili alla lavorazione potenzialmente migliorabili perch non sufficienti ai requisiti minimi o perch presentano un margine d innovazione ed ottimizzazione in relazione agli obiettivi prestazionali prefissati Le azioni definite dalle linee rosse si riferiscono agli effetti dannosi che un componente produce su un altro elemento del sistema anche queste relazioni funzionali individuano fattori critici da tenere in considerazione nella fase di progettazione ed ideazione al fine di migliorare la funzionalit della macchina la qualit del risultato di schermatura e le prestazioni del processo Le linee continue rappresentano invece le funzioni utili alla lavorazione che per la poca influenza sul processo o per il soddisfacente risultato derivante necessitano in maniera marginale e secondaria di essere approfonditi e migliorati perci non vengono considerati come oggetto della progettazione 98 Intervento di modifica delle macchine trecciatrici vincoli e requisiti di progetto n i gi sino 0 I SUPPORTA FRENA SVOLGE _ TENSIONA r RICOPRI 1 A APPESANTISCE SUPPORTA i SOLLECITA GUIDA INTER TTA 1 SOLLECITA METTE IN ROTAZIONE
171. e delle fasi operative che l operatore deve effettuare mostrando come concettualmente il processo possa essere suddiviso in alcune operazioni fondamentali Viene descritta la struttura di una generica macchina per spiralatura analizzando ogni sottosistema ed elemento necessario alla lavorazione Nel dettaglio sono state descritte ed analizzate le macchine di cui attrezzato il reparto dell azienda mettendone in luce le caratteristiche principali ed i limiti in relazione alle potenzialit delle tecnologie pi moderne In particolare il limite sulle dimensioni massime del cavo lavorabile limita la variet produttiva dell azienda escludendola da alcuni settori di mercato mentre la totale assenza di sistemi di sicurezza su una delle macchine impone l urgenza di un intervento di riqualificazione del reparto Segue una descrizione dettagliata dei parametri di processo e delle relazioni ed equazioni che regolano e governano l intera lavorazione Alla descrizione segue un esposizione dei criteri di scelta dei parametri processo dettati dai requisiti di qualit dello schermo di economicit della lavorazione e dai limiti imposti dalla tecnologia disponibile in azienda 42 Parte 2 ottimizzazione e analisi di intervento 4 OTTIMIZZAZIONE E CONTROLLO DEI PARAMETRI DI PROCESSO Introduzione In questo capitolo viene presentato un metodo per la definizione dei parametri di processo in funzione dei vincoli tecnologici e dei diversi as
172. e delle sollecitazioni dipende dalla geometria degli altri componenti e dalle condizioni di utilizzo della macchina non ancora definiti perci stato necessario partire dalla generazione di alcune ipotesi relative a tali dati per effettuare una stima delle forze applicate e verificare in un secondo momento che le ipotesi effettuate siano realmente cautelative e coerenti con le decisioni progettuali effettuate 9 3 1 Stima delle sollecitazioni 9 3 1 1 Coppia massima La coppia massima trasmessa all albero si presenta all avvio della macchina e dipende dal momento di inerzia dei componenti messi in rotazione e dall accelerazione del transitorio di avviamento L accelerazione massima di avvio della macchina dipende dalla potenza installata del motore ma anche da molti parametri di lavorazione uno tra questi ad esempio il numero e la sezione dei fili di copertura adottati nella lavorazione la cui tensione nelle fasi di avviamento generata non solo dal sistema frenante del fuso ma anche dall inerzia rotazionale della massa della spola accelerata ad accensione della macchina come descritto nel dettaglio in Appendice 8 151 Capitolo 9 Per questi motivi per ogni lavorazione l avviamento affidato all esperienza e sensibilit dell operatore che definisce nelle macchine dotate di regolazione elettronica una rampa di accelerazione in base ai parametri di lavorazione Nelle macchine spiralatrici oggi in funzione
173. e dipendenti dalla posizione dei fusi e delle relative spole E stato necessario identificare le sollecitazioni principali legate alle masse in rotazione al fine di definire la configurazione fusi disco ottimale in termini di geometria e posizione e per procedere successivamente al dimensionamento del componente rotorico 9 5 1 Identificazione delle sollecitazioni Le sollecitazioni a cui sottoposto il sottosistema disco fusi sono classificabili in due sottoclassi la prima identifica i carichi statici dovuti alla massa degli elementi la seconda relativa alle forze inerziali provocate dalle accelerazioni delle masse che caratterizzano il moto del rotore Le sollecitazioni statiche sono riconducibili a 1 Peso del disco Pa calcolato come volume del componente moltiplicato per il peso specifico del materiale p di cui composto Nel caso di disco omogeneo cavo il peso descritto dall equazione z 4_ 4 Pa TOTTI p 9 2 2 Peso dei fusi e della spola Pg dipende dal numero di fusi dal numero delle spole e dalla quantit di materiale avvolto su di essa e si ricava dal prodotto dell accelerazione gravitazionale e delle masse Msp e My viste in precedenza 160 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto Le sollecitazioni inerziali vengono identificate in l Sforzi interni causati dalla massa in rotazione del disco la massa rotante del disco produce sforzi interni radiali e circonferenziali identif
174. e dovr tenere conto dei vincoli d ingombro dell intero assieme di tutti i componenti che verr affrontato nel prossimo capitolo In figura riportata la geometria finale 0200 Figura 9 17 Geometria definitiva dell albero rotorico a meno delle quote Lal e La2 156 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto 9 4 Dimensionamento supporto cuscinetti Dalla misura definitiva dei cuscinetti scelti per l istallazione dell albero cavo possibile definire la geometria e la dimensione del corpo del supporto Il corpo del supporto consta di una struttura cilindrica che disponga all interno gli spazi relativi alle sedi per il calettamento dei cuscinetti tenendo conto degli spallamenti ammissibili Il corpo stato progettato con una geometria simmetrica per andare incontro ad esigenze di manutenzione e di semplicit costruttiva la simmetria della geometria interna permette di interscambiare la posizione relativa dei cuscinetti reggispinta ed assiale garantendo la possibilit in caso di danneggiamento di uno spallamento di poter alloggiare il cuscinetto responsabile del sostegno del carico assiale sullo spallamento integro con il semplice rimontaggio in senso opposto del supporto Il pezzo verr realizzato per asportazione di truciolo una geometria poco complicata facilita quindi la realizzazione oltre che rendere pi uniforme l identificazione degli spessori necessari nella fase di dimensionamento Q
175. e l adozione di due materiali differenti per i due elementi al fine di ridurre il peso ed il dispendio di energia nel rispetto dei vincoli imposti dalle sollecitazioni applicate e del costo dei materiali scelti Uno dei criteri guida per la progettazione del componente infatti la necessit di ridurre le masse in rotazione sia per ottenere un risparmio sulla potenza del motore installata per la movimentazione sia per motivi di qualit e sicurezza della lavorazione legata alla velocit con cui il rotore riesce a fermarsi naturalmente nelle condizioni di emergenza senza l ausilio di freni o transitori di arresto questa seconda situazione verr meglio esplicitata in seguito durante la fase di dimensionamento del disco rotorico A valle di queste considerazioni possibile affermare che il tipo di collegamento tra disco e albero cavo debba essere reversibile smontabile e adatto all unione di due materiali differenti Viene scelto di collegare l albero di trasmissione al disco per mezzo di una flangia saldata al tubo resa solidale al disco per mezzo di un collegamento bullonato In figura 9 3 riportata la configurazione base del rotore appena descritto Motore Il motore usato in queste applicazioni come gi anticipato un asincrono trifase regolato da schede elettroniche la cui potenza deve essere determinata in funzione della geometria e prestazioni della macchina La macchina trecciatrice sottoposta a modifica presenta gi
176. e operazioni relative ai tempi morti di lavorazione in tre diversi sottogruppi denominati operazioni base il primo indipendente dal tipo di prodotto e legato alle operazioni di cambio bobina e preparazione macchina per l inizio di un nuovo codice il secondo dipendente dalle dimensioni del cavo e legato ai cambi imposti dai limiti di capienza bobine ed il terzo funzione di diversi parametri di lavorazione che avr ricorrenze pi elevate identificato come tempo di cambio spola Questa suddivisione necessaria per l allocazione dei diversi tempi di fermo sui diversi prodotti che passano in lavorazione Per il calcolo del tempo delle operazioni base appena citate necessario poter determinare la capienza delle bobine utilizzate nel processo di spiralatura ed i tempi delle operazioni elementari che compongono l intero processo La capienza ricavabile tramite un calcolo del materiale avvolgibile in funzione del diametro del cavo avvolto Day identificando il numero di spire ASlon Slat che l area di avvolgimento utile della bobina pu effettivamente accogliere vedi figura 4 4 Figura 4 1 Bobina con spire di cavo avvolto 50 Ottimizzazione e controllo dei parametri di processo elemento a spiralare ehemento spa alato POOO OOOO BARAA AAN h 150 00 Figura 4 2 Sezione delle bobine di supporto a mostrare la capienza in termini di spire di cavo avvolgibili A
177. e presentano ormai un livello tecnologico superiore L utilizzo della schermatura a spirale in costante riduzione proiettato al caso limite in cui la presenza di tale lavorazione sar circoscritta alle sole applicazioni in cui la forte necessit dei pochi vantaggi che essa comporta ovvero miniaturizzazione economicit e resistenza a torsione meccanica la renderanno indispensabile 71 Capitolo 5 Regressione lineare della quantit annua di spiralato prodotto relativa alla totalit dei codici 3000 2500 2000 1500 Totale spiralato prodotto E REGRESSIONE LINEARE 1000 500 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 anni di produzione Figura 5 3 Produzione di spiralato nel periodo di indagine e relativa regressione lineare proiettata ad una previsione dei volumi produttivi relativi ai tre anni successivi A sostegno di questa considerazione i grafici e lo studio riportato in Appendice 3 1 mostrano l andamento di spiralato all interno di cavi in funzione della composizione e dimensione degli stessi evidenziando come nonostante la produzione di cavi composti da molti elementi non si sia significativamente ridotta negli anni o sia in leggera decrescita stia invece calando considerevolmente l impiego del numero di conduttori spiralati al loro interno Inoltre nonostante le quantit di cavi prodotti annualmente si mantenga circa costante indipendentemente dall
178. e sollecitazioni assiali e tangenziali o e t sul bullone o FNy Ares 18 38 16 Mrr 7 18 39 dove A la sezione resistente del bullone d il diametro esterno della bullone ed M la componente di coppia di serraggio responsabile di sforzi di taglio secondo la seguente espressione M 5 8 Cser 18 40 266 Appendice 7 Verificando tramite la relazione definita dalla norma le sollecitazioni in gioco vengono individuate le due classi di bulloni impiegabili in particolare per le condizioni descritte la classe 12 9 garantisce un coefficiente di sicurezza relativo agli sforzi ammissibili pari a 1 3 mentre la classe 10 9 garantisce un coefficiente di sicurezza di 1 03 7 8 Definizione dello scostamento massimo del bordo del disco E stato definito un range di modifica dell angolo y pari ad un grado 0 02 rad a cui corrisponde un incremento del Momento flettente massimo Mfinar alla base del fuso del 1 5 per un valore finale di 117 Nm Il coefficiente di sicurezza relativo alla base del fuso sotto questa sollecitazione sempre nel caso di utilizzo della lega di alluminio di Rsn 90 MPa si riduce ad 1 3 mantenendosi in una condizione di sicurezza Per legare la modifica angolare di y allo spostamento del disco stato necessario ricorrere ad una pesante approssimazione da cui si cerca di cautelarsi tramite l impiego di coefficienti di sicurezza abbondanti Sfruttando lo schema di una lastra piana ret
179. e sono di fondamentale importanza per la definizione di tutte le principali caratteristiche del cavo finale in termini di compatibilit chimica con l ambiente circonstante propriet meccaniche adatte all applicazione di impiego ed estetica del prodotto finito aspetto non trascurabile dal punto di vista commerciale In cavi di grosse dimensioni usuale l impiego di pi elementi di guaina anche all interno del cavo che forniscano una stratificazione e stabilit superiore alla formazione interna dello stesso Conduttore Isolamento Separatore Schermo Filo di drain Guaina interna Armatura Guaina esterna 0 DSJIUpaWUN pi Figura 1 1 Struttura generale di un generico cavo per applicazioni speciali La numerazione identifica i diversi elementi principali individuabili nella composizione del cavo Capitolo 1 1 3 La strategia aziendale Anche in questo settore si sono generati alcuni standard produttivi adattabili alle diverse esigenze dettati dalle produzioni delle pi grandi case costruttrici in grado di fornire un prodotto dall alto contenuto tecnologico a prezzi altamente competitivi grazie ad una forte industrializzazione del processo Le applicazioni pi comuni abbracciate da questi standard non coprono tuttavia molte delle necessit di collegamento in applicazioni minori ed altamente specifiche che necessitano dell ideazione completa dell intero prodotto a partire dalle caratteristiche
180. e un vincolamento assiale e radiale del rotore permettendogli la rotazione attorno al proprio asse La rotazione del rotore generata da un motore tipicamente elettrico a corrente alternata anch esso solidale con il telaio di supporto L azione di supporto del motore e del rotore da parte del telaio deve garantire dei requisiti di disposizione e distanze tali da permettere una corretta ed adeguata trasmissione del moto Il sistema di allarme rottura filo consta in un elemento metallico circolare avvolgente il cavo nel settore di applicazione dei fili che intercetta il fascio di filo rotto sospinto in direzione radiale dalle forze centrifughe repulsive Il contatto del filo con l elemento metallico produce un impulso elettrico di comando per il taglio dell alimentazione al motore 6 6 Identificazione delle criticit del sistema e dei criteri di progettazione L inesperienza nel settore della costruzione di macchine per spiralatura comporta una parziale incognita sull identificazione delle problematiche dei meccanismi di lavorazione delle criticit dei componenti e delle concause da cui questi derivano limitando l efficacia d interventi apportabili e rendendo difficile la definizione dei reali limiti del sistema e dei fattori vincolanti il miglioramento della tecnologia Per poter effettuare interventi mirati al fine di una progettazione ottimale necessario ricondursi per quanto possibile alle situazioni ed ai fenomeni
181. ea con le produzioni effettuate finora e di utilizzare spole per la cui spolatura non debba essere acquistato un nuovo macchinario La demolizione delle linee obsolete e la conversione di questa macchina garantirebbero la potenzialit richiesta dal corretto dimensionamento del reparto 8 linee con un incremento minimo del costo orario machina Il sistema di controllo pi avanzato permetterebbe una gestione immediata e facile dei parametri di processo ed una regolazione della velocit di avanzamento a macchina in funzione regolazione non permessa dal sistema di azionamento delle vecchie linee In fase di conversione possibile apportare alcuni miglioramenti rispetto la tecnologia in sostituzione con la possibilit ideare migliorie tecniche in alcuni sottosistemi della macchina ad esempio il sistema di frenatura al fine di incrementare i risultati qualitativi del processo di schermatura grazie all esperienza acquisita sulle problematiche tecnologiche che l affliggono 5 5 4 Conversione di due linee di trecciatura I vantaggi apportati al reparto dall utilizzo di una macchina convertita in sostituzione delle 4 vecchie linee valgono per la stessa configurazione in cui per ad essere adattate sono entrambe le linee di trecciatura disponibili L incremento del costo orario macchina imputabile al reparto costituito da 2 macchine convertite per un totale di 9 linee crescerebbe del 1 4 rispetto al caso precedentemente citato data l
182. eccanismo di applicazione a quello mantenuto nelle operazioni di spiralatura possibile perci individuando la tensione di lavoro nelle fasi di trecciatura ricondursi alla tensione ottimale che verosimilmente viene impostata dall operatore durante la schermatura a spirale Lo spostamento radiale dei fusi durante l operazione di trecciatura implica una variazione della tensione compensata dal meccanismo del ballerino che grazie ad una molla torsionale opportunamente precaricata mantiene in trazione il fascio di fili che tende a cadere all avvicinarsi del fuso all asse di lavorazione La tensione del filo strettamente legata all escursione del braccio del ballerino e quindi alla coppia elastica della molla torsionale ad esso collegata il cui valore durante l operazione di trecciatutra varia da un minimo ad un massimo relativi rispettivamente alla posizione pi vicina e pi lontana del fuso dall asse di lavorazione L operatore definisce la tensione di lavoro tramite il precarico della molla torsionale come il valore di tensione medio tra quelli appena citati riferibile ad una posizione media di escursione del ballerino Appendice 8 A seguito dell impostazione della tensione ottimale del fascio di fili in relazione alla formazione e diametro degli stessi a macchina ferma stato quindi tensionato manualmente il fascio di fili passante per la puleggia del ballerino portando questo nella posizione media di e
183. ella bobina durante l avvolgimento garantendo un opportuno riempimento della stessa La velocit di avvolgimento del cavo deve essere variabile per poter garantire una tensione del cavo in uscita costante nonostante il diametro di avvolgimento sulla bobina venga incrementato durante la lavorazione a causa dell accumulo di materiale questo pu avvenire tramite regolazione in velocit di un motore indipendente o l utilizzo di trasmissioni come frizioni o giunti ad induzione per la trasmissione del moto di avvolgimento Nastratore molto spesso in serie alla testa o teste di lavorazione posto sull albero di rotazione principale un elemento rotante simile ad una bobina detta padella che supporta un rotolo di nastro avvolto La padella come i fusi libera di girare sul proprio asse e svolgendosi in grado di applicare uno strato coprente di nastro sul cavo schermato La padella dotata di un sistema frenante che non permette lo srotolamento del materiale d apporto e che ne mantenga la giusta tensione di applicazione Il nastro pu essere di alluminio nel caso funga da secondo schermo per il cavo o di poliestere e tessuti nel caso questo serva come stabilizzatore della lavorazione precedente o isolamento dell elemento schermato a spirale dai diversi elementi che andranno a combinarsi con esso nel cavo speciale finale In generale possibile identificare tre diversi sottosistemi di macchina 22 1 Sistema di avanzam
184. ella macchina lungo tutto il percorso che questo deve effettuare durante il processo L operatore prende l estremit del cavo dalla bobina e lo introduce successivamente nella guidafilo nella testa di lavoro e nell anello del sistema di sicurezza rottura filo quindi lo avvolge diverse volte sui tamburi del cabestano per poi fissarla alla bobina di avvolgimento Questo procedimento pi lungo e laborioso dato anche la difficolt di accesso di alcuni punti del macchinario e si cerca di evitare che si presenti tale condizione Le spole di filo avvolto precedentemente riempite vengono quindi installate sui fusi Prima di avviare la macchina i fili disposti sulle spole devono essere 24 La lavorazione di spiralatura macchine e processo vincolati al corpo del cavo da schermare in modo che questo una volta messo in avanzamento trascini assialmente i fili d apporto dando origine alla disposizione ad elica dello schermo grazie alla combinazione con il movimento circolare dei rotori L operatore avvia quindi la macchina ed il cavo comincia ad avanzare passando nella testa di lavoro ed accumulandosi sulla bobina d avvolgimento Nel caso di macchina precedentemente scarica non necessario alcun ulteriore intervento se non la sostituzione delle spole di filo esaurite ed eventualmente della bobina di avvolgimento qualora questa fosse piena e la lavorazione del lotto non fosse ancora terminata Nel caso di macchina carica invece
185. ella propria superficie ancora esposta corrispondono percentuali di copertura inferiori a 100 Nella pratica si definisce schermatura totale il processo che porta a ricoprire oltre il 95 della superficie del cavo La copertura ottenuta al termine di un processo di spiralatura il risultato dato dalla combinazione di diversi parametri tra cui il passo di spiralatura e la velocit di avanzamento del cavo Per la comprensione e l introdurre del concetto di passo di lavorazione o passo di spiralatura utile procedere con l analisi del caso estremo di copertura longitudinale del cavo ovvero situazione in cui i fili di copertura sono disposti longitudinalmente al conduttore da schermare paralleli e a contatto tra loro figura 3 8 Questa condizione corrisponde ad una lavorazione a passo d elica infinito ovvero non avviene nessuna rivoluzione del filo d apporto attorno al corpo del cavo l inclinazione dei fili rispetto l asse del corpo schermato nulla angolo d elica 0 il fascio ricopre interamente la superficie CS 100 e non presenta alcuna periodicit 34 La lavorazione di spiralatura macchine e processo filo d apporto Figura 3 8 Schermatura totale tramite disposizione longitudinale dei fili sul cavo Dato un cavo da spiralare di diametro D ed un del filo di rame di diametro df il diametro medio D del corpo schermato definito come media tra il diametro del conduttore non schermato ed il diametr
186. ella trasmissione Il regime di rotazione e le potenze in gioco rendono come scelta ottimale l adozione di sistemi di trasmissione a cinghia in particolare sistemi a cinghia dentata a sezione trapezoidale Il processo di dimensionamento tiene in considerazione il rapporto di trasmissione scelto precedentemente di 1 3 e porta alla definizione di parametri importanti per l assemblaggio degli elementi di macchina nel rispetto dei vincoli dimensionali importanti per la definizione delle quote ancora incognite relative ai componenti Il dimensionamento avviene seguendo le operazione di selezione e calcolo indicate dalle norme UNI 5296 Dalla potenza trasmessa corretta da opportuni accorgimenti ed il numero di giri del lato motore viene selezionato il tipo di cinghia ottimale L interasse reso disponibile dalla configurazione del telaio ha permesso di selezionare la lunghezza standard di cinghia necessaria e la relativa coppia di pulegge le cui dimensioni garantiscono il rapporto di trasmissione predefinito La larghezza della cinghia standard selezionata di 25 4 mm La larghezza di cinghia il dato che determina la larghezza delle pulegge Lp da cui dipendono i molteplici vincoli d ingombro in direzione assiali presentati precedentemente La dimensione standard delle pulegge atte a supportare la cinghia di larghezza a pari a 25 4 mm presentano una larghezza minima Ly di 16 7mm Alcuni accorgimenti per l installazione impongono che a
187. ello descritto per il sistema guidacavo superiore grazie al quale possibile regolare la posizione del tubo per l ottenimento di un centraggio ottimale Il cinematismo a doppio braccio ad una barra metallica vincolata alle gambe del telaio con la possibilit di essere fissato a diverse altezze tramite il serraggio di un bullone come mostrato in figura 8 6 Tale configurazione permette di andare ad esigenze di lavorazione legate alla comodit delle operazioni e stabilit della lavorazione L abbassamento del sistema durante le fasi di preparazione facilitale operazioni d infilaggio e di attrezzaggio del rotore innalzamenti del sistema a macchina in moto invece riduce il tratto di cavo non guidato aumentando la stabilit del processo e riducendo l entit degli eventuali deviazioni radiali del cavo prodotte dalla tensione disomogenea delle tensioni del filo d apporto Figura 8 6 Sistema di aggancio regolabile del sistema guidacavo inferiore al telaio 141 Capitolo 8 Sommario E stata descritta la struttura del sistema di allarme adottato del quale non sono state apportate modifiche sensibili rispetto ai sistemi ad oggi utilizzati in azienda E seguita la descrizione dettagliata delle diverse funzioni che il sistema guidacavo deve garantire servendosi delle conoscenza sulle diverse complicazioni individuate nei capitoli precedenti Sono state identificate nel sottosistema superiore e sottosist
188. ello spessore di 30 mm che definisce un momento rotazionale di inerzia superiore a quello della geometria definitiva Le inflessioni trovate sul modello del disco in acciaio di spessore 8 mm sollecitato da componenti inerziali portano a concludere che le approssimazioni di inflessioni trascurabili inferiori al millimetro per gli elementi delle flange di attacco dell albero cavo e della flangia di supporto per il cuscinetto dello spessore di 10 mm siano verificate 184 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto 9 5 6 4 Definizione e verifica del collegamento disco rotorico ed albero rotorico Definita la geometria ed il materiale del disco rotorico necessario definire e dimensionare il collegamento alla flangia di supporto solidale con l albero cavo in rotazione per il quale stata definita una bullonatura composta da 10 bulloni del diametro di 10 mm Si rimanda in Appendice 7 10 per il dimensionamento 9 5 6 5 Dimensioni del componente finale Di seguito sono riportati i disegni quotati relativi al disco rotorico definitivo in lega di alluminio 6000 e la configurazione assemblata dei componenti rotorici Ne Figura 9 37 Rotore assemblato tramite collegamento bullonato 185 Capitolo 9 Sommario Dall analisi di tutte le interazioni tra i principali elementi di macchina descritti dal rotore motore e telaio stato possibile ricondursi ad una serie di vincoli necessari a
189. ema inferiore le principali sottocomponenti del sistema guidacavo a cui seguita una descrizione approfondita di entrambi Dall analisi e descrizione del sistema guidacavo superiore emerso il rilevante contributo della boccola guidacavo nelle fasi di applicazione del filo portando la necessit di identificare e commentare alcune relazioni geometriche e parametri di processo utili alle fasi di progettazione Le relazioni geometriche analizzate hanno portato alla definizione di un importante parametro di processo relativo alle massime deviazioni imponibili al filo in applicazione ed alla definizione di alcuni vincoli in merito al posizionamento del punto di attacco dei fili d apporto sul cavo in schermatura Dai vincoli definiti stato possibile definire alcune grandezze limite in relazione ai parametri di lavorazione individuati per i cavi potenzialmente processabili nella macchina identificando alcune restrizioni dalle quali le successive fasi di progettazione saranno condizionate Il capitolo si conclude con la descrizione del sottosistema inferiore descrivendone il dimensionamento ed il relativo sistema di posizionamento regolabile 142 9 PROGETTAZIONE DEL ROTORE E DELL ELEMENTO DI SUPPORTO Introduzione In questo capitolo vengono analizzate nel dettaglio le relazioni che intercorrono tra i principali componenti di macchina ed i vincoli generati dalla loro combinazione con l individuazione di sottocomponenti aggiuntivi rispe
190. ente che ne riduce il valore del 25 nel tentativo di tenere conto dei tempi di fermo macchina e di altri aspetti di carattere tecnologico e psicologico dell operatore che portano ad una riduzione dei reali ritmi produttivi L entit di tale riduzione deriva dalla scelta arbitraria 44 Ottimizzazione e controllo dei parametri di processo del responsabile della progettazione che privo di risorse a livello di personale non in grado di effettuare un lavoro di rilevazione tempi costante ed attendibile ed ha quindi imposto un abbattimento importante al fine di cautelarsi dalla sovrastima delle capacit produttive E sorta dunque la necessit di un pi accurato calcolo dei tempi di lavorazione considerando la dipendenza di questi dal tipo di cavo schermato al fine di dare una stima attendibile sui costi di produzione imputabili ad un reparto da sempre trascurato da questo punto di vista e garantire un controllo superiore in termini di gestione della programmazione produttiva 4 2 Definizione parametri di processo e dati di lavorazione costruzione del processo di calcolo Per l accurata analisi dei tempi di lavorazione relativi ai singoli codici e l identificazione dei sistematici interventi che portano ad un fermo produzione stato utile implementare un programma che porti oltre che alla definizione dei parametri di processo ad un informazione su alcune grandezze massa dello schermo e velocit di trasformazione ideali
191. enti Il braccio fissato ad un albero flangiato imbullonato alla parte superiore del telaio e pu essere orientato in modo da fare coincidere l asse della boccola con l asse di lavorazione della linea 137 Capitolo 8 Figura 8 3 Sistema guidacavo superiore e sistema di allarme rottura filo La boccola metallica delle dimensioni opportunamente scelte a seconda delle dimensioni del cavo da schermare e del filo di copertura accoglie il corpo del cavo e fornisce uno spallamento ai fili disposti in maniera circonferenziale intorno ad esso garantendo il contatto e l applicazione del filo a valle della boccola stessa La funzione della boccola appena descritta strettamente legata ad un ulteriore parametro di lavorazione detto punto di attacco a ovvero il punto in cui 1 fili in svolgimento arrivano a contatto con la superficie del cavo generando l applicazione vera e propria La corretta definizione dei vincoli associati a questo parametro permette di definire le dimensioni ed il posizionamento opportuni del sistema guidacavo ed introduce ulteriori parametri di controllo sulla qualit e funzionalit della lavorazione utili alle successive fasi di dimensionamento e configurazione del rotore Allo scopo di identificare i parametri citati ed arrivare ad un corretto dimensionamento del sistema guidacavo stato necessario approfondire le relazioni geometriche che intercorrono tra i fili il cavo e la boccola scelta per i
192. ento del cavo comprende il cavalletto svolgitore la relativa bobina il sistema di estrazione e movimentazione del cavo e parte del sistema guida cavo relativo alle pulegge di rinvio Sistema di applicazione comprende la testa a spiralare il sistema di allarme il nastratore e la porzione di guida cavo che interessa il tratto di prossimo all avvolgimento dei fili e stabilizzazione in direzione del cavo Sistema di avvolgimento o raccolta comprende il cavalletto avvolgitore la relativa bobina di raccolta e tutti gli organi interessati ad un corretto avvolgimento del prodotto finito sulla stessa La lavorazione di spiralatura macchine e processo E possibile che un telaio possa contenere come nel caso delle macchine dell azienda pi teste a spiralare poste in parallelo garantendo la lavorazione di diversi prodotti simultaneamente In generale si definisce come linea o gruppo di lavoro l unione del sistema di movimentazione e supporto del cavo del sistema di applicazione materiale attuato dalla testa o teste di lavorazione e del sistema di raccolta del lavorato sistema di movimentazione cavo schermato nastratore sistemarottura filo fili d apporto spola sitemi guidacavo testa a spiralare cavalletto bobina di svolgimento CARA cavalletto bobina di avvolgimento odicarico oraccolta Figura 3 1 Struttura generale di una macchina per spiralatura Il processo di lavorazione comincia co
193. entuale disorganizzazione o errore di valutazione sulle necessit relative alle fasi di intervento prefissate La coerenza con il livello di precisione adottato ovvero l approfondimento con un certo livello di dettaglio di un aspetto impone che altri analoghi siano valutati con la medesima importanza al fine di avere risultati sensati e legati fra loro Imprecisioni o lacune dettate da fretta o errori di valutazione sull importanza di certi elementi possono ripercuotersi gravemente a valle dell intero lavoro La conoscenza del contesto di azione fondamentale al fine d interventi mirati e sensati Soluzioni brillanti e tecnicamente valide ma che non riscontrano le esigenze del settore e del committente del lavoro rappresentano tempo ed energie sprecate Il lavoro mi ha insegnato a valutare economicamente in maniera pi consapevole l influenza di molte scelte tecnologiche e produttive ed unire nelle fasi decisionali i diversi aspetti economici e tecnicologici ma anche a contemplare criteri caratteristici delle dinamiche commerciali e di trattativa con i clienti che rappresentano un elemento di completa novit rispetto i normali criteri decisionali influenti sulle scelte di natura tecnica Sommario Sono stati definiti i benefici derivati dall intero lavoro esponendo nel dettaglio le caratteristiche finali raggiunte dalla macchina ideata E stato valutato il costo del lavoro svolto in termini di tempo e risorse impiegate
194. enza dei tempi di fermo macchina decresce stabilizzandosi per pezzature superiori a 20 chilometri ma gi per pezzature inferiori intorno ai 10 chilometri il tasso di crescita della velocit di lavorazione non presenta variazioni significative 58 Ottimizzazione e controllo dei parametri di processo GDB 0 22 233 D 2 mm Velocit di lavorazione Vlav Velocit di trasformazione Vtr Velocit di trasformazione o RY A i N ideale Vtr id o S SS SOG POSSE COSO VID pezzatura m O S n Figura 4 3 Andamento della velocit di trasformazione ideale velocit di trasformazione effettiva e velocit di lavorazione in funzione dei chilometri prodotti dell elemento spiralato relativo al codice GDB 0 22 233 IDE 1 70 507 D 4 78 mm 370 0 350 0 Velocit di 330 0 lavorazione Vlav 310 0 290 0 Velocit di trasformazione Vtr 270 0 250 0 N Velocit di trasformazione ideale Vtr id 5 Aoo VrO S s S S pezzatura m Figura 4 4 Andamento della velocit di trasformazione ideale velocit di trasformazione effettiva e velocit di lavorazione in funzione dei chilometri prodotti dell elemento spiralato relativo al codice IDE 1 70 507 Il calcolo secondo il metodo interno all azienda della velocit di lavorazione definita come semplice prodotto tra la velocita di trasformazione ideale ed un coefficiente correttivo del 25 fa riferimento diretto al solo
195. er la presentazione di preventivi questo avviene tramite l individuazione di un ulteriore sigla posta a lato del codice prodotto Dei singoli cavi prodotti che presentano schermo a spirale individuati da questo procedimento stato quindi aperto il relativo progetto o scheda di lavorazione resa disponibile dal software ed individuate le caratteristiche dimensionali e quantitative del processo di spiralatura diametro dello spiralato e numero di lavorazioni presenti nel codice Noti i codici sui quali incentrare l analisi possibile quantificare le produzioni passate servendosi di un secondo strumento informatico a supporto dell azienda Il programma di gestione aziendale fornisce un elenco completo di tutti i codici ordinati e consegnati al cliente di cui possibile consultare anno per anno i singoli lotti e relativo valore monetario Effettuando per ogni codice di interesse una ricerca entro questo elenco stato possibile registrare la quantit di cavo e di relativa lavorazione di spiralatura in riferimento ad ogni anno di produzione La procedura di ricerca consta nell inserimento del codice prodotto di cui si vuole avere informazioni nella maschera di ricerca del software e visualizzazione della relativa scheda impegni cliente circoscrivendo la selezione ad un definito periodo d indagine La scelta di un intervallo di tempo quanto meno attendibile entro cui svolgere l indagine stato determinato a seguito di u
196. era scelti per mantenere in posizione l albero rotorico Nei calcoli successivi verranno prese in considerazioni le sole forze radiali citate trascurando l influenza delle sollecitazioni provocate da eventuali sbilanciamenti del rotore poich di difficile determinazione e poich la macchina dovr essere bilanciata perfettamente come requisito di installazione Per le masse ipotizzate e per il regime di rotazione massimo considerato possibile identificare le dimensioni del sistema di trasmissione secondo le 251 Appendice 7 formule ed i calcoli illustrati nel Capitolo successivo Per ora possiamo limitarci ad affermare che i motori della potenza necessaria alla movimentazione di sistemi analoghi presentano un regime di rotazione di 1500 giri al minuto in linea con il regime di rotazione del motore gi presente nella macchina in conversione Dalla velocit massima di 500 rpm possibile definire un rapporto di trasmissione 7 tra rotazione dell albero motore ed albero cavo di 1 3 Questi dati unitamente alla stima della potenza massima necessaria per la movimentazione del sistema nella condizione allo spunto definita portano all individuazione delle pulegge impiegare secondo le norme UNI 5256 Gli organi scelti per la trasmissione sono una puleggia del diametro di 164 mm all albero cavo e una puleggia all albero motore di 55 mm entrambe della larghezza di circa 29 mm tenendo conto della presenza di pulegge flangia
197. ere in posizione l albero rotorico Per le masse ipotizzate e per il regime di rotazione massimo considerato possibile identificare le dimensioni del sistema di trasmissione secondo le formule ed i calcoli illustrati nel Capitolo successivo Per ora possiamo limitarci ad affermare che i motori della potenza necessaria alla movimentazione di sistemi analoghi presentano un regime di rotazione di 1500 giri al minuto in linea con il regime di rotazione del motore gi presente nella macchina in conversione Dalla velocit massima di 500 rpm possibile definire un rapporto di trasmissione 7 tra rotazione dell albero motore ed albero cavo di 1 3 Questi dati unitamente alla stima della potenza massima necessaria per la movimentazione del sistema nella condizione allo spunto definita portano all individuazione delle pulegge da impiegare nella trasmissione secondo le norme UNI 5256 Dal raggio della puleggia maggiore Rpu possibile determinare il tiro necessario Tmax alla trasmissione della coppia massima allo spunto C 0 Per la determinazione delle reazioni vincolari in direzione radiale apportate dai cuscinetti necessario conoscere la loro posizione relativa e la distanza a cui questi sono posizionati rispetto la puleggia di traino a cui applicata la forza radiale massima Inoltre necessario conoscere l estensione assiale dei cuscinetti stessi o altezza B da cui deriva l identificazione di un piano medio in posizione B 2
198. erirsi all intervallo ammissibile in riferimento al diametro del cavo 5D lt p lt 17D e numero di fili Nfspr il numero di fili pu essere impostato arbitrariamente attenendosi al vincolo di 14 fili massimo per ogni spola Definiti i dati di partenza segue il calcolo relativo alla sezione del filo Sf diametro e circonferenza media Dm Cem del prodotto spiralato e diametro massimo Dmax dello stesso secondo le seguenti equazioni Dm Dc df 13 1 Ccm Dm 13 2 Dmax Dc 2df 13 3 sf df 13 4 In riferimento ai dati ottenuti viene calcolata la quantit di fili necessaria alla copertura totale longitudinale del cavo Nfsr costituita come gi argomentato da una fasciatura a passo infinito nella quale 1 fili ricoprono il cavo componendo un fascio parallelo al suo asse vedi Capitolo 3 Nfsr Ccm df 13 5 questo numero di fili coincide con la lunghezza complessiva di filo Lfsr utilizzata per ricoprire al 100 un unit di lunghezza Le di cavo schermatura totale Nfsr Lfsr 13 6 Si ricava la lunghezza di filo Lf per ogni unit di lunghezza Le di cavo necessaria alla copertura richiesta CSr lt 100 come la lunghezza necessaria alla copertura totale Lfsr ridotta dall entit di copertura superficiale CSr Lf LfST CSr 13 7 avendo definito un primo passo di tentativo p e conoscendo il diametro medio Dnm del cavo noto l angolo d elica della spiralatura a tramite l equazione seguen
199. esposta C qualcosa nel system subsystem supersystem che possa rimediare ad una rottura del filo o ad una lavorazione scadente nonostante la tensione del filo scorretta durante la lavorazione e Possibilit dell operatore di effettuare riparazioni a fine lavorazione e Adozione di un materiale del cavo capace di deformarsi e sopperire alle variazioni di tensione e Adozione di un materiale schermante dei fili elastico capace di compensare le sovratensioni e sottotensioni C qualcosa nel system subsystem supersystem che possa evitare di avere una tensione scorretta del filo nonostante lo srotolamento della spola non segua l andamento ottimale e Possibilit di movimentare il cavo in lavorazione al fine di ridurre aumentare la tensione dei fili con un allontanamento ed avvicinamento dello stesso alle spole in svolgimento e Al rotore pu essere aggiunto alla rotazione assiale un grado di libert di rotazione rispetto l asse di lavorazione che gli permetta di basculare e mettere in tensione o allentare i fili in svolgimento e Posso implementare un sistema frenante sul filo a valle dello srotolamento della spola Questa soluzione isola il tensionamento del filo dalla dinamica di svolgimento della spola ed utilizzato nell azienda 122 Tensione dei fili ed ideazione di un sistema di frenatura della spola variabile dalle macchine spolatrici che servendosi di due superfici di tessuto affacciate fra loro permetton
200. essario definire e dimensionare il collegamento alla flangia di supporto solidale con l albero cavo in rotazione L unione dei due elementi citati avviene per mezzo di un collegamento bullonato su una circonferenza di diametro Dfm pari a 142 mm concentrica all asse di rotazione del rotore I bulloni devono essere dimensionati in modo da garantire la trasmissione della coppia motrice dall albero cavo al rotore e sopportare le sollecitazioni imposte dal disco in rotazione E possibile identificare la forza di taglio massima Fry max a cui i bulloni sono sottoposti dividendo il valore di coppia massima C 0 stimata in precedenza e relativa allo spunto per il raggio della circonferenza di applicazione dei bulloni Dim 12 Fr max C 0 Dim 2 54 Nm 0 071 m 760 N 18 41 Lo sforzo di taglio Tp a cui sono sottoposti i bulloni risulta Th Fr max Np Ares 18 42 dove n il numero di bulloni e A la sezione resistente del bullone E necessario inoltre calcolare la forza di trazione a cui i bulloni sono sottoposti per l effetto del momento flettente distribuito generato dalle forze inerziali sui fusi Per fare questo si pensato di dividere il sistema disco fuso e considerare una sezione limitata dello stesso relativa all alloggiamento di un fuso come lastra piana vincolata all estremo per mezzo del colegamento bullonato La schematizzazione del modello mostrata in figura dove ad una porzione di lastra di lunghezz
201. essore sy di 30 mm Si ipotizza di costruire il disco rotorico in lega di alluminio serie 6000 materiale che per il proprio rapporto tra propriet meccaniche e peso specifico un ottimo candidato ad assolvere i requisiti definiti in precedenza Il raggio di applicazione Rapp delle spole definito sottraendo al raggio esterno del disco lo spessore di flangia minimo necessario al fuso per essere imbullonato al rotore ed essere completamente contenuto dalla sua circonferenza esterna La lunghezza della flangia di attacco del fuso Ly di 30 mm di conseguenza il raggio di applicazione Rapp a cui i fusi sono imbullonati risulta Rapp Ra Lff 2 310 15 295mm 18 1 Conoscendo il raggio di applicazione dei 16 fusi ed ipotizzando di imbullonarli al disco in posizione verticale cos che il centro di massa delle spole resti sulla circonferenza di applicazione posso definire il momento di inerzia relativo ai fusi dotati di spola Jsp come Jsp My M p1 16 Rapp 3 9 kg m2 18 2 Il momento di inerzia Ja del disco rotorico di peso specifico 2 710 kg m ed il momento di inerzia dell albero cavo Ja di peso specifico 7800 kg m risultano 250 Appendice 7 Ja 1 17 kgm 18 3 Ja 2 1 10 kgm 18 4 E bene notare come la geometria dell albero grazie alla sua ridotta estensione in direzione radiale presenti momenti di inerzia trascurabili rispetto a quelli generati dalle masse e geometria degli alrtri componenti Il mo
202. ettamente adattato alla sua geometria detto girante che fornisce un appoggio d interfaccia con il corpo del fuso e che presenta scanalature necessarie alla funzionalit del cinematismo sopraesposto Il funzionamento dettagliato del fuso riportato in Appendice 4 1 88 Intervento di modifica delle macchine trecciatrici vincoli e requisiti di progetto Figura 6 1 Fusi e spola della trecciatrice La spola costituita da un materiale plastico ABS e presenta una geometria dedicata al collegamento della stessa agli altri collegamenti le flange poste all estremit presentano delle scanalature che permettono il vincolamento alla girante ed il foro passante interno permette il montaggio sull albero principale del fuso attraverso il passaggio del cappuccio fermaspola L avvolgitura dei fasci di filo sulla spola avviene per mezzo di una macchina spolatrice strettamente dedicata non infatti possibile sfruttare la macchina per avvolgitura delle spole di geometria differente impiegate in spiralatura La capienza delle spole definita dall estensione delle flange e del corpo centrale possibile stimare il peso del materiale avvolgibile ipotizzando che il volume disponibile sia interamente occupato dal rame di peso specifico 8920 kg m E possibile in questo modo stimare il peso della spola completamente carica come somma del peso del materiale avvolto e del corpo in plastica per un valore totale di
203. etti iii 157 9 5 Dimensionamento disco rotorico ri 159 9 5 1 Identificazione delle sollecitazioni 160 9 5 2 Configurazione geometrica del sistema fusi rotore 165 9 5 3 Definizione inclinazione massima della configurazione scelta 170 IV Indice generale 9 5 4 Orientazione del fuso ed ingombro in direzione assiale del sistema172 9 5 5 Individuazione dei limiti del sistema definito 174 9 5 6 Definizione geometria spessori e materiale del disco rotorico 178 SOMMATO ah lire pisanii ole li E AEE elia pilo 186 10 DIMENSIONAMENTO DEL MOTORE E DELLA TRASMISSIONE ED ASSEMBLAGGIO FINALE oorrrerrrerrrerrerecercesece seco secneceneceeenseconecnnene 187 Introduzione role nnelblalelro EAT 187 10 1 Dimensionamento del Motore i 187 10 1 1 Velocit massima del motore ee 187 10 1 2 Coppia massima necessama s scs proel al perio 188 TO L 3 Coppia a Terme orata 189 10 1 4 Scelta del Motore iniinis iii 190 10 2 Scelta e dimensionamento della trasmissione e 191 10 3 Assemblaggio finale e definizione delle dimensioni definitive dei cCOmMponeENti serorea nsee e ar E E E eae S OEST E EREE 193 10 3 1 Vincoli e criteri di assemblaggi0 193 10 3 2 Scelta della configurazione e dimansioni finali
204. f Il coefficiente f stato impostato al valore di 2 tipico per le situazioni ipotizzate La verifica descritta stata effettuata tramite la seguente disequazione Orif lt Qrif Olim 18 17 dv sa 257 Appendice 7 7 3 Cuscinetti definitivi individuati per il vincolamento del rotore Fattori di calcolo kr 0 095 ka 14 e1414 X 0 35 Y 0 57 Yo 9 26 Dimensioni principali Coefficienti di carico base Carico limite di fatica Velocit di riferimento Massa dinamico statico Velocit di riferimento Velocit limite d D B c Co Py mm kN kN g min kg 75 130 25 70 2 60 2 5 5600 5600 1 18 Figura 18 4 Cuscinetto a sfere obliquo selezionato lamax 1 z D 130 Dz 117 l 1 2min Fattori di calcolo k 0 025 fo 15 Dimensioni principali Coefficienti di carico base Carico limite di fatica Velocit di riferimento Massa dinamico statico Velocit di riferimento Velocit limite d D B Co mm kN kN g min kg 75 130 25 68 9 49 2 04 3200 1 2 Figura 18 5 Cuscinetto radiale a sfere selezionato 258 Appendice 7 7 4 Dimensionamento flangia albero cavo La flangia di attacco l elemento che fornisce la possibilit di collegare l albero al disco Per garantire un supporto superiore al disco che come intuibile fortemente caricato verso il basso per effetto dei carichi delle spole la flangia viene posizionata nella parte inferiore del disco rotorico in modo da garantire un ulteriore supporto
205. faccia facilmente utilizzabile dall operatore che nonostante si trover con una macchina poco familiare sar agevolato nella gestione dei parametri di processo non dovendo pi eseguire la sostituzione manuale delle ruote dentate Capitolo 3 3 ma potr impostare il passo tramite un interfaccia analoga alle altre macchine La testa progettata per poter accogliere le stesse spole utilizzate dalle macchine trecciatrici perci anche se diverse da quelle utilizzate dalle altre macchine a spiralare l azienda dispone della macchina spolatrice opportuna senza dover incorrere in un ulteriore spesa Il costruttore fornisce come dato caratteristico della macchina una velocit massima di rotazione della testa di 500 rpm tuttavia la velocit indicata potrebbe non corrispondere alla velocit di rotazione effettivamente mantenibile in produzione poich questa dipende non solo dalla potenzialit del motore installato ma anche dalle caratteristiche della lavorazione e dai limiti di altri sottosistemi e componenti della macchina ad esempio sistema di frenatura delle spole descritto nel Capitolo 3 di conseguenza non ipotizzabile un incremento della produttivit in termini di avanzamento La variet produttiva invece verrebbe incrementata grazie alla possibilit della macchina di lavorare cavi con diametro superiore a 7 millimetri permettendo l inserimento dell azienda nel mercato dei cavi per flesso torsione Lo svantaggio pi gr
206. facilmente con l utilizzo della chiave relativa al bullone impiegato ed elimina ogni eventuale interferenza del bullone con gli elementi interni all albero rotorico poich tagliato in modo da far coincidere la faccia interna con la superficie interna dell albero cavo La scelta di questo metodo per il collegamento porta alla necessit di effettuare una verifica sulle forze scambiate tra bullone e albero rotorico riportate in Appendice 7 2 La seconda considerazione da fare riguarda gli aspetti puramente pratici relativi alle fasi di manutenzione smontaggio e montaggio che possono essere effettuate nella realt aziendale da operatori non ben qualificati o in condizioni che impongono operazioni in tempi rapidi perci non cos supportate da un alto grado di attenzione per i componenti Per quanto appena detto ci si vuole cautelare da eventuali sollecitazioni impulsive a cui l albero pu essere sottoposto come colpi di martello nelle fasi di inserimento od eventuali cadute del componente La difficile determinazione delle sollecitazioni e delle situazioni impreviste porta a generare un sovradimensionamento dettato dall osservazione delle macchine gi presenti con la definizione dello spessore finale sg a 5 mm E importante notare come anche l aumento del peso del tubo causato da questo incremento influisca tuttavia in maniera trascurabile sulla necessit di aumentare la potenza installata poich la geometria del componente po
207. ffettuate e degli obiettivi proposti Alla prima porzione di matrice in giallo corrispondente al Failure Mode ed alle prime relazioni causali che interessano l intero sistema di applicazione segue una seconda sottomatrice in blu corrispondente alle implicazioni e concause definite dal sottosistema frenante base descritto per le applicazioni interne all azienda 120 Tensione dei fili ed ideazione di un sistema di frenatura della spola variabile FAILURE MODE Risultato di lavorazione scadente avvolgimento lasco o rottura del filo di copertura Tensione scorretta del filo d avvolgimento durante la lavorazione Srotolamento non ottimale della spola lungo l intero processo C qualcosa nel supersystem che faccia si che la spola segua uno srotolamento ottimale lungo la lavorazione nonostante la coppia frenante fornita non garantisca tali requisiti C qualcosa nel supersystem che possa evitare di avere una tensione scorretta di svolgimento nonostante lo srotolamento della spola non segua l andamento ottimale C qualcosa nel supersystem che possa evitare o rimediare ad una rottura o lavorazione scadente nonostante la tensione scorretta durante la lavorazione C qualcosa nel system che faccia si che la spola segua uno srotolamento ottimale lungo la lavorazione nonostante la coppia frenante fornita non garantisca tali requisiti C qualcosa nel system che possa evitare di avere una tensi
208. fili Nf necessario ad un processo di schermatura generico in funzione del passo servendosi della relazione geometrica tra la disposizione ad elica del filo e quella longitudinale sottesa dall angolo a Nf Lf cos a 3 11 Un importante dato di processo ai fini pratici di una corretta impostazione e preparazione degli elementi della macchina consta nel numero di fili avvolti su ogni spola di lavorazione Nfspr facilmente identificabile dal rapporto tra numero di fili costitutivi dello schermo Nf e il numero di spole utilizzate dalle teste di lavoro Nspl 3 12 Nfsrr Nf Nspl 3 12 Nella pratica il numero di spole impiegato si riferisce quasi nella totalit dei casi alla potenzialit massima messa a disposizione dai fusi della testa di lavorazione tuttavia la fragilit dei fili di piccolo diametro implica a volte la riduzione del numero di spole utilizzato in virt di una numerosit del fascio svolgente superiore e quindi di un incremento della resistenza meccanica dello stesso durante l applicazione Si pu dire in questo caso che il numero di spole funzione dell effetto combinato del numero di fili necessario allo schermo e il loro diametro I parametri di processo dipendenti dalle dimensioni del cavo dai fili d apporto e dalla copertura richiesta sono in definitiva identificabili come i seguenti e passo di spiralatura p distanza espressa in mm tra una spira e la successiva in un tratto di cavo spiralato Il pass
209. fili d apporto provocandone una deviazione dal percorso ottimale e possibile fuoriuscita delle guide Le forze centrifughe possono variare la tensione del filo in applicazione Le superfici di contatto tra filo e guide pu surriscaldarsi e danneggiare 1 materiali L interferenza tra guida del cavo e cavo stesso ad alta velocit provoca surriscaldamenti usura e danneggiamento del cavo in lavorazione 6 6 3 Arresto con bloccaggio immediato della macchina 6 6 3 1 Supersystem Inerzie dovute alla decelerazione repentina degli elementi in rotazione si trasmette al telaio ed all ambiente circostante Il sistema frenante della bobina di svolgimento potrebbe non essere sufficiente a interrompere il moto con la stessa prontezza degli altri sistemi provocando lo svolgimento del cavo dalla bobina di supporto L inerzia della bobina di avvolgimento non frenata da alcun sistema se non dalle inerzie del motore potrebbe continuare ad avvolgere il cavo non pi in avanzamento provocando una sovratensione potenzialmente dannosa nello stesso ed una sollecitazione impulsiva alla puleggia mobile arrivata a fine corsa Intervento di modifica delle macchine trecciatrici vincoli e requisiti di progetto 6 6 3 2 System e Il sistema frenante delle spole potrebbe non essere in grado di garantire il bloccaggio immediato delle stesse con un conseguente svolgimento del fascio avvolto e relativi tempi di fermo macchina per la rimozione e sostituzione
210. fruttato per l avanzamento del cavo avvolto su bobina in altre macchine dell azienda consta invece nella gestione dello svolgimento della spola bobina per mezzo di un sistema di movimentazione dedicato che accoppiato opportunamente con le altre utenze della macchina garantisca una velocit di rotazione dell elemento in svolgimento tale da generare in ogni istante della lavorazione ed in ogni condizione di carico la tensione di lavoro ottimale Le molteplici variabili che direttamente ed indirettamente agiscono sulla tensione del filo nel moto a regime della macchina individuate dall analisi precedente impongono per questa soluzione l impiego di un elettronica importante capace di gestire la combinazione di tutti i parametri misurabili sulla macchina in opera come velocit di lavorazione passo di spiralatura e parametri che necessariamente devono essere definiti dall operatore come ad esempio numero e diametro del fili utilizzati La necessit di impostare all inizio di ogni lavorazione i parametri necessari produce un aumento dei tempi di preparazione della macchina e possibilit di errori da parte dell operatore Il sistema di movimentazione delle spole pu essere implementato da motori aggiuntivi collegati alle spole stesse o da una trasmissione meccanica variabile capace di trasferire il moto del motore principale alle suingole utenze in entrambi i casi si generano costi aggiuntivi non indifferenti associati a com
211. gani in movimento e gli elementi circonstanti come le pareti del telaio 2 Gli spostamenti possono provocare una modifica nei parametri di progetto della macchina l angolo d inclinazione y da cui dipende il valore di momento flettente ammissibile Mfmax potrebbe ridursi e comportare un aumento eccessivo delle sollecitazioni alla base nonch una direzionalit non ottimale del filo studiata appunto per ridurre gli angoli di frizione con la boccola guidacavo E perci necessario verificare che questo parametro vari entro un intervallo limitato al fine di non portare i componenti in esercizio al di fuori di condizioni operative di sicurezza E stato definito uno scostamento del bordo del disco massimo in direzione assiale Vamar pari a 1 mm legato ad una variazione massima ammissibile dell inclinazione Ay La variazione massima dell angolo y stata definita perch comporti un aumento minimo del momento flettente Mfma alla base del fuso pari all 1 5 rispetto la condizione indeformata Il valore Vamax trovato corrisponde a spostamenti massimi in direzione verticale pari allo 0 16 della dimensione maggiore del disco valore ritenuto decisamente cautelativo anche dal meccanico interno all azienda dotato di esperienza pluriennale sulla costruzione delle macchine a spiralare interne Per l approfondimento sulla metodologia ed i calcoli effettuati si rimanda in Appendice 7 8 E stato definito un range di modifica dell angolo
212. garantisca un corretto svolgimento della spola nonostante la coppia d attrito fornita sia costante Capitolo 7 In ogni settore identificato dagli incroci dei due assi viene definito un quesito guida che si riferisca all effetto problematico da risolvere in relazione agli elementi su cui possibile agire messi a disposizione dal system supersystem e subsystem Tramite l utilizzo della matrice stato effettuato un processo di ideazione primario che si limitasse alla definizione di possibili interventi senza entrare nel dettaglio della possibilit pratica e tecnica di poterle realizzare In questo modo il processo ideativo ha spaziato su una vasta variet d interventi e sull ideazione di diversi concept grezzi L individuazione d interventi stata supportata affiancando all analisi una ricerca brevettuale che ha portato alla definizione di alcune soluzioni implementabili Per alcuni di questi prototipi concettuali ritenuti pi interessanti sono stati approfonditi gli aspetti pratici relativi ad una possibile configurazione costruttiva ed implementazione analizzando le caratteristiche ed i limiti dell intervento ideato Verranno ora illustrate le varie idee di intervento in relazione alla situazione e scala del problema definita da ogni settore del system operator e la descrizione dei concept ritenuti pi significativi identificando il quesito corrispondente ed elencando le possibili soluzioni alla complicazione
213. gettazione di una tecnologia base per le quali i costruttori esterni forniscono sicuramente un prodotto pi robusto ed affidabile Fondamentale risulta quindi l attivit di analisi preliminare di tutte le problematiche legate al processo nell ottica di individuare possibili interventi e soluzioni innovative alla risoluzione di problemi che esulano e vanno oltre le problematiche o le necessit che hanno mosso l attivit di ricondizionamento o riprogettazione Questa fase deve essere effettuata con accuratezza e servendosi di una visione d insieme che tenga conto dei diversi aspetti tecnologici economici ma anche di strategia commerciale per questo necessario uno stretto contatto e dialogo con la direzione e tutto il personale coinvolto non limitandosi nelle domande e negli approfondimenti che in prima analisi possono sembrare svincolati dal problema in risoluzione 204 Conclusioni Esperienze acquisite AI valle delle considerazioni appena fatte ho ritenuto utile esporre il contributo significativo generato da questa esperienza che si aggiunge alle nozioni acquisite nell arco del corso degli studi L intero percorso mi ha permesso di rilevare l importanza fondamentale nella programmazione del lavoro e nel saper stimare le risorse necessarie ad ogni fase prefissata in termini di tempo Il tempo utilizzato per un accurata analisi e programmazione del lavoro si riveler sicuramente inferiore a quello prodotto da un ev
214. gettuale consiste nell ideare il rotore come composizione di due elementi un albero cavo a cui collegata la trasmissione ed il motore per il trasferimento della coppia motrice ed un disco rotorico a cui viene trasferito il moto rotazionale tramite un collegamento che lo renda solidale con l albero cavo SOLIDALE PER MEZZO DI COLLEGAMENTO BULLONATO Figura 9 2 Schema dei sottocomponenti rotorici 144 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto Questa decisione deriva da diverse considerazioni di carattere pratico e tecnico una geometria cos costituita facilita l installazione e la manutenzione permettendo di separare un f componente esteso in larghezza come il disco i rotorico da un componente che si estende principalmente in lunghezza come l albero motore riducendo cos le difficolt di estrazione e movimentazione dei componenti dalla macchina Il disco rotorico presenta un diametro considerevole in confronto all albero e Figura 9 3 Rotore composto da i due sottocomponenti albero e disco rappresenta una buona percentuale della massa rotorico messa in rotazione inoltre le sollecitazioni che interessano le due parti sono di natura ed entit differente l albero motore viene sollecitato principalmente dalla coppia motrice e dalle inflessioni dovute alle cinghie di trazione mentre il disco dalle sollecitazioni generate dalla massa dei fusi in rotazione il che porta alla possibilit di considerar
215. gibili dalla macchina L entit di inclinazione y agisce in particolare sulla riduzione del braccio descritto dal punto di attacco del fuso e i centri di massa della spola e del fuso stesso come mostrato in figura 9 22 L inclinazione del fuso comporta considerazioni e possibilit di intervento sulla configurazione rotorica e dimensionamento del disco completamente differenti a seconda del verso di inclinazione perci necessario affrontare le considerazioni che porteranno alla geometria finale separatamente per una condizione di y negativo e la condizione opposta di y positivo Figura 9 22 Configurazione del sistema fusi disco rotorico con possibilit di inclinazione dei fusi 164 verso l asse di rotazione del rotore Progettazione del rotore e dell elemento di supporto 9 5 2 Configurazione geometrica del sistema fusi rotore Le considerazioni appena effettuate portano alla definizione di diverse soluzioni di assemblaggio e configurazione geometrica del sistema fusi disco che vengono ora descritte nel dettaglio Vengono analizzati i vantaggi di ogni configurazione e le relative limitazioni per poter infine arrivare alla definizione della geometria definitiva tramite una scelta oculata che tenga conto di tutte le possibili disposizioni Come anticipato necessario procedere effettuando una separazione tra la configurazione delle diverse inclinazioni dei fusi 9 5 2 1 Inclinazione dei fusi negativa y lt 0 La conf
216. guasti i responsabili della produzione non vogliono adottare In caso di emergenza per rottura filo invece il sistema di sicurezza azzera l alimentazione elettrica al motore eliminando ogni tipo di coppia frenante al rotore il quale si arresta naturalmente per effetto degli attriti in gioco e per il contributo dei fili in avvolgimento frenati dalle spole L arresto del cavo in lavorazione movimentato dal sistema di avanzamento molto rapido grazie alle inerzie rotanti ridotte del tamburo alle velocit di rotazione inferiori dello stesso ed all importante azione frenante imposta alla bobina di svolgimento del cavo l arresto del rotore invece decisamente superiore Lunghi tempi di arresto del rotore combinati all arresto quasi immediato dell avanzamento del cavo in lavorazione fanno si che l applicazione del filo di schermatura proceda su un punto del cavo ormai stazionario con un accumulo di materiale schermante in prossimit di una sezione del cavo stesso Questa dinamica pu portare al danneggiamento irreversibile del cavo nel punto in cui i fasci di fili sono stati accumulati ed alla rottura e fuoriuscita dei fili stessi dalle sedi opportune fenomeni che compromettono Pintera lavorazione e producono fermi macchina lunghi e dannosi La possibilit di ridurre l intervallo di arresto in caso di emergenza quindi un requisito necessario alla riduzione dei danni provocati dalle fermate di emergenza I requisiti ap
217. gura 9 18 Geometria e dimensioni definitive del supporto per cuscinetti a meno delle quota di posizionamento della flangia 9 5 Dimensionamento disco rotorico Per affrontare correttamente il processo di dimensionamento utile analizzare nel dettaglio la relazione funzionale che intercorre tra il disco ed i fusi responsabili come descritto in seguito delle sollecitazioni pi gravose Si ricorda che le lavorazioni modello descritte nel Capitolo 6 impongono come necessit un numero minimo di 16 fusi per la lavorazione di tutte le dimensioni di cavo previste il dimensionamento e la scelta di configurazione geometrica deve tenere conto di questo vincolo assoluto L azione di supporto e collegamento tra fusi e disco rotorico garantita da un collegamento bullonato che sfrutti la flangia di attacco di cui il fuso fornito La dinamica della lavorazione impone che i fusi siano disposti radialmente intorno all asse del rotore descrivendo una circonferenza di raggio Rapp in prossimit di collegamenti bullonati garantendo la direzionalit del filo verso il cavo in lavorazione come mostrato in figura 9 19 159 Capitolo 9 Figura 9 19 Configurazione di assemblaggio circonferenziale a distanda R dal centro di rotazione dei 16 fusi sul disco rotorico Come gi anticipato nel Capitolo 6 le forze inerziali centrifughe che rappresentano una componente di sollecitazione importante per diversi elementi del sistema sono fortement
218. hermato D diametro esterno disco rotorico d4 diametro interno disco rotorico df diametro del filo Dfa diametro flangia circolare dell albero Dys diametro della flangia della spola Dfm diametro medio di flangia dell albero Dn diametro medio del cavo schermato Dmg diametro medio della bobina di cavo Dn diametro esterno del cavo schermato Dot diametro rotore totale disco fusi E modulo di elasticit Fa sollecitazione assiale al cuscinetto Fa forze di attrito collegamento bullonato F attr nec forza di attrito necessaria Fu forza elastica generata dalla molla Fest forze esterne agenti sui bulloni Sin sollecitazione limite classe bulloni Fmax freccia massima della lastra circolare FN forza premente dell elemento frenante FN forza normale totale al bullone FN w forza normalefreno per ottenere Tfiay FN forza di precarico dei bulloni F par forze d inerzia parallele asse del fuso Fer forze d inerzia perpendicolari all asse del fuso F forza radiale repulsiva al fuso F tot forza radiale repulsiva dei 16 fusi F forze radiali cinghia di trasmissione Frmax forza di taglio massima alla flangia H reazione vincolare assiale del cuscinetto H altezza del bordo esterno del disco hy altezza spallamento bordo del disco hy altezza centro di massa del fuso h altezza centro di massa della spola Hr altezza massima all interno del telaio I momento d inerzia sezione base del fuso Ja momento d inerzia albero rot
219. i variatore meccanico Figura 3 5 Schema costitutivo della Macchina 1 28 La lavorazione di spiralatura macchine e processo trasmissione a coppiadi ingranaggicoppia di ingranaggi trasmissione meccanica a frizione Figura 3 6 Schema costitutivo della Macchina 2 Figura 3 7 Schema costitutivo della Macchina 3 e Macchina 1 comprende tre linee di spiralatura ognuna di esse composta da un albero principale su cui sono calettate due teste di lavoro ed un nastratore in serie Le teste di lavoro sono composte da due rotori che complessivamente supportano 8 spole di filo come mostrato in figura 3 3 Le due teste in serie ruotano in senso opposto per permettere la lavorazione di schermi a spirale in ogni senso di avvolgimento e in casi 29 Capitolo 3 30 particolari la costruzione di una doppia spirale incrociata Durante la lavorazione entrambe le teste sono messe in rotazione e non c la possibilit di disabilitare la rotazione di una delle due in quanto i rotori sono accoppiati meccanicamente all albero principale tramite un giunto Ogni linea messa in funzione da un motore asincrono regolato da inverter che agisce sulla rotazione dell albero di calettamento delle teste e sul movimento di avanzamento del cavo tramite il cabestano di estrazione collegato meccanicamente all albero principale e regolabile in velocit tramite un variatore meccanico Il cavalletto avvolgitore della bo
220. i adottare una molla torsionale precaricata e resa solidale con il ballerino tramite un tappo di regolazione in analogia al sistema proposto dal fuso della trecciatrice stata scartata per diverse problematiche la necessit di creare il tappo di regolazione impone l ideazione e costruzione di un componente aggiuntivo inoltre la molla torsionale deve essere alloggiata all interno della boccola di supporto per ovvi motivi di ingombro il che impone un limite alle dimensioni dell elemento elastico impiegato e del suo braccio di torsione Le coppie ottenibili con molle di queste dimensioni sono limitate rispetto quelle che si possono raggiungere tramite l impiego di molle a compressione applicate su un braccio ulteriore solidale al ballerino La regolazione del precarico permessa dal tappo di regolazione non garantisce un elevata sensibilit nelle operazioni di precarico della molla incrementando e decrementando la coppia torcente di valori discreti dato il meccanismo ad incastro mostrato in Appendice 4 1 L unico vantaggio significativo riconducibile all utilizzo di una molla torsionale identificabile nell insensibilit alle forze inerziali centrifughe da cui il cinematismo dotato di molla a compressione e pistoncino invece afflitto Tuttavia la possibilit di inclinare il fuso e la massa contenuta dei due componenti appena citatati permette di ridurre e considerare trascurabile il contributo inerziale generato dalle for
221. i codice il cui lotto corrisponde ad una dimensione media Ln i Il numero di cambi bobine di svolgimento ed avvolgimento ncbs ncba di ogni codice sono ricavati dall equazioni 14 4 e 14 5 in riferimento agli argomenti trattati nel Capitolo 4 225 Appendice 3 ncbs Lm il Capienza bobina di svlgimento 14 4 ncba Lm Capienza bobina di avvolgimento 14 5 Se il numero di cambi bobina calcolato inferiore ad uno significa che mediamente la produzione dei lotti di tale codice completabile senza la necessit di ricorrere alla sostituzione delle bobine di supporto e di conseguenza ad ogni metro di prodotto spiralato non sar imputata nessuna riduzione di tempo utile di lavorazione Se il numero di cambi superiore ad uno significa che mediamente per il completamento della lavorazione del codice in oggetto necessaria pi di una bobina di alimentazione e o di avvolgimento Si ricava in questo caso il tempo di cambio bobina medio Teb m i min m dell i esimo codice imputabile alla produzione di ogni metro di cavo spiralato con le seguenti relazioni Teb mi Tcbs mi Tcba mji 14 6 Tcbs m i Tcbs ncbs Lm 14 7 Tcba m i Teb ncha Lm i 14 8 Dove Tcb e Tcbs sono il tempo di cambio bobina di avvolgimento e svolgimento definiti nel capitolo precedente Allocazione del tempo di Cambio Spola Per ogni codice possibile ricondursi alla quantit di materiale schermante impiega
222. i e quindi di momento flettente da approssimazioni sulle dimensioni e sul posizionamento dei cuscinetti nella fase di verifica stata presa in considerazione la situazione di spessore minimo tra quelli ipotizzati per l albero cavo stesso Come prima ipotesi viene considerata una sezione circolare cava di diametro interno di 65 mm e diametro esterno 70 mm ovvero l opzione di albero pi sottile tra le tre proposte in fase di determinazione dei cuscinetti a sfera per uno spessore dell albero sa di 2 5 mm La determinazione dello stato di sforzo viene effettuata nel punto pi sollecitato ovvero in prossimit del cuscinetto a figura 9 16 9 3 2 Verifiche di resistenza statica ed a fatica ed inflessioni Il criterio di resistenza statica secondo sforzo equivalente di Von Mises ed il criterio di resistenza a fatica secondo il modello di Sines risultano ampiamente verificate Si voluto accertare tuttavia l entit delle inflessioni dell albero di spessore definito sotto il carico radiale in quanto possono essere responsabile di movimenti eccessivi dell albero e vibrazioni indesiderate Applicando il metodo analitico del principio dei lavori virtuali stata calcolata una freccia massima in prossimit della puleggia di trasmissione Va max pari a 0 001 mm Il risultato stato confrontato con una simulazione FEM confermando l ordine di grandezza degli spostamenti trovati tramite il metodo analitico 154 Progettazione
223. i ed imposti sulla base delle considerazioni frutto del lavoro svolto nei capitoli precedenti e prendendo a riferimento le attuali tecnologie rese disponibili da altri costruttori nel settore di macchine per spiralatura Questi requisiti anche se non imprescindibili rappresentano il criterio guida seguito nelle diverse fasi di progettazione e determinano dunque delle variabili fortemente influenti sul dimensionamento e geometria finale dei componenti progettati l La macchina dovr essere gestibile con un alto grado di familiarit dagli operatori attivi sulle spirali gi presenti nel reparto presentando analogie nel funzionamento e nella preparazione del processo Le operazioni relative alla preparazione della macchina ed ai cambi degli elementi consumabili spole devono poter essere effettuate con facilit e velocit in ottica di riduzione dei tempi morti di lavorazione La macchina deve essere in grado di operare con le spole supportanti la quantit di materiale massima in relazione alla capienza resa disponibile dalla stessa al fine di ridurre al minimo il numero di cambi spola ed i tempi morti che ne derivano Capitolo 4 Questo porta alla necessit di progettare la macchina affinch sopporti le sollecitazioni generate da una massa rotante delle spole massima di 2 8 kg ad un regime di rotazione ritenuto in linea con le potenzialit delle macchine attuali In ottica di miglioramento delle tecnologie ad oggi in uso nel repart
224. iali impiegati permettendo di generare un bilanciamento ottimale e dedicato per ogni sistema Gli organi di bilanciamento 4 constano di due barre filettate 11 avvitate agli elementi del corpo in modo che i loro assi sottendano un angolo di 90 Contrappesi 12 avvitati sulle barre filettate agiscono su bracci diversi in funzione della posizione in cui sono fissati apportando un contributo in massa necessario allo spostamento del baricentro del sistema La configurazione a v di 90 delle barre filettate facilita le regolazioni sulla posizione del baricentro in direzione orizzontale 132 Tensione dei fili ed ideazione di un sistema di frenatura della spola variabile 7 5 2 Pista strusciante La pista l elemento su cui viene applicata la forza di attrito dell elemento frenante consumabile deve perci essere adatta garantire in superficie un sufficiente coefficinete di attrito unitamente a presentare bassi tassi di usura Per compatibilit con il ferodo dell elemento frenante stato scelto come materiale un acciaio bassolegato che presenta le caratteristiche richieste oltre che una facile reperibilit ed economicit La pista deve essere solidale alla spola in rotazione in quanto la coppia frenante generata dallo strusciamento deve opporsi al moto di svolgimento del filo Dal sistema del fuso utilizzato in trecciatura disponiamo di una girante plastica perfettamente adattata alla geometria della spola come antici
225. icabili dalle equazioni che descrivono il modello di dischi sottili messi in rotazione per il quale si pu considerare uno stato di sforzo piano sollecitazioni interne assiali nulle Il valore massimo delle sollecitazioni si manifesta all intradosso punto nel quale gli sforzi radiali or sono nulli e quelli circonferenziali 609max sono descritti dall equazione A a a 2 2 al i 2 COmax y Po re ri y Pore 1 TE 9 3 dove a descrive il rapporto re ri con re il raggio esterno del disco ed ri il raggio interno mentre rappresenta il regime di velocit di rotazione del disco stesso Forze radiali delle spole in rotazione l accelerazione centripeta generata dal moto rotazionale delle spole e dei fusi attorno all asse del rotore genera forze repulsive di inerzia legate alla massa degli elementi supportati dal disco E possibile in analogia al modello di rotori di turbomacchina definire una forza radiale totale Friot come somma delle forze repulsive di ogni elemento disposto sulla circonferenza di applicazione del rotore Fri 16 M Mp Rapp 0 9 4 dove Msp e M sono rispettivamente la massa della spola e del fuso mentre Rapp il raggio a cui i fusi sono fissati al disco rotorico Dalla forza totale cos calcolata possibile ricavare noto lo spessore Sa ed estensione radiale re del rotore una pressione pe agente sulla superficie esterna del disco dividendo la forza radiale per la superficie del bordo es
226. iciente adimensionale a re ri pari a 7 ed un coefficiente di Poisson di 0 3 possibile riscrivere l equazione mantenendo come incognita lo spessore del disco S4 min che garantisca la resistenza meccanica dello stesso con il relativo grado di sicurezza _ V3V 2187 Fr2 51200 n olim 00 w m Rapp 27 3Fr sd ai 160 x Rapp olim 00w 9 28 Immettendo il valore delle variabili relative alla configurazione geometrica del disco nelle condizioni di funzionamento descritte si ottiene per un coefficiente di sicurezza di 1 5 uno spessore minimo necessario del disco in lega di alluminio Sdsmin AI di 6 2 mm mentre lo spessore minimo per l adozione dell acciaio Sa min Fe510 risulta di 5 mm 181 Capitolo 9 Sdsmin AI 6 2 mm Sdsmin Fe510 5 mm Calcolando la massa dei dischi della geometria definitiva evidente un netto risparmio in termini di peso del disco rotorico in alluminio per un peso di 6 kg contro i 13 kg relativi al disco in acciaio di spessore 5 mm che definisce un risparmio del 60 sulle masse in rotazione Individuato uno spessore limite di soglia che garantisca la resistenza meccanica ora necessario verificare l entit delle inflessioni relativa alle geometrie ed i materiali definiti Il controllo delle inflessioni e deformazioni del disco rotorico di fondamentale importanza per il contenimento di due fenomeni principali 1 Le deformazioni eccessive possono portare ad un interferenza tra gli or
227. icrofoni altoparlanti e cuffie trovano nello schermo a spirale un interessante compromesso tra requisiti meccanici economici e requisiti di protezione dai disturbi Le basse frequenze di trasmissione delle apparecchiature trattate in questo settore non portano all effetto indesiderato di induzione elettromagnetica causata in alte frequenze dalla corrente circolante nelle spire dello schermo rendendo possibile l impiego di tale tecnologia Molte applicazioni richiedono un elevato grado di miniaturizzazione del conduttore ed un elevata flessibilit ad esempio cavi per il collegamento di microfoni o strumenti musicali devono essere poco ingombranti e molto flessibili per permettere percorsi vari alle linee di alimentazione sul palcoscenico di concerti ed il movimento durante le esibizioni Un altro esempio di applicazione in cui chiesto un elevato grado di miniaturizzazione sono i cavi per il collegamento di cuffiette di lettori musicali lettori mp3 e lettori cd che devono essere flessibili poco ingombranti e devono poter essere facilmente riposte dopo l utilizzo L elevata economicit inoltre rende lo schermo interessante per l abbassamento dei costi finali ed una soluzione vantaggiosa per queste applicazioni in cui l efficacia schermante garantita dalla spirale ritenuta sufficiente 2 3 2 Cavi robotica per flesso torsione I cavi speciali trovano largo impiego nel settore dell automazione dove garantiscono il trasfe
228. idacavo relativo al sistema di applicazione in analisi consta di elementi direzionali che definiscono il percorso del cavo in schermatura secondo l asse di lavorazione della testa a spiralare La funzione di guida del cavo legata ai requisiti di qualit dello schermo un eventuale disassamento del cavo stesso rispetto l asse di rotazione del rotore comporterebbe situazioni di sovratensione e sottotensione periodica ai fili in svolgimento dalle spole che ruotano attorno al corpo da schermare Queste variazioni di tensione dovute alla diversa distanza tra punto di applicazione dello schermo e punto di svolgimento dalla spola nei riversi punti circonferenziali della traiettoria descritta in rotazione pu causare soprattutto per alte velocit di rotazione vibrazioni sul sistema di frenatura variabile progettato o nel caso di sistema di frenatura costante vibrazioni importanti sui fili in svolgimento Dal punto di vista opposto il sistema deve anche essere in grado di ridurre al minimo l effetto deviante che proprio i fili a tensione disomogenea provocano sul cavo generando il disassamento dello stesso e le relative complicazioni Il sottosistema offre inoltre nella parte superiore una funzione di spallamento e guida ai fili d apporto necessaria alla giusta applicazione degli stessi ed al contenimento degli spazi relativi al processo di applicazione dello schermo Il sottosistema guidacavo la composizione di due elementi princi
229. igurazione a y negativi permette un ampio margine di inclinazione in quanto l angolo pu estendersi da un minimo di 0 ad un massimo di 90 senza incorrere in interferenza con l asse di passaggio del cavo come mostrato in figura 9 23 Asse di lavorazione N i 1 1 1 I i i Figura 9 23 Configurazione del sistema fusi disco rotorico corrispondente ad angoli di inclinazione del fuso negativi La configurazione a sbalzo verso l esterno tuttavia si scontra con i vincoli dimensionali della cassa esterna a causa dell esteso diametro Dror della geometria complessiva oltre al diametro del disco deve essere tenuto conto della lunghezza prodotta dalle spole a sbalzo calcolabile come Ly gt sin Y dove Ly la lunghezza complessiva del fuso E possibile non tenere conto dello spazio necessario all estrazione della spola Lestr figura 9 26 poich possibile sfruttare l apertura del portellone anteriore per effettuare le operazioni di fissaggio e smontaggio della stessa La necessit di intervenire sui fusi per l installazione della spola del filo d apporto e sulla regolazione del sistema frenante hanno portato alla definizione di uno spazio minimo da lasciare circonferenzialmente nell installazione tra la base di un fuso e quella del fuso successivo L iterasse appena descritto stato stimato a 70 80 mm in relazione agli spazi necessari per le operazioni descritte 165 Capitolo 9
230. igurazione possibile di reparto presenta il mantenimento delle macchine ad oggi utilizzate a seguito di un ricondizionamento dei sistemi di sicurezza e delle trasmissioni meccaniche ormai obsolete della macchina che non rispetta le norme anti infortunistiche Tale configurazione non comporterebbe alcun cambiamento alla produzione se non una facilitata modulazione e gestione della macchina garantita dai nuovi sistemi di trasmissione La seconda possibilit consta nello smaltimento della macchina fuori norma e acquisto di nuove teste a spiralare con un investimento intuitivamente pi elevato ma la possibilit di disporre di una tecnologia sicuramente pi avanzata e che garantisca un controllo superiore sulla lavorazione L ultima alternativa si permea sulla possibilit di convertire due macchine per trecciatura ormai fuori uso e destinate allo smaltimento in teste a spiralare L architettura della macchina per trecciatura analoga alla spiralatrice testa di lavoro in un volume chiuso sistema di traino per l avanzamento del cavo e cavalletti per la bobina di svolgimento ed avvolgimento offrendo una base perfetta per l implementazione di un nuovo macchinario che sfrutti i moduli gi presenti L aspetto pi interessante di questa opportunit si presenta sotto forma di un potenziale incremento di variet e flessibilit produttiva le macchine del reparto oggi esistente non possono lavorare e schermare cavi con diametro De 66
231. imitata nel punto superiore e nel punto inferiore da due microinterruttori Quando la puleggia mobile arriva al termine dell escursione possibile a causa dell avanzamento del cavo il contatto tra questa ed il microinterruttore attiva il motore elettrico installato sul cavalletto che mette in moto la bobina di avvolgimento la quale raccogliendo il materiale lavorato comporta la risalita della puleggia mobile Il moto di risalita della puleggia mobile termina al contatto con il microinterruttore superiore che disattiva il motore e ferma l avvolgimento del cavo sulla bobina Questo processo mantiene la tensione del cavo costante e pari a P 2 dove P il peso della zavorra montata sulla puleggia mobile e garantisce un utilizzo non continuo del motore con l eliminazione della componente elettronica associata a meno di due microinterruttori di elevata reperibilit basso costo di sostituzione e rapida manutenzione 6 4 3 Sistema di applicazione Il sistema di applicazione l elemento critico della macchina dove si concentrano le problematiche maggiormente limitanti le potenzialit della lavorazione Le fasi di progettazione successive si riferiscono dunque allo sviluppo di questo sistema Il sistema deve essere progettato in funzione delle caratteristiche e vincoli sopra esplicitati in un ottica di rispetto dei requisiti minimi ma anche in una prospettiva di miglioramento dei risultati ottenibili con le tecnologie utilizzate fin
232. implementata Sommario A seguito di una descrizione delle macchine trecciatrici di partenza e dei loro componenti principali sono stati descritti gli obiettivi del processo di progettazione identificando un diametro minimo di 0 7 mm e una diametro massimo di 20 mm in relazione alla dimensione dei cavi potenzialmente schermabili a seguito della conversione della macchina Sono state definite le prestazioni di riferimento in termini di velocit di rotazione del rotore ispirandosi allo stato dell arte delle tecnologie disponibili da altri costruttori ed identificando una velocit massima orientativa del rotore pari a 500 rpm La divisione del sistema di spiralatura in tre sottosistemi di movimentazione del cavo di applicazione dello schermo e di raccolta del prodotto lavorato ha permesso di identificare una soluzione di intervento in relazione ai sistemi di movimentazione e di raccolta del cavo servendosi di apparecchiature esterne mentre ha definito come sistema critico e centrale nella fase di ideazione della macchina il sistema di applicazione del filo E stata svolta una descrizione ed analisi approfondita del sistema di applicazione tramite un analisi funzionale che ha messo in evidenza i componenti principali del sistema e le relazioni migliorabili e dannose che intercorrono tra questi Dall analisi funzionale stato possibile identificare le componenti potenzialmente migliorabili e che possono rappresentare possibili limiti
233. in cui ci si serve dell ultimo prodotto per avviare la lavorazione l operatore dovr attendere che il tratto di cavo usato come traino esca dalla linea di lavorazione avvolgendosi sulla bobina di prodotto finito precedente a questo punto all interno della macchina si trova solo il nuovo cavo da schermare ed possibile tranciare la connessione dei due elementi creata in fase di infilaggio e procedere alla sostituzione della bobina di avvolgimento con una nuova destinata ad accogliere il nuovo prodotto in lavorazione All operatore avviata la macchina non resta che monitorare la lavorazione osservando il prodotto schermato in uscita assicurandosi che non presenti lacune nel caso il sistema di sicurezza rottura filo fallisca e aggiustando alcuni parametri di lavorazione in corso d opera per migliorare la qualit della fasciatura In molte lavorazioni la quantit di filo accumulato sulle spole non sufficiente a terminare la lavorazione di un lotto l operatore quindi controlla visivamente la quantit di filo rimasta sui rocchetti e ferma la macchina quando il materiale d apporto sta per terminare procedendo alla sostituzione delle spole La schermatura provoca un aumento del diametro del cavo possibile perci che il materiale accumulato sulla bobina di svolgimento a seguito della lavorazione non possa essere accolto totalmente dalla bobina di raccolta di pari dimensioni in questi casi l operatore sostituisce la bobi
234. inghia in esercizio ed al pretensionamento della stessa L albero deve quindi garantire determinate caratteristiche di resistenza sopportando con l opportuno gradi di sicurezza le sollecitazioni applicate e presentare un inflessione compatibile con i criteri progettuali necessario dunque determinare l entit delle sollecitazioni per definire lo spessore necessario La determinazione di molte delle sollecitazioni dipende dalla geometria degli altri componenti e dalle condizioni di utilizzo della macchina non ancora definiti perci necessario partire dalla generazione di alcune ipotesi relative a tali dati per effettuare una stima delle forze applicate e verificare in un secondo momento che le ipotesi effettuate siano realmente cautelative e coerenti con le decisioni progettuali effettuate Stima della coppia massima all albero cavo La coppia massima trasmessa all albero si presenta all avviamento della macchina e dipende dal momento d inerzia dei componenti messi in rotazione e dall accelerazione del transitorio di avviamento Determinazione dell accelerazione massima L accelerazione massima di avvio della macchina dipende dalla potenza installata del motore ma anche da molti parametri di lavorazione uno tra questi ad esempio il numero e la sezione dei fili di copertura adottati nella lavorazione la cui tensione nelle fasi di avviamento generata non solo dal sistema frenante del fuso ma anche dall inerzi
235. inizione dei limiti tecnologici e di sicurezza relativi alle macchine spingendo ad analizzare diverse possibilit d intervento La variet e la potenzialit produttiva futura viene stimata tramite un analisi e regressione dei dati relativi alle produzioni effettuate in passato dall azienda La stima effettuata permette di definire le necessit produttive del reparto e di valutare le diverse soluzioni d intervento ipotizzate Individuata come soluzione pi vantaggiosa quella di riprogettazione interna di una macchina per spiralatura viene adottato un metodo sistematico per l individuazione delle criticit legate a tale tecnologia approfondendo le problematiche legate alla tensione e svolgimento del filo durante l applicazione dello schermo A valle di questo processo stato riprogettato il sistema di spiralatura con particolare attenzione alla dinamica di svolgimento del filo ideando un sistema di frenatura controllata delle spole Il lavoro si chiude con valutazioni sulla profittabilit economica e produttiva di un lavoro di analisi ed intervento completo cos strutturato Parole chiave schermatura di cavi reingegnerizzazione di processo previsione della produzione macchina spiralatrice tensionamento controllato del filo sistema di svolgimento della spola XVII ABSTRACT This document would present a re design process of the spiral cable manufacturing cycle The analysis starts from a product design guideline descri
236. installato un motore asincrono che nella vecchia applicazione doveva movimentare il meccanismo d intreccio dei fusi per la lavorazione di trecciatura ma anche il tamburo di estrazione per la movimentazione del cavo nonch il moto di avvolgimento della bobina di prodotto finito a valle della lavorazione perci possibile che la potenza installata sia compatibile con quelle richieste dalla nuova applicazione ed 145 Capitolo 9 quindi necessario tenere in considerazione la possibilit di riciclare il motore presente al fine di ridurre i costi d intervento ed evitare problemi di ingombro ulteriori 11 motore presente perfettamente adattato alla cassa del telaio Fusi I fusi scelti sono quelli progettati nel Capitolo 7 dotati del sistema di frenatura variabile Telaio Il telaio l elemento che offre l alloggiamento a tutti i componenti e che ne impone i vincoli dimensionali sull estensione e posizionamento questo presenta un volume utile limitato per l alloggiamento dei componenti all interno ed un posizionamento predefinito dei fori di passaggio che determinano la posizione degli assi di rotazione della macchina La configurazione del telaio da cui parte la fase di progettazione quella sprovvista di piste per trecciatura come mostrato in figura 2A B RS Figura 9 5 Motore asincrono Figura 9 6 Fuso impiegato Figura 9 4 Telaio 9 2 Vincoli di assemblaggio e sottocomponenti di collegamen
237. io Rapp di applicazione stato determinato dai pasaggi precedenti e definito di 298 mm Il grafico successivo mostra il momento flettente massimo Mf Y alla base del fuso in fuzione dell angolo di inclinazione y ed alla velocit di rotazione della macchina Nel grafico possibile individuare il settore relativo alle inclinazioni del fuso ammissibili ovvero ad angoli y maggiori o uguali al 175 Capitolo 9 valore limite ymax definito secondo la configurazione scelta pari ad un valore di 41 L intersezione delle curve relative al momento flettente Mf Y con la linea che descrive il momento massimo limite Mfamm Rsn in funzione della resistenza del fuso definisce la velocit massima di rotazione max del disco che il fuso in grado di sopportare Ancora una volta l assenza di informazioni certe sul materiale del fuso e sulla modalit di costruzione porta a dover effettuare un ipotesi cautelativa E stato considerato come materiale impiegato per la costruzione quello con propriet meccaniche inferiori corrispondenti ad un carico di snervamento Rsn di 90MPa ed a cui corrisponde secondo le relazioni viste un momento flettente limite Mfamm 90Mpa di 115 Nm Considerando langolo di inclinazione massimo Ymax di 41 eguagliando il momento descritto dall equazione 9 21 al momento massimo ammissibile trovato Mfamm definita una velocit di rotazione massima max di 337 rpm a cui la macchina per effetto del
238. io all erogazione delle coppie motrici trovate E evidente come il valore critico delle forze in gioco corrisponda a quello della coppia allo spunto C 0 generato da un accelerazione sostenuta di corpi a momenti d inerzia importanti L erogazione della coppia massima stimata pari a 16 8 Nm garantita da motori individuabili su cataloghi di diversi costruttori con la serie 90 per una potenza installata minima di 2 5 CV La potenza individuata pari al doppio di quella installata mediamente per la movimentazione delle macchine a spiralare interne genera considerazioni sull economicit dell alimentazione in termini di costo di energia elettrica impiegata Inoltre i motori prescelti presentano dimensioni incompatibili con l alloggiamento previsto per il motore all interno della cassa come esposto dalle considerazioni e vincoli presentati nel capitolo precedente questo comporta la necessit di installare il motore esternamente al telaio costruendo un supporto aggiuntivo nella parte sottostante alla cassa la cui configurazione permetta l opportuno collegamento all albero rotorico Queste complicazioni hanno portato alla necessit di rivalutare la stima sull accelerazione massima imponibile alla macchina in condizioni di pieno carico all avvio essendo questa una variabile poco influente se non trascurabile sulla riduzione dei tempi di lavoro e prestazioni della macchina una riduzione di qualche secondo sull intervallo
239. ione svolge la spola agendo con una forza di trazione Tf pari alla tensione dei fili sul raggio di materiale avvolto Rs generando una coppia di 115 Capitolo 7 svolgimento che mettendo in rotazione la spola contrasta la coppia resistente Cr data dai momenti di inerzia e dalle eventuali coppie frenanti Cp Tf Cr R 7 1 Cr Crin Cir 7 2 Clin Ws Jsp 7 3 Crin si riferisce alle coppie generate dall opposizione alla rotazione generata delle inerzie della spola ed accelerazione della stessa mentre Cp corrisponde alla coppia resistente generata da un eventuale sistema frenante della spola Materiale avvolto Tf vt Corpo spola Figura 7 4 Azioni agenti sul sistema spola filo nelle fasi di svolgimento La riduzione continua del raggio di spola R causato dallo svolgimento di materiale genera una decrescita del momento di inerzia Jsp associato alla massa in rotazione inoltre la velocit di sfilo vt costante dipendente dai parametri di processo e dalla velocit di lavorazione vrav comporta una un aumento della velocit di rotazione della spola durante il funzionamento a regime essendo applicata ad un braccio R in decrescita generando appunto un accelerazione ws della spola stessa Questi fenomeni modificano la componente inerziale della coppia resistente comportando una variazione della tensione nel filo in svolgimento E possibile definire una legge di variazione del raggio e della coppia inerzi
240. ione scelto Tm e le perdite di trasmissione nd la coppia massima Cm mar all albero motore data dall equazione C 0 tm _ Jtot tm nd E tm Cmmax 10 1 La trasmissione a cinghia che stato deciso di adottare estremamente adatte a questo tipo applicazioni presenta un coefficiente di perdita nd stimato mediamente a 0 95 La coppia massima Cm max al motore risulta quindi secondo l equazione pari a 16 8 Nm 10 1 3 Coppia a regime La coppia che il motore deve essere in grado di fornire durante il funzionamento a regime ovvero a velocit del rotore costante ed accelerazione angolare dello stesso nulla quella necessaria a vincere la coppia resistente causata dagli attriti dinamici degli elementi in movimento e dalla resistenza alla rotazione del disco rotorico causata dal vincolo dei fili in tensione ed in applicazione sul cavo il fascio di fili tensionato grazie al sistema frenante delle spole genera infatti un impedimento alla rotazione La coppia generata da questo impedimento corrisponde ad una coppia di avvolgimento per la cui determinazione utile rovesciare il problema e pensare che la coppia resistente applicata al rotore durante l avvolgimento del fascio di fili sulla superficie del cavo sia la stessa che il cavo dovrebbe vincere se questo fosse messo in rotazione e provocasse lo sfilo dalle spole frenate In questo modo immediato determinare la coppia resistente C come tensione totale Tf tot generata dai fas
241. ioni schermanti in funzione della frequenza del segnale attenuato 11 Capitolo 2 2 3 Schermi a spirale caratteristiche ed impieghi Lo schermo a spirale consta nell avvolgimento di diversi raggruppamenti di filo disposti ad elica intorno al corpo del cavo da schermare in modo da creare una fasciatura omogenea Gli elementi schermati utilizzati sono fili di rame o rame stagnato i primi con migliori prestazioni elettriche i secondi pi comodi agli istallatori perch permettono la saldobrasatura facilitando i collegamento dello schermo al connettore Il potere di attenuazione di questo tipo di schermo come mostrato in figura 2 4 uno dei peggiori ottenibili sia in termini di ampiezza della banda di frequenza attenuata sia in termini di entit di riduzione dei disturbi Le scarse prestazioni dello schermo a spirale sono dovute principalmente alla propria geometria e costituzione e il ridotto spessore di materiale metallico che ricopre il cavo unitamente al fatto che tale strato sia composto da elementi filiformi che definiscono ben precise corsie preferenziali per lo scorrimento delle correnti indotte produce un elevata resistenza elettrica assolutamente nociva ad un buon smaltimento dei segnali disturbanti specialmente a basse frequenze e La struttura poco stabile dell avvolgimento non cos solida come quella garantita dalle sovrapposizioni della calza a treccia provoca durante la movimentazione del cavo l apertu
242. iori condizioni l operatore la cui esperienza e familiarit con la macchina portano ad una gestione dinamica della stessa inoltre le spole utilizzate rimarrebbero invariate non costringendo all installazione di nuove macchine spolatrici La vecchia macchina permetterebbe grazie alla costituzione a doppia testa controrotante di effettuare lavorazioni a doppia spirale tuttavia questo tipo di lavorazioni quasi del tutto assente in aggiunta al fatto che oltre a queste sono presenti altre quattro linee in grado di effettuare la stessa lavorazione La potenzialit produttiva rimarrebbe molto elevata con un sovrannumero di tre linee rispetto al numero necessario stimato e il costo dell intervento porterebbe ad un incremento minimo del costo unitario di produzione I vantaggi appena citati sono per oscurati dai notevoli svantaggi sulla variet dei prodotti lavorabili imposti dai limiti dimensionali della macchina implementando questa situazione continuer ad essere impossibile la lavorazione di cavi per alcune applicazioni nello specifico nel settore dell automazione contravvenendo alle politiche commerciali necessarie all azienda per sopravvivere nel mercato odierno 80 Analisi di ricondizionamento reparto e scelte di investimento 5 5 2 Acquisto nuova macchina La nuova macchina metterebbe a disposizione una tecnologia pi evoluta in termini di controllo della lavorazione ed avanzamento del processo grazie ad un inter
243. ispettare i vincoli di ingombro in direzione verticale e come verr illustrato nel 149 Capitolo 9 prossimo capitolo una delle fasi cruciali per la definizione della configurazione finale In figura 9 11 presentata la geometria base del supporto Figura 9 14 Supporto per cuscinetti ideato Questo procedimento di analisi ha portato alla definizione dei vincoli da tenere in considerazione durante le fasi di dimensionamento ed alla individuazione di tutti i componenti e sottocomponenti elencati di seguito di cui vengono affrontate le fasi di dimensionamento e verifica Albero rotorico Disco rotorico Supporto per cuscinetti Trasmissione meccanica Motore 9 3 Dimensionamento dell albero rotorico Il dimensionamento consiste nella definizione della geometria dell albero cavo degli spessori e della flangia di attacco che render possibile il collegamento con il disco rotorico Il materiale scelto per la creazione di questo componente si riferisce ad un acciaio basso legato da costruzione Fe510 per le proprie caratteristiche di economicit compatibilit tra propriet meccaniche e requisiti di progetto reperibilit ed in accordo con i materiali utilizzati per gli alberi delle macchine gi presenti La definizione della geometria dell albero cavo passa da una prima individuazione del diametro interno minimo che permetta il passaggio del cavo di dimensioni massime definite De
244. istema di sicurezza e sostituzione di alcuni organi di trasmissione delle quattro teste non conformi L azienda di riferimento per gli interventi di modifica di questo tipo ha 76 Analisi di ricondizionamento reparto e scelte di investimento presentato un preventivo sul costo del lavoro da effettuare che comporterebbe un investimento di 2000 euro Per la definizione dei costi attribuibili al reparto rinnovato stato quindi necessario ricalcolare il costo orario macchina Ch mac tenendo in considerazione l ammontare delle spese di ricondizionamento Ciny E stata calcolata l entit della spesa annua imputabile all intervento secondo la logica di ammortamento prevedendo il recupero dell investimento in 9 anni con imposizione di un tasso di attualizzazione dell 1 Pva 9 anni 1 8 48 AI calcolo appena descritto corrisponde una spesa aggiuntiva imputabile al reparto di 235 euro all anno riconducibile secondo le unit di misura utilizzate nel calcolo dei costi aziendali ad un costo aggiuntivo di 22 euro al mese Camm inv Il valore di ammortamento riferito all intero reparto quantificato in 413 euro al mese Camm r Stato quindi corretto sommando a tale valore il costo mensile della modifica Camm inv ottenendo un ammontare totale di 435 euro al mese Camm tor Viene cos ridefinito il costo orario di produzione Ch mac dal semplice rapporto tra costo totale imputabile al reparto aggiornato e le ore di produzio
245. istiche geometriche e costruttive devono garantire momenti di inerzia rotazionali ridotti nel rispetto dei vincoli e delle condizioni operative definite per il sistema ma anche come vedremo dalla disposizione geometrica di certi componenti Nei capitoli successivi verr mostrato infatti come diverse complicazioni legate alle forze centrifughe generate dalle spole sono contenibili agendo sull inclinazione dei fusi rispetto all asse di rotazione Le forze d inerzia legate alle accelerazioni rotazionali della spola agiscono inoltre sulla tensione del fascio di fili parametro influente sulla qualit della lavorazione e potenzialmente responsabile di fermi macchina Il mantenimento e controllo della tensione dei fili voluta in lavorazione affidato tipicamente a sistemi di frenatura costante il punto debole delle attuali tecnologie disponibili L accoppiamento di frenature costanti alle accelerazioni elevate amplifica le problematiche legate alla tensione del filo quindi 107 Capitolo 6 parallelamente alla necessit di effettuare transitori di avviamento controllati i propositi di ottimizzazione portano nella direzione di innovazione e miglioramento del sistema di frenatura delle spole Queste considerazioni costituiscono una rete guida d indicazioni generali utili alla definizione delle corrette scelte progettuali delle fasi successive che si serviranno parallelamente a queste dell analisi funzionale precedentemente
246. istorsione di un segnale pu manifestarsi anche quando questo si trova nel vettore con cui viene trasportato da un sistema sorgente ad un apparecchio ricevitore per questo opportuno in molti casi schermare i conduttori destinati alla trasmissione dati In particolare la schermatura di cavi garantisce l attenuazione di disturbi causati dall accoppiamento elettromagnetico capacitivo induttivo e radiativo ed accoppiamento condotto con segnali provenienti da altri dispositivi La definizione dell efficacia di schermatura di questi sistemi protettivi pi imperfetti rispetto al caso ideale di schermi continui ed infinitamente lunghi avviene tramite la misurazione di un parametro chiamato impedenza di trasferimento 1 Le tecniche di schermatura sono diverse e ognuna di queste con specifiche prerogative che le rendono adatte a certe applicazioni ed inefficaci se non dannose per altre La scelta del tipo di schermatura di un cavo sempre il compromesso tra diversi fattori quali efficacia dello schermo efficacia nella trasmissione di segnali resistenza meccanica flessibilit stabilit delle caratteristiche nel tempo e costo Una prima classificazione tra i diversi metodi di schermatura di cavi data dalla quantit di elementi del cavo che questi vanno a proteggere i diversi elementi possono essere schermati singolarmente o a gruppi a seconda delle necessit di attenuazione dei disturbi e della natura e provenienza degli stessi
247. it di filo avvolta sulle spole comporta un aumento dei tempi di lavorazione a causa della necessit di cambi spola frequenti Capitolo 4 e rappresenta quindi un punto di forte contraddizione tra un contenimento delle problematiche sui fili e produttivit 7 3 Generazione di soluzioni ai problemi legati alla tensione del filo Definite le dinamiche influenti sulla tensione del filo e sullo svolgimento della spola ed individuate le principali soluzioni adottate all interno dell azienda per la gestione dei problemi associati possibile procedere con l identificazione sistematica di tutti 1 possibili interventi atti a migliorare e risolvere il problema della tensione servendosi della conoscenza approfondita di tutti 1 fenomeni analizzati nei paragrafi precedenti L utile strumento del system operator presentato nel capitolo precedente fornisce il percorso logico adottato per l individuazione di molteplici prototipi risolutivi i problemi di tensionamento del filo relativo ai diversi livelli del sistema e diversificando i possibili interventi secondo una logica ad eventi concatenati La costruzione della matrice concettuale parte in questo caso dall assegnazione all asse orizzontale di una dimensione causa ed effetto a cui corrisponda una sequenza di eventi concatenati secondo una logica causale Si procede con la definizione di quale sia l effetto ultimo relativo al problema in analisi ovvero l evento critico dannoso che
248. izione dei tempi di lavorazione di fondamentale importanza ai fini dell attribuzione dei costi relativi ad ogni fase di produzione Il costo di lavorazione inteso come prodotto tra il costo macchina orario e l intervallo di tempo che compete il processo influisce sul costo totale del cavo definendone secondo i margini di profitto stabiliti dall azienda il prezzo di vendita al cliente finale La voce di costo relativa al tempo di lavorazione dunque cos come Capitolo 4 quella riferita all impiego di materie prime una variabile che si ripercuote su dinamiche di carattere commerciale ed perci necessario disporre di relativi dati attendibili ed aggiornati Le ore imputabili ad ogni fase di lavorazione e nel caso specifico imputabili al processo di schermatura sono il risultato combinato di due componenti entrambe dipendenti dalle caratteristiche del prodotto 1 Velocit di trasformazione corrisponde al ritmo di avanzamento del processo una volta messa in funzione la macchina Nel caso della spiralatura dipende dalla velocit di avanzamento del cavo definita univocamente dalla velocit di rotazione delle teste una volta definito il passo d elica dello schermo 2 Tempi di fermo macchina intervallo di tempo destinato alla preparazione delle attrezzature ed al ripristino o sostituzione di alcuni elementi impiegati nel processo quali bobine di avvolgimento e spole del filo d apporto Dall unione di queste
249. izzo del filo di diametro inferiore per la schermatura di cavi di ogni dimensione La resa economica superiore garantita dal ridotto impiego di materiale d apporto produce tuttavia problematiche di tipo costruttivo L utilizzo di fili pi sottili riduce la resistenza meccanica del fascio d apporto che necessit di accorgimenti superiori in fase di lavorazione il processo di frenatura dei fili risulter delicato e spinger l operatore a procedere con cautela aumentando quindi i costi associati al tempo di produzione la scarsa resistenza a trazione dei fili di piccolo diametro inoltre comporta maggiori probabilit di rottura con conseguenti fermi macchina e tempi morti di mancata produzione superiori La schermatura per mezzo di fili a sezione contenuta comportano a parit di copertura richiesta passi di lavorazione inferiori provocando un rallentamento della produzione e portando in alcuni casi la velocit di produzione al di sotto della soglia considerata come proficua specialmente nella lavorazione di grossi diametri In altri casi le dimensioni ridotte dei fili rendono necessario aumentare il numero di elementi del fascio avvolto sulla spola a cui seguono problemi saturazione della stessa e di qualit del fascio esplicitati di seguito La tendenza dunque quella di utilizzare il filo da 0 10 mm in ogni lavorazione possibile aumentando il numero di fili per spola per quanto possibile entro i limiti di capienza dei rocchetti e dei
250. l ideazione di soluzioni si pone l obiettivo di evitare FAILURE MODE L analisi degli effetti dannosi e complicazioni causate dalla scorretta tensione del filo illustrate nel diagramma di figura7 2 permettono di individuare nella scarsa qualit dello schermo e nell eventualit della rottura del filo con relativi fermi macchina la situazione critica finale appena commentata Procedendo secondo una logica a ritroso vengono individuati una serie di eventi concatenati che portano alla condizione finale di Failure Mode discretizzando l asse orizzontale 119 Capitolo 7 Per tenere in considerazione la struttura della macchina spiralatrice generale dotata del sistema frenante descritta nel capitolo precedente la discretizzazione causale porta all identificazione di due sottogruppi principali uno relativo ad una scala del problema pi ampia dove i problemi analizzati sono riferiti al sistema di spiralatura totale l altro relativo alle problematiche riscontrabili nel sottosistema frenante di cui caratteristico il sistema base descritto e le macchine impiegate in azienda La serie di eventi individuata a partire dall evento critico di Failure Mode e procedendo a ritroso sull asse orizzontale elencata di seguito riordinata secondo la logica causa effetto in questo modo leggendo la successione secondo la progressione numerica possibile identificare la logica causale e conseguenziale di tutte le situazioni elenca
251. l sistema e definire i vincoli associati al posizionamento del punto di attacco a In relazione al punto di attacco a individuabile un requisito indispensabile ai fini delle buona riuscita della lavorazione la struttura dello schermo deve essere stabile e definita prima che questo venga a contatto con il tamburo di estrazione responsabile tramite l avvolgimento del cavo dell avanzamento della lavorazione Un avvolgimento del cavo non ancora completamente ricoperto da parte del tamburo provocherebbe l interruzione dell applicazione il danneggiamento dei fili ed una lavorazione scadente Questa considerazione porta alla necessit di garantire che il punto di attacco a sia posizionato prima del punto di intervento del tamburo estrattore 138 Sottosistemi minori e considerazioni sugli angoli di lavorazione Un ulteriore fattore determinante la qualit della lavorazione consta nel controllo continuo che l operatore effettua sulla qualit dell applicazione quando il cavo schermato fuoriesce dall apertura superiore del telaio necessario perci che la geometria sia stabilizzata nel tratto definito dal punto di uscita dalla cassa e punto di intervento del tamburo estrattore Per entrambe le considerazioni esposte definito il vincolo che definisce per una corretta dinamica di lavorazione che il punto di attacco ricada all interno del telaio 7 del cavo i punto di attacco Senza boccola a Pe limite s
252. l centro del disco pari a 36 mm calcolata tramite le equazione at fmax 755 18 24 dove D la rigidezza della lastra circolare espressa dalla 18 25 D Et3 12 1 v 18 25 L entit dello spostamento incompatibile con i requisiti descritti quindi necessario ricalcolare lo spessore necessario minimo per ottenere uno spostamento coerente con l ordine di grandezza scelto come opportuno a reputare trascurabile lo spostamento Riferendomi alle inflessioni massime calcolate per l albero cavo identifico una 260 Appendice 7 freccia massima ammissibile famm al centro del disco di 0 01 mm e calcolo lo spessore minimo fmin combinando le equazioni 18 24 e 18 25 trovando la seguente espressione N la a4 12 1 v fmin 64 E fmax 18 26 dove E il modulo elastico del materiale 210000 MPa e v il coefficiente di Poisson 0 3 Lo spessore minimo fmin trovato corrisponde a 10 mm coerente con gli spessori del fondo e della flangia scelti per l albero cavo 261 Appendice 7 7 6Limite d inclinazione del fuso per problema di contatto tra le spole L inclinazione a y positivi dei fusi porta ad avvicinare verso l asse di lavorazione l estremit dei fusi stessi e delle relative spole applicate Questo pu comportare che le flange superiori delle spole alloggiate sull albero del fuso a quota Lf possano entrare a contatto fra loro per inclinazioni eccessive Tale situazione modellabile osse
253. l corretto dimensionamento dei componenti ed ad una visione di insieme indispensabile nelle fasi di assemblaggio finale A causa dei forti intrecci tra le funzionalit dei diversi elementi la procedura di dimensionamento e configurazione dei componenti stata permessa dalla generazione di alcune ipotesi verificate durante e a termine delle diverse fasi progettuali E stato descritto il rotore come composizione di due elementi ed stato individuato tramite la relazione di fissaggio di questo al telaio un sottocomponente di supporto necessario a garantire il corretto vincolamento che permettesse la rotazione del rotore sull asse di lavorazione E stato dimensionato l albero del rotore in relazione ai requisiti geometrici e di resistenza meccanica in relazione alle sollecitazioni stimate per il regime di funzionamento della macchina E seguito il dimensionamento del supporto e la scelta dei relativi cuscinetti a sfera necessari al vincolamento del rotore L ultima fase trattata nel capitolo riguarda il dimensionamento del disco rotorico a valle di un approfondita analisi sulle possibili configurazioni adottabili in riferimento al posizionamento dei fusi Sono state analizzate nel dettaglio le diverse sollecitazioni agenti sui fusi e sul disco rotorico individuando come importante ed utile parametro di contenimento degli sforzi l angolo di inclinazione dei fusi rispetto il piano di applicazione degli stessi sul disco del rotore S
254. l raggio relativo alla circonferenza di vincolo del supporto ovvero a quella in prossimit della bullonatura Il carico distribuito q dato dalla somma delle forze peso relative ai componenti supportati gi stimato per la condizione di spole a pieno carico a 259 Appendice 7 777 N diviso per l area interessata ovvero quella descritta dalla circonferenza di diametro 430mm Il carico q ammonta a 6 10 MPa Il materiale scelto per la realizzazione del supporto e della relativa flangia lo stesso scelto per l albero cavo per le sue qualit di resistenza meccanica ed alta reperibilit e saldabilit processo al quale si pensa di ricorrere per il collegare il corpo alla flangia di attacco Secondo il modello il punto pi sollecitato il bordo esterno per cui si identifica un momento radiale M e circonferenziale Mg massimo descritto dalle equazioni seguenti a cui corrispondono i relativi sforzi radiali e circonferenziali or e 00 Mr t7 18 18 M0 yt 18 19 or F 18 20 09 ene 18 21 Definita la sollecitazione limite Gim come carico di snervamento del materiale diviso per il solito coefficiente di sicurezza di 1 5 si calcola facilmente lo spessore minimo relativo a tale grado di sicurezza in riferimento alla sollecitazione massima radiale secondo l equazione 18 22 t 3q a2 4 olim 18 22 Siim Rsn 4 18 23 Lo spessore minimo individuato di 0 6 mm produce inflessioni e freccia massima fmax a
255. la minima quota che il posizionamento della boccola sottrae allo spazio messo a disposizione dalla cassa del telaio e deve essere tenuta in considerazione durante la fase di dimensionamento dei componenti e nella fase di assemblaggio finale 246 APPENDICE 7 7 1Dimensionamento dell albero rotorico Il dimensionamento consiste nella definizione della geometria dell albero cavo degli spessori e della flangia di attacco che render possibile il collegamento con il disco rotorico Definizione del diametro interno Il capitolo che descrive gli obiettivi della progettazione ed i requisiti che il macchinario ideato deve garantire identifica nelle dimensioni di 20 mm il diametro massimo di cavo che sicuramente la macchina dovr processare La definizione della geometria dell albero cavo passa dunque da una prima individuazione del diametro interno minimo che permetta il passaggio del cavo modello sopra definito e del tubo guidacavo opportunamente dimensionato in funzione di questo Il tubo guidacavo inferiore definito nel capitolo precedente stato dimensionato in modo da garantire il comodo passaggio di cavi da 20 mm di diametro descrivendo una superficie cilindrica interna dg di 40 mm di diametro ed uno esterno di Dge 45mm E stata determinata una distanza minima di sicurezza di 10 mm che deve essere mantenuta tra la superficie del tubo guidacavo non in rotazione e la superficie interna dell albero cavo rotante per evita
256. la sua presenza non pu prescindere un costante monitoraggio del risultato della lavorazione da parte dell operatore Sistema movimentazione del cavo lo svolgimento del cavo in lavorazione garantito dall avvolgimento di questo sul tamburo di un cabestano motorizzato che da solo o accoppiato ad una seconda puleggia mette in tensione l elemento e ne provoca l avanzamento Il tamburo rotante pu essere messo in rotazione dal motore della testa tramite un accoppiamento meccanico o da un motore indipendente in quest ultimo caso per garantire il passo di lavorazione costante la velocit di rotazione del volano pu essere accoppiata elettronicamente a quella di rotazione della testa o gestita da un variatore meccanico Cavalletto avvolgitore o di raccolta elemento che supporta e guida la bobina sulla quale viene avvolto il cavo spiralato tramite un albero calettato orizzontalmente su un telaio a portale L albero di supporto messo in rotazione per permettere l avvolgimento del cavo finito tramite 21 Capitolo 3 8 un motore elettrico o accoppiando in alcuni casi la rotazione della bobina alla rotazione del cabestano di estrazione tramite un cinematismo meccanico Per permettere un avvolgimento omogeneo del cavo finito sulla bobina presente una guida cavo mobile a passo variabile composto da un meccanismo vite senza fine collegato alla rotazione dell albero sistema che muove il cavo lungo la direzione assiale d
257. lavorare Tcb f L Day 53 Capitolo 4 L ultima eventualit da prendere in esame il procedimento di cambio spola i fili di rame d apporto avvolti intorno al cavo per schermare lo stesso sono accumulati in spole o rocchetti con capienza limitata in termini di kg di materiale supportabile I rocchetti dopo un certo numero di metri di cavo schermato devono essere sostituiti a seguito di uno stop della macchina E evidente come la frequenza di questi cambi dipenda dalla costituzione del rocchetto di filo e dalle specifiche di lavorazione Dall algoritmo presentato nel paragrafo 4 1 possibile ricavare in funzione della lavorazione la quantit di materiale impiegato per ogni metro di schermatura e da questo dato derivare quindi la velocit di consunzione del materiale Il cambio spola dunque l operazione base la cui frequenza nes numero cambi spola dipende sia dal tipo di cavo schermato e relativa dimensione del lotto sia dai parametri di lavorazione imposti nes f CS df De L 4 4 2 Allocazione dei tempi operazione Viene attribuito ora ad ogni codice il tempo totale di non produzione Tr ror in funzione di 1 Le dimensioni del corpo da spiralare diametro del cavo Dc Il set di parametri di lavorazione caratteristico del prodotto diametro del filo df passo p copertura richiesta CSr numero di fili per spola Nf p1 3 La dimensione del lotto che passa in lavorazione L espressa in unit di lunghezza
258. lavorazione espresse in metri all ora T eror Tcb Tcs Tcc 13 27 dove Teb Tes e Tee sono i tempi operazionali di cambio bobina cambio spole e cambio codice espresse come tempo necessario sull unit di lunghezza del cavo in lavorazione ore m Allocazione del tempo di cambio codice l operazione di cambio codice stata definita come operazione base la cui frequenza indipendente dalle caratteristiche del cavo e che si presenta sempre all inizio di ogni nuova lavorazione L operazione di cambio codice affligge quindi sempre della stessa entit ed un unica volta il tempo di lavorazione di ogni prodotto sotto le ipotesi fatte in precedenza Si definisce il tempo di cambio codice relativo ad ogni metro di produzione Tee tempo su unit di lunghezza del lotto di dimensione L come Tcc Tcc L 13 28 Allocazione del tempo di cambio bobina L operazione di cambio bobina l operazione base la cui ricorrenza dipende dal diametro del corpo avvolto su di essa e dalla dimensione del lotto da lavorare Conoscendo dunque la quantit di metri di cavo da schermare L il diametro del cavo De quindi la capienza della bobina secondo l eq 13 23 posso definire il 216 Appendice 2 numero di cambi di bobina di svolgimento ncb che deve essere effettuato per completare la lavorazione secondo l eq 13 29 L ncbs E bobina di E 13 29 Noto il diametro del cavo schermato Ds dall eq 13
259. lcolo e velocit di rotazione caratteristica della testa e la quantit di materiale di copertura utilizzato mscH espressa in kg su metro di cavo schermato Da questi dati immediato derivare il costo dovuto alle ore macchina ed al valore del metallo utilizzato riconducendosi al costo di produzione unitario espresso in euro al metro come illustrato nel prossimo paragrafo I dati derivati sono necessari al calcolo delle corrette velocit di lavorazione complessive ed utilizzati nei calcoli dei paragrafi successivi 46 Ottimizzazione e controllo dei parametri di processo 4 3 Definizione delle velocit di trasformazione effettiva L identificazione della velocit di trasformazione effettiva di un codice in lavorazione va effettuata combinando i risultati ottenuti dal calcolo teorico e quelli derivanti l osservazione empirica L unico dato tenuto in considerazione finora riconducibile alla velocit di trasformazione la velocit ideale di trasformazione v ia ricavata per i precedenti calcoli come il passo p moltiplicato per il numero di giri caratteristico della macchina 300 rpm La realt applicativa tuttavia mostra che la velocit di rotazione delle teste essendo funzione di alcuni parametri di processo non sempre venga mantenuta a 300 giri al minuto durante la produzione a causa di diverse complicazioni i limiti tecnologici delle macchine non permettono il raggiungimento dei giri garantendo allo stesso tempo una
260. lcolo degli sforzi per la sezione cava cos costituita porta alla definizione di una sforzo massimo di trazione Gmax nel punto pi esterno della sezione di 5 2 MPa ed una sforzo di taglio Tmax per la sollecitazione di torsione pari a 3 1 MPa Come stato di sforzo equivalente viene calcolata la sigma di Von Mises 6yy da usare come confronto per il criterio di resistenza per materiali duttili che ammonta ad un valore di 7 5 MPa Il carico di snervamento del materiale scelto per il componente Rsn di 350 MPa viene definita dunque uno sforzo limite Gum dal rapporto tra il carico di snervamento del materiale ed un coefficiente di sicurezza pari ad 1 5 in accordo con il corretto dimensionamento dei componenti in materiale duttile per un carico limite ammissibile finale di 233 MPa Le formule ed i calcoli appena descritti sono riportati di seguito cut Mfmax 32 Dac 18 13 Dact dact r 16 Mtmax Dac Tmax Dact dac n 18 14 Ow Vomax 3tmax 18 15 Olim a 18 16 Dal confronto dello sforzo equivalente ottenuto con il carico limite massimo evidente l ampio grado di sicurezza che uno spessore di 2 5 mm su diametri esterni della sezione cos estesi comporta Il grado di sicurezza della verifica statica si porta ad un valore di 46 E da tenere in considerazione come la sollecitazione fissa nello spazio dovuta dalla cinghia di trasmissione generi uno sforzo pulsante sulla sezione dell albero in rotazione che v
261. le di gestire un nuovo 82 Analisi di ricondizionamento reparto e scelte di investimento tipo di produzione ed il sovracosto minimo rispetto l investimento sulla conversione di un unica linea di trecciatura la rendono un opzione altamente conveniente 5 5 5 confronto Le caratteristiche e le implicazioni di carattere tecnologico economico e produttivo di ogni soluzione d intervento riassunta schematicamente in figura 5 10 e Basso costo orario macchina derivato dall intervento eFamiliarit della macchina all operatore eSovrapotenzialit produttiva dei codici finora lavorati e Possibilit di lavorare con fili da 0 07 mm di diametro e Impraticabilit schermatura su diametri superiori 7 mm RICONDIZIONAMENTO VECCHIA MACCHINA e Elevato incremento del costo orario macchina derivato dall investimento e Livello tecnologico e prestazionale superiore AQUISTO NUOVO e Potenzialit produttiva sufficiente rispetto alle prevision sui codici oggi MACCHINARIO lavorati e impossibilit lavorare con fasci di filo del diametro di 0 07 mm e Possibilit di schermare diametri superiori a 7 mm e Minimo incremento del costo orario macchina dervivato dall intervento e Potenzialit produttiva sufficiente rispetto i codici ad oggi lavorati SNS ON NSA e Possibilit di lavorare con fili da 0 07 mm di diametro TRECCIATURA e Possibilit di schermare diametri superiori a 7 mm e Possibilit di migliorie tecniche in relazione ai proble
262. lla che si serve del controllo sulla tensione del filo per la regolazione della forza d attrito responsabile della frenatura della spola Questo pu avvenire tramite un cinematismo che preso come parametro di controllo la tensione del filo interviene sull avanzamento dell elemento frenante variando l intensit della forza normale di contatto tra le superfici struscianti La coppia frenante Cp della spola esprimibile come il prodotto della forza di attrito applicata dall elemento frenante sulla pista circolare di diametro Rp solidale con la spola in rotazione e dipende quindi dal coefficiente di attrito dinamico ud tra le due superfici e dalla forza normale di contatto tra le stesse Cfr FN pd R 7 6 Dalle relazioni viste in precedenza possiamo trovare il legame che intercorre tra la tensione del filo Tf e la coppia frenante Cp e la dipendenza in funzione dei parametri appena citati Ipotizzando di essere in condizioni di moto a regime e che le accelerazioni s individuate come effetto della diminuzione del raggio R t siano trascurabili Cin 0 Cr Cfr la tensione del filo definita dall equazione Tf Cfr R t FN ud R Rt 7 7 E evidente dall equazione come al variare del diametro di spola R t a causa della consunzione di materiale possa essere mantenuta una tensione del filo Tf costante tramite la variazione della forza normale FN Il fuso della trecciatrice dispone di una struttu
263. lla macchina e solo indirettamente alla velocit di avanzamento del cavo Analizzando i dati rilevati infatti si nota come molte volte la velocit lineare di avanzamento effettiva del cavo sia superiore a quella ideale preventivata Vtr ia il che del tutto fuorviante dalla reale dinamica dei ritmi produttivi Questo artefatto si verifica a causa dell intervento del responsabile della produzione che molto spesso incrementa il passo di lavorazione indicato dal progettista secondo suo giudizio per velocizzare i processi e o per migliorare le indicazioni della specifica alle quali saltuariamente non corrispondono i risultati qualitativi previsti Calcolando quindi il numero di giri reali della macchina tramite il rapporto di passo effettivo e velocit di avanzamento ci si cautela dalla presenza di queste distorsioni Dati provenienti dalla specifica dati rilevati sul campo regime di rotazione velocit di lavorazione attese percentuale di scostamento dell ufficio tecnico e relativi alle tramite misurazione della macchina derivato secondo i parametri di riscontrata tra i dati misurati edi dimensioni e codice del prodotto diretta dai dati misurati lavorazione della specifica dati preventivati CODICE prod DIAMETRO Di specifica DATI RILEVATI GIRI MACCHINA REALI VELOCITA ATTESE delta vtr delta rpm mm passo mn Passo mm rr m mi rip m vtr id m min r p m GDB 0 22 260 2 9 11 6 18 4 3 239 4 64 300 7 20 CSE 24 810 1 65 26 25 7 5 195
264. lla necessit di procedere con la generazione di ipotesi sulla configurazione e sulle caratteristiche di alcuni elementi per poter effettuare il dimensionamento di altri ipotesi che verranno poi verificate al termine di ogni passaggio progettuale Capitolo 9 SOLLECITANO PER EFFETTO DELLE FORZE INERZIALI E FORZE PESO SUPPORTA SUPPORTA SUPPORTA METTE IN ROTAZIONE Figura 9 1 Componenti del sistema di applicazione relativi al rotore a componenti annessi Sono rappresentate le relazioni funzionali che intercorrono tra i vari elementi Mantenendo il livello di dettaglio relativo al diagramma bene effettuare alcune considerazioni sul sistema mettendo in luce ed approfondendo alcuni vincoli di progetto gi esplicitati nel Capitolo 6 e definendo la configurazione di base dei vari elementi Vengono ora presi in esame uno ad uno i diversi elementi del sottosistema e definita la loro struttura di base frutto delle prime fasi di progettazione nonch i vincoli ed i criteri a cui dovranno essere sottoposte le relative fasi di progettazione Rotore Il rotore l elemento della macchina messo in rotazione il quale trascinando i fusi ad esso solidali produce l applicazione elicoidale del filo sul cavo in lavorazione che passa ed avanza lungo l asse di rotazione La geometria deve perci presentare una cavita lungo l asse di rotazione per permettere il passaggio dell elemento da schermare La prima decisione pro
265. lloggiamento del connettore senza dover effettuare ulteriori manovre di adattamento come quella di pettinatura necessaria invece per lo schermo a treccia o installazione del filo di drain per gli schermi a nastro I livelli di miniaturizzazione raggiungibili con tale copertura sono elevatissimi ed ottenibili al pi con un eventuale schermo a nastro che per data la sua fragilit non permetterebbe al cavo sufficienti margini di movimento e data la sua struttura irrigidirebbe notevolmente il conduttore schermato Utilizzando fili di piccolo diametro alcune macchine sono in grado di lavorare con fili di 0 05 mm di diametro si riesce ad ottenere uno schermo dalle dimensioni molto ridotte utile ad applicazioni in cui il contenimento dei volumi e la movimentazione del cavo sono caratteristiche fondamentali La struttura elicoidale garantisce un elevata flessibilit e la possibilit di raggiungere angoli minimi di piegatura del cavo decisamente inferiori rispetto a quelli permessi dal pi flessibile degli altri schermi descritti finora Lo schermo a treccia infatti pur garantendo una stabilit strutturale limita tuttavia la libert di movimento del cavo complessivo L unico senso di avvolgimento del fascio schermante lo rende adatto a sopportare stati di sollecitazione torsionale imposti al cavo a differenza dello schermo a treccia la cui composizione comporta stati di sollecitazione critici all interno dei fili L atti
266. lmeno una delle due pulegge tipicamente quella minore sia flangiata per evitare scarrucolamenti mentre per valori di interasse elevati maggiore di 8 volte il diametro della puleggia minore buona norma adottare pulegge flangiate su entrambi gli assi Le dimensioni del sistema si avvicinano alla condizione limite per cui bene adottare pulegge flangiate su entrambi i lati viene quindi adottata questa soluzione per una larghezza finale delle pulegge Lp di 30 mm 191 Capitolo 10 Il vincolamento assiale della puleggia minore sull albero motore garantito da una vite di pressione alloggiata sullo spallamento della stessa mentre la trasmissione di coppia affidata ad un collegamento per mezzo di linguetta gi presente sull albero motore La puleggia condotta deve invece garantire la trasmissione del moto tramite un bullone adattato che svolge la funzione di spina come precedentemente anticipato nella fase di dimensionamento dell albero Capitolo 9 L elemento di taglio alloggiato in una sede circolare filettata ricavata sullo spallamento della puleggia e la sua lunghezza pari alla somma dello spessore attraversato sulla ruota di trasmissione e quello di appoggio garantito dall albero cavo 5 mm come mostrato in figura 10 2 Questo collegamento garantisce anche il vincolo assiale di calettamento della ruota sull albero impedendo gli scorrimenti sullo stesso La geometria e dimensioni delle pulegge scelte sono
267. lo del fascio di fili dalla spola questi si mantengano alla tensione di lavorazione Tfiay voluta Condizioni fuori dal punto di equilibrio In caso di sovratensione il filo impone una rotazione al ballerino corrispondente ad a positivi secondo la modellazione effettuata Questo comporta un aumento della forza elastica applicata al ballerino ed una riduzione della forza premente FN Entrambe le reazioni descritte producono una riduzione della tensione del filo tendendo a riportare il sistema nella condizione di equilibrio In caso di sottotensione rispetto alla tensione di lavorazione 7fiav il movimento imposto al sistema produce rotazioni corrispondenti ad angoli a negativi con un decremento della coppia elastica applicata ed un aumento della forza FN sulla pista solidale alla spola Entrambi i fattori tendono a favorire l aumento della tensione fino al raggiungimento del valore Tfiav Questo sistema permette di gestire variazioni di tensioni generate da fenomeni imprevisti e di sopperire al problema della sovratensione sistematica che si genera durante il processo di lavorazione a causa della riduzione del diametro di svolgimento della spola R t La modulazione della coppia frenante implementata dal sistema permette la gestione della tensione del filo svincolandosi da tutti i parametri di processo agendo direttamente a seguito di un controllo diretto sulla tensione stessa e fornendo l incremento di coppia resistente Cr necessaria ad un co
268. lto lungo il conduttore In questo caso si nota come questa soluzione generi problematiche di economicit della lavorazione legate ad un processo di applicazione sicuramente pi lungo 35 Capitolo 3 I filo d apporto tr cavo Figura 3 9 Schermatura totale tramite disposizione ad elica di un unico filo attorno al cavo Prendendo in esame un cavo da spiralare di diametro De per mezzo di un filo di schermatura di diametro df si ricava dal rapporto tra la lunghezza del tratto di cavo L e il diametro del filo df il numero di rivoluzioni o numero di spire Ns necessarie alla copertura totale del corpo cilindrico 3 5 In questo caso particolare il passo di lavorazione p espresso in millimetri coincide con il diametro df del filo d apporto Ogni spira consta di una rivoluzione attorno alla sezione circolare del cavo di conseguenza la lunghezza del filo Lfsr necessaria alla schermatura totale di un tratto di cavo di lunghezza L calcolabile dal prodotto della circonferenza media Cem del cavo schermato 3 2 e il numero di spire Ns come mostrato nell equazione 3 6 Ns L df 3 5 Lfsr Com Ns 3 6 La struttura di uno schermo cos costruito presenta caratteristiche di stabilit geometrica superiore in quanto in grado di supportare maggiormente le curvature del cavo e garantisce una flessibilit e resistenza meccanica alla flesso torsione superiori Il numero elevato di rivoluzioni tuttavia generano u
269. ma in relazione alle due lavorazioni modello descrittive del diametro massimo e minimo spiralabile dalla macchina progettata i 274 XV XVI SOMMARIO Il seguente lavoro riporta un attivit di reingegnerizzazione del ciclo di sviluppo prodotto relativo al cavo spiralato da un esplicitazione della conoscenza per la progettazione del cavo stesso ad una ridefinizione del processo produttivo e delle relative tecnologie macchine Il settore dei cavi speciali la tipologia di prodotto ed il contesto aziendale vengono illustrati per fornire conoscenza specifica di base sul campo d intervento Un approfondimento sulla schermatura dei cavi illustra vari metodi di protezione elettromagnetica con una focalizzazione superiore sullo schermo a spirale Viene approfondita la lavorazione di spiralatura di cavi attraverso la definizione dei parametri di processo e la descrizione delle tecnologie di riferimento e delle macchine aziendali Il primo contributo del lavoro nasce dalla generazione di un algoritmo per la definizione ottimale dei parametri di processo secondo la valutazione combinata di aspetti tecnici ed economici Viene costruito un processo di ridefinizione delle velocit e costi di lavorazione tramite il monitoraggio della produzione e la generazione di un metodo di assegnazione dei vari tempi operazionali in funzione delle caratteristiche del prodotto e della tecnologia del reparto Un analisi del reparto porta alla def
270. macchina trecciatrice e dei componenti principali 229 4 2 Definizione parametri di processo relativi alle lavorazioni dei cavi di diametro minimo e massimo spiralabili dalla macchina in progettazione 234 APPENDICE Susi ila ei ra dida 235 5 1 La dinamica di svolgimento della spola e consunzione del materiale 235 5 2 Modellazione del sistema frenante variabile ideato 240 APPENDICE 243 Analisi e definizione dei parametri legati alla deviazione del fascio di fili da parte della boccola suidacavo s lussi latita 243 APPENDICE T urea 247 7 1 Dimensionamento dell albero rotorico 247 7 2 Verifica collegamento albero cavo e puleggia di trasmissione 257 7 3 Cuscinetti definitivi individuati per il vincolamento del rotore 258 7 4 Dimensionamento flangia albero Cavo i 259 7 5 Dimensionamento flangia per supporto cuscinetti 259 7 6 Limite d inclinazione del fuso per problema di contatto tra le spole 262 7 7 Definizione della corretta coppia di serraggio per l adattamento dei bulloni del fuso iii nurta tail 264 7 8 Definizione dello scostamento massimo del bordo del disco 267 7 9 Simulazione ad elementi fim ALIA LELE 268 7 10 Definizione e verifica del collegamento disco albero del rotore 270 APPENDICE Siglo lo ia dai aa 273 Identificazione tensione di ayoresi areale 21 ELENCO DEI SIMBOLI
271. mento al disco rotorico 162 Le forze radiali repulsive sono facilmente calcolabili noto il raggio di applicazione Rapp del fuso e la velocit angolare dle rotore Moltiplicando il valore delle masse in rotazione per l accelerazione centrifuga generata siamo in grado di ricondurci grazie ai valori noti ly ed h al valore del momento flettente massimo Mfmax trasmesso alla base del fuso e conseguentemente al disco rotorico in prossimit della circonferenza di raggio Rapp Mfnax Mp1 hs My hp 0 Rapp 9 7 Seguendo un approccio analogo a quello adottato per la modellazione delle forze radiali sopra descritte possibile definire un momento totale Progettazione del rotore e dell elemento di supporto Mfiot descritto dalla somma dei momenti flettenti generati dai 16 fusi e relative spole Mfo Mfmax 16 9 8 Dividendo il momento totale Nm per l estensione della circonferenza di applicazione Capp mm 9 8 si ricava un momento uniformemente distribuito m N sul bordo del disco 9 10 E possibile dunque modellare il disco rotorico come un disco sottile caricato al bordo da un momento uniformemente distribuito come mostrato in figura 9 21 Capp Rapp 7 9 9 m Mfiot Capp 9 10 Figura 9 21 Modello di disco sottile caricato sul bordo da un momento flettente uniformemente distribuito Dal modello appena descritto possibile ricondursi agli sforzi interni secondo la seguente equazione
272. mento di inerzia totale Jo calcolato come somma dei momenti di inerzia Jot Ja Jsp Ja 5 1 kgm 18 5 Determinazione coppia allo spunto Conoscendo i momenti di inerzia dei componenti nella fase di avvio e la rampa di salita del transitorio di avviamento voluta immediato calcolare la coppia all albero C 0 come C 0 Jot 0 5 1 kg m 10 5 rad s 53 Nm 18 6 E bene osservare come il valore appena trovato si riferisca ad una situazione decisamente critica per i sistemi ad oggi presenti dove i transitori di avviamento nelle condizioni di spole molto caricate sono gestiti con un elevato grado di attenzione e riducendo l accelerazione anche al di sotto dei 10 secondi illustrati come caratteristici Variazioni di qualche secondo sul raggiungimento della velocit massima inoltre hanno influenze minime sulla tempistica totale della lavorazione perci il tentativo di ridurre il transitorio di avviamento a 5 secondi porta in una direzione di forte cautela sulle prestazioni e caratteristiche di resistenza dei componenti progettati rispetto a quelli che con buona probabilit saranno 1 reali impieghi della macchina Stima della forze radiali sull albero e scelta preliminare dei cuscinetti di supporto Le forze radiali che interessano l albero cavo sono quelle provocate dalla trasmissione della coppia per mezzo della cinghia dentata del pretensionamento della stessa e delle reazioni imposte dai cuscinetti a sf
273. mi tecnologici di lavorazione e Modesto incremento del costo orario macchina derivato dall intervento eSovrapotenzialit produttiva rispetto ad i codici in lavorazione previsti CONVERSIONE DUE i SR con DL di de mm di Li e Possibilit di migliorie tecniche in relazione ai problemi tecnologici di LINEE DI TRECCIATURA iii j 5 e Possibilit di schermare diametri superiori a 7 mm e Potenzialit e robustezza superiore garantita alle nuove lavorazioni Figura 5 6 Caratteristiche del reparto ricondizionato in funzione del tipo d intervento apportato Per un confronto schematico sulla convenienza delle soluzioni possibile valutare la bont di ognuna di queste come composizione dei relativi benefici e criticit apportate al reparto secondo alcuni parametri principali di valutazione economica e produttiva 1 Potenzialit produttiva rispetto alle previsioni future riferite ad i codici ad oggi lavorati nel reparto 2 Variet produttiva sostenibile dal reparto unitamente alla potenzialit e flessibilit produttiva associata alle nuove lavorazioni introdotte 3 Costo orario macchina associato all intervento 83 Capitolo 5 Ad ognuno dei parametri di valutazione citati in relazione alle diverse configurazioni d impianto stato assegnato un valore numerico da 1 a 4 ad ognuno dei quali corrisponde una valutazione qualitativa sulla bont e livello di soddisfacimento delle caratteristiche relative all intervento
274. mite possibile ricavare per equilibrio dei momenti attorno al punto o la reazione vincolare Ry Ro Mfmax Lyy 2 7666 N 18 28 dove Ly 2 pari a 15 mm e rappresenta il tratto tra l asse dei bulloni e il bordo della flangia del fuso Dividendo la reazione vincolare totale per il numero delle sedi disponibili sulla flangia 2 la forza di trazione massima applicata a ciascun bullone R per garantire l equilibrio risulta 3833 N 264 Appendice 7 Le forze inerziali causate dalla rotazione del rotore sono scomponibili in due componenti una forza parallela all asse del fuso Fper che nel caso di y positivi rappresenta la forza che preme la spola sul corpo del fuso ed una forza perpendicolare Fpar responsabile del momento flettente L entit delle forze descritte proporzionale all inclinazione y secondo le seguenti equazioni Fper Mg Msp gt Rapp sin y 18 29 Fpar Mg Mp1 0 Rapp cos y 18 30 Per ricavare la reale sollecitazione di trazione del bullone necessario sottrarre alla reazione Ry trovata il contributo di compressione dovuto alla forza inerziale parallela Fpar nelle condizioni di moto limite di 337 rpm La tensione effettiva a cui sottoposto il singolo bullone Rp risulta Ry Ry Fpar 3833 N 510 N 3323 N 18 31 La norma UNI 10011che regola la definizione del precarico delle viti definisce un precarico consigliato FN come FNpc 0 8 Ares fan 18 3
275. mm N 1 5 80 100 120 140 160 180 200 220 240 Rsn MPa Figura 9 30 Grafico del momento flettente ammissibile alla base del fuso in funzione del carico di snervamento del materiale I dati si riferiscono ad un coefficiente di sicurezza y pari ad 1 5 Tramite la modellazione delle sollecitazioni presentata all inizio stato possibile ricavare la dipendenza del momento flettente massimo Mfmnax alla base del fuso in funzione delle seguenti variabili velocit di rotazione della macchina raggio di applicazione dei fusi Rapp angolo di inclinazione dei fusi y massa della spola e del fuso Msp My a a La seguente equazione definisce l entit del momento flettente Mf dovuto alle forze centrifughe sulla base del fuso in funzione delle variabili elencate secondo le relazioni individuate nei paragrafi precedenti Mf My hy Myprh Rapp cos y 9 22 dove My ed Msp sono la massa dela spola e la massa del fuso la velocit di rotazione del disco e Rapp il raggio di applicazione dei fusi sul disco rotorico Per gli obiettivi esposti all inizio delle fasi di progettazione viene determinato un valore massimo della massa della spola relativo alla condizione di spola completamente piena proprio come fatto per i passaggi progettuali precedenti al fine di garantire il dimensionamento dei componenti in un regime di funzionamento a pieno carico che garantisca una riduzione dei tempi di cambio spola stessi Il ragg
276. mmissibile il supplementare dell angolo Bmin imposto Viene definito in base alle considerazioni un angolo di inclinazione massimo in relazione ai vincoli dell angolo di frizione come Ymax Bmin 180 Bmin 180 135 a 53 9 16 2 Deve essere possibile l estrazione della spola senza il verificarsi di interferenze tra il cavo in lavorazione e la spola in estrazione come descritto per i casi precedenti Definito il raggio di applicazione Rapp e la lunghezza necessaria all estrazione Les individuata 450 mm in precedenza univocamente determinato l angolo di inclinazione massimo ottenibile secondo la relazione 9 13 vista precedentemente YMAX Lestr 41 9 17 3 L inclinazione non deve comportare il contatto fra le spole Tale requisito viene meno per angoli superiori a 42 gradi Per l approfondimento di rimanda in Appendice 7 6 Ymax contatto 42 Viene determinato langolo y ammissibile massimo come il minore tra quelli identificati dai vincoli esposti ovvero viene definito il limite di inclinazione per 41 y max 41 171 Capitolo 9 9 5 4 Orientazione del fuso ed ingombro in direzione assiale del sistema A questa inclinazione massima corrisponde un altezza Lu che deve rispettare 1 vincoli di ingombro massimo in direzione verticale messi a disposizione della cassa L identificazione di Lu stata affidata nei passaggi precedenti alla relazione approssimata 9 15 ma per a
277. n colloquio con l ufficio commerciale il cui responsabile ha ritenuto che viste le dinamiche del mercato e pi in dettaglio la registrazione degli ordini negli ultimi anni l intervallo di tempo 2007 2014 sufficiente a descrivere il trend di produzione attuale e potenzialmente futuro Nella scheda ogni riga riferita ad un diverso ordine del prodotto ricercato e compare codice data di ordine data di consegna quantit di prodotto consegnato e valore monetario del lotto Cumulando le quantit consegnate relative ad ogni anno e identificando il numero totale di consegne effettuate nell intervallo di tempo 2007 2014 stato possibile registrare per ogni codice le quantit annue di cavo prodotto la quantit totale di cavo prodotta nell intervallo temporale d indagine e dividendo quest ultimo dato per il numero di ordini la dimensione media del lotto Cumulando i dati relativi ad ogni singolo anno stato ricavato l ammontare di chilometri prodotti e venduti annualmente in relazione alla totalit dei codici ed il numero dei codici stessi prodotti in tale decorrenza La tabella 5 1 mostra nel dettaglio i dati ricavati dalla ricerca descritta 68 Analisi di ricondizionamento reparto e scelte di investimento piamer numero NUMERO numero km km km km km km km km kmtotati PE CODICE ELEMENTI Media RO Dc ELEMENTI
278. n cui sconsigliabile o necessario ridurre gli ingombri e ridurre le operazioni di cablaggio Nonostante l eterogeneit dei diversi prodotti possibile identificare una struttura generica composta da diversi elementi compositivi primari con diverse funzioni elettriche e meccaniche la cui presenza e combinazione dipende dall applicazione e requisiti del cavo finale figura 1 1 e Conduttore elemento conduttore metallico tipicamente rame o rame stagnato dato dalla composizione di un numero variabile di fili di diametro opportuno cordati tra loro in funzione delle caratteristiche di flessibilit resistenza meccanica e caratteristiche elettriche dello stesso Il conduttore pu assumere le due diverse funzioni di trasmissione di potenza o trasmissione dati Nel caso della trasmissione dati la funzione dell elemento conduttore pu essere assolta da elementi in fibra ottica e Isolamento lo strato plastico primario che ricopre ogni singolo elemento conduttore garantendo le principali caratteristiche di isolamento elettrico e di stabilizzazione della geometria multifilare del fascio metallico L applicazione dell isolamento avviene per estrusione del materiale polimerico che viene depositato sulla superficie esterna dei conduttori e Schermo lo schermo l elemento tipicamente metallico che garantisce l isolamento e l impermeabilit ai disturbi elettromagnetici tra il conduttore o i conduttori schermati e gli elementi
279. n drastico abbattimento delle velocit del processo mentre nel caso di schermatura longitudinale la velocit di lavorazione coincide con la velocit di avanzamento limite raggiungibile dalla macchina per mezzo del cabestano in questo caso considerando il vincolo relativo alla velocit massima di rotazione Hgmax raggiungibile dalle teste spiralatrici la velocit di lavorazione massima Vmax espressa in metri all ora definita secondo la formula 3 7 VMAX NJmax P 0 6 3 7 dove NAZmax espresso in rivoluzioni al minuto p il passo di spiralatura espresso in mm e 0 6 il coefficiente di trasformazione da millimetri al minuto in metri all ora 36 La lavorazione di spiralatura macchine e processo In generale la velocit di avanzamento del cavo va legata dal passo di spiralatura e vincolata al numero di giri a cui la testa di lavorazione viene messa in funzione va ng p 0 6 3 8 Da questi due esempi immediato comprendere come all incremento del passo di lavorazione segua la necessit di una numerosit superiore di elementi avvolgenti per ottenere la medesima copertura superficiale In figura 3 10 mostrato l effetto sulla copertura del cavo al variare del passo di spiralatura e del numero di fili del fascio avvolgente passo RARE filo d apporto He SSSNSNSNSSSIEEEESS lt lt Lul filo d apporto HE filo d apport
280. n il prelievo da parte dell operatore della bobina di cavo da schermare ed installazione di questa sul cavalletto svolgitore La dimensione delle bobine utilizzabili dipende dal tipo di macchina a disposizione generalmente le bobine di carico e scarico usate nelle installazioni hanno le stesse dimensioni Tirando e svolgendo per un breve tratto la testa del cavo avvolto sulla bobina di svolgimento l operatore servendosi della propria sensibilit regola il sistema frenante del cavalletto in modo da ottenere una tensione di svolgimento appropriata che non permetta al cavo di srotolarsi eccessivamente e che d altra parte non lo metta in condizioni di trazione gravose La scheda di lavorazione allegata al prodotto permette all operatore di definire i parametri di lavorazione quindi impostare le regolazioni della macchina 23 Capitolo 3 cambiare le boccole dei guidafilo in base al diametro dell elemento da schermare e montare le spole di filo opportuno sui fusi della testa a spiralare L operatore deve inoltre compilare una scheda contenente alcune informazioni sui parametri utilizzati ed eventuali scarti o modifiche effettuate che deve essere allegata alla bobina del prodotto spiralato L operazione successiva denominata infilaggio e consiste nell introduzione e vincolo del cavo lungo l asse di lavorazione in modo che questo segua il percorso che interessa l intero processo dalla bobina di svolgimento alla bobina di
281. n sistema frenante che garantisca una certa tensione degli stessi durante il processo di avvolgimento attorno al cavo I sistemi di frenatura pi usati rallentano lo svolgimento del filo servendosi dell attrito tra la superficie rotante del fuso ed un elemento consumabile garantendo un certo grado di regolazione agendo sulla pressione od avanzamento dell elemento frenante tramite molle o viti Sono presenti sulle macchine pi moderne altri sistemi di regolazione della tensione pi sofisticati come la motorizzazione di ogni singolo fuso o l utilizzo di cinematismi meccanici che regolino lo svolgimento della spola stessa I rotori sono messi in rotazione da un motore elettrico la cui velocit pu essere regolata attraverso diversi sistemi meccanici o elettronici e pu essere legata tramite un sistema di controllo alla velocit di avanzamento del cavo da schermare Sistema di sicurezza rottura filo composto da un anello metallico dotato di tensione elettrica posto a valle dei rotori e che viene percorso assialmente dal cavo schermato Nel caso un filo metallico dovesse rompersi durante la lavorazione verrebbe a contatto con l anello metallico grazie alle forze centrifughe e la vicinanza dello stesso al cavo lavorato Il contatto provoca la chiusura di un circuito e porta al blocco della macchina impedendo di compromettere la lavorazione e permettendo all operatore di accorgersi del problema Tale sistema non infallibile perci
282. na di raccolta fermando la macchina E possibile identificare e suddividere schematicamente quindi le diverse operazioni del processo come mostrate nello schema di figura 3 2 25 Capitolo 3 Cambio boccole e impostazione parametri di processo Installazione bobina sul cavalletto e regolazione tensione del cavo Prelievo bobina di carico Preparazione biglietto di accompagnamento Macchina precedentemente scarica Infilaggio parziale SI Infilaggio completo nelle guide ll ll e nei tamburi di estrazione Aggancio a traino Montaggio spole e fissaggio Installazione bobina di fili al cavo raccolta Sostituzione vecchia bobina di raccolta una voltra arrivato il nuovo cavo Installazione spole ed aggancio fili al cavo Avvio lavorazione Figura 3 2 Schema della sequenza delle operazioni di preparazione alla lavorazione 3 3 La tecnologia dell azienda limiti e caratteristiche Il reparto per la lavorazione di spiralatura dell azienda composto da quattro macchine per un totale di undici linee di lavoro ogni macchina infatti composta da pi di una testa a spiralare disposte in parallelo Le macchine del reparto derivano tutte dalla modifica pi o meno importante di modelli costruiti internamente dalla societ precedente che oltre che nella produzione di cavi speciali era impegnata nella costruzione di macchinari per le lavorazioni dedicate Uno degli elementi che
283. nale 90 6 4 Macchina spiralatrice descrizione dei sottosistemi adottati 94 6 4 1 Sistema di avanzamento del cavo 94 6 4 2 Sistema di raccolta ara ia 95 6 4 3 Sistema di applicazione ss varie loan 96 6 5 Descrizione ed analisi funzionale del sistema di applicazione 97 6 6 Identificazione delle criticit del sistema e dei criteri di progettazione 100 6 6 1 Transitorio di avvio repentin0 i 104 6 6 2 Macchina a regime con velocit sostenute 105 6 6 3 Arresto con bloccaggio immediato della macchina 106 0 64 Criteri guidarla aa ale 107 SOMMA daria arance 108 7 TENSIONE DEI FILI ED IDEAZIONE DI UN SISTEMA DI FRENATURA DELLA SOPOLA VARIABILE orrrrrrererereerecezecenen 109 INTOdUZIONE pila llia beer ep aiva 109 7 1 Criticit legate alla variazione di tensione n 109 7 1 1 Situazione di SOVIALeNSIONEe i sisrialiae lira 111 7 1 2 Situazione di sototensione lille 112 7 1 3 Disomogeneit tra le tensioni 113 7 2 Analisi dei fattori determinanti la variazione della tensione e soluzioni proposte dai sistemi AZIendali ssrrrailgollailsseibaliea 114 7 2 1 La dinamica di svolgimento e consunzione del materiale 115 7 2 2 Soluzioni parziali proposte caratteristiche e criticit 117 7 3 Generazione di soluzioni ai problemi legati alla tensione del filo
284. namento effettuato Nota la geometria definitiva complessiva grazie al valore s ed alla scelta del materiale siamo in grado di definire analiticamente il valore delle singole sollecitazioni per individuare quale sia la componente pi significativa Per un valore di spessore s di 15 mm ed una lega di alluminio 6000 la componente di sforzo dovuta al momento flettente 69m di 26 5 MPa lo sforzo relativo alla massa in rotazione del disco 60 di 0 2 MPa mentre lo sforzo causato dalle forze radiali repulsive cry ammontano a 1 2 MPa E evidente come le componenti pi incisive siano quelle generate dalla massa in rotazione delle spole considerazione che ci porta ancora in una situazione di sicurezza con ampio margine rappresentando la situazione di spola piena una condizione estremamente critica e gestibile con l adozione di velocit di rotazione di inizio processo contenute L adozione della lega di alluminio pone la necessit di generare fori passanti per il fissaggio dei fusi tramite l applicazione di bulloni infatti altamente sconsigliabile il fissaggio tramite filettatura del rotore per motivi di resistenza meccanica del materiale scelto e limitati spessori disponibili Lo spessore scelto di 15 mm in linea con le approssimazioni fatte per ottenere la stima della coppia massima all avvio della macchina per la cui determinazione era stata considerata in riferimento al disco rotorico la massa di un disco omogeneo cavo d
285. namica della lavorazione a treccia impone velocit di lavorazione e rotazione della testa decisamente inferiori rispetto a schermature ad elica i giri macchina medi si aggirano a 70 rpm tuttavia stato calcolato che a seguito delle modifiche la velocit di rotazione della testa semplificata possa essere portata a regimi standard per lavorazioni a spirali e non dunque necessario effettuare un ricalcolo delle velocit di lavorazione imputabili a prodotti processati nelle macchine convertite Tuttavia la potenza messa a disposizione dai motori della macchina leggermente superiore 1 5 CV rispetto ai 1 45 CV delle macchine a spirale Le dimensioni della macchina sono notevolmente superiori a quelle delle macchine a spirale presenti oggi ma grazie allo smantellamento delle teste non conformi in analogia con l installazione di nuove teste a spiralare anche in questo caso i volumi occupati dai macchinari rimarrebbero circa invariati determinando lo stesso valore di costo di affitto e della quota di riscaldamento Il costo totale imputabile al reparto costituito dalla macchina convertita in sostituzione alle quattro teste in dismissione per un totale di otto linee definito in precedenza come minimo necessario dalle necessit produttive comprendono un costo dell energia aggiornato a 127 8 euro e una quota d ammortamento mensile di 459 4 euro La produzione del centro di lavoro cos costituito comporterebbe un costo orario di produ
286. namici associati alla rotazione in fase di lavorazione e per permettere una praticit di utilizzo ed un maggior grado di libert all operatore in relazione al posizionamento della boccola Le sollecitazioni di eventuali squilibri rotorici apportate ai supporti possono essere contenute riducendo il braccio di applicazione delle forze squilibranti questo produce momenti flettenti inferiori all albero rotorico e riduce l ampiezza di eventuali spostamenti del disco rotorico ed elementi ad esso applicati favorendo una stabilit superiore in fase di lavorazione Il posizionamento della boccola guidacavo stato definito nella condizione limite per cui il punto di attacco del filo risulti all interno del telaio non conoscendo all inizio della fase di progettazione l estensione verticale dei componenti di macchina e necessitando quindi di individuare il pi ampio spazio disponibile all interno della cassa L altezza di boccola minima Ly min stata definita al fine di garantire la funzione di guida del filo necessaria al contenimento del punto di attacco a del materiale in applicazione all interno della cassa Capitolo8 quindi necessario che l altezza Ly relativa al posizionamento della boccola nella condizione ottimale sia superiore al valore limite individuato Si inoltre cercato di garantire la possibilit di rendere il supporto dei cuscinetti simmetrico in relazione alla disposizione della flangia per permettere
287. ncorrere in interferenze con quello interno Il vincolo di interasse minimo tra le flange dei fusi descritto precedentemente definisce una circonferenza minima interna del diametro di 263 mm per un raggio di applicazione Rapp di 131 5mm La dimensione della circonferenza esterna dettata dallo spazio minimo della lunghezza di flangia dei fusi perch la circonferenza di applicazione della prima non si sovrapponga alla seconda Il guadagno in termini di riduzione di diametro rispetto alla soluzione ad un unico disco minimo soprattutto se considerato la difficolt aggiunta all operatore nell effettuare le operazioni sui fusi in tale posizione i fasci di fili provenienti dalla circonferenza esterna generano un ostacolo alle operazioni da effettuare sui fusi interni provocando rischi di rottura dei fili di apporto o aumento dei tempi operazionali Le complicazioni identificate portano a considerare la configurazione sconsigliabile La seconda soluzione si riferisce alla possibilit di sfruttare due piani di lavoro con la creazione di due rotori supportanti 8 spole ciascuno Questa soluzione si scontra nel caso di angoli positivi col vincolo degli ingombri verticali di cui bene analizzare le relazioni e complicazioni 168 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto Asse di lavorazione N i I i Figura 9 26 Configurazione rotorica con fusi ad inclinazione positiva sul disco di supporto L inclinazione del
288. ne del centro Hd per un ammontare di 5 44 euro all ora Il costo totale delle lavorazioni previste per il 2015 secondo regressione lineare dello storico produzioni di 53753 euro Camm inv Cw Pva9 anni 1 5 6 Camm tot Camm in Camm R 5 7 Ch mac Crot Hdp 5 8 5 4 2 Acquisto nuovo macchinario La seconda proposta di modifica imporrebbe lo smantellamento delle quattro teste di lavoro non conformi e l acquisto di nuove linee di spiralatura Dall analisi sul corretto dimensionamento dell impianto e le considerazioni dettate dai requisiti di flessibilit compare come la reale contingenza del reparto sia la disposizione di 8 teste di lavoro con la conseguente necessit di acquisto di una sola nuova macchina L azienda mantiene consolidati rapporti con una tra le diverse case costruttrici gi fornitrice di macchinari e supporto in altri reparti e che mette a disposizione il miglior compromesso tra tecnologia impiegata e costo d acquisto per questo la direzione in accordo col responsabile di produzione ha deciso di interpellare tale costruttore per un eventuale scelta di investimento Tra i prodotti disponibili presso il produttore privilegiato stata individuata la macchina che meglio risponde alle esigenze della produzione la linea di spiralatura SPR70 presenta un unica testa di lavoro composta da 2 piatti rotanti e 16 fusi analogamente a quelle gi presenti un cavalletto avvolgitore e un T11 Capitol
289. ne delle diverse prestazioni ottenibili con gli schermi appena descritti qui riportato un grafico che mette in relazione l impedenza di trasferimento parametro indice delle prestazioni di attenuazione dei disturbi alle frequenza dei segnali disturbanti Per com stata definita l impedenza di trasferimento pi bassa quella che definisce il pi efficace potere schermante me m 1000 Spirale rame 90 90 copper spiral Treccia rame 75 75 copper braid 100 sa Treccia rame 90 90 copper braid Alluminio Poliestere Aluminium Polyester tape 10 Alluminio Poliestere Treccia rame 65 Aluminium Polyester tape 65 copper braid Doppia treccia di rame 95 senza separazione Double 95 copper braid without separation Treccia di rame 95 Nastro separatore si Treccia di rame 95 95 copper braid Separator tape 95 copper braid LH Treccia di rame 95 Alluminio Poliestere Treccia di rame 95 95 copper braid Aluminium Polyester tape 95 copper braid 0 1 Treccia rame 95 Mumetal Treccia rame 95 95 copper braid Mumetal 95 copper braid 0 01 0 1 T 10 30 100 Frequenza in MHz Figura 2 2 Comparativa dell impedenza di trasferimento di diverse soluz
290. ne delle spole dipende dalla velocit di sfilo del fascio di fili vt e quindi dal raggio di spola Rs sulla quale agisce il l azione di trazione Tf vt R 16 3 La velocita di sfilo vt dipende dalla velocit di lavorazione vr4v e dai parametri di processo dal passo di lavorazione p e dal diametro del cavo De siamo in grado di ricondurci alla lunghezza di filo utilizzata per schermare un unit di lunghezza del cavo Svolgendo idealmente la superficie cilindrica del cavo di circonferenza Cc siamo in grado come gia visto nel Capitolo 3 di identificare la lunghezza di filo Lf applicata su un tratto di lunghezza del conduttore coincidente con il passo di lavorazione secondo l equazione Lf p cosa 16 4 dove a dato dalle dimensioni del cavo e dal passo di lavorazione a tan Cc p 16 5 Cc x De 16 6 La lunghezza di filo applicato sulla lunghezza di cavo schermato xf data quindi dall equazione seguente xf Lf p 1 cos a mm filo mm cavo 16 7 La velocit di sfilo del fascio vt quindi definita come velocit di lavorazione vray coincidente con la velocit di avanzamento del cavo corretta del parametro adimensionale xf vt vrav Xxf mm filo min 16 8 In definitiva la velocit di rotazione della spola definibile dalla seguente equazione e risulta funzione del passo di lavorazione p della velocit di 236 Appendice 5 lavorazione vray dal diametro del cavo De e dal raggio
291. ne modificato al fine di ottenere i requisiti di copertura richiesta rispettando i seguenti vincoli e Copertura richiesta CSr ad un valore di copertura percentuale richiesta deve corrispondere un valore di copertura ottenuta che si discosti da questo al massino di 5 per coperture superficiali totali il valore di copertura ottenuta deve cadere nell intervallo 95 100 e Velocit di trasformazione v la velocit di trasformazione deve essere superiore al limite di profittabilit discusso nel Capitolo 3 corrispondente a 200 m all ora La velocit definita dall equazione 13 13 e si riferisce alla velocit di trasformazione ideale vy ja dove il regime di rotazione di riferimento utilizzato corrisponde al valore caratteristico della macchina del reparto pari a 300 rpm 211 Appendice 2 Viria Nge P 13 13 e la variazione del passo p deve essere coerente con i limiti discussi in precedenza ovvero non deve presentare una periodicit superiore a 17 volte il diametro del cavo ed inferiore a 5 volte lo stesso 7D lt p lt 17D ad eccezione dei casi particolari descritti nel capitolo precedente e Il numero di fili per spola Nfsp non deve superare il numero massimo di fili avvolgibili definiti per ogni diametro del filo In questo processo iterativo possibile che il numero di fili consigliato si modifichi a seguito di importanti variazioni del passo di schermatura scelto perci anche il dato relativo al n
292. ne potrebbe essere superiore a quella necessaria al sistema di raccolta per attivare il motore di avvolgimento tramite il microinterruttore provocando il finecorsa della puleggia mobile e la caduta del cavo lavorato e Elevata usura di tutti i componenti struscianti come freno della bobina di carico per il tensionamento del cavo e Forze centrifughe sul cavo avvolto al tamburo di estrazione possono allentare la tensione provocando strusciamento relativo tra cavo e cilindro metallico con una conseguente interruzione dell avanzamento del cavo 6 6 2 2 System e La trasmissione meccanica tra motore e rotore potrebbe non garantire la funzione necessaria sotto l effetto delle forze centrifughe elevate ad esempio per trasmissioni a cinghia e Elevate potenze del motore per la movimentazione del rotore e Elevata usura e surriscaldamento di eventuali superfici struscianti del sistema di frenatura delle spole e Vibrazioni elevate anche per basse entit di squilibrio delle masse in rotazione e La dinamica di svolgimento del filo per alte velocit comporta un effetto di sbandieramento a ritmi sostenuti con vibrazioni del filo potenzialmente critiche e L elevato regime di rotazione comporta forze centrifughe importanti sulla massa delle spole che gravano attraverso diverse componenti di sollecitazione sul fuso di supporto e disco rotorico Questo fenomeno proporzionale alla massa di materiale avvolto sulle spole strettamente legato
293. ne produce tuttavia la generazione di un angolo nel percorso del filo a cui associato un fenomeno di attrito potenzialmente dannoso per il risultato della lavorazione 244 Appendice 6 x Definito l angolo P come mostrato in figura individuabile una situazione ottimale per cui il filo non sottoposto a strusciamento sul bordo della boccola situazione corrispondente a fili direttamente in applicazione dalla spola con B 180 Deviazioni del filo portano ad una riduzione dell angolo f con un conseguente incremento della pressione di contatto tra il filo in tensione ed il bordo metallico della boccola Questo pu tradursi in un usura della boccola stessa e nel danneggiamento dei fili d apporto specialmente per l impiego di fili di rame stagnato dove lo strato di materiale superficiale facilmente scalfibile L esperienza ed i dati acquisiti dal reparto produttivo hanno permesso di individuare un angolo di frizione minimo Bmin al di sotto del quale l entit della deviazione produce effetti critici sulle superfici in strusciamento relativo con conseguente non conformit dello schermo finale Il limite definito si riferisce ad un angolo Bmin di 135 Il secondo parametro utile al contenimento dell altezza di lavorazione si riferisce alla quota di installazione della boccola Ly rispetto la superficie superiore della cassa contenitiva del telaio asse del cavo NI limite superiore della macchina i i
294. nire cambiamenti dell ordine del 200 I dati sono stati ricavati come per le velocit di rotazione mediando per ogni codice in analisi i dati misurati sulle diverse linee di lavoro e in diversi giorni di produzione 49 Capitolo 4 4 4 Definizione dei tempi di fermo macchina 4 4 1 Identificazione tempi operazioni base Come prima cosa bene osservare come la ricorrenza di diverse operazioni di fermo e mancata produzione considerati come tempi di set up dipenda da diverse variabili data la natura del prodotto la cui lavorazione non pu essere considerata a tutti gli effetti n una produzione a lotti n una produzione continua in linea L occorrenza delle operazioni legate al cambio bobine di raccolta dipendono dalle dimensioni del prodotto diametro De e capienza delle bobine una bobina di una data capienza pu accogliere una lunghezza di cavo avvolto superiore quanto pi ridotta la sezione circolare occupata dallo stesso L occorrenza di altre operazioni invece quali il cambio spola d apporto dipendono sia dalla dimensione del cavo da spiralare sia da alcuni parametri di lavorazione ad esso legati imposti da limiti tecnologici di qualit della lavorazione e da considerazioni economiche il tasso di consunzione del materiale d apporto varia a seconda del diametro del corpo da ricoprire ma anche in funzione della copertura superficiale richiesta e diametro del filo utilizzato E dunque utile suddividere l
295. nire lo spessore non solo in base alla resistenza meccanica ma anche in base agli spostamenti ed inflessioni del componente in direzione assiale che devono essere trascurabili Modellando la flangia come lastra circolare piana caricata stato possibile definire uno spessore della stessa che limiti gli spostamenti Riferendomi alle inflessioni massime calcolate per l albero cavo stata definita una freccia massima ammissibile famm al centro del disco di 0 01 mm a cui corrisponde lo spessore minimo tmin Lo spessore minimo tmin trovato corrisponde a 10 mm coerente con gli spessori del fondo e della flangia scelti per l albero cavo Tutti i calcoli relativi al dimensionamento sono riportati in Appendice 7 5 Per garantire una stabilit superiore in direzione radiale la flangia pu essere fornita di uno spallamento che sfrutti l appoggio circonferenziale del fondo del telaio In analogia a quanto anticipato per l albero cavo del rotore la geometria del supporto completamente definita a meno del posizionamento in direzione assiale della flangia di attacco sul corpo del supporto la cui scelta di cruciale importanza per la definizione degli ingombri dell installazione complessiva ed perci posticipata alle considerazioni del capitolo successivo 158 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto La geometria definitiva e le relative quote del supporto sono riportate in figura 9 18 Fi
296. no rispettivamente di 2 e 7 6 MPa anch essi ampiamente al di sotto della soglia di snervamento 272 APPENDICE 8 Identificazione tensione di lavoro Viene presentato il metodo adottato per stimare le tensioni di lavorazione relative fascio di fili in applicazione nel processo di schermatura Tale metodo sfrutta la struttura del fuso della trecciatrice aziendale descritta dettagliatamente in Appendice 4 1 e l analogia presentata da alcune dinamiche di lavorazione che accomunano appunto il processo di trecciatura a quello di spiralatura Il processo di trecciatura implica una tensione del fascio di fili in applicazione sul cavo al fine di ottenere i sufficienti requisiti qualitativi in completa analogia a quanto descritto per il processo di spiralatura Tra le formazioni utilizzate in trecciatura intese come numero e diametro dei fili che compongono il fascio in applicazione si individuano quelle che interessano la spiralatura dei codici trattati nei Capitoli 4 e 5 La trecciatura in azienda interessa anche cavi di diametro superiore a 7 mm il che permette di individuare formazioni di filo riferibili al processo di schermatura di cavi di diametro elevato anche di 20 mm per il quale i parametri di lavorazione e di formazione del fascio impiegato sono descritti in Appendice 4 2 L ordine di grandezza della tensione di lavorazione mantenuto nell operazione di trecciatura analogo a meno di piccole variazioni dovute al differente m
297. non sia possibile modificare la forza d attrito durante la lavorazione C qualcosa nel supersystem che faccia si che la coppia frenante di lavorazione garantisca un corretto svolgimento della spola nonostante la coppia d attrito fornita sia costante C qualcosa nel system che permetta le regolazioni del sistema frenante senza fermare la macchina C qualcosa nel system che renda possibile modificare la spinta nonostante le regolazioni vengano fatte a macchina ferma C qualcosa nel system che possa rendere variabile la coppia frenante nonostante non sia possibile modificare la forza d attrito durante la lavorazione C qualcosa nel system che faccia si che la coppia frenante di lavorazione garantisca un corretto svolgimento della spola nonostante la coppia d attrito fornita sia costante C qualcosa nel subsystem che permetta le regolazioni del sistema frenante senza fermare la macchina Figura 7 5 System Operator per la generazione di soluzioni ai problemi di tensionamento dei fili in C qualcosa nel subsystem che renda possibile modificare la spinta nonostante le regolazioni vengano fatte a macchina ferma C qualcosa nel subsystem che possa rendere variabile la coppia frenante nonostante non sia possibile modificare la forza d attrito durante la lavorazione SISTEMA FRENANTE applicazione C qualcosa nel subsystem che faccia si che la coppia frenante di lavorazione
298. nte fornisce una stima sul costo previsto per le lavorazioni di ogni centro produttivo come meglio specificato nel capitolo SUCCESSIVO Il costo unitario Cray cos definito rappresenta una voce di costo altamente specifica relativa alle caratteristiche del prodotto in termini di parametri costruttivi e dimensionali dello schermo ed estensione del lotto in lavorazione Tale voce tiene in considerazione l effettivo intervallo di utilizzo della macchina conteggiando le distorsioni sulle tempistiche previste per effetto della realt di produzione considerata per mezzo del coefficiente K r ed identificando con precisione l incremento sul tempo di trasformazione per effetto dei sistematici interventi di preparazione ed attrezzaggio macchina Dalla somma del costo orario di lavorazione ed il costo dello schermo possibile ridefinire il costo totale del processo di schermatura in termini di costo dell operazione di spiralaggio e di materiale impiegato precedentemente definito dall equazione 4 1 dove il costo di trasformazione Cy individuato come primo parametro indicatore del costo associato alle ore macchina deve essere sostituito dal pi specifico e preciso costo di lavorazione Cray appena individuato In base ai risultati ottenuti stato possibile migliorare e completare il programma che si serve dell algoritmo presentato nel paragrafo iniziale rendendolo capace di restituire per ogni configurazione iterativa di schermo prescelt
299. nte temporale della lavorazione La riduzione del diametro non pu essere considerata come continua data la natura discreta degli avvolgimenti e descrive una legge di decrescita a gradino Riscrivendo l equazione relativa al diametro R t esprimendo la velocit di rotazione della spola si pu verificare come il raggio della spola R t e quindi la legge che detremina la sua variazione sia funzione della maggior parte dei parametri di lavorazione che caratterizzano un processo di schermatura quindi possibile affermare che a ogni processo di lavorazione corrisponde una propria legge di consunzione della spola R R t Do P VLAW df Nf Lsp Da quest analisi evidente l effetto della variazione del raggio R t sul tiro Tf del fascio di fili in svolgimento secondo l equazione vista in precedenza di cui possibile esprimere la variazione temporale Tf Cr R t 16 17 238 Appendice 5 Accelerazione della spola La velocit di sfilo costante generata dall avanzamento del cavo in lavorazione e dal relativo passo di spiralatura unitamente alla vaiazione del raggio di spola R comporta un aumento della velocit di rotazione della stessa s generando un accelerazione angolare ws anche in un regime di velocit di lavorazione vray costante L accelerazione determina la comparsa di forze inerziali di rotazione Crin anche in regime costante di velocit del rotore associate al momento di inerzia dell
300. ntiene solido ed ha motivo di essere preso in considerazione nonostante gli scarsi risultati schermanti in quanto rappresenta l unica soluzione ad oggi implementabile per la schermatura di cavi per flesso torsione prodotti che sfruttano a pieno tutte le conoscenze tecniche aziendali e presentano al loro interno un contenuto tecnologico elevato Proprio in questa fascia di prodotti la qualit e miglioramenti mirati prodotti da un controllo superiore sulla tensionatura dei fili dello schermo innalzano il valore del prodotto giustificando i costi associati ad un intervento che fornisca un grado di personalizzazione e risoluzione di problemi dedicati non contemplati dai costruttori di macchine di queste dimensioni La capacit di rivolgere le soluzioni tecniche alle esigenze specifiche di ogni lavorazione in questo caso la necessit di un uniformit qualitativa sullo schermo di una gamma di cavi che si presenta molto ampia e varia rappresenta l elemento fondamentale relativo alla convenienza dell intervento per l azienda Da queste osservazioni possibile definire il criterio generale decisionale da utilizzare per valutare la profittabilit di un intervento di riprogettazione in autonomia e la replicabilit del lavoro svolto su altri reparti dell azienda Il dato da tenere in considerazione si lega appunto alla capacit di individuare potenziali sviluppi ulteriori ed innovativi che vadano oltre il normale ricondizionamento o ripro
301. nto 79 Capitolo 5 offerto dal meccanico incaricato alla modifica I costi imputabili al nuovo reparto cos ideato ammontano a 577 euro al mese ed il costo orario aumenta rispetto alla precedente soluzione a 5 50 euro La produzione prevista nel 2015 con il centro lavoro cosi composto ammonta a 32671 euro Tutti 1 dati relativi ai calcoli appena descritti sono riassunti nelle tabelle dell Appendice 3 4 mentre i dati economici e di dimensionamento del reparto nelle diverse configurazioni presentate sono mostrati nella tabella 5 4 CONFRONTO DATI ECONOMICI DELLE DIVERSE CONFIGURAZIONI DI REPARTO Reparto Reparto con Reparto con Rep con due ricondizionato nuova spirale trecc Trasf trecc trasf Numero di linee N N I Investimento Cinv euro Costo orario Chmac euro ora Costo produzione anno 2015 euro Extra costo prod Anno 2015 euro Tabella 5 4 Dati relativi ai costi d investimento e produzione in relazione agli interventi di modifica Per extra costo inteso l incremento di costo di produzione rispetto la situazione di reparto attuale 5 5 Comparazione e scelta fra le configurazioni di reparto Per una scelta oculata bene riassumere tutte le caratteristiche gli svantaggi e vantaggi portati da ognuna delle configurazioni possibili 5 5 1 Ricondizionamento della vecchia macchina Questa soluzione comporterebbe gli immediati vantaggi derivanti dalle tecnologie consolidate metterebbe nelle migl
302. nto Da questa condizione di svolgimento deriva il posizionamento ottimale della boccola guidacavo alla quota Lz ot rispetto la superficie superiore del telaio Analizzando la geometria del fuso che presenta un interasse tra albero portante e alberino di supporto pari a 40 mm possibile ricondursi al raggio di proiezione secondo le seguenti equazioni Rpr Rapp L 9 18 dove il segno positivo si riferisce all orientazione esterna mentre quello negativo a quella interna mentre L la proiezione dell interasse sul piano di applicazione descritta dalle relazioni trigonometriche L tany cos y cos y 9 19 L orientazione scelta per la disposizione dei fusi quella esterna per motivi pratici la configurazione del fuso progettato rende necessario che la parte dotata di molla di regolazione sia disposta esternamente in direzione radiale in modo che l operatore possa agire sul precarico della molla condizione che si presenta con l orientazione dell alberino portapuleggia verso l esterno del disco Inoltre la necessit di alloggiare i fili sulle pulegge e nelle boccole rende vantaggioso in termini di comodit per l operatore di disporre esternamente la puleggia del ballerino condizione ancora concorde con l orientazione esterna Nel caso di orientazione esterna l altezza Lu corrispondente all altezza realmente utilizzata dal sistema figura 9 28 quella descritta dalla proiezione sull
303. nto di vista riferito a sottocomponenti e sottoelementi del system mentre il livello superiore denominato supersystem garantisce una visione del problema ad ampio raggio considerando gli elementi ed i sistemi complementari ed esterni alle componenti del system Per l analisi del problema viene identificato come system il sistema di applicazione del filo descritto dall analisi funzionale Al system dunque si riferiscono tutti quei componenti che con il livello di dettaglio mantenuto precedentemente permettono l identificazione delle relazioni funzionali base per il funzionamento del sistema di applicazione del filo Il subsystem descrive invece un livello di dettaglio superiore riferibile ad una scala ridotta rispetto alla visione del system individuando come elementi di attenzione le superfici di contatto tra fili gli elementi di supporto e di guida che definiscono il percorsi degli stessi e pi in generale tutte le superfici soggette a movimenti relativi Il livello superiore riferito al supersystem tiene in considerazione i sistemi complementari a quello in analisi come il sistema di movimentazione del cavo ed il sistema di raccolta e tutti i componenti relativi Allo stesso livello vanno considerati elementi esterni alla macchina comunque associabili agli effetti ad alle cause di possibili problemi relativi alla lavorazione Elementi come le altre macchine nel reparto l ambiente circostante e l operatore assegnato alla macchin
304. ntrod i one sula ao ae aa 65 5 1 Limiti del reparto ed alternative d intervento n 65 5 2 Analisi e previsioni volumi di produzione 67 5 3 Revisione dimensionamento reparto ii 72 5 4 Alternative di intervento e costi associati i 76 5 4 1 Ricondizionamento e messa a norma vecchio macchinario 76 5 4 2 Acquisto nuovo macchinario iii TI 5 4 3 Conversione delle linee di trecciatura i 78 5 5 Comparazione e scelta fra le configurazioni di reparto 80 5 5 1 Ricondizionamento della vecchia macchina 80 5 5 2 Acquisto nuova mAcchina juris nia aiuta 81 5 5 3 Conversione di una linea di trecciatura n 81 5 5 4 Conversione di due linee di trecciatura seese 82 IS CONO lla 83 Sommario cola aea a S aE 85 II Indice generale Parte 3 intervento di riprogettazione rrrssrrrrrrrrrerereseseeeeseceseeneseeseeesececeno 87 6 INTERVENTO DI MODIFICA DELLE MACCHINE TRECCIATRICI VINCOLI E REQUISITI DI PROGETTO 0 87 Introduzione filato alano ia 87 Od Obiettivi allieta Ila iaia era 87 6 2 Descrizione della macchina trecciatrice ira er 88 0 21 Struttura generale cca aaa 88 022 l iisrelespole zzc at licei darlo ale ast 88 6 3 Requisiti e vincoli di progetto corrida rio
305. o stata fissata una potenzialit produttiva massima in relazione alla velocit massima raggiungibile dal rotore Le pi moderne macchine per spiralatura offerte dai costruttori per questo tipo di applicazioni schermatura di cavi di dimensioni definite dall intervallo tra 0 7 mm e 20 mm di diametro presentano un dato di targa relativo al regime di rotazione massimo del rotore pari a 500 rpm Basandosi sull esperienza dei costruttori stato quindi individuato come obiettivo limite per le prestazioni del progetto la possibilit di raggiungere velocit di rotazione del rotore di 500 giri al minuto presentando un margine d incremento di 200 rpm sulle velocit di rotazione delle macchine interne 93 Capitolo 6 6 4 Macchina spiralatrice descrizione dei sottosistemi adottati Definiti i requisiti e vincoli di progetto viene esposta la struttura di base della macchina spiralatrice analizzando pi nel dettaglio 1 diversi sistemi che la compongono e le possibilit di intervento attuabili su ognuno di questi Come anticipato nel Capitolo 3 possibile descrivere la struttura della macchina a spiralare come unione di tre diversi sistemi coordinati fra loro il sistema di avanzamento del cavo il sistema di applicazione dello schermo ed il sistema di avvolgimento del prodotto finito Il costruttore delle trecciatrici fornitore di molte apparecchiature di cui dotato il reparto produttivo offre soluzioni perfettamente adat
306. o esprimibile anche adimensionalmente come il rapporto passo mm diametro del cavo mm eliminando la dipendenza dalle dimensioni del cavo 38 La lavorazione di spiralatura macchine e processo Di seguito se non affiancato dall unit di misura il passo sar inteso come numero di ricorrenze in relazione al diametro e Numero di giri della testa ngmax velocit di rotazione massima espressa in rpm raggiungibile della testa per una buona lavorazione e numero di spole Nspl numero di spole che ogni testa spiralatrice pu impiegare contemporaneamente in lavorazione e numero di fili per spola Nfspr numero di fili che costituiscono il fascio avvolto sulla spola di lavorazione e diametro del filo metallico di schermatura df 3 5 Scelta e limiti dei parametri di processo La scelta dei corretti parametri di processo di fondamentale importanza per la determinazione e controllo sulle caratteristiche elettriche e meccaniche dello schermo ma anche per la resa economicamente vantaggiosa della lavorazione La scelta dei parametri di processo sempre un compromesso tra i requisiti qualitativi dello schermo e le necessit produttive in termini di velocit ed economicit nell impiego dei materiali Gli aspetti pratici e le considerazioni esposte finora portano alla identificazione di limiti e vincoli entro cui la scelta di tali parametri possa variare da tenere in considerazione nel processo di assegnazione degli stessi mostr
307. o apre Figura 3 10 Rappresentazione dell influenza del numero di fili necessario alla copertura totale al variare del passo di lavorazione Ai precedenti casi limite intercorrono quindi situazioni intermedie corrispondenti alle lavorazioni effettivamente implementate dove all aumentare del passo di spiralatura aumenta il numero di fili necessario e viceversa secondo le relazioni sotto riportate Definito a l angolo sotteso tra l asse d elica e l inclinazione del filo avvolto questo risulta a atan 3 9 dove Cem p sono la circonferenza media del cavo schermato definita in 3 2 e p il passo di spiralatura entambi espressi in mm 37 Capitolo 3 In riferimento alla schermatura con fascio longitudinale stato mostrato nell equazione 3 4 come calcolare la lunghezza complessiva di filo Lfsr impiegata nella schermatura totale CS 100 di un corpo cilindrico di lunghezza L E possibile ricondursi alla lunghezza di filo Lf necessaria alla schermatura dello stesso elemento garantendo un determinato grado di copertura superficiale CS espresso in frazione dell intero secondo l equazione 3 10 Lf Lfsr CS 3 10 A parit di settore da schermare un filo in disposizione longitudinale riesce a coprire una quantit di superficie inferiore rispetto ad un filo disposto elicoidalmente richiedendo l impiego di pi elementi paralleli in lavorazione E possibile dunque ricavare il numero di
308. o 5 cavalletto di svolgimento la sua velocit massima di rotazione 500 giri al minuto La nuova configurazione produce un cambiamento in alcuni dati relativi ai costi del reparto come la potenza impiegata e lo spazio utilizzato E necessario effettuare un ricalcolo della potenza installata nel reparto sottraendo i cavalli imputabili alle quattro teste in dismissione e aggiungendo quelli messi a disposizione dal nuovo macchinario la nuova potenza disponibile di 1 5 cavalli ed il relativo costo dell energia ammonta a 132 euro al mese Le dimensioni della macchina spiralatrice spr70 16 comportano la necessit di utilizzare gran parte dello spazio lasciato disponibile dalle vecchie linee di lavoro che appartenenti ad una generazione precedente hanno dimensioni contenute di conseguenza non necessario modificare le voci di costo proporzionali al volume occupato dal reparto quali affitto e riscaldamento L acquisto della macchina scelta comporta la spesa di 42300 euro Secondo la stessa logica implementata precedentemente si deriva che la quota di ammortamento aggiuntiva relativa a questa spesa di 4988 euro l anno e il costo mensile di 461 euro Per il conteggio della nuova quota di ammortamento attribuibile al centro spiralatrici integrato con la nuova strumentazione necessario sottrarre al valore riferito all attuale reparto la spesa che compete alle quattro linee destinate allo smaltimento e sommare a tale risulta
309. o 600 le cui dimensioni sono mostrate in figura 13 2 LI D2 600 mm L2 150 mm L L1 300 mm Figura 13 2 Bobina di supporto al cavo in lavorazione ed al cavo lavorato Le dimensioni si riferiscono al tipo 600 utilizzato nelle applicazioni di supporto alle fasi di spiralatura del cavo 47 Figura 13 3 Bobina con spire di cavo avvolto La capienza della bobina espressa in km prodotto ricavabile tramite un calcolo del materiale avvolgibile in funzione del diametro del cavo avvolto Dav identificando il numero di spire r2S10n rS1at che l area di avvolgimento utile della bobina pu effettivamente accogliere vedi figura 13 4 214 Appendice 2 elemento a spiralare elemento spiralato BAA N nn DILIIAITI a AAAAAAIAI sata atata ata AAAA XAXAKI a a a tatata a VOOCOVOVOO0 150 00 Figura 13 4 Sezione delle bobine di supporto a mostrare la capienza in termini di spire di cavo avvolgibili L immagine a sinistra si riferisce a cavo non schermato quella a destra a cavo schermato Il numero di spire in disposizione longitudinale in disposizione laterale sono date rispettivamente dalle equazioni 13 19 13 20 Viene calcolata la circonferenza media della bobina secondo l equazione 13 22 tramite il diametro medio della bobina calcolato secondo la 13 21 da cui deriva il calcolo della capienza della bobina stessa espressa in unit di lunghezza di
310. o 6000 Rsn 245 MPa sotto i carichi definiti dal regime di rotazione e peso degli elementi supportati 183 Figura 9 36 Disco rotorico in lega di alluminio serie 6000 geometria e imensioni GEHnive sr srl toa pia iii 185 Figura 9 37 Rotore assemblato tramite collegamento bullonato 185 Figura 10 1 Puleggia motrice e puleggia condotta i 192 Figura 10 2 Calettamento puleggia condotta albero rotorico per mezzo di un bullone adattato illa ora 192 Figura 10 3 Trasmissione a cinghia e rotore i 193 XI Indice delle figure Figura 10 4 Rotore ed organi di macchina collegati alloggiati nella cassa del telato sian tiara a a RA E A ironia lione aliul 194 Figura 10 5 Assemblato dei componenti rotorici di supporto e di trasmissione Sono rappresentate le quote definite per la configurazione assemblata finale 196 Figura 10 6 Linee di spiralatura progettate cora 198 Figura 10 7 Sistema di applicazione ideato i 199 Figura 12 1 Variazione del costo del filo comprensivo del costo del metallo e del costo di trafilatura in funzione del diametro e del costo del rame I dati si riferiscono ad un cavo schermato di diametro pari a 2 Mm 208 Figura 12 2 Variazione del costo del filo in funzione del diametro dello stesso e del diametro del cavo schermato Il valore del rame si riferisce ad un dato di base rame fisso a 5 5 euro al kg rari 208
311. o a spirale che funge da secondo conduttore per il ritorno del segnale inviato I volumi produttivi di questo gruppo sono quasi irrilevanti sia a causa dell utilizzo ormai quasi totale dello schermo a treccia come secondo conduttore sia per la progressiva sostituzione di questi cavi con pi moderni sistemi di trasmissione a fibra ottica La classe numerosit ridotta fa riferimento alle cosiddette coppie e cavi multipolari composti da un minimo di 2 ad un massimo di 9 elementi Il processo di riunitura di questi prodotti a meno di casi particolari avviene in macchine cordatrici dette torsionali pi veloci e di facile preparazione Questa classe presenta i volumi produttivi pi elevati e rappresenta la maggioranza dei codici che passano per la lavorazione di spiralatura L ultimo gruppo numerosit elevata raccoglie i codici per i quali l elevato numero di elementi superiore a 9 fino ad un massimo di 96 comporta che l operazione di cordatura avvenga su macchine pi lente e complesse ed in molti casi in pi di un passaggio I volumi produttivi riferiti a questa classe sono rilevanti ed i codici che ne fanno parte appartengono ad una serie produttiva centrale nei rapporti commerciali con aziende clienti ritenute di alto profitto dall impresa Dai grafici quindi possibile dedurre come nonostante la produzione di cavi composti da molti elementi non si sia significativamente ridotta negli anni o sia in leggera decresci
312. o componente si riferisce ad un acciaio basso legato da costruzione Fe 249 Appendice 7 510 per le proprie caratteristiche di economicit reperibilit ed in accordo con i materiali utilizzati per gli alberi delle macchine gi presenti La configurazione della macchina nella fase di avviamento si riferisce ad una condizione di pieno carico delle spole condizione imposta al fine di ridurre al minimo i tempi operazionali appunto di cambio spola e dimensionare la macchina perch possa sempre lavorare in tale condizione anche nel momento di accelerazione massima Il peso delle spole completamente piene Msp viene stimato ipotizzando che l intero volume utile reso disponibile dalla spola di 0 53e 3 m sia occupato interamente da rame di peso specifico pari a 8920 kg m La massa stimata M p come somma del peso della spola e del materiale avvolto di 2 4 kg Le spole sono posizionate sui fusi precedentemente studiati il cui peso My stimato a 0 4 kg tramite l utilizzo del CAD Per la determinazione del momento di inerzia legato a questi elementi necessario definire una distanza ai quali questi ruotano attorno all asse rotorico necessario quindi definire un diametro massimo del disco rotorico ed un conseguente raggio di applicazione delle spole Rapp Il disco rotorico viene ipotizzato come un disco cavo del diametro esterno Dy di 620 mm un diametro interno da che permetta il passaggio dell albero 80 mm per uno sp
313. o del conduttore ricoperto dai fili Il diametro medio Dm ricavabile secondo l equazione 3 1 come somma del diametro del corpo centrale e diametro del filo df da cui segue il calcolo della circonferenza media Cem come il prodotto di Dm e x 3 2 Dividendo la circonferenza media Cem per il diametro del filo df si ottiene il numero di fili Nfsr necessari a ricoprire interamente il cavo in direzione longitudinale come mostrato nelle equazioni 3 3 dunque per garantire una copertura superficiale del 100 di un tratto di cavo di lunghezza L sono necessari Nf fili della medesima estensione La lunghezza complessiva di filato metallico Lfsr utilizzata ricavabile dalla 3 4 Dn D df 3 1 Com Dm 3 2 Nfsr Com df 8 3 Lfsr Nfsr L 8 4 Questo caso teorico presenta alcuni problemi di stabilit e resistenza meccanica durante la movimentazione del cavo questo soggetto a piegature che non possono essere geometricamente assecondate dal fascio rigido di fili longitudinali che modificano la loro posizione generando aperture sullo schermo e inducendo disturbi tramite il movimento inoltre durante la flessione del corpo schermato gli elementi esterni sono posti a condizioni di trazione importanti che possono portare alla rottura dello schermo La disposizione ad elica del filo sopperisce a tali problemi di tipo meccanico e geometrico portando l analisi al caso estremo opposto ovvero di schermo costituito da un unico filo avvo
314. o del prezzo di vendita finale o vincoli sui tempi di consegna possono portare a ridefinire come criteri sensibili alla scelta dei parametri di processo voci relative al costo di lavorazione o al tempo di processo riadattando i parametri di lavorazione in funzione di un ottimizzazione commerciale e organizzativa a discapito di un ottimizzazione tecnica del prodotto Una corretta determinazione del costo di lavorazione permette di avere un controllo superiore sulla gestione del prezzo di vendita finale con notevoli vantaggi sugli aspetti commerciali di competitivit del prodotto In merito alla riprogettazione della linea di spiralatura vengono illustrati i risultati raggiunti in relazione agli obiettivi imposti ed ai propositi prestazionali prefissati in ottica di miglioramento della tecnologia interna all azienda Conclusioni Il sistema progettato ha permesso l adozione e sfruttamento dei fusi utilizzati nelle applicazioni di trecciatura permettendo l utilizzo delle relative spole e la condivisione della macchina spolatrice per l avvolgimento del filo metallico sulla stessa Lo sfruttamento dei fusi produce vantaggi in termini di gestione della manutenzione e dei ricambi per cui garantita una fornitura continua dal produttore esterno Le potenzialit del sistema progettato superano i vincoli delle precedenti macchine in relazione alla dimensione massima dei cavi spiralabili permettendo la lavorazione di cavi del diametr
315. o e costruzione dello stesso Questo secondo coefficiente cautelativo porta alla definizione di uno spostamento ammissibile della superficie esterna del disco vamar di 1 mm Questo valore corrisponde a spostamenti massimi in direzione verticale pari allo 0 16 della dimensione maggiore del disco valore ritenuto decisamente cautelativo anche dal meccanico interno all azienda dotato di esperienza pluriennale sulla costruzione delle macchine a spiralare interne 7 9 Simulazione ad elementi finiti Geometria Il modello sottoposto a simulazione presenta la geometria mostrata in figura Figura 18 12 Geometria del disco rotorico 268 Appendice 7 Lo spessore stato definito iterativamente per ognuno dei materiali utilizzati da un valore minimo di 6 2 per l alluminio al valore definitivo massimo di 15 mm Le iterazioni sullo spessore del disco in acciaio hanno spaziato dal minimo definito di 5 mm ad un massimo di 8 mm valore per il quale il peso eccessivo ha portato a scartare l ipotesi di utilizzo del materiale I vincoli I vincoli applicati al modello constano di un incastro in prossimit della circonferenza di 142 mm di diametro Dfm relativa alla fila di bulloni di collegamento alla flangia dell albero rotorico ed un vincolo di appoggio in prossimit del bordo esterno della stessa del diametro Dfa di 200 mm I carichi Le forze applicate al modello tengono conto dei carichi statici dovuti alla forza
316. o in termini di qualit ed efficienza ma ad oggi le modifiche effettuate ed i miglioramenti riscontrati non vengono comunicati al tecnico come previsto dalle dinamiche del controllo qualit il quale continua a calcolare costi e tempi di produzione secondo i parametri di lavorazione da lui decisi Inoltre la scelta da parte del tecnico di alcuni parametri di lavorazione potrebbero derivare da una richiesta tassativa del cliente e non da un ottimizzazione tecnica in tal caso la modifica arbitraria dell operatore potrebbe causare una non conformit del materiale e compromettere le relazioni commerciali La mancata comunicazione di tali modifiche inibisce quindi un potenziale processo di miglioramento e riadattamento dei dati da parte dell ufficio tecnico oltre a poter creare alcuni problemi di non conformit del cavo non prevista a consegna del materiale avvenuta A valle di questa considerazione l estrapolazione di un opportuno coefficiente correttivo in relazione al passo di primaria importanza E stato ritenuto necessario quantificare la frequenza di questi interventi di modifica arbitraria e l entit di variazione sui parametri costruttivi al fine di fornire al tecnico l entit del fenomeno e un primo strumento di controllo dello stesso I risultati mostrano come pi del 80 dei codici non venga processato secondo le indicazioni dell ufficio tecnico e che le modifiche apportate al passo di lavorazione possono anche defi
317. o lavorazione tramite l avanzamento dell elemento frenante o il precarico di una molla premente su questo e si mantiene costante durante il processo perci evidente come questo rappresenti un forte limite non solo all avvio della macchina dove alla coppia frenante si aggiungono le forze inerziali generate dall accelerazione del transitorio d avviamento ma anche a regime dove l analisi della dinamica di svolgimento della spola ha mostrato una variazione delle coppie inerziali e del braccio di applicazione del tiro Tf t Crin t Cp Rs t 7 5 117 Capitolo 7 L adozione di questi sistemi si traduce inevitabilmente in sovratensioni all avviamento della macchina dove le coppie inerziali aggiungono un forte contributo alla coppia resistente della spola ed in un aumento progressivo della tensione 7f durante il processo data l impossibilit di agire sulla regolazione del freno a macchina in moto Tipicamente il sistema di frenatura tarato perch possa garantire una tensione prossima a quella necessaria 7fiay per un lasso temporale di lavorazione predefinito preventivando che il fascio di fili raggunger il valore ottimale in concomitanza di un unico strato di svolgimento della spola durante l intero processo La definizione della forza di attrito deve anche tenere in considerazione l aumento di tensione generato dai transitori di avviamento Un sistema adottato da alcuni costruttori di macchine e s
318. o lo scorrimento del filo tra le stesse frenandolo per mezzo delle forze di attrito a valle dello srotolamento del materiale stesso dalle matasse su cui avvolto Un ulteriore applicazione stata riscontrata nel brevetto numero USS5022595 dove la combinazione di due rulli collegati meccanicamente su cui scorre il materiale in svolgimento produce una tensione costante nello stesso Le spole possono essere dotate di un cinematismo che le inclini rispetto l asse di lavorazione o le permetta di traslare radialmente mettendo in tensione il fascio di fili L idea prende ispirazione dalla dinamica descritta nel brevetto numero CA1109778 C qualcosa nel system subsystem supersystem che faccia si che la spola segua uno srotolamento guidato ed ottimale nonostante il sistema frenante di cui dotata non garantisca tali requisiti Possibilit di accoppiare meccanicamente lo srotolamento della spola all avanzamento della lavorazione secondo i parametri di processo che definiscono la corretta legge di riduzione del raggio come anticipato nel paragrafo precedente Un applicazione simile riscontrabile nel brevetto numero US3934395 Possibilit di movimentare tramite motorizzazione dedicata ogni singola spola accoppiando la rotazione della stessa elettronicamente agli altri parametri di lavorazione Questa soluzione stata suggerita dalle applicazioni di svolgimento dalle bobine di cavo in estrusione e dal brevetto numero US20100300624
319. o superiore ai 20 mm Tale risultato giustifica la scelta di conversione delle macchine rispetto alle considerazioni di profittabilit economica illustrate nel dettaglio nelle fasi di analisi del reparto produttivo La testa a spiralare progettata in grado di operare in condizione di spole a pieno carico anche a velocit superiori a quella media mantenuta dalle macchine presenti nel reparto con conseguenti benefici in termini di riduzione dei tempi di cambio spola e dei tempi di lavorazione complessivi L implementazione del sistema frenante variabile ha inoltre garantito un controllo superiore sulla qualit dello schermo finale e sulla funzionalit del processo permettendo di uniformare la qualit della lavorazione in termini di tensionamento del filo su tutta la variet produttiva che si prevede venga processata in futuro grazie ad un controllo in tensione la cui regolazione si svincola da molti dei parametri di processo caratterizzanti ogni singola lavorazione Non stato possibile determinare il valore monetario dell investimento di conversione e costruzione degli elementi progettati non essendo pervenute le offerte dei costruttori esterni relative alla lavorazione delle parti ideate ed all installazione dei sottosistemi aggiuntivi di movimentazione e raccolta del cavo A seguito di una corretta individuazione dei costi d implementazione dell intero sistema sar possibile rivalutare la profittabilit economica della s
320. oddisfi i requisiti di copertura rispettando i vincoli costruttivi e di processo elencati In questo caso necessario incrementare le dimensioni del filo utilizzato innescando un nuovo processo di calcolo L intero procedimento descritto schematicamente in figura 13 1 DEFINIZIONE DIAMETRO __ Nf Nfc DEL CAVO De P p tentativo DEFINIZIONE DIAMETRO NUMERO DI FILI r gt FILO df PRIMO VALORE CONSIGLIATO df 0 10mm Nfc SI DEFINIZIONE DEL PASSO DI LAVORAZIONE p gt p di tentativo RISPETTO DEI VINCOLI SET DI PARAMETRI ACCETTABILE IL CICLO PORTA AD ALMENO UN SET DI PARAMETRI ACCETTABILI VINCOLI CONFRONTO ECONOMICO TRA LE I SET DI PARAMETRI 7Dc lt passo p lt 14 De SOLUZIONI TROVATE ACCETTABILI CS CSr 5 SONO PIU DI UNO Nf lt Nfmax y SETDI V tr id gt 200 m ora I ARAN ETRU VANTAGGIOSO SET DI PARAMETRI TROVATO SET DI PARAMETRI TROVATO Figura 13 1 Schema concettuale dell algoritmo per la definizione dei parametri di processo ottimali in funzione delle dimensioni del cavo e della percentuale di copertura schermante richiesta 213 Appendice 2 2 2 Capienza delle bobine in funzione delle caratteristiche dimensionali del cavo avvolto Le machine spiralatrici sono in grado di accogliere tra le bobine utilizzate in produzione solamente quelle di tip
321. ole cable spiral winding appliance was re designed and a braked wire unwinding system was developed and built from scratch in order to provide a wire tensioning control Finally this study wants to evaluate the performance gains under an economical and manufacturing points of view Keywords cable shielding process re engineering production forecast spiral winding machine wire tensioning control unwinding spool system INTRODUZIONE L attivit svolta s inquadra nel contesto aziendale di una piccola impresa Italiana attiva nella produzione di cavi elettrici speciali Il cavo speciale un prodotto altamente tecnologico rispetto ai normali conduttori elettrici che grazie alla composizione delle proprie caratteristiche elettriche e meccaniche in grado di garantire gli stringenti requisiti tecnici di particolari applicazioni riconducibili ai pi svariati campi d impiego Gran parte del mercato garantito da questo settore si permea sulla capacit delle aziende produttrici di fornire un prodotto dagli alti standard qualitativi e da un alto grado di personalizzazione sulle caratteristiche finali del cavo La flesibilit e qualit delle tecnologie e dei processi necessari alle diverse lavorazioni dunque di primaria importanza al fine di garantire un opportuna variet ed elasticit produttiva a seconda delle richieste dei diversi clienti Il presente lavoro deriva dall intento di apportare un contributo sensibile ad una lav
322. one della testa in relazione alla reale geometria degli elementi definita nel capitolo precedente ed alle prestazioni prefissate in termini di tempi di avvio della macchina I risultati ottenuti hanno portato a rivalutare l entit dell accelerazione di avviamento prefissata per permettere l utilizzo del motore di 1 5 CV gi presente sulla macchina con un decremento trascurabile delle prestazioni rispetto i tempi di lavorazione complessivi ed un risparmio sui costi aggiuntivi derivanti l applicazione di un motore di dimensioni superiori E seguito il dimensionamento degli organi di trasmissione individuando la cinghia e le pulegge relative in funzione del motore scelto e delle prestazioni definite La dimensione delle pulegge di trasmissione ha determinato l ultimo dato necessario all individuazione della corretta disposizione dei componenti progettati permettendo di stabilire la configurazione finale del sistema nel rispetto dei vincoli imposti presentati nel capitolo precedente La fase di assemblaggio finale ha permesso di determinare le dimensioni finali dell albero rotore e del relativo supporto in funzione del sistema assemblato 200 CONCLUSIONI Introduzione Vengono ora illustrati i risultati raggiunti dall intero lavoro svolto a partire dalla fase di analisi ed ottimizzazione dei parametri e costi relativi al processo produttivo al risultato della fase progettuale motivata dall opportuna analisi di investimento
323. one scorretta di svolgimento nonostante lo srotolamento della spola non segua l andamento ottimale C qualcosa nel system che possa evitare o rimediare ad una rottura o lavorazione scadente nonostante la tensione scorretta durante la lavorazione C qualcosa nel subsystem che faccia si che la spola segua uno srotolamento ottimale lungo la lavorazione nonostante la coppia frenante fornita non garantisca tali requisiti C qualcosa nel subsystem che possa evitare di avere una tensione scorretta di svolgimento nonostante lo srotolamento della spola non segua l andamento ottimale C qualcosa nel subsystem che possa evitare o rimediare ad una rottura o lavorazione scadente nonostante la tensione scorretta durante la lavorazione SISTEMA COMPLETO Il meccanismo di regolazione della forza impone di fermare la macchina Non possibili modificare la forza d attrito durante la lavorazione La coppia frenante d attrito fornita costante mentre quella necessaria variabile La coppia frenante fornita non garantisce lo srotolamento corretto f dei parametri di lav C qualcosa nel supersystem che permetta le regolazioni del sistema frenante senza fermare la macchina C qualcosa nel supersystem che renda possibile modificare la spinta nonostante le regolazioni vengano fatte a macchina ferma C qualcosa nel supersystem che possa rendere variabile la coppia frenante nonostante
324. oni del fascio di fili provenienti da spole differenti non hanno lo stesso valore condizione che comporta forze radiali differenti nelle diverse direzioni sul corpo in avvolgimento con un conseguente disassamento dello stesso La spola in rotazione attorno al cavo in avanzamento garantisce lo svolgimento del fascio di fili con una tensione definita dall azione frenante che il fuso applica alla spola 99 GUIDA NELL APPLICAZIONE GUIDA Capitolo 6 Il fuso che vincola e supporta la spola permettendole di ruotare sul proprio asse dotato di un sistema di frenatura che si oppone alla rotazione e svolgimento della stessa al fine di garantire un tensionamento del filo predefinito I sistemi di frenatura possono essere di diversa natura nella gran parte dei casi si tratta di freni che sfruttano la forza di attrito tra due superfici struscianti come descritto per il sistema delle teste a spiralare aziendali Capitolo3 La spola alloggiata sul fuso e messa in rotazione produce notevoli sollecitazioni generate dall accelerazione delle masse di filo avvolto I fusi sono sostenuti e solidali con il rotore in una disposizione circolare il cui centro coincide con l asse di lavorazione o asse rotorico Le forze applicate ai fusi si trasmettono quindi al supporto del rotore su cui sono applicati e quindi al telaio che sostiene e vincola il rotore stesso Il telaio l elemento di supporto di tutti i principali componenti e garantisc
325. ontenimento dei volumi lo pone come una valida soluzione in determinate applicazioni in cui ad oggi non esiste alternativa Caratteristica importante di questo schermo l economicit sia in termini di materiale impiegato sia in termini di velocit di lavorazione Lo schermo a spirale viene nella maggior parte dei casi applicato singolarmente e non accoppiato ad altre coperture Schermi misti I differenti tipi di schermatura flessibile gi descritti possono essere combinati fra loro in diverse soluzioni per ottenere l efficacia schermante ottimale in tutto lo spettro delle frequenze L abbinamento pi utilizzato il nastro di alluminio ricoperto da una treccia in rame che unisce 1 vantaggi di una copertura totale al 100 ai vantaggi di una bassa resistenza elettrica La schermatura di cavi Altre combinazioni sono alluminio treccia alluminio o alluminio alluminio treccia I diversi strati di schermatura possono essere isolati fra loro o meno utilizzando gli accoppiamenti metallo poliestere descritti negli schermi a nastro La schermatura mista quanto di meglio ottenibile nel campo delle schermature flessibili e rappresentano la maggior parte delle soluzioni adottate nella schermatura di cavi speciali Figura 2 1 Tipologie di schermo applicate al cavo In ordine da sinistra a destra sono rappresentati lo schermo a nastro lo schermo a treccia lo schermo a spirale ed una schermatura mista Per una pi accurata comprensio
326. ora per fare ci necessario approfondire le caratteristiche del sistema ed entrare nel dettaglio della sua composizione individuando tutti i componenti e le relazioni che intercorrono fra questi 96 Intervento di modifica delle macchine trecciatrici vincoli e requisiti di progetto 6 5 Descrizione ed analisi funzionale del sistema di applicazione Si procede tramite un analisi funzionale di un sistema di avvolgitura base definito dalla testa di lavorazione e da tutti i componenti implicati nel processo di avvolgimento dei fili attorno al cavo da schermare figura 6 5 LA ASSE DI LAVORAZIONE GUIDA CAVO ai SUPERIORE ALLARME ROTTURA FILO CAVO i GUIDAFILO SPOLA FASCIO DI FILI MOTORE SISTEMA FRENANTE 1 PU TELAIO EE TE 4 EN No GUIDACAVO INFERIORE Figura 6 5 Sistema di applicazione del fascio di fili Il diagramma di figura 6 6 relativo all analisi funzionale mostra i componenti ed i sottosistemi principali che costituiscono il sistema di applicazione messi in relazione fra loro dalle azioni e relazioni che intercorrono tra ognuno di questi La costruzione del diagramma passa attraverso alcuni passaggi che bene esplicitare 1 Definizione dell obiettivo del sistema L obiettivo del sistema consta nel creare uno strato protettivo di filo avvolto in disposizione elicoidale su un corpo cilindrico identificabile nel caso in esame con il ca
327. orazione per la quale lo sviluppo tecnologico aziendale e di controllo sul processo stato a lungo trascurato a causa del marginale interesse commerciale legato al prodotto che tuttavia merita di essere rivalutato a seguito di un riammodernamento del centro produttivo rivelatosi inevitabile La necessit di ricondizionare il reparto di spiralatura a causa della non conformit di una macchina in termini di normative vigenti sulla sicurezza ha generato l opportunit di sperimentare un lavoro del tutto nuovo per l azienda che si inquadri in un processo di revisione e riqualificazione di un intera fase produttiva non limitato ad interventi tecnici ma che riconsideri l intero sviluppo prodotto dalla ridefinizione del processo e dei relativi parametri ad una riprogettazione delle tecnologie implicate permettendo alla direzione di stimare 1 benefici di un intervento dedicato e completo da introdurre e trasferire ad altri reparti della produzione Un lavoro cos strutturato pu presentare notevoli vantaggi specialmente in settori dove uno studio approfondito e dedicato finalizzato alla qualit e personalizzazione del prodotto rappresentano i principali punti di forza sul piano commerciale L attivit sperimentale sul campo tramite il monitoraggio ed analisi approfondita delle dinamiche di lavorazione permette di costruire un processo di definizione dei parametri di processo sotto i molteplici aspetti di natura tecnica ed economica Un atten
328. orico Elenco dei simboli J momento d inerzia del ballerino Ja momento di inerzia disco rotorico Jsp momento di inerzia delle spole e del fuso posizionate su Rapp Jsp momento di inerzia della spola di filo Itor momento di inerzia totale del rotore k rigidezza torsionale della molla K coefficinete di intaglio Kvr coefficiente di realt per velocit vi ia L am sbalzo dell albero motore L dimensione del lotto La distanza punto di attacco boccola Lai semilunghezza inferiore albero rotorico Li semilunghezza superiore albero Lac lunghezza complessiva albero rotorico Lamm luce disponibile all interno cassa Ly min quota Ly minima per avere il punto di attacco a all interno del telaio Ly ott quota di applicazione boccola ottimale L quota di applicazione boccola guidafilo dalla superficie superiore del telaio L lunghezza generica del corpo in schermatura Lestr lunghezza necessaria estrazione spola Ly lunghezza del fuso Lf lunghezza totale dei fili per ricoprire con CS una tratto L di cavo Le spir quantit necessaria alla copertura richiesta in funzione dell angolo delle spire Lf interasse base fuso flangia spola Lg lunghezza della flangia del fuso Lp larghezza della flangia del fuso Lfsr lunghezza totale dei fili per ricoprire al 100 un unit di lunghezza del cavo Ly lunghezza del tratto di trave Luy quota punto di svolgimento fili punto di applicazione a Lo estensione in di
329. ormente in trazione La condizione limite del cinematismo si verifica nella posizione del bilanciere all interno delle sedi della girante configurazione per la quale l elevata sottotensione del filo necessita di un bloccaggio della spola al fine di ridurre l apporto di materiale finch quello in svolgimento non abbia riacquisito tensione La posizione delle pulegge guidafilo determinata dal diametro medio di svolgimento generato dal materiale avvolto sulla spola al fine di ridurre in ogni condizione di carico della stessa gli angoli descritti dalla traiettoria del filo rispetto la direzione tangenziale della puleggia La disposizione ad elica del filo sulla spola comporta che durante lo svolgimento la posizione del punto di attacco del filo al rocchetto scorra lungo l asse della spola generando una variazione di angolo tra il punto di svolgimento traslante ed il punto fisso di passaggio offerto dal supporto della puleggia Questo fenomeno detto sbandieramento complice della variazione della tensione del filo e della direzione ottimale dello stesso deve essere contenuto dal corretto posizionemento della puleggia guida filo La posizione ottimale della puleggia passafilo sull albero di supporto si riferisce alla quota in direzione assiale del piano di simmetria della spola per ridurre al minimo la distanza massima di collegamento tra filo avvolto sull estremit della spola e puleggia guidafilo La spola costituita da un mate
330. ossa essere sfruttato come strumento di correzione ad eventuali disomogeneit sulla tensione dei fili E frequente che l operatore intervenga sullo spostamento della boccola per uniformare l applicazione dei fili provenienti da spole differenti La condizione relativa al posizionamento ad Lp ott della boccola descrive un angolo di frizione tra filo e boccola B maggiore rispetto a quello limite definito nella condizione peggiore per angoli d inclinazione del filo di 53 quindi possibile abbassare la boccola guidacavo per sfruttare il fenomeno di correzione appena descritto senza venir meno ai vincoli imposti dall angolo di frizione Bmin descritto nel Capitolo 8 La dimensione dell albero rotorico univocamente determinata dal rispetto dei distanziamenti imposti e della geometria degli elementi vincolati ad esso Il distanziamento tra la superficie del supporto cuscinetti e la flangia dell albero definisce la lunghezza di tratto di albero rotorico al di sotto della flangia di collegamento che deve interferire per spallamento con il cuscinetto reggispinta 197 Capitolo 10 L estensione del tratto di albero al di sopra della flangia di collegamento al disco corrisponde allo spessore del disco stesso per requisiti di maggiore stabilit e vincolamento In relazione alla figura 9 17 possibile determinare quindi le quote incognite dell albero individuando per il tratto di albero La2 un valore di 55 mm Lo sbalzo ne
331. overnano il processo ovvero e velocit di avanzamento reale del cavo V r e passo di spiralatura effettivo mantenuto in produzione pprod E possibile che un codice venga lavorato in pi giornate ed in diverse teste di spiralatura quindi sono stati attribuiti ad ogni codice univoci dati sperimentali tramite la media dei dati misurati in ogni linea di lavorazione o ogni giorno di produzione 47 Capitolo 4 La velocit reale di rotazione delle teste ngr calcolata dal semplice rapporto tra velocit di avanzamento reale v misurabile tramite apposito strumento e il passo di realizzazione pproa Misurato con il calibro vtrr ngR 4 3 pprod Tramite i dati ottenuti possibile estrapolare quindi un delta Ang tra la velocit ideale di rotazione della macchina e la velocit effettivamente mantenuta in produzione ng ngr Calcolando una media tra l entit degli scostamenti ottenuti per ogni codice analizzato ci si riconduce al valore in percentuale del coefficiente di realt K r che tramite i dati rilevati nell arco di due mesi si stabilizza sul valore di 94 L entit di questo coefficiente fortemente dipendente dalla quantit di codici in lavorazione analizzati data la loro diversit costruttiva opportuno perci mantenere aggiornato il coefficiente tramite il periodico monitoraggio della produzione E bene osservare come il coefficiente di riduzione debba essere riferito al numero di giri de
332. ovimento di avanzamento del prodotto in lavorazione e quello rotativo delle spole di filo in applicazione Per dimensionare il motore necessario definire correttamente le diverse condizioni di funzionamento che la macchina pu presentare e le prestazioni che si vogliono garantire nei limiti dei vincoli strutturali dei componenti progettati 10 1 1 Velocit massima del motore La velocit di rotazione massima ammissibile nella condizione di spole piene stata stimata a 337 rpm tuttavia questa rappresenta una condizione estrema fortemente limitante le prestazioni della macchina presa in considerazione per la definizione dei limiti di velocit in completa sicurezza ma che non rappresenta la condizione di lavoro media reale della lavorazione nella quale il carico delle spole varia da un massimo relativo alla quantit posta all inizio della lavorazione ad un minimo di spola vuota a materiale consunto La struttura della macchina ed i componenti studiati sono in grado di operare a velocit di regime superiori a questa velocit limite con carichi delle spole ridotti per questo la velocit massima di regime mantenuta come riferimento di 500 giri a minuto in linea con l obiettivo prestazionale posto all inizio della progettazione Capitolo 10 La condizione di sicurezza della macchina in rotazione a questo regime di velocit infatti garantita in termini di resistenza della base del fuso per carichi della spola infe
333. pa di accelerazione in base ai parametri di lavorazione Nelle macchine spiralatrici oggi in funzione possibile determinare un transitorio di avviamento medio di 10 secondi per portare i rotori a velocit di targa di 300 rpm In ottica di miglioramento stata presa come obiettivo la possibilit di raggiungere velocit di rotazione di 500 rpm come dato di targa delle tecnologie del settore prese come riferimento e di ipotizzare transitori di avviamento dimezzati rispetto a quelli delle macchine attuali confidando nella bont del sistema frenante ideato e dei vantaggi che esso possa comportare nel controllo migliore sulla tensione dei fili Per il raggiungimento della velocit massima max di 500 rpm 52 4 rad s in un transitorio di 5 secondi l accelerazione massima stimata 0 in fase di avvio a cui il rotore dovr essere sottoposto ammonta a 10 5 rad s Stima del momento di inerzia Non conoscendo nessun dato ad eccezione del diametro interno relativo all albero cavo siamo costretti a generare alcune ipotesi sulle sue dimensioni definendo uno spessore dell albero sa cautelativo di 10 mm per un diametro esterno Dae di 80 mm Si ipotizza che la flangia circolare di attacco per il disco rotorico descritta all inizio del capitolo abbia un diametro Dfa di 200 mm ed uno spessore unificato al precedente di 10 mm La lunghezza complessiva Lac dell albero definita per 500 mm ed il materiale scelto per la creazione di quest
334. pali il sistema guidacavo superiore ed il sistema guidacavo inferiore che svolgono la propria funzione a seguito di un corretto vincolamento relativo ed a cui sono rispettivamente associate le diverse funzioni tra quelle descritte Il corretto vincolamento consta in un perfetto centraggio di entrambi i sottosistemi rispetto l alloggiamento del rotore descrivendo una traiettoria rettilinea tra la parte 136 Sottosistemi minori e considerazioni sugli angoli di lavorazione inferiore e quella superiore coincidente con l asse di lavorazione ovvero di rotazione del rotore Il sistema complessivo rappresentato in figura 8 2 Figura 8 2 Sistema guidacavo complessivo installato sul telaio della macchina 8 2 1 Sistema guidacavo superiore Il sistema guidacavo superiore quello che garantisce per mezzo di una boccola di supporto la duplice funzione di vincolamento assiale del cavo in avanzamento a valle della testa di lavorazione e guida ed appoggio ad i fili in svolgimento per l ottenimento di una corretta schermatura La struttura si compone di un supporto metallico atto ad ospitare una boccola cilindrica cava alloggiata nello stesso per mezzo di una vite di pressione Tale supporto libero di scorrere assialmente ed essere vincolato ad un braccio portante grazie alla geometria presentata in figura 8 3 permettendo il posizionamento della boccola a quote differ
335. pato nel Capitolo 6 La necessit di determinate caratteristiche di attrito ed usura della pista sono circoscritte alla superficie esterna della stessa questo permette di sfruttare la girante plastica del fuso perfettamente adattata alla geometria della spola applicando sulla sua superficie esterna uno strato metallico In questo modo viene sfruttata la geometria originaria della girante stessa per il saldo vincolamento alla spola ed evitare cos una lavorazione difficoltosa relativa all ottenimento di un ulteriore componente di geometria complicata La modifica della girante consta nell incastro sulla superficie esterna della stessa di una sezione di tubo in acciaio dello spessore di 2 millimetri Figura 7 11 Pista di strusciamento adattabile sulla girante del fuso 7 5 3 Sistema completo Il sistema completo consta di tutti gli elementi del fuso utilizzati in trecciatura a meno del sistema di tensionamento del filo originario descritto in Appendice 4 a sostituzione del quale viene installato il sistema frenante ideato composto dal ballerino e dalla girante fermaspola modificata Per la configurazione ottimale stata definita nella condizione di primo contatto tra ferodo e pista un inclinazione del braccio principale del ballerino tale da garantire la stessa escursione in entrambe le direzioni di rotazione Il sistema definitivo ideato e scelto per le fasi di progettazione successive mostrato in figura 7 12 13
336. pena esposti guidano la scelta del materiale verso una lega che garantisca una riduzione in peso unitamente a sufficienti caratteristiche meccaniche in particolare le leghe d alluminio della serie 6000 offrono una soluzione interessante grazie al rapporto tra carico di snervamento e peso specifico decisamente favorevole comparato a quello dell acciaio 178 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto Con l impiego di spessori superiori possibile ottenere le stesse propriet di resistenza meccanica dell acciaio con un beneficio in termini di peso tuttavia la scelta di una lega di alluminio a causa del suo modulo elastico inferiore a quello dell acciaio potrebbe comportare inflessioni eccessive del rotore che devono essere verificate L impiego di spessori superiori inoltre produce un ulteriore sviluppo in direzione dell asse della macchina che deve essere compatibile con i vincoli dimensionali della cassa relativi alla quota Lu precedentemente definita 9 5 6 1 Geometria preliminare La geometria del disco definita da un disco cavo il cui diametro esterno stato definito in precedenza a D4 620 mm Il diametro interno del disco d deve garantire la presenza di materiale sulla circonferenza in cui verr posta la serie di bulloni di collegamento alla flangia dell albero cavo La scelta del diametro interno d pari al diametro esterno dell albero cavo Dacz di 85 mm soddisfa il requisito citato ed aiu
337. peso degli elementi e dei carichi dovuti all accelerazione delle masse in condizione di funzionamento a velocit limite max di 337 rpm e spole completamente cariche In prossimit di ogni superficie adibita al supporto dei fusi sono stati applicati 1 carichi di momento flettente massimo Mfmnar di 115 mm il carico radiale repulsivo generato dal fuso e relativa spola in direzione radiale F di 1029 N e la forza peso relativa al fuso dotato di spola carica di 439 N E stata definita un accelerazione gravitazionale in direzione dell asse di rotazione per contemplare lo stato di sforzo dovuto al peso del disco mentre l entit delle sollecitazioni dovute alla rotazione del disco 0 7 MPa per l acciaio e 0 2 MPa per la lega di alluminio hanno permesso di essere trascurate La mesh La dimensione della mesh stata impostata per ogni simulazione scegliendo elementi della dimensione massima di un terzo dello spessore del disco sa Propriet fisiche Le propriet fisiche e meccaniche assegnate per la modellazione del disco in alluminio sono le seguenti Modulo elastico E 69000 MPa peso specifico p di 2700 kg m e carico di snervamento Rsn 245 Mpa Le propriet fisiche e meccaniche assegnate all acciaio Fe510 sono E 210000 MPa peso specifico 7800 kg m e Rsn 350 MPa 269 Appendice 7 7 10 Definizione e verifica del collegamento disco albero del rotore Definita la geometria ed il materiale del disco rotorico nec
338. petti di natura economica associati ai costi e tempi di lavorazione di ogni prodotto Un algoritmo iterativo fornisce la struttura di base di un programma ideato per il calcolo dei parametri di lavorazione in funzione dei vincoli tecnologici del processo e caratteristiche tecniche dello schermo stesso servendosi delle relazioni descritte nel capitolo precedente Alla definizione dei parametri caratteristici di ogni lavorazione stato affiancato lo studio dei relativi parametri economici ed operazionali tramite l accurata identificazione della velocit di lavorazione di ogni singolo prodotto e relativo costo associato mettendo in relazione le tempistiche di lavorazione ai parametri di processo della stessa ed alle caratteristiche dimensionali del lavorato Il modello di calcolo creato necessita di un approfondito studio sui tempi di fermo macchina e fattori che ne determinano frequenza e durata permettendo di individuare con precisione le dinamiche e le variabili influenti sulla ricorrenza delle diverse operazioni in funzione delle caratteristiche di ogni lavorazione I risultati ottenuti in relazione alle tempistiche e costi di lavorazione vengono confrontati con i valori generati dal modello pi semplice ed approssimato usato oggi in azienda mettendo in luce l utilit ed i vantaggi di tipo commerciale ed organizzativo generati dallo studio effettuato 4 1 Velocit di lavorazione ed imputazione del costo di schermatura La corretta defin
339. pi di approvvigionamento tempi di produzione e tempi di collaudo L azienda in grado grazie alla configurazione del proprio sistema produttivo ed alla gestione della programmazione di ridurre se necessario l intervallo di attesa del prodotto richiesto a 15 giorni solari dall arrivo dell ordine pur garantendo l ideazione specifica del prodotto soddisfacendo le necessita di urgenza pi spinte di alcuni clienti che altrimenti non troverebbero riscontro nelle realt industriali delle grandi case produttrici Le prerogative dell azienda di elasticit commerciale alta specializzazione ed elevato livello tecnologico e qualitativo volto all ideazione di prodotti altamente personalizzati influiscono sulla pianificazione della produzione e costituzione dei reparti produttivi che devono essere capaci di gestire la totalit delle possibili variazioni tecnologiche e combinazioni costitutive dei cavi con un elevato grado di flessibilit Il contesto aziendale ed il settore dei cavi speciali Sommario E stato descritto il profilo dell azienda in relazione al prodotto ed i settori in cui trova impiego evidenziando le prerogative di qualit ed alto contenuto tecnologico che caratterizzano l attivit dell impresa E stata introdotta la definizione di cavo per applicazioni speciali definendo un modello generale di cui sono stati individuati e descritti nelle funzioni basilari 1 componenti costitutivi principali E
340. piralato degli anni passati registrando per ogni tipo di prodotto la quantit di spiralato lavorato e vengono effettuate previsioni sulla variet e volume produttivo futuro sulla base dei dati osservati E stato determinato il target produttivo previsto per l anno avvenire come regressione lineare dei dati registrati questo ha permesso tramite l applicazione del lavoro svolto nel capitolo precedente di definire con precisione le ore di produzione necessarie ad evadere le richieste previste nel 2015 Dal risultato dell analisi si evince come il reparto cos costituito sia sovradimensionato e dal calcolo delle linee effettivamente necessarie alla produzione stato possibile definire per ogni alternativa d intervento il relativo costo d investimento Dal costo d investimento stato calcolato l incremento del costo macchina orario che ne deriva che offre un importante criterio di scelta unitamente alla variet produttiva raggiungibile con le diverse configurazioni di impianto Il confronto tra le diverse soluzioni ha mostrato come per la combinazione delle sue caratteristiche di economicit d investimento variet e potenzialit produttiva la soluzione che prevede la conversione di due macchine trecciatrici in spiralatrici risulta quella pi vantaggiosa secondo i criteri imposti dalla direzione aziendale 85 86 Parte 3 intervento di riprogettazione 6 INTERVENTO DI MODIFICA DELLE MACCHINE TRECCIATRICI VINC
341. po in schermatura con conseguente caduta delle spire di filo avvolte e generazione di aperture e lacune durante la movimentazione dello stesso La possibilit di movimento dei fili durante la flessione del cavo non solo deleteria per lo spazio scoperto causato in prossimit delle aperture dove l effetto schermante si riduce ma anche per la generazione di disturbi indotti caratteristici dello schermo a spirale Capitolo2 Il processo di schermatura oltre a fornire una barriera contro i disturbi elettromagnetici anche funzionale alla stabilizzazione degli elementi che compongono il cavo in lavorazione gli elementi cordati del conduttore tenuti insieme dalla rivoluzione degli stessi attorno all asse ideale del cavo presentano una geometria superficiale poco circolare e soprattutto nel caso di conduttori particolarmente rigidi e di grosse dimensioni tendono a riacquisire la posizione rettilinea disaccoppiandosi gli uni dagli altri tendono a scordarsi I fasci di fili avvolgenti garantiscono un vincolo al processo di scordatura e conferiscono alla superficie esterna una buona circolarit unendo gli elementi dei conduttori cordati questo utile a processi successivi come quello di applicazione di guaina per mezzo dell estrusione dove l uniformit del diametro 112 Tensione dei fili ed ideazione di un sistema di frenatura della spola variabile di fondamentale importanza per mantenere lo spessore della guaina uniform
342. pole P peso della zavorra del sistema di raccolta P peso del disco Pe pressione sul bordo esterno del disco Pproa Passo mantenuto in produzione PT pretensionamento della cinghia q carico distribuito al supporto cuscinetti R reazione vincolare cuscinetto radiale Ram raggio medio dell albero cavo Ramm raggio disponibile interno telaio Rapp raggio di applicazione dei fusi R reazione vincolare del bullone R reazione vincolare cuscinetto obliquo R tensione effettiva al bullone Elenco dei simboli Ry reazione vincolare dei bulloni R raggio del cavo Ren raggio della circonferenza di contatto Te raggio esterno del disco r raggio interno del disco R raggio della pista di strusciamento Rpr raggio di proiezione Ryu raggio puleggia di trasmissione R raggio della spola di filo avvolto Rsn carico snervamento materiale Sa Spessore albero rotorico Sa spessore disco rotorico Sfa spessore flangia dell albero rotorico t spessore flangia supporto per cuscinetti T eror tempo di fermomacchina totale su unit di lunghezza del cavo Tcb tempo di cambio bobina Tcb tempo di cambio bobina su unit di lunghezza del cavo Tcb tempo di cambio bobina di avvolgimento su unit di lunghezza dcavo Tcb tempo di cambio bobina di svolgimento su unit di lunghezza del cavo Tcb tempo di cambio bobina di avvolgimento Tcb tempo di cambio bobina di svolgimento Tecc tempo di cambio codice Tes tempo di
343. ponenti sofisticati e costi di manutenzione superiori oltre che all implicazione di una notevole complicazione della macchina la cui manutenzione e gestione potrebbe risultare difficoltosa agli addetti ai lavori Il contenimento della variazione di tensione sui fili garantito da una riduzione delle masse rotanti l avvolgimento di meno materiale sulla spola produce raggi di spola R inferiori ed un intervallo di variazione dello stesso limitato Variazioni entro un range limitato di Rs comportano variazioni limitate di momenti d inerzia della spola caricata Jsp limitate variazioni di velocit di rotazione della spola fenomeni che si traducono in un contenimento 118 Tensione dei fili ed ideazione di un sistema di frenatura della spola variabile sull escursione dei valori delle coppie inerziali resistenti complici del tensionamento del filo Il valore del momento di inerzia della spola di filo avvolto inoltre per la geometria cilindrica della stessa segue una legge parabolica decrescente in funzione del raggio R pi materiale viene avvolto dunque maggiori sono gli accorgimenti e le complicazioni derivanti una frenatura costante soprattutto in fase di avvio della macchina dove le forze inerziali associate al momento di inerzia della spola rappresentano la componente principale della coppia resistente totale legata direttamente alla tensione dei fili L espediente di ridurre il raggio di spola R limitando la quant
344. portabile dalla stessa Avendo stimato i momenti d inerzia di tutti i componenti nella fase di avvio Jote la rampa di salita del transitorio di avviamento voluta 0 immediato calcolare la coppia all albero C 0 come C 0 Jot 60 0 5 1 kgm 10 5 rad s 53 Nm 9 1 E bene osservare come il valore appena trovato si riferisca ad una situazione decisamente critica per i sistemi ad oggi presenti dove 1 transitori di avviamento nelle condizioni di spole molto caricate sono gestiti con un elevato grado di attenzione e riducendo l accelerazione anche al di sotto dei 10 secondi illustrati come caratteristici Variazioni di qualche secondo sul raggiungimento della velocit massima inoltre hanno influenze minime sulla tempistica totale della lavorazione perci il tentativo di ridurre il transitorio di avviamento a 5 secondi porta in una direzione di forte cautela sulle prestazioni e caratteristiche di resistenza dei componenti progettati rispetto a quelli che con buona probabilit saranno i reali impieghi della macchina 152 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto 9 3 1 2 Forze radiali ed assiali Le forze radiali principali che interessano l albero cavo sono quelle provocate dalla trasmissione della coppia per mezzo della cinghia dentata di trasmissione la cui scelta motivata nel prossimo Capitolo del pretensionamento della stessa e delle reazioni imposte dai cuscinetti a sfera scelti per manten
345. precisa sul numero di cambi bobina necessari alla lavorazione di un lotto rappresenta un ulteriore contributo all organizzazione del reparto per la dotazione dello stesso delle bobine di raccolta necessarie aspetto non trascurabile data la natura dei problemi riscontrati sul campo Le bobine come gran parte dei materiali usati in azienda vengono ordinate settimanalmente in base al lavoro programmato grazie ad un operatore dedicato che in base al chilometraggio di prodotto preventivato calcola il numero di supporti necessari all evasione degli ordini Non raro il presentarsi di errori di valutazione sulle reali necessit e riscontrare una mancanza delle bobine di supporto nelle fasi di lavorazione dinamica che si traduce talvolta nella necessit di riorganizzare la produzione dell intero reparto Associando alla definizione dei parametri di processo l informazione sul numero di bobine effettivamente necessarie noto con precisione dalle dimensioni del prodotto e dalle caratteristiche di lavorazione ci si cautela da eventuali errori di calcolo permettendo di associare la richiesta d ordine dei supporti direttamente al risultato fornito dal programma utilizzato Sommario In base alle relazioni esposte nel capitolo precedente stato generato un algoritmo di calcolo iterativo per una corretta definizione dei parametri di processo secondo i diversi aspetti tecnici e tecnologici relativi a tale lavorazione 62 Ottimizzazione e cont
346. ption towards a modification of the production process itself and re engineering of the workstation Special cables product and industry scenario have been illustrated for comprehension purposes and for completeness sake An in depth analysis regarding cables shielding process shows different electro magnetic protection techniques special attention had been given to the spiral shelter one technological aspects manufacturing process parameter and machineries have been thoroughly studied The first commitment was focused on generate an algorithm able to find the optimal trade off among the process parameters under both technological and economical points of views A new model aimed to redefine feeding speed and process costs has been performed by means of a production monitoring activity and a new assignment method of operational and set up times to each product as a function of their own dimensional and technological parameters The department analysis shows up machinery safety limits heading toward a new intervention points research Potential production gains of the identified possible solutions was estimated by a regression analysis of the historical data of the production plant This phase showed as most convenient action an internal re design on the cable spiral screening machine As consequence a systematic method aimed to identify the manufacturing criticalities was adopted wire pretension and unwinding concerns were deeply analyzed The wh
347. r linea di lavorazione dall equazione Hd ore anno linea Hdr 11 1604 5 2 Il numero di linee necessarie Nryy ricavabile dal rapporto tra le ore disponibili e le ore di fabbisogno Nui H 24 5 3 I risultati ottenuti sono mostrati nel prospetto della figura 5 4 DIMENSIONAMENTO REPARTO ORE DI FABBISOGNO PRODUZIONE Hf ore anno ORE LINEA DISPONIBILI Hd ore anno DIMENSIONE REPARTO NUMERO DI MACCHINE NECESSARIE N Lin PER PRODUZIONE ANNUA Figura 5 4 Prospetto relativo ai dati del dimensionamento dell impianto secondo le stime effettuate sulla produzione del 2015 Il rapporto conferma in prima analisi come il reparto composto da undici linee di lavorazione sia sovradimensionato e metta a disposizione una potenzialit produttiva superiore del 63 in relazione alle reali necessit Il dimensionamento effettuato con i calcoli appena visti si basa sull ipotesi di una produzione continua e pianificata estesa a tutto il periodo d esercizio ipotesi che non per applicabile al sistema produttivo dell azienda che presenta peculiarit e strategie commerciali fortemente influenti sull organizzazione produttiva Osservando la produzione di spiralato relativa al 2007 anno che descrive un periodo di pieno ritmo produttivo e a cui corrisponde la maggior quantit di materiale lavorato nel reparto durante tutto l intervallo d indagine possibile calcolare le ore di lavorazione effettuate in tale decorrenza
348. ra autore della lavorazione vera e propria ed un sistema di raccolta del cavo schermato in uscita dalla macchina Il sistema di movimentazione del cavo proprio come per le macchine spiralatrici composto da un tamburo di estrazione solidale con il telaio che svolge il cavo dalla bobina di supporto e garantisce l avanzamento del conduttore lungo l asse di lavorazione della macchina Il sistema di avvolgimento e raccolta in completa analogia a quello installato sulle macchine spiralatrici si compone di una bobina di supporto messa in rotazione per l avvolgimento del cavo schermato in uscita dalla macchina Capitolo 3 Il sistema di applicazione dello schermo posto nel telaio della macchina presenta anch esso un asse di lavorazione coincidente con l asse di avanzamento del corpo in schermatura tuttavia in questo caso l avvolgimento del filato di copertura non avviene per movimento circolare delle spole avvolte attorno al corpo da schermare bens da un movimento intrecciato delle stesse per mezzo di un cinematismo meccanico Appositi fusi imbullonati in posizione verticale ad elementi detti isole supportano la spola di filato e sono messi in movimento da un sistema di ingranaggi posti circonferenzialmente all asse di lavorazione capaci di passarsi Pun l altro le isole di supporto facendole seguire un percorso definito La traiettoria e percorso delle spole definito dall elemento di supporto detta
349. ra di fessure che concorrono all aumento della resistenza elettrica ma soprattutto permettono al campo elettromagnetico disturbante di accoppiarsi con il conduttore racchiuso all interno questo inconveniente che affligge anche lo schermo a treccia tuttavia pi accentuato poich la dimensione e geometria delle aperture sono decisamente peggiori di quelle prodotte dagli intrecci a maglia della calza trecciata e La disposizione dei fili crea un canale entro cui le correnti scorrono elicoidalmente lungo l estensione del cavo ricoperto ci comporta che ad elevate frequenze lo schermo si comporti da induttore ovvero generi all interno del cavo portatore di segnale un campo magnetico longitudinale proprio come farebbero una serie di spire percorse da corrente dando origine ad una drastica fonte di disturbo Il fenomeno dell induzione rende assolutamente inutilizzabile questo tipo di schermo nel campo della trasmissione dati poich sopra frequenze di 16 kHz assolutamente inefficace e dannoso per l integrit dei segnali 12 La schermatura di cavi Nonostante i suoi notevoli svantaggi e difetti a livello prestazionale lo schermo a spirale ancora una tecnologia vantaggiosa se non irrinunciabile per diverse applicazioni grazie ad alcune sue caratteristiche peculiari La connessione dello schermo al connettore avviene tramite il semplice svolgimento del tratto finale di fascio ed applicazione dello stesso nell a
350. ra perfetta per l implementazione di tale sistema che sotto certi aspetti pu essere inteso come un miglioramento del leveraggio descritto per la tensionatura del filo durante gli spostamenti radiali che si verificano in fase di trecciatura Appendice 4 1 dove il bilanciere del fuso interveniva con un bloccaggio sbloccaggio della spola nelle situazioni di sottotensione e sovratensione 125 Capitolo 7 7 4 1 Descrizione del concept In riferimento alla figura7 6 viene descritta la composizione ed il funzionamento del sistema frenante ideato 35 LEN DH AN LEI N GY 3 4 DN 7 WL i 2 I Ho 71 7 p DUNEN ZALA bar 3 3 _ le DE o 11 ai i S Oa Figura 7 6 Fuso dotato del sistema frenante variabile ideato Un elemento detto ballerino 1 fissato e libero di ruotare attorno all asse dalla boccola di supporto 2 incastrata nel corpo del fuso La struttura del ballerino si compone di un corpo centrale da cui si estendono un braccio principale 3 sulla cui estremit applicata una puleggia guidafilo 4 libera di ruotare un braccio secondario 5 disposto verticamente alla cui estremit reso solidale un elemento frenante 6 ad alto coefficiente di attrito dinamico ed un ulteriore prolungamento 7 necessario all applicazione delle forze elastiche del sistema La geometria del ballerino fa si che l elemento frenante posto sul braccio verticale en
351. razione sostenuta ma impattano negativamente sulla qualit dello schermo L ufficio tecnico sulla base dei dati e dell esperienza ha accertato che una spiralatura accettabile in termini di qualit sottende un angolo minimo d elica di 12 a cui corrisponde un passo di 17 volte il diametro del cavo ricoperto anche in questo caso tuttavia s identificano casi eccezionali per diametri del corpo da spiralare molto piccoli De lt 1 mm per cui si pu ottenere una spiralatura con angoli a di 8 6 corrispondenti a passi dell ordine di 23 volte il diametro del cavo schermato La scelta sul diametro del filo d apporto df incide su considerazioni di tipo economico e costruttivo Fili di piccolo diametro garantiscono una maggiore flessibilit e libert di movimento del cavo finito e a parit di superficie schermata comportano l impiego di una minore quantit di materiale metallico e quindi un risparmio in termini di quantit di materia prima impiegata L utilizzo di una minor quantit di materiale non sempre corrisponde ad un risparmio di tipo economico a causa delle diverse voci di costo associate al filo in funzione del diametro che tengono conto non solo del costo della quantit di metallo impiegato ma anche di sovracosti legati all operazione di trafilatura come meglio esposto in Appendice 1 1 tuttavia per le condizioni di mercato attuali la scelta secondo criteri di convenienza puramente economica tende a favorire l util
352. re in definitiva riconducibile alla somma del tempo di trasformazione Ty e tempo totale di fermo Tr ror Trav Ty TF ToT 4 7 Da questo dato possibile ricondursi ad una velocit complessiva caratteristica della lavorazione vrav che descrive un ritmo costante di avanzamento del processo di schermatura a partire dalla preparazione dell attrezzatura fino al prelievo della bobina di prodotto finito La velocit cos calcolata tiene conto dei reali ritmi produttivi associati alle diverse caratteristiche dello schermo del cavo e della dimensione del lotto prodotto ed a questa possibile associare con precisione i costi relativi alle ore macchina impiegate nel processo di lavorazione Conoscendo infatti il tempo totale impiegato nella lavorazione di un lotto di dimensione L di un dato codice la velocit di lavorazione cos definita risulta esprimibile dall eq 4 8 vav L TLAv 4 8 Il costo di lavorazione o costo unitario di produzione Cav espresso in euro al metro deriva dal prodotto tra la velocit totale di lavorazione vray e il costo orario Ch mac associato all utilizzo di ogni linea di spiralaggio espressa in Euro all ora Clav VLAvV Ch mac 4 9 56 Ottimizzazione e controllo dei parametri di processo La definizione del costo macchina orario il risultato derivato dall attribuzione al reparto dei vari costi diretti ed indiretti di produzione affidato all ufficio contabilit che annualme
353. re CONTIENE Figura 9 11 Relazione funzionale telaio rotore Dall azione di contenimento del rotore da parte del telaio evidente la presenza di un vincolo sugli ingombri sia in direzione radiale rispetto l asse di lavoro coincidente con l asse del foro da 400 mm sia in direzione assiale questo secondo vincolo non definito solamente dalla luce massima che la cassa mette a disposizione ma anche dalle considerazioni relative all altezza massima sfruttabile dal rotore e dai fusi in relazione al posizionamento della boccola guidafilo meglio approfondito in Appendice 6 Si pu affermare che il criterio generale che deve guidare il dimensionamento dei componenti supportati dal telaio e del relativo assemblaggio sia quello di ridurre l estensione lungo l asse di lavorazione sia verso la parte superiore per i motivi appena citati sia verso il basso per le considerazioni precedentemente fatte sullo sbalzo disponibile dell albero motore La geometria del telaio definisce la posizione dell asse rotorico facendola coincidere con l asse del foro di 400 mm presente sul fondo della cassa 148 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto L azione di supporto che il telaio fornisce al rotore deve avere determinati requisiti atti a garantire il cinematismo della lavorazione il rotore deve essere libero di ruotare sul proprio asse di rotazione ed essere vincolato in direzione assiale e radiale Il vincolo assial
354. re interferenze potenzialmente dannose dovute ad eventuali vibrazioni causate dallo squilibrio delle masse rotanti e disallineamenti del tubo di guida interno Figura 18 1 Diametro interno dell albero cavo in funzione delle dimensioni del tubo guidacavo Quote espresse in mm Appendice 7 Questo valore stato determinato basandosi sull esperienza fatta dai precedenti costruttori e dall osservazione delle macchine ad oggi in opera per le quali il margine di sicurezza mantenuto in relazione allo spessore di separazione tra albero e tubo guidacavo coincide con un quarto del diametro di quest ultimo Oltre a questo stato deciso di mantenere un margine tale per poter nell eventualit lavorare cavi di diametri superiore a quelli fissati dal target di 20 mm attrezzandosi di accorgimenti superiori nelle fasi di centraggio e bilanciamento degli elementi poich lo spazio di sicurezza andrebbe a ridursi Il diametro interno scelto per l albero cavo dx di 65 mm La scelta del diametro esterno deriva dal vero e proprio processo di dimensionamento in funzione delle caratteristiche meccaniche che si vuole conferire all albero e delle sollecitazioni che questo deve sopportare L albero cavo deve trasmettere una coppia motrice nelle diverse condizioni di utilizzo allo spunto ed a regime questo sottoposto dunque ad un momento torcente applicato dalla trasmissione che a sua volta applica un carico radiale dovuto al tiro della c
355. reali E stato quindi ricavato per ogni componente il momento d inerzia relativo alla geometria definitiva Il momento del disco rotorico Ja di 0 69 kg m valore inferiore agli 1 17 kgm della geometria ipotizzata all inizio del capitolo precedente Il momento di inerzia dell albero data l incognita sulla sua lunghezza finale stato ancora considerato pari a 2 1 10 kg m valore che dato l ordine di grandezza rende ancora una volta la sua computazione nel calcolo finale trascurabile mentre il momento di inerzia generato dalla massa delle spole e dei fusi applicati sul raggio di applicazione Rapp di 298 mm rimane invariato a 3 9 kgm Il momento d inerzia totale risultante dei componenti in rotazione ammonta a 4 6 kgm valore inferiore a quello definito dalle ipotesi in fase di progettazione dell albero cavo che ci permette quindi di affermare come i valori di resistenza e d inflessione ottenuti per il componente siano coerenti e cautelativi La coppia massima all albero rotorico C 0 necessaria ad un transitorio di avviamento di 5 secondi accelerazione angolare del rotore pari a 10 5 rad s per l accelerazione delle masse rotanti di momento d inerzia totale Jtot pari a 4 6 kgm ammonta ad un valore di 48 Nm 188 Dimensionamento del motore e della trasmissione ed assemblaggio finale Effettuando un bilancio di potenze trascurando il momento di inerzia del motore in relazione al rapporto di riduz
356. rezione radiale del cordone di spallamento del disco L larghezza puleggia Lu tratto superficie fili svolti boccola L proiezione di sul piano del disco m momento flettente uniformemente distribuito al bordo del disco M frazione di coppia di serraggio che produce sforzi di taglio 276 Mf amm momento flettente sopportabile dalla base del fuso Mf wt momento flettente dovuto dalla sollecitazione di tutti i 16 fusi Mfmax momento flettente massimo My massa del fuso M momento flettente radiale nella lastra mscH massa dello schermo impiegata nella lavorazione kg m Mscy massa di metallo impiegato nella schermatura del lotto di dimensione L Mspi massa delle spole a pieno carico Mtmax momento torcente massimo My momento flettente circonferenziale ny numero di bulloni ncb numero cambi bobina avvolgimento ncb numero cambi bobina di svolgimento nes numero di cambio spole Nfspr numero di fili impiegati per spola Nfsr numero di fili per schermatura totale ng numero di giri della macchina ng numero di giri caratteristico macchina NE max Numero di giri massimo della testa ng numero di giri reale ngs numero di giri della spola Ns numero delle spire formate dai fili NSfmax numero di spire massimo sulla spola ASt numero spire di cavo avvolgibili sulla bobina in direzione radiale ASion numero di spire di cavo avvolgibili sulla bobina in direzione assiale Nspl max numero di spole massimo Nspi numero di s
357. riale plastico ABS e presenta una geometria dedicata al collegamento della stessa agli altri collegamenti le flange poste all estremit presentano delle scanalature che permettono il vincolamento alla girante ed il foro passante interno permette il montaggio sull albero principale del fuso attraverso il passaggio del cappuccio fermaspola L avvolgitura dei fasci di filo sulla spola avviene per mezzo di una macchina spolatrice strettamente dedicata non infatti possibile sfruttare la macchina per avvolgitura delle spole di geometria differente impiegate in spiralatura La capienza delle spole definita dall estensione delle flange e del corpo centrale possibile stimare il peso del materiale avvolgibile ipotizzando che il 233 Appendice 4 volume disponibile sia interamente occupato dal rame di peso specifico 8920 kg m E possibile in questo modo stimare il peso della spola completamente carica come somma del peso del materiale avvolto e del corpo in plastica per un valore totale di 2 8 kg La geometria e dimensioni della spola sono riportate in figura 6 2 4 2 Definizione parametri di processo relativi alle lavorazioni dei cavi di diametro minimo e massimo spiralabili dalla macchina in progettazione Parametri di processo spiralatura di un diametro del cavo Dc di 0 7mm Per questa lavorazione i parametri ottimali identificati per la spiralatura a coefficiente di copertura CS100 si riferiscono all utilizzo di fu
358. rimento di segnali e l alimentazione di corrente ad organi in movimento L unificazione di diversi elementi di trasmissione ed alimentazione in un unico vettore permette il contenimento dei volumi e degli ingombri definendo un minor numero di elementi in movimento durante il funzionamento delle macchine In questo tipo di applicazioni l attenzione maggiore in fase di progettazione posta sulla definizione delle caratteristiche meccaniche del cavo che ne 14 La schermatura di cavi influenzano il corretto funzionamento e soprattutto la vita utile Tipiche installazioni consistono nel posizionamento dei conduttori in catenarie di movimento mostrate in figura 2 5 che permettono grazie anche alla flessibilit del cavo di assecondare il movimento traslatorio dell utilizzatore collegato La definizione della geometria della disposizione degli elementi dei materiali e del tipo di schermi da impiegare dipende fortemente dalle condizioni di lavoro a cui il cavo verr sottoposto le quali vanno identificate ed analizzate nel dettaglio per ogni specifica installazione In particolare il tipo di movimento la velocit ed accelerazione a cui questo si manifesta e l entit delle curvature che si presentano nel percorso sono fattori di fondamentale importanza per la definizione dei parametri costruttivi Figura 2 3 Catene portacavi per il collegamento di organi in movimento Per la maggioranza delle applicazioni il tipo di schermo
359. riori ad 1 kg di materiale caricato ovvero con una spola avvolta al 36 rispetto alla propria capienza massima In relazione alla velocit massima scelta per il rotore di 500 rpm determinata la velocit di rotazione massima del motore in base al rapporto di riduzione Tm scelto per la trasmissione Il rapporto di riduzione stato definito in analogia a quello utilizzato in azienda in altre macchine rotative dove il regime di rotazione dei motori installati varia da 3000 rpm a 1500 rpm Il rapporto di riduzione Tm scelto pari a 1 3 definisce il tipo di motore necessario all applicazione ovvero motore elettrico asincrono trifase a quattro paia poli con velocit massima dell albero motore di 1500 giri al minuto 10 1 2 Coppia massima necessaria L avvio della macchina definisce la condizione in cui il motore deve erogare la coppia massima per la movimentazione del rotore e degli elementi supportati Per la stima della coppia massima all avvio presentata nel capitolo precedente stato necessario effettuare alcune ipotesi sulla dimensione e geometria degli elementi messi in rotazione non essendo ancora stata definita la struttura dell albero e del disco rotorico La coppia massima C 0 di 54 Nm stimata all albero del rotore nella situazione di avvio della macchina Capitolo 9 3 si riferisce quindi all accelerazione con un transitorio di 5 secondi del momento d inerzia riferito alle geometrie approssimate e non di quelle
360. rmi a nastri non sono raggiungibili tuttavia proprio la sua costituzione garantisce un superiore grado di movimentazione e un elevata resistenza meccanica che permette al cavo di essere impiegato nelle pi comuni applicazioni dinamiche quali utilizzo in catenarie e connessione di elementi di robot Lo schermo a treccia largamente impiegato in quanto offre una bassissima resistenza elettrica requisito per una buona attenuazione specialmente alle basse frequenze ed ottime caratteristiche meccaniche tuttavia il maggior peso e volume rispetto ad altri tipi di schermi e la difficolt di collegamento ne limitano a volte l utilizzo coperture inferiori al 80 inoltre sono praticamente inefficaci se non accoppiate ad altre protezioni per questo solito unire tale schermo ad altri rivestimenti a nastro capaci di diminuire le infiltrazioni nelle aperture e migliorare l attenuazione alle alte frequenze Schermo a spirale consiste in una fasciatura di fili di rame o rame stagnato avvolto ad elica attorno al cavo da schermare in grado di garantire anche una copertura superficiale del 100 Le prestazioni messe a confronto con quelle degli altri tipi di schermo sono decisamente ridotte a causa di alcuni fenomeni elettromagnetici e instabilit strutturali meglio esposte in seguito per questo tale copertura stata quasi del tutto sostituita dal pi efficiente e stabile schermo a treccia tuttavia le sue caratteristiche di flessibilit e c
361. rnato di trazione Ob amm Sforzo ammissibile del bullone Gra limite di fatica materiale Gr limite fatica componente Olim Sforzo limite ammissibile Gmax Sforzo di trazione massimo 6 sforzo radiale Gsines Sforzo equivalente di Sines Gvwy sforzo equivalente di Von Mises 6 sforzo circonferenziale Tm rapporto di trasmissione motore rotore Tmax Sforzo massimo di taglio frequanza propria cinematismo del sistema frenante oscillante velocit di rotazione della spola 277 BIBLIOGRAFIA 1 Military Handbook Grounding bonding and shielding for electronic equipments and facilities MIL HDBK419 1987 2 Giglio Gobbi Miccoli Sangirardi Costruzione di macchine McGraw Hill 2011 3 Appunti di Costruzione di Macchine 2 a cura di Stefano Beretta 2012 4 Bachschmid Bruni Collina Pizzigoni Resta Zasso Fondamenti di meccanica teorica e applicata McGraw Hill 2010
362. roduce una deviazione ai fasci di fili in applicazione che apponendosi alla superficie del cavo con angolo di inclinazione a definiscono Appendice 6 una lunghezza La tra il punto di attacco e la superficie deviante della boccola stessa che permette scegliendo i giusti parametri relativi alla dimensione e posizione della boccola di contenere il punto di attacco a all interno della macchina come richiesto dai vincoli L applicazione della boccola guidacavo permette di considerare l altezza di lavorazione come contributo di due componenti l altezza La relativa al tratto di applicazione dei fili a valle della boccola e la quota Lu definita dal tratto necessario ai fili in svolgimento dalle spole per raggiungere la superficie inferiore della boccola Questo permette di contenere l altezza complessiva grazie alla riduzione della componente La legata alle dimensioni della boccola secondo la seguente relazione Db 2 si tana La 17 1 dove D il diametro interno della boccola E evidente come ad una riduzione del diametro del foro passante della boccola si riduca l altezza di applicazione La a parit di tutti gli altri parametri l asse del cavo a2 piano di svolgimento dei fili Figura 17 2 Influenza sul punto di attacco generata dalla dimensione della boccola guidafilo La deviazione imposta ai fili dalla boccola oltre all effetto positivo di riduzione dell altezza di lavorazio
363. roduttivo dei prossimi anni 5 2 Analisi e previsioni volumi di produzione Per identificare e quantificare le lavorazioni effettuate in passato nel reparto necessario procedere con l individuazione dei codici prodotto relativi a cavi che presentano nella propria costituzione almeno un elemento con schermo a spirale Il programma di progettazione utilizzato dall ufficio tecnico mette a disposizione un database contenente codici prodotto e relative schede di progetto riferite ad ogni cavo progettato La nomenclatura interna dei prodotti affianca al codice prodotto una descrizione codificata dello stesso facilitando l individuazione delle caratteristiche geometriche e costruttive del cavo in particolare cavi con schermo a spirale presentano nella stringa descrittiva la sigla H1 L interfaccia del software presenta un elenco dei codici prodotto descrizione codificata degli stessi e possibilit di visualizzare le relative scheda di progetto Un primo sfoltimento di dati reso possibile dall avvio di una ricerca automatica che filtrando tutto il database fornisce un elenco in cui compaiono solamente le voci di codici con sigla H1 nella relativa descrizione Ottenuto l elenco dei soli codici che presentano almeno una lavorazione di spiralatura segue l operazione di separazione tra sigle realmente prodotte e sigle solamente progettate e quindi non influenti sulla produzione tipicamente 67 Capitolo 5 generate p
364. rollo dei parametri di processo Data la fondamentale importanza della conoscenza dei tempi di lavorazione per la corretta definizione dei costi di prodotto stato svolto uno studio dedicato ad una pi accurata assegnazione delle tempistiche di processo rispetto al metodo approssimato e generale usato in azienda imputando il tempo di lavorazione ad ogni codice in funzione delle sue caratteristiche costruttive ed in funzione delle dimensioni del lotto in produzione Questo lavoro stato effettuato definendo in funzione del tipo di prodotto e quantit in lavorazione una velocit descrittiva della durata dell intero processo di schermatura che tenga conto oltre che del processo di applicazione vero e proprio anche dei tempi di preparazione macchina ed attrezzaggio materiali Tale velocit di lavorazione definita come combinazione del tempo di trasformazione e tempo totale di fermo macchina l uno relativo ai tempi di applicazione effettiva a macchina in funzione l altro relativo alle soste ed inattivit della linea La velocit di trasformazione stata calcolata teoricamente e corretta da un coefficiente empirico la cui determinazione deriva da un costante monitoraggio della produzione I tempi di set up sono stati determinati studiando la dinamica e la durata delle operazioni di fermo e definendo le occorrenze di tali operazioni in funzione dei parametri costruttivi e dimensionali del lotto in produzione La determinazione di
365. rretto svolgimento in aggiunta al contributo delle coppie inerziali generate dalla riduzione di R t 242 APPENDICE 6 Analisi e definizione dei parametri legati alla deviazione del fascio di fili da parte della boccola guidacavo Posa I punto di attacco fili in svolgimento N Senza boccola a IN 1 f N limite superiore della macchina N I S 1A A piano di svolgimento ei fili Figura 17 1 Rappresentazione dei fili in applicazione e del punto di attacco a in relazione alla funzione della boccola guidafilo A geometria del rotore definita dalla posizione del punto di applicazione a possibile individuare l altezza di lavorazione Lyy ovvero la quota definita dal punto di svolgimento dei fili dalle spole disposte circonferenzialmente al cavo ed il punto in cui i fili vengono applicati a formare lo schermo finale Ogni lavorazione di spiralatura caratterizzata dal passo di lavorazione p determinato dai requisiti di progetto a cui corrisponde univocamente l angolo di spiralatura a relativo all inclinazione dei fili applicati rispetto l asse del cavo ricoperto Un applicazione diretta del filo dalla spola in svolgimento al cavo produce per angoli a contenuti altezze di lavorazione Lygy elevate incompatibili con i limiti dimensionali delle macchine e causa di una limitata praticit di utilizzo delle stesse Il posizionamento lungo l asse di lavorazione della boccola guidacavo int
366. rta ad aumenti 155 Capitolo 9 minimi del momento d inerzia dell albero Ja Inoltre l aumento del costo di relativo al materiale contenuto data l economicit dell acciaio stesso Definito il diametro esterno dell albero Dac a 75 mm vengono identificati i cuscinetti effettivamente utilizzati i cui disegni e caratteristiche sono riportate nel prospetto in Appendice 7 2 9 3 4 Geometria definitiva Il vincolamento assiale dell albero avverr tramite l appoggio di uno spallamento appositamente ricavato per poter essere supportato dalla pista interna del cuscinetto obliquo L entit dello spallamento definito dall estensione resa disponibile per l appoggio dal cuscinetto che come mostrato corrisponde a 5S mm Il diametro esterno del tubo generato dallo spallamento viene dimensionato a 85 mm l albero cavo presenter dunque due tratti il primo del diametro esterno di Dac pari a 75 mm passante per il supporto dei cuscinetti e a cui viene calettata la puleggia il secondo del diametro Dac2 di 85 mm relativo alla parte superiore al quale verr collegato il disco rotorico figura 9 36 Al tratto di tubo di diametro maggiorato per necessit appena descritte dovr essere applicata la flangia di attacco del disco rotorico per mezzo di saldatura il cui dimensionamento riportato in Appendice 7 2 La geometria dell albero cavo totalmente definita a meno delle quote assiali le Lan Laz la quale definizion
367. rvando l assemblato fusi rotore dall alto ed individuando un poligono detto contatto i cui 16 lati corrispondenti al numero delle spole del rotore corrispondono all interasse fra il centro della flangia superiore della spola ed il centro di quella successiva E intuibile che la situazione limite di contatto tra le flange delle spole si verifica nel caso limite in cui i lati del poligono corrispondono al diametro della flangia della spola stessa E stata individuata una circonferenza di contatto che corrisponde alla circonferenza 7 circoscritta al poligono di lato Das dove Das 7 7 Y N E G Cri lad pa i ASA RS LA S yi il diametro esterno della flangia di KANA 4 contenimento della spola di 55 mm Tale g5 OAE circonferenza presenta un raggio di contatto Reon che per la geometria delle spole pari a 141 mm L inclinazione che genera il caso limite di circonferenza di contatto di raggio Rcon quindi la situazione di contatto fra le spole facilmente ricavabile dalla relazione geometrica 18 27 Pa Circonferenza di contatto Figura 18 7 Rappresentazione e schematizzazione del contatto fra spole nella configurazione rotore fusi ad inclinazione positiva 262 Appendice 7 Figura 18 8 Quote relative al sistema rotore fusi In evidenza il raggio della circonferenza di contatto E R R t Ymax contatto sin Erre Reont Ifi 18 27 I dati relativi alla geometria dei componenti ovvero
368. rze esterne calcolate devono al pi generare un incremento del 20 sullo sforzo di trazione ammissibile 6p amm dei bulloni selezionati Rbtot n A res 20 Ch amm 18 44 scegliendo una classe di bulloni 6 6 con 6p amm di 240MPa ottengo una sezione resistente totale A di 537 mm A questa sezione resistente corrispondono diverse configurazioni tra cui quella scelta di 10 bulloni del diametro di 10 mm Gli sforzi di taglio generati dalla trasmissione della coppia nei bulloni selezionati sono di 1 63 MPa molto inferiori alla t ammissibile della classe 170 MPa stato quindi scelto come collegamento definitivo quello composto da un numero di bulloni n pari 10 bulloni di diametro d di 10 mm Scelta la dimensione ed il numero dei bulloni rimane da verificare che la sezione utile rimanente della flangia di attacco sia sufficiente alla trasmissione della 271 Appendice 7 coppia a seguito della creazione dei fori per il collegamento bullonato e che non si verifichino deformazioni in prossimit dei fori con una verifica di rifollamento Gli sforzi circonferenziali identificati sulla sezione utile del disco in alluminio a seguito della forza tangenziale F7 max ammontano a 0 16 MPa mentre le Ori viste precedentemente per la flangia dell albero cavo risultano di 3 9 MPa entrambe altamente al disotto dello sforzo limite Gli sforzi circonferenziali e di rifollamento in prossimit dei fori generati nella flangia di attacco so
369. sa del prodotto richiesto a 15 giorni solari dall arrivo dell ordine Questo reso possibile in parte dalla riduzione ed eliminazione dei tempi di approvvigionamento tenendo a magazzino del materiale immobilizzato e in alcuni casi utilizzando del semilavorato riferito ad un ordine per il completamento di un secondo considerato pi urgente Tuttavia la frequenza giornaliera con la quale si registrano nuove richieste e che rende impossibile la programmazione di una variet e di un volume produttivo predefinito all inizio dell anno pone un grande problema sulla saturazione dei reparti e colli di bottiglia prodotti ritenuti urgenti possono entrare nel ciclo produttivo parallelamente a processi di lavorazione gi iniziati in periodi in cui gran parte dei centri di lavoro sono gi utilizzati a pieno Sorge dunque la necessit specialmente nei reparti addetti a lavorazioni lente come quella di spiralatura di disporre di macchine pronte a poter processare in parallelo prodotti ordinati che per problemi di programmazione verrebbero messi in coda ma che proprio per i requisiti di contingenza nella consegna non possono essere fermati Medesima necessit di un sovrannumero di macchine deriva da un andamento significativamente variabile dei volumi produttivi nell arco dell anno dovuto alla stagionalit di alcune richieste Tale stagionalit non precisamente identificabile ma nota all ufficio commerciale si manifesta con una congestione
370. scursione A questo punto stata misurata con un tensimetro la tensione del fascio di fili generata dalla reazione della molla torsionale del ballerino coincidente con la coppia resistente media applicata in fase di lavorazione Il valore trovato riferibile con un accettabile livello di approssimazione secondo gli operatori specializzati al valore di tensione 7fiay definito per l operazione di spiralatura Per ottenere un intervallo di valori utile ad il calcoli relativi alla coppia di avvolgimento sul cavo stata misurata la tensione relativa alle formazioni impiegate nelle due lavorazioni modello estreme presentate nel capitolo 6 definite dalla schermatura del cavo di diametro 0 7 mm e quello di diametro 20 mm Alle formazioni riferite a queste due lavorazioni modello sono state determinate la tensione di lavoro minima 7fiav min tensione di lavoro massima Tfiav max riscontrabili nel processo di applicazione della macchina in progettazione I valori e la formazione di riferimento trovate sono riportate nella tabella di seguito Formazione e dati di lavorazione Tensione di lavoro Tfiav D 0 7 mm Df 0 07 mm Tfiav min 50 g 0 5 N Nfspi 4 Dc 20 mm Df 0 25 mm Tfiav max 400 g 4N Nf p1 14 Tabella 19 1 Prospetto delle tensioni di lavorazione massima e minima in relazione alle due lavorazioni modello descrittive del diametro massimo e minimo spiralabile dalla macchina progettata 274 EL
371. seguita una descrizione della strategia aziendale individuando in un elevata elasticit commerciale ed altissimo livello di personalizzazione del prodotto gli elementi chiave per l azienda per inserirsi nei mercati lasciati scoperti dalle pi grosse case produttrici 2 LA SCHERMATURA DI CAVI Introduzione In questo capitolo viene descritto il funzionamento degli schermi elettromagnetici analizzandone i principi fisici di base e definendo le grandezze caratteristiche per cui possa essere stimata un efficacia del fenomeno di schermatura Viene approfondito l impiego dello schermo elettromagnetico nella protezione dei cavi elettrici offrendo una panoramica sulle diverse tipologie di schermo utilizzate in termini di struttura e di materiali impiegati e descrivendo per ognuno di questi le caratteristiche principali mettendone a confronto le prestazioni Tra gli schermi descritti un approfondimento pi dettagliato e puntuale stato dedicato allo schermo a spirale di cui vengono esposti limiti vantaggi e le ripercussioni che tali caratteristiche comportano sui settori d impiego di questa tecnologia Vengono infine illustrati i settori di impiego dello schermo a spirale ed argomentati i requisiti che rendono indispensabile questo tipo di schermatura in certe applicazioni 2 1 Schermatura elettromagnetica La schermatura un metodo che permette di attenuare disturbi di tipo elettromagnetico che possono degradare un segnale in sistemi
372. si che supportano spole avvolte di 4 fili del diametro di 0 07 mm per un passo di lavorazione di 16 mm L angolo di spiralatura derivante da queste impostazioni di 8 6 ed un diametro massimo del componente schermato di 0 84 mm Parametri di processo spiralatura di un diametro del cavo D di 20 mm Per questa lavorazione i parametri ottimali identificati per la spiralatura a coefficiente di copertura CS 100 si riferiscono all utilizzo di 16 fusi a supporto di spole avvolte di 14 fili del diametro di 0 25 mm per un passo di lavorazione di 141 mm L angolo di spiralatura a derivante da queste impostazioni di 24 3 ed un diametro massimo del componente schermato di 20 5 mm I dati ottenuti sono riassunti nella tabella 15 1 PARAMETRI DI LAVORAZIONE SPIRALATURA SU SPIRALATURA SU DIAMETRO MINIMO DIAMETRO MASSIMO DIAMETRO CAVO Dc NUMERO DI SPOLE N spl NUMERO FILI PER SPOLA Nf DIAMETRO DEI FILI df PASSO DI LAVORAZIONE p DIAMETRO FINALE Des ANGOLO DI SPIRALATURA a Tabella 15 1 Tabella riassuntiva dei parametri dimensionali e geometrici di spiralatura I dati si riferiscono ai modelli di lavorazione relativi ai cavi di diametro spiralabile pari a 0 7 mm e 20 mm 234 APPENDICE 5 5 1 La dinamica di svolgimento della spola e consunzione del materiale La consunzione del materiale rappresenta la causa principale a cui attribuire una variazione sistematica della tensione dei fili durante la lavorazione a causa dei cambi
373. sibilit offerte dalla struttura del fuso a nostra disposizione quella che consta nell implementazione di un sistema di frenatura variabile che sfrutti la tensione stessa del filo come parametro di controllo sull intensit dell azione frenante Della soluzione prescelta stata effettuata una modellazione a cui seguita la definizione della geometria dei meccanismi definitivi della configurazione di assemblaggio ed il dimensionamento dei componenti 134 8 SOTTOSISTEMI MINORI E CONSIDERAZIONI SUGLI ANGOLI DI LAVORAZIONE Introduzione In questo breve capitolo vengono presentati i sottosistemi relativi al sistema di applicazione individuati dall analisi funzionale precedente non soggetti a particolari migliorie ed accorgimenti progettuali Vengono analizzate le funzioni e la geometria del sistema guidacavo approfondendo separatamente le due sottocomponenti principali descrivendone la modalit di collegamento al telaio e la configurazione complessiva finale unitamente al sistema di allarme La descrizione del sistema guidacavo permette di individuare una funzione di primaria importanza per la dinamica della lavorazione per la quale sono stati individuati parametri importanti in funzione della geometria e posizionamento degli elementi guidacavo 8 1 Sistema allarme rottura filo Il sistema di allarme per rottura del filo permette di individuare eventuali discontinuit nei fasci di filo in applicazione ed interrompere la lavora
374. sicurezza stimata a 20 mm possibile ricondursi all inclinazione massima con cui i fusi possono essere installati senza entrare in interferenza con la parete del telaio L angolo massimo y in funzione dello spazio reso disponibile dalla cassa del telaio viene calcolato come Y MAX Ramm arcsin Ramm Rapp I Lf 9 13 L angolo massimo relativo alla configurazione descritta risulta di 55 con un incremento di 14 rispetto alla configurazione a y positivi Tale guadagno di inclinazione rispetto la configurazione a fusi affacciati internamente come vedremo produce vantaggi considerevoli in termini di riduzione di momento flettente alla base dei fusi riconducibili ad un incremento della velocit massima ammissibile dalla macchina di 50 rpm Tuttavia si presentano una serie di problematiche non trascurabili le spole sarebbero sottoposte ad un azione repulsiva in direzione assiale che porterebbe ad uno sfilaggio della stessa dal fuso poich il sistema di blocco assiale della stessa di cui il fuso dotato non progettato a sostenere carichi assiali Questo comporta la necessit di ideare ed applicare un sistema di fermo spola in direzione assiale con conseguenti problemi di sicurezza e di fermo macchina i tempi per il fissaggio e il cambio della spola aumenterebbero per la necessita di un operazione aggiuntiva inoltre un eventuale distrazione da parte dell operatore nella fase di vincolo della spola potrebbe portare alla f
375. sinistra immagine del cavo non schermato a destra del cavo schermato Il diametro del cavo prima della spiralatura De logicamente inferiore al diametro a fine lavorazione Dsn che sar maggiorato dalla presenza dello schermo in funzione del diametro di filo utilizzato di conseguenza la quantit di materiale avvolgibile su la bobina di cavo da spiralare sar diversa dalla quantit di cavo avvolgibile sulla bobina di cavo spiralato vedi figura 4 2 Questa circostanza potrebbe comportare in alcuni casi un cambio bobina di fine lavorazione con un mantenimento della stessa bobina di alimentazione Per la definizione della capienza bobine in funzione dei parametri dimensionali del cavo si rimanda in Appendice 2 2 L operazione di set up macchina in relazione alla condizione descritta di macchina precedentemente carica prima dell inizio di una nuova lavorazione suddivisa secondo un discreto livello di dettaglio nelle seguenti operazioni elementari Capitolo3 prelievo della bobina di cavo da schermare installazione cambio bobina di svolgimento cavo non spiralato cambio delle boccole sulle guide cavo in funzione del diametro ed impostazione parametri lavorazione installazione cambio spole di filo di apporto compilazione biglietto di lavorazione infilaggio parziale del cavo lavorando nella macchina partenza a traino installazione cambio bobina di avvolgimento cavo spiralato SHE DE 51 Capitolo 4 L identificazione
376. sono state determinate considerando il diametro massimo tra quello relativi ai cavi processabili nella macchina 20 mm ed applicando un rapporto di riduzione tra diametro interno del tubo e diametro finale dell invoglio offerto dal cono pari a 0 5 Queste relazioni dimensionali sono state definite dall osservazione delle applicazioni gi presenti nel reparto e sotto indicazione degli operatori stessi Tale dimensionamento produce inoltre la possibilit di processare cavi di diametro superiore al massimo prefissato con l adozione di rapporti di riduzione inferiori La dimensione del cono vincolata al diametro interno del tubo nel quale viene inserito ed al diametro del cavo da accogliere perci necessario dotarsi di coni di diverse misure che garantiscano il corretto orientamento di tutti i cavi potenzialmente lavorabili Le dimensioni del tubo e del cono relative alla lavorazione di un cavo di diametro D di 20 mm sono riportati in figura 8 5 140 Sottosistemi minori e considerazioni sugli angoli di lavorazione La Figura 8 5 Tubo ed invoglio conico del sistema guidacavo inferiore Il tubo dotato dell opportuno cono deve essere vincolato alla macchina in modo che l asse dei componenti coincida con quello di lavorazione e conseguentemente con l asse descritto dal sistema guidacavo superiore Il corretto posizionamento dell elemento di guida garantito da un sistema a doppio braccio analogo a qu
377. ssa aiuta in una regolazione fine ulteriore della forza d attrito anche nelle situazioni descritte Questa molla di contatto 8 consta in una lamina rettangolare di acciaio armonico sulla quale il profilo arrotondato del leveraggio 2 agisce andando a contatto nelle condizioni di frenatura maggiori e lasciando un grado di libert ulteriore in caso di tensioni di lavoro contenute L elemento frenante reso solidale tramite saldatura al bilanciere ad un altezza necessaria al contatto dell elemento frenante con la pista di strusciamento Il braccio principale costituito da un albero d acciaio 3 filettato per poter essere collegato alle sedi ricavate nel corpo A questo collegata la puleggia passafilo 9 tramite un cilindro di supporto 10 che pu spostarsi assialmente sull albero al fine di descrivere una lunghezza di braccio Bo opportuna in termini di bilanciamento del ballerino e di traiettorie ottimali del filo Il cilindro di regolazione viene fissato tramite una vite di pressione L alberino ed il relativo cilindro sono elementi facilmente reperibili nell officina dell azienda mentre la puleggia passafilo prelevabile dal ballerino del fuso in conversione L ultimo elemento del ballerino costituito dagli organi di bilanciamento atti a generare correzioni della posizione del baricentro del sistema basculante baricentro gi in prossimit del centro di rotazione grazie alla scelta sulla geometria e mater
378. ssessoescessessossosssessossocssessossoossessossoossessossoossosssseo 275 BIBLIOGRAFIA laicale 278 VI INDICE FIGURE Figura 1 1 Struttura generale di un generico cavo per applicazioni speciali La numerazione identifica i diversi elementi principali individuabili nella composizione del CAV riale a 3 Figura 2 1 Tipologie di schermo applicate al cavo In ordine da sinistra a destra sono rappresentati lo schermo a nastro lo schermo a treccia lo schermo a spirale ed una schermatura mista opel leso lano 11 Figura 2 2 Comparativa dell impedenza di trasferimento di diverse soluzioni schermanti in funzione della frequenza del segnale attenuato 11 Figura 2 3 Catene portacavi per il collegamento di organi in movimento 15 Figura 2 4 Immagini rappresentative dell impiego di cavi nelle applicazioni robotiche a braccio robotico dotato di cavi per flesso torsione b canalina mobile per l alloggiamento dei conduttori c rappresentazione costitutiva di un Cavo per FIESSO torsione cir rire 16 Figura 3 1 Struttura generale di una macchina per spiralatura 23 Figura 3 2 Schema della sequenza delle operazioni di preparazione alla lavorazione caro lola lente 26 Figura 3 3 Testa di lavoro in dotazione alle macchine dell azienda 27 Figura 3 4 Spole utilizzate dalle macchine dell azienda 27 Figura 3 5 Schema costitutivo della Macchina 1
379. ssi limiti delle altre in termini di dimensione massima di cavo schermabile limitando le lavorazioni a elementi di diametro inferiore a 7 mm Di seguito sono elencati i limiti e le criticit relative ad ogni macchina riportati in maniera riassuntiva in tabella 3 1 Macchina 1 Impossibilit di disabilitare una delle due teste che compongono una linea con un conseguente dispendio di energia Limite sulle dimensioni massime di cavo lavorabile che comporta l impossibilit di introdursi nei settori di cavi schermati di dimensioni superiori Macchina 2 Impossibilit di disabilitare una delle due teste che compongono una linea con un conseguente dispendio di energia Limite sulle dimensioni massime di cavo lavorabile che comporta l impossibilit di introdursi nei settori di cavi schermati di dimensioni superiori Trasmissioni meccaniche che necessitano di manutenzione continua Impossibilit di variare i parametri di lavorazione a processo iniziato a causa dell accoppiamento meccanico tra moto di rotazione e di traslazione Elevato tempo di settaggio della macchina per la definizione del passo di spiralatura definito dal rapporto delle ruote dentate Motore unico per tutta la macchina che provoca il blocco di tutte le linee in caso di fermo d emergenza Assenza del sistema di sicurezza atto a proteggere l operatore in caso di apertura dei pannelli protettivi Quest ultimo punto porta alla necessit di un intervento al fine di ren
380. sso in euro all ora attribuito alla lavorazione di spiralatura effettuata nel reparto composto dalle undici teste attualmente in funzione ammonta a 5 43 euro all ora TRAFILE TRECCIA CORDAT CONFEZI TOTALI TREFOLI TRAFILE GOMMA TRICI SPIRALI RICI ONE potenza centro CV 390 40 160 25 25 16 109 15 DATI REPARTO metri quadri centro mq 1110 80 420 70 110 90 250 90 n macchine centro Il 47 2 5 1 23 11 3 2 n dipendenti centro It 14 L 4 al 2 5 1 5 2 2 salari euro mese 66172 5 5514 4 17646 0 4411 5 11028 8 7058 4 11690 5 8823 0 resp prod euro mese 7950 0 1192 5 3975 0 0 0 0 0 397 5 1987 5 397 5 energia euro mese 4418 2 453 1 1812 6 283 2 283 2 181 3 1234 8 169 9 VOCI DI COSTO riscaldamento euro mese 917 4 66 1 347 1 57 9 90 9 74 4 206 6 74 4 PER REPARTO afitto euro mese 7105 7 512 1 2688 6 448 1 704 2 576 1 1600 4 576 1 ammortamento euro mese 8187 0 610 0 3851 0 250 0 1361 0 413 0 1516 0 186 0 totale euro mese 94750 7 8348 3 30320 3 5450 7 13468 1 8700 7 18235 8 10226 9 DATI di fermo 10 15 20 5 10 15 15 PRODUZIONE e base macchina h mese 162 224 162 162 162 162 162 ore produz centro h mese 7205 292 952 130 3540 1604 413 275 costo orario macchina euro h 28 6 31 8 42 1 3 8 5 4 44 1 37 1 SPESE GENERALI SPESE TOT ANNUO SPESE PRODUZ SPESA MENSILE SPEASA MENS PROD affitto euro anno 90837 5 169000 78162 5 15363 636 7105 68 energia euro anno 5
381. sta e 27 Capitolo 3 il cilindro metallico del fuso Il sistema frenante che impedisce lo srotolamento della spola per effetto delle forze centrifughe e che garantisce il corretto tensionamento dei fili sfrutta l azione delle forze d attrito tra una porzione del fuso ed un elemento consumabile posto a contatto con esso Sulla razza in prossimit dell asse di rotazione del fuso fissato per mezzo di un collegamento filettato un supporto metallico nel quale installato libero di scorrere assialmente e spinto da una molla elicoidale un carboncino Il contatto e strusciamento del carboncino con la superficie finale del fuso metallico provoca il rallentamento dello stesso durante la rotazione L intensit dell effetto frenante regolata dall avanzamento del supporto filettato contenente il carboncino che l operatore muove a seconda delle esigenze di lavorazione Sebbene la base di partenza delle diverse macchine presenti tratti comuni nella struttura e nella realizzazione le modifiche apportate nel corso degli anni fanno si che queste presentino tra loro un diverso livello tecnologico che definisce per ognuna di esse diverse caratteristiche e limiti in termini di qualit produttivit e sicurezza In figura 3 5 3 6 e 3 7 mostrata schematicamente la struttura di base dei macchinari definiti come Macchina 1 Macchina 2 e Macchina 3 a cui segue la descrizione dettagliata delle caratteristiche e dei limiti tecnologic
382. ste nell avvolgimento di fasci di filato attorno ad un corpo messo in traslazione al fine di creare su di esso uno strato avvolgente che ne determini e modifichi alcune caratteristiche elettriche e meccaniche L impiego di tale processo all interno dell azienda quasi interamente dedicato alla costruzione di schermi di tipo elettromagnetico attorno a corpi conduttori destinati alla trasmissione di segnali usando come elementi di copertura fili di rame o rame stagnato In piccola percentuale le macchine per la spiralatura vengono anche utilizzate per applicazioni atte a migliorare caratteristiche meccaniche e geometriche dei cavi alcuni prodotti destinati a trazione e a sostenere carichi in sospensione presentando un allungamento minimo necessitano di un avvolgimento di kevlar che ne migliori le caratteristiche meccaniche altri prodotti invece prima di alcune fasi di lavorazione hanno bisogno di essere stabilizzati in geometria e dimensioni servendosi dell applicazione a spirale di alcuni elementi tessili che fungano da riempitivi 3 2 I1 processo e le macchine La dinamica della lavorazione consta nello scorrimento assiale del cavo da ricoprire nel sistema di applicazione dotato della festa a spiralare costituita da uno o pi supporti rotanti su cui sono installati un dato numero di spole di filo avvolto che ruotando e combinandosi al movimento di avanzamento trasversale del cavo applicano uno strato elicoidale di filato metallico
383. stesso La spola sostenuta in direzione assiale da un elemento in plastica detto girante 6 che grazie alle scanalature di cui composta si adatta perfettamente alla flangia della spola rendendola solidale ad essa nel moto di rotazione La girante supportata in direzione assiale da un cuscinetto a sfera 7 che permette lo scorrimento sul corpo del fuso dato dalla rotazione della girante e della spola solidale con essa Alcune scanalature ricavate nella girante permettono l inserimento del bilanciere 8 elemento metallico vincolato a ruotare su un asse coincidente con l asse della boccola di supporto 9 incastrata nel corpo del fuso Il movimento rotatorio del bilanciere interviene sulla rotazione della girante e della spola impedendo la rotazione quando questo si trova inserito nelle sedi della girante Il bilanciere tende a mantenersi inserito nelle sedi della girante grazie alla pressione generata dal pistoncino metallico 10 inserito nell apposita sede del fuso e spinto dalla molla di compressione 11 la cui regolazione affidata all avanzamento della vite di precarico La posizione appena descritta del bilanciere pu essere modificata dal ballerino 12 componente plastico anch esso vincolato a ruotare sull asse della boccola di supporto che per un dato intervallo di inclinazione interferisce con la geometria del bilanciere cambiandone la posizione Il ballerino tende a portarsi nella posizione coincidente
384. stituzione ed installazione delle bobine possa manifestarsi in due ben distinte situazioni che importante non confondere per una giusta imputazione dei tempi di set up 1 Cambio codice prodotto il cavo da spiralare diverso da quello precedente in lavorazione o la macchina era scarica prima dell arrivo dell ordine In questo caso al cambio delle due bobine di avvolgimento e svolgimento si aggiungono tutti 1 tempi di preparazione sopra elencati quali il cambio delle guide preparazione della macchina ed installazione 52 Ottimizzazione e controllo dei parametri di processo delle prime spole di lavorazione sui supporti della testa che si intendono utilizzare Come gi anticipato il numero di supporti delle teste utilizzati corrisponde al numero massimo di spole installabili N p max per motivi di velocit in lavorazione nel caso delle macchine in azienda 8 Potrebbe verificarsi il caso particolare per il quale il prodotto da spiralare presenti tratti comuni a quello precedentemente in lavorazione oppure che la macchina ferma sia gi dotata delle guide necessarie Per questi casi verrebbe a mancare la necessit di effettuare il cambio delle guide ma per semplicit e data la grande variet di codici lavorati nel reparto possiamo approssimare tali situazioni alla pi generale di cambio codice prodotto Viene definito l intervallo di tempo necessario a tale operazione definito come tempo di cambio codice Tec come
385. sto immediato del rotore dalla velocit di rotazione massima in fase di moto a regime Le situazioni di funzionamento relative all asse orizzontale del system operator sono riassunte con le relative caratteristiche nella tabella 6 3 Fase di avvio Funzionamento a regime Fase di arresto Regime di funzionamento Arresto della macchina Messa in moto del rotore con accelerazione repentina della macchina caratterizzato da velocit di rotazione del rotore superiori a 500 rpm immediato con transitorio idealmente nullo che porta il rotore da velocit di regime a velocit nulla Tabella 6 2 Descrizione delle fasi di utilizzo della macchina relative all asse orizzontale del system 102 operator Intervento di modifica delle macchine trecciatrici vincoli e requisiti di progetto Noti i livelli del sistema in analisi e le situazioni operative di riferimento possibile costruire il system operator e servirsi della matrice per effettuare considerazioni sulle possibili problematiche riferite alle caselle individuate Vengono descritte le criticit del sistema tentando di rispondere ai quesiti definiti nel system operator servendosi della separazione concettuale fornita dalla matrice mostrata in tabella 6 4 e generando un elenco commentato di tutte le possibili complicazioni identificabili in ogni situazione ed in relazione ai diversi livelli di dettaglio del sistema di spiralatura complessivo In relazione ai
386. struttura della macchina Le pulegge servono a deviare il cavo svolto dalla bobina e direzionare il movimento di avanzamento lungo l asse di lavorazione mentre i tubi e le guide mantengono il cavo in posizione impedendogli di discostarsi dall asse centrale specialmente nelle zone di applicazione del materiale dove la concentricit tra elementi rotanti e corpo da schermare un requisito di qualit nella lavorazione Le guide devono essere adattate alle dimensioni del cavo in lavorazione tramite la sostituzione di boccole ed invogli conici La dimensione massima delle guide installabili definisce i limiti sulle dimensioni massime del cavo da spiralare Testa a spiralare elemento della macchina atto alla lavorazione vera e propria composto da uno o pi rotori porta spole disposti in serie su un albero cavo messo in rotazione I rotori sono elementi vincolati al proprio asse e liberi di ruotare intorno ad esso che forniscono l alloggiamento per il materiale d apporto accumulato in fasci di filo su piccole bobine dette spole Ogni rotore composto da una base rotante forata al centro per permettere il passaggio del cavo in lavorazione e da un numero variabile tipicamente 4 8 o 16 di supporti chiamati fusi sui quali vengono fissate le suddette spole di lavorazione I fusi sono liberi di ruotare permettendo lo svolgimento dei fili di copertura avvolti sulle La lavorazione di spiralatura macchine e processo spole e sono dotati di u
387. ta stia invece calando considerevolmente l impiego del numero di conduttori spiralati al loro interno La medesima considerazione avvallata da quanto mostrato nei grafici di figura 14 3 e 14 4 dove la quantit di spiralato prodotto negli anni messo in relazione alla dimensione media del lotto di cavo a cui riferito La dimensione del lotto infatti legata unitamente ad altri fattori di carattere tecnologico alla dimensione del cavo cavi di grosso diametro e composti da molti elementi possono essere prodotti in allestimenti relativamente contenuti mentre per cavi di piccola dimensione il cosiddetto minimo allestibile ovvero l estensione del lotto minima affinch i costi di produzione siano recuperati dalla vendita si alza 221 Appendice 3 Produzione cavi in funzione dei codici classificati per pezzatura caratteristica 350 300 250 ALLESTIBILE ELEVATO gt 5000 m 200 E E ALLESTIBILE MEDIO ALTO gt 2500 m i e lt 5000 m di ALLESTIBILE MEDIO gt 1000 m e 100 lt 2500m 50 Te ALLESTIBILE RIDOTTO lt 1000 m 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 anni di produzione Figura 14 3 Grafico descrittivo delle produzioni annuali di cavo in funzione della pezzatura di allestimento dell ordine espressa in metri Produzione elementi spiralati in funzione dei codici classificati per pezzatura caratteristica 1200 1000 a ALLESTIBILE ELEVATO gt 5000 m E 600 E A
388. ta nella fase di installazione e di calettamento La scelta di disporre i fusi inclinati verso l interno y gt 0 pone la necessit di definire una geometria che garantisca il supporto degli stessi in tale posizione Il bordo esterno del disco dotato di un anello circolare a sezione triangolare le cui dimensioni garantiscono un installazione dei fusi a 41 d inclinazione Si scelto di ottenere tale geometria ricavandola da un unico elemento lavorato alle macchine utensili mentre la possibilit di collegare dei supporti inclinati ad una geometria di disco pi semplice stata scartata per ridurre al minimo il numero di componenti realizzati ed evitare le problematiche che il collegamento degli stessi al disco rotorico comportano l applicazione di eventuali cunei di supporto per i fusi infatti necessiterebbe di un collegamento bullonato tra gli stessi ed il disco rotorico con un incremento del numero di viti impiegate ed un aumento dei collegamenti che possono essere origine di spostamenti indesiderati dalla posizione ottimale scelta per il fuso La geometria definitiva di cui tutte le dimensioni sono definite a meno dello spessore sq si presenta come mostrato in figura 9 33 179 Capitolo 9 Figura 9 33 Geometria del disco rotorico Sulla superficie curva dello spallamento devono essere ricavate per fresatura delle superfici spianate atte ad ospitare la flangia rettangolare di attacco del fuso di larghezza L
389. tabili e congeniali alle esigenze di progettazione in relazione ai due sistemi di avanzamento e raccolta del cavo I due sottosistemi citati non rappresentano elementi critici per l innovazione ed il miglioramento della macchina ed i vincoli che questi pongono alle potenzialit di lavorazione sono secondari in relazione alle complicazioni generate dal sistema principale di applicazione dello schermo I notevoli vantaggi in termini di qualit ed economicit sulle soluzioni offerte unitamente alle considerazioni appena fatte hanno portato alla decisione di adottare 1 sistemi offerti dal costruttore esterno descritti nel dettaglio di seguito 6 4 1 Sistema di avanzamento del cavo Per il sistema di avanzamento l azienda sopracitata in grado di fornire una struttura adattabile al telaio dotata di tutti gli organi necessari alla movimentazione del cavo figura 6 4 Il sistema proposto si compone di una struttura portante installabile esternamente sulla parte superiore della cassa su cui vincolato libero di ruotare il tamburo di estrazione cilindro metallico responsabile all avanzamento del cavo opportunamente avvolto su di esso Il tamburo messo in rotazione da un motore elettrico asincrono a corrente alternata per mezzo di un riduttore meccanico supportato dalla struttura portante Il motore dotato di scheda elettronica che lo rende accoppiabile con altre utenze e la potenza installata definita dalle necessit e richieste
390. tabilit ha fornito il documento relativo all identificazione ed allocazione dei costi industriali definiti dall azienda La scheda dei costi diretti per l anno 2014 Appendice 3 3 riporta il costo orario di produzione Ch mac riferito alle lavorazioni dei diversi reparti con un elenco delle varie voci di costo che lo compongono la redazione della scheda dei costi relativi all anno 2015 non ancora stata redatta Il costo mensile attribuibile al reparto Crot definito dalla somma delle diverse componenti di spesa che comprendono le attivit del responsabile di produzione dedicate al centro affitto della metratura occupata dalle macchine ammortamento attrezzature retribuzione dell operatore energia utilizzata prodotto tra potenza e costo mensile dell energia elettrica e riscaldamento imputabile all area di lavoro Dal rapporto tra il costo del reparto Crot euro mese e le ore di produzione di ogni centro di lavoro Hdr ore mese determinato il costo orario macchina Ch mac di ogni lavorazione Il costo orario di produzione espresso in euro all ora attribuito alla lavorazione di spiralatura effettuata nel reparto composto dalle undici teste attualmente in funzione ammonta a 5 43 euro all ora Ch mac Ctot Hdr 5 5 5 4 1 Ricondizionamento e messa a norma vecchio macchinario La prima configurazione di reparto analizzata quella ideata sul mantenimento delle macchine in uso a seguito di un ricondizionamento del s
391. tato della combinazione di moltissimi fattori che riguardano non solo la resistenza del fascio di fili impiegato ma anche le caratteristiche superficiali e dimensionali del cavo su cui deve essere applicato Com stato descritto nei capitoli iniziali la formazione del fascio di fili che compongono le spole intesa come numero e sezione degli stessi variano a seconda dei dati dimensionali relativi al corpo da schermare De al numero di spole disponibili Nspl alla copertura superficiale richiesta CS ed anche al grado di flessibilit che si vuole garantire al prodotto finito Per questo motivo e data l ampia variet di prodotti processati dall azienda proprio per le sue caratteristiche di elasticit produttiva la scelta ed impostazione tramite sistema frenante della tensione ottimale di lavorazione Tfiav affidata alla sensibilit dell operatore in grado di gestire e combinare le diverse variabili influenti per una scelta ottimale della stessa grazie alla manualit ed esperienza acquisita Per la grande ed ampia rilevanza che questo parametro acquisisce sulla funzionalit e buona riuscita della lavorazione vengono analizzate nel dettaglio tutte le problematiche annesse derivanti da una variazione della tensione di fili in lavorazione dalla tensione ottimale Tfiav Il diagramma riportato in figura 7 2 rappresenta schematicamente i problemi derivati da una situazione di tensione non ottimale illustrando i problemi legati
392. te 1 Il meccanismo di regolazione della forza d attrito impone di fermare la macchina 2 Non possibile modificare la forza di attrito durante la lavorazione per mezzo delle regolazioni 3 La coppia frenante generata dalle forze di attrito del sistema frenante costante mentre gli altri parametri associati alla coppia Cr totale variano durante la lavorazione 4 La coppia frenante generata dal sistema frenante non garantisce una coppia Cr tale da avere lo srotolamento ottimale della spola 5 Srotolamento non ottimale della spola che non garantisce la coppia resistente Cr necessaria alla tensione ottimale di lavorazione Tfiav 6 Tensione scorretta del filo durante la lavorazione 7 Risultato di lavorazione scadente come lacune accavallamenti dello schermo caduta delle spire o rottura del fascio di fili Failure Mode Il livello di dettaglio descritto dall asse verticale si riferisce alla scala del problema in riferimento alle risorse messe a disposizione dai diversi elementi del system supersystem e subsystem La divisione tra i sottogruppi citati viene mantenuta analoga a quella effettuata nel capitolo precedente tabella 6 2 dove al system corrispondono gli elementi del sistema di applicazione base al supersystem i sistemi complementari a quello di applicazione ed al subsystem le superfici di interfaccia tra gli elementi del sistema in moto relativo Di seguito riportato il system operator frutto delle discretizzazioni e
393. te 1 Ccm a tan gt 13 8 dalla conoscenza di questo dato geometrico possibile stabilire la quantit di filo necessaria alla copertura di un settore di cavo Lfspir in funzione 210 Appendice 2 dell inclinazione delle spire infatti disponendo un filo elicoidalmente si ottiene una copertura maggiore su uno stesso settore di cavo rispetto a quanto si otterrebbe con una disposizione longitudinale dello stesso Capitolo 3 Il numero di fili necessario al processo di copertura decresce al calare del passo di lavorazione Tale principio matematicamente esprimibile tramite la relazione 13 9 Lfspir Lf cos a 13 9 Il rapporto tra la lunghezza di filo cos calcolata e il numero di spole messe a disposizione dalla testa definisce con l arrotondamento all intero pi vicino il numero di fili N sp necessario alla copertura richiesta Nfsn 227 13 10 immettendo il numero di fili consigliato per spola Nfspr nei dati di input il programma ricalcola il numero di fili totali Nf di schermatura 13 11 Dal numero di fili realmente impiegati per la copertura del cavo di lunghezza Le si calcola la copertura superficiale ottenibile CS 13 12 con i nuovi dati di lavorazione che grazie ai calcoli appena descritti sar prossima a quella richiesta Nf Nspl NfspL 13 11 _ G cs ee 13 12 A questo punto inizia un processo di iterazione per il quale il dato relativo al passo di lavorazione p vie
394. te per poter ospitare una cinghia standard da 25 4 mm di larghezza vedi Capitolo 10 Dal raggio della puleggia maggiore R possibile determinare il tiro necessario Tmax alla trasmissione della coppia massima allo spunto C 0 come Tmax C 0 Rpu 54 Nm 0 164 0 5 m 658 N 18 7 La pretensionatura PT del Sistema di trasmissione a cinghia descritto ammonta a 250N La forza radiale massima F p trasferita nel punto medio di altezza della puleggia la somma dei due contributi di pretensionamento e tensione massima trasferita dalla cinghia F p Tmax PT 908 N 18 8 Per la determinazione delle reazioni vincolari in direzione radiale apportate dai cuscinetti necessario conoscere la loro posizione relativa e la distanza a cui questi sono posizionati rispetto la puleggia di traino a cui applicata la forza radiale massima F p Inoltre necessario conoscere la loro estensione assiale o altezza B da cui deriva l identificazione di un piano medio in posizione B 2 dove idealmente viene scaricata la forza radiale La dimensione dei cuscinetti quindi anche l altezza B definita a seconda del tipo del carico che questi possono sopportare e del diametro dell albero che la pista interna pu accogliere Non essendo ancora nota la dimensione esterna finale dell albero cavo si cercato di individuare la dimensione dei cuscinetti B mediando tra le altezze relative ai cuscinetti obliqui relativi a tre diversi diame
395. te i fusi delle trecciatrici e le relative spole mostrati in figura 6 1 Questo vincolo tassativo deriva da considerazioni pratiche ed economiche legate alla reperibilit dei componenti ed alla condivisione della macchina spolatrice presente Il responsabile della produzione ha ritenuto essenziale ridurre al minimo la diversificazione di alcuni elementi di macchine al fine di facilitare la gestione della manutenzione ed assistenza da parte dell azienda fornitrice dei fusi i fusi delle vecchie spiralatrici infatti derivano da una vecchia produzione interna che assicura ricambi per interventi di manutenzione limitati mentre la serie adottata dalle macchine trecciatrici si riferisce ad una produzione attuale supportata da una costante fornitura esterna in caso di necessit di sostituzioni L utilizzo dei fusi della trecciatrice e permette l adozione della spola relativa con la possibilit di sfruttare la spolatrice esistente Come vedremo la struttura del fuso costituisce inoltre un ottimo supporto per l implementazione di un sistema aggiuntivo di controllo sulla qualit della lavorazione caratteristico di questo progetto La macchina deve essere in grado di effettuare la schermatura su cavi di diametro relativo alle produzioni oggi effettuate nel reparto ma anche garantire la lavorazione di cavi del diametro superiore al limite imposto dalle macchine attuali di 7 mm La macchina deve essere in grado quindi di processare cavi del di
396. tendono a scordarsi ed aprirsi con una conseguente dilatazione del diametro esterno L utilizzo di riempitivi tessili e formazioni geometriche particolari permettono lo spostamento radiale appena descritto Il movimento torsionale agisce secondo lo stesso principio sui fili che compongono l eventuale schermo esterno La struttura dello schermo a treccia dispone di fili avvolti attorno al cavo in sensi di rotazione opposti e questo fa si che sottoponendo il cavo ad una torsione gli elementi avvolti in un senso tendano ad allargarsi ma restino vincolati dai fili avvolti in senso opposto che al contrario tendono a stringersi intorno al cavo L impossibilit di assecondare il movimento di torsione grazie a restringimenti e dilatazioni porta i fili ad essere sottoposti a sforzi elevati ed arrivare a rottura anche per piccoli angoli di rotazione rendendo inutilizzabile questa soluzione costruttiva L unico senso di avvolgimento del fascio che compone lo schermo a spirale lo rende perfetto per applicazioni di questo tipo e ad oggi ancora l unico metodo utilizzato sebbene le sue capacit schermanti siano di scarsa efficacia se messe a 16 La schermatura di cavi confronto con gli altri tipi di schermatura I fili dello schermo avvolti ad elica assecondano il movimento torsionale appena descritto anche per cavi di grosse dimensioni per cui a parit di angolo di torsione le deformazioni e sforzi indotti sono superiori Tipic
397. terno del disco pe Fri 2 n re sd 9 5 Questa situazione modellabile con il problema di dischi cavi caricati da una pressione esterna secondo cui possibile individuare che il punto pi sollecitato coincide anche in questo caso con l intradosso dove gli sforzi radiali 6 sono nulli e quelli circonferenziali 6 sono descritti dalla seguenti equazione seguente 161 Capitolo 9 2 2a 2 00 pe 2i 9 6 Momento flettente generato dalle spole lo sviluppo nella direzione principale verticale dei fusi e delle relative spole fa si che il centro di massa degli elementi rotanti sia spostato rispetto al piano del disco rotorico su cui sono vincolati Questo comporta che le forze repulsive del punto 2 agiscono su un braccio generando un momento flettente sulla struttura del fuso che si trasmette al disco rotorico su cui questi sono imbullonati La situazione descritta stata modellata identificando per il sottosistema fuso spola due diversi centri di massa ed i relativi bracci ly e hs rispetto alla superficie di collegamento tra fuso e disco rotorico I due centri di massa si riferiscono uno al peso del fuso l altro al peso della spola dipendente dunque dal grado di riempimento della stessa per mezzo del filato metallico Figura 9 20 Fusi e relative spole di filo avvolto supportati dal disco Sono evidenziati i centri di massa del fuso e della spola e le altezze relative in riferimento al piano di collega
398. tervento apportate urlo calante 83 Figura 5 7 Rappresentazione grafica del confronto sulla bont delle soluzioni di intervento al reparto come somma dei valori numerici assegnati nella valutazione qualitativa definita in tabella 5 9 i 84 Figura 6 1 Fusi e spola della trecciatrice i 89 Figura 6 2 Spola in ABS in dotazione ai fusi della trecciatrice 89 Figura 6 3 Telaio della trecciatrice base per le nuove linee di spiralatura 91 VII Indice delle figure Figura 6 4 Schema del sistema di avanzamento e di raccolta del cavo offerto dal Costruttore esteri neies oi pese e E ae e eai E 95 Figura 6 5 Sistema di applicazione del fascio di fili 97 Figura 6 6 Analisi funzionale del sistema di applicazione dei fili 99 Figura 7 1 Diagramma delle reazioni funzionali tra gli elementi di sistema che interessano la frenatura Gelli totla iraniana 109 Figura 7 2 Diagramma delle criticit legate alla variazione della tensione del filo dalla tensione di lavorazione ottimale ii 111 Figura 7 3 Diagramma delle cause e soluzioni parziali relative alla problematica di variazione di tensione del filo dalla tensione ottimale In giallo sono rappresentati 1 problemi parziali in verde le soluzioni parziali 115 Figura 7 4 Azioni agenti sul sistema spola filo nelle fasi di svolgimento 116 Fig
399. tilinea vincolata ad un estremo possibile determinare un legame tra l angolo di rotazione y sotteso tra una linea perpendicolare con la lastra e l asse verticale del sistema e lo spostamento va dell estremo non vincolato del disco assimilabile per ipotesi alla distanza coincidente con il raggio esterno del disco La lunghezza Lz di 210 mm della lastra corrisponde alla lunghezza a sbalzo del disco dalla flangia di attacco dell albero cavo del diametro Dfa pari a 200 mm asse del fuso Disco rotorico approssimato a lastra piana a Dom AR peo foce ri deformata Flangia albero rotorico iii RRRA PODIRA Figura 18 11 Inflessione del bordo esterno del disco rotorico modellato come una lastra piana e variazioni dell angolo di inclinazione del fuso derivato 267 Appendice 7 Da questo modello possibile definire per una variazione Ay di 1 grado uno spostamento dell estremo in direzione verticale v4 di 3 6 mm A questo spostamento viene introdotto un abbondante coefficiente di sicurezza di 0 5 che cauteli dall approssimazione lineare e tenga conto di eventuali curvature della lastra definendo un nuovo valore limite vg di 1 8 mm A questo valore si voluto sottrarre un ulteriore contributo di spostamento che tenga conto di eventuali cambiamenti dell angolo y per effetto delle inflessioni sul fuso stesso che non stato possibile modellare a causa dell incognita sul metodo di assemblaggi
400. to Definite le caratteristiche e le linee guida per la progettazione di componenti base necessario analizzare la loro relazione interfunzionale individuando le modalit ed i sottocomponenti con cui queste si manifestano e gli ulteriori vincoli di progettazione definiti dalla configurazione assemblata dei diversi elementi 9 2 1 Telaio motore SUPPORTA Figura 9 7 Relazione funzionale motore telaio 146 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto Il telaio supporta il motore fornendo un appoggio su cui collegare solidalmente per mezzo di un collegamento bullonato la flangia di attacco Il telaio presenta un foro sul fondo della cassa per permettere il passaggio dell albero del motore installato precedentemente Si vuole se possibile sfruttare la presenza di questo foro per il posizionamento del motore evitando conflitti ed interferenze tra il motore e gli altri organi di macchina Posizionando il motore in tal modo questo sarebbe supportato dalla cassa e allo stesso tempo l albero motore sarebbe posizionato a sbalzo nella parte inferiore del telaio condizione ideale per il collegamento di trasmissione all albero del rotore Flangiando il motore nella posizione appena descritta lo spessore del fondo della cassa riduce la lunghezza utile dell albero motore che sporge nella parte inferiore del fondo sar dunque necessario tenere conto di dell estensione massima dell albero sfruttabile per la trasmissione
401. to aziendale a cui si riferisce il lavoro presentato nei capitoli successivi descrivendo il settore di impiego ed il tipo di prodotto trattato ed illustrando le peculiarit dell impresa relative alle scelte commerciali e produttive che definiscono criteri ed elementi considerevoli utili alle scelte necessarie alla corretta reingegnerizzazione di uno dei reparti produttivi 1 1 L azienda Seis S p A Societ Elettroconduttori Isolati Speciali un azienda Lombarda con pi di quarant anni di esperienza nella produzione dei cavi per applicazioni speciali che impronta la propria attivit verso una produzione ad alto contenuto tecnologico e qualitativo Nata dal distaccamento di una pi grande societ che agli inizi degli anni 50 si affermata come una delle prime societ italiane impegnate nell industrializzazione di questo prodotto l impresa conta pi di venticinque dipendenti ed un reparto produttivo capace di generare la quasi totalit degli elementi impiegati nel prodotto finito con macchinari dedicati alcuni dei quali derivati da costruzione ed ideazione interna data l alta specificit e personalizzazione dei processi di produzione di questo settore L attivit dell azienda rivolta ad i settori pi diversificati tra i pi importanti s identificano i campi dell automazione robotica telecomunicazioni trasmissione dati geotecnica oceanografia elettromedicali e strumentazione elettronica La proce
402. to controllo sulla sequenza delle operazioni e sui parametri di processo impostati dagli operatori permette di costruire un metodo di imputazione dei tempi di produzione che garantisca un controllo superiore sule voci di costo associate ad ogni singola lavorazione con i conseguenti vantaggi sulle dinamiche di trattativa commerciale Introduzione Dal lavoro emergono le forti approssimazioni generate dal metodo aziendale di imputazione costi ed alcuni aspetti migliorabili che riguardano una ridefinizione dei ruoli e delle libert concesse agli operatori stessi Una stima sulla variet e potenzialit produttiva futura basata sulla regressione dei dati registrati relativi alle produzioni passate unitamente ad un analisi sulle tendenze di mercato della tipologia di prodotto in esame permette di considerare diverse possibilit di intervento in ottica di ricondizionamento del reparto ma anche di sviluppo ed ampliamento della produzione individuando nell ipotesi di riprogettazione interna della tecnologia la scelta pi vantaggiosa Lo studio approfondito della macchina spiralatrice guidato da metodi di ideazione sistematica permette di comprendere ed individuare le principali problematiche che limitano la potenzialit e la qualit della lavorazione proprio questo passaggio fondamentale a garantire un intervento mirato che rappresenti il notevole valore aggiunto alla riprogettazione in autonomia del macchinario rispetto ad un acquisto
403. to il costo extra ricavato per il nuovo macchinario La quota di ammortamento delle vecchie teste a spiralare di 37 54 euro al mese di conseguenza il risultato del calcolo complessivo porta alla definizione di un costo del centro lavoro aggiornato di 724 7 euro mese Il costo orario di produzione quindi incrementato rispetto alla situazione attuale a 5 59 euro all ora e comporterebbe una spesa di lavorazione totale sullo spiralato previsto nel 2015 di 33189 euro 5 4 3 Conversione delle linee di trecciatura Terza ed ultima ipotesi di intervento si presenta dalla disponibilit di convertire macchine in disuso per la costruzione di schermi a treccia in teste a spiralare tramite la trasformazione e sostituzione di alcuni elementi della macchina La struttura della macchina trecciatrice molto simile a quella a spirale presente il sistema di movimentazione della testa rotante racchiusa da una gabbia protettiva il sistema di traino del cavo da schermare e gli alloggi delle due bobine di carico e scarico del materiale lavorato L azienda ha fatto ideare da diversi costruttori alcune alternative di modifica ed stato riscontrato che mediamente le richieste per interventi di questo tipo si aggirano intorno ai 18000 euro di spesa Di questo investimento la relativa quota d ammortamento mensile definita come nelle precedenti soluzione risulta di 196 euro 78 Analisi di ricondizionamento reparto e scelte di investimento La di
404. to su ogni metro di cavo grazie all eq 14 9 esposta nel capitolo precedente nella trattazione del modello per la definizione dei parametri di processo Nota la dimensione media del lotto Lm relativa ad ogni codice immediato ricondursi alla quantit di materiale utilizzato per il relativo processo di schermatura MscH m grazie alla definizione secondo i parametri di processo del materiale schermante impiegato al metro di corpo schermato mscy kg m vedi Capitolo 4 Ricavata per ogni codice la consunzione di materiale d apporto del lotto medio e nota la capienza delle spole il calcolo del numero di spole nes necessarie a compiere una lavorazione risulta Mscu mlkg mscn kg m Li 14 9 ncs Msch m Capienza spola 14 10 quindi si imputa il tempo morto di cambio spola al metro dell i esimo codice Tes i come 224 Appendice 3 Tes Tes gt nes Lmi 14 11 A valle delle imputazione descritte possibile identificare il tempo T7 rori di ogni prodotto mediato sui valori del periodo di indagine come somma dei tempi di fermo macchina trovati Trrori Tec Tebi Tes 14 12 In tabella 14 1 sono mostrati i tempi base di fermo macchina e il tempo T F ror calcolati per ogni codice di interesse unitamente ai dati utili ai calcoli degli stessi TEMPI DI FERMOMACCHINA Tempo di cambio Tempo di cambio Tempo di cambio Tempo di fermo CODICE bobine T cha spole T cs codice T cc totale T FTOT T c
405. tri Dae di albero plausibili I diametri esterni presi ad ipotesi dell albero cavo sono 70 mm 75 mm e 80 mm rispettivamente per uno spessore dell albero di 2 5 mm 5 mm e 7 5 mm 292 Appendice 7 I cuscinetti reggispinta base per questo tipo di dimensione sono stati scelti consultando il catalogo di un noto costruttore I cuscinetti radiali a sfere presentano dimensioni B decisamente ridotte ma anche estensioni radiali esterne inferiori a quelle del cuscinetto obliquo stato perci deciso per motivi esplicitati in seguito di selezionare il cuscinetto radiale con lo stesso diametro esterno del cuscinetto obliquo adottato per resistere ai carichi assiali Le altezze B dei cuscinetti individuati per le dimensioni di albero scelte sono rispettivamente 24mm 25mm e 26mm il che porta alla definizione di un estensione media in direzione assiale B dei cuscinetti di 25 mm q I _ 2 9 sAN 05 JS f oi 1 G Figura 18 2 Cuscinetto ed altezza B La distanza tra i cuscinetti e la loro disposizione un requisito dettato dalla struttura del supporto il cui dimensionamento finale riportato nel dettaglio nel prossimo paragrafo tuttavia possibile anticipare che il cuscinetto reggispinta sar posizionato nella parte superiore del supporto mentre il cuscinetto radiale verr installato nella posizione sottostante La distanza media calcolata tra le facce dei due cuscinetti di altezza B per mezzo del
406. tri in contatto con la superficie della pista di strusciamento 8 vincolata a ruotare attorno all albero principale del fuso e a cui fissata la spola 9 di filo avvolto vincolata a ruotare con essa Il ballerino sottoposto ad una coppia generata dall azione di una molla a compressione 10 inserita nell alloggiamento cavo offerto dal corpo del fuso 126 Tensione dei fili ed ideazione di un sistema di frenatura della spola variabile La molla vincolata e precaricata da una vite di regolazione 11 agisce su un pistoncino 12 che spinto a contatto con l estensione del ballerino genera su questo la coppia elastica del cinematismo Il filo di materiale d apporto in svolgimento 13 passa per la puleggia passafilo 14 supportata dall albero di supporto del fuso prosegue avvolgendosi sulla puleggia applicata all estremit del ballerino 4 e prosegue il percorso fino al punto di applicazione sul cavo in lavorazione passando per la boccola guidafilo 15 del fuso La tensione del filo in lavorazione modifica la posizione del ballerino mettendolo in rotazione e controbilanciando la coppia elastica fornita dalla molla opportunamente precaricata Questa rotazione agisce direttamente sull avanzamento dell elemento frenante da cui dipende la forza di contatto FN sulla pista solidale con la spola variando la coppia frenante applicata Cp La variazione della coppia frenante genera una variazione della tensione del filo
407. tri processi sempre pi consolidati ed in evoluzione come quello di trecciatura Nel corso degli ultimi anni si presentata la necessit di effettuare alcune modifiche ed ammodernamenti per rendere le macchine pi gestibili all operatore e a norma di legge in particolare le norme vigenti sulla sicurezza del lavoratore impongono di ricondizionare il dispositivo di emergenza e di sicurezza di una delle 3 macchine sulla quale praticamente assente ogni forma di protezione norma CEI EN 60204 1 IEC 204 1 La macchina in questione la pi vecchia tra quelle che compongono il reparto e comprende quattro teste di lavoro guidate da un unica trasmissione legata al motore asincrono e quattro frizioni meccaniche una per ogni testa Oltre ad un limite sui requisiti di sicurezza la macchina dotata di una tale architettura comporta problemi in produzione relativi a tempi morti di lavorazione eccessivi nell eventualit della rottura di uno dei fili d apporto su una delle teste di lavoro il sistema di controllo innesca il blocco del motore fermando di conseguenza la lavorazione delle altre teste non intaccate dal problema La necessit di queste modifiche indette dalle norme antinfortunistiche unitamente all aspirazione di raggiungere alcuni nuovi obiettivi commerciali ed incrementare la flessibilit produttiva ha posto le basi per un analisi di diverse possibilit di intervento al fine di ricondizionare il reparto Una prima conf
408. ttenuti evidente come la configurazione di due dischi da 8 fusi montati in serie sia incompatibile con lo spazio verticale messo a disposizione dalla cassa del telaio nel quale la luce verticale ammissibile Lamm di 655 mm inoltre la costruzione di due dischi comporterebbe s una diminuzione del diametro ed un conseguente miglioramento in termini di sollecitazioni inerziali ma anche un incremento del peso e del materiale impiegato non solo nella costruzione del rotore ma anche dell albero cavo a cui questi sono collegati Uno sviluppo superiore in altezza inoltre comporta un incremento delle sollecitazioni dovute ad eventuali squilibri rotorici che agirebbero su un braccio superiore rispetto il vincolo radiale dei cuscinetti La soluzione migliore trovata tra quelle analizzate consta nell adozione di un unico disco su cui vengono calettati tutti 1 16 fusi rispettando i vincoli d interasse tra le flange d attacco ed i vincoli dimensionali imposti dalle pareti del telaio E stato definito seguendo questi criteri un diametro esterno del disco Da di 620 mm per un raggio di applicazione dei fusi Rapp di 298 mm secondo l equazione 9 11 Il diametro minimo interno del disco dg definito dalle dimensioni del tratto di albero cavo su cui deve essere calettato ovvero 85 mm Figura 9 27 Rotore a 16 fusi disposti circonferenzialmente ad angoli d inclinazione positivi 9 5 3 Definizione inclinazione massima della configurazione s
409. tto alla modellazione effettuata nei precedenti capitoli al fine di pervenire ad un corretto dimensionamento degli elementi che compongono il rotore e dell elemento di supporto dello stesso A seguito delle considerazioni generali importante strumento alla corretta definizione delle geometrie e della configurazione dell assemblaggio finale anche per il capitolo successivo segue la fase di progettazione e dimensionamento dei componenti principali che compongono il rotore della testa a spiralare ed il relativo supporto di collegamento al telaio 9 1 Componenti principali relazioni e vincoli di progettazione Con lo scopo di definire e dimensionare i componenti di macchina principali autori del vero e proprio cinematismo di rotazione della macchina vengono ora presi in considerazione gli elementi del sottosistema descritti dal diagramma di figura 9 1 ed analizzate le relazioni funzionali che intercorrono tra ognuno di questi identificando con un maggior livello di dettaglio alcuni sottocomponenti tralasciati dall analisi funzionale vista in precedenza Capitolo 6 Tutti questi elementi quali rotore motore fusi e telaio ed i sottocomponenti che li legano presentano relazioni e vincoli fortemente intrecciati fra loro quindi necessario al fine di arrivare alla corretta progettazione e dimensionamento di ogni componente tenere in considerazione le implicazioni che derivano dalla configurazione e scelte progettuali degli altri questo porta a
410. tudine a resistere a torsione rende lo schermo a spirale la soluzione costruttiva ideale per applicazioni in cui la movimentazione prevede anche rotazioni sull asse del cavo La lavorazione atta alla costruzione di tale schermo molto veloce l operazione di trecciatura di un cavo pu procedere nel migliore dei casi ad una velocit lineare di 3 metri al minuto mentre la lavorazione di spiralatura caratterizzata da velocit medie di processazione di 5 6 metri al minuto rendendo meno gravosa in termini di tempi di produzione una delle fasi costruttive del cavo pi lunghe e complice 13 Capitolo 2 spesso di ritardi nella programmazione della produzione e L elevata velocit di lavorazione e l impiego ridotto di materiale metallico schermante concorrono all abbassamento del costo rendendo lo schermo a spirale il pi economico possibile tra gli schermi flessibili Per meglio comprendere l importanza dello schermo a spirale e di come le sue caratteristiche lo rendano una lavorazione a cui molte aziende tra cui quella presa in esame in questo lavoro non vogliono e non possono rinunciare illustrata una panoramica di diverse applicazioni e settori di utilizzo di tale tecnologia e di come questa soddisfi ai requisiti delle varie apparecchiature 2 3 1 Broad Casting Trasmissione Audio Video Il settore che tratta la trasmissione dati relativa a segnali di tipo audio e video come collegamenti di strumenti musicali m
411. tura di un lotto di dimensione L secondo l equazione Msca Msck L 13 32 La necessit del cambio spole si verifica nella condizione per cui il materiale supportato dalla totalit dei fusi di testa 8 per le macchine in azienda viene esaurito Il numero di fermi macchina per tale eventualit nes ricavabile dalla relazione Mscu nes fe spola kg 13 33 217 Appendice 2 Ad ogni operazione di fermo corrisponder la sostituzione delle spole della testa di lavoro con l impiego del relativo tempo di sostituzione Tes si ricava dunque per ogni metro di cavo del lotto in lavorazione il tempo totale relativo alla sostituzione delle spole di filo d apporto Tes come Tcs ncs 8 Tcs L 13 34 2 4Foglio di calcolo dati di lavorazione DATI LAVORAZIONE IMPIEGO MATERIALI E CAPIENZE VELOCIT E TEMPI COSTI Diametro A capienza velocit tempo tempo tempo tempo velocit costo costo s materiale capienza 3 x lt A 3 _ costop da diametro numero di passo copertu Pezzatura ros boiei bobina trasf effe cambio cambio cambio totale di totale materia lavorazio RSS spiralare filo mm fili mm ra m ke SE avvolgim ttiva spole bobine codice lavoraz media prima ne EURO mm m m h min min min min m h EURO EURO 2 0 1 10 26 100 2000 9 239 15904 13144 397 8 13 6 0 0 189 3341 3592 65 60 58 32 123 92 input ALTRI RISULTATI numero cambi bobina carico 0 DATI RAME E COSTO MACCHINA DATI SET UP E
412. turo intervento analogo 1 risultati ottenuti in merito ad una riprogettazione base della linea ovvero che svolga la semplice funzione di spiralatura senza il contributo aggiunto di frenatura controllata non sarebbero sufficienti a coprire i costi di investimento associati al progetto definendo come soluzione pi vantaggiosa quella che si rivolge alla richiesta presso un costruttore esterno limitando i vantaggi relativi all impiego dei fusi della trecciatrice e la possibilit di lavorare fili da 0 07 mm di diametro ma evitando costi onerosi relativi all ideazione in autonomia Considerazione significativamente diversa riguarda la soluzione d intervento ideata comprensiva del sistema di frenatura variabile appositamente studiato per 203 Conclusioni la macchina in conversione Per le caratteristiche del settore e pi in generale per le strategie commerciali dell azienda viene individuato come notevole valore aggiunto ogni tipo d intervento atto a migliorare il prodotto in termini di qualit e controllo sui risultati ottenuti mettendo l azienda in una posizione di forza sul mercato rispetto a costruttori meno specializzati Il miglioramento e la personalizzazione della tecnologia legata a prodotti poco industrializzati come quelli spiralati ma di alta qualit e spessore tecnologico definisce un notevole vantaggio a livello commerciale Nel dettaglio come anticipato nel secondo capitolo il processo di spiralatura si ma
413. udinalmente o a spirale il materiale utilizzato tipicamente alluminio ma si possono trovare applicazioni in cui compare l utilizzo di rame leghe magnetiche e plastiche conduttrici Questo tipo di schermo garantisce una certa flessibilit al cavo rispetto al tubo rigido tuttavia estremamente limitata rendendolo inadatto alle applicazioni dinamiche in cui il cavo sottoposto a movimentazione continua la struttura metallica esterna formata dal foglio metallico conferisce estrema rigidit al conduttore interno limitandone notevolmente i movimenti e generando nel cavo una forte tendenza a tornare nella posizione indeformata Il foglio metallico molto sottile quindi fragile e per questo laminato su un sottile foglio di poliestere per garantire una sufficiente resistenza meccanica oltre a fornire un isolamento termico ed elettrico tuttavia se il cavo viene piegato con un raggio di curvatura inferiore a quello prestabilito lo schermo pu rompersi perdendo la gran parte della sua efficacia garantita dal suo elevato grado di copertura e dalla continuit elettrica A differenza di altri schermi filiformi un eventuale rottura localizzata dello schermo a nastro compromette quasi interamente l efficacia schermante a causa della propagazione della frattura al minimo movimento del cavo Lo spessore contenuto causa di un elevata resistenza in corrente continua per questo necessit di un accorgimento particolare nel garantire l
414. ueste considerazioni motivano la scelta di utilizzare un cuscinetto radiale delle dimensioni esterne pari a quelle del cuscinetto obliquo Esigenze di manutenzione portano a definire le modalit di vincolo con cui i cuscinetti vengono fissati all interno del corpo i cuscinetti devono essere estraibili senza la necessit di smontare il supporto si decide quindi di vincolare lo spostamento assiale da una parte con uno spallamento fornito dal corpo del supporto dall altro con l installazione di un anello seger di facile rimozione L assenza di conoscenze tecniche sul dimensionamento di questo elemento ha portato alla necessit di ispirare il dimensionamento dello stesso tramite l osservazione ed emulazione dei prodotti di altri costruttori Analizzando le unit cuscinetto supporto relativi al tipo alle dimensioni dei cuscinetti scelti sono stati definiti gli spessori delle pareti e l interasse mantenuto tra i cuscinetti gli spallamenti si riferiscono invece allo spessore massimo messo a disposizione dalla pista esterna dei cuscinetti Il supporto deve essere opportunamente fissato al fondo del telaio la cui struttura geometria che presenta un foro di elevate dimensioni 400 mm di diametro porta alla considerazione di 2 diverse modalit di intervento l Aggiunta di una piastra forata che funga da secondo fondo opportunamente lavorato con la creazione di un foro delle dimensioni compatibili a quelle del corpo cilindrico del s
415. uindi affermare che la scelta dei cuscinetti risulta adeguata in termini di sollecitazioni ammissibili Stima del carico assiale Il carico assiale massimo che comprime l albero cavo consta nel peso delle masse sostenute nella condizione peggiore ovvero di spole completamente cariche La massa complessiva sostenuta dall albero la somma delle masse del disco di geometria ipotizzata My e le masse di fusi e delle spole My Mypi viste in precedenza Il carico assiale Faa sostenuto dall albero risulta Faa 9 81 Ma 16 Msyr Mp 670N 18 11 Il carico assiale scaricato al cuscinetto obliquo di supporto consta nella forza assiale appena calcolata a cui deve essere sommata la forza peso dell albero 254 Appendice 7 stesso Ma che per la geometria e materiale ipotizzato ammonta a 9 kg Il carico assiale scaricato al cuscinetto Hb risulta Hb 9 81 Ma Faa 777N 0 8kN 18 12 Il carico trovato compatibile con i cuscinetti ipotizzati Determinazione stato di sforzo ed inflessioni Dalla determinazione delle forze che l albero cavo scambia con gli altri componenti del sistema possibile determinare le sollecitazioni a cui questo sottoposto Calcolo del momento flettente all albero Dal sistema schematizzato in figura possiamo ricavare il diagramma dei momenti flettenti che sollecitano la struttura Il momento massimo flettente massimo Mfmar si manifesta lungo l estensione dell albero in prossimit
416. uleggia maggiore l albero rotorico supporto cuscinetti Figura 10 5 Assemblato dei componenti rotorici di supporto e di trasmissione Sono rappresentate le quote definite per la configurazione assemblata finale La geometria definitiva del supporto per cuscinetti in riferimento alla figura 10 5 cos univocamente definita tramite l ultima quota incognita relativa all applicazione della flangia di supporto in prossimit del punto medio del corpo Il supporto per cuscinetti in tale configurazione genera uno sbalzo nella parte interna del telaio pari a 50 mm Deve essere garantito il giusto distanziamento tra la superficie superiore del corpo del supporto cuscinetti e la flangia dell albero rotorico su cui calettato il disco Per la dimensione dei bulloni scelti e per mantenere un margine di sicurezza ulteriore in relazione alle possibili inflessioni si definita una distanza di 20 mm tra la flangia dell albero e la superficie del supporto Le decisioni in merito al distanziamento degli elementi allo spessore della flangia dell albero rotorico ed alla dimensione del disco permettono di individuare l altezza degli elementi che definiscono la struttura all interno della 196 Dimensionamento del motore e della trasmissione ed assemblaggio finale cassa al di sotto del piano di applicazione dei fusi per un estensione verticale complessiva di 105 mm Questo valore unitamente al valore precedentemente
417. umero di fili per spola pu richiedere una modifica Il risultato di questo processo pu portare all individuazione di diversi set di parametri che soddisfino i requisiti e che rispettino vincoli imposti In questo caso il calcolo del costo complessivo del processo definito per ogni set di parametri fornisce un criterio economico di scelta tra le diverse soluzioni Il costo complessivo Cp espresso in euro al metro di cavo calcolato tramite la somma del costo del materiale impiegato nello schermo Cseh e costo relativo al tempo macchina dedicato alla lavorazione Cy entrambi espressi in euro al metro Ciot Csen Cir 13 14 Il costo del materiale ricavato tramite il calcolo della massa schermante mscyg per ogni unit di lunghezza Le di cavo espressa in kg m calcolando il volume del fascio di cavi realmente impiegato Vf 13 15 moltiplicato per il peso specifico del rame pcy 13 16 a questo moltiplicato il costo del metallo Cma comprensivo della tassa di trafilatura vedi Capitolo 3 funzione del diametro del filo 13 17 Vf Sf Lf spir 13 15 msca Vf Pcu 13 16 Cseh M scu Cmat base rame var rame extra traf 13 17 212 Appendice 2 Il costo di trasformazione C viene definito dal rapporto della velocit ideale di trasformazione ed il costo orario della macchina Ch mac Cir Ch mac ri Vtr id 13 18 E possibile tuttavia che nessuna coppia di dati relativa agli Nf fili e passo p s
418. uni limiti in riferimento alle schermature eseguibili la struttura dei guidacavo e delle teste a spiralare permettono la lavorazione di cavi con diametro massimo di 7 mm limitando il processo di schermatura rispetto alle pi moderne macchine in commercio in grado di ricoprire elementi con diametro superiore ai 50 mm I motori installati su ogni linea raggiungono una velocit massima di rotazione di 350 rpm contro i 500 rpm raggiungibili dai pi moderni macchinari La velocit massima di rotazione tuttavia non viene mai raggiunta nelle produzioni ad oggi effettuate poich subentrano altri La lavorazione di spiralatura macchine e processo limiti di carattere tecnologico e di qualit dello schermo discussi nei capitoli successivi perci non si considera il motore come un elemento limitante la potenzialit produttiva delle linee Macchina 2 questa la pi vecchia tra le macchine del reparto e presenta praticamente tutti i tratti originari con i quali stata ideata e costruita La struttura presenta quattro linee di lavoro costituite anch esse come nella macchina 1 da due teste a spiralare controrotanti e da un nastratore in serie Ogni testa composta da due rotori a 4 fusi per un totale di 8 spole supportate per testa a spiralare La movimentazione della totalit degli organi di macchina garantita da un unico albero rotante disposto orizzontalmente alla base del telaio L albero principale messo in rotazione d
419. uoriuscita della stessa durante la lavorazione condizione potenzialmente letale e disastrosa per le masse ed i regimi di rotazione adottati Un secondo problema sempre legato alla sicurezza riguarda la struttura e costruzione dei fusi come descritto meglio in Appendice 4 il fuso composto da un corpo in lega di alluminio di cui non stato possibile ricondursi alle caratteristiche meccaniche al cui interno incastonato per una lunghezza indefinita l albero porta spola in acciaio La mancanza di conoscenza sulle caratteristiche del materiale e di come e con quali caratteristiche meccaniche sia stata effettuata la giunzione tra albero e corpo non permette di ipotizzare alcun modello strutturale rendendo imprevedibili gli effetti che le elevate forze centrifughe della spola produrrebbero sul componente L incognita sul comportamento del fuso porta a considerare la disposizione a Y negativi troppo pericolosa in quanto l albero in acciaio potrebbe sfilarsi dal getto del corpo con conseguenti danni a cose e persone La disposizione a y negativi comporta che per la direzionalit del filo non possa pi essere utilizzata la boccola in ceramica del fuso posta sull albero di supporto della puleggia creando la necessit di studiare un ulteriore sistema di rinvio del filo che tenga comunque in considerazione i passaggi obbligati sulle pulegge al fine di sfruttare il cinematismo del sistema frenante variabile 167 Capitolo 9 Quest
420. uperiore della macchina punto di attacco a A piano di svolgimento dei fili Figura 8 4 Rappresentazione dei fili in applicazione e del punto di attacco a in relazione alla funzione della boccola guidafilo La deviazione imposta dalla boccola permette di ridurre lo spazio necessario al contenimento del punto di attacco a all interno della cassa come mostrato in figura 8 4 L entit di questa riduzione funzione del posizionamento Lp della boccola e dal diametro della boccola Dp che deve essere inoltre compatibile con le dimensioni del cavo e dei fili in applicazione La deviazione imposta dalla boccola tuttavia genera un angolo p nel percorso del filo a cui associato un fenomeno di attrito potenzialmente dannoso per il risultato della lavorazione Per approfondire le dinamiche esposte e le relazioni che intercorrono tra i diversi parametri si rimanda in Appendice 6 dove sono riportate le equazioni relative al dimensionamento della boccola e posizionamento della stessa in funzione dei parametri di lavorazione 139 Capitolo 8 I passaggi progettuali delle fasi successive impongono di definire alcune grandezze limite in particolare l esperienza ed i dati acquisiti dal reparto produttivo hanno permesso di individuare un angolo di frizione minimo fmin al di sotto del quale l entit della deviazione produce effetti critici sulle superfici in strusciamento relativo con conseguente non conformit dello
421. upporto In questo caso possibile fornire al corpo del supporto una flangia di collegamento di dimensioni ridotte con un relativo contenimento dei pesi e facilit di smontaggio 157 Capitolo 9 2 Collegamento del corpo al telaio tramite una flangia solidale al supporto delle dimensioni compatibili col foro passante presente sul fondo della cassa La configurazione conferita al corpo per l estrazione dei cuscinetti permette di effettuare manutenzione sugli stessi senza la necessit di dover smontare e rimuovere il supporto dal telaio perci stato deciso di procedere come descritto nel punto uno per ridurre il numero di componenti da realizzare Le dimensioni scelte per la flangia sono di 490 mm di diametro esterno e 150 mm per il diametro interno coincidente con la dimensione del corpo del supporto Sulla flangia verranno applicati una serie di bulloni sulla circonferenza di diametro 430 mm per sfruttare i fori gi presenti sul fondo della cassa utilizzati per il fissaggio della pista a trecciare rimossa in precedenza e descritta nel capitolo introduttivo Al fine di evitare vibrazioni e variazioni della posizione degli elementi della macchina la flangia deve garantire che gli spostamenti assiali del corpo caricato dal peso di tutti gli elementi calettati siano trascurabili dal momento che questa deve fissare il componente di supporto per tutti gli elementi in movimento della macchina E di fondamentale importanza defi
422. ura 7 5 System Operator per la generazione di soluzioni ai problemi di tensionamento dei fili in applicazione 121 Figura 7 6 Fuso dotato del sistema frenante variabile ideato 126 Figura 7 7 Ballerino del sistema frenante ideato Elemento principale dell intero cinematismo di frenatura alloggiabile sul fuso 129 Figura 7 8 Elementi compositivi del ballerino i 130 Figura 7 9 Corpo in alluminio del ballerin0 131 Figura 7 10 Componenti tranciati costituenti il leveraggio del ballerino tramite montaggio sul corpo dello stesso i 131 Figura 7 11 Pista di strusciamento adattabile sulla girante del fuso 133 Figura 7 12 Viste del fuso e del sistema frenante ideato 134 Figura 8 1 Componenti e relazioni funzionali relativi al sistema guida cavo 136 Figura 8 2 Sistema guidacavo complessivo installato sul telaio della macchina CROATE 137 Figura 8 3 Sistema guidacavo superiore e sistema di allarme rottura filo 138 Figura 8 4 Rappresentazione dei fili in applicazione e del punto di attacco a in relazione alla funzione della boccola guidafil0 139 Figura 8 5 Tubo ed invoglio conico del sistema guidacavo inferiore 141 Figura 8 6 Sistema di aggancio regolabile del sistema guidacavo inferiore al Ico pilone rela E E ERA EA PRERE RS 141
423. urazione rotorica con fusi ad inclinazione positiva sul disco di SUpport scarola alare 169 Figura 9 27 Rotore a 16 fusi disposti circonferenzialmente ad angoli d inelinazione positivi ns iesen an E a ERA 170 Figura 9 28 Disposizione dei fusi sul disco rotorico ad orientazione esterna dell alberino di supporto nananana 172 Figura 9 29 Vista in sezione della base del fuso 174 Figura 9 30 Grafico del momento flettente ammissibile alla base del fuso in funzione del carico di snervamento del materiale I dati si riferiscono ad un coefficiente di sicurezza 1 pari ad 1 5 urnirca ina aniairarte 175 Figura 9 31 Grafico del momento flettente alla base del fuso in funzione dell inclinazione del fuso stesso e della velocit di rotazione del rotore La linea orizzontale si riferisce al momento ammissibile dal materiale mentre la linea rossa individua l inclinazione massima ammissibile 176 Figura 9 32 Modalit di vincolo tra fuso e disco rotorico con evidenza delle sollecitazioni e reazioni vincolari agenti i 177 Figura 9 33 Geometria del disco TOLOMEO iaia lita 180 Figura 9 34 Risultato della simulazione ad elementi finiti che mostra l inflessione del disco sotto i carichi definiti dal regime di rotazione e peso degli elementi SUpporall a ott alia 183 Figura 9 35 Risultato della simulazione ad elementi finiti che mostra il coefficiente di sicurezza del disco lega di allumini
424. vere un controllo preciso sullo spazio necessario alla configurazione definitiva bene affinare la formula tenendo conto di alcuni elementi aggiuntivi che riguardano la geometria del fuso fascio di fili Figura 9 28 Disposizione dei fusi sul disco rotorico ad orientazione esterna dell alberino di supporto Questo proposito impone di identificare un dato ulteriore in riferimento alla geometria del sistema il raggio di proiezione Rpr Questo legato all orientazione del fuso ovvero alla possibilit di posizionare l albero di supporto della puleggia e della boccola del fuso in posizione interna od esterna rispetto al centro del disco Definendo una configurazione ottimale in riferimento agli attriti per cui la direzione di applicazione del fascio di fili risulti parallelo all asse dell alberino di supporto s identifica la proiezione sul piano di applicazione dei fusi della direzione dei fili reputando nullo lo scostamento tra questa e l asse dell alberino di supporto dato il diametro trascurabile della boccola in ceramica all estremit del fuso figura 9 28 172 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto Quella appena descritta la condizione che minimizza la frizione tra il fascio di fili e boccola in ceramica del fuso e rappresenta la condizione ottimale di funzionamento per cui la struttura del fuso viene sfruttata al meglio per guidare e vincolare agli spostamenti il fascio di fili in svolgime
425. vo schermato in uscita dalla macchina La macchina disponibile alla conversione presenta un telaio contenente due linee di lavorazione ognuna compresa dei tre sottosistemi sopracitati Ogni linea di lavorazione composta dai diversi sistemi di avanzamento trecciatura ed avvolgimento di cavo finito alimentata da un unico motore elettrico a corrente alternata Al motore di 0 75 kW di potenza affidata la movimentazione di tutti i sistemi della singola linea Per un approfondimento dettagliato sulla macchina e sull intera dinamica di lavorazione si rimanda in Appendice 4 1 6 2 2 I fusi e le spole Tutte le macchine treciatrici del reparto utilizzano lo stesso modello di fuso e relativa spola Il fuso presenta un cinematismo che si serve di un leveraggio precaricato da una molla torsionale atto sopperire alle variazioni di tensione del filo in svolgimento dalla spola causate degli spostamenti radiali della stessa dall asse di lavorazione caratteristici del moto intrecciato durante l applicazione La geometria del fuso data dall unione di diversi componenti che lo rendono perfettamente adatto ad accogliere e vincolare la relativa spola in particolare questa vincolata a ruotare sull albero principale del fuso elemento in acciaio annegato nel corpo in alluminio e trattenuta da un cappuccio plastico deformabile che permette un rapido infilaggio e vincolamento La spola vincolata a ruotare solidale con un elemento plastico perf
426. vo da schermare 97 Capitolo 6 Definizione della funzione utile principale Main Useful Function MUF La funzione principale identificata nella movimentazione di un fascio di fili protettivo dalla posizione iniziale di avvolgimento sulla spola a quella finale relativa all avvolgimento sul cavo Identificazione dell oggetto prima della trasformazione e del prodotto oggetto dopo l attuazione della funzione utile principale L oggetto dell azione principale definito dal fascio di filo in posizione iniziale sulla spola mentre il prodotto si riferisce allo stesso fascio di fili in disposizione ad elica sul cavo da schermare Identificazione dell utensile di lavorazione TOOL Per quanto espresso dalla funzione utile principale coerente considerare come utensile di lavorazione la spola di supporto ai fili in movimento rotatorio ed in svolgimento Identificazione dei componenti aggiuntivi Vengono individuati i componenti principali che costituiscono il sistema oltre a quelli gi citati di utensile e oggetto della trasformazione In questa fase i componenti ed i sottosistemi individuati si riferiscono ad un livello di dettaglio limitato che verr poi ampliato nelle fasi successive prendendo in considerazione le relazioni funzionali singolarmente I componenti identificati in questa fase sono il fuso portaspola il sottosistema frenante del fuso il rotore di applicazione dei fusi il cavo in lavorazione le guid
427. y La geometria mostrata in figura 9 33 definisce uno spessore del disco esterno Ha come somma dello spessore del disco di base sd e dell altezza dell anello circolare di supporto ha univocamente determinata dall estensione della flangia del fuso e dall angolo y di inclinazione secondo la seguente equazione ha Ly sin y 9 23 dove Ly l estensione in direzione radiale della flangia del fuso pari a 30 mm e y l angolo d inclinazione scelto di 41 ha risulta quindi pari a 20 mm mentre la quota Hy invece definita da Ha ha Sd 9 24 L estensione in direzione radiale del cordone L invece data dalla formula seguente e risulta di 24 mm Lo Ly cos y 9 25 9 5 6 2 Definizione dello spessore sd La definizione dello spessore di cruciale importanza per garantire al rotore la resistenza meccanica necessaria a sopportare le molte sollecitazioni a cui soggetto specialmente in fase di rotazione Considerando le sollecitazioni 180 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto esposte e modellate secondo le equazioni del paragrafo dedicato viene ora identificato un primo spessore del disco perch questo sia in grado di sopportare meccanicamente le sollecitazioni descritte Il dimensionamento stato eseguito per entrambi i materiali candidati lega d alluminio 6000 ed acciaio bassolegato Fe510 per poter effettuare la scelta opportuna a geometria definita in base alle considerazioni
428. y pari ad un grado 0 02 rad a cui corrisponde un incremento del Momento flettente massimo Mfmax alla base del fuso del 1 5 per un valore finale di 117 Nm Il coefficiente di sicurezza relativo alla base del fuso sotto questa sollecitazione sempre nel caso di utilizzo della lega di alluminio di Rsn 90 MPa si riduce ad 1 3 mantenendosi in una condizione di sicurezza 182 Progettazione del rotore e dell elemento di supporto La geometria complessa definita per il disco ha portato alla necessit di servirsi di un modello ad elementi finiti per definire lo spessore in maniera opportuna in base alle inflessioni massime individuate e per effettuare un ulteriore verifica sull effettiva resistenza meccanica del componente Per questo stato sfruttato il modulo FEM reso disponibile dal software CAD utilizzato per la progettazione Sono state generate simulazioni iterative incrementando di volta in volta lo spessore Sa min di base del disco fino ad ottenere uno spostamento massimo inferiore alla va mar definita Si rimanda in Appendice 7 9 per i dettagli relativi alle simulazioni Diverse iterazioni hanno portato per la lega di alluminio scelta alla definizione di uno spessore definitivo s di 15 mm a cui corrisponde uno spostamento del bordo esterno del disco vg in direzione verticale di 0 9 mm La simulazione mostra come per la geometria reale del modello gli sforzi complessivi garantiscano un coefficiente di sicurezza superiore ad 1 5
429. ze centrifughe del rotore in rotazione 128 Tensione dei fili ed ideazione di un sistema di frenatura della spola variabile 7 5 Modello definitivo e soluzioni costruttive L impiego della soluzione ideata impone la progettazione e ideazione dei diversi componenti che intervengono nel cinematismo cercando il pi possibile di sfruttare e riutilizzare gli elementi e la geometria offerta dal fuso e tenendo in considerazione aspetti economi e di praticit costruttiva 7 5 1 Ballerino BE G lt Figura 7 7 Ballerino del sistema frenante ideato Elemento principale dell intero cinematismo di frenatura alloggiabile sul fuso Il ballerino il componente centrale dell intero cinematismo e le sue caratteristiche geometriche e strutturali devono garantire il corretto funzionamento in relazione alla modellazione effettuata Il sistema pensato deve essere in grado di regolare la tensione del filo in tutte le condizioni operative della macchina a cui come visto nel capitolo precedente sono associabili diverse sollecitazioni inerziali legata alle masse dei componenti di macchina Le forze inerziali centrifughe dovute alla rivoluzione dei fusi attorno all asse di lavorazione generano sollecitazioni sul ballerino che possono intervenire sulla rotazione libera del cinematismo alterandone il funzionamento La geometria del componente deve perci
430. zione al fine di apportare un intervento di correzione necessario a garantire la continuit dello schermo definitivo Il sistema consta di una struttura metallica la cui geometria descrive una circonferenza cava atta ad ospitare il passaggio del cavo e del fascio di fili in applicazione disposti circonferenzialmente attorno ad esso AI manifestarsi di un eventuale rottura il capo di filo respinto radialmente dalle forze centrifughe viene intercettato dalla struttura metallica generando la chiusura di un circuito elettrico ed il taglio dell alimentazione elettrica ai motori della macchina La modalit di applicazione dei fili impone che la rottura si manifesti ad eccezione di eventi straordinari in prossimit della guida del cavo superiore La struttura metallica viene perci applicata tramite un collegamento bullonato alla struttura guidacavo nella parte superiore interponendo tra i due elementi un distanziale opportunamente scelto in base l inclinazione dei fili in applicazione ed alle dimensioni dell elemento metallico circolare scelto La struttura appena descritta mostrata in figura 8 3 Il sistema ritenuto dal reparto produttivo molto affidabile non sono state perci apportati ulteriori interventi di modifica o miglioramento Capitolo 8 8 2 Sistema guidacavo I GUIDA NELL APPLICAZIONE RICOPRI DEVI Figura 8 1 Componenti e relazioni funzionali relativi al sistema guida cavo Il sottosistema gu
431. zione di 5 42 euro all ora e la potenziale produzione dell anno avvenire comporterebbe una spesa di lavorazione di schermatura di 32189 euro I costi di questa soluzione sono evidentemente ridotti e comporterebbero un incremento nel costo di produzione del solo 0 2 rispetto alla configurazione odierna con il beneficio di effettuare lavorazioni di prodotti od oggi di impossibile costruzione Il costo di progetto e ideazione della modifica indipendente dal numero di macchine che si vuole convertire e di conseguenza risulterebbe vantaggioso distribuire 1 costi di ideazione sulla realizzazione di pi trasformazioni e sfruttare la disponibilit di entrambe le macchine in disuso Date queste considerazioni ed alla luce dei benefici di produzione e contenimento dei costi d investimento che la trasformazione di una macchina comporta si ritenuto conveniente considerare la possibilit di convertire entrambe le macchine trecciatrici disponibili e calcolare i costi di lavorazione imputabili ad un reparto costituito da sette delle vecchie linee a spiralare e due macchine trecciatrici convertite per un totale di nove linee di lavoro Il costo d investimento riconducibile alla conversione di entrambe le macchine ammonta a 28800 euro ovvero il costo di due lavori di conversioni ridotto del 20 riduzione di spesa dettata dall abbattimento dei costi sulla produzione di pi pezzi in serie necessari alla conversione di pi macchine e dallo sco
432. zione e schematizzazione del contatto fra spole nella configurazione rotore fusi ad inclinazione poSitiVa u e 262 Figura 18 8 Quote relative al sistema rotore fusi In evidenza il raggio della circonferenza di CONTATTO arie elio 263 Figura 18 9 Separazione delle spole nella configurazione rotorica ad angoli di inclinazione fusi d AL a se eae A A S EEE EA ri 263 Figura 18 10 Modalit di vincolo tra fuso e disco rotorico con evidenza delle sollecitazioni e reazioni vincolari agenti i 264 Figura 18 11 Inflessione del bordo esterno del disco rotorico modellato come una lastra piana e variazioni dell angolo di inclinazione del fuso derivato 267 Figura 18 12 Geometria del disco rotorico 268 Figura 18 13 Modellaziona approssimata del disco rotorico a settore di lastra XII INDICE TABELLE Tabella 3 1 Tabella riassuntiva dei limiti tecnologici e tecnici delle macchine del AEA DYAN A KOERA E EEEE E EE E E E E E E 34 Tabella 4 1 Estratto della tabella di calcolo contenente i dati relativi alla lavorazione di diversi codici secondo i parametri imposti dalla specifica tecnica e secondo i parametri riscontrati in produzione ii 48 Tabella 4 2 Tempo delle singole operazioni elementari necessarie alla preparazione della macchina I risultati son o il risultato di una media di misurazioni su diversi prodotti e diversi giorni di produzione 5
433. zioni di intervento 10 i E Costo orario macchina associato all intervento 8 E Variet produttiva sostenibile dal 6 reparto unitamente alla potenzialit e flessibilit produttiva associata alle nuove lavorazioni introdotte m Potenzialit produttiva rispetto alle previsioni future riferite ad i codici ad oggi lavorati nel reparto 0 T T 1 Ricondizionamento Aquisto nuova Conversione linea Conversione due vecchia macchina macchina ditrecciatura linee di trecciatura ES N Figura 5 7 Rappresentazione grafica del confronto sulla bont delle soluzioni di intervento al reparto come somma dei valori numerici assegnati nella valutazione qualitativa definita in tabella 5 9 84 Analisi di ricondizionamento reparto e scelte di investimento Lo studio svolto e le considerazioni effettuate sono state presentate al responsabile di produzione ed alla direzione i quali hanno convenuto che complessivamente la scelta di conversione di entrambe le linee di trecciatura disponibili risulta la soluzione pi vantaggiosa e aderente alle dinamiche previste per la produzione Sommario Nel capitolo vengono presentate le diverse soluzioni di intervento atte ad ammodernare il reparto che constano nella possibilit di ricondizionamento della vecchia macchina nell acquisto di un nuovo macchinario o nella conversione di macchine destinate ad altre lavorazioni ormai in disuso Vengono analizzate ed identificate le produzioni di s

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