Santelia Vincenzo Antonio - Del Toro Daniele - Classe 5A-IPAI - Esame di Stato: 2017-2018
Trasporto e selezione pezzi
Automazione con il nastro trasportatore Meclab
Descrizione
Il sistema, basato sul nastro trasportatore MecLab, consiste nel trasportare pezzi lavorati e durante il percorso, tramite sensori, di riconoscere il tipo di materiale e di smistarli su due vie diverse.
Il processo consiste delle seguenti fasi:
1) un sensore ottico (1) rileva la presenza del pezzo e avvia il motore (2) che mette in movimento il nastro (3);
2) un successivo sensore induttivo (4) rileva il tipo di materiale (metallo oppure non metallo);
a) se il pezzo è di metallo il software attiva il solenoide (5) ed il pezzo viene smistato sul percorso (A);
b) se il pezzo non è di metallo il software disattiva il solenoide ed il pezzo viene smistato sul percorso (B).
Approfondimento: Nastro trasportatore
Il nastro trasportatore è un dispositivo adibito al trasporto di oggetti o materiali disponibili in massa (laterizi, sabbia, alimentari, prodotti industriali, pacchi, esseri viventi) e destinati all'elaborazione in scala industriale, come la produzione in una catena di montaggio. Rispetto ad altre forme di trasporto rappresentano il vantaggio di un basso consumo di energia, basso costo di sorveglianza e possibilità di grandi portate.
Cenni storici
Primitivi nastri trasportatori vennero usati già a partire dal XIX secolo. Nel 1901, la ditta svedese Sandvik ne perfezionò la tecnica arricchendo i modelli di nuovi componenti in acciaio. Nel 1913, il produttore di automobili Henry Ford introdusse il sistema in larga scala alla Ford, mentre una delle ditte italiane che si interessò presto alle tecniche del nastro trasportatore fu la FIAT. Nel clima di confronto sociale che si acutizzava a causa delle diverse misure atte ad aumentare la produttività economica, nacque il termine di fordismo. Questa parola era originariamente intesa come critica alle varie misure di razionalizzazione con le conseguenti ricadute sulla dimensione sociale del lavoro. Moderni dispositivi imparentati al nastro trasportatore sono la scala mobile ed il marciapiede mobile. Oggi l'impianto di maggior lunghezza (circa 100 km) parte dai giacimenti di fosfati presso Bou Craa, situata nel Sahara occidentale, paese la cui economia dipende in forte misura da questo tipo di risorsa mineraria. Il nastro trasporta il carico in direzione della città di El Ayun.
Nastro trasportatore MecLab
Il nastro trasportatore MecLab è strutturato in uno chassis di alluminio dove sono alloggiati i sensori, gli attuatori e l'interfaccia di comando per il collegamento alla porta USB del Computer.
1) Sensore ottico
2) Motoriduttore
3) Nastro
4) Sensore induttivo
5) Solenoide
6) Rele'
7) Multi_Pin distributore
A) Percorso A
B) Percorso B
C) Cancelletto
In tabella sono riportati i dati degli elementi principali:
Illustrazione |
Simbolo FluidSIM |
Descrizione |
DataSheet |
Sensore ottico
|
|
Il sensore ottico a raggi infrarossi è costituito da due componenti distinte, il trasmettitore e il ricevitore montati sullo stesso supporto e disposti in posizione opposta tra loro. Il trasmettitore proietta un fascio di luce sul ricevitore.
L'interruzione del fascio luminoso viene interpretata dal ricevitore come un segnale di commutazione. Nell’applicazione, viene utilizzato per rilevare la presenza del pezzo e fa partire il nastro trasportatore.
|
|
Motoriduttore
|
|
I motoriduttori sono utilizzati in qualsiasi settore che utilizza macchine, sia idrauliche, sia elettriche. Alcuni esempi di utilizzo di motoriduttori di velocità sono: nastri trasportatori, robot da cucina, dispositivi di stampa, macchine edili.
Il riduttore di velocità è un dispositivo meccanico facente parte della trasmissione. È generalmente composto da una serie di ingranaggi, alloggiati all'interno di una carcassa, che riducono la velocità di rotazione da un albero in ingresso a un albero in uscita. Accoppiato con un motore forma un motoriduttore. Nel nostro caso è stato utilizzato un motore a 24 Vdc accoppiato ad un riduttore, necessario a movimentare il nastro trasportatore che, a sua volta, trasporta i pezzi da lavorare.
Con un opportuno circuito di comando a relè è possibile invertire il senso di marcia del motore e di conseguenza del nastro.
|
|
Nastro
|
|
Il nastro è composto di due rulli collegati con due cinghe di cui uno collegato all'albero del motoriduttore. E' possibile il movimento Avanti/Indietro. |
|
Sensore induttivo
|
|
Un sensore di prossimità induttivo è in grado di rilevare la presenza di un oggetto metallico ad una distanza ravvicinata.
Poiché la sua uscita ha due possibili stati (aperto/chiuso), è a volte indicato come un interruttore di prossimità. Il sensore contiene al suo interno un oscillatore risonante ad una specifica frequenza nell'ordine del MHz.
La presenza di un materiale ferromagnetico all'interno del campo magnetico del solenoide fa sì che l'induttanza dell'avvolgimento sia modificata. In particolare, nell'elemento metallico vengono indotte delle correnti parassite dissipate per effetto termico, corrispondenti ad una perdita di energia nel circuito risonante ed una conseguente riduzione dell'ampiezza dell'oscillazione. Un demodulatore rileva l'inviluppo dell'oscillazione, e dunque la sua ampiezza. Un comparatore, eventualmente dotato di isteresi, compara l'ampiezza dell'oscillazione con due valori di soglia fornendo un'uscita logica (ON/OFF). I sensori di prossimità induttivi possono rilevare solo la presenza di oggetti realizzati in materiale ferromagnetico e la distanza nominale è genericamente piuttosto bassa, dell'ordine di qualche millimetro fino a qualche decina di millimetri. Questi sensori possono commutare il loro stato a frequenze molto elevate, fino a qualche kilohertz, rendendoli adatti a rilevare oggetti in rapido movimento.
Nell’applicazione, questo sensore determina il transito di un oggetto di metallo, l' informazione viene interpreta dal software di gestione per attivare o meno un cancelletto per lo smistamento dei pezzi lavorati.
|
|
Solenoide
|
|
Un solenoide è una bobina di forma cilindrica formata da una serie di spire circolari molto vicine fra loro e realizzate con un unico filo di materiale conduttore.
Il solenoide utilizzato è formato dal cilindro che costituisce la parte in cui si forma il campo magnetico, sopra di esso c'è una parte metallica orizzontale che forma il cancelletto (C).
Nel momento in cui si crea la forza magnetica il cancelletto viene attirato verso il basso deviando il percorso del pezzo.
|
|
Rele'
|
|
Il RELE’ è un dispositivo elettromeccanico in grado di azionare dei contatti elettrici di potenza (cioè, di chiudere o aprire un circuito mediante lo spostamento di uno o più contatti elettrici). E’ costituito da una bobina ad elevato numero di spire (avvolte su materiale ferromagnetico) che, se percorsa da corrente provoca l’attrazione di un meccanismo (ancora) che determina la chiusura o l’apertura dei contatti, attivando e disattivando, nel nostro caso, il motoriduttore.
A relay is an electrically operated switch. Many relays use an electromagnet to mechanically operate a switch, but other operating principles are also used, such as solid-state relays. Relays are used where it is necessary to control a circuit by a separate low-power signal, or where several circuits must be controlled by one signal. The first relays were used in long distance telegraph circuits as amplifiers: they repeated the signal coming in from one circuit and re-transmitted it on another circuit. Relays were used extensively in telephone exchanges and early computers to perform logical operations.
A type of relay that can handle the high power required to directly control an electric motor or other loads is called a contactor. Solid-state relays control power circuits with no moving parts, instead using a semiconductor device to perform switching. Relays with calibrated operating characteristics and sometimes multiple operating coils are used to protect electrical circuits from overload or faults; in modern electric power systems these functions are performed by digital instruments still called "protective relays".
|
|
Multi_Pin distributore
|
|
L'interfaccia Multi_Pin distributore, tramite il modulo Easy Port Mini, permete il collegamento tra il nastro trasportatore (Sensori e Attuatori) e la porta USB del Computer e quindi la relativa programmazione con il software FluidSIM.
|
|
Il nastro trasportatore MecLab può essere programmato tramite:
PLC |
Arduino Mega con Festo-Shield |
EasyPort Mini |
|
|
|
Per la programmazione del nastro trasportatore è stata utilizzata la EasyPort Mini della Festo.
L'interfaccia viene utilizzata per la trasmissione bidirezionale di segnali tra un processo di controllo in tecnologia a bassa tensione (24 V =) e un PC.
Software
Di seguito è riportato il programma di gestione realizzato con FluidSim ed il relativo video dimostrativo.
Bibliografia:
1) Appunti scolastici
2) http://dlb.sa.edu.au/rehsmoodle/course/view.php?id=441
3) https://www.facebook.com/FestoEducationItalia/
4) http://www.festo-didactic.com/it1-it/
5) https://it.wikipedia.org/wiki/Nastro_trasportatore
6) www.arduino.cc
7) https://en.wikipedia.org/wiki/Relay