80 unito - LegnoLab

Progetti
Il tornio di una volta
Progetto per la costruzione di un tornio a pedali tutto di legno
-seconda partedi Renato Mazzucco - in collaborazione con la Scuola per la lavorazione del legno ENGIM Veneto di Thiene
Attrezzatura:
Combinata a 5 lavorazioni, trapano a colonna ,
fresatrice, fresatrice per
lamelli, utensili manuali
Materiale:
faggio
N
el precedente articolo pubblicato il mese scorso
avevamo descritto la costruzione della struttura
portante del tornio e quella del pedale, l'organo,
potremmo dire, da cui si mette in moto la nostra bellissima macchina. Ma prima di arrivare a far girare l'albero
superiore con la punta trascinatrice o il mandrino, il movimento deve passare attraverso una serie di meccani-
Ore di lavorazione:
150
Difficoltà:
4 su 5
Costi:
350 euro
smi della cui costruzione ci occupiamo in questo articolo.
Come già scritto nel precedente, vedrete lavorazioni fatte
con macchine professionali tra cui anche alcune a controllo numerico, ma non c'è nulla che non possa essere
adeguatamente replicato con una combinata, una fresatrice e un trapano a colonna.
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LA PULEGGIA PICCOLA
foro passante
Se la sequenza costruttiva ci aveva portato a lavorare sul
punto più in basso del tornio, ora riprendiamo da quello
più alto o quasi, per realizzare la puleggia che porta il
movimento all albero finale. C è ovviamente un motivo,
in questo modo siamo arrivati a proporzionare il meccanismo biella-manovella e di conseguenza lo sforzo che
bisogna applicare al pedale quando siamo stati in grado
di fare girare tutto il resto.
8 mm
diametro
esterno 90 mm
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foro passante
25 mm
Autocostruzione tornio
La puleggia
Si ricava da un blocco di tre strati
di faggio incollati per raggiungere
un'altezza di 90mm. Con un compasso
si traccia il diametro abbondante da
100mm e al centro, con una punta
Forstner, si apre un foro passante con
diametro 25mm. Il cilindro viene quindi
“estratto” in modo grossolano dal
blocco con la sega a nastro.
La puleggia è un semplice cilindro di legno con due forature, ma non può essere ricavata con un blocco di legno
massello, altrimenti si ovalizzerebbe in poco tempo per
i differenti ritiri radiali e tangenziali del legno. Nel nostro
caso abbiamo deciso di incollare tre strati di faggio incrociando la venatura, ma alcuni dischi di multistrato, sem-
pre di faggio per rimanere in tema, andrebbero altrettanto bene. Il pezzo può essere realizzato in molti modi, noi
abbiamo usato con un espediente la sega a nastro, ma
ovviamente chi ha già un tornio potrà farlo con quello,
magari dandogli una leggera forma a barile per ottenere
la centratura automatica della cinghia.
Piccoli cilindri alla sega a nastro
Con la sega a nastro si rifila un pannello a una larghezza di
-3 cm spesso almeno 9mm.
Il pannello deve avere una lunghezza che permetta il suo
fissaggio al piano della macchina da una parte e di oltrepassare la lama dalla parte opposta per una decina di cm.
Si segna sul bordo tagliato la corrispondenza della lama e
da quel punto si misura una distanza pari al raggio da dare
al cilindro.
Con una punta orstner si fora il pannello nel centro ottenuto per inserirci un perno che deve fuoriuscire parzialmente per guidare il pezzo da cilindrare.
Questo deve essere forato in centro con lo stesso diametro
del perno e mantenuto più lungo, nel caso si volesse un
cilindro pieno, in modo da scartare la parte forata dopo la
cilindratura.
Accesa la sega, si spinge in avanti il pannello fino a quando
la lama entra nel pezzo da cilindrare. Spenta la macchina
per fissare il pannello con i morsetti, si riavvia e, facendo
ruotare lentamente il pezzo, si ottiene il cilindro.
Attenzione: sui diametri più stretti è indispensabile far
ruotare il cilindro con uno spingipezzo per tenere distanti le dita dalla lama!
Nel disegno le misure della guida usata per cilindrare la
puleggia.
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n 80 anno 2015
Progetti
Una volta ottenuta la puleggia bisogna mettere in posizione il primo albero, inserendolo tra i due
cuscinetti angiati in testa alle due zampe di sinistra la puleggia si posiziona in mezzo. Per impedire
che l'albero possa scavare una sede nel legno, dietro al supporto del cuscinetto posto sul montante
va fissata una rondella in bronzo con due viti.
Il blocco della puleggia
La rondella reggispinta
La puleggia si posiziona al centro dei due montanti e viene vincolata all'albero tramite una spina in acciaio passante da 8mm. La foratura dell'albero sarà fatta successivamente quando anche la ruota maestra sarà stata installata.
Per il montante 1, sotto al supporto del cuscinetto va fissata una piccola rondella
in bronzo che funge da reggispinta nel momento in cui il pezzo viene bloccato fra
punta e contropunta.
LA RUOTA MAESTRA
E' il volano del tornio, cioè una grande
ruota che serve ad accumulare energia
cinetica per aumentare l'inerzia dell'albero. Senza di esso il tornio non riuscirebbe a mantenere una velocità costante e tenderebbe a fermarsi al minimo
sforzo della sgorbia sul legno. Poich il
momento d'inerzia è proporzionale alla
massa e al quadrato della distanza di
questa dall'albero, ne consegue che la
capacità di accumulare energia aumenta quanto più la massa è spostata verso
la periferia della ruota, oltre che al crescere della massa stessa. Questo è il
motivo per cui la nostra ruota maestra è
forata lungo la periferia per essere appesantita.
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Autocostruzione tornio
Questa grande ruota è stata costruita con un assemblaggio lamellare in due strati con venatura incrociata. La
lavorazione è stata per noi il pretesto per usare il pantografo a controllo numerico del nostro laboratorio, con cui
abbiamo lavorato l'intero disco, ma può essere tranquillamente portata avanti, sui due strati singolarmente, con
il metodo descritto poc'anzi alla sega a nastro o, ancora,
con una fresatrice e un compasso dedicato ovviamente
non per fresare direttamente i pannelli di faggio, troppo
spessi, ma per ottenere una dima precisa. Questa sarà
poi fissata su un disco alla volta cos da consentirne la
rettifica con una fresa equipaggiata di cuscinetto a copiare.
Ottenuti i dischi, ci si predispone a forarne uno dei due
sulla periferia dove saranno incollati i pesi. Si attrezza
al trapano a colonna con una punta a tazza da 60mm
e una base simile a quella usata con la sega a nastro,
centrando il disco sul perno e facendolo ruotare a ogni
foro. Volendo ci si può anche divertire a indicizzare la
rotazione ma è comunque raccomandabile tracciare tutti
i centri dividendo il disco in settori. Una volta terminato
il lavoro, si stende la colla vinilica e si sovrappongono i
due elementi avendo cura di incrociare la loro venatura.
Si passa quindi alla pressatura con una serie di morsetti,
mantenendo centrati i dischi attraverso un perno inserito
nel centro. I fori per i pesi devono avere una profondità di
mm avendo forato solo uno dei due dischi da mm in
modo passante, dopo l’incollaggio bisogna scendere per
altri 5mm, usando una fresa con cuscinetto sul codolo
sufficientemente lunga, facendola battere all’interno dei
fori preesistenti.
I due pannelli per la ruota maestra sono composti con due tavole ognuno,
accostate invertendo il senso degli anelli di crescita. Nell'immagine i due pannelli
da 45mm di spessore all'uscita della calibratrice; una buona finitura delle superfici
aiuta a incollare bene i due pannelli tra loro, ma si può fare un ottimo lavoro anche
solo con la pialla a motore. I due pannelli vanno incollati incrociando la venatura
dell'uno a 90° rispetto a quella dell'altro.
La fresatura della ruota a controllo numerico
Il pantografo ha eseguito il foro in centro per l'albero, il taglio parziale del
perimetro e le forature perimetrali per i pesi. Procedendo in modo più tradizionale
bisogna prima forare il centro con il trapano a colonna, lavorare la circonferenza
con la sega a nastro o la fresatrice e tornare a usare il trapano a colonna per le
forature perimetrali.
Le forature per i pesi
Nella nostra realizzazione,
il pantografo a controllo
numerico ha realizzato in un
batter d'occhio le forature
sulla periferia; senza di esso
bisogna usare il trapano a
colonna, lavorando su un solo
strato, prima cioè d'incollarlo
all'altro per formare la ruota.
Con una punta a tazza si
eseguono dei fori passanti
che saranno resi più profondi
dopo l'incollaggio dell'altro
strato.
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Progetti
IL CALETTATORE
Per collegare all albero la ruota maestra abbiamo bisogno di un calettatore, cioè di un terzo elemento che
permette di centrare e accoppiare tra loro gli altri due.
Esso è costituito semplicemente da un morale, da avvitare alla ruota in due punti e fermare all'albero tramite un
un foro centrale e una spina di acciaio. Una volta tagliato
il blocco, si attrezza il trapano a colonna con una punta
Forstner da 25mm e si esegue centralmente il foro per
l'albero. Successivamente si praticano il foro per la spina
da 8mm e quindi la doppia foratura per ogni tirafondo di
fissaggio del calettatore alla ruota maestra un foro cieco
da 30mm profondo 10mm e un foro passante da 10mm
concentrico al precedente.
LA MANOVELLA
E' costituita da un semplice blocchetto di faggio di misure
mm ma ha una funzione cruciale quella di
trasformare il movimento rettilineo alternato della biella in
movimento circolare utile a far girare il volano. E' un componente che deve sopportare degli sforzi notevoli, perciò
abbiamo previsto due rinforzi di lamiera da avvitare ai
fianchi del pezzo. ulla faccia maggiore bisogna realizzare le due forature per l albero e lo spinotto l interasse
determina la corsa del pedale e la leva che viene esercitata nel trasferire la forza, quindi ci si può divertire a
sperimentare partendo dalle misure riportate nei disegni.
Le forature della manovella
Sulla faccia maggiore del blocchetto vanno aperti due fori: uno da 25mm l'altro da 14mm che ospiteranno rispettivamente l'albero del volano e lo spinotto della biella. Sui
bordi, al centro dello spessore e in corrispondenza dei centri dei fori sottostanti, si eseguono due fori passanti. Il primo, sovrastante il foro diametro 25mm, è da 8mm, il
secondo, sul foro diametro 14mm, è da 6mm. Le misure corrispondono grossomodo ad un terzo del diametro degli alberi.
Le forature ospiteranno due bulloni con funzione di spina di bloccaggio, per mantenere il pezzo solidale agli alberi. Gli stessi bulloni stringeranno la manovella tra due
piastrine metalliche, evitando che possa fendersi lungo la fibra (nella seconda immagine le piastrine non sono mostrate).
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Autocostruzione tornio
Lo spinotto della biella
E' costituito da un bullone M14 la cui testa va incassata nel legno per impedirne la rotazione. La sede esagonale si ricava con uno scalpello.
IL MONTAGGIO DEL CALETTATORE E DELLA MANOVELLA
L'albero del volano si ricava da un tondino liscio di ferro
rettificato del diametro di mm, lungo
mm. a forato
per l'inserimento delle spine che attraversano la manovella e il calettatore. I disegni non riportano la posizione
dei fori per il semplice motivo che è meglio ricavarli sulla
propria costruzione, infilando l albero con il calettatore e
la ruota maestra tra le due zampe con la manovella inserita dalla parte del pedale. Dopo aver segnato le posizioni ci si sposta al trapano a colonna per eseguire i due fori.
Il primo inserimento
Una volta inserito l'albero con la ruota maestra, il calettatore e la manovella, conviene usare una biella provvisoria per stabilire inizialmente la posizione della manovella
rispetto all'albero. Da quella posizione va quindi misurata la distanza dal calettatore, tenendo conto che la ruota maestra sarà centrata rispetto alle due zampe.
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Progetti
La foratura dell'albero del volano
Con il calettatore e la manovella posizionati alla giusta distanza lungo l'albero, la punta da 8mm attraversa le forature predisposte nei due blocchi di legno e quindi buca
il tondino di acciaio. Bisogna impedire la tendenza a ruotare dell'albero, stringendolo bene con la mano o con una pinza a scatto nel momento in cui la punta prende nel
metallo. La manovella e il calettatore sono vincolati all'albero di rotazione con due bulloni eventualmente rimpiazzabili con delle spine di acciaio.
LA BIELLA
La biella è soltanto un organo di collegamento tra pedale
e manovella e le sue misure sono dettate dalla distanza
tra quegli stessi organi. I bulloni con funzione di spinotto che attuano il collegamento devono girare all'interno
della biella in entrambi i casi, bisogna perciò, oltre alle
forature passanti, predisporre le sedi per due bronzine
che impediranno il logorio del legno.
La predisposizione per le bronzine
Nella biella vanno ricavati due fori passanti da 14mm ai capi del pezzo, per i bulloni
di collegamento con la manovella e il pedale, e due fori concentrici da 22mm profondi 23mm per le boccole di acciaio che fungeranno da bronzina.
Prima di inserire la spina di blocco nell'albero si fissa il calettatore alla ruota maestra con due tirafondi. La biella è fissata alla manovella con un doppio dado: affinché il
movimento risulti libero bisogna lasciare un minimo di gioco durante il fissaggio.
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Autocostruzione tornio
LA REALIZZAZIONE DELLA CINGHIA
Per la cinghia di trasmissione abbiamo utilizzato una robusta banda di gomma, ricavandola da uno di quei rotoli che si usano solitamente in meccanica per rivestire i
banchi da lavoro in ferro e proteggere i pezzi da possibili
ammaccature nella fase di montaggio.
La gomma ha uno spessore di circa mm composto con
pi strati telati l abbiamo tagliata con un cutter per ottenere una banda larga 8cm. Dopo numerose prove fatte
sul tornio, abbiamo verificato che una larghezza di cm
è il giusto compromesso tra attrito e grip sulle pulegge.
Una cinghia troppo larga incide sulla scorrevolezza e richiede più sforzo sul pedale mentre una cinghia troppo
stretta tende a slittare e a non trascinare gli elementi elementi da tornire.
Per calcolare la lunghezza della cinghia abbiamo usato
un semplice espediente si fa passare uno spago non
allungabile attorno a volano e puleggia, stando attenti a
centrare il percorso sulle due ruote. Si segna il punto di
sovrapposizione di un capo con il resto del filo e si misura la lunghezza. La banda va tagliata un po' più scarsa
rispetto a tale misura, sarà l'elasticità della gomma a permettere l'allungamento necessario a calzare la cinghia
che rimarr cos ben aderente alle pulegge.
Giuntare la cinta
Una volta tagliata a misura si
incide la banda a 7- cm dalle
estremità da ciascuna parte fino
a scendere a metà dello spessore. L incisione va fatta superiormente su un capo e inferiormente sull altro (foto 1) tenendo
schiacciata la banda con una
tavoletta, si incidono le estremità
2
con un taglio questa volta orizzontale fatto a metà spessore
(foto 2) e con una pinza si rimuove lo scarto (foto 3 e 4). In questo modo si predispone una giunzione a mezzo spessore per cui
basterà richiudere la banda su
se stessa per ottenere la cinghia.
3
4
La giunzione va ora incollata con
un adesivo a contatto tipo il Bosti per permettere la successiva lavorazione. Questa consiste
nell applicazione di due file di
ribattini in due pezzi, maschiofemmina, di metallo (foto 5). Con
una fustellatrice si praticano una
5
6
7
serie di fori su ogni estremità della giunzione (foto 6) e all interno di questi si inseriscono i ribattini che vanno successivamente schiacciati con il
martello. (foto 7)
Non abbiamo previsto per il nostro tornio un dispositivo
di tensionamento per la cinghia, perciò se questa dovesse venire un pelo corta occorrerà ridurre il diametro
della puleggia, se invece dovesse uscire lunga ci sarebbe poco da fare, se non ricavare una nuova puleggia o
una nuova cinghia. Una volta installata si possono fare
le prime “pedalate” per confermare che tutto giri come
dovrebbe. Non siamo ancora nelle condizioni finali, mancano ancora i pesi che conferiranno inerzia alla rotazione, ce ne occuperemo nel prossimo e conclusivo articolo
dove faremo il collaudo del tornio e saremo impegnati
con la costruzione degli accessori, al mese prossimo!
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