universitÀ degli studi di roma la sapienza dipartimento di informatica e sistemistica...
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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA “LA SAPIENZA”
DIPARTIMENTO DI INFORMATICA E SISTEMISTICA
MOVIMENTAZIONECONTROLLATA
PROBLEMI EMERGENTI
ALESSANDRO DE CARLIANNO ACCADEMICO 2005-2006
MOVIMENTAZIONI MONOASSE
SUPERVISIONE
OTTIMIZZAZIONEDIAGNOSTICA
COORDINAMENTO
MOVIMENTAZIONE COMPLESSA
COLLEGAMENTOAL SISTEMA
DI PRODUZIONE
STRUTTURA DI UN SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE 2
AUTOMAZIONE 1
APPROCCIOCONVENZIONALE
•VIENE SOVRADIMENSIONATA LA STRUTTURA DI SUPPORTO E I COMPONENTI PER CERCARE DI MIGLIORARE LE PRESTAZIONI
INNOVATIVO
•VENGONO MIGLIORATE LE PRESTAZIONI AGENDO SULLE MODALITÀ DI CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE
• VENGONO ACCETTATE LE PRE-STAZIONI RAGGIUNTE
•VENGONO FISSATE LE PRESTA-ZIONI
•VIENE PROGETTA LA STRUTTURA DI SUPPORTO E VENGONO SCELTI I COMPONENTI PER LA MOVIMENTAZIONE•VIENE VERIFICATA TRAMITE SIMULAZIONE LA CORRETTEZZA DELLA PROGETTAZIONE•VIENE REALIZZATA LA STRUTTU-RA DI SUPPORTO
•VIENE REALIZZATA LA STRUTTURA DI SUPPORTO
•VENGONO SCELTI I COMPONENTI PER LA MOVIMENTAZIONE
•VENGONO INSERITI IN MODO CHE POSSANO FUNZIONARE E RAG-GIUNGERE LA FUNZIONALITÀ DESIDERATA
MODALITÀ DI PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE 3
AUTOMAZIONE 1
APPROCCIO INNOVATIVO
APPROCCIOCONVENZIONALE
INTEGRAZIONEDEL CONTROLLO
INTEGRAZIONEDEI COMPONENTI
INGEGNERIAMECCANICA
ELETTROTECNICA
PROGETTAZIONEDELLA
STRUTTURA
INGEGNERIAELETTRONICA
CONNESSIONIATTUATORI
MISURE
INGEGNERIAAUTOMATICA
INGEGNERIAGESTIONALE
MODALITÀDI
CONTROLLO
MODALITÀDI
IMPIEGO
PRESTAZIONI
INTEGRAZIONE DELLE COMPETENZE 4
AUTOMAZIONE 1
MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA
CONOSCENZE DI BASE DELL’INGEGNERIAFISICA - MECCANICA - ELETTROTECNICA - ELETTRONICA - INFORMATICA
CONOSCENZA APPROFONDITA DEL FUNZIONAMENTOE DEL COMPORTAMENTO DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE
AR
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RU
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NT
AZ
ION
E
RE
TI
DI
CO
MU
NIC
AZ
ION
EFORMAZIONE CULTURALE NEL SETTORE 5
AUTOMAZIONE 1
COME ORGANIZZARE LA PROGETTAZIONE ?
1 - SCOPO DEL PROGETTO
2 - PROGETTAZIONE CONCETTUALE
3 - PRE INGEGNERIA
4 - INGEGNERIA
5 - PROGETTAZIONE SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE
6 - REALIZZAZIONE DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE
7 - COLLAUDO DELLE SINGOLE MOVIMENTAZIONI
8 - INSTALLAZIONE
9 - PROVE DI FUNZIONAMENTO DELLA APPARECCHIATURA
10 - MESSA IN PRODUZIONE
ORGANIZZAZIONE RAZIONALIZZATA NEI SEGUENTI PASSI
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE 6
AUTOMAZIONE 1
FASE 2 - PROGETTAZIONE CONCETTUALE
ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE
INSERIMENTO E CARATTERISTICHE OPERATIVE NEL SISTEMA DI PRODUZIONE
PRIME IPOTESI DI REALIZZAZIONE
FASE 3 – PREINGEGNERIA
PROGETTAZIONE DI MASSIMA DELLA STRUTTURA
ANALISI DELLA FUNZIONALITÀ SPECIFICA
SCELTA PRELIMINARE DEI COMPONENTI E DELLA STRUMENTAZIONE
FASE 1 - SCOPO DEL PROGETTO
OBIETTIVI ( CAPACITÀ PRODUTTIVA, INVESTIMENTI, COSTI …)
( EFFICIENZA, SCARTI, AFFIDABILITÀ …)PARAMETRI OPERATIVI
INDIVIDUAZIONE DI:
SPECIFICHE ( FINALITÀ, PRESTAZIONI …)
DEFINIZIONE DEL PROGETTO 7
AUTOMAZIONE 1
REQUISITI DELLA MOVIMENTAZIONE
FUNZIONALITÀ REALIZZAZIONE DI UN APPARATO MECCANICO PER OTTENERE LA MOVIMENTAZIONE DESIDERATA
FINALITÀ RAGGIUNGIMENTO DI PREDETERMINATI PROFILI DI VELOCITÀ E DI POSIZIONE DEI SINGOLI ELEMENTI DELL’APPARATO CHE REALIZZA LA MOVIMENTAZIONE
PRESTAZIONI RAGGIUNGIMENTO DELLE FINALITÀ DESIDERATE:
5 IMPONENDO LA ROBUSTEZZA DI COMPORTAMENTO
4 FISSANDO LA PRECISIONE DINAMICA
3 FISSANDO LA PRECISIONE STATICA
2 OTTIMIZZANDO COSTO E PRESTAZIONI
1 SENZA VINCOLI SUL COSTO E SULLE PRESTAZIONI
REQUISITI PRELIMINARI 8
AUTOMAZIONE 1
FUNZIONALITÀ
PRESTAZIONI
SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE
VERIFICADELLA FATTIBILITÀ
REALIZZAZIONE
VERIFICADELLE PRESTAZIONI
INTEGRAZIONEDEI COMPONENTI
INTEGRAZIONEDELLE MODALITÀ
DI CONTROLLO
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE 9
AUTOMAZIONE 1
MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA
CARICO
MODALITÀ DI CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE
PRESTAZIONIASSEGNATE E/O DA DEFINIRE
SCELTE SULLA BASE DELLE PRESTAZIONI E DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE
FISSATE DAL PROGETTISTA
AZ
ION
AM
EN
TO MOTORE
CONVERTITORE
MODALITÀ DI CONTROLLO DEL MOTORE
STRUMENTAZIONE DI MISURA
INQUADRAMENTO DEI PROBLEMI 10
DA SCEGLIERE IN BASE ALLE PRESTAZIONI
AUTOMAZIONE 1
POSSIBILI CONFIGURAZIONI 11
MOTORE
GIU
NT
O
RIDUTTOREMECCANICO
GIU
NT
O
CARICO
MOTORE
GIU
NT
O
ALBEROELASTICO
GIU
NT
O
CARICO
AUTOMAZIONE 1
POSSIBILI CONFIGURAZIONI 12
MOTORE
GIU
NT
O
ABERORIGIDO
GIU
NT
O
CARICO
CARICOGIUNTO
ELASTICOMOTORE
AUTOMAZIONE 1
POSSIBILI CONFIGURAZIONI 13
CARICOGIUNTORIGIDOMOTORE
CARICOMOTORE
AUTOMAZIONE 1
CAMPO DIESCURSIONE
DELLA COPPIA DI CARICO
MOTORE CARICO
ESCURSIONEDELLA VELOCITÀ
velocità
cop
pia
MOVIMENTAZIONE CONVENZIONALE 14
COPPIADI CARICO
CARATTERISTICA STATICADI UN MOTORE DEL TIPOA VELOCITÀ COSTANTE
RETE
AUTOMAZIONE 1
RETE
TELERUTTORECOMANDO ON /OFF
DELLAMOVIMENTAZIONE
SOLUZIONE CONVENZIONALE 15
ALBERO ELASTICO VOLANOMOTORE
AUTOMAZIONE 1
MOVIMETAZIONE CONVENZIONALE
ANDAMENTO DELLA VARIABILE
DI COMANDO ON/OFFDEL MOTORE
ANDAMENTO DELLA VELOCITÀ
DEL VOLANO
POSSIBILE COMPORTAMENTO 16
tempo tempo
AUTOMAZIONE 1
MOTORE CARICO
RETE
CONVERTITORESTATICO
VALORE DESIDERATODELLA VELOCITÀ CONTROLLATA
velocità
copp
ia
POSSIBILE STRUTTURA
COPPIADI CARICO
17
CAMPO DI ESCURSIONE DELLA COPPIADI CARICO
CAMPO DI ESCURSIONE DELLE CARATTERISTICHESTATICHE DEL MOTORE PER EFFETTO DEL CONTROLLODELLA MOVIMENTAZIONE
VARIABILE DI COMANDO PER LAMOVIMENTAZIONECONTROLLATA
AUTOMAZIONE 1
RELAZIONE CAUSA-EFFETTO 18
COPPIA DI CARICO
ANDAMENTODESIDERATODELLA VELOCITÀCONTROLLATA
ANDAMENTODELLA VELOCITÀCONTROLLATA
AZIONAMENTO
MOTORE
CARICO
PREVEDIBILE
CASUALE
AUTOMAZIONE 1
OTTENIMENTO DELLE PRESTAZIONI 19
ANDAMENTODELLA VELOCITÀCONTROLLATA GARANTITE
DALLA MODALITÀDI CONTROLLODEL MOTORE
OTTENUTE ESCLUSIVAMENTEDALLA ARCHITETTURA
E DAL DIMENSIONAMENTODEL SISTEMA
DI MOVIMENTAZIONE
GARANTITEDALLA MODALITÀ
DI CONTROLLODELLA MOVIMENTAZIONE
OTTENUTEFISSANDO IL PROFILO
DI VELOCITÀ
PRECISIONESTATICA
PRECISIONEDINAMICA
RAPIDITÀDI RISPOSTA
AUTOMAZIONE 1
AZIONAMENTO
MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA A CATENA APERTARETE
VARIABILE DICOMANDO DELCONVERTITORE
CONVERTITORE
INTERFACCIA OPERATOREANDAMENTO DELLA
VARIABILE DI COMANDODEL MOTORE
ALBERO ELASTICO VOLANOMOTORE
POSSIBILE STRUTTURA 20
VARIABILE DI COMANDO
DELLA MOVIMENTAZIONE
AUTOMAZIONE 1
AZIONAMENTO
A CONTROREAZIONE LATO MOTORE
RETE
VARIABILE DICOMANDO DELCONVERTITORE
CONVERTITOREINTERFACCIA OPERATOREMODALITÀ DI CONTROLLO DEL: - DEL MOTORE;- DEL CONVERTITORE
VARIABILE DI COMANDODELLA MOVIMENTAZIONE
VOLANOMOTORE ALBERO ELASTICOMISURA
VELOCITÀDEL MOTORE
POSSIBILE STRUTTURA 21
AUTOMAZIONE 1
AZIONAMENTO
A CONTROREAZIONE LATO MOTORE E LATO CARICO
VARIABILE DICOMANDO DELCONVERTITORE
CONVERTITORE
MISURAVELOCITÀ
DEL MOTORE
INTERFACCIA:- OPERATORE- SCHEDA CONTROLLO
MODALITÀ DI CONTROLLO:- DEL MOTORE - DEL CONVERTITORE
RETE
POSSIBILE STRUTTURA 22
MISURAVELOCITÀ
DEL CARICOVOLANOMOTORE ALBERO ELASTICO
VARIABILE DI COMANDODELLA MOVIMENTAZIONE
AUTOMAZIONE 1
ANDAMENTO DELLA VELOCITÀ DEL VOLANOVARIABILE DI COMANDO
DEL CONVERTITOREVELOCITÀ DEL VOLANO
tempo tempo
CONTROLLO A CATENA APERTA
COMANDOVELOCITÀ
tempo tempo
CONTROLLO ACONTROREAZIONELATO MOTORE
COMANDODI COPPIA
tempo tempo
CONTROLLO ACONTROREAZIONE:- LATO MOTORE- LATO CARICO
COMANDOVELOCITÀ
COMANDODI COPPIA
ANDAMENTI TIPICI DELLA VELOCITÀ E DELLA COPPIA 23
AUTOMAZIONE 1
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO 24
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
ESCURSIONEENTRO LE SPECIFICHE
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
COMPORTAMENTO RELATIVO ALLA COPPIA DI CARICO
PR
OF
ILO
DI V
EL
OC
ITÀ
PRESTAZIONI
OTTENUTE FISSANDO IL PROFILO DI
VELOCITÀ E DAL DIMENSIONAMENTO
DEL SISTEMA DI MOVIMETAZIONE
GARANTITEDALLA
MODALITÀDI CONTROLLODEL MOTORE
GARANTITEDALLA MODALITÀ
DI CONTROLLODELLA
MOVIMENTAZIONE
GARANTITEDALLA MODALITÀ
DI CONTROLLODEL MOTORE
E DELLAMOVIMENTAZIONE
GARANTITEDALLA MODALITÀ
DI CONTROLLODEL MOTORE
E DELLAMOVIMENTAZIONE
GARANTITEDALLA MODALITÀ
DI CONTROLLODELLA
MOVIMENTAZIONE
AUTOMAZIONE 1
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO 25
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
ESCURSIONEENTRO LE SPECIFICHE
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
COMPORTAMENTO RELATIVO ALLA COPPIA DI CARICO
PR
OF
ILO
DI V
EL
OC
ITÀ
COMPORTAMENTODEL MOTORE
RICAVABILE DALLE CARATTERISTICHESTATICHE DEL MOTORE
RICAVABILE DALLE CARATTERISTICHESTATICHE DEL MOTORE
E DALLE CARATTERISTICHE DINAMICHE DEL CARICO
RICAVABILE DAL MODELLO DINAMICO
DEL MOTOREE DALLE CARATTERISTICHE
DINAMICHE DEL CARICO
RICAVABILE DAL MODELLO
DINAMICO DEL MOTOREE DAL MODELLO DINAMICO
DEL CARICO
RICAVABILE DALLE CARATTERISTICHESTATICHE DEL MOTORE
E DAL MODELLO DINAMICO DEL CARICO
RICAVABILE DAL MODELLO DINAMICO
DEL MOTOREE DALLE CARATTERISTICHE
DINAMICHE DEL CARICO
AUTOMAZIONE 1
PROGETTISTADEL SUPPORTO
MECCANICO
ACCETTAZIONE DELLE PRESTAZIONI CHE SI
RIESCONO AD OTTENERE
RAGGIUNGIMENTODELLE PRESTAZIONI
PREFISSATE
COMPETENZE: COMPETENZE:
PROGETTISTADEL SISTEMA DI
MOVIMENTAZIONE
COSTRUTTOREDELLA APPARECCHIATURA
DEFINIZIONE DELLE PRESTAZIONI
VINCOLI:-ECONOMICI-STRATEGICI-TEMPORALI-LOGISTICI
- FUNZIONAMENTO DELLA APPARECCHIATURA
- QUALITÀ DEL PRODOTTO- MODALITÀ DI PRODUZIONE- RITMI DI PRODUZIONE- RICHIESTE DEL MERCATO
- ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE
- AZIONAMENTI E STRUMENTAZIONE DI MISURA
- RETI DI COMUNICAZIONE- SOFTWARE DI GESTIONE- MODALITÀ DI CONTROLLO- MANUTENZIONE
PROCEDURA DI REALIZZAZIONE 26
AUTOMAZIONE 1
PRESTAZIONI
3 - FARE VARIARE LA VELOCITÀ DI ROTAZIONE NEL FUNZIONAMENTO A REGIME PERMANENTE ENTRO UN CAMPO DI ESCURSIONE PREFISSATO;
CON RIFERIMENTO ALL’ESEMPIO PRECEDENTEMENTE ILLUSTRATO, SI INDIVIDUA LA SEGUENTE SCALA CRESCENTE DELLE PRESTAZIONI:
1 - PORTARE IN ROTAZIONE IL VOLANO A VELOCITÀ FISSA;
2 - PORTARE IN ROTAZIONE IL VOLANO SENZA PROVOCARE OSCILLAZIONI TORSIONALI;
5 - ASSICURARE CHE IL VOLANO RAGGIUNGA LA VELOCITÀ DI REGIME IN UN INTERVALLO DI TEMPO PREFISSATO.
4 - ASSICURARE CHE A REGIME PERMANENTE LA VELOCITÀ DI ROTAZIONE NON SI DISCOSTI DI UNA ENTITÀ PREFISSATA DAL VALORE DESIDERATO;
PROCEDURA DI REALIZZAZIONE 27
AUTOMAZIONE 1
APPLICAZIONI
ALIMENTAZIONEDA RETE
CONTROLLOLATO MOTORE
A CONTROREAZIONE SUL MOTORE
CONTROLLOLATO CARICO
A CONTROREAZIONE SUL CARICO
RAPIDA EMERGENTI
LENTACONVENZIONALI
MOLTO LENTA CONSOLIDATE
DINAMICA
ALIMENTAZIONEDA CONVERTITORE
A CATENA APERTA
DIFFUSIONE 28
MOLTO RAPIDA INNOVATIVE
AUTOMAZIONE 1
MECCANICA
ELETTROTECNICA ELETTRONICA INFORMATICA
MECCATRONICA
TECNOLOGIE COINVOLTE NELLA MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA
TECNOLOGIE COINVOLTE 29
REALIZZAZIONE DELLASTRUTTURA DI SUPPORTO
REALIZZAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE
1960 1970 1980 1990 2000ANNO
AUTOMAZIONE 1
MECCANICA & ELETTRONICA =
MECCATRONICA
MECCANICA
ELETRONICAMECCATRONICA
INTERPRETAZIONE EURISTICA
INTERPRETAZIONE CORRETTA INTERPRETAZIONE GIAPPONESE
MECCANICA
ELETTRONICA
CONTROLLI AUTOMATICI
CONVERTITORI
AZIONAMENTI
TRASMISSIONI MECCANICHE
RIDUTTORI A INGRANAGGI
OLEODINAMICA E PNEUMATICA
NORMATIVE
INFORMATICA
CIRCUITERIA
AMPLIFICATORI
M
E
C
C
A
T
R
O
N
I
C
A
SIGNIFICATO DI MECCATRONICA 30
AUTOMAZIONE 1
INTREGRAZIONE SINERGICA DEI SISTEMI DI MOVIMEN-TAZIONE CON LE TECNOLOGIE INFORMATICHE E CON LE METODOLOGIE TIPICHE DEI PROCESSI DECISIONALI COM-PLESSI NELLA PRO-GETTAZIONE, GESTIONE E MANU-TENZIONE DI APPARATI E IMPIANTI INDUSTRIALI
SIGNIFICATO DI MECCATRONICA 31
CONTROLLO
SENSORI ATTUATORI
COMUNICAZIONE
AUTOMAZIONE 1
SIGNIFICATO DI MECCATRONICA 32
MICROELETTRONICA
ELETTRONICA DI POTENZA
SENSORI
ATTUATORI
TEORIA DEL CONTROLLOMODELLAZIONE E SIMULAZIONE
TECNOLOGIE PER L’AUTOMAZIONESOFTWARE SPECIALISTICI
INTELLIGENZA ARTIFICIALE
STRUTTURE MECCANICHECOMPONENTISTICA MECCANICAMECCANICA DI PRECISIONE
TECNOLOGIEELETTRONICHE
TECNOLOGIEMECCANICHE
TECNOLOGIEDELLA
INFORMAZIONE
AUTOMAZIONE 1
APPROCCIO ALLE METODOLOGIE
CIÒ FA CREDERE CHE UNA PREPARAZIONE METODOLOGICA ADEGUATA
NON RISULTI DI CONCRETA UTILITÀ
SI PUÒ RENDERE FUNZIONANTE UN SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE
BASANDOSI SOLO SULL’EMPIRISMO E SULL’ESPERIENZA
ANCHE PERCHÉ LA PROGETTAZIONE DEI SISTEMI DI MOVIMENTAZIONE
È STATA PORTATA AVANTI SENZA TENERE CONTO DELLE
MODALITÀ DI CONTROLLO E DEI BENEFICI
CHE POTREBBERO ESSERE OTTENUTI PRENDENDO IN CONSIDERAZIONE
QUESTI DUE ASPETTI CONGIUNTAMENTE
APPROCCIO ALLE MODALITÀ DI CONTROLLO 33
AUTOMAZIONE 1
APPROCCIO PERDENTE, PIÙ DIFFUSO
MOVIMENTAZIONE CONVENZIONALE
MODALITÀEMPIRICHEDI CONTROLLO
STRUMENTAZIONEMETODOLOGIEASTRATTEDI CONTROLLO
EMPIREO
PRESTAZIONI
RETE
COMANDOON /OFF
TELERUTTORE
ALBERO ELASTICO VOLANOMOTORE
APPROCCIO CONVENZIONALE 34
AUTOMAZIONE 1
L’APPROCCIO VINCENTE, POCO DIFFUSO
STRUMENTAZIONEMETODOLOGIEDI CONTROLLO
VARIABILE DICOMANDO DELCONVERTITORE
CONVERTITORE
VOLANOMOTOREMISURA
VELOCITÀDEL MOTORE
MISURAVELOCITÀ
DEL CARICOALBERO ELASTICO
INTERFACCIA:- OPERATORE- SCHEDA CONTROLLO
MODALITÀ DI CONTROLLO:- DEL MOTORE - DEL CONVERTITORE
RETE
AZIONAMENTO
APPROCCIO INNOVATIVO 35
PRESTAZIONI
AUTOMAZIONE 1
DISPOSITIVO DI CONTROLLO
CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE
DISPOSITIVO PER ILCONTROLLO DELLAMOVIMENTAZIONE
ENERGIA PER LA MOVIMENTAZIONE
MISURADELLA VELOCITÀ E/ODELLA POSIZIONE
VARIABILE DI COMANDOPER LA MOVIMENTAZIONE
VALORE DESIDERATODELLA VELOCITÀ E/ODELLA POSIZIONE
SENSORITRASDUTTORI
ALIMENTAZIONEPRIMARIA
VARIABILI DI COMANDODELL’AZIONAMENTO
AZIONAMENTO
ATTUATORE
APPROCCIO PROGETTUALE 36
AUTOMAZIONE 1
DISPOSITIVO DI CONTROLLO
DISPOSITIVO PER ILCONTROLLO ROBUSTO DELLAMOVIMENTAZIONE
ENERGIA PER LA MOVIMENTAZIONE
MISURA DELLA VELOCITÀ E/ODELLA POSIZIONE
VARIABILE DI COMANDOPER LA MOVIMENTAZIONE
VALORE DESIDERATODELLA VELOCITÀ E/ODELLA POSIZIONE
ALIMENTAZIONEPRIMARIA
VARIABILI DI COMANDODELL’AZIONAMENTO
AZIONAMENTO
ATTUATORE
SENSORITRASDUTTORI
CONTROLLO AVANZATO DELLA MOVIMENTAZIONE
APPROCCIO INNOVATIVO 37
AUTOMAZIONE 1
PRINCIPALI APPLICAZIONI DELLA MOVIMENTAZIONE 38
AUTOMAZIONE 1
LINEE DI PRODUZIONE DI GRANDI DIMENSIONILAMINATOI, CARTIERE, TESSILE, ECC.
CARATTERISTICHE DEGLI AZIONAMENTI
1. NUMEROSI MOTORI E AZIONAMENTI DI TAGLIE DIVERSE CONCORRONO A DETERMINARE UN FLUSSO REGOLARE E CONTINUO DEL PRODOTTO;
2. I SINGOLI AZIONAMENTI SONO COMANDATI GENERALMENTE IN VELOCITÀ E/O IN COPPIA;
3. LA PRECISIONE NEL CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE È LEGATA ALLA QUALITÀ DEL PRODOTTO RICHIESTO;
4. LA VELOCITÀ DELLA LINEA DI PRODUZIONE, E DI CONSE-GUENZA IL LIVELLO DI SINCRONISMO E COORDINAMENTO, NON SONO GENERALMENTE CRITICI RISPETTO ALLE POTEN-ZIALITÀ DI CALCOLO DEI SISTEMI DI GESTIONE UTILIZZATI.
PRINCIPALI APPLICAZIONI DELLA MOVIMENTAZIONE 39
AUTOMAZIONE 1
LINEE DI PRODUZIONE DISCRETAIMPACCHETTATRICI, CONFEZIONATRICI, ECC.
CARATTERISTICHE DEGLI AZIONAMENTI
1. IMPIANTI DI POTENZA MEDIO-PICCOLA, CON UN NUMERO NON ELEVATO DI ATTUATORI
2. ELEVATA FLESSIBILITÀ E COORDINAMENTO DEGLI ATTUATORI.
3. SINCRONISMO DI VELOCITÀ E DI FASE, REALIZZABILE MEDIAN-TE SISTEMI A INGRANAGGIO O ALBERI E CAMME ELETTRICHE.
4. II LIVELLO DI COORDINAMENTO RICHIESTO AL CONTROLLO DI SUPERVISIONE DELL'IMPIANTO È ELEVATO E RICHIEDE NOTE-VOLI CAPACITÀ DI ELABORAZIONE
PRINCIPALI APPLICAZIONI DELLA MOVIMENTAZIONE 40
AUTOMAZIONE 1
MACCHINE UTENSILI E ROBOT INDUSTRIALI
CARATTERISTICHE DEGLI AZIONAMENTI
• MOVIMENTAZIONE DEGLI ASSI CARATTERIZZATA DA CRESCENTI PRESTAZIOMI IN TERMINI DI VELOCITÀ DI SPOSTAMENTO E PRECISIONE E DI POSIZIONAMENTO
• MAGGIOR NUMERO DI GRADI DI LIBERTÀ E NECESSITÀ DI SOPPERIRE A VARIAZIONI DEL CARICO E DEI MOMENTI DI INERZIA (ROBOT INDUSTRIALI)
PRINCIPALI APPLICAZIONI DELLA MOVIMENTAZIONE 41
AUTOMAZIONE 1
CELLE DI LAVORO
CARATTERISTICHE DEGLI AZIONAMENTI
1. LE MOVIMENAZIONE IMPIEGATE PER REALIZZARE UNA LAVORA-ZIONE COMPLETA, COMPRENDENDO OLTRE A QUELLE APPLI-CATE ALLE SINGOLE MACCHINE, ANCHE QUELLE RELATIVE AGLI ELEMENTI DI TRASPORTO, DI POSIZIONAMENTO E DI SCARICO DEI PEZZI LAVORATI;
2. OLTRE AGLI ATTUATORI E AI DISPOSITIVI DI COORDINA-MENTO PREVISTI PER LE SINGOLE MACCHINE, OCCORE PRENDERE IN CONSIDERAZIONE IL DISPOSITIVO DI SUPERVISIONE.
CONOSCENZA DEL COMPORTAMENTO DEL CARICO
CON RIFERIMENTO ALL’ESEMPIO PRECEDENTEMENTE CITATO, SI PUÒ STA-BILIRE LA SEGUENTE GRADUALITÀ NELLA CONOSCENZA DEL COMPORTA-MENTO DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE:
1 - CARATTERISTICHE STATICHE:COPPIA RESISTENTE - VELOCITÀ DEL CARICO,COPPIA MOTRICE - VELOCITÀ DEL MOTORE;
2 – CARATTERISTICHE DINAMICHE, DIMENSIONI FISICHE DEL CARICO E VALORE DELLA COSTANTE DI TEMPO DOMINANTE RICAVATA DALLE MODALITÀ DI REALIZZAZIONE DEL CARICO E DALLE CARATTERISTICHE STATICHE DEL MOTORE;
3 - MODELLO DINAMICO, RIVACATO DALLE DIMENSIONI FISICHE E DALLE MODALITÀ DI REALIZZAZIONE DEL CARICO.
CONOSCENZA DEL PROBLEMA 42
AUTOMAZIONE 1
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE
APPROCCIO PRESTAZIONI
EMPIRISMO EINTUIZIONE
RAGGIUNGIMENTO DELLA FUNZIONALITÀ SENZA VINCOLISUL COSTO E SULLE PRESTAZIONI
CONOSCENZA DELMODELLO STATICO
OTTIMIZZAZIONE DI UN FUZIONALE DI COSTO
CONOSCENZA DELLADINAMICA DOMINANTE
RAGGIUNGIMENTO DELLA PRECISIONE STATICA E DINAMICA PREFISSATA
CONOSCENZA DELLADINAMICA SECONDARIAE INCERTA
RAGGIUNGIMENTO DELLA ROBUSTEZZA DI COMPORTAMENTO
APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE 43
AUTOMAZIONE 1
CONOSCENZE PRELIMINARI
QUANDO L’APPARATO MECCANICO È GIÀ REALIZZATO, LA STRUTTURA E LA FUNZIONALITÀ SONO GIÀ DEFINITE.
- SUDDIVIDERE LA MOVIMENTAZIONE DEL SISTEMA COMPLESSO NELLE MOVIMENTAZIONI DEI SISTEMI SEMPLICI CHE LO COMPONGONO;
- CARATTERIZZARE LA MOVIMENTAZIONE DI OGNI SISTEMA SEMPLICE MEDIANTE I PROFILI DI VELOCITÀ E DI POSIZIONE;
- DEFINIRE LE PRESTAZIONI RELATIVE ALLE SINGOLE MOVIMENTAZIONI SEMPLICI;
- SCEGLIERE LE MODALITÀ DI COORDINAMENTO DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE COMPLESSO.
APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE 44
PER LA PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE OCCORRE:
AUTOMAZIONE 1
SCELTE E VERIFICHE PRELIMINARI
- VERIFICA CHE L’APPARATO DI SUPPORTO SIA IDONEO A RENDERE
OPERATIVA LA MOVIMENTAZIONE CON LE PRESTAZIONI
DESIDERATE.
- SCELTA ANDAMENTO DELLA VELOCITÀ E DELLA COPPIA
NECESSARE PER REALIZZARE LA MOVIMENTAZIONE CON LE
PRESTAZIONI DESIDERATE;
- SCELTA DEL TIPO DI MOTORE PIÙ IDONEO;
- SCELTA DELLA POTENZA NOMINALE DEL MOTORE;
- SCELTA DELLA POTENZA NOMINALE DELL’AZIONAMENTO;
- ANDAMENTO DELLE VARIABILI DI COMANDO DELL’AZIONAMENTO;
APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE 45
AUTOMAZIONE 1
ELEMENTI PER LA CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO
- LA MODALIÀ PER LA DETERMINAZIONE DEL VALORE ISTANEO
DELLA COPPIA MOTRICE IN FUNZIONE DELLA VARIABILE DI
COMANDO DEL MOTORE DEL VALORE ISTANTANEO DELLA SUA
VELOCITÀ.
VIENE PRESA IN ESAME:
- L’ENERGIA RICHIESTA PER LA MOVIMENTAZIONE E VIENE
SUDDIVISA IN:
- ENERGIA CINETICA;
- ENERGIA DISSIPATA;
- L’ENTITÀ DELLE VARIAZIONI DI VELOCITÀ PREVISTE DAL PROFILO
DI VELOCITÀ E/O DI POSIZIONE;
APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE 46
AUTOMAZIONE 1
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO IN BASE ALL’ENERGIA
DINAMICA DEL CARICO
MOLTO LENTA
LENTA
RAPIDA
MOLTO RAPIDA
CARICO DISSIPATIVO
CARICO INERZIALE
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 47
AUTOMAZIONE 1
IN BASE AL PROFILO DELLA VELOCITÀ
DINAMICA DEL CARICO PROFILO DELLAVELOCITÀ DEL CARICO
MOLTO LENTA
LENTA
RAPIDA
MOLTO RAPIDA
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 48
AUTOMAZIONE 1
IN BASE ALLA PERTUBAZIONE PROVOCATA DALLA COPPIA DI CARICO
DINAMICA DEL CARICOANDAMENTO DELLA
VELOCITÀ CONTROLLATA
MOLTO LENTA
LENTA
RAPIDA
MOLTO RAPIDA
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 49
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempove
loci
tà
tempo
velo
cità
AUTOMAZIONE 1
IN BASE ALLE DETERMINAZIONE DELLA COPPIA MOTRICE
DINAMICA DEL CARICOVELOCITÀMOTORE
VARIABILE DI COMANDODEL MOTORE
MOLTO LENTAVALOREMEDIATO
VALOREMEDIATO
LENTAVALOREMEDIATO
VALOREMEDIATO
RAPIDAVALORE
ISTANTANEOVALOREMEDIATO
MOLTO RAPIDAVALORE
ISTANTANEOVALORE
ISTANTANEO
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 50
AUTOMAZIONE 1
CARATTERIZZAZIONE DELL’ATTRITO
velocità
forz
a o
coppia
ATTRITO DI TIPO VISCOSOATTRITO SECCO
ATTRITO DI PRIMO DISTACCO
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 51
AUTOMAZIONE 1
MOTORE CARICO
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO DALL’INTERNO
COPPIARESISTENTE
COPPIAINERZIALE
COPPIADISSIPATIVA
COPPIAMOTRICE
COPPIADI CARICO
COPPIADI ATTRITOVISCOSO
COPPIADI DISTACCOE DI ATTRITO
SECCO
COPPIAEQUIVALENTE
ALLA DINAMICAINCERTA
COPPIADI DISTURBO
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 52
AUTOMAZIONE 1
53
EFFETTI PRODOTTI DALLA COPPIA DISSIPATIVA
DINAMICADEL CARICO
ATTRITOVISCOSO
MOLTO LENTA
LENTA
RAPIDA
MOLTO RAPIDA
ATTRITOSECCO E
DI DISTACCO
DISTURBICASUALI
DINAMICAINCERTA
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 53
AUTOMAZIONE 1
DIMENSIONAMENTO DELL’AZIONAMENTO
- DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE PER
OTTENERE L’ESCURSIONE DELLA VELOCITÀ E DELLA COPPIA
CON LE PRESTAZIONI DESIDERATE.
CONSISTE NELLA SCELTA:
- DEL TIPO DI MOTORE;
- DELLA POTENZA NOMINALE DEL MOTORE;
- DEL TIPO E DELLA REALIZZAZIONE CIRCUITALE DEL
CONVERTITORE;
- DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO DEL MOTORE PER AGIRE SUL
VALORE DELLA COPPIA MOTRICE;
DIMENSIONAMENTO DELL’AZIONAMENTO 54
AUTOMAZIONE 1
DIMENSIONAMENTO DELL’AZIONAMENTO
- PRECISIONE DESIDERATA NELL’INSEGUIMENTO DEI PROFILI DI
VELOCITÀ COLLEGATI ALLE CONDIZIONI OPERATIVE.
ELEMENTI DI BASE PER IL DIMENSIONAMENTO:
- CARATTERISTICA STATICA COPPIA RESISTENTE-VELOCITÀ
DEL CARICO ENTRO IL CAMPO DI VARIAZIONE PREVISTO
DALLE CONDIZIONI OPERATIVE;
- MASSIMA RAPIDITÀ DI VARIAZIONE DELLA COPPIA
RESISTENTE E DELLA VELOCITÀ DEL CARICO;
DIMENSIONAMENTO DELL’AZIONAMENTO 55
AUTOMAZIONE 1
RIDUTTORE MECCANICO
COPPIA Cm
VELOCITÀ m
FORNITE DALL’ATTUATORE
COPPIA C l VELOCITÀ l
NECESSARIE PER LAMOVIMENTAZIONE
RIDUTTORE MECCANICO
l = k m
k RAPPORTO DI RIDUZIONE
DISSIPAZIONE
Cm = Cl / k TRASCURANDO LA DISSIPAZIONE
RIDUTTORE MECCANICO 56
AUTOMAZIONE 1
INSERIMENTO DI UN RIDUTTORE MECCANICO
DINAMICA
DEL CARICO
RIDUTTOREDI VELOCITÀ
MOLTO LENTA
LENTA
RAPIDA
MOLTO RAPIDA
VANTAGGI
DIMENSIONAMENTO DELL’AZIONAMENTO 57
AUTOMAZIONE 1
CARATTERIZZAZIONE DELLA DINAMICA
CARICOINERZIALE
CARICODISSIPATIVO
ATTRITOVISCOSO
ATTRITO SECCO E DI DISTACCO
ACCOPPIAMENTOMOTORE-CARICO
FLUSSO DI ENERGIA
MOLTOLENTA LENTA RAPIDA MOLTO
RAPIDASTRUTTURA
DINAMICA
DINAMICAINCERTA
RIDUTTORE
VERSO IL CARICO
DIRETTO
VERSO L’ALIMENTAZIONE
CARATTERIZZAZIONE DELLA DINAMICA 58
AUTOMAZIONE 1
OTTIMIZZAZIONE DEL RENDIMENTO ENERGETICO DELLA MOVIMENTAZIONE
RENDIMENTO DEL MOTORE
PRECISIONE STATICA DELLA VELOCITÀDEL MOTORE - MIGLIORAMENTO DELLA DINAMICA LATO CARICO
VELOCITÀCOSTANTE
LENTA
RAPIDA
MOLTORAPIDA
MOLTOLENTA
ANDAMENTODELLA VELOCITÀ
DINAMICADEL CARICO PRESTAZIONI PIÙ SIGNIFICATIVE
PRECISIONE STATICA E DINAMICA LATO CARICO E ROBUSTEZZA DI COMPORTAMENTO DEL CARICO
RENDIMENTO ENERGETICO DELLA MOVIMENTAZIONE ED ESCURSIONE DELLA VELOCITÀ E DELLA COPPIA
CARATTERIZZAZIONEDEL CARICO E DELLE PRESTAZIONI
CARATTERIZZAZIONE DELLA DINAMICA 59
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
tempo
velo
cità
AUTOMAZIONE 1
IN SINTESI
MEDIO MEDIO
MEDIO MEDIO
INSTAN-TANEO
MEDIO
INSTAN-TANEO
INSTAN-TANEO
DINAMICANONLINEARE
E INCERTA
ATTRITOSTATICO EDI DISTACCO
ATTRITOVISCOSO
DINAMICANONLINEARE
E INCERTAATTRITO
VALORE
ALIMENTAZIONE
MOTORE
VALORE
VELOCITÀ
MOTORE
COPPIA MOTRICE
LENTA
RAPIDA
MOLTORAPIDA
MOLTOLENTA
DINAMICA
COPPIA PASSIVA
CARATTERIZZAZIONE DELLA DINAMICA 60
AUTOMAZIONE 1
POSIZIONE - VELOCITÀ - ACCELERAZIONE - JERK
t0 t1 t2
velocità massima
accelerazione massima
SOLLECITAZIONE VERSO IL CARICO
SOLLECITAZIONE VERSO IL SUPPORTO
INFLUENZA DEL PROFILO SULLA MOVIMENTAZIONE 61
posi
zione
velo
cità
acc
ele
razi
one
tempojerk
AUTOMAZIONE 1
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE 62
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE
APPROCCIO PRESTAZIONI
EMPIRISMO EINTUIZIONE
RAGGIUNGIMENTO DELLA FUNZIONALITÀ SENZA VINCOLI SUL COSTO E SULLE PRESTAZIONI
CONOSCENZA DELMODELLO STATICO
OTTIMIZZAZIONE DI UN FUNZIONALE DI COSTO
CONOSCENZA DELLADINAMICA DOMINANTE
RAGGIUNGIMENTO DELLA PRECISIONE STATICA E DINAMICA PREFISSATA
CONOSCENZA DELLADINAMICA SECONDARIAE INCERTA
RAGGIUNGIMENTO DELLA ROBUSTEZZA DI COMPORTAMENTO
AUTOMAZIONE 1
PROCEDURA DI VERIFICA DELLA PROGETTAZIONE 63
OBIETTIVI
SPECIFICHE
PROGETTAZIONE
REALIZZAZIONE
PROVE DIACCETTAZIONE
PROVE DIFUNZIONALITÀ
ARCHITETTURA FUNZIONALE
ARCHITETTURA DI SISTEMA
VINCOLI SULLA STRUTTURA SULLE APPARECCHIATURE
PROVE PARZIALISUI COMPONENTI
SIMULAZIONE DIFUNZIONALITÀ
SIMULAZIONE DI FUNZIONAMENTO
AUTOMAZIONE 1
FORMAZIONE CULTURALE 64
PRESTAZIONI
APPLICAZIONI
ME
CC
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DINAMICA RAPIDA
DINAMICA MOLTO RAPIDA
DINAMICA MOLTO LENTADINAMICA LENTA
PROGETTAZIONE
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AUTOMAZIONE 1