MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA PROBLEMI EMERGENTI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA “LA SAPIENZA” DIPARTIMENTO DI INFORMATICA E SISTEMISTICA MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA PROBLEMI EMERGENTI ALESSANDRO DE CARLI ANNO ACCADEMICO 2005-2006

MOVIMENTAZIONE COMPLESSA AUTOMAZIONE 1 MOVIMENTAZIONE COMPLESSA COLLEGAMENTO AL SISTEMA DI PRODUZIONE OTTIMIZZAZIONE DIAGNOSTICA SUPERVISIONE COORDINAMENTO MOVIMENTAZIONI MONOASSE STRUTTURA DI UN SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE 2

APPROCCIO CONVENZIONALE INNOVATIVO AUTOMAZIONE 1 APPROCCIO CONVENZIONALE INNOVATIVO VIENE REALIZZATA LA STRUTTURA DI SUPPORTO VENGONO FISSATE LE PRESTA-ZIONI VENGONO SCELTI I COMPONENTI PER LA MOVIMENTAZIONE VIENE PROGETTA LA STRUTTURA DI SUPPORTO E VENGONO SCELTI I COMPONENTI PER LA MOVIMENTAZIONE VENGONO INSERITI IN MODO CHE POSSANO FUNZIONARE E RAG-GIUNGERE LA FUNZIONALITÀ DESIDERATA VIENE VERIFICATA TRAMITE SIMULAZIONE LA CORRETTEZZA DELLA PROGETTAZIONE VENGONO ACCETTATE LE PRE-STAZIONI RAGGIUNTE VIENE REALIZZATA LA STRUTTU-RA DI SUPPORTO VIENE SOVRADIMENSIONATA LA STRUTTURA DI SUPPORTO E I COMPONENTI PER CERCARE DI MIGLIORARE LE PRESTAZIONI VENGONO MIGLIORATE LE PRESTAZIONI AGENDO SULLE MODALITÀ DI CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE MODALITÀ DI PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE 3

INTEGRAZIONE DEI COMPONENTI INTEGRAZIONE DEL CONTROLLO AUTOMAZIONE 1 APPROCCIO CONVENZIONALE APPROCCIO INNOVATIVO PRESTAZIONI INTEGRAZIONE DEI COMPONENTI INTEGRAZIONE DEL CONTROLLO INGEGNERIA MECCANICA ELETTROTECNICA INGEGNERIA ELETTRONICA INGEGNERIA AUTOMATICA INGEGNERIA GESTIONALE PROGETTAZIONE DELLA STRUTTURA CONNESSIONI ATTUATORI MISURE MODALITÀ DI CONTROLLO MODALITÀ DI IMPIEGO INTEGRAZIONE DELLE COMPETENZE 4

MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA AUTOMAZIONE 1 MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA ARCHITETTURA DI MOVIMENTAZIONE DEL SISTEMA STRUMENTAZIONE COMUNICAZIONE RETI DI DI CONTROLLO MODALITÀ CONOSCENZA APPROFONDITA DEL FUNZIONAMENTO E DEL COMPORTAMENTO DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE CONOSCENZE DI BASE DELL’INGEGNERIA FISICA - MECCANICA - ELETTROTECNICA - ELETTRONICA - INFORMATICA FORMAZIONE CULTURALE NEL SETTORE 5

COME ORGANIZZARE LA PROGETTAZIONE ? AUTOMAZIONE 1 COME ORGANIZZARE LA PROGETTAZIONE ? ORGANIZZAZIONE RAZIONALIZZATA NEI SEGUENTI PASSI 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 PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE 6

FASE 1 - SCOPO DEL PROGETTO AUTOMAZIONE 1 FASE 1 - SCOPO DEL PROGETTO INDIVIDUAZIONE DI: SPECIFICHE ( FINALITÀ, PRESTAZIONI …) OBIETTIVI ( CAPACITÀ PRODUTTIVA, INVESTIMENTI, COSTI …) PARAMETRI OPERATIVI ( EFFICIENZA, SCARTI, AFFIDABILITÀ …) FASE 2 - PROGETTAZIONE CONCETTUALE PRIME IPOTESI DI REALIZZAZIONE INSERIMENTO E CARATTERISTICHE OPERATIVE NEL SISTEMA DI PRODUZIONE ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE FASE 3 – PREINGEGNERIA ANALISI DELLA FUNZIONALITÀ SPECIFICA PROGETTAZIONE DI MASSIMA DELLA STRUTTURA SCELTA PRELIMINARE DEI COMPONENTI E DELLA STRUMENTAZIONE DEFINIZIONE DEL PROGETTO 7

REQUISITI DELLA MOVIMENTAZIONE 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: 1 SENZA VINCOLI SUL COSTO E SULLE PRESTAZIONI 2 OTTIMIZZANDO COSTO E PRESTAZIONI 3 FISSANDO LA PRECISIONE STATICA 4 FISSANDO LA PRECISIONE DINAMICA 5 IMPONENDO LA ROBUSTEZZA DI COMPORTAMENTO REQUISITI PRELIMINARI 8

PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE 9 AUTOMAZIONE 1 FUNZIONALITÀ PRESTAZIONI INTEGRAZIONE DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO INTEGRAZIONE DEI COMPONENTI VERIFICA DELLA FATTIBILITÀ REALIZZAZIONE VERIFICA DELLE PRESTAZIONI SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE 9

MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA AUTOMAZIONE 1 MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA ASSEGNATE E/O DA DEFINIRE CARICO PRESTAZIONI AZIONAMENTO MOTORE SCELTE SULLA BASE DELLE PRESTAZIONI E DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE CONVERTITORE MODALITÀ DI CONTROLLO DEL MOTORE DA SCEGLIERE IN BASE ALLE PRESTAZIONI STRUMENTAZIONE DI MISURA MODALITÀ DI CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE FISSATE DAL PROGETTISTA INQUADRAMENTO DEI PROBLEMI 10

POSSIBILI CONFIGURAZIONI AUTOMAZIONE 1 GIUNTO GIUNTO MOTORE RIDUTTORE MECCANICO CARICO GIUNTO GIUNTO MOTORE ALBERO ELASTICO CARICO POSSIBILI CONFIGURAZIONI 11

POSSIBILI CONFIGURAZIONI AUTOMAZIONE 1 GIUNTO GIUNTO MOTORE ABERO RIGIDO CARICO MOTORE GIUNTO ELASTICO CARICO POSSIBILI CONFIGURAZIONI 12

POSSIBILI CONFIGURAZIONI AUTOMAZIONE 1 MOTORE GIUNTO RIGIDO CARICO MOTORE CARICO POSSIBILI CONFIGURAZIONI 13

CARATTERISTICA STATICA AUTOMAZIONE 1 COPPIA DI CARICO RETE MOTORE CARICO CARATTERISTICA STATICA DI UN MOTORE DEL TIPO A VELOCITÀ COSTANTE CAMPO DI ESCURSIONE DELLA COPPIA DI CARICO velocità coppia ESCURSIONE DELLA VELOCITÀ MOVIMENTAZIONE CONVENZIONALE 14

SOLUZIONE CONVENZIONALE 15 AUTOMAZIONE 1 RETE COMANDO ON /OFF DELLA MOVIMENTAZIONE TELERUTTORE ALBERO ELASTICO VOLANO MOTORE SOLUZIONE CONVENZIONALE 15

MOVIMETAZIONE CONVENZIONALE AUTOMAZIONE 1 MOVIMETAZIONE CONVENZIONALE tempo ANDAMENTO DELLA VARIABILE DI COMANDO ON/OFF DEL MOTORE ANDAMENTO DELLA VELOCITÀ DEL VOLANO tempo POSSIBILE COMPORTAMENTO 16

DELLA VELOCITÀ CONTROLLATA AUTOMAZIONE 1 COPPIA DI CARICO RETE CONVERTITORE STATICO MOTORE CARICO VARIABILE DI COMANDO PER LA MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA CAMPO DI ESCURSIONE DELLE CARATTERISTICHE STATICHE DEL MOTORE PER EFFETTO DEL CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE CAMPO DI ESCURSIONE DELLA COPPIA DI CARICO velocità coppia VALORE DESIDERATO DELLA VELOCITÀ CONTROLLATA POSSIBILE STRUTTURA 17

RELAZIONE CAUSA-EFFETTO AUTOMAZIONE 1 ANDAMENTO DESIDERATO DELLA VELOCITÀ CONTROLLATA AZIONAMENTO MOTORE CARICO ANDAMENTO DELLA VELOCITÀ CONTROLLATA COPPIA DI CARICO PREVEDIBILE CASUALE RELAZIONE CAUSA-EFFETTO 18

OTTENUTE ESCLUSIVAMENTE AUTOMAZIONE 1 OTTENUTE ESCLUSIVAMENTE DALLA ARCHITETTURA E DAL DIMENSIONAMENTO DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE PRECISIONE STATICA OTTENUTE FISSANDO IL PROFILO DI VELOCITÀ PRESTAZIONI ANDAMENTO DELLA VELOCITÀ CONTROLLATA PRECISIONE DINAMICA GARANTITE DALLA MODALITÀ DI CONTROLLO DEL MOTORE RAPIDITÀ DI RISPOSTA GARANTITE DALLA MODALITÀ DI CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE OTTENIMENTO DELLE PRESTAZIONI 19

INTERFACCIA OPERATORE AUTOMAZIONE 1 MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA A CATENA APERTA RETE AZIONAMENTO VARIABILE DI COMANDO DEL CONVERTITORE CONVERTITORE INTERFACCIA OPERATORE ANDAMENTO DELLA VARIABILE DI COMANDO DEL MOTORE VARIABILE DI COMANDO DELLA MOVIMENTAZIONE ALBERO ELASTICO VOLANO MOTORE POSSIBILE STRUTTURA 20

AZIONAMENTO A CONTROREAZIONE LATO MOTORE RETE CONVERTITORE AUTOMAZIONE 1 A CONTROREAZIONE LATO MOTORE RETE AZIONAMENTO VARIABILE DI COMANDO DEL CONVERTITORE CONVERTITORE INTERFACCIA OPERATORE MODALITÀ DI CONTROLLO DEL: - DEL MOTORE; - DEL CONVERTITORE VARIABILE DI COMANDO DELLA MOVIMENTAZIONE MISURA VELOCITÀ DEL MOTORE VOLANO MOTORE ALBERO ELASTICO POSSIBILE STRUTTURA 21

A CONTROREAZIONE LATO MOTORE E LATO CARICO AUTOMAZIONE 1 A CONTROREAZIONE LATO MOTORE E LATO CARICO RETE AZIONAMENTO VARIABILE DI COMANDO DEL CONVERTITORE INTERFACCIA: - OPERATORE - SCHEDA CONTROLLO MODALITÀ DI CONTROLLO: - DEL MOTORE - DEL CONVERTITORE CONVERTITORE VARIABILE DI COMANDO DELLA MOVIMENTAZIONE MISURA VELOCITÀ DEL CARICO MISURA VELOCITÀ DEL MOTORE VOLANO MOTORE ALBERO ELASTICO POSSIBILE STRUTTURA 22

ANDAMENTI TIPICI DELLA VELOCITÀ E DELLA COPPIA AUTOMAZIONE 1 ANDAMENTO DELLA VELOCITÀ DEL VOLANO VARIABILE DI COMANDO DEL CONVERTITORE VELOCITÀ DEL VOLANO tempo CONTROLLO A CATENA APERTA COMANDO VELOCITÀ tempo CONTROLLO A CONTROREAZIONE LATO MOTORE COMANDO DI COPPIA tempo CONTROLLO A CONTROREAZIONE: - LATO MOTORE - LATO CARICO COMANDO VELOCITÀ DI COPPIA ANDAMENTI TIPICI DELLA VELOCITÀ E DELLA COPPIA 23

COMPORTAMENTO RELATIVO ALLA COPPIA DI CARICO AUTOMAZIONE 1 COMPORTAMENTO RELATIVO ALLA COPPIA DI CARICO tempo velocità  ESCURSIONE ENTRO LE SPECIFICHE tempo velocità  PRESTAZIONI tempo velocità  OTTENUTE FISSANDO IL PROFILO DI VELOCITÀ E DAL DIMENSIONAMENTO DEL SISTEMA DI MOVIMETAZIONE GARANTITE DALLA MODALITÀ DI CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE GARANTITE DALLA MODALITÀ DI CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE tempo velocità GARANTITE DALLA MODALITÀ DI CONTROLLO DEL MOTORE GARANTITE DALLA MODALITÀ DI CONTROLLO DEL MOTORE E DELLA MOVIMENTAZIONE tempo velocità PROFILO DI VELOCITÀ GARANTITE DALLA MODALITÀ DI CONTROLLO DEL MOTORE E DELLA MOVIMENTAZIONE tempo velocità CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO 24

CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO 25 AUTOMAZIONE 1 COMPORTAMENTO RELATIVO ALLA COPPIA DI CARICO COMPORTAMENTO DEL MOTORE tempo velocità  ESCURSIONE ENTRO LE SPECIFICHE tempo velocità  tempo velocità  RICAVABILE DALLE CARATTERISTICHE STATICHE DEL MOTORE RICAVABILE DALLE CARATTERISTICHE STATICHE DEL MOTORE E DALLE CARATTERISTICHE DINAMICHE DEL CARICO RICAVABILE DALLE CARATTERISTICHE STATICHE DEL MOTORE E DAL MODELLO DINAMICO DEL CARICO tempo velocità RICAVABILE DAL MODELLO DINAMICO DEL MOTORE E DALLE CARATTERISTICHE DINAMICHE DEL CARICO RICAVABILE DAL MODELLO DINAMICO DEL MOTORE E DALLE CARATTERISTICHE DINAMICHE DEL CARICO tempo velocità PROFILO DI VELOCITÀ RICAVABILE DAL MODELLO DINAMICO DEL MOTORE E DAL MODELLO DINAMICO DEL CARICO tempo velocità CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO 25

PROCEDURA DI REALIZZAZIONE 26 AUTOMAZIONE 1 COSTRUTTORE DELLA APPARECCHIATURA PROGETTISTA DEL SUPPORTO MECCANICO VINCOLI: PROGETTISTA DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE ECONOMICI STRATEGICI TEMPORALI LOGISTICI COMPETENZE: COMPETENZE: - ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE - AZIONAMENTI E STRUMENTAZIONE DI MISURA - RETI DI COMUNICAZIONE - SOFTWARE DI GESTIONE - MODALITÀ DI CONTROLLO - MANUTENZIONE - FUNZIONAMENTO DELLA APPARECCHIATURA - QUALITÀ DEL PRODOTTO - MODALITÀ DI PRODUZIONE - RITMI DI PRODUZIONE - RICHIESTE DEL MERCATO DEFINIZIONE DELLE PRESTAZIONI ACCETTAZIONE DELLE PRESTAZIONI CHE SI RIESCONO AD OTTENERE RAGGIUNGIMENTO DELLE PRESTAZIONI PREFISSATE PROCEDURA DI REALIZZAZIONE 26

PROCEDURA DI REALIZZAZIONE AUTOMAZIONE 1 PRESTAZIONI 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; 3 - FARE VARIARE LA VELOCITÀ DI ROTAZIONE NEL FUNZIONAMENTO A REGIME PERMANENTE ENTRO UN CAMPO DI ESCURSIONE PREFISSATO; 4 - ASSICURARE CHE A REGIME PERMANENTE LA VELOCITÀ DI ROTAZIONE NON SI DISCOSTI DI UNA ENTITÀ PREFISSATA DAL VALORE DESIDERATO; 5 - ASSICURARE CHE IL VOLANO RAGGIUNGA LA VELOCITÀ DI REGIME IN UN INTERVALLO DI TEMPO PREFISSATO. PROCEDURA DI REALIZZAZIONE 27

APPLICAZIONI INNOVATIVE EMERGENTI CONVENZIONALI CONSOLIDATE DIFFUSIONE AUTOMAZIONE 1 APPLICAZIONI DINAMICA MOLTO RAPIDA INNOVATIVE RAPIDA EMERGENTI LENTA CONVENZIONALI MOLTO LENTA CONSOLIDATE ALIMENTAZIONE DA RETE CONTROLLO LATO CARICO A CONTROREAZIONE SUL CARICO ALIMENTAZIONE DA CONVERTITORE A CATENA APERTA CONTROLLO LATO MOTORE A CONTROREAZIONE SUL MOTORE DIFFUSIONE 28

REALIZZAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE AUTOMAZIONE 1 TECNOLOGIE COINVOLTE NELLA MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA 1960 1970 1980 1990 2000 ANNO MECCANICA ELETTROTECNICA ELETTRONICA INFORMATICA MECCATRONICA REALIZZAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE REALIZZAZIONE DELLA STRUTTURA DI SUPPORTO TECNOLOGIE COINVOLTE 29

MECCATRONICA MECCATRONICA AUTOMAZIONE 1 M E C A T R O N I MECCANICA MECCANICA & ELETTRONICA = ELETTRONICA CONTROLLI AUTOMATICI MECCATRONICA CONVERTITORI AZIONAMENTI INTERPRETAZIONE EURISTICA TRASMISSIONI MECCANICHE RIDUTTORI A INGRANAGGI ELE TRONICA OLEODINAMICA E PNEUMATICA MECCATRONICA MECCA NICA NORMATIVE INFORMATICA CIRCUITERIA AMPLIFICATORI INTERPRETAZIONE CORRETTA INTERPRETAZIONE GIAPPONESE SIGNIFICATO DI MECCATRONICA 30

RIDURRE IL COSTO A PARITÀ DI PRESTAZIONI 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 CONTROLLO RIDURRE IL COSTO A PARITÀ DI PRESTAZIONI SINERGIA SENSORI COMUNICAZIONE ATTUATORI SIGNIFICATO DI MECCATRONICA 31

MECCATRONICA TECNOLOGIE DELLA INFORMAZIONE TECNOLOGIE ELETTRONICHE AUTOMAZIONE 1 TEORIA DEL CONTROLLO MICROELETTRONICA MODELLAZIONE E SIMULAZIONE ELETTRONICA DI POTENZA TECNOLOGIE PER L’AUTOMAZIONE SENSORI SOFTWARE SPECIALISTICI ATTUATORI INTELLIGENZA ARTIFICIALE TECNOLOGIE DELLA INFORMAZIONE TECNOLOGIE ELETTRONICHE MECCATRONICA TECNOLOGIE MECCANICHE STRUTTURE MECCANICHE COMPONENTISTICA MECCANICA MECCANICA DI PRECISIONE SIGNIFICATO DI MECCATRONICA 32

APPROCCIO ALLE METODOLOGIE AUTOMAZIONE 1 APPROCCIO ALLE METODOLOGIE BASANDOSI SOLO SULL’EMPIRISMO E SULL’ESPERIENZA SI PUÒ RENDERE FUNZIONANTE UN SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE CIÒ FA CREDERE CHE UNA PREPARAZIONE METODOLOGICA ADEGUATA NON RISULTI DI CONCRETA UTILITÀ 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

MOVIMENTAZIONE CONVENZIONALE AUTOMAZIONE 1 APPROCCIO PERDENTE, PIÙ DIFFUSO MOVIMENTAZIONE CONVENZIONALE EMPIREO RETE COMANDO ON /OFF TELERUTTORE ALBERO ELASTICO VOLANO MOTORE STRUMENTAZIONE METODOLOGIE ASTRATTE DI CONTROLLO MODALITÀ EMPIRICHE DI CONTROLLO PRESTAZIONI APPROCCIO CONVENZIONALE 34

L’APPROCCIO VINCENTE, POCO DIFFUSO AUTOMAZIONE 1 L’APPROCCIO VINCENTE, POCO DIFFUSO PRESTAZIONI VARIABILE DI COMANDO DEL CONVERTITORE VOLANO MOTORE MISURA VELOCITÀ DEL MOTORE DEL CARICO ALBERO ELASTICO INTERFACCIA: - OPERATORE - SCHEDA CONTROLLO MODALITÀ DI CONTROLLO: - DEL MOTORE - DEL CONVERTITORE RETE AZIONAMENTO METODOLOGIE DI CONTROLLO STRUMENTAZIONE APPROCCIO INNOVATIVO 35

CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE AUTOMAZIONE 1 CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE ALIMENTAZIONE PRIMARIA DISPOSITIVO DI CONTROLLO VARIABILI DI COMANDO DELL’AZIONAMENTO ENERGIA PER LA MOVIMENTAZIONE DISPOSITIVO PER IL CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE AZIONAMENTO ATTUATORE SENSORI TRASDUTTORI MISURA DELLA VELOCITÀ E/O DELLA POSIZIONE VALORE DESIDERATO DELLA VELOCITÀ E/O DELLA POSIZIONE VARIABILE DI COMANDO PER LA MOVIMENTAZIONE APPROCCIO PROGETTUALE 36

CONTROLLO AVANZATO DELLA MOVIMENTAZIONE AUTOMAZIONE 1 CONTROLLO AVANZATO DELLA MOVIMENTAZIONE ALIMENTAZIONE PRIMARIA DISPOSITIVO DI CONTROLLO VARIABILI DI COMANDO DELL’AZIONAMENTO ENERGIA PER LA MOVIMENTAZIONE DISPOSITIVO PER IL CONTROLLO ROBUSTO DELLA MOVIMENTAZIONE AZIONAMENTO ATTUATORE SENSORI TRASDUTTORI MISURA DELLA VELOCITÀ E/O DELLA POSIZIONE VALORE DESIDERATO DELLA VELOCITÀ E/O DELLA POSIZIONE VARIABILE DI COMANDO PER LA MOVIMENTAZIONE APPROCCIO INNOVATIVO 37

LINEE DI PRODUZIONE DI GRANDI DIMENSIONI AUTOMAZIONE 1 LINEE DI PRODUZIONE DI GRANDI DIMENSIONI LAMINATOI, CARTIERE, TESSILE, ECC. CARATTERISTICHE DEGLI AZIONAMENTI NUMEROSI MOTORI E AZIONAMENTI DI TAGLIE DIVERSE CONCORRONO A DETERMINARE UN FLUSSO REGOLARE E CONTINUO DEL PRODOTTO; I SINGOLI AZIONAMENTI SONO COMANDATI GENERALMENTE IN VELOCITÀ E/O IN COPPIA; LA PRECISIONE NEL CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE È LEGATA ALLA QUALITÀ DEL PRODOTTO RICHIESTO; 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 38

LINEE DI PRODUZIONE DISCRETA AUTOMAZIONE 1 LINEE DI PRODUZIONE DISCRETA IMPACCHETTATRICI, CONFEZIONATRICI, ECC. CARATTERISTICHE DEGLI AZIONAMENTI IMPIANTI DI POTENZA MEDIO-PICCOLA, CON UN NUMERO NON ELEVATO DI ATTUATORI ELEVATA FLESSIBILITÀ E COORDINAMENTO DEGLI ATTUATORI. SINCRONISMO DI VELOCITÀ E DI FASE, REALIZZABILE MEDIAN-TE SISTEMI A INGRANAGGIO O ALBERI E CAMME ELETTRICHE. II LIVELLO DI COORDINAMENTO RICHIESTO AL CONTROLLO DI SUPERVISIONE DELL'IMPIANTO È ELEVATO E RICHIEDE NOTE-VOLI CAPACITÀ DI ELABORAZIONE PRINCIPALI APPLICAZIONI DELLA MOVIMENTAZIONE 39

MACCHINE UTENSILI E ROBOT INDUSTRIALI 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 40

CELLE DI LAVORO CARATTERISTICHE DEGLI AZIONAMENTI AUTOMAZIONE 1 CELLE DI LAVORO CARATTERISTICHE DEGLI AZIONAMENTI 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; OLTRE AGLI ATTUATORI E AI DISPOSITIVI DI COORDINA-MENTO PREVISTI PER LE SINGOLE MACCHINE, OCCORE PRENDERE IN CONSIDERAZIONE IL DISPOSITIVO DI SUPERVISIONE. PRINCIPALI APPLICAZIONI DELLA MOVIMENTAZIONE 41

CONOSCENZA DEL COMPORTAMENTO DEL CARICO AUTOMAZIONE 1 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

PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE AUTOMAZIONE 1 PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE APPROCCIO PRESTAZIONI RAGGIUNGIMENTO DELLA FUNZIONALITÀ SENZA VINCOLI SUL COSTO E SULLE PRESTAZIONI EMPIRISMO E INTUIZIONE CONOSCENZA DEL MODELLO STATICO OTTIMIZZAZIONE DI UN FUZIONALE DI COSTO CONOSCENZA DELLA DINAMICA DOMINANTE RAGGIUNGIMENTO DELLA PRECISIONE STATICA E DINAMICA PREFISSATA CONOSCENZA DELLA DINAMICA SECONDARIA E INCERTA RAGGIUNGIMENTO DELLA ROBUSTEZZA DI COMPORTAMENTO APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE 43

CONOSCENZE PRELIMINARI AUTOMAZIONE 1 CONOSCENZE PRELIMINARI QUANDO L’APPARATO MECCANICO È GIÀ REALIZZATO, LA STRUTTURA E LA FUNZIONALITÀ SONO GIÀ DEFINITE. PER LA PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE OCCORRE: - 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

SCELTE E VERIFICHE PRELIMINARI AUTOMAZIONE 1 SCELTE E VERIFICHE PRELIMINARI - 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; - VERIFICA CHE L’APPARATO DI SUPPORTO SIA IDONEO A RENDERE OPERATIVA LA MOVIMENTAZIONE CON LE PRESTAZIONI DESIDERATE. APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE 45

46 ELEMENTI PER LA CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO AUTOMAZIONE 1 ELEMENTI PER LA CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 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; - 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. APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE 46

MOLTO LENTA LENTA RAPIDA MOLTO RAPIDA AUTOMAZIONE 1 CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO IN BASE ALL’ENERGIA DINAMICA DEL CARICO CARICO DISSIPATIVO CARICO INERZIALE MOLTO LENTA LENTA RAPIDA MOLTO RAPIDA CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 47

MOLTO LENTA LENTA RAPIDA MOLTO RAPIDA AUTOMAZIONE 1 IN BASE AL PROFILO DELLA VELOCITÀ DINAMICA DEL CARICO PROFILO DELLA VELOCITÀ DEL CARICO tempo velocità MOLTO LENTA tempo velocità LENTA tempo velocità RAPIDA tempo velocità MOLTO RAPIDA CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 48

ANDAMENTO DELLA VELOCITÀ CONTROLLATA AUTOMAZIONE 1 IN BASE ALLA PERTUBAZIONE PROVOCATA DALLA COPPIA DI CARICO ANDAMENTO DELLA VELOCITÀ CONTROLLATA DINAMICA DEL CARICO MOLTO LENTA tempo velocità   tempo velocità LENTA RAPIDA tempo velocità  MOLTO RAPIDA tempo velocità  CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 49

MOLTO LENTA LENTA RAPIDA MOLTO RAPIDA AUTOMAZIONE 1 IN BASE ALLE DETERMINAZIONE DELLA COPPIA MOTRICE VARIABILE DI COMANDO DEL MOTORE VELOCITÀ MOTORE DINAMICA DEL CARICO MOLTO LENTA VALORE MEDIATO VALORE MEDIATO LENTA VALORE MEDIATO VALORE MEDIATO RAPIDA VALORE ISTANTANEO VALORE MEDIATO MOLTO RAPIDA VALORE ISTANTANEO VALORE ISTANTANEO CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 50

CARATTERIZZAZIONE DELL’ATTRITO AUTOMAZIONE 1 CARATTERIZZAZIONE DELL’ATTRITO velocità forza o coppia ATTRITO DI TIPO VISCOSO ATTRITO SECCO ATTRITO DI PRIMO DISTACCO CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 51

COPPIA INERZIALE CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO DALL’INTERNO MOTORE AUTOMAZIONE 1 CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO DALL’INTERNO MOTORE CARICO COPPIA INERZIALE COPPIA MOTRICE COPPIA RESISTENTE COPPIA DISSIPATIVA COPPIA EQUIVALENTE ALLA DINAMICA INCERTA COPPIA DI CARICO COPPIA DI DISTACCO E DI ATTRITO SECCO COPPIA DI ATTRITO VISCOSO COPPIA DI DISTURBO CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 52

MOLTO LENTA LENTA RAPIDA MOLTO RAPIDA AUTOMAZIONE 1 EFFETTI PRODOTTI DALLA COPPIA DISSIPATIVA DINAMICA DEL CARICO ATTRITO SECCO E DI DISTACCO ATTRITO VISCOSO DISTURBI CASUALI DINAMICA INCERTA MOLTO LENTA LENTA RAPIDA MOLTO RAPIDA CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 53 53

CONSISTE NELLA SCELTA: AUTOMAZIONE 1 DIMENSIONAMENTO DELL’AZIONAMENTO 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; - DELLE MODALITÀ DI CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE PER OTTENERE L’ESCURSIONE DELLA VELOCITÀ E DELLA COPPIA CON LE PRESTAZIONI DESIDERATE. DIMENSIONAMENTO DELL’AZIONAMENTO 54

ELEMENTI DI BASE PER IL DIMENSIONAMENTO: AUTOMAZIONE 1 DIMENSIONAMENTO DELL’AZIONAMENTO 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; - PRECISIONE DESIDERATA NELL’INSEGUIMENTO DEI PROFILI DI VELOCITÀ COLLEGATI ALLE CONDIZIONI OPERATIVE. DIMENSIONAMENTO DELL’AZIONAMENTO 55

RIDUTTORE MECCANICO COPPIA Cm VELOCITÀ Wm FORNITE DALL’ATTUATORE AUTOMAZIONE 1 RIDUTTORE MECCANICO COPPIA Cm VELOCITÀ Wm FORNITE DALL’ATTUATORE COPPIA C l VELOCITÀ W l NECESSARIE PER LA MOVIMENTAZIONE RIDUTTORE MECCANICO Wl = k Wm k RAPPORTO DI RIDUZIONE DISSIPAZIONE Cm = Cl / k TRASCURANDO LA DISSIPAZIONE RIDUTTORE MECCANICO 56

MOLTO LENTA LENTA RAPIDA MOLTO RAPIDA AUTOMAZIONE 1 INSERIMENTO DI UN RIDUTTORE MECCANICO DINAMICA DEL CARICO RIDUTTORE DI VELOCITÀ VANTAGGI MOLTO LENTA LENTA RAPIDA MOLTO RAPIDA DIMENSIONAMENTO DELL’AZIONAMENTO 57

VERSO L’ALIMENTAZIONE AUTOMAZIONE 1 CARATTERIZZAZIONE DELLA DINAMICA DINAMICA MOLTO LENTA MOLTO RAPIDA LENTA RAPIDA STRUTTURA CARICO INERZIALE CARICO DISSIPATIVO ATTRITO VISCOSO ATTRITO SECCO E DI DISTACCO DINAMICA INCERTA RIDUTTORE ACCOPPIAMENTO MOTORE-CARICO DIRETTO VERSO IL CARICO VERSO L’ALIMENTAZIONE FLUSSO DI ENERGIA CARATTERIZZAZIONE DELLA DINAMICA 58

DEL CARICO E DELLE PRESTAZIONI PRESTAZIONI PIÙ SIGNIFICATIVE AUTOMAZIONE 1 CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO E DELLE PRESTAZIONI DINAMICA DEL CARICO ANDAMENTO DELLA VELOCITÀ PRESTAZIONI PIÙ SIGNIFICATIVE tempo velocità  tempo velocità VELOCITÀ COSTANTE RENDIMENTO DEL MOTORE MOLTO LENTA tempo velocità  tempo velocità OTTIMIZZAZIONE DEL RENDIMENTO ENERGETICO DELLA MOVIMENTAZIONE tempo velocità  tempo velocità RENDIMENTO ENERGETICO DELLA MOVIMENTAZIONE ED ESCURSIONE DELLA VELOCITÀ E DELLA COPPIA LENTA tempo velocità  tempo velocità PRECISIONE STATICA DELLA VELOCITÀ DEL MOTORE - MIGLIORAMENTO DELLA DINAMICA LATO CARICO RAPIDA MOLTO RAPIDA tempo velocità  tempo velocità PRECISIONE STATICA E DINAMICA LATO CARICO E ROBUSTEZZA DI COMPORTAMENTO DEL CARICO CARATTERIZZAZIONE DELLA DINAMICA 59

IN SINTESI COPPIA PASSIVA COPPIA MOTRICE LENTA RAPIDA MOLTO ATTRITO AUTOMAZIONE 1 IN SINTESI DINAMICA NONLINEARE E INCERTA ATTRITO VALORE ALIMENTAZIONE MOTORE VALORE VELOCITÀ COPPIA MOTRICE LENTA RAPIDA MOLTO DINAMICA COPPIA PASSIVA ATTRITO STATICO E DI DISTACCO ATTRITO VISCOSO DINAMICA NONLINEARE E INCERTA MEDIO MEDIO MEDIO MEDIO INSTAN- TANEO MEDIO INSTAN- TANEO INSTAN- TANEO CARATTERIZZAZIONE DELLA DINAMICA 60

POSIZIONE - VELOCITÀ - ACCELERAZIONE - JERK AUTOMAZIONE 1 POSIZIONE - VELOCITÀ - ACCELERAZIONE - JERK posizione t0 t1 t2 SOLLECITAZIONE VERSO IL CARICO velocità massima velocità accelerazione massima accelerazione SOLLECITAZIONE VERSO IL SUPPORTO tempo jerk INFLUENZA DEL PROFILO SULLA MOVIMENTAZIONE 61

PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE AUTOMAZIONE 1 PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE APPROCCIO PRESTAZIONI RAGGIUNGIMENTO DELLA FUNZIONALITÀ SENZA VINCOLI SUL COSTO E SULLE PRESTAZIONI EMPIRISMO E INTUIZIONE CONOSCENZA DEL MODELLO STATICO OTTIMIZZAZIONE DI UN FUNZIONALE DI COSTO CONOSCENZA DELLA DINAMICA DOMINANTE RAGGIUNGIMENTO DELLA PRECISIONE STATICA E DINAMICA PREFISSATA CONOSCENZA DELLA DINAMICA SECONDARIA E INCERTA RAGGIUNGIMENTO DELLA ROBUSTEZZA DI COMPORTAMENTO PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE 62

ARCHITETTURA FUNZIONALE SIMULAZIONE DI FUNZIONAMENTO AUTOMAZIONE 1 OBIETTIVI PROVE DI ACCETTAZIONE VINCOLI SULLA STRUTTURA SULLE APPARECCHIATURE SPECIFICHE PROVE DI FUNZIONALITÀ ARCHITETTURA FUNZIONALE SIMULAZIONE DI FUNZIONALITÀ PROGETTAZIONE PROVE PARZIALI SUI COMPONENTI ARCHITETTURA DI SISTEMA SIMULAZIONE DI FUNZIONAMENTO REALIZZAZIONE PROCEDURA DI VERIFICA DELLA PROGETTAZIONE 63

AUTOMAZIONE INDUSTRIALE PROGETTAZIONE P R E S T A Z I O N I A P L I C Z O N MODALITÀ ELEMENTARI DI CONTROLLO MODALITÀ EVOLUTE DI CONTROLLO MECCANICA CINEMATICA MACCHINE ELETTRICHE ELETTRONICA DI POTENZA AUTOMAZIONE INDUSTRIALE PROCESSING DATA DINAMICA MOLTO LENTA DINAMICA LENTA DINAMICA RAPIDA DINAMICA MOLTO RAPIDA FORMAZIONE CULTURALE 64