UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA
“LA SAPIENZA”
DIPARTIMENTO DI INFORMATICA E SISTEMISTICA
MOVIMENTAZIONE
CONTROLLATA
PROBLEMI EMERGENTI
ALESSANDRO DE CARLI
ANNO ACCADEMICO 2005-2006
AUTOMAZIONE 1
MOVIMENTAZIONE COMPLESSA
COLLEGAMENTO
AL SISTEMA
DI PRODUZIONE
OTTIMIZZAZIONE
DIAGNOSTICA
SUPERVISIONE
COORDINAMENTO
MOVIMENTAZIONI MONOASSE
STRUTTURA DI UN SISTEMA DI MOVIMENTAZIONE
2
AUTOMAZIONE 1
APPROCCIO
CONVENZIONALE
INNOVATIVO
• VENGONO FISSATE LE PRESTAZIONI
VENGONO SCELTI I COMPONENTI PER • VIENE PROGETTA LA STRUTTURA
DI SUPPORTO E VENGONO
LA MOVIMENTAZIONE
SCELTI I COMPONENTI PER LA
VENGONO INSERITI IN MODO CHE
MOVIMENTAZIONE
POSSANO FUNZIONARE E RAG• VIENE VERIFICATA TRAMITE
GIUNGERE LA FUNZIONALITÀ
SIMULAZIONE LA CORRETTEZZA
DESIDERATA
DELLA PROGETTAZIONE
VENGONO ACCETTATE LE PRE• VIENE REALIZZATA LA STRUTTUSTAZIONI RAGGIUNTE
RA DI SUPPORTO
• VENGONO MIGLIORATE LE
VIENE SOVRADIMENSIONATA LA
PRESTAZIONI AGENDO SULLE
STRUTTURA DI SUPPORTO E I
MODALITÀ DI CONTROLLO DELLA
COMPONENTI PER CERCARE DI
MOVIMENTAZIONE
MIGLIORARE LE PRESTAZIONI
• VIENE REALIZZATA LA STRUTTURA
DI SUPPORTO
•
•
•
•
MODALITÀ DI PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE
3
AUTOMAZIONE 1
APPROCCIO
CONVENZIONALE
PRESTAZIONI
INGEGNERIA
MECCANICA
ELETTROTECNICA
INGEGNERIA
ELETTRONICA
INGEGNERIA
AUTOMATICA
INGEGNERIA
GESTIONALE
PROGETTAZIONE
DELLA
STRUTTURA
CONNESSIONI
ATTUATORI
MISURE
MODALITÀ
DI
CONTROLLO
MODALITÀ
DI
IMPIEGO
INTEGRAZIONE
DEI COMPONENTI
INTEGRAZIONE
DEL CONTROLLO
APPROCCIO INNOVATIVO
INTEGRAZIONE DELLE COMPETENZE
4
AUTOMAZIONE 1
MODALITÀ
DI CONTROLLO
RETI DI
COMUNICAZIONE
STRUMENTAZIONE
DEL SISTEMA
DI MOVIMENTAZIONE
ARCHITETTURA
MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA
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
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
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
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
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
AUTOMAZIONE 1
MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA
AZIONAMENTO
CARICO
PRESTAZIONI
MOTORE
CONVERTITORE
MODALITÀ DI CONTROLLO
DEL MOTORE
ASSEGNATE
E/O DA DEFINIRE
SCELTE SULLA BASE
DELLE PRESTAZIONI E
DELLE MODALITÀ DI
CONTROLLO DELLA
MOVIMENTAZIONE
STRUMENTAZIONE DI MISURA
DA SCEGLIERE IN BASE
ALLE PRESTAZIONI
MODALITÀ DI CONTROLLO
DELLA MOVIMENTAZIONE
FISSATE DAL
PROGETTISTA
INQUADRAMENTO DEI PROBLEMI
10
POSSIBILI CONFIGURAZIONI
GIUNTO
GIUNTO
MOTORE
ALBERO
ELASTICO
CARICO
GIUNTO
MOTORE
RIDUTTORE
MECCANICO
GIUNTO
AUTOMAZIONE 1
CARICO
11
MOTORE
POSSIBILI CONFIGURAZIONI
ABERO
RIGIDO
GIUNTO
ELASTICO
GIUNTO
MOTORE
GIUNTO
AUTOMAZIONE 1
CARICO
CARICO
12
AUTOMAZIONE 1
MOTORE
GIUNTO
RIGIDO
MOTORE
POSSIBILI CONFIGURAZIONI
CARICO
CARICO
13
AUTOMAZIONE 1
COPPIA
DI CARICO
RETE
coppia
MOTORE
CARICO
CARATTERISTICA STATICA
DI UN MOTORE DEL TIPO
A VELOCITÀ COSTANTE
CAMPO DI
ESCURSIONE
DELLA COPPIA
DI CARICO
ESCURSIONE velocità
DELLA VELOCITÀ
MOVIMENTAZIONE CONVENZIONALE
14
AUTOMAZIONE 1
RETE
COMANDO ON /OFF
DELLA
MOVIMENTAZIONE
TELERUTTORE
MOTORE
SOLUZIONE CONVENZIONALE
ALBERO ELASTICO
VOLANO
15
AUTOMAZIONE 1
MOVIMETAZIONE CONVENZIONALE
ANDAMENTO
DELLA VARIABILE
DI COMANDO ON/OFF
DEL MOTORE
tempo
POSSIBILE COMPORTAMENTO
ANDAMENTO
DELLA VELOCITÀ
DEL VOLANO
tempo
16
AUTOMAZIONE 1
COPPIA
DI CARICO
RETE
CONVERTITORE
STATICO
MOTORE
CARICO
CAMPO DI ESCURSIONE DELLE CARATTERISTICHE
STATICHE DEL MOTORE PER EFFETTO DEL CONTROLLO
DELLA MOVIMENTAZIONE
CAMPO DI
ESCURSIONE
DELLA COPPIA
DI CARICO
coppia
VARIABILE DI
COMANDO PER LA
MOVIMENTAZIONE
CONTROLLATA
VALORE DESIDERATO
DELLA VELOCITÀ CONTROLLATA
POSSIBILE STRUTTURA
velocità
17
AUTOMAZIONE 1
ANDAMENTO
DESIDERATO
DELLA VELOCITÀ
CONTROLLATA
AZIONAMENTO
MOTORE
COPPIA DI CARICO
CARICO
ANDAMENTO
DELLA VELOCITÀ
CONTROLLATA
PREVEDIBILE
CASUALE
RELAZIONE CAUSA-EFFETTO
18
AUTOMAZIONE 1
PRECISIONE
STATICA
ANDAMENTO
DELLA VELOCITÀ
CONTROLLATA
PRECISIONE
DINAMICA
RAPIDITÀ
DI RISPOSTA
OTTENUTE ESCLUSIVAMENTE
DALLA ARCHITETTURA
E DAL DIMENSIONAMENTO
DEL SISTEMA
DI MOVIMENTAZIONE
OTTENUTE
FISSANDO IL PROFILO
DI VELOCITÀ
GARANTITE
DALLA MODALITÀ
DI CONTROLLO
DEL MOTORE
GARANTITE
DALLA MODALITÀ
DI CONTROLLO
DELLA MOVIMENTAZIONE
OTTENIMENTO DELLE PRESTAZIONI
19
AUTOMAZIONE 1
MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA A CATENA APERTA
RETE
AZIONAMENTO
VARIABILE DI
COMANDO DEL
CONVERTITORE
INTERFACCIA OPERATORE
ANDAMENTO DELLA
VARIABILE DI COMANDO
DEL MOTORE
VARIABILE
DI COMANDO
DELLA
MOVIMENTAZIONE
POSSIBILE STRUTTURA
MOTORE
CONVERTITORE
ALBERO ELASTICO
VOLANO
20
AUTOMAZIONE 1
A CONTROREAZIONE LATO MOTORE
RETE
AZIONAMENTO
VARIABILE DI
COMANDO DEL
CONVERTITORE
INTERFACCIA OPERATORE
MODALITÀ DI CONTROLLO DEL:
- DEL MOTORE;
- DEL CONVERTITORE
VARIABILE
DI COMANDO
DELLA
MOVIMENTAZIONE
MISURA
VELOCITÀ
DEL MOTORE
POSSIBILE STRUTTURA
MOTORE
CONVERTITORE
ALBERO ELASTICO
VOLANO
21
AUTOMAZIONE 1
A CONTROREAZIONE LATO MOTORE E LATO CARICO
RETE
AZIONAMENTO
INTERFACCIA:
- OPERATORE
- SCHEDA CONTROLLO
VARIABILE DI
COMANDO DEL
CONVERTITORE
MODALITÀ DI CONTROLLO:
- DEL MOTORE
- DEL CONVERTITORE
CONVERTITORE
VARIABILE
DI COMANDO
DELLA
MOVIMENTAZIONE
MISURA
VELOCITÀ
DEL MOTORE
MOTORE
POSSIBILE STRUTTURA
ALBERO ELASTICO
VOLANO
MISURA
VELOCITÀ
DEL CARICO
22
AUTOMAZIONE 1
ANDAMENTO DELLA VELOCITÀ DEL VOLANO
VARIABILE DI COMANDO
DEL CONVERTITORE
COMANDO
VELOCITÀ
CONTROLLO A
CATENA APERTA
CONTROLLO A
CONTROREAZIONE
LATO MOTORE
CONTROLLO A
CONTROREAZIONE:
- LATO MOTORE
- LATO CARICO
VELOCITÀ DEL VOLANO
tempo
tempo
tempo
tempo
COMANDO
DI COPPIA
COMANDO
DI COPPIA
COMANDO
VELOCITÀ
tempo
ANDAMENTI TIPICI DELLA VELOCITÀ E DELLA COPPIA
tempo
23
AUTOMAZIONE 1


velocità
tempo
velocità
PROFILO DI VELOCITÀ
velocità
tempo
tempo
tempo
velocità
ESCURSIONE
ENTRO LE SPECIFICHE
velocità
PRESTAZIONI
velocità
COMPORTAMENTO RELATIVO ALLA COPPIA DI CARICO
OTTENUTE FISSANDO
IL PROFILO DI
VELOCITÀ E DAL
DIMENSIONAMENTO
DEL SISTEMA
DI MOVIMETAZIONE

tempo
GARANTITE
DALLA MODALITÀ
DI CONTROLLO
DELLA
MOVIMENTAZIONE
GARANTITE
DALLA
MODALITÀ
DI CONTROLLO
DEL MOTORE
tempo
GARANTITE
DALLA MODALITÀ
DI CONTROLLO
DELLA
MOVIMENTAZIONE
GARANTITE
DALLA MODALITÀ
DI CONTROLLO
DEL MOTORE
E DELLA
MOVIMENTAZIONE
GARANTITE
DALLA MODALITÀ
DI CONTROLLO
DEL MOTORE
E DELLA
MOVIMENTAZIONE
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO
24
AUTOMAZIONE 1


velocità
tempo

tempo
tempo
RICAVABILE
RICAVABILE
RICAVABILE
DALLE CARATTERISTICHE DALLE CARATTERISTICHE
DALLE CARATTERISTICHE
STATICHE DEL MOTORE
STATICHE DEL MOTORE
E DAL MODELLO
STATICHE DEL MOTORE E DALLE CARATTERISTICHE
DINAMICHE DEL CARICO
DINAMICO DEL CARICO
RICAVABILE
RICAVABILE
DAL MODELLO DINAMICO
DAL MODELLO DINAMICO
DEL MOTORE
DEL MOTORE
E DALLE CARATTERISTICHE E DALLE CARATTERISTICHE
DINAMICHE DEL CARICO
DINAMICHE DEL CARICO
RICAVABILE
DAL MODELLO
DINAMICO DEL MOTORE
E DAL MODELLO DINAMICO
DEL CARICO
velocità
PROFILO DI VELOCITÀ
velocità
tempo
tempo
velocità
ESCURSIONE
ENTRO LE SPECIFICHE
velocità
COMPORTAMENTO
DEL MOTORE
velocità
COMPORTAMENTO RELATIVO ALLA COPPIA DI CARICO
tempo
CARATTERIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO DINAMICO
25
AUTOMAZIONE 1
COSTRUTTORE
DELLA APPARECCHIATURA
PROGETTISTA
DEL SUPPORTO
MECCANICO
COMPETENZE:
- FUNZIONAMENTO DELLA
APPARECCHIATURA
- QUALITÀ DEL PRODOTTO
- MODALITÀ DI PRODUZIONE
- RITMI DI PRODUZIONE
- RICHIESTE DEL MERCATO
PROGETTISTA
DEL SISTEMA DI
MOVIMENTAZIONE
VINCOLI:
-ECONOMICI
-STRATEGICI
-TEMPORALI
COMPETENZE:
-LOGISTICI
- ARCHITETTURA DEL SISTEMA DI
MOVIMENTAZIONE
- AZIONAMENTI E
STRUMENTAZIONE DI MISURA
- RETI DI COMUNICAZIONE
- SOFTWARE DI GESTIONE
- MODALITÀ DI CONTROLLO
- MANUTENZIONE
DEFINIZIONE DELLE PRESTAZIONI
ACCETTAZIONE
DELLE PRESTAZIONI CHE SI
RIESCONO AD OTTENERE
PROCEDURA DI REALIZZAZIONE
RAGGIUNGIMENTO
DELLE PRESTAZIONI
PREFISSATE
26
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
AUTOMAZIONE 1
APPLICAZIONI
DINAMICA
MOLTO
RAPIDA
RAPIDA
INNOVATIVE
EMERGENTI
LENTA
MOLTO
LENTA
CONVENZIONALI
CONSOLIDATE
ALIMENTAZIONE ALIMENTAZIONE
DA CONVERTITORE
DA RETE
CONTROLLO
LATO MOTORE
CONTROLLO
LATO CARICO
A CATENA APERTA
A CONTROREAZIONE SUL MOTORE
A CONTROREAZIONE SUL CARICO
DIFFUSIONE
28
AUTOMAZIONE 1
TECNOLOGIE COINVOLTE NELLA MOVIMENTAZIONE CONTROLLATA
ELETTROTECNICA
ELETTRONICA
INFORMATICA
REALIZZAZIONE DELLA STRUMENTAZIONE
MECCANICA
MECCATRONICA
REALIZZAZIONE DELLA
STRUTTURA DI SUPPORTO
1960
1970
TECNOLOGIE COINVOLTE
1980
1990
ANNO
2000
29
AUTOMAZIONE 1
MECCANICA &
ELETTRONICA =
MECCATRONICA
INTERPRETAZIONE EURISTICA
MECCANICA
M
ELETTRONICA
E
C
CONTROLLI AUTOMATICI
CONVERTITORI
C
AZIONAMENTI
A
TRASMISSIONI MECCANICHE
T
ELE
MECCA
MECCATRONICA
TRONICA
NICA
R
RIDUTTORI A INGRANAGGI
O
OLEODINAMICA E PNEUMATICA
NORMATIVE
N
IINFORMATICA
CIRCUITERIA
C
AMPLIFICATORI
A
INTERPRETAZIONE CORRETTA
SIGNIFICATO DI MECCATRONICA
INTERPRETAZIONE GIAPPONESE
30
AUTOMAZIONE 1
INTREGRAZIONE
SINERGICA DEI
SISTEMI DI MOVIMENTAZIONE CON LE
TECNOLOGIE
INFORMATICHE E CON
LE METODOLOGIE
TIPICHE DEI
PROCESSI
DECISIONALI COMPLESSI NELLA PROGETTAZIONE,
GESTIONE E MANUTENZIONE DI
APPARATI E IMPIANTI
INDUSTRIALI
CONTROLLO
COMUNICAZIONE
SENSORI
SIGNIFICATO DI MECCATRONICA
ATTUATORI
31
AUTOMAZIONE 1
TEORIA DEL CONTROLLO
MODELLAZIONE E SIMULAZIONE
TECNOLOGIE PER L’AUTOMAZIONE
SOFTWARE SPECIALISTICI
INTELLIGENZA ARTIFICIALE
MICROELETTRONICA
ELETTRONICA DI POTENZA
SENSORI
ATTUATORI
TECNOLOGIE
ELETTRONICHE
TECNOLOGIE
DELLA
INFORMAZIONE
TECNOLOGIE
MECCANICHE
STRUTTURE MECCANICHE
COMPONENTISTICA MECCANICA
MECCANICA DI PRECISIONE
SIGNIFICATO DI MECCATRONICA
32
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
AUTOMAZIONE 1
APPROCCIO PERDENTE, PIÙ DIFFUSO
MOVIMENTAZIONE CONVENZIONALE
RETE
COMANDO
ON /OFF
EMPIREO
TELERUTTORE
MOTORE
ALBERO ELASTICO
STRUMENTAZIONE
MODALITÀ
EMPIRICHE
DI CONTROLLO
VOLANO
METODOLOGIE
ASTRATTE
DI CONTROLLO
PRESTAZIONI
APPROCCIO CONVENZIONALE
34
AUTOMAZIONE 1
L’APPROCCIO VINCENTE, POCO DIFFUSO
PRESTAZIONI
RETE
AZIONAMENTO
INTERFACCIA:
- OPERATORE
- SCHEDA CONTROLLO
MODALITÀ DI CONTROLLO:
- DEL MOTORE
- DEL CONVERTITORE
MISURA
VELOCITÀ
DEL MOTORE
STRUMENTAZIONE
APPROCCIO INNOVATIVO
MOTORE
VARIABILE DI
COMANDO DEL
CONVERTITORE
CONVERTITORE
ALBERO ELASTICO
VOLANO
MISURA
VELOCITÀ
DEL CARICO
METODOLOGIE
DI CONTROLLO
35
AUTOMAZIONE 1
CONTROLLO DELLA MOVIMENTAZIONE
ALIMENTAZIONE
PRIMARIA
VARIABILI DI COMANDO
DELL’AZIONAMENTO
DISPOSITIVO PER IL
CONTROLLO DELLA
MOVIMENTAZIONE
AZIONAMENTO
ATTUATORE
SENSORI
TRASDUTTORI
DISPOSITIVO DI CONTROLLO
VARIABILE DI COMANDO
PER LA MOVIMENTAZIONE
APPROCCIO PROGETTUALE
ENERGIA PER LA
MOVIMENTAZIONE
MISURA
DELLA VELOCITÀ E/O
DELLA POSIZIONE
VALORE DESIDERATO
DELLA VELOCITÀ E/O
DELLA POSIZIONE
36
AUTOMAZIONE 1
CONTROLLO AVANZATO DELLA MOVIMENTAZIONE
ALIMENTAZIONE
PRIMARIA
VARIABILI DI COMANDO
DELL’AZIONAMENTO
DISPOSITIVO PER IL
CONTROLLO
ROBUSTO DELLA
MOVIMENTAZIONE
AZIONAMENTO
ATTUATORE
SENSORI
TRASDUTTORI
DISPOSITIVO DI CONTROLLO
VARIABILE DI COMANDO
PER LA MOVIMENTAZIONE
APPROCCIO INNOVATIVO
ENERGIA PER LA
MOVIMENTAZIONE
MISURA
DELLA VELOCITÀ E/O
DELLA POSIZIONE
VALORE DESIDERATO
DELLA VELOCITÀ E/O
DELLA POSIZIONE
37
AUTOMAZIONE 1
LINEE DI PRODUZIONE DI GRANDI DIMENSIONI
LAMINATOI, 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 CONSEGUENZA IL LIVELLO DI SINCRONISMO E COORDINAMENTO,
NON SONO GENERALMENTE CRITICI RISPETTO ALLE POTENZIALITÀ DI CALCOLO DEI SISTEMI DI GESTIONE UTILIZZATI.
PRINCIPALI APPLICAZIONI DELLA MOVIMENTAZIONE
38
AUTOMAZIONE 1
LINEE DI PRODUZIONE DISCRETA
IMPACCHETTATRICI, 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 NOTEVOLI CAPACITÀ DI ELABORAZIONE
PRINCIPALI APPLICAZIONI DELLA MOVIMENTAZIONE
39
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
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 COORDINAMENTO PREVISTI PER LE SINGOLE MACCHINE, OCCORE
PRENDERE IN CONSIDERAZIONE IL DISPOSITIVO DI
SUPERVISIONE.
PRINCIPALI APPLICAZIONI DELLA MOVIMENTAZIONE
41
AUTOMAZIONE 1
CONOSCENZA DEL COMPORTAMENTO DEL CARICO
CON RIFERIMENTO ALL’ESEMPIO PRECEDENTEMENTE CITATO, SI PUÒ STABILIRE LA SEGUENTE GRADUALITÀ NELLA CONOSCENZA DEL COMPORTAMENTO 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
EMPIRISMO E
INTUIZIONE
CONOSCENZA DEL
MODELLO STATICO
PRESTAZIONI
RAGGIUNGIMENTO DELLA
FUNZIONALITÀ SENZA VINCOLI
SUL COSTO E SULLE PRESTAZIONI
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
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
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
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
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
AUTOMAZIONE 1
IN BASE AL PROFILO DELLA VELOCITÀ
DINAMICA DEL CARICO
velocità
MOLTO LENTA
PROFILO DELLA
VELOCITÀ DEL CARICO
LENTA
velocità
tempo
RAPIDA
velocità
tempo
MOLTO RAPIDA
velocità
tempo
tempo
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO
48
AUTOMAZIONE 1
IN BASE ALLA PERTUBAZIONE
PROVOCATA DALLA COPPIA DI CARICO
ANDAMENTO DELLA
VELOCITÀ CONTROLLATA
MOLTO LENTA
velocità
DINAMICA DEL CARICO

LENTA
velocità
tempo

RAPIDA
velocità
tempo

MOLTO RAPIDA
velocità
tempo

tempo
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO
49
AUTOMAZIONE 1
IN BASE ALLE DETERMINAZIONE DELLA COPPIA MOTRICE
VARIABILE
VELOCITÀ
DI COMANDO
DINAMICA DEL CARICO
MOTORE
DEL MOTORE
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
AUTOMAZIONE 1
forza o coppia
CARATTERIZZAZIONE DELL’ATTRITO
velocità
ATTRITO DI TIPO VISCOSO
ATTRITO SECCO
ATTRITO DI PRIMO DISTACCO
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO
51
AUTOMAZIONE 1
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO DALL’INTERNO
MOTORE
COPPIA
MOTRICE
CARICO
COPPIA
RESISTENTE
COPPIA
INERZIALE
COPPIA
DISSIPATIVA
COPPIA
DI CARICO
COPPIA
DI ATTRITO
VISCOSO
COPPIA
DI DISTACCO
E DI ATTRITO
SECCO
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO
COPPIA
EQUIVALENTE
ALLA DINAMICA
INCERTA
COPPIA
DI DISTURBO
52
AUTOMAZIONE 1
EFFETTI PRODOTTI DALLA COPPIA DISSIPATIVA
DINAMICA
DEL CARICO
ATTRITO
VISCOSO
ATTRITO
DISTURBI
SECCO E
DI DISTACCO CASUALI
DINAMICA
INCERTA
MOLTO LENTA
LENTA
RAPIDA
MOLTO RAPIDA
CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO
53
53
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
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
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
AUTOMAZIONE 1
INSERIMENTO DI UN RIDUTTORE MECCANICO
DINAMICA
DEL CARICO
RIDUTTORE
DI VELOCITÀ
VANTAGGI
MOLTO LENTA
LENTA
RAPIDA
MOLTO RAPIDA
DIMENSIONAMENTO DELL’AZIONAMENTO
57
AUTOMAZIONE 1
CARATTERIZZAZIONE DELLA DINAMICA
DINAMICA
STRUTTURA
MOLTO
LENTA
LENTA
RAPIDA
MOLTO
RAPIDA
CARICO
INERZIALE
CARICO
DISSIPATIVO
ATTRITO
VISCOSO
ATTRITO SECCO
E DI DISTACCO
DINAMICA
INCERTA
ACCOPPIAMENTO
MOTORE-CARICO
FLUSSO
DI ENERGIA
RIDUTTORE
VERSO IL CARICO
CARATTERIZZAZIONE DELLA DINAMICA
DIRETTO
VERSO L’ALIMENTAZIONE
58
AUTOMAZIONE 1
CARATTERIZZAZIONE
DEL CARICO E DELLE PRESTAZIONI

velocità
velocità

velocità
velocità

tempo
velocità
velocità
tempo
RAPIDA

tempo
velocità
velocità
tempo
MOLTO
RAPIDA
OTTIMIZZAZIONE DEL RENDIMENTO
ENERGETICO DELLA MOVIMENTAZIONE
tempo
tempo
LENTA
RENDIMENTO DEL MOTORE
tempo
tempo
MOLTO
LENTA
PRESTAZIONI PIÙ SIGNIFICATIVE
velocità
VELOCITÀ
COSTANTE
ANDAMENTO
DELLA VELOCITÀ
velocità
DINAMICA
DEL CARICO

tempo
tempo
RENDIMENTO ENERGETICO DELLA
MOVIMENTAZIONE ED ESCURSIONE
DELLA VELOCITÀ E DELLA COPPIA
PRECISIONE STATICA DELLA VELOCITÀ
DEL MOTORE - MIGLIORAMENTO DELLA
DINAMICA LATO CARICO
PRECISIONE STATICA E DINAMICA LATO
CARICO E ROBUSTEZZA DI
COMPORTAMENTO DEL CARICO
CARATTERIZZAZIONE DELLA DINAMICA
59
AUTOMAZIONE 1
IN SINTESI
COPPIA PASSIVA
COPPIA MOTRICE
VALORE
VALORE
ALIMENTAZIONE
VELOCITÀ
MOTORE
MOTORE
MEDIO
MEDIO
LENTA
MEDIO
MEDIO
RAPIDA
INSTANTANEO
MEDIO
INSTANTANEO
INSTANTANEO
DINAMICA
ATTRITO
MOLTO
LENTA
MOLTO
RAPIDA
DINAMICA
NONLINEARE
E INCERTA
ATTRITO
VISCOSO
ATTRITO
STATICO E
DI DISTACCO
DINAMICA
NONLINEARE
E INCERTA
CARATTERIZZAZIONE DELLA DINAMICA
60
AUTOMAZIONE 1
posizione
POSIZIONE - VELOCITÀ - ACCELERAZIONE - JERK
accelerazione
velocità
velocità massima
accelerazione massima
SOLLECITAZIONE VERSO IL CARICO
jerk
SOLLECITAZIONE VERSO IL SUPPORTO
t0
t1
INFLUENZA DEL PROFILO SULLA MOVIMENTAZIONE
tempo
t2
61
AUTOMAZIONE 1
PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE
APPROCCIO
PRESTAZIONI
EMPIRISMO E
INTUIZIONE
RAGGIUNGIMENTO DELLA FUNZIONALITÀ
SENZA VINCOLI SUL COSTO E SULLE
PRESTAZIONI
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
AUTOMAZIONE 1
OBIETTIVI
VINCOLI SULLA STRUTTURA
SULLE APPARECCHIATURE
SPECIFICHE
ARCHITETTURA FUNZIONALE
SIMULAZIONE DI
FUNZIONALITÀ
PROGETTAZIONE
ARCHITETTURA DI SISTEMA
SIMULAZIONE DI
FUNZIONAMENTO
PROVE DI
ACCETTAZIONE
PROVE DI
FUNZIONALITÀ
PROVE PARZIALI
SUI COMPONENTI
REALIZZAZIONE
PROCEDURA DI VERIFICA DELLA PROGETTAZIONE
63
A
P
P
L
I
C
A
Z
I
O
N
I
FORMAZIONE CULTURALE
MODALITÀ EVOLUTE
DI CONTROLLO
DATA
PROCESSING
MODALITÀ ELEMENTARI
DI CONTROLLO
AUTOMAZIONE
INDUSTRIALE
ELETTRONICA
DI POTENZA
MACCHINE ELETTRICHE
MECCANICA CINEMATICA
AUTOMAZIONE 1
PROGETTAZIONE
P
R
E
S
T
A
Z
I
O
N
I
DINAMICA MOLTO LENTA
DINAMICA LENTA
DINAMICA RAPIDA
DINAMICA MOLTO RAPIDA
64