9. IL SISTEMA MECCANICO
Meccanica, meccatronica, automazione
• Le tecnologie di lavorazione
meccanica costituiscono
l’insieme dei processi che
permettono la trasformazione di
materiali grezzi o di
semilavorati in prodotti finiti.
• Dietro ogni prodotto esiste un
ciclo tecnologico che viene
progettato nei minimi dettagli, per
guidare opportunamente le
operazioni di fabbricazione.
• La meccatronica è
l’evoluzione dell’ingegneria
meccanica
e si dedica allo studio di sistemi
meccanici intelligenti, in
particolare tutti quei prodotti
industriali definiti “smart” o,
appunto, “intelligenti”.
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9. IL SISTEMA MECCANICO
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9. IL SISTEMA MECCANICO
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9. IL SISTEMA MECCANICO
Le macchine semplici
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9. IL SISTEMA MECCANICO
Le macchine semplici
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9. IL SISTEMA MECCANICO
La trasmissione del moto
La trasmissione semplice del moto avviene direttamente fra organo conduttore e organo condotto,
senza elementi intermedi. Può avvenire per contatto (ruote dentate, ruote di frizione), per legame
rigido (con alberi di trasmissione) e per legame flessibile (con cinghie, catene, funi).
Giunto cardanico
Catena
Cinghia
Il moto rotatorio
Per moto rotatorio si intende quello trasmesso da un albero (che può
essere rettilineo, a gomito o di forma generica), collocato su appositi
supporti.
Accade spesso di dover variare la velocità di rotazione, aumentandola
o diminuendola secondo le necessità: ciò avviene mediante un preciso
rapporto di trasmissione, che è il rapporto tra il numero dei giri
dell’albero che trasmette il movimento
(albero motore) e il numero dei giri dell’albero che lo riceve (albero
condotto).
Se agli alberi si sostituiscono delle ruote lisce, scanalate (pulegge) o
dentate (ingranaggi), il rapporto di trasmissione si instaura tra le misure
dei diametri delle ruote.
Ingranaggi
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9. IL SISTEMA MECCANICO
La trasformazione del moto
Alcuni dispositivi trasformano il moto rotatorio continuo dell’albero motore
in moto oscillatorio e viceversa. Tra questi ricordiamo:
a. La camma
La camma è un organo dalla forma particolare, con una prominenza
eccentrica che, nel corso della rotazione, è in grado di spostare un’asta
cedente nella direzione del suo asse: così trasforma il moto rotatorio in
moto traslatorio.
b. Il sistema biella-manovella
Il sistema biella-manovella è, invece, in grado di trasformare il moto
rettilineo alternativo in moto rotatorio continuo, come accade nel
motore a scoppio delle automobili. Lo stesso avviene nella trasformazione
del moto rettilineo della pedalata in rotazione della stella, nella bicicletta. La
biella è un collegamento rigido, a forma di asta, che unisce fra loro due
manovelle o una manovella e un pattino. La manovella è in grado di
ruotare intorno a un centro ed è collegata a una biella mediante uno snodo
(testa di biella
L’attrito
Manovella
L’attrito è la forza di resistenza che si manifesta quando due
superfici a contatto si muovono una rispetto all’altra: dipende
dalla natura dei materiali, dalla levigatezza delle superfici e dalla
pressione che si esercita su di esse. La resistenza si manifesta,
quasi sempre, con produzione di energia termica.
Gli ingranaggi metallici di un motore, ad esempio, vanno
lubrificati e raffreddati opportunamente per non provocare
surriscaldamento o grippaggio.
Oltre a usare olio lubrificante, per diminuire l’attrito si usano
particolari dispositivi come i cuscinetti a sfera.
Albero a camme
Biella
Cuscinetto a sfera
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9. IL SISTEMA MECCANICO
L’automazione industriale
L’automazione
Il termine “automazione” deriva da “automa” e si riferisce a un dispositivo controllato
da un calcolatore elettronico programmato per eseguire operazioni anche complesse
senza l’intervento dell’uomo, che si limita alla sorveglianza della macchina.
Il sistema controllato si può dividere in due componenti:
a. sistema da controllare;
b. sistema di controllo.
Il PLC, cuore dell’automazione industriale
Un processo di automazione viene normalmente effettuato secondo la tecnica della logica
programmata.
Il suo elemento base è il PLC (Programmable Logic Controller, controllore logico
programmabile), un’ apparecchiatura costituita da componenti elettronici, fornita di
memorie programmabili, contenenti sia dati che programmi, in grado di leggere ed eseguire
le istruzioni dei programmi, interagendo con il sistema da controllare, tramite i dispositivi
d’ingresso e di uscita di tipo digitale o analogico.
La robotica
Dal semplice termostato con temporizzatore alla lavatrice a programma, dai robot
industriali che fabbricano auto al pilota automatico sugli aerei, numerosi sono gli esempi di
sistemi automatici che possiamo chiamare robot.
La domotica ci propone ogni giorno nuove soluzioni di automazione e di robot per la
nostra casa. È quindi nata una nuova scienza, la robotica, che si occupa dello studio e
della progettazione di sistemi e dispositivi automatici, in cui l’elettronica trova larga
applicazione, insieme alla meccanica.
La robotica porta con sé vantaggi e svantaggi: alleggerisce l’uomo dai lavori più
faticosi e ripetitivi, fornisce lavoro ad alto rendimento ed elevata precisione,
diminuisce il costo della manodopera.
Braccio di robot industriale.
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