Prototipazione rapida tesina

- Poliammide, viene usato per realizzare prototipi estetici a causa delle limitate

precisioni e proprietà meccaniche

- ABS, garantisce un’alta resistenza meccanica e chimica, stabilità al calore,

rigidità, basso coefficiente di ritiro e rapida solidificazione, viene utilizzato

soprattutto per la realizzazione di modelli funzionali. La qualità superficiale dei

modelli può essere migliorata con verniciatura, sabbiatura e sono inoltre

possibili lavorazioni meccaniche tradizionali (torniture, fresature, forature ecc.)

- MABS, è un materiale destinato ad applicazioni medicali, i modelli possono

essere sterilizzati con le radiazioni γ e utilizzati per prove funzionali

direttamente a contatto con le apparecchiature medicali e nelle camere sterili

- Elastomero, è caratterizzato da elevata elasticità ed è destinato alla

realizzazione di prototipi di elementi elastici come le guarnizioni.

Tutti i materiali sono sviluppati e ottimizzati per l’applicazione specifica dell’estrusione

semi-liquida, per ogni materiale ne esiste un secondo con proprietà termo-meccaniche

leggermente inferiori idrosolubile e con colore diverso destinato alla creazione dei

supporti. Istituto Istruzione Superiore Leonardo da Vinci

ITI Meccanica Meccatronica ed Energia

APPROFONDIMENTO SULLE

NUOVE TECNOLOGIE E SUL

MOTORE ENDOTERMICO

ARGOMENTI:

SISTEMI:

 I ROBOT E LA ROBOTICA INDUSTRIALE

MECCANICA:

 DISPOSITIVO BIELLA-MANOVELLA

INGLESE:

 THE 4 STROKE ENGINE AND ITS PARTS

STORIA:

 TECNOLOGIE BELLICHE DELLA II GUERRA MONDIALE E

SVOLGIMENTO DEL CONFLITTO

LETTERATURA:

 IL FUTURISMO

Studente: Stefano Natalino

Classe: 5^AM

A.S.: 2013/2014

SISTEMI

I ROBOT E LA ROBOTICA INDUSTRIALE

DEFINIZIONE E CENNI STORICI

La parola robot è di origine slava (robota) e significa lavoratore, secondo alcuni

anche lavoratore forzato. Negli anni quaranta lo scrittore Isaac Asimov modificò

radicalmente il concetto di fantascienza descrivendo in una serie di racconti,

robot costruiti con lo scopo specifico di compiere determinati lavori. Ad Asimov

va dunque riconosciuto il merito di aver fatto nascere la robotica intesa come

scienza della costruzione dei robot, anche se ancora a livello di fantascienza. Il

successo dei suoi libri fu tale che negli anni sessanta la parola robot fu adottata

per indicare le prime macchine industriali che avevano lo scopo di sostituire

l’uomo in alcune attività produttive.

Il primo robot industriale chiamato UNIMATE, fu realizzato dalla ditta americana

Unimation Inc. nel 1961.

Con il termine robotica industriale si indica la scienza che progetta, costruisce e

programma i robot industriali. Essa deriva dall’integrazione di numerose

tecnologie, tra le più importanti abbiamo la meccanica, l’elettrotecnica,

l’elettronica, l’informatica e la logistica.

Il robot industriale è un manipolatore autonomo e controllato che può essere

riprogrammabile, multiscopo e programmabile su tre o più assi e può essere

fisso o mobile.

Abbiamo nominato tre termini importanti e con un significato ben preciso, che

sono:

- Riprogrammabile: i movimenti programmati e le funzioni ausiliarie

possono essere modificate o sostituite senza interventi sulla struttura

meccanica e fisica del robot

- Multiscopo: può essere adattato a diverse applicazioni con semplici

modifiche fisiche

- Programmabile degli assi: possono essere programmati per specificare i

movimenti compiuti dai robot che possono essere di traslazione o di

rotazione

In Italia sarebbe più corretto utilizzare il termine automa, che è una macchina

che sostituisce l’uomo in alcune attività produttive, in particolare in alcune

lavorazioni come la manipolazione, il montaggio e il controllo, deve essere

dotato di una memoria per immagazzinare i dati e le istruzioni e deve essere

programmabile e flessibile per eseguire cicli di operazioni differenti e ripetitive.

Quindi si può affermare che un robot o automa è una macchina che:

- È capace di movimentare pezzi oppure di eseguire lavorazioni specifiche

senza il continuo controllo dell’uomo

- Può essere impiegata per eseguire diversi compiti senza subire modifiche

fisiche

- Può eseguire lavori nocivi, pericolosi o inadatti per l’uomo

STRUTTURA DEL ROBOT

Pur essendo i robot le macchine flessibili per eccellenza, essi vengono costruiti

secondo la struttura più idonea ai compiti da svolgere, per questo motivo e per

il fatto che non sarebbe economicamente vantaggioso, non esiste oggi un robot

universale.

I robot industriali, essendo dei manipolatori, devono essere strutturati in modo

da operare con un braccio e una mano.

I componenti principali sono:

- La struttura meccanica

- Il sistema di azionamento dei giunti

- Il sistema di comando, composto dall’unità di governo

e dai sensori

La struttura meccanica dei robot industriali è costituita da

una catena cinetica aperta, formata da elementi posti in

serie, o da una catena cinetica chiusa, formata da elementi

posti il parallelo.

I robot industriali più diffusi utilizzano una catena cinetica

aperta, in questa catena ciascun elemento è collegato a

quello successivo per mezzo di giunti. Il primo elemento

della struttura è il basamento, l’ultimo e l’attuatore finale,

che varia a seconda del tipo di operazione che il robot deve

compiere.

La componente che caratterizza l’articolazione di un robot è il giunto che in

base alla possibilità di movimento che consentono, permettono un diverso

grado di libertà (GDL).

I giunti sono degli accoppiamenti meccanici che collegano due corpi rigidi,

considerando uno dei due corpi fissi, il numero di movimenti che l’altro corpo

può compiere stabilisce il GDL del giunto.

I giunti in base al diverso GDL possono essere:

- Rotoidali: che consentono un GDL di rotazione

- Prismatici: che consentono un GDL di traslazione

- Cilindrici: che consentono due GDL, uno di rotazione e l’altro di

traslazione

- Sferici: che consentono tre GDL tutti di rotazione

- Elicoidali: consentono due GDL, rotazione di traslazione che non sono

indipendenti l’uno dall’altro (es. vite a ricircolo di sfere)

Il grado di libertà complessivo di un robot è dato dalla somma dei GDL di tutti i

giunti che compongono il robot, qui dipende dal loro numero e tipo.

Come ad ogni altra macchina, al robot si richiede affidabilità, ripetibilità durata

e sicurezza operativa. Le principali cause di errore, nel raggiungimento di una

posizione o nel mantenere una traiettoria, sono dovute a:

- Imprecisione nella realizzazione della struttura

- Eccessiva presenza di giochi tra i giunti

- Elasticità di giunti e bracci

- Imprecisione dei sensori

LA CLASSIFICAZIONE CINEMATICA DEI ROBOT

La classificazione più significativa dei robot viene fatta in funzione dei tipi di

giunti e dei movimenti sui tre assi principali. Si hanno quindi robot:

- Cartesiani, detti PPP perché realizzati con tre giunti prismatici

- Cilindrici, detti RPP perché realizzati con un giunto rotoidale e due giunti

prismatici

- Polari o Sferici, detti RRP perché realizzati con due giunti rotoidali e uno

cilindrico

- Articolati, detti RRR perché realizzati con tre giunti rotoidali

- Paralleli che a differenza degli altri hanno una struttura cinematica chiusa

Più precisamente:

Si dicono cartesiani i robot i cui bracci hanno tre giunti prismatici e i cui assi

sono coincidenti con quelli di un sistema di assi cartesiano (x, y, z), sono anche

detti lineari o rettangolari.

I principali vantaggi sono:

- Moti lineari sui tre assi

- Modello cinematico semplice

- Struttura rigida

- Elevata accuratezza di posizionamento

I principali svantaggi sono:

- Spazio di lavoro ristretto

- I giunti prismatici sono di rendimento inferiore rispetto a quelli rotoidali

- I giunti devono essere protetti dalla polvere

- Possono operare solo sulla parte superiore o laterale del oggetto

- Ridotta velocità di lavoro sul piano orizzontale

Sono impiegati principalmente nella pallettizzazione, nel montaggio, nel carico-

scarico, e nelle misurazioni in quanto i giunti prismatici gli conferiscono

un’elevata precisione.

Si dicono cilindrici i robot composti da un braccio orizzontale che scorre lungo

l’asse verticale, montato su una base rotante, avendo un giunto rotoidale e due

giunti prismatici il robot consente una rotazione e due traslazioni.

I principali vantaggi sono:

- Discreto volume di lavoro

- Modello cinematico semplice

- Buona accessibilità nelle cavità

I principali difetti sono:

- Retro del robot non accessibile

- Giunti prismatici meno efficienti di quello rotoidale

- Guide prismatiche difficili da sigillare per la protezione dalla polvere

- Scarsa accuratezza di posizionamento quando l’attuatore finale è

distante dalla colonna centrale

- Ridotta velocità di lavoro sul piano orizzontale

Sono impiegati principalmente nella pallettizzazione e nel carico-scarico,

vengono usati molto poco nel montaggio e nella misura.

I robot polari possono considerarsi derivati da quelli cilindrici nei quali lo

spostamento verticale viene sostituito con l’inclinazione del braccio.

Hanno più o meno gli stessi vantaggi e svantaggi dei robot cilindrici con una

minore accuratezza di posizionamento dovuta dalla notevole distanza

dell’attuatore finale dal basamento centrale.

I robot polari, se ancora utilizzati, sono prevalentemente utilizzati in

operazioni di movimentazione pesante, saldatura e sbavatura.

I robot articolati, o RRR, sono automi i cui bracci hanno almeno tre giunti

rotoidali. Si dicono anche antropomorfi proprio perché assomigliano ad un

braccio umano.

I principali vantaggi sono:

- Il volume di lavoro ottenibile è maggiore rispetto a quello degli altri robot

- Massima flessibilità di impiego

- Raggiunge qualsiasi parte dell’oggetto in lavorazione

- I giunti rotoidali sono più facili da sigillare

- Lavoro a velocità elevate

I principali svantaggi sono:

- Il modello cinematico è complesso e pertanto richiede un’unità di

governo evoluta

- Difficile esecuzione dei movimenti lineari

- La struttura perde rigidità quando ci si approssima al limite dello spazio

di lavoro

- È il tipo di automa più costoso

La struttura antropomorfa è molto flessibile e consente qualsiasi tipo di

impiego, ma principalmente viene utilizzato pero operazioni di

movimentazione, per montaggio, per saldatura e per verniciatura.

I robot paralleli hanno una struttura a catena cinematica chiusa, possono

essere a 4 o a 6 bracci ognuno dei quali possiede giunti prismatici e sferici o

rotoidali. La catena cinematica che ne deriva è piuttosto complessa, hanno

elevata robustezza e rigidità, grande velocità e notevole accelerazione.

Vengono impiegati nella manipolazione, nel montaggio e nella finitura (il più

comune robot parallelo è quello montato sui simulatori di volo).

MECCANICA

DISPOSITIVO BIELLA-MANOVELLA

GENERALITA’

dispositivo biella-manovella,

Il detto anche manovellismo di spinta rotativa, può

definirsi come un sistema articolato, mediante il quale è possibile trasformare il moto

rotatorio continuo in un moto rettilineo alternato e viceversa. Esso trova larghissima

applicazione nelle costruzioni delle macchine: sia nei motori alternativi a combustione

interna o a vapore, sia nelle macchine operatrici a fluido come pompe e compressori

alternativi.

Facendo riferimento allo schema del meccanismo riportato nella figura sottostante

vengono definiti i vari elementi del dispositivo:

punto P: l’occhio piede di biella

rappresenta o che collega con l’elemento che

- trasla (pistone o stantuffo); è dotato di moto rettilineo alternato tra due posizioni

estreme che sono il P (punto morto superiore) e il P (punto morto inferiore);

ms mi

punto B: testa di biella bottone di manovella;

è il punto di connessione tra la e il è

- dotato solo di moto rotatorio;

biella: l

elemento, di lunghezza (lunghezza di biella), che collega i punti P e B; è

- dotato di moto complesso risultante dalla traslazione dell’estremità P (occhio o

piede di biella) e dalla contemporanea rotazione dell’estremità B (testa di biella);

manovella: r

elemento, di lunghezza (raggio di manovella), che unisce i punti B e

- O; è dotato di moto rotatorio intorno al punto O; il rapporto tra la lunghezza di

l/r