Automazione della produzione

Certo, ecco le note di studio sul testo fornito:

• Un sistema di produzione è un insieme integrato di macchinari, risorse umane e computer che eseguono operazioni di trasformazione o montaggio su un grezzo.*

Classificazione dei macchinari

• Manuali: sono gestiti e controllati direttamente da un operatore umano, richiedendo la sua presenza costante.
• Semi-automatici: automatizzano alcune fasi del ciclo, mentre l'operatore gestisce le restanti parti.
• Completamente automatici: operano per lunghi periodi senza intervento umano.

Stazioni di lavoro

• Zona nello stabilimento dove si svolge un'operazione definita.
• Possono essere singole o disposte in sequenza per formare linee o celle di lavorazione.

Sistema di movimentazione

• Componente essenziale per scaricare, caricare e posizionare i pezzi da e su una stazione di lavoro.
• Include il prelievo del pezzo, il suo trasporto nell'area di lavoro, il posizionamento e il bloccaggio tramite un’attrezzatura fissa chiamata attrezzo di bloccaggio.
• Dopo l'operazione, il sistema trasferisce il pezzo in un'area di stoccaggio o alla stazione successiva.
• La movimentazione tra stazioni può essere manuale o automatica, singola o in lotti.

Computer nei moderni sistemi di produzione

• Esegue un'azione generale di coordinamento e supervisione, offrendo supporto anche nei sistemi manuali.
• Attività tipiche includono:
• Comunicazione e istruzioni all'operatore
• Download dei programmi di lavoro
• Gestione delle operazioni
• Controllo del sistema di movimentazione
• Schedulazione della produzione
• Diagnostica dei guasti
• Controllo della qualità
• Statistica

Classificazione dei sistemi di produzione

• Si distinguono in sistemi/linee di lavorazione e sistemi/linee di montaggio, basati sulle attività svolte.
• Si distinguono in pezzi di rotazione o pezzi prismatici, a seconda della geometria del pezzo lavorato.
• Tanto maggiore è il numero di stazioni di lavoro, tanto maggiore è la complessità del ciclo e la produttività.

Livello di automazione

• L’indice di presidio M misura il livello di lavoro umano connesso con il suo funzionamento.
• Tipo 0: Stazione singola con operatore (n=1, w=1, M=1).
• Tipo 1: Stazione singola non sorvegliata (n=1, w<1, M<1).
• Tipo 2: Sistema a più stazioni tutte sorvegliate (n>1, wi=1, M>1).
• Tipo 3: Sistema a più stazioni completamente automatica (n>1, wi=0, M<1).
• Tipo 4: Sistema ibrido con stazioni sorvegliate e automatiche (n>1, wi=0/1, M<1).

Capacità di gestione dei particolari o prodotti

• Impossibilità di gestire varianti, lavorando un unico prodotto.
• Gestione di diverse tipologie di prodotti a lotti.
• Gestione casuale delle parti diverse (mix di prodotti).

La curva di apprendimento

• Descrive la riduzione del tempo di ciclo con l'aumentare dei pezzi prodotti.
• Anche nei sistemi automatizzati, si manifesta un periodo iniziale con errori e necessità di apprendimento.
• Esiste un tasso di apprendimento specifico per ogni attività.

Il Controllo Numerico (CN)

• Strumento fondamentale per la flessibilità delle macchine utensili che consente operazioni diverse, abbattendo i tempi di riattrezzaggio.
• Innovazione basilare del secolo, evoluta dal controllo delle macchine ad asportazione di truciolo a vari settori della produttività.
• Componenti principali del controllo numerico:
• Unità di governo
• Servomotore
• Sistema di misura o trasduttore di posizione
• Meccanica associata (la macchina utensile)
• Programma (part program)

L'interpolatore

• Elemento essenziale del controllo continuo, calcola le coordinate intermedie per il controllo del moto.
• Tipi di interpolatore:
• Lineare: il più utilizzato, approssima curve complesse tramite segmenti.
• Circolare: riduce i dati richiesti nella programmazione manuale.
• Elicoidale: funzione speciale per filettature con fresa di forma.
• Parabolico e iperbolico: poco diffuso, per forme speciali.
• Spline: soluzione ottima per curve complesse, valuta l'accelerazione locale.
• Tecniche per l'interpolatore:
• Searchstep
• Integrazione o DDA (Digital Differential Analyzer)

L'anello di posizione

• Schema dell'anello di posizione include l'interpolatore, il controllo di posizione, il controllo di velocità e il motore.
• Il tasso di errore deve essere sufficientemente basso in modo che l'automazione sia abbastanza affidabile per consentire un ritorno sull

Trasduttori di posizione

• Tipi di trasduttori:
• Segnale: digitale (incrementi finiti, alta precisione) o analogico (variazione continua, richiede convertitore A/D).
• Modo di indicazione: incrementale (segnale varia tra due livelli, contatore incrementa o decrementa) o assoluto (distanza dall'origine definita senza ambiguità).
• Modo di effettuare la misura: diretto (misura sulla tavola) o indiretto (misura sull'asse della vite).

Trasduttori digitali

• Caratteristica distintiva è la quantificazione dello spostamento (risoluzione).
• Si utilizzano scanner fotoelettrici per leggere scale lineari o dischi codificati.
• I componenti sono scala e unità di scansione.

Encoder

• Trasduttore incrementale d'angolo con scala circolare letta in luce trasmessa.
• Scanner realizzato con 4 serie d'incisioni e fotocellule sfasate di ¼ di passo.
• Quinta fotocellula per il riferimento di zero.
• L'interpolazione aumenta la risoluzione usando i cambiamenti di livello del segnale.

Riga ottica

• Omologa lineare dell'encoder per la misura diretta dello spostamento.
• Realizzata in materiale trasparente (luce trasmessa) o acciaio con reticolo in oro (luce riflessa).

Trasduttori analogici

• Basati sul principio dell'induzione elettromagnetica.
• Due tipi principali: Inductosyn e resolver.

Resolver

• Trasduttore di posizione angolare simile a un motore elettrico di piccole dimensioni.
• Statore con avvolgimenti perpendicolari, rotore simile.
• Risoluzione assoluta entro un giro e incrementale per rotazioni multiple.

Inductosyn

• Composto da scala e regolo (slider) con conduttori a spirale schiacciata.
• Misura assoluta entro il passo e incrementale per spostamenti multipli.

Trasduttori assoluti

• Forniscono la posizione dell'asse rispetto allo zero di riferimento all'accensione, senza ricerca dello zero.
• Utilizzati encoder rotativi o lineari.
• Principio basato su serie di piste, ciascuna corrispondente a un bit del numero binario.
• Utilizzo del codice Gray per evitare ambiguità nella lettura durante le transizioni.

Struttura delle macchine a CN

• Necessità di elevata rigidezza per macchine a CN:
• maggiore installazione di potenza
• macchine di dimensioni maggiori richiedono corse piu ampie, piu elevata velocità e accelerazione, e potenze utilizzabili
• La struttura di una macchina che lavora per asportazione di truciolo deve presentare le seguenti caratteristiche salienti:
• Adeguata rigidezza statica e dinamica
• Mantenimento nel tempo della geometria e delle dimensioni
• Ridotte distorsioni e variazioni dimensionali al variare della temperatura
• Buona resistenza agli agenti corrosivi esterni
• Struttura delle macchine utensili è normalmente eseguita in ghisa fusa o in acciaio saldato
• Struttura fusa in ghisa presenta buone caratteristiche di rigidezza e elevato smorzamento interno
• La stabilità dimensionale nel tempo è sufficiente anche se non assoluta.
• A parità di rigidezza, poiché il modulo di elasticità dell'acciaio è circa il doppio di quello della ghisa, si ha l'opportunità di ridurre le dimensioni di alcune sezioni e quindi la massa complessiva della struttura.*

Elementi su rigidezza statica di una struttura

• La rigidezza strutturale statica `e definita come il rapporto tra una forza costante applicata e la deformazione relativa ed è espressa numericamente dalla: k = (F/X)
• la rigidezza dipenda dunque dal rapporto A/I e cioè dal rapporto di snellezza della struttura e dal modulo elastico del materiale

Rigidità dinamica di una struttura

• Per spiegare qualitativamente il fenomeno delle vibrazioni autoeccitate dette anche chatter osserviamo la figura 3.5.*
• Elemento critico delle guide volventi e lo scarso smorzamento che può provocare fenomeni d'instabilità nella tavola.*

Le guide

• Le guide di scorrimento degli assi possono essere fatte in diversi modi a seconda delle caratteristiche della MU-CNC:*
• Nelle macchine utensili tradizionali, la traslazione fra tavola e guide avviene mediante contatto diretto delle parti che sono costruite in ghisa.
• Con materiale a basso attrito
• La prima soluzione adottata per ovviare a tale inconveniente, valida ancora oggi, consiste nel costruire la guida fissa in acciaio temprato e rettificato mentre sulla controguida, viene incollato un materiale plastico antiattrito
• Il contatto della Turcite-con le superfici di scorrimento riduce l'attrito di primo distacco fino a un valore di 0.09, in assenza di lubrificazione, e di 0.03 con normale lubrificazione.

Guide volventi

• Le guide volventi hanno caratteristiche dinamiche migliori:
• trasformano l'attrito radente in volvente con coefficienti compresi fra 0,0005 е 0,005
• si ottengono valori di attrito da 10 a 400 volte inferiori con altri vantaggi:
• assoluta assenza di gioco ottenuta mediante precarico ;spostamenti esenti da stick-slip ;alta precisione nei movimenti Il meccanismo è attuato da due attuano contemporaneamente il sollevamento o l'abbassamento delle due barre

Trasmissione Moto

• Ceramente il piu diffuso sulla macchina utensile: un motore elettrico con albero rotante si accoppia con una vite a ricircolo di sfere
• l'alternativa è l'impiego dei motori lineari
• il servo-motore ècostituito da: motore in c.c - azionamento e dal generatore tachimetrico

I motori passo a passo

• possono essere visti come motori elettrici senza commutatore
• Usualmente nel motore le bobine sono parte dello statore e il rotore è un magnete permanente

Trasduttori analogici

• I trasduttori analogici impiegati sulle macchine utensili sono basati sul principio dell'induzione (legge di Lenz)
• Inductosyn e resolver sono i due più noti trasduttori operanti secondo il principio dell'induzione elettromagnetica.

La Trasmissione del Moto - Motori ad alta velocità

• Con un alto rapporto di trasmissione viene ridotto Il momento d'inerzia rotorico sulla dinamica della macchina*
• Gli assi ad alta velocità hanno bisogno anche di tecniche di calcolo diretto*

Magazzino Utensili

• In generale, i magazzini possono essere distinti nelle seguenti strutture: a torretta ;a disco ; a tamburo ; a catena ; a rastrelliera o a matrice I
• Una componente distintiva del sistema ATC è la posizione relativa tra l'asse dell'utensile nel magazzino ed il mandrino
• Eè sempre buona norma che l'operazione di cambio assume in un centro di lavoro, specie se ad alta efficienza.*

Questo insieme di domande esplora i concetti chiave dell'automazione della produzione, tra cui sistemi di controllo numerico (CN), automazione e diagnostica dei guasti. Ideale per studenti e professionisti interessati all'ottimizzazione dei processi produttivi e alla gestione della qualità.