I sistemi manifatturieri Sistemi di produzione discretihome.deib.polimi.it/ferrarin/sed-17/files/lez2Sisma-bn.pdf · Lez. 2 - Sistemi manifatturieri 4 Lavorazioni ausiliarie • Immatricolazione

Autom

azione IndustrialeProf. Luca Ferrarini

Lez. 2 - Sistemi m

anifatturieri1

Sistemi di produzione discreti

•Sistem

i manifatturieri

•Sistem

i di trasporto•

Sistemi di m

ovimentazione

•R

obot industriali

I sistemi m

anifatturieri

Autom


Lez. 2 - Sistemi m

anifatturieri2

I sistemi m

anifatturieri

I sistemi m

anifatturieri sono impianti dedicati

alla lavorazione e trasformazione di m

aterieprim

e per l’ottenimento di prodotti finiti.

Tipicamente, si intende sistem

i manifatturieri

discreti, in cui i prodotti hanno dimensioni

prefissate.Principali attività Im

pianti manifatturieri svolgono tipicam

ente:

–Lavorazioni

operazioni di trasformazione del prodotto

–Trasporto

prodotti, pallet, strumenti di lavoro

–Im

magazzinam

entoprodotti (grezzi, sem

ilavorati e finiti), strumenti di lavoro

L’automazione riguarda tutte tali attività!

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anifatturieri3

Lavorazioni•

Rappresentano l’attività principale per cui

un impianto viene costruito

•V

e ne sono di tipi molto diversi, e cam

bianocon il cam

biare della tecnologia

•Lavorazioni: principali ed ausiliarie

Lavorazioni principali•

Meccaniche (con asportazione di truciolo)

•Per deform

azione plastica–

laminazione, trafilatura,stam

paggio•

Assem

blaggio•

Disassem

blaggio–

riciclaggio e recupero di componenti

(schede elettroniche, apparecchi elettrici, ...)•

Fusione•

Saldatura, colorazione, verniciatura,...

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anifatturieri4

Lavorazioni ausiliarie•

Imm

atricolazione•

Controllo qualità

•Pulitura, lavaggio, lucidatura

•Etichettatura

•Im

ballaggio e confezionamento

Trasporto O

gni impianto m

anifatturiero è dotato disistem

i di trasporto (automatico o m

anuale)dei prodotti:

•dal m

agazzino dei prodotti grezzi al primo centro di

lavoro•

da un centro di lavoro al successivo•

dall’ultimo centro di lavoro al m

agazzino deiprodotti finiti

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anifatturieri5

Trasporto M

ezzi di trasporto automatico dei prodotti:

•nastri e rulliere

•ascensori

•carrelli a guida autom

atica–

su binari o piste magnetiche

•m

anipolatori robotici–

fissi o mobili

•“carri-ponte”Trasporto

All’interno dell’im

pianto vengono anchem

ovimentati:

•pallet (vassoi che portano il prodotto)

–tipicam

ente, ricircolano nell’impianto

•utensili

–dal m

agazzino degli utensili alla macchina

–da una m

acchina ad un’altra (utensili condivisi)

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anifatturieri6

Imm

agazzinamento

•M

agazzini servono per:–

accumulo prodotti grezzi/finiti/sem

ilavorati–

accumulo pallet

–accum

ulo utensili–

code in ingresso ad una macchina operatrice

–per assorbire diverse velocità di lavorazione

Esempio: sistem

a manifatturiero

con due centri di lavoro

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anifatturieri7

I sistemi di trasporto

I sistemi di trasporto

Nel presente m

odulo vediamo i dispositivi

usati per la movim

entazione dei prodotti chesono tra i più com

uni negli impianti di

produzione automatizzati.

Scopo: imparare a com

prendere le dinamiche

principali, la tecnologia di base, e gli eventualivincoli im

posti al progetto dell’automazione.

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anifatturieri8

Il pallet•

Dispositivo (vassoio) che porta il prodotto

•Form

a: dipende dal prodotto trasportato!•

Materiale: Legno/M

etallo/Plastica•

Dispositivi di bloccaggio prodotto:

–presenti, se il pallet entra in m

acchina perlavorazione

–assenti, se fa solo trasporto

•C

on informazioni sul tipo di prodotto

–m

emorizzate su pastiglie m

agnetiche

Esempio di pallet

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anifatturieri9

I principali dispositivi•

Nastri e rulli

•Sensori di presenza

•Il blocco

•Il singolarizzatore

•Il sollevatore

Catene e rulliere

Catene di

trasportopallet

Assedella linea

Vistadall'alto

Assedella linea

Vistadall'alto

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anifatturieri10

Sensori di presenza•

Contatti (sw

itch):•

Occorre assicurarsi che il prodotti “tocchi” sem

pre il sensore

•M

agnetici•

Non c’è contatto con il prodotto, m

a devo sapere a qualedistanza m

assima il prodotto si troverà rispetto al sensore e

sono più lenti (fenomeni m

agnetici)

•A

traguardo•

Non c’è contatto e il prodotto può essere di form

e anche molto

diverse

•O

ttici•fotocellule, fotodiodi, fototransistori, telecam

ere

Blocco pallet

•Se la linea di lavorazione ha m

olte stazionidi lavoro che non caricano il prodotto, m

a lolasciano sul sistem

a di trasporto, honecessità di allineare contam

poraneamente

più prodotti e stazioni.

•N

on potendo fermare la linea, posso

“bloccare” i pallet.

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anifatturieri11

Blocco pallet

Assedella linea

catena ditrasporto

palletblocco

Assedella linea

catena ditrasporto

palletblocco

Vista laterale

Singolarizzatore

•In alcuni punti della linea, è opportunoform

are un accumulo di pallet (coda), per

disaccoppiare parti di impianto con velocità

di lavorazione diverse•

E’ quindi necessario, a valle della coda,separare i pallet per perm

etterne lalavorazione o il trasporto individuale

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anifatturieri12

SingolarizzatoreAssedella linea

Assedella linea

Singolarizzatore

Vista laterale

Sollevatore

Pallet

Sollevatore

Catene di

trasporto

Vista laterale

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anifatturieri13

Esempio di linea di lavoro

pallet

nastri


pallet

rulli

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anifatturieri14

Sistemi di m

ovimentazione

Sistemi di m

ovimentazione

Permettono l’esecuzione di m

ovimenti

complessi com

e la rotazione o la traslazionedi un pallet, anche in presenza di bivi o diconvergenze

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anifatturieri15

Girola

Sensori

Catene di

trasporto

Catene

girola

Vista dall'alto

Traslatore

Catene

traslatore

Sensore

Catene di

trasporto

Catene di

trasporto

Posizionebassa

Catene

traslatorePosizionealta

Vista lateraleVista dall'alto

Autom


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anifatturieri16

Ascensore

Sensori

Catene

ascensore

Vista dall'altoVista laterale

Ascensorecondiviso

piano

terrapiano

rialzato

Ascensore singolo

Ascensore

Sensori

Catene

ascensore


Ascensorecondiviso

piano

terrapiano

rialzato

Ascensore singolo

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anifatturieri17

Ascensore

Sensori

Catene

ascensore


Ascensorecondiviso

piano

terrapiano

rialzato

Ascensore singolo

Il centratore


prima del centraggio

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anifatturieri18

Il centratore


al termine del centraggio

Convergenza

Sensori

Catene di

trasporto

Vista dall'alto

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anifatturieri19

Divergenza

Sensori

Catene di

trasporto

Vista dall'alto

Girola doppia per divergenza

Sensori

Catene di

trasporto

Vista dall'altoSensori

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anifatturieri20


Il robot industriale

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anifatturieri21


Sistema la cui struttura m

eccanica ècostituita da sequenze di elem

enti meccanici

rigidi (bracci), connessi da giunti, perperm

etterne il moto relativo.

I giunti sono rotatori (movim

ento relativorotatorio) o prism

atici (movim

ento relativotraslatorio)


Inoltre, è costituito da:–

attuatori, per imprim

ere movim

ento•

elettrici, idraulici, pneumatici

–sensori, per rilevare lo stato del robot odell’am

biente esterno

–unità di governo, per im

postare (programm

are)e controllare i m

ovimenti e perm

etterne laripetibilità

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anifatturieri22

I principali utilizzi•

Trasporto e manipolazione (il prodotto non

cambia le proprie caratteristiche fisiche)

–palletizzazione e depalletizzazione

–carico e scarico di m

acchine e magazzini

–confezionam

ento

•A

ssemblaggio (il prodotto perde identità)

I principali utilizzi•

Lavorazione (il prodotto cambia le proprie

caratteristiche fisiche, e il robot manipola

utensili)–

verniciatura–

saldatura–

taglio laser o con getti di acqua

•M

isura–

collaudo dimensionale

–rilevam

ento di profili

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anifatturieri23

Gradi libertà

•I gradi di libertà di un corpo rigido nellospazio sono 6, corrispondenti ad altrettantepossibilità di m

ovimento (3 traslazioni e 3

rotazioni)

•I gradi di libertà di un robot sono pari alnum

ero dei giunti della sua struttura⇒

coincidono con il numero di param

etri necessari per definire la posizione assunta

Gradi libertà

•U

n robot a 7 gradi di libertà è ridondante,m

a tipicamente nel conto vengono incluse

l’apertura/chiusura delle pinze e lospostam

ento della base mobile.

•Tuttavia, non accade m

ai che base e pinzenon vengono utilizzate in contem

poraneacon gli altri assi, e non servono a definire laposizione della struttura.

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anifatturieri24

La struttura meccanica

•Struttura portante

•si occupa di posizionare un oggetto nello spazio

•si realizza con giunti rotatori o prism

atici

•polso•

si occupa di orientare un oggetto nello spazio•

si realizza solo con giunti rotatori

•organo term

inale•

esegue la lavorazione tipica del robot

La struttura portante•

I movim

enti della struttura portantedefiniscono lo spazio di lavoro–

bastano 3 giunti (giunti principali)!

•A

seconda della tipologia dei suoi giuntiprincipali si possono classificare i robotindustriali in 5 tipi fondam

entali (di seguito indicati a partire dalla base; P=giunto Prism

atico; R=giunto R

otatorio)

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anifatturieri25

Classificazione dei robot

•C

artesiano: PPP (3 giunti prismatici)


•C

ilindrico: PRP

–lo spazio di lavoro è un cilindro

•Sferico: R

RP

–assi di rotazione perpendicolari

–lo spazio di lavoro è una sfera

•Scara: R

RP

–gli assi m

oto sono paralleli

scara

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anifatturieri26


•A

ntropomorfi (R

RR

)

–asse di rotazione del giunto

di base ortogonale agli altri due, paralleli tra loro

Il controllo•

Pianificazione della traiettoria: generazionedelle leggi di m

oto delle variabili diposizione dei giunti, a partire da unadescrizione sintetica del m

oto desiderato.

•C

ontrollo di moto: determ

inazione delleforze e coppie ai giunti necessarie perl’esecuzione delle traiettorie scelte

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anifatturieri27

L’automazione

•O

rganizzazione delle funzioni svolte dalrobot (architettura funzionale) e lorocoordinam

ento con quelle di altri dispositivi

•L’architettura funzionale prevedetipicam

ente 3 livelli gerarchici:–

azioni (apri pinza, vai alla posizione X)

–com

piti (afferra, rilascia, spostati)–

missione (deposita oggetto nell’arm

adio)

Problematiche di autom

azione•

Definizione dei com

piti del robot

•C

oordinamento con altri com

ponenti diim

pianto (macchine operatrici)

•C

ooperazione con altri robot•

“passamano” di prodotti

•lavorazioni a più robot

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anifatturieri28

Esempio di m

anipolatori

Esempio di m

anipolatori

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