Cinematica multipolare 6gdl

Prototipo di sistema di taglio adatto a lavorazioni quali taglio plasma, taglio laser e taglio acqua. La qualità principale che contraddistingue questa soluzione è la suddivisione  dello sforzo (coppie, accelerazione, velocità), su più assi polari ridondanti saldamente fissati alla base. Grazie al lavoro svolto in collaborazione con il dipartimento di Ingegneria Aerospaziale del Politecnico di Milano, pubblicato alla  conferenza internazionale sui software multi-body (The 2th Joint International Conference on Multi-body System Dynamics - IMSD 2012), le traiettorie, siano esse per utensile a testa verticale o inclinata, vengono eseguite a velocità costante, sia nei percorsi rettilinei, sia nei repentini cambi di direzione (es. spigoli) con tutti i benefici che questo risultato comporta. Su richiesta di un cliente stiamo testando i movimenti necessari per le operazioni di taglio plasma e bisellatura a 45° su un percorso quadrato di 800mm. Con il nostro sistema puntiamo ad ottenere traiettorie a velocità costante che quindi non necessitano di variazione nell’intensità di erogazione del plasma, descrivono degli spigoli netti e producono una qualità di taglio nettamente superiore agli standard attuali.

 

 

 

Il video indicato in questo link  mostra una traiettoria di test in cui la torcia di taglio è sostituita da un pennarello in movimento alla velocità richiesta di 10 mm/s.
E’ importante sottolineare la volontà di limitare al massimo le risorse necessarie alla costruzione della meccanica con l’obiettivo di studiare e valutare l’eseguibilità delle traiettorie anche in condizioni sfavorevoli in modo da ottenere le informazioni necessarie per realizzare un prodotto dal costo molto competitivo; il prototipo in questione infatti è stato realizzato con dei semplici motori stepper da 1 Nm, elementi di trazione rotante da 100Kg e catene meccaniche per la trasmissione del moto. Nonostante questi limiti costruttivi, il risultato ha risposto alle attese, anzi dimostra la bontà del progetto ed evidenzia gli ampi margini di miglioramento ottenibili. Al fine di eseguire le traiettorie di lavorazione, abbiamo collaborato con l’Istituto di Ingegneria Aerospaziale ad un algoritmo di dinamica per sistemi multipolari. L’algoritmo contenente il modello riceve la descrizione digitale della traiettoria richiesta, che può essere in formato grafico cad-cam, la scompone, e genera per ogni singolo motore e quindi, per ogni singolo asse, il movimento associato nel tempo. Numericamente la traiettoria del video è stata calcolata per una lavorazione a 800 mm/s ( che non rappresenta assolutamente un limite superiore ), poi rallentata durante l’esecuzione per soddisfare i vincoli imposti.

Le coppie in figura mostrano il confronto tra due modi di realizzare lo stesso percorso, ottenuto inserendo parametri diversi nell’algoritmo di calcolo. Nel primo caso, portando al limite la dinamica, otteniamo un movimento più violento, caratterizzato da coppie e velocità angolari eccessive, il secondo caso mostra invece una dinamica fluida, con coppie e quindi forze limitate. Questo dimostra come l’algoritmo di calcolo si possa adattare a necessità diverse per sistemi diversi, oltretutto è da evidenziare il fatto che entrambe le traiettorie siano state eseguite correttamente dalla meccanica realizzata, il video di esempio infatti mostra il caso più difficile (grafici superiori), in cui ai motori è richiesto lo sforzo maggiore.

La stessa tecnologia puo' essere sfruttata costruendo strutture diverse con caratteristiche diverse. L'esempio seguente realizzato dalla societa' Alpha Progetti mostra come ottenere una testa di taglio in cinematica multipolare, minimizzando gli ingombri a alleggerendo gli elementi.

Lo studio pubblicato relativo alla dinamica di movimento è scaricabile a questo LINK

Articolo relativo al taglio laser pubblicato sul numero di maggio 2013 di Lamiera LINK