Componenti della struttura portante Profilati
Per la realizzazione della struttura vengono utilizzati tre tipi di profilati modulari: profilato1 dimensioni mm 60×60, profilato2 dimensioni mm 60×90. profilato3 dimensioni mm 20×20 1. Area comune Profilato 1 Lunghezza (mm) Quantità 347 2 452 2 (elementi a 45°) 490 2 630 1 Tot. 3208 mm Profilato 2 Lunghezza (mm) Quantità 490 2 510 2 890 4 Tot. 5560mm Profilato 3 Lunghezza (mm) Quantità 292 6 Tot. 1752 mm
2. Area dedicata robot scara Profilato 1 Lunghezza (mm) Quantità 510 4 550 4 890 4 Tot. 7800 mm
3. Rastrelliera robot scara Profilato 1
330 2 490 1 550 4 890 3 1000 2 Tot. 8020 mm Profilato 2 Lunghezza (mm) Quantità 490 1 890 2 Tot. 2270 mm 4. Sostegno robot Profilato 2 Lunghezza (mm) Quantità 260 4 890 2 198 1 Tot. 3018 mm
5. Area dedicata robot antropomorfo Profilato 1 Lunghezza (mm) Quantità 510 4 550 6 703 4 890 6 Tot. 13492 mm
6. Rastrelliera robot antropomorfo Profilato 1 Lunghezza (mm) Quantità 550 4 890 3 1235 4 Tot. 9810 mm
7. Elementi frontali a 45° Profilato 1
Lunghezza (mm) Quantità
665 2
Tot. 1330 mm
In totale sono necessari 43660mm di profilato tipo1, 10848 mm del tipo 2, 1800 mm del tipo 3. Profilato 1 Lunghezza (mm) Quantità 330 2 347 2 452 2 490 3 510 8 550 18 630 1 665 2 703 4 890 16 1000 2 1235 4 Profilato 2 Lunghezza (mm) Quantità 490 3 510 2 890 8 260 4 198 1 Profilato 3 Lunghezza (mm) Quantità 292 6
Il DIMNP possiede attualmente dei profilati del tipo 2 delle seguenti lunghezze:
- 1210 6
- 890 4
Questi profilati verranno tagliati a misura e riutilizzati nella struttura portante. Non devono essere acquistati dunque profilati tipo 2.
Squadre a 45°
Per il collegamento tra montanti e traverse si utilizzeranno elementi angolari a 45° da montare sui profilati mediante viti appositamente sagomate e dadi.
Presso la cella attuale sono presenti: - 9 squadre da 40 mm - 10 squadre da 100 mm - 5 ancoraggi
le squadre da utilizzare per realizzare la struttura sono:
156 squadre 60x60
10 squadre 90x90
Di seguito la tabella con l’elenco dei prodotti BOSCH da acquistare
BOSCH
articolo quantità costo unitario sconto totale
profilato 60x60 43,6 30,46 6% 1248,37264 profilato 20x20 1,8 4,36 6% 7,37712 tagli 70 1,3 6% 85,54 squadretta 156 3,7 6% 542,568 piede M12x85 D58 16 6,92 6% 104,0768 angolare di fondazione 15 9,24 6% 130,284 dadi a martello M4 6 0,43 6% 2,4252 vite a martello M8x20 700 0,48 6% 315,84 tassello 15 0,98 6% 13,818 giunto angolare 8 25,58 192,3616 totale 2642,66336
1 Calcolo corsa verticale per il montaggio
hgripper:=90
hcambiogripper:=42 31+
h:=hgripper hcambiogripper+
h= 1.63 10× 2 ingombro dei sistemi indicati il piano della piastra si trova a 60 mm sul profilato
l'altezza utile di lavoro è calcolata come la differenza tra il valore della distanza profilato-centro flangia e l'ingombro sopra calcolato
hlav:=402−h hlav= 2.39 10× 2
2 mm
∆xy = −1.1×10−2
∆xy:=b b cos− ⋅
( )
β −c⋅βerrore sul piano x-y allo sbraccio massimo mm
∆z= −3.798×10−2
∆z:=ζr b β− ⋅ +
(
c cos⋅( )
β −c)
posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra c:=300
allungamento massimo del braccio mm
b:=1000
errore in direzione z in corrispondenza della flangia al massimo sbraccio rad β = 3.667 10× −5 β ζ25 ζ24− l := ζ24:=−0.67334 10⋅ -2
spostamento verticale dei nodi di estremità della piastra di collegamento tra robot SCARA e traverse.
ζ25:=0.41213 10⋅ -2
distanza tra i nodi l:=296
rotazione del corpo del robot attorno all'asse y mm
ζr:=−0.13060 10⋅ -2
abbassamento corpo robot ROBOT
Area di lavoro comune
Analisi statica vincoli cerniere
I valori delle deformazioni nelle varie direzioni sono state calcolate col metodo FEM, modellando le varie parti della struttura come travi spaziali, con costanti reali e proprietà del materiale da catalogo.
3
∆xy = −1.1×10−2 mm
PIASTRA FORATA rotazione piastra forata
ζdx:=−0.11359 10⋅ -1 nodo 107 ζsx:=−0.74267 10⋅ -2 nodo 3107 α ζdx ζsx− 570 := α =−6.899×10−6 rad
errore angolare massimo relativo tra asse flangia e asse dei fori della griglia
θ:=β α−
errore angolare sul riferimento 5*10-4
θ =4.357 10× −5 rad
− errore sul piano x-y allo sbraccio minimo
c:=0 posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra
∆xy:=b b cos− ⋅
( )
β −c⋅β ∆xy= 6.724 10× −7 mmerrore sul piano x-y allo sbraccio minimo
b:=316 sbraccio minimo
c = 0 posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra
∆xy:=b b cos− ⋅
( )
β −c⋅β ∆xy = 2.125 10× −7 mmerrore sul piano x-y allo sbraccio minimo
c:=300 posizione verticale della flposizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra angia rispetto al piano della piastra
4 b:=1000
errore sul piano x-y allo sbraccio massimo con centro flangia alla quota massima c:=300 posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra
∆xy:=−
(
b cos⋅( )
β1 −b)
+c⋅β1 ∆xy = −4.38×10−3 mmerrore sul piano x-y allo sbraccio massimo con centro flangia alla quota minima
c:=0 posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra
∆xy:=−
(
b cos⋅( )
β1 −b)
+c⋅β1 ∆xy = 1.066 10× −7 mmb:=316
errore sul piano x-y allo sbraccio minimo con centro flangia alla quota massima
c:=300 posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra Area di lavoro SCARA
abbassamento corpo robot
ζr1:=−0.25521 10⋅ -2 mm
rotazione del corpo del robot attorno all'asse x l:=296 distanza tra i nodi
ζ25:=−0.61452 10⋅ -2 spostamento verticale dei nodi di estremità della piastra
di collegamento tra robot SCARA e traverse.
ζ22:=0.18236 10⋅ -2 β1 ζ25 ζ22+
l
:=
β1= −1.46×10−5 rad
errore in direzione z in corrispondenza della flangia al massimo sbraccio
∆z:=ζr1 b β1+ ⋅ +
(
c cos⋅( )
β1 −c)
5 Analisi statica vincoli incastri
Area di lavoro comune ROBOT
abbassamento corpo robot
ζr:=−0.16208 10⋅ -2 mm
rotazione del corpo del robot attorno all'asse y
l:=296 distanza tra i nodi
ζ25:=0.25555 10⋅ -2 spostamento verticale dei nodi di estremità della piastra
di collegamento tra robot SCARA e traverse.
ζ24:=0.57971 10⋅ -2 rad α =2.47 10× −6 α ζsup ζinf− 300 := ζinf:=−0.51301 10⋅ -2 ζsup:=−0.43892 10⋅ -2
rotazione piastra forata attorno all'asse x PIASTRA FORATA (nell'area comune)
mm
∆xy = 3.368 10× −8
∆xy:=−
(
b cos⋅( )
β1 −b)
+c⋅β1posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra c:=0
errore sul piano x-y allo sbraccio minimo con centro flangia alla quota minima mm
∆xy = −4.38×10−3
6
∆xy:=b b cos− ⋅
( )
β −c⋅β ∆xy = 5.997 10× −8 mmerrore sul piano x-y allo sbraccio minimo
b:=316 sbraccio minimo
c =0 posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra
∆xy:=b b cos− ⋅
( )
β −c⋅β ∆xy =1.895 10× −8 mmerrore sul piano x-y allo sbraccio minimo
c:=300 posizione verticale della posizione verticale della flangia rispetto al
piano della piastra angia rispetto al piano della piastra
∆xy:=b b cos− ⋅
( )
β −c⋅β ∆xy =3.285 10× −3 mm PIASTRA FORATA β ζ25 ζ24− l := β = −1.095×10−5 raderrore in direzione z in corrispondenza della flangia al massimo sbraccio b:=1000 mm allungamento massimo del braccio
c:=300 posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra
∆z:=ζr b β− ⋅ +
(
c cos⋅( )
β −c)
∆z =9.331 10× −3 mm
errore sul piano x-y allo sbraccio massimo
∆xy:=b b cos− ⋅
( )
β −c⋅β ∆xy = 3.285 10× −3 mmerrore sul piano x-y allo sbraccio minimo
7 rotazione del corpo del robot attorno all'asse x
l:=296 distanza tra i nodi
ζ25:=−0.57042 10⋅ -2 spostamento verticale dei nodi di estremità della piastra
di collegamento tra robot SCARA e traverse.
ζ22:=0.17498 10⋅ -2 β1 ζ25 ζ22+
l
:=
β1= −1.336×10−5 rad
errore in direzione z in corrispondenza della flangia al massimo sbraccio
∆z:=ζr1 b β1+ ⋅ +
(
c cos⋅( )
β1 −c)
∆z= −6.541×10−3 mm b:=1000
errore sul piano x-y allo sbraccio massimo con centro flangia alla quota massima c:=300 posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra PIASTRA FORATA
rotazione piastra forata
ζdx:=0.84203 10⋅ -2 ζsx :=−0.54915 10⋅ -2 α ζdx ζsx− 570 := α = 2.441 10× −5 rad
errore angolare massimo relativo tra asse flangia e asse dei fori della griglia
θ:=β α−
θ = −3.536×10−5 rad errore angolare sul riferimento 5*10-4
Area di lavoro SCARA ROBOT
abbassamento corpo robot
8 rad α = 1.36 10× −6 α ζsup ζinf− 300 := ζinf:=−0.51507 10⋅ -2 ζsup:=−0.47426 10⋅ -2
rotazione piastra forata attorno all'asse x PIASTRA FORATA (nell'area comune)
mm
∆xy = 2.82 10× −8
∆xy:=−
(
b cos⋅( )
β1 −b)
+c⋅β1posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra c:=0
errore sul piano x-y allo sbraccio minimo con centro flangia alla quota minima mm
∆xy = −4.008×10−3
∆xy:=−
(
b cos⋅( )
β1 −b)
+c⋅β1posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra c:=300
errore sul piano x-y allo sbraccio minimo con centro flangia alla quota massima b:=316
mm
∆xy =8.924 10× −8
∆xy:=−
(
b cos⋅( )
β1 −b)
+c⋅β1posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra c:=0
errore sul piano x-y allo sbraccio massimo con centro flangia alla quota minima mm
∆xy =−4.008×10−3
9 è stata effettuata anche la verifica a deformazione dovuta ad azioni impulsive, che,
si considera siano dovute alle fasi di accelerazione e decelerazione del robot SCARA.
v:=5.120 m
s velocità massima interpolata
t:=0.5 s tempo di arresto ipotizzando una decelerazione
costante fino a velocità nulla
a v t := a=1.024 10× 1 m s2 accelerazione m:=35 kg I:=m v⋅ impulso risultante F I t := F =3.584 10× 2 forza impulsiva Analisi dinamica Caratterizzazione vincoli squadra 60
a:=0.006 spostamento lungo x estremo superiore
b:=0.28 10⋅ −5 spostamento lungo x estremo inferiore
φ a b−
60
:=
φ = 9.995 10× −5 rotazione superifcie di contatto squadra 90
a:=0.08 spostamento lungo y estremo superiore
b:=−0.273⋅10−6 spostamento lungo y estremo inferiore
ψ a b−
90
:=
10
δxcorr :=−0.27600 10⋅ -1 nodo 31000 δymax:=0.64261 10⋅ -1
massimo spostamento in direzione y rad
θ = −1.344×10−4
θ δX δx−
296
:=
rotazione piastra forata attorno all'asse verticale
δY:=0.63125 10⋅ -1
spostamento del nodo in corrispondenza del collegamento tra traversa inferiore del robot e traversa di sostegno della piastra forata (nodo9)
δX:=−0.22233 10⋅ -1
δy:=0.63075 10⋅ -1
spostamento del nodo in corrispondenza del collegamento tra traversa superiore del robot e traversa di sostegno della piastra forata (nodo 5)
δx:=0.17544 10⋅ -1
forza lungo y
sono state analizzate due condizioni
C1= 1.075 10× 5 deve essere positiva e attorno a y se fx positiva e negativa e attorno a x se fy è positiva
C1:=F⋅300 coppia attorno all'asse, nel piano orizzontale, ortogonale a quello della forza.
Nmm
C= 3.584 10× 5 (deve essere positiva se fy negativa e fx positiva)
C:=F b⋅
mm b:=1000
La corrispondente coppia impulsiva è calcolata a partire da questo valore di forza applicata al massimo sbraccio
11 questi valori deformazione sono inferiori della ripetibilità del robot articolato, che
è di 0,1 mm, per tanto non sono tali da impedire le corrette operazioni di montaggio.
δycorr :=0.66885 10⋅ -1 nodo 20
mm
δxmax:=0.75021 10⋅ -1
massimo spostamento in direzione x rad
θ = 1.563 10× −4
θ δX δx−
296
:=
rotazione piastra forata attorno all'asse verticale
δY:=−0.32900 10⋅ -1
spostamento del nodo in corrispondenza del collegamento tra traversa inferiore del robot e traversa di sostegno della piastra forata (nodo9)
δX:=0.57027 10⋅ -1
δy:=−0.32981 10⋅ -1
spostamento del nodo in corrispondenza del collegamento tra traversa superiore del robot e traversa di sostegno della piastra forata (nodo 5)
δx:=0.10760 10⋅ -1
12 forza di contatto sul cilindro
Fc 1500 4cos π 4 ⋅ := Lc1:=40 lunghezza cilindro raggio cilindro rc :=10
Il contatto è stao modellato come quello tra un cilindro e un piano Cilindro cava a V− Pressione di contatto Mpa p= 1.593 10× 3 p 0.578 3 F 1 rs 2 ⋅ ∆2 ⋅ := ∆ 1 ν1 2 − E1 1−ν22 E2 + := ν2:=ν1 rapporto di Poisson ν1:=0.3 contatto acciaio-acciaio E2:=E1
modulo di elasticità della sfera E1:=210000
F =3.536 10× 2
N puntuale su tre punti
F 750 3cos π 4 ⋅ := raggio circonferenza rc :=10.5 Lc:=rs⋅ π2 rs:=15
è stao considerato che il contatto tra sfera e cono avvenga attraverso un numero minimo di tre punti
Sfera cono−
13 p 0.564 Fc 1 rc ⋅ Lc⋅∆ ⋅ := p = 1.437 10× 2 pressione di contatto b 1.13 Fc⋅∆ Lc 1 rc ⋅ ⋅ := b = 2.495 10× −2 larghezza dell'impronta
Per boccola e inserto è stato scelto un acciaio al carbonio C50 (UNI EN 10083/1), che viene portato a una durezza superficiale di 55 HRC mediante un processo di tempra che corrisponde a un carico di rottutura (superficiale) di circa 1955 Mpa.