LAYOUT CELLA

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

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

(7)

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

(8)

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

(9)

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

(10)

(11)

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

(12)

2 mm

∆xy = −1.1×10−2

∆xy:=b b cos− ⋅

( )

β −c⋅β

errore 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.

(13)

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

( )

β −c⋅β ∆xy= 6.724 10× −7 mm

errore sul piano x-y allo sbraccio minimo

b:=316 sbraccio minimo

c = 0 posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra

( )

β −c⋅β ∆xy = 2.125 10× −7 mm

c:=300 posizione verticale della flposizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra angia rispetto al piano della piastra

(14)

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 mm

errore sul piano x-y allo sbraccio massimo con centro flangia alla quota minima

∆xy:=−

(

b cos⋅

( )

β1 −b

)

+c⋅β1 ∆xy = 1.066 10× −7 mm

b:=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

)

(15)

5 Analisi statica vincoli incastri

Area di lavoro comune 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}

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⋅β1

errore sul piano x-y allo sbraccio minimo con centro flangia alla quota minima mm

∆xy = −4.38×10−3

(16)

6

( )

β −c⋅β ∆xy = 5.997 10× −8 mm

b:=316 sbraccio minimo

c =0 posizione verticale della flangia rispetto al piano della piastra

( )

β −c⋅β ∆xy =1.895 10× −8 mm

c:=300 posizione verticale della posizione verticale della flangia rispetto al

piano della piastra angia rispetto al piano della piastra

( )

β −c⋅β ∆xy =3.285 10× −3 mm PIASTRA FORATA β ζ25 ζ24− l := β = −1.095×10−5 rad

errore in direzione z in corrispondenza della flangia al massimo sbraccio b:=1000 mm allungamento massimo del braccio

∆z:=ζr b β− ⋅ +

(

c cos⋅

( )

β −c

)

∆z =9.331 10× −3 mm

errore sul piano x-y allo sbraccio massimo

( )

β −c⋅β ∆xy = 3.285 10× −3 mm

(17)

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}

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

(18)

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⋅β1

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⋅β1

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⋅β1

errore sul piano x-y allo sbraccio massimo con centro flangia alla quota minima mm

∆xy =−4.008×10−3

(19)

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

:=

(20)

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

(21)

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

(22)

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−

(23)

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.

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)