Didattica - Università degli Studi di Padova

Syllabus

Prerequisiti:	Conoscenze di base di Meccanica Applicata alle Macchine (cinematica e dinamica dei corpi rigidi e dei meccanismi) e di Controlli Automatici (trasformata di Laplace, diagrammi di Bode)
Conoscenze e abilita' da acquisire:	Conoscere i componenti fondamentali di un sistema meccatronico. Conoscere il concetto di integrazione di meccanica ed elettronica nelle macchine automatiche. Conoscere i criteri fondamentali per la progettazione funzionale delle macchine automatiche. Saper analizzare, dimensionare e valutare semplici sistemi meccatronici.
Modalita' di esame:	Prova scritta con domande aperte ed esercizi
Criteri di valutazione:	Comprenzione degli argomenti svolti. Capacità di effettuare in modo quantitativo il dimensionamento di massima di un attuatore. Capacità di scrivere modelli di sistemi meccatronici ed utilizzarli per il dimensionamento della principale componentistica elettro-meccanica e per la sintesi del controllore.
Contenuti:	1) INTRODUZIONE AL CORSO Automazione fissa, programmabile e flessibile; macchine automatiche, robot industriali Meccatronica e progettazione meccatronico Schema e architettura di una macchina automatica. 2) MODELLISTICA DINAMICA DI SISTEMI MECCANICI PER L’AUTOMAZIONE Sistemi ad un grado di libertà: inerzia ridotta, bilancio di potenze per la scrittura delle equazioni del moto; modellistica di sistemi a un grado di libertà con uno o più stadi di trasmissione; Rendimento, moto diretto e retrogrado, irreversibilità. Modellistica di sistemi a un grado di libertà in presenza di perdite di potenza Cenni al modello dell’attrito Le vibrazioni nei sistemi meccanici: l'oscillatore semplice smorzato; pulsazione naturale e smorzamento relativo; risposta libera e forzata; risposta in frequenza; risposta in frequenza di un sistema a 2 gradi di libertà e due masse; cenni all’analisi modale. Esercizi 3) RIDUTTORI PER L’AUTOMAZIONE * Riduttori epicicloidali: dimensionamento e scelta * Non idealità nelle trasmissioni: backlash, isteresi, rendimento, elasticità * HarmonicDrive, CycloDrive: caratteristiche * Confronto, campi di applicazione e criteri di scelta * Esercizi numerici sul dimensionamento di un riduttore epicicloidale 4) GENERAZIONE DEL MOTO LINEARE Viti a ricircolo di sfere: principio di funzionamento, tipologie, caratteristiche, casi d’uso; limiti al passo e al diametro, durata, altri parametri di scelta, esercizi numerici di dimensionamento e verifica. Viti a rulli epicicloidali Attuatori a cinghia Pignone-cremagliera Cenni agli attuatori oleodinamici e pneumatici 5) LEGGI DI MOTO Definizioni, criteri di scelta; scalatura;lLeggi elementari e ottimizzate; composizione leggi di moto; effetti legati all’elasticità Camme elettroniche: definizioni, utilizzo, motivazioni; Casi applicativi camme elettroniche: imbottigliatrice, taglio al volo lineare, taglio al volo rotativo. 6) SCELTA INTEGRATA MOTORE ELETTRICO E TRASMISSIONE Richiami di motori elettrici per l’automazione: motori CC, passo-passo, brushless, motori torque, asincroni comandati da inverter, attuatori elettrici lineari Curve caratteristiche del motore brushless: criteri di scelta e dimensionamento Scelta del rapporto di trasmissione Approccio integrato di pianificazione +scelta motore/convertitore + riduttore Esercitazioni al calcolatore Esercizi numerici 7) CONTROLLO DELL’ASSE ELETTRO-MECCANICO IN SISTEMI MECCATRONICI Specifiche dei sistemi di controllo, richiamo a definizioni di base della teoria dei controlli Architetture di controllo e supervisione: plc, controlli numerici e controllo assi Modello e schema a blocchi del circuito di armatura del motore in cc Architettura dello schema di controllo Controllo PI di corrente Controllo PI velocità Controllo P di posizione * Azioni in feedforward * Cenni agli effetti dell’elasticità, architetture co-locate vs non co-locate 8) SENSORI PER LA MECCATRONICA Introduzione alla misura: campionamento (teorema di Shannon, aliasing) e quantizzazione. Encoder (incrementali, assoluti, lineari, sinusoidali), LVDT Sensori di prossimità e ottici Accelerometro *Stima della velocità
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento:	Metodo didattico tradizionale alla lavagna, integrato con filmati e videoproiezioni di materiale tecnico.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:	Tutto il materiale didattico sarà reso disponibile nella piattaforma “moodle” (https://elearning.unipd.it/dtg/). Il materiale di studio comprende: - dispense delle lezioni redatte dal docente; - esercizi per la preparazione all’esame; - articoli di riviste internazionali; - cataloghi tecnici di componentistica commerciale; - eventuale codice software.
Testi di riferimento:	Marco Giovagnoni, Vibrazioni meccaniche. padova: Edizioni libreria Cortina, 2000. G.Legnani, M. Tiboni, R. Adamini, D. Tosi, Meccanica degli Azionamenti - Vol.1 Azionamenti Elettrici. --: --, --.