Riassunto analitico
Oggigiorno, per cercare di soddisfare la necessità di una produzione flessibile e modulare delle industrie, i servomeccanismi in posizione controllata stanno diventando un elemento chiave nelle fabbriche di produzione. Questi, infatti, sono principalmente utilizzati nei sistemi robotici attuati, nelle macchine di lavoro, nelle macchine automatizzate per la produzione e nel packaging. I servomeccanismi sono tipicamente composti da un riduttore ad alta precisione, in modo tale da garantire un’elevata coppia in uscita e specifici movimenti. Tale componente introduce degli errori all’interno della trasmissione meccanica, complicando ulteriormente l’azione del controllore. Di conseguenza, le prestazioni esaminate dei servo-meccanismi vengono assunte con un significato pratico per il progresso dell’intera strumentazione dell’industria di produzione. Per valutare adeguatamente tali errori del servomeccanismo, il sistema di misurazione impiegato deve essere capace di simulare condizioni reali di lavoro dell’industria. A tal proposito, questo elaborato rappresenta un resoconto riguardo lo sviluppo di un banco prova con carico attivo, in particolare uno strumento meccatronico programmato con la possibilità di esercitare un carico personalizzato con un comportamento dinamico. Tale sistema proposto, consistente di un servomotore e un riduttore Rotary Vector, è integrato all’interno di una strumentazione già esistente ed è controllato in coppia attraverso un Programmable Logic Controller (PLC). La tesi dà una descrizione del comportamento del riduttore impiegato per il carico attivo, andando a definire una procedura per la stabilizzazione del sistema e valutando l’influenza della temperatura del lubrificante sulla coppia resistente in funzione della velocità. Successivamente, si andrà ad implementare un controllo in catena chiusa e la relativa calibrazione del processo, attraverso lo svolgimento di molteplici test, allo scopo di poter realizzare un esperimento in grado di emulare il comportamento dinamico del giunto di un robot industriale, imponendo una movimentazione point-to-point all'end-effector.
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Abstract
Nowadays, to meet the need for flexible and modular manufacturing systems, position-controlled Servo-Mechanisms (SMs) have become the core elements of almost every production plant. SMs are mainly used to actuate robotic systems, machine tools and automated machineries for manufacturing and packaging. To match specific motion and torque requirements, typical SM arrangements comprise precision reducers, which introduce errors in the mechanical transmission and further complicate the controller action. As a consequence of this, the SMs performance testing is assuming important practical significance for the progress of the entire equipment manufacturing industry. To properly assess the SM behavior, the employed measuring system must be able to simulate the time-varying working conditions encountered in real industrial environments. In this context, the paper reports about the development of an active loading apparatus, namely a programmable mechatronic device that can deliver custom load in a highly dynamic manner. The proposed system, consisting of a servomotor and a rotating vector reducer, is integrated within an existing instrumented test-rig and is controlled in torque mode via a programmable logic controller. The thesis gives a description of the reducer’s behavior of the load system. Moreover, this dissertation defines a method to stabilize this system and analyses the influence of temperature of lubricant on the friction torque depending on velocity. Next, this thesis carries out a closed-loop control and the calibration of this one. Many tests are carried out, studying many possible improvements and development of the system. The future scope will be to develop a test emulating the dynamic behavior of the industrial robot’s joint when imposing a standard point-to-point movement at the end-effector.
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