Minimaster in Meccatronica - Corso Base

MECMMA01

Docenti

Prof. Giorgio Figliolini
Associato di Meccanica Applicata alle Macchine
Abilitazione Scientifica - P.O. di M.A.M.
Docente di M.A.M. (Laurea) e Progettazione di Meccanismi (Laurea Magistrale)
DICeM - Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica
Università di Cassino e del Lazio Meridionale

Prof. Massimo Sorli
Ordinario di Meccanica Applicata alle Macchine
Docente di Meccatronica (Laurea Magistrale) e Servosistemi Meccanici
(Dottorato)
DIMEAS - Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale (Direttore)
Politecnico di Torino

Ing. Pierluigi Rea
Abilitazione Scientifica - P.A. di M.A.M.
DICeM - Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica
Università di Cassino e del Lazio Meridionale

Descrizione introduttiva

La meccatronica è la disciplina ingegneristica in cui convergono sinergicamente meccanica di precisione, controllistica, elettronica e informatica. Un sistema meccatronico è costituito da un sistema meccanico con attuazione elettrica, idraulica o pneumatica, che è controllato elettronicamente al fine di soddisfare definite specifiche funzionali. Un sistema di sensori consente la chiusura dell’anello di controllo. Inoltre, un sistema meccatronico è composto da diversi sottosistemi con differenti caratteristiche fisiche, che derivano da fenomeni meccanici, elettromagnetici, termodinamici e fluidodinamici, i quali devono interagire in modo sinergico al fine di rispettare i requisiti di funzionalità richiesti in fase di progetto.

La meccatronica trova importanti applicazioni nel mondo dei trasporti (settori automobilistico, ferrotranviario, aerospaziale), nel campo dell’automazione industriale (macchine utensili, centri di lavoro, sistemi di movimentazione) e della robotica (robot industriali, umanoidi, “pet ” robot ), della domotica (dispositivi e impianti intelligenti) e della medicina (protesi e riabilitazione).

Il corso di minimaster TCN in meccatronica affronta le problematiche riguardanti i sistemi meccatronici che costituiscono i dispositivi di attuazione controllata, impiegati per la generazione e il controllo di grandezze meccaniche quali la posizione, la velocità, la pressione, la portata, la forza, ecc, presenti nei servosistemi meccanici e nell'automazione industriale. Vengono in particolare analizzati i componenti che costituiscono un generico servosistema, quali i componenti di interfaccia e di regolazione della potenza, considerando tipiche attuazioni elettriche, pneumatiche ed idrauliche, i componenti di attuazione rotativa e lineare, i componenti di sensorizzazione, descrivendo le tipologie costruttive e funzionali degli strumenti atti al rilievo delle tipiche grandezze fisiche e meccaniche.

L'eccezionale esperienza dei docenti scelti (G. Figliolini, P. Rea – Università degli Studi di Cassino e M. Sorli - Politecnico di Torino), comprovata dai successi delle loro numerose collaborazioni industriali e scientifiche, è la migliore garanzia che TCN può offrire ai fruitori del corso. La metodologia di insegnamento prevede utilizzo di esempi applicativi durante lo svolgimento delle lezioni. Questi saranno sfruttati anche per introdurre metodologie complesse senza ricorrere ad un eccesso di formalismo matematico.

Programma

Prima Giornata (Prof. Sorli) ore 9.00-18.00
Definizione di sistema meccatronico. Principali componenti: attuazione, sensorizzazione, interfacciamento, controllo. Tipologie di attuazione: elettrica, pneumatica e oleoidraulica. Modellazione di sistemi meccanici e meccatronici. Controllo dei sistemi meccanici: Sistemi del primo e del secondo ordine; Analisi della risposta a gradino e della risposta in frequenza; Funzioni di trasferimento; Sistemi in retroazione. Esempi applicativi.

Secondo Giornata (Prof. Figliolini) ore 9.00-18.00
Dispositivi e sistemi elettromeccanici. Motori elettrici e azionamenti. Caratteristiche meccaniche motori-utilizzatori. Accoppiamento motore-carico diretto e indiretto. Modellazione meccatronica e analisi dei transitori. Trasmissione del moto: Riduttori di velocità (rotismi ordinari e/o epicicloidali, cyclo, harmonic-drive); Vite-madrevite (ricircolo di sfere e di rulli); Cinghie e catene; Giunti e frizioni. Esempi applicativi.

Terza Giornata (Prof. Figliolini) ore 9.00-18.00
Dispositivi e sistemi elettropneumatici. Cilindri e valvole di potenza. Valvole ausiliarie. Schemi funzionali e circuiti. Sistemi automatici digitali. Valvole digitali e valvole continue. Valvole proporzionali in pressione e in flusso. Valvole digitali modulate. Modellazione meccatronica di valvole digitali e proporzionali. Identificazione sperimentale e simulazione. Servosistemi pneumatici: Controllo pressione / forza; Controllo posizione / velocità. Esempi applicativi.

Quarta Giornata (Prof. Figliolini, Ing. Rea) ore 9.00-18.00
Dispositivi e sistemi oleoidraulici. Gruppo di alimentazione. Valvole digitali e proporzionali. Schemi funzionali e circuiti. Servovalvole jet-pipe e flapper -
nozzle. Modellazione meccatronica e simulazione. Servosistemi idraulici: Controllo pressione / forza; Controllo posizione / velocità. Esempi applicativi

Quinta Giornata (Ing. Rea) ore 9.00-18.00
Dispositivi di regolazione e controllo. Controllori digitali e PLC: Principio di funzionamento e programmazione (Ladder Diagram, Instruction List, Functional Block Diagram, Structured Text, GRAFCET). Controllori PID. Sistemi di sensorizzazione: Sensori resistivi, piezoresistivi, induttivi, LVDT, effetto Hall, piezoelettrici. Esempi applicativi con utilizzo di apparecchiature sperimentali.