Meccatronica: fondamenti e applicazioni

DESCRIZIONE DEL CORSO

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).

OBIETTIVI DEL CORSO

Il corso di meccatronica affronta da un punto di vista tecnico e descrittivo/funzionale le problematiche riguardanti i sistemi meccatronici che costituiscono i dispositivi di attuazione controllata, che si trovano nei servosistemi meccanici e nell’automazione industriale. Vengono in particolare descritti dal punto di vista funzionale, i principali componenti che costituiscono un generico servosistema, quali gli attuatori con i rispettivi dispositivi di azionamento, il sistema di sensorizzazione ed il controllore, anche in relazione alle modalità di gestione e programmazione. Sono previsti diversi esempi applicativi in cui si rivolge particolare attenzione agli aspetti funzionali, piuttosto che a quelli fisico-matematici, e alla modellazione e conseguente simulazione a calcolatore.

DESTINATARI DEL CORSO

Il corso di meccatronica è principalmente rivolto ai tecnici, periti o ingegneri di primo o secondo livello, che operano nel campo dei sistemi  meccatronici con l’obiettivo primario di acquisire o migliorare le proprie competenze tecniche trasversali e interdisciplinari.

COMPETENZE CHE SI ACQUISISCONO

Le competenze che i discenti acquisiranno tramite il corso in meccatronica sono una buona conoscenza dei principali componenti che costituiscono un servosistema idraulico, pneumatico o elettromeccanico, nonché la comprensione delle modalità di regolazione del servosistema in relazione alle prestazioni statiche e dinamiche richieste dalla specifica applicazione.

PROGRAMMA

1° Giornata

Definizione di sistema meccatronico. Principali componenti: attuazione, sensorizzazione, interfacciamento, controllo. Tipologie di attuazione: elettrica, pneumatica e oleoidraulica. 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.

2° Giornata

Dispositivi e sistemi oleoidraulici. Valvole digitali e proporzionali: caratteristiche meccatroniche costruttive e analisi delle prestazioni statiche e dinamiche. Schemi funzionali e circuiti. Servovalvole jet-pipe e flapper–nozzle. Servosistemi idraulici: esempi applicativi.

Dispositivi e sistemi elettropneumatici. Valvole digitali e continue: caratteristiche meccatroniche costruttive e analisi delle prestazioni statiche e dinamiche. Schemi funzionali e circuiti. Valvole digitali modulate e tecniche di modulazione. Servosistemi pneumatici: esempi applicativi.

3° Giornata

Dispositivi e sistemi elettromeccanici. Motori elettrici e azionamenti. Accoppiamento motore-carico diretto e indiretto. Analisi dei transitori. Trasmissione del moto: riduttori di velocità; viti a ricircolo e a rulli; cinghie e catene; giunti e frizioni. Servosistemi elettromeccanici: esempi applicativi. PLC e controllori PID: principi di funzionamento e programmazione. Sensori e organi di fine corsa.