Atti del IV Congresso “Metrologia & Qualità” (Febbraio 2005)

La Correzione Elettronica Dimensionale e Geometrica dei Robot Cartesiani e delle MacchineUtensili diventa uno strumento di ingegneria costruttiva e la Misura Volumetrica Diagonale si conferma uno strumento moderno per la manutenzione Preventiva. Il Laser Doppler rende possibile questa trasformazione.

Gianmarco Liotto (1), Giuseppe Capasso(2), Cosimino Corona(3)

(1) Optodyne Laser Metrology srl      liotto@optodyne.it
(2) Alenia, Divisione Aeronautica        gcapasso1@aeronautica.alenia.it
(3) Alenia, Divisione Aeronautica        ccorona@aeronautica.alenia.it

Abstract

    Nella moderna competizione è sempre più richiesta la progettazione e la costruzione di apparecchiature per la costruzione automatica di oggetti, anche di tipo complesso, come la carlinga dei velivoli. Sono richieste apparecchiature sempre più sofisticate, più precise e più veloci, ma sempre meno costose. La meccanica massiccia e di precisione è sempre stato il presupposto per soddisfare alla richiesta di precisione, a scapito del costo e della resa dinamica. Con il progredire della potenza di calcolo dei CNC è possibile generare i modelli di errore e correggerli con movimenti opposti. Il limite teorico di questa tecnica è la ripetibilità della meccanica, ma il limite pratico è stato fino ad oggi la difficoltà di misurare gli errori in tempi economicamente ragionevoli. Per mezzo del Laser Doppler è possibile misurare i parametri di errore molto più rapidamente e rendere vantaggioso il ricorso alla correzione elettronica degli errori, incluse le deformazioni angolari delle travi. Vengono riportati in questa memoria i risultati di correzione di un robot di grandi dimensioni (volume di lavoro di 780 m cubi) misurato per mezzo del laser Doppler, corretto con tecniche matriciali e vettoriali per mezzo 52 tabelle di compensazione in tutta l’area di lavoro. L’errore residuo, misurato con la tecnica volumetrica diagonale rispondente alla nuova norma ISO 230-6, è inferiore alla variazione dimensionale per effetti termici. La misura dimensionale delle diagonali del volume di lavoro (veloce da realizzarsi) verrà utilizzato come riferimento di stabilità per la determinazione di eventuali azioni di manutenzione .

Introduzione

    Le apparecchiature di costruzione automatica, nella fattispecie le macchine utensili CNC ed i Robot Cartesiani, ma anche le macchine di Misura CMM devono necessariamente essere sia Precise sia Veloci, ma anche e sopratutto Economiche. Il prezzo della costruzione di attrezzature complesse per la costruzione dei prodotti si trasforma in aumento di produttività ed aumento della ripetitività del prodotto e quindi in una migliore e costante qualità. Anche la qualità è un risparmio dal momento che si riducono i costi a valle del processo produttivo, come manutenzione e controllo di sicurezza. La velocità è legata alla riduzione dell’inerzia e quindi dei pesi. I nuovi materiali compositi, ceramici, leghe di alluminio, titanio possono risolvere il problema peso, ma sono spesso troppo costose e non abbastanza robusti per applicazioni pratiche nell’industria meccanica. Per la costruzione di grandi macchinari sono le preferite le leghe ferro carbonio in manufatti elettrosaldati per aumentare il momento d’inerzia e ridurre il peso.

    La costruzione di macchine precise ad assi cartesiani è basata sulla capacità di produrre e installare strutture e guide di scorrimento, che a dispetto della forza di gravità, devono essere perfettamente rettilinee e perpendicolari tra di loro. In alternativa alla precisione assoluta della meccanica si stanno affermando metodi alternativi basati sulla elettronica e sui servomeccanismi Si tratta di annullare elettronicamente l’errore prodotto dalla meccanica fornendo al controllo nuove quote di posizionamento, che spingano la macchina nella posizione corretta. La compensazione elettronica mediante tabelle è stata largamente utilizzata da costruttori di macchine CMM, che in questo modo hanno superato il compromesso tra precisione e struttura massiccia. Sulle macchine CMM, con il supporto di potenti elaboratori elettronici vengono compensati fino a 21 errori, ottenendo precisioni di alcuni micrometri su macchine anche di grandi dimensioni. Questa tecnica è ormai sperimentata da molti anni ed ora, con la possibilità dei moderni controlli numerici, che contengono la possibilità di generare compensazioni elettroniche multi-asse, sincronizzate e