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    Cap. 11Programmazione dei robot

    La programmazione dei robot consiste nellinsegnare al robot il compito che deve svolgere. Laprogrammazione include:

    - Il movimento dellend-effector;- Lazione dellend-effector (aprire/chiudere la pinza );- Linterazione con altre attrezzature (nastri trasportatori, sistemi di pallettizzazione, altri

    robot, altre macchine )- Linterazione con sensori esterni (sistemi di visione, sensori di forza )- Dialogo con loperatore.

    I possibili metodi di programmazione di un robot sono: (Auto)apprendimento: consiste nel far muover il robot facendogli memorizzare le posizione

    assunte in alcuni istanti e chiedere poi al robot di ripeterle. Questa programmazioneconsente di by-passare gli effetti degli errori di accuratezza. una programmazione cheavviene online, ossia direttamente sul robot.

    Tramite linguaggio: consiste nello scrivere un programma in un determinato linguaggio chepossa essere interpretato ed eseguito dal microprocessore del robot. una programmazioneoffline, ossia viene fatta su un pc e successivamente scaricata sul robot.

    Sistema grafico computerizzato: attraverso un programma di simulazione grafica interattivosi definiscono le movimentazioni richieste. possibile verificare lassenza di urti duranteilmovimento. di tipo offline.

    Programmazione mista: usa sia tecniche online che offline.Lutilizzo della programmazione offlinein combinazione con sistemi grafici interattivi permette losviluppo di programmi di movimentazione senza dover utilizzare il controllore del robot e quindisenza dover interrompere la produzione.

    Programmazione per linguaggioLoperatore scrive una lista di comandi che il robot deve eseguire in sequenza.I comandi includono:

    - motoin una posizione seguendo dei criteri (linea retta, circolare, pi veloce );- attivazione di output esterni per comunicare con altre macchine o con loperatore;- ricezionedi input dallesterno o dalloperatore;- calcolodi parametri necessari allo svolgimento del compito;

    I linguaggi possono essere dedicati, ossia sviluppati dal produttore del robot; in alcuni casi sipossono programmare alcune funzioni con i linguaggi classici (C++, pascal ).

    Gli ordini di movimento possono essere forniti:

    -

    con coordinate ai giunti;- con coordinate nello spazio di lavoro;inoltre si possono usare sistemi di riferimento:

    - assoluti- incremento relativo- con terne locali

    Programmazione per apprendimento Il robot posto in alcune configurazioni (posizione di end-effector e orientamento)

    caratteristiche del compito da svolgere; Si memorizzano le posizioni attraverso un opportuno pulsante Si genera automaticamente una linea di codice a cui loperatore aggiunge alcuni parametri(velocit, tipo di moto); Si ripete la procedura per ogni posizione assunta durante il compito

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    Si completa il programma aggiungendo le interazioni con altre macchine e correggendoeventuali errori.

    Sistema grafico computerizzato

    Ogni compagnia sviluppa il proprio software grafico; Il software permette la simulazione e la programmazione del robot e dellequipaggiamentoesterno Molto utile anche per la progettazione della cella in cui il robot si trova a operare.

    Confronto

    Positivo Negativo

    Per Apprendimento Facile e intuitivo, non richiede unaddestramento eccessivo, insensibile

    agli errori di accuratezza

    Il robot non pu lavoraredurante la programmazione. Seil programma viene spostato sualtre celle si devono aggiustare

    i parametriPer Linguaggio Il ciclo pu essere dettagliato in ogni

    aspetto. I nuovi programmi possonoessere sviluppati senza fermare il robot

    Richiede operatorispecializzati. Non facile

    capire immediatamente tutti glieffetti; sensibile agli errori di

    accuratezza. Cella e robotdevono essere calibrati

    Per interfaccia grafica Abbastanza facile e intuitivo. Lavoraoffline; semplifica la comprensione di

    ogni dettaglio, e il debug.

    Richiede operatorispecializzati, sensibile agli

    errori di accuratezza. Richiedecalibrazione di robot e cella.

    Misto Compensa aspetti positivi e negativi Idem

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    Cap. 12Principali componenti meccanici

    Generazione del movimentoEsistono due tipi di movimento elementari: rotatorio e traslatorio a cui corrispondono due tipi dimotore: angolare e lineare. Talvolta, tuttavia, motori angolari sono usati per generare moti lineari oviceversa. In questi casi vengono utilizzati opportuni sistemi di trasformazione del moto: adesempio una cinghia, un accoppiamento pignone/cremagliera o una vite a ricircolo di sfere.

    Una vite a ricircolo di sfere costituita da un elemento rotante a forma di vite sulla quale siimpegna un elemento (cursore) con filettatura interna. Il cursore viene vincolato in modo che possatraslare ma non ruotare; una rotazione della vite fa cos traslare il cursore. Vite e cursore sonoappositamente sagomate in modo da potervi frapporre delle sfere per ridurre lattrito, un appositocanale predisposto nel cursore permette la loro ricircolazione.

    Il posizionamento dei motori che generano il moto pu essere:- Direttamente sui giunti: semplicit costruttiva e riduzione degli errori di elasticit;- Trasmissione remota: riduzione dellinerzia, degli ingombri ma possibili irregolarit.

    Trasmissioni remoteQueste trasmissioni hanno solitamente rapporto costante e unitario in quanto devono solo trasferireil moto da un punto allaltro.

    Meccanismi articolatiUn esempio quello di un quadrilatero articolato. Un quadrilatero ammette due montaggi, e quindi,

    per ogni valore di

    ,due possibili valori di

    ; usualmente una macchina utilizza soltanto una delle

    due possibilit e si vuole prevenire il verificarsi della seconda. Bisogna evitare cio il puntomorto (ossia quando lasta che costituisce il cedente si allinea con la biella). In questo punto ilmeccanismo labile, ha un gdl aggiuntivo e rischia di intrecciarsi scambiando il montaggio.Per risolvere il problema, si pu adottare uno schema di trasmissione con doppi quadrilateri sfasatidi circa in modo che almeno uno dei due non sia mai in punto morto.

    - Comandano la rotazione assoluta del link;- Problema del punto morto;- Alta rigidezza, e quindi giochi ridotti;- Conveniente per i primi giunti.

    Cinghie e catene

    Figura 1 - Trasmissioni che trasformano il moto rotatorio in lineare

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    - Comandano la rotazione assoluta del link;- Rotazioni continue (non c punto morto);- Rigidezza proporzionale al diametro della cinghia;

    o Cinghie: assenza di rumore (ok per le alte velocit), bassa rigidezza, e pesocontenuto;

    o Catene: rigide, rumorose, possibilit di giochi meccanici;- Necessitano di un prepensionamento.

    Cavi

    - Lavorano solo a trazione;- Numero richiesto pari a n+1 gdl; soluzione iperstatica e quindi possibilit di eliminare i

    giochi;- Leggeri, taglia ridotta, semplici. Possibilit di miniaturizzazione;- Bassa rigidezza, precisione e capacit di carico.

    Sono usati per robot a proboscide, apparecchi laparoscopici, dita articolate.

    Trasmissioni tra alberi coassialiSono trasmissioni relativamente complesse usate quasi solamente per movimentare alcunipolsideirobot disponendo i motori sui link precedenti. Sono formate da una serie di alberi coassiali,ciascuno dei quali azionato da un motore, che portano calettate delle ruote dentate coniche. Ognialbero serve a movimentare un grado di libert.

    - Meccanicamente complessi. Soluzione usata al massimo con 3 alberi;- Elevata rigidezza, capacit di carico e precisione;- Soluzione standard per polsi sferici.

    Effetto dellirregolarit introdotta da alcune trasmissioniEsaminiamo il caso relativo a cinghie dentate. Supponiamo che la cinghia sia condotta da una

    puleggia che si muove con una certa velocit e accelerazione note.Lo spazio percorso dal punto generico appartenente alla cinghia pu essere scritto, nel caso ideale,come: . In generale saranno, per, presenti delle irregolarit di movimento dovute aimperfezioni costruttive e alla deformabilit degli organi. Le irregolarit sono legate al passo delladentatura e saranno pertanto periodiche. Possiamo quindi scrivere:

    Figura 2 - Esempio di trasmissione remota con 3 alberi coassiali e ingranaggi conici

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    [ ] [

    ]

    Attuatori

    Tipi:o Motori elettrici: possibilit di controllo di coppia, velocit e posizioneo Pistoni idraulici: forze molto elevate, controllo in posizione

    Motori elettrici:o Corrente continuao Brushlesso Passo Passo

    Motori Brushless:o Alte coppie con ridotti momenti di inerziaelevate accelerazionio Alte velocito Migliore dissipazione di caloreo Minore usurao Migliore efficienza

    Riduttori

    spesso necessario interporre tra motore e braccio un riduttore. Esso deve possedere alcunecaratteristiche che permettano un corretto funzionamento della trasmissione. Tra queste siconsiderano:

    - Ingombro limitato (per ridurre pesi e momenti di inerzia);- Bassa cedevolezza (giochi contenuti);- costante;- Senza irregolarit che potrebbero generare vibrazioni;- Alto rendimento ;- Limitazione delle sollecitazioni trasmesse alla struttura.

    Riduttori ordinari Sono composti da due ruote dentate. Non sono molto usati a causa dellimitato rapporto di trasmissione ottenibile, in quanto una delle ruote (per ottenere un rapporto) dovrebbe essere molto grande. Il rapporto di trasmissione il rapporto delle velocitangolari e dipende dal numero di denti delle due ruote:

    Riduttore epicicloidali Sono riduttori composti da 3 elementi principali che possono ruotarerelativamente tra di loro; questi tre membri sono collegati da ruote dentate che ingranano

    opportunamente tra di loro e sono imperniate su membri fissi o rotanti.

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    La corona c una ruota dentata interna che ingrana con il satellite b. Il sole a montato

    coassiale alla corona e ingrana anchesso con il satellite. I centri delle ruote a e b sono collegatidallelemento ruotante p (portatreno). Talvolta per una migliore distribuzione degli sforzi sonomontati pi satelliti, che tuttavia non modificano le relazioni cinematiche.Il moto viene imposta a una ruota, viene bloccata la rotazione di una seconda e si preleva comeuscita il moto di una terza ruota. La rotazione angolare del satellite non viene mai utilizzata pernessuno di questi scopi e rimane quindi libera, esso serve unicamente come elemento intermedio ditrasformazione del moto. Le velocit angolare di sole, corona e portareno sono legate dalla formula:

    Si osserva che per avere grossi rapporti di trasmissione o occorre avere ;questo implica che per non avere satelliti troppo piccoli il sole e la corona devono essere moltogrossi; in alternativa occorre collegare pi stadi in serie per aumentare il rapporto di riduzione.

    Riduttori tipo Harmonic-Drive (HD) Questi riduttori sono molto compatti e sono costituiti,in generale, da 4 elementi:

    - Wave generator WG (1): elemento ellittico in grado di ruotare attorno al proprio asse;- Circulare Spline CS (3): corona con dentatura esterna; solitamente bloccata;- Flex Spline FS (4): campana elastica che viene deformata ciclicamente dal WG; fornita di

    denti sulla parte esterna che ingranano con la corona dentata.- Cuscinetto deformabile (2): calettato sul WG (serve a ridurre lattrito tra WG e FS);

    Nei casi usuali di utilizzo come riduttore, il movente il WG, mentre lalbero di uscita il FS; il CS

    bloccato. Anche questo riduttore rispetta la formula vista per gli epicicloidali:

    Figura 3 - Riduttore epicicloidale

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    Dove ha valori compresi tra 1/50 e 1/300.Il segno meno indica che, a fronte di una rotazione oraria in ingresso, si ha una rotazione antiorariain uscita. Il FS forzato ad avere forma ellittica dal WG e quindi ingrana con il CS in due zone.Quando il WG ruota in senso orario le zone di ingranamento dei denti si muovono secondo lasseellittico maggiore e il FS forzato a ruotare in direzione opposta. Dopo una rotazione di 180 delWG, il FS ruotato in senso opposto di denti.Ad esempio con un rapporto di trasmissione e con CS fornita di 200 denti e la FS con198, si ha che, ad ogni giro dellingresso, corrisponde in uscita una rotazione opposta pari a 2 denti.La formula generale :

    Caratteristiche:

    - Elevati rapporti di riduzione (1/50 a 1/320);- Buona accuratezza e ripetibilit;- Basso gioco (ma tende ad aumentare con lusura);- Bassa inerzia;- Alta rigidezza torsionale;- Alta affidabilit;- Alta capacit di carico;- Compatto;- Alto rendimento;- Reversibilit;

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    Riduttori articolati RV-A hanno la caratteristica di essere molto rigidi e permettono latrasmissione di coppie elevate. La riduzione di velocit avviene in due stadi. La loro struttura

    particolarmente complessa e il loro peso non indifferente.

    Secondo stadio costituito da una variante di un riduttore epicicloidaletradizionale in cui il raggio del satellite superiore alla lunghezzadel portatreno. Il riduttore ha due satelliti sfalsati di 180.

    O il centro della corona C e il centro del satellite. Il

    portatreno viene sostituito datre quadrilateri a

    parallelogramma sfasati tra diloro di 120 in modo da evitarela sovrapposizione dei puntimorti. Lasta lamanovella del sistema ed ha lastessa velocit angolare delsatellite mentre lasta la

    biella. Per bilanciare le forze dinerzia esistono due stadi diriduzione identici montati in parallelo e sfasati di 180: corona e satelliti hanno una particolareforma delle primitive di ingranamento che prevede luso di spilli. Imprimendo il moto allamanovella, questa provoca una rotazione di attorno a O con conseguente ingranamento dellacorona con il satellite e il punto si sposta con moto circolare.

    Date le ridotte dimensioni delle bielle questi quadrilateri sono realizzati tramite eccentrici.

    Primo stadioIn realt il moto non viene impresso allasta ma solidali allebielle sono montati tre ingranaggi (satelliti) i quali ingrananocon la ruota solidale allalbero dingresso (sole). Questo secondogruppo di ruote costituisce il primo stadio di riduzione.

    Anche questo tipo di riduttori creano delle irregolaritperiodiche nel moto dellalbero di uscita.

    Equilibramento staticoSu un robot agiscono forze esterne, di inerzia e peso. Nellestrutture robotiche che si muovono anche in direzione verticale pu essere utile equilibrare le forze

    peso al fine di ridurre le coppie richieste ai motori.Si possono utilizzare: contrappesi, pistoni idraulici o pneumatici o molle realizzando compensazioniesatte o approssimate. In questo modo si riduce la coppia richiesta al motore e si riduce il rischiocaduta del link in caso di mancata alimentazione.Usando molle possibile un preciso bilanciamento (non si tiene conto della variazione del pesodovuto ai carichi).

    - Equilibrio alla rotazione:{

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    - Metodo energetico: ( )

    Strumenti destremitSono i componenti che costituiscono il collegamento tra manipolatore e pezzo lavorato. I robotpossono essere equipaggiati con differenti end-effector. La norma ISO-UNI-EN 9409-1 definisceforma e dimensioni della flangia di aggancio.

    Pinza di afferraggio- Robusta, compatta, leggera, adeguate forze di serraggio, rapidit di apertura/chiusura,

    sensori di trattenimento pezzo, adeguate allambiente di lavoro;- Spesso sono presenti pi pinze sullo stesso robot per tenere pezzi rozzi e gi lavorati;- Tipi di serraggio: pneumatico, servo-elettrico;- Con 2,3 o 4 dita. I movimenti sono traslazioni, rotazioni o speciali.

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    Cap. 14 CalibrazioneTutti i robot presentano errori geometrici o di altra natura. Tali errori determinano errori di

    posizionamento che, in alcuni casi, non sono ammissibili, e vanno quindi compensati.La calibrazione consiste nel miglioramento dellaccuratezza del robot senza interventi meccanici o

    di modifica, andando a compensare gli errori e usando solo tecniche software.Accuratezza e ripetibilit

    - Laccuratezza rappresenta la capacit di un robot di raggiungere un punto e indica ladistanza tra il baricentro dei punti effettivamente raggiunti in pi ripetizioni e il puntoteorico da raggiungere. Laccuratezza dipende da fattori costanti come linaccuratezzageometrica, errori di posizionamento e di azzeramento, quindi misurabili e pu esseremigliorata identificando le sorgenti di errore e tenendo conto del loro effetto nel software delcontrollore.

    - La ripetibilit dipende da fattori casuali legati ai giochi, carichi variabili e pu esseremigliorata intervenendo sul processo costruttivo.

    Sorgenti di errore possibile operare una distinzione tra fonti di errore costanti e ripetitive e altre variabili cheassumono un valorediverso a ogni

    posizionamento. Tra lefonti di errore costante

    pi rilevanti troviamogli errori geometrici.

    Si dicono errori nongeometrici quelli chedipendono dallaconfigurazione delrobot: dal carico e daltipo di movimentazione.Tra questi possiamoricordare: elasticit dei giunti; giochi nellatrasmissione;

    deformazioni elastiche; deformazioni termiche; errori dinamici nel controllo.offset dei sensori;

    Vediamo quando necessaria la calibrazione

    Necessaria NON necessaria

    Programmazione software del robot (offline) Robot programmato per apprendimentoTrasferimento dei programmi tra diversi robot Riprogrammazione accettabile ogni volta il

    robot subisce una modifica o un dannoModifiche sulla cella attraverso sempliceriprogrammazione

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    La calibrazione dipende, a seconda delloperazione che si sta analizzando dal produttore del robot,da chi lo installa, o dal operatore.

    Calibrazione: come farla

    - Portare il robot in alcune pose e misurare la posizione raggiunta e/o la rotazione dei motori;- Comparare la posa teorica con quella reale;- Costruire un appropriato modello matematico che compensi le differenze;

    Calibrazione parametricaQuesto approccio tende a scoprire la fonte degli errori, per poter poi prevedere gli effetti in ognisituazione futura. Tutto ci richiede la conoscenza del modello cinematico del robot e un numerocontenuto di misure dellerrore di posa. Il modello in genere considera solamenteerrori di tipogeometrico a causa delle complessit nel descrivere fenomeni come lelasticit, giochi, carichivariabili, ecc.

    Calibrazione non parametricaQuesta calibrazione indipendente dal robot in esame. Si limita a misurare gli errori in alcuni puntidellarea di lavoro. Cos facendo si tiene contodi tutte le fonti di errore. Il valore degli errori in

    punti non misurati ottenuto tramite estrapolazione dai valori in punti vicini. Per avere buonirisultati sono per necessarie numerose misure in gran parte dellarea di lavoro.Per eseguire la calibrazione sono necessari:

    a) Strumentazione per misurare/imporre la posa del robot;b) Modello matematico per cinematica inversa o distribuzione degli errori.

    La calibrazione pu inoltre avvenire sia onlineche offline:

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    Cap. 16 Norme di sicurezzaLe varie normative si prefiggono lo scopo di garantire che le singole macchine siano conformi acerti standard minimi di sicurezza. Nel caso dei robot i rischi maggiori che si devono prevenire sonoi danni a conseguenti a urti o comunque a contatti tra parti in movimento e persone. A questo

    proposito le norme danno alcune prescrizioni che tendono a evitare questi pericoli con diversemodalit tra cui:- Lintroduzione di opportuni ripari fissi o mobili;- Predisponendo lunit di controllo in modo da:

    o Limitare il rischio di movimenti accidentali o in istanti di tempo non prevedibili;o Limitare o escludere il movimento quando alcuni ripari sono aperti;o Assicurare che loperatore abbia sempre il controllo della situazione;

    - Istruendo opportunamente il personale addetto.Sicurezza delle celle di lavoro robotizzate

    - Costituisce una parte della sicurezza negli ambienti industriali e non.Direttiva Macchineindica la direttiva UE che prescrive come una macchina debba essere

    progettata, costruita, mantenuta e utilizzata per soddisfare ad esigenze di sicurezza. obbligatoria. Per indicare la conformit dei propri prodotti alle norme i fabbricanti devonoapporvi il marchio di Conformit EuropeaCE assumendosi cos la responsabilit di dettadichiarazione.

    Linsieme di queste normetecniche e legislative possono essere divise in due categorie: norme che danno prescrizioni precise per singoli casi; norme che oltre ad alcuni obblighi specifici, stabiliscono procedure da seguire delegando a

    determinati soggetti alcune le scelte operative.

    Nella prima categoria entrano norme che contengono un elenco di possibili situazioni di pericolo erelative misure di sicurezza dando prescrizioni sugli accorgimenti da adottare.

    Entrano nel secondo tipo di norme quelle disposizioni (etichettate come nuovo approccio) chestabiliscono procedure per lindividuazione dei pericoli delegando le scelte operative di prevenzionea determinati operatori del settore che se ne assumono la responsabilit. Riconosconoimplicitamente il principio che impossibile dare prescrizioni universali e sempre aggiornate neltempo e consentono di adottare in ogni singolo caso le precauzioni pi adatte.

    La direttiva macchine avendo valore di legge va rispettata obbligatoriamente. Essendo valida per

    macchine molto diverse tra di loro non pu scendere in dettagli specifici per i quali rimanda anormative tecniche definite norme armonizzate (perch armonizzate con la direttiva macchine) edemesse appositamente dagli enti normativi europei CEN/CENLEC. Le norme tecniche armonizzatenon sono obbligatorie in senso stretto, ma per chi le osserva vi la presunzione che i prodottisviluppati nella loro osservanza siano conformi alla direttive europee e alle leggi nazionali. bene osservare che da un punto di vista pratico su un robot non potr mai essere apposto ilmarchio di conformit CE perch generalmente il robot considerato isolatamente non soddisfa lenorme di sicurezza. Il robot infatti una macchina prevista per funzionare in congiunzione con altremacchine e solo questo sistema nel suo complesso potr essere certificato dal punto di vista dellasicurezza.

    Le norme tecniche armonizzateLe norme armonizzate sono state previste dalla direttiva macchine e sono specificazioni tecnicheemanate su mandato della UE da enti di formazione europei.

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    Il rispetto delle norme armonizzate costituisce un riferimento riconosciuto in pi paesi facilitando loscambio di informazioni di natura tecnica.Tali norme si distinguono in:

    Norme di tipo A(norme generali di sicurezza): danno i principi di progettazione e gliaspetti generali applicabili a tutte le macchine.

    Norme di tipo B(norme di sicurezza comuni a gruppi di macchine), si dividono in- Norme di tipo B1, che riguardano aspetti particolari della sicurezza (distanze,simboli, );

    - Norme di tipo B2, che riguardano i dispositivi di sicurezza. Norme di tipo C(norme di sicurezza per macchine): contengono i requisiti di sicurezza di

    dettaglio per una macchina.

    La direttiva macchineLo scopo labbattimento delle barriere tecniche agli scambi per consentire la libera circolazionedelle macchine sul territorio UE garantendo un elevato livello di sicurezza. Le macchine devonoessere sicure per uomini, animali e beni materiali.

    vietato produrre, vendere, affittare o usare macchine non sicure.

    EsclusioniSono escluse dalla direttiva macchine alcune categorie di macchine per la quale si prevedono normespecifiche. Ad esempio:

    - Pezzi di ricambio di componenti di sicurezza che rimpiazzano pezzi identici e sono fornitidal produttore della macchina;

    - Macchine usate per fini militari;- Mezzi di trasporto;- Macchine per uso medico usate direttamente sui pazienti;- Macchine create a scopo di ricerca il cui uso temporaneo.

    La direttiva riguarda: le macchine, le attrezzature intercambiabili e i componenti di sicurezza.Per macchinasi intende un insieme di pezzi o di organi, di cui almeno uno mobile, collegati tra

    loro, ed eventualmente, connessi solidamente per unapplicazioneben determinata.Inoltre, si considera macchina un insieme di macchine e di apparecchi che per raggiungere unostesso risultato sono disposti e comandati in modo da avere un funzionamento solidale.

    Lattrezzatura intercambiabile quella che modifica la funzione di una macchina, nei limiti incui tale attrezzatura non sia un pezzo di ricambio o un utensile.

    I componenti di sicurezzasono quelli immessi sul mercato allo scopo di assicurare,con la loroutilizzazione, una funzione di sicurezza.

    Con il nome di quasi-macchine(Partly completed machinery) intendiamo un assieme che pressoch una macchina ma che non pu da sola compiere unapplicazione specifica (non sonoconcepite per lavorare da sole). Un sistema di azionamento (ad esempio) una quasi-macchina,

    pensato per essere incorporato con altri dispostivi per formare una macchina.

    Riguardo ai robotDeduciamo che un generico robot non una macchina (bens una PCM), mentre lo una cellarobotizzata.

    Gli stati membri dellUE devono garantire che i macchinari rispettino la direttiva e non mettano inpericolo la salute e la sicurezza di persone, animali o cose. Stesso discorso vale per le PCM. Per far

    questo gli stati devono istituire organi competenti per il monitoraggio dei macchinari.

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    Macchinari: doveri del produttorePrima di mettere in vendita e in servizio un macchinario il produttore deve:

    - Garantire il soddisfacimento dei requisiti sulla sicurezza previsti nella norma Annex I;- Garantire che ilfile tecnicoriferito alla Annex VII, parte A, sia presente;- Provvedere alle informazioni e istruzioni necessarie;- Sviluppare le procedure per valutarne la conformit;- Stilare la dichiarazione di conformit e apporre il marchio CE;

    PCM: doveri del produttorePrima della messa in vendita il produttore deve assicurarsi che:

    - Sia presente la documentazione prevista nella Annex VII, parte B;- Preparare le istruzioni di assemblaggio prevista dalla Annex VI;- Una dichiarazione di incorporazione prevista dalla Annex II;

    Le istruzioni di assemblaggio e la dichiarazione di incorporazione devono accompagnare la PCMfinch questa non sia incorporata nel macchinario finale e andare poi a far parte del file tecnico delmacchinario.

    permesso che in occasione di fiere, esposizioni e dimostrazioni possano essere presentatemacchine o PCM non conformi alla direttiva, purch si prendano misure di prevenzione adeguate eun apposito avviso indichi chiaramente la non conformit di dette macchine e limpossibilit diacquistarle prima che siano state rese conformi.Alcuni macchinari possono essere autocertificati dal produttore, mentre per altri necessaria lacertificazione da parte di enti autorizzati.

    Gli stati membri devono regolamentare anche le sanzioni applicabili al non rispetto della direttiva eprendere tutti i provvedimenti necessari per far s che siano applicate. Tali sanzioni devono essereeffettive, proporzionate e dissuasive.

    Valutazione dei rischiAl fine di determinare i requisiti di sicurezza, deve essere svolta una valutazione dei rischi. Imacchinari devono essere progettati e costruiti tenendo in considerazione i risultati di talevalutazione.

    - Determinare i limiti del macchinario per luso che se ne intende fare;- Identificare i pericoli che si possono venire a creare e le relative situazioni di pericolo;- Stimare i rischi, considerare la gravit degli infortuni e la loro probabilit;- Valutare i casi in cui necessario diminuire i rischi e i pericoli;- O ridurre i rischi associati alle situazioni di pericolo tramite lintroduzione di misure

    protettive.Le norme stabiliscono che i requisiti sulla sicurezza sono inderogabili, tuttavia se lo stato dellartenon permette il raggiungimento degli obiettivi fissati occorre comunque fare il possibile per tendereverso tali obiettivi.La Direttiva non autorizza quindi a trascurare aspetti di sicurezza, ma riconosce limportanza dellostato dellarte della tecnica ed a questo cui i normatori devono riferirsi nella stesura delle normearmonizzate.

    I macchinari devono essere progettati e costruiti in modo tale da adempiere alla loro funzione edessere regolati e manutenuti senza mettere a rischio gli operatori. I rischi dovrebbero essere

    eliminati in tutta la prevedibile vita del macchinario, incluse le fasi di trasporto, assemblaggio,smantellamento e smaltimento.

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    Se non possibile nessuna di queste soluzioni, lavvio deve essere preceduto da un segnale acusticoe/o visivo che dia il tempo alle persone di abbandonare larea.

    AvvioDeve essere:

    - Solo per volontario azionamento di un dispositivo di controllo apposito;- Lo stesso prerequisito si applica:o Quando la macchina si riavvia dopo uno stop (per qualsiasi causa);o Quando si presentano cambi significativi nelle condizioni operative.

    - Accompagnato da avviso luminoso e/o acusticoArresto

    Deve essere sempre possibile. di due tipi:- Normale

    o Porta il macchinario allo stop completo in sicurezza;o Larresto deve avere la priorit sullavvio;o Una volta che il macchinario stato fermato, lalimentazione degli attuatori deve

    essere rimossa;+- Arresto di emergenza

    o Il macchinario deve essere equipaggiato con uno o pi dispositivi di arrestodemergenza al fine di scongiurare situazioni di pericolo;

    o Chiaramente identificabile (colore e forma specifici) e rapidamente accessibile;o Deve arrestare la situazione di pericolo il pi rapidamente possibile, senza creare

    ulteriori rischi;o Quando necessario, deve prevedere linnesco a fronte di alcune azioni di

    salvaguardia;o Deve rimanere attivo finch non opportunamente sbloccato manualmente;o Lo sblocco non deve riavviare la macchine ma solo permetterne la procedura di

    avvio.

    Forma dei pulsanti (esempi)A sinistra: tasto incassato indicato perostacolare lazionamento non intenzionale (adesempio avvio). A destra: tasto a funghetto perfacilitarne lazionamento (ad esempio arrestodemergenza);

    Simboli e colori

    -

    Verde: preferito per lavvio;- Rosso: riservato, e obbligatorio, per lostop;

    - Bianco, grigio e nero:o Obbligatorio per i pulsanti

    start/stop;o Accettato per lavvio;o Adeguato per le conferme;

    - Blu: adeguato per le conferme.Selettore di modo

    Deve chiaramente mettere la macchina in uno degli stati seguenti:- Manuale: il movimento avviene solo su comando diretto delloperatore;- Automatico: vengono eseguite una o pi operazioni in maniera automatica

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    - Passo: a ogni comando delloperatore viene eseguita una operazione di una sequenza gipreprogrammata.

    Il selettore prevale su tutto eccetto larresto di emergenza.Lazionamento del selettore non deve provocare lavviamento immediato della macchina perottenere il quale deve essere dato un comando esplicito delloperatore.

    Significato dei colori dei segnali luminosi (norme IEC-CEI)Colore SignificatoRosso Il colore rosso indica una situazione di potenziale pericolo rappresentato, ad

    esempio, da:- Elementi pericolosi accessibili quali organi in movimento o elementi sotto

    tensione elettrica;- Pressione o temperatura oltre i limiti;- Sovraccarico della macchina.

    Verde Il colore verde indica una condizione sicura o regolare, oppure lautorizzazione aprocedere (via libera). Le lampadine verdi possono essere usate anche per

    segnalare il regolare funzionamento di motori o altre apparecchiature.Giallo Il colore giallo indica una situazione di cambiamento o imminente cambiamento di

    condizioni quali, ad esempio:- Pressione o temperatura diverse da un livello normale;- Sovraccarico, ammesso solo per un periodo limitato;- Ciclo automatico in corso;

    Bianco Il colore bianco non ha significato specifico; pu essere utilizzato in caso di dubbionellutilizzo di colori rosso, giallo e verde, oppure per indicare conferma.

    Blu Il colore blu assume il significato specifico attribuito secondo le necessit del caso.

    Altri rischi da prevenire in fase di progettazione, costruzione e manutenzione - Rischio di rottura durante le operazionio Capacit di resistere a fatica, corrosione, abrasione e usura;o Devono specificarsi criteri e procedure di mantenimento.

    - I rischi dovuti alla caduta o espulsione di oggetti o energia (gas, radiazioni )- Rischi dovuti a superfici, spigoli o angoli;- Rischi dovuti alla variazione delle condizioni operative (il cambiamento dei parametri deve

    essere sicuro).

    Protezioni e ripari per parti in movimento

    - Protezioni fisse (necessitano di un attrezzo per essere rimosse);- Protezioni mobili a incastro (quando aperte arrestano la macchina o le parti pericolose.Quando chiuse la macchina non dovrebbe riavviarsi automaticamente);

    o Quando aperte devono restare attaccate alla macchina;- Protezioni regolabili, facilmente e senza attrezzi

    Le protezioni devono essere robuste, non costituire esse stesse un pericolo, non facilmente eludibili,opportunamente distanziate e devono permettere le normali attivit.

    Errori di montaggioGli errori di montaggio che possono causare rischi devono essere resi impossibili, sia per le partimeccaniche che quelle elettriche.Le parti devono essere realizzate in modo tale che sia possibile il solo assemblaggio sicuro (forma,

    dimensione e dettagli particolari per ciascun componente);

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    Altri rischi da prevenire- Alte temperature;- Fuochi o esplosioni;- Rumori e vibrazioni;

    Il manuale distruzione parte integrante della consegna della macchina e deve indicare tutte le accortezza da seguire intutte le fasi di vita del mezzo di lavoro, delle caratteristiche dellutente e degli eventuali rischiresidui presenti nella macchina.Le istruzioni devono comprendere:

    - I documenti attestanti la conformit della macchina con le disposizioni di legge;- La descrizione dettagliata di macchina, accessori, dispositivi di sicurezza;- Condizioni di utilizzo previste;- Se necessarie, le istruzioni per laddestramento;- Espresse in una lingua ufficiale della UE;- Facilmente comprensibili;- Appropriate per il livello dellutilizzatore:

    o Se intese per un tecnico specializzato possono usare un linguaggio specifico;o Se intese per un utilizzatore non specializzato devono tener conto del livello di

    formazione generale e della perspicacia che ci si aspetta da esso.Sulla macchina stessa inoltre necessaria la presenza di alcune informazioni che devono essere:

    - Possibilmente attraverso simboli o immagini unificate;- Espresse in un linguaggio ufficiale della UE (in base al luogo di messa in opera della

    macchina), ed eventualmente in altre lingue;- Non ambigue e facilmente comprensibili;- Segnalate anche da segnali visivi e acustici quando appropriato.

    Il fascicolo tecnico

    un documento obbligatorio che il fabbricante deve preparare e conservare al fine di dimostrareche il macchinario soddisfa i requisiti della Direttiva. Contiene:

    - Una descrizione generale della macchina;- Disegni della macchina e degli schemi dei circuiti di comando;- Descrizione pertinente e istruzioni per luso della macchina;- Note di calcolo, risultati di prove, certificati etc. che consentano la verifica della conformit

    della macchina.- I risultati della valutazione dei rischi, requisiti essenziali di salute e sicurezza, misure

    protettive adottate e indicazione dei rischi residui;

    -

    Deve essere conservato per 10 anni e reso disponibile alle autorit competenti;Un documento analogo anche presente per le PCM;

    Dichiarazione di conformit un documento ufficiale rilasciato dal costruttore, contenente:

    - Dati del costruttore;- Nome e indirizzo del tecnico autorizzato a compilare il fascicolo tecnico;- Descrizione e identificazione della macchina, denominazione, modello, tipo, numero di

    serie;- Dichiarazione che la macchina soddisfa tutte le norme della Direttiva;- Se necessario, riferimenti a certificazioni e norme tecniche armonizzate.

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    Robot industriali di manipolazionerequisiti di sicurezzaQuesta norma tecnica armonizzata di tipo C fornisce una guida sulla progettazione, costruzione,

    programmazione, funzionamento, riparazione e manutenzione dei robot industriali di manipolazionee dei sistemi robotici.

    - Considera le disposizione della Direttiva Macchine e le specializza per i robot e le cellerobotizzate.- Descrive i principali percoli associati ai robot e fornisce i requisiti necessari a eliminarli (o

    ridurli).- Definisce i requisiti per la sicurezza (progetto, realizzazione, mantenimento, ) per sistemi

    robotici industriali;

    Generalit

    - Il robot e tutte le componenti devono essere realizzate in accordo con i principi generali disicurezza (vd. norme appropriate);

    - obbligatoria lidentificazione e la valutazione dei rischi;Definizione degli spazi

    Spazio protetto: spazio delimitato dalle protezioni; Spazio massimo: spazio che pu essere raggiunto

    da una qualsiasi parte in movimento del robot,compreso lend effector e il pezzo in lavorazione(cio linsieme dei punti dello spazio per i qualiesiste pericolo di urto);

    Spazio ristretto: parte dello spazio massimodefinito dai limitatori di corsa.

    Spazio di lavoro: porzione di spazio che puessere raggiunta dal polso del robot;

    Spazio operativo: porzione dello spazio ristrettoutilizzata per unapplicazione;

    Spazio collaborativo: porzione di spazio in cuirobot e addetto possono lavorare contemporaneamente.

    Modalit operative Automatica: esecuzione di un programma con tutte le misure di sicurezza attive, controllato

    dallesterno dello spazio protetto; Velocit ridotta manuale (T1): il robot controllato dalladdetto (teaching, programming,

    verifica dei programmi ). Il controllo avviene allinterno dello spazio protetto, la velocit

    non pu superare i . Controllo hold-to-run(dispositivo a 3 posizioni); Alta velocit manuale (T2): la velocit pu superare i fino alla velocit nominale,ma con attenzione.

    o La velocit pu essere aumentata passo-passo e solo in modo volontario;o Velocit superiori non possono essere memorizzate;o Si usa un dispositivo hold-to-runspecifico;o Velocit chiaramente specificata sul dispositivo di insegnamento;o Operatore al di fuori dello spazio protetto e con la porta chiusa.

    Unit portatile di programmazione un dispositivo che viene utilizzato dal programmatore per programmare il robot. Comprende

    pulsanti, display, joystick e altri dispositivi di comando.- Progettata con criteri che riducano affaticamento e possibilit di errore;

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    - Contenere un dispositivo per larresto di emergenza;- Presenza di comandi ad azione mantenuta;- Consentire la riduzione di velocit del robot.

    Altri pericoli

    - Limite delle velocit vicino alle configurazioni singolari;- Limitare lo spazio ristretto tramite dispositivi che limitino gli assi;- Prevenire la separazione o rottura non intenzionale di connettori elettrici;- Consentire il moto del robot senza energia (per il soccorso di persone);

    Configurazioni singolari

    Una configurazione singolare pu essere definita come una posizione nello spazio di lavoro delrobot in cui due o pi giunti, non pi indipendenti, controllano la posa dellutensile. Quando unrobot esegue una moto rettilineo che lo porta vicino a una singolarit, la velocit necessaria ai giunti

    per realizzare tale moto diviene eccessiva.I tipi di configurazioni singolariche un robot pu sperimentare dipendono dalle relazioni fisiche tra

    i giunti del robot.- Singolarit del polso (con giunto sferico): si ha quando gli assi del giunto 4 e 6 sono

    allineati;- Singolarit di allineamento: si ha quando il giunto 6 (polso) e il giunto 1 hanno assi allineati.- Singolarit del gomito: si ha quando il braccio completamente esteso. In questo caso,

    quando il gomito viene ulteriormente esteso, al fine di mantenere costante la velocitcartesiana, sono richieste velocit ai giunti maggiori (non raggiungibili).

    Layout della cella robotizzata

    Si devono definire tutti gli spazi, i percorsi compiuti da addetti, materiali, visitatori etc. lamanutenzione, sepossibile, dovrebbe essere fatta dallesterno dello spazio protetto. Vanno inoltreconsiderate le condizioni ambientali.

    Dispositivi e sensori di sicurezza

    - Ripari fissi o mobili, possibilmente bloccati e posti ad unopportuna distanza;- Sensori di presenza:

    o Fotocellule, sensori di pressione, sistemi di visione.Lavoro tradizionale vs. lavoro cooperativo

    Tradizionale Cooperativo Normalmente loperatore umano al di

    fuori dello spazio protetto;

    Eccezionalmente loperatore allinterno:- Solo personale addestrato;- Disabilitata la modalit

    automatica- Velocit sotto i 0.25m/s- Dispositivo di apprendimento- Controllo a tre posizioni- Nessun comando dallesterno

    (eccetto arresto demergenza)

    Loperatore umano pu entrare nellospazio protetto e interagire con il

    manipolatore se sono previste dellemisure di sicurezza Loperatore deve avere il controllo sul

    manipolatore I sensori o altri dispositivi devono

    limitare velocit, forza ed energia inprossimit delloperatore.

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    Cap. 17norme per la misura delle prestazioni dei robot

    Le norme di riferimento sono le UNI ISO EN 9283. Queste stabiliscono i criteri generali chedevono essere seguiti nella misura delle prestazioni dei robot, stabiliscono il significato esatto dialcune definizioni e parametri e danno infine una serie di prescrizioni a cui attenersi duranteleffettuazione della misura.Scopo delle norme quello di evidenziare le maggiori prestazioni cinematiche o dinamiche deirobot attraverso un metodo statistico. Le prestazioni dipendono da molti fattori (posizione del robot,velocit, carico etc. quindi si definiscono i parametri standard e i test sono effettuati su condizionistandard predefinite.

    Criteri generali per la conduzione delle prove

    a) Il robot, durante le prove, deve essere preparato allusocome prescritto dal costruttore,includendo eventuali calibrazioni;

    b) Prima dellinizio delle prove necessario accendere il robot e attendere che trascorra iltempo eventualmente previsto perch vada a regime termico;

    c) Eventuali libert vanno fissate allinizio della prova, tenute costanti e specificate;d) Vanno rispettate tutte le condizioni operative prescritte dal fabbricante;e) Se possibile utilizzare trasduttori senza contatto;f) La strumentazione va adeguatamente preparata e la sua incertezza di misura specificata.

    Lerrore massimo non deve superare il 25% dellerrore che si vuole verificare;g) Le prove vanno effettuate con il carico massimo previsto ed eventualmente ripetute con

    carichi inferiori;

    h) Le prove di velocit vanno condotte a velocit massima e, nel caso, ripetute con velocitinferiori.Accuratezza e ripetibilit per posizionamento

    unidirezionale

    Accuratezza: la precisione con cui lelementoterminale del robot raggiunge un punto richiesto. ladistanza tra il punto teorico da raggiungere (posacomandata) e il baricentro dei punti effettivamenteraggiunti in diverse prove (posa di risposta).

    Ripetibilit: la precisione con cui si torna in un punto dato. (Approssimativamente il raggioequivalente di una nuvola contenente tutte i punti raggiunti nelle prove).

    Per effettuare le misure di accuratezza e ripetibilit di posizionamento unidirezionale si puscegliere uno dei seguenti 2 percorsi della pinza:

    Percorso 1: lapinza passa dalla posa, alla posa

    e quindi

    ricomincia da capo.Ogni volta che si

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    raggiunge una posa, essa viene misurata e memorizzata. Il ciclo compiuto 30 volte percompletare una prova.

    Percorso 2: in questo caso la pinza viene fatta muovere da a 30 volte di seguitoeseguendo una misura di posa ogni volta che si arriva in , dopo si considera il ciclo , quindi e via di seguito.

    Un limite che la posizione teoricamente vera difficile da verificare poich il robot deve essereposizionato in tale posizione sotto la responsabilit delloperatore. Laccuratezza quindi potrebbeessere mal stimata.Variazione di accuratezza per posizionamento multi direzionaleLe prove descritte sono ripetute per alcuni punti lungo tre direzioni ortogonali. I punti raggiunti neitre gruppi di movimenti definiranno tre differenti zone di ciascuna delle quali si calcola il

    baricentro; si calcolano le tre distanze tra i baricentri e la massima di esse si definisce variazione diaccuratezza per posizionamento multi direzionale.

    Lerrore di distanzamisura lerrore commesso dal robot nel percorrere una certa distanza.Il tempo di stabilizzazione quello che trascorre tra listante in cui il robot segnala larrivo nelpunto richiesto e listante in cui entra nella tolleranza dichiarata senza pi uscirne.La sovra elongazione la distanza massima tra la posizione teorica e la posizione vera raggiunta dalrobot dopo listante in cui segnala larrivo nel punto previsto.