ITS MAKER Modulo industrializzazione di prodotto. Modena, febbraio 2017

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1 ITS MAKER Modulo industrializzazione di prodotto Modena, febbraio 2017

2 Design for assembly-caratteristiche I prodotti sono progettati in generale seguendo 6 particolari criteri Minimo costo. I singoli componenti devono essere realizzati con i macchinari appropriati ed in modo che vengano minimizzati i costi di produzione. Ad esempio: disegnare ottimizzando il processo rispetto alla posizione della linea di divisione degli stampi dei pezzi; ottenere il minimo spreco dalle lastre di materiale grezzo; assicurare che sia facilitata la produzione partendo da barre o vergelle.

3 Design for assembly-caratteristiche 2.Funzionalità. Il prodotto deve essere strutturalmente abbastanza forte per resistere indenne alle sollecitazioni alle quali sarà sottoposto in fase di uso. 3. Sicurezza. Il progetto è controllato da variabili e regole che definiscono i vincoli del pezzo. Ad esempio: max dimensione di apertura ; bisogni dei singoli componenti Estetica. L aspetto della linea del prodotto normalmente riguarda solo i pezzi la cui estetica è importante. Sulle superfici in vista è richiesta bassa rugosità e assenza di danni, ma a volte le richieste non sono pienamente compatibili con i criteri di produzione scelti per minimizzare i costi.

4 Design for assembly-caratteristiche 5.Assemblaggio. Tradizionalmente i processi di assemblaggio sono sempre stati valutati poco e per ultimi principalmente perché la manodopera costava poco ed era abbondante, quindi i costi di assemblaggio non incidevano molto sul costo totale di produzione. Oggigiorno la situazione è cambiata, e la necessità di progettare in funzione dell assemblaggio automatico è essenziale per la sopravvivenza sul mercato. Questo cambiamento è avvenuto perché la vendibilità di un prodotto è basata sulla qualità e sul prezzo, e tutti e due i fattori possono essere ottimizzati tramite l uso dei robot.

5 Design for assembly-caratteristiche 6.Smontaggio. Si può progettare un elemento meccanico anche in funzione del suo smontaggio successivo. In passato si considerava questo fattore esclusivamente per facilitare la manutenzione, ma le recenti esigenze di recupero della materia prima hanno spostato in tal senso l approccio. Si inizia scegliendo i materiali usati non solo per le loro caretteristiche meccaniche e per i costi, ma anche in funzione della loro recuperabilità e del loro basso impatto ambientale. Si fa quindi attenzione nel cercare di unire dei pezzi in materiale recuperabile in modo da poterli staccare con facilità. In questo senso i sistemi di assemblaggio tramite vite anche se piu costosi e impegnativi facilitano il lavoro di disassemblaggio. Sono sconsigliati gli adesivi in quanto un terzo materiale estraneo al riciclaggio aderisce con forza sul pezzo e bisogna eliminarlo con dei solventi che complicano il processo di riciclo e inquinano il materiale di recupero. E necessario scegliere anche i processi di produzione in funzione del disassemblaggio.

6 Robot I principali Robot esistenti sono: Robot cartesiano Robot cartesiano a portale Robot cilindrico Robot sferico Robot articolato (o antropomorfo) Robot SCARA La caratteristica principale che distingue i robot sono le movimentazioni che corrispondono ad i gradi di libertà. Le movimentazioni possono essere traslazionali o rotazionali, in funzione di queste si classifica il robot. In generale ogni robot possiede 3 gradi di libertà, più tre aggiuntivi del polso che non si contano nella classificazione. L eventuale settimo grado di libertà è costituito da una traslazione della base del robot. In alcuni casi si arriva a contare un ottavo grado di libertà costituito dal movimento contemporaneo del pezzo dovuto a saldature o fresature particolarmente complesse.

7 Robot cartesiani Le movimentazioni dei robot cartesiani sono costituite da tre traslazioni lungo i tre assi x,y e z. Questi robot sono in assoluto i più precisi perché posseggono una struttura rigida e riescono a garantire precisioni nell ordine del centesimo. Lo svantaggio è che non possiedono grande flessibilità di movimento e non riescono a raggiungere con facilità qualsiasi punto. Il volume di lavoro è un parallelepipedo.

8 Robot cartesiani a portale Le movimentazioni sono identiche a quelle del cartesiano, solo che in questo è presente una struttura che avvolge il volume di lavoro e permette di lavorare dall alto. Per alcune applicazioni questa caratteristica è indispensabile. Anche le precisioni sono uguali a quelle del cartesiano.

9 Robot cilindrici Nei robot cilindrici una traslazione viene sostituita dalla rotazione della base. Il volume di lavoro è chiaramente un cilindro. Sono ormai in disuso.

10 Robot sferici Nei robot sferici le movimentazioni sono costituite da due rotazioni e da una traslazione. Le rotazioni sono del basamento e della spalla. La spalla è la prima articolazione dopo il basamento. Il volume di lavoro si avvicina ad una sfera, ma non tutti i punti sono raggiungibili. In passato è stato molto usato nelle saldature automobilistiche e nelle verniciature, ma ora è in disuso. delle scocche

11 Robot articolato (o manipolatore)

12 Robot articolato (o manipolatore) Le movimentazioni del robot articolato sono costituite da tre rotazioni. Grazie a queste rotazioni questo è il robot che più di tutti simula il braccio umano, quindi possiede grande flessibilità di movimento e riesce a raggiungere facilmente ogni punto. Lo svantaggio principale è che inserendo rotazioni al posto di traslazioni si perde di rigidezza, quindi di precisione. Viene per questo usato molto nella manipolazione degli oggetti. Ulteriore svantaggio: le coordinate di programmazione in termini cartesiani, ma il computer di bordo deve convertire tutto in coordinate polari. Il percorso è programmato secondo traiettorie rettilinee, ma quando i gradi di libertà sono delle rotazioni è difficile percorrere delle linee, quindi si avrà un maggiore onere computazionale.

13 Robot SCARA

14 Robot SCARA Le movimentazioni di questo robot consistono in due rotazioni e una traslazione. E un robot molto usato nell assemblaggio, soprattutto per i componenti elettronici che richiedono elevate precisioni. Le due rotazioni servono per il posizionamento e la traslazione per l assemblaggio. E estremamente comodo per asservire due linee parallele. La precisione raggiungibile è di circa 5 centesimi. Non è preciso come il cartesiano ma lo è più dell articolato, e inoltre possiede anche una buona flessibilità di movimento.

15 Regole di progetto in funzione dell'assemblaggio Necessità Specifiche Standardizzazione Simmetria Asimmetria Posizionamento

16 Esempio-dopo le modifiche DFA l numero di parti è sceso da 23 a 16 il 61% dei componenti del nuovo disegno sono compatibili con l assemblaggio tramite robot, contro il 33% del vecchio disegno

17 Esempio-prima delle modifiche

18 Esempio-dopo le modifiche DFA l numero di parti è sceso da 23 a 16 il 61% dei componenti del nuovo disegno sono compatibili con l assemblaggio tramite robot, contro il 33% del vecchio disegno