progettare 374
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SETTEMBRE
2013
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MACCHINE UTENSILI
DOSSIER
studiati per adattarsi automaticamente
alle varie condizioni di funzionamento
e sollecitazioni ambientali (anche di
natura termica) attraverso l’utilizzo
di controllori in anello chiuso. Ma, a
differenza degli anelli di controllo con-
venzionali, in cui ogni funzione è svolta
da un elemento separato, i dispositivi
adaptronici si caratterizzanoper il fatto
di essere componenti multifunzionali,
che sono preferibilmente integrati nel-
la struttura o nel sistema. Quest’ap-
proccio persegue come obiettivo una
struttura più leggera e semplice, in
grado di compensare una mancanza
di rigidezza meccanica intrinseca con
la presenza di un dispositivo ad hoc.
Il più semplice dei dispositivi adaptro-
nici è indubbiamente il cosiddetto
smorzatore attivo. Si tratta di un
sistema in grado di sopprimere le vi-
brazioni utilizzando una fonte di ener-
gia esterna e un sistema di controllo.
Esso è costituito da attuatori (spesso
piezoelettrici) che forniscono la forza
desiderata, collegati in parallelo con
molle e smorzatori tradizionali. Il siste-
ma di controllo dell’ammortizzazione
attivo richiede sensori posti accanto
all’attuatore, in grado di leggere la
dinamica del corpo; questa informa-
zione è utilizzata per fornire l’esatta
quantità di forza richiesta in contro
fase rispetto alla velocità vibratoria.
Lo smorzatore attivo, deve essere ade-
guatamente dimensionato sia rispetto
alla frequenza della vibrazione che
si vuole eliminare, sia rispetto alle
masse in gioco. Esistono soluzioni
commerciali per lamaggior partedelle
applicazioni.
I dispositivi adaptronici possono es-
sere usati anche per compensare de-
formate statiche o derive termiche.
In questo caso, tuttavia, è difficile re-
perire sul mercato soluzioni standard
pronte all’uso e il dispositivo stesso
costituisceunelementodell’iter di pro-
gettazione dellamacchina. Si conside-
ri, ad esempio, la soluzione illustrata
in figura sopra. L’origine riferimento
non è stata trovata, atta a compensare
la deflessione e smorzare le vibrazioni
in mola di una rettificatrice in piano:
essa è costituitadauna struttura esten-
sibile azionata mediante un attuatore
piezo elettrico (B) e da un ulteriore
attuatore (A) posto alla base dell’asse
orizzontale che supporta il mandrino.
Attraverso la lettura delle forze espres-
se dagli attuatori e delle accelerazioni
in tre punti dell’asse stesso, è possibile
ricostruire lo stato flessionale (statico
e vibratorio) dellamola e compensarlo
agendo sugli attuatori.
Nuova strategia di progettazione
Volendo, o dovendo, ricorrere all’a-
dozione di soluzioni adaptroniche,
l’approccio tradizionale alla progetta-
Dispositivi e sensori intelligenti
I costruttori di macchine utensili, se-
guendo una tendenza che si è sempre
più consolidata negli ultimi anni, cer-
cano di adottare strutture leggere, per
permettere accelerazioni più elevate
che portano a minimizzare i costi co-
struttivi, ridurre i consumi energetici e
massimizzare la produttività. Tuttavia,
il progressivo alleggerimento delle
strutture rende sempre più proble-
matico il raggiungimento delle spe-
cifiche in termini di rigidezza statica
e dinamica. L’idea che si sta facendo
strada, quindi, consiste nell’incremen-
tare le performance di rigidezza non
solo attraverso degli accorgimenti che
impattano sulle variabili meramente
meccaniche come la geometria degli
elementi strutturali, oppure la quali-
tà o la quantità del materiale usato
per costruirli, ma anche e soprattut-
to attraverso l’uso, la gestione e la
manipolazione di nuove potenzialità
di elaborazione e attuazione attra-
verso dispositivi elettronici e sensori
intelligenti. Si tratta della cosiddetta
adaptronica, che assieme alle smart
structure costituiscono le nuove solu-
zioni che lamoderna tecnologiamette
nelle mani dei progettisti.
Si parte da un buon progetto
Le strutture e i sistemi adaptronici, co-
me suggerisce la parola stessa, sono
Sopra, smorzatore attivo: schema e realizzazione.
Nella foto a destra: dispositivo adaptronico per la
compensazione.
