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Esercitazione 03 ADAMS

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Meccanica delle Macchine Automatiche
Esercitazione 3 MSC.Adams
Meccanica delle Macchine Automatiche, LM Ingegneria Informatica e dell’Automazione – LM Ingegneria Meccanica, Università Politecnica delle Marche
Utilizzo di file CAD
MSC.Adams / Esercitazione 3
L’interfaccia Adams non consente grande libertà di azione durante la creazione
di modelli geometrici. È per questo utile utilizzare geometrie create
esternamente attraverso software dedicati alla modellazione geometrica.
Le geometrie così create possono essere poi importate all’interno del
multibody ed utilizzate per analisi dinamiche successive.
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Utilizzo di file CAD
Per l’esercitazione, consideriamo il robot Universal Robot UR5, per cui il
costruttore mette a disposizione la geometria CAD al sito http://www.universalrobots.com/download/.
MSC.Adams / Esercitazione 3
I file messi a disposizione rappresentano soltanto la geometria esterna della
macchina ma possono essere tuttavia utilmente presi in considerazione per
realizzare un modello che ricalchi cinematica ed ingombri del robot.
Consideriamo la versione UR5, un robot articolato a 6 assi con carico
nominale di 5 kg progettato per applicazioni collaborative.
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Utilizzo di file CAD
MSC.Adams / Esercitazione 3
I formati preferenzialmente utilizzati per l’importazione di file CAD
nell’ambiente Adams sono:
• Parasolid (estensioni .xmt_txt, .x-t, .xmt_bin, .x_b)
• Step (estensioni .stp, .step)
Il modello CAD messo a disposizione dal costruttore è un assieme cioè un
insieme di singole parti modellate ed assemblate per generare il modello del
meccanismo completo. L’assieme è disponibile in formato STEP.
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Utilizzo di file CAD
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Ai fini dell’esercitazione, l’assieme è stato elaborato e sono messi a
disposizione i modelli dei singoli componenti del robot. Ogni componente è a
disposizione sia come assieme delle singole parti che lo compongono (Files /
Links_assembly), sia come parti semplificate generate dall’unione booleana
delle rispettive componenti (Files / Links).
•
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•
•
•
•
•
01_link0.stp – base del robot
02_link1.stp – primo link del braccio
03_link2.stp – secondo link del braccio
04_link3.stp – terzo link del braccio
05_link4.stp – primo link del polso
06_link5.stp – secondo link del polso
07_link6.stp – flangia del robot
Ai fini dell’esercitazione, è consigliabile copiare i file STEP contenuti in Files /
Links all’interno della cartella di lavoro di Adams (cioè dove viene salvato il file
.BIN contenente il modello multibody).
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Importazione in Adams
MSC.Adams / Esercitazione 3
Per importare una parte CAD in un modello Adams, si utilizza il comando File /
Import.
Una volta selezionato il formato del file da importare, la finestra di dialogo
chiede di specificare quale file importare (click destro su File To Read /
Browse) e a quale Body nel modello farà riferimento il file CAD,
selezionandone uno già esistente (click destro poi Browse) oppure creandone
uno nuovo (click destro poi Create).
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Importazione in Adams
MSC.Adams / Esercitazione 3
Se si sceglie di creare un nuovo corpo, verrà aperta la finestra di dialogo
apposita in cui sarà possibile specificare i parametri di creazione del nuovo
corpo. Nel caso in cui il corpo sia fisso, è possibile definirlo come nuova
Ground Part del modello (in questo caso è opportuno eliminare il corpo
ground automaticamente creato all’apertura del modello).
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Importazione in Adams
MSC.Adams / Esercitazione 3
Al momento dell’importazione, Adams crea due
elemnti visibili nel Model Browser:
• L’elemento SHL2 in cui sono contenute le
coordinate dei punti della geometria
importata.
• Il marker MAR1 (nativamente nascosto).
Le coordinate dei punti della geometria CAD
vengono importati in relazione al sistema di
riferimento MAR1. Ciò significa che
modificando la definizione di posizione ed
orientamento di questo marker, la geometria si
muoverà di conseguenza.
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Importazione in Adams
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D’altra parte, è possibile definire un diverso marker di riferimento modificando
le proprietà dell’elemento SHL. Scegliendo un diverso frame per i punti del
corpo, la geometria si sposterà di conseguenza.
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Importazione in Adams
Da notare, la posizione dell’elemento SHL rispetto a MAR1 è esattamentela
stessa occupata nel file CAD dalla geometria rispetto alla terna mondo. Questa
considerazione è particolarmente utile quando dovranno essere importate in
Adams le proprietà di massa dei diversi corpi.
MSC.ADAMS
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SOLID EDGE
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Importazione in Adams
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Di default, Adams assegna a MAR1 la stessa posizione ed orientamento della
terna mondo del modello. Se ritenuto utile, la configurazione di MAR1 può
essere cambiata.
Va da sé, che la geometria CAD si muoverà di conseguenza.
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Importazione in Adams
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Nel caso specifico, orientiamo l’asse Z di MAR1 in direzione verticale attrverso
una rotazione di -90° attorno all’asse X.
N.B. i tre parametri di rotazione nella casella Orientation indicano rotazioni
rispetto ad assi Z-X-Z mobili.
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Posizionamento di altri corpi
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Seguendo la stessa procedura, vengono importati gli altri corpi del robot UR5
che devono essere poi posizionati nel modello Adams compatibilmente con la
cinematica del robot.
Anche in questo caso, il corpo viene sovrapposto in modo che il suo marker di
riferimento (in questo caso MAR3) sia sovrapposto al sistema di riferimento
globale.
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Posizionamento di altri corpi
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Affinchè la geometria del corpo sia compatibile con la cinematica, l’asse Z di
MAR3 deve essere allineato con l’asse Z di MAR1, entrambi coassiali e
disposti lungo la direzione della coppia rotoidale che sussiste fra i due corpi.
Inoltre i due sistemi di riferimento dovranno avere origine coincidente.
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Posizionamento di altri corpi
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A tal fine, si può scegliere di descrivere la posizione e l’orientamento del
marker MAR3 come funzione dell’orientamento di MAR1, come mostrato in
figura.
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Sistemi di riferimento di interesse
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Oltre al sistema di riferimento creato da Adams al momento dell’importazione, è
opportuno creare anche altri sistemi di riferimento necessari per la definizione
dei vincoli cinematici.
Per fare ciò è necessario analizzare i file CAD e cercare le necessarie
dimensioni. Il LINK1 ad esempio sarà collegato al corpo successivo attraverso
un giunto rotoidale che può essere definito dal sistema di riferimento mostrato
in figura.
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Sistemi di riferimento di interesse
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Dalla misura effettuata sul CAD, il secondo frame deve essere centrato nel
. La posizione del nuovo marker
punto = 0
70.5
65.2
(MARKER_4) può essere definita in funzione del sistema di riferimento del
corpo, cioè MAR3.
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Proprietà di massa
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Nella maggior parte dei casi, la densità dei corpi non è omogenea e per questo
motivo è necessario calcolare esternamente ad Adams la loro massa, la
posizione del baricentro e la matrice d’inerzia.
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Proprietà di massa
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Le proprietà di massa andranno poi immesse nella finestra di dialogo Modify
Body indicando la massa del corpo, gli elementi della matrice di inerzia e due
diversi marker: uno necessario ad idindicare la posizione del centro di massae
il secondo a definire il sistema di riferimento rispetto cui la matrice di inerzia è
stata calcolata. Per quest ultimo marker è opportuno scegliere la terna di
riferimento della geometria dato che è condivisa anche con l’ambiente CAD.
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Corpi successivi
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Analoghe operazioni dovranno essere ripetute per ognuno dei corpi da
importare nel simulatore.
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