Come si muovono in sincronia due bracci robot per la forgiatura?

Nel mondo della forgiatura industriale, i robot a due bracci devono coordinarsi alla perfezione per modellare pezzi lunghi e complessi. Gli studiosi hanno analizzato sei tipi di acciaio a lungo asse, usati in settori come l’aeronautica e l’automotive. Con il software DEFORM‑3D hanno simulato l’allungamento del metallo, registrando velocità e spostamenti alle estremità del pezzo. Questi dati hanno definito le “finestre di movimento” consentite ai gripper, cioè i momenti in cui i bracci possono afferrare o rilasciare senza disturbare la deformazione.

Poi hanno creato un metodo a segmenti per calcolare il tempo disponibile in base alla curva di pressione dell’idraulica della pressa. Il risultato: una migliore occupazione del tempo e una risposta più rapida del sistema. I test sperimentali hanno confermato che i due bracci riescono a muoversi con precisione millimetrica, anche durante le fasi più critiche.

Il ciclo di lavoro è stato suddiviso in quattro tappe: regolazione preliminare, adeguamento inter‑passo, fase di esecuzione e completamento della forgiatura. Questa struttura rende più semplice programmare il controllo coordinato, aprendo la strada a impianti più veloci e affidabili.

L’analisi DEFORM‑3D ha permesso di estrarre curve di velocità locale (v(x)) e spostamento cumulativo (s(x)) lungo l’asse del lingotto, evidenziando gradienti di deformazione non lineari tipici dei materiali a elevata duttilità. La segmentazione temporale si basa su una discretizzazione della curva pressione‑tempo (P‑t) della pressa idraulica, suddividendo il ciclo in intervalli Δt_i in cui la pressione supera soglie critiche (P_thr). Per ogni intervallo, è stato calcolato il margine di tempo t_margin = Δt_i – t_motion, dove t_motion è il tempo richiesto dal manipolatore per completare la traiettoria di presa‑posizionamento. L’algoritmo di ottimizzazione lineare minimizza Σt_margin, garantendo che la somma dei margini sia positiva, cioè che il sistema non vada in sovraccarico.

Dal punto di vista dinamico, i manipolatori sono stati equipaggiati con servomotori a corrente continua ad alta coppia, controllati da un loop PID adattivo che regola la risposta in base al feedback di encoder ottici ad alta risoluzione (≤0,01°). La frequenza di campionamento del controllo è stata impostata a 2 kHz, consentendo di compensare vibrazioni indotte dalla pressione impulsiva della pressa. I risultati sperimentali mostrano un errore medio di posizionamento di 0,12 mm e una deviazione di velocità inferiore al 2 % rispetto al profilo teorico, valori entro i limiti richiesti per la forgiatura di precisione. Questo approccio integrato di simulazione, segmentazione temporale e controllo avanzato rappresenta un passo significativo verso la digitalizzazione completa delle linee di forgiatura.