MODELLAZIONE E DESIGN DI UN PATTINO RETTANGOLARE MULTIFORO COMPENSATO TRAMITE VALVOLA A DIAFRAMMA = MODELLING AND DESIGN OF A RECTANGULAR AEROSTATIC PAD WITH MULTIPLE ORIFICES CONTROLLED BY A DIAPHRAGM VALVE

Grazie al loro attrito nullo, pulizia e lunga durata, i pattini pneumostatici sono largamente utilizzati all’interno di numerose applicazioni in cui sono richieste elevatissime precisioni di posizionamento. Tra queste le principali sono le macchine di misura, le macchine utensili e le macchine per la verifica di schede elettroniche. Tuttavia, questi pattini sono caratterizzati da una bassa rigidezza relativa e uno scarso smorzamento. Al fine di poter ridurre tali limitazioni sono state proposte e studiate diverse tipologie di sistemi di alimentazione e metodi di compensazione. Sono state analizzate le performance di pattini multiforo con diversa disposizione, numero e dimensione. In alternativa i fori sono stati integrati all’interno di ragnature o sostituiti mediante inserti o superfici porose. Purtroppo, si è riscontrato che questo tipo di soluzioni permettono di portare a esigui miglioramenti delle performance. L’utilizzo di metodi di compensazione attiva e passiva rappresentano una possibile soluzione al fine di ridurre l’effetto di queste limitazioni. Questi metodi consistono nell’integrare ai pattini pneumostatici degli elementi addizionali che consentano di migliorarne le prestazioni. I metodi di compensazione passiva utilizzano componenti come strutture deformabili o valvole pneumatiche che non richiedono di essere alimentati da sorgenti di alimentazione esterne per poter funzionare. Al contrario, i metodi di compensazione attiva utilizzano elementi come sensori, attuatori e controllori che necessitano di fonti di alimentazione esterne per il loro funzionamento. Nonostante le elevate prestazioni statiche e dinamiche, ad oggi, i metodi di compensazione attiva risultano ancora essere troppo costosi per poter essere utilizzati in ambito industriale. Al contrario, sebbene presentino delle caratteristiche dinamiche meno performanti, i metodi di compensazione passiva rappresentano una valida ed economica alternativa. In questo lavoro di tesi è stato studiato un metodo di compensazione passiva che consiste nell’integrazione di un pattino commerciale ed una valvola a diaframma. L’innovazione e l’originalità del lavoro svolto sono da attribuirsi alla procedura progettuale proposta. Questa procedura di tipo numerico consente di individuare i parametri funzionali del prototipo in base a quelle che saranno le condizioni di lavoro in cui dovrà essere utilizzato: altezza di meato, pressione di alimentazione, dimensione e numero di fori del pattino. La procedura proposta è stata validata con successo tramite via sperimentale ed è stata poi utilizzata per effettuare un’analisi di sensitività sui parametri di progetto della valvola al variare delle condizioni di lavoro dell’intero sistema.