Concept
a confronto.
Varianti del mule Standard come override espliciti del mule v3 (tools/cad/standard_concepts.py): per ciascuna CAD con sweep, trasferitore e masse, e FEA del gantry con la pipeline D031 (solidi + molle D028, energia di deformazione per gruppo). La macchina è il gantry FEA in serie con telaio, tavola e asse Y del modello a travi. Target D032 PROVISIONAL: macchina ≥ 4 XY / 7,5 Z N/µm minimo, ~6 / ~8 di progetto; gate ≥ 3 XY / ≥ 4 Z entro 42 kg. Valori di progetto, non misure.
Matrice
| Variante | Gantry X / Y / Z N/µm | Macchina X / Y / Z N/µm | δXY a 80 N | δZ a 150 N | Massa mule | Δ massa | Da recuperare → 42 kg | ΔK min XY per kg | Cedevolezza gantry Y tolta vs A0 | Sweep coll · FAIL · WARN | Trasferitore | Gate |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A0 · mule v3, riferimento | 0,79 / 0,65 / 2,03 | 0,77 / 0,57 / 1,05 | 140 µm | 143 µm | 44,9 kg | 0,00 kg | 2,9 kg | — | — | 0 · 0 · 0 | 8 mm | NO |
| A1s · monoscocca bassa, h 60 | 0,83 / 0,72 / 2,06 | 0,80 / 0,63 / 1,06 | 128 µm | 142 µm | 45,5 kg | +0,60 kg | 3,5 kg | 0,09 | 10% · 2% / 100 g | 0 · 0 · 0 | 8 mm | NO |
| A1 · master + slitta monoscocca, h 100 | 0,84 / 0,74 / 2,07 | 0,81 / 0,65 / 1,06 | 124 µm | 142 µm | 45,7 kg | +0,80 kg | 3,7 kg | 0,09 | 13% · 2% / 100 g | 0 · 0 · 0 | 8 mm | NO |
| A2 · A1s + carrello a cassone (zaino 4 mm) | 0,86 / 0,73 / 2,09 | 0,83 / 0,64 / 1,07 | 125 µm | 141 µm | 46,8 kg | +1,90 kg | 4,8 kg | 0,04 | 12% · 1% / 100 g | 0 · 0 · 0 | 8 mm | NO |
| C1a · coupling Ø100, preload 1,6 kN | 1,01 / 0,86 / 2,07 | 0,97 / 0,73 / 1,06 | 110 µm | 141 µm | 45,7 kg | +0,80 kg | 3,7 kg | 0,20 | 24% · 3% / 100 g | 0 · 0 · 1 | 7 mm | NO |
| C1b · coupling Ø110, preload 1,6 kN | 1,07 / 0,90 / 2,07 | 1,02 / 0,76 / 1,06 | 105 µm | 142 µm | 45,8 kg | +0,90 kg | 3,8 kg | 0,21 | 28% · 3% / 100 g | 0 · 1 · 0 | 2 mm | NO |
| C1p · coupling Ø80, preload 2,4 kN | 0,87 / 0,74 / 2,07 | 0,84 / 0,65 / 1,06 | 124 µm | 142 µm | 45,5 kg | +0,60 kg | 3,5 kg | 0,12 | 13% · 2% / 100 g | 0 · 0 · 0 | 8 mm | NO |
| C2 · C1b + receiver 8 mm | 0,84 / 0,68 / 2,03 | 0,81 / 0,60 / 1,05 | 134 µm | 143 µm | 45,5 kg | +0,60 kg | 3,5 kg | 0,04 | 5% · 1% / 100 g | 0 · 1 · 0 | 2 mm | NO |
| C3a · C2 + connettore a uscita laterale (braccio ~196 mm) | 0,96 / 0,78 / 2,04 | 0,92 / 0,68 / 1,05 | 118 µm | 142 µm | 45,4 kg | +0,50 kg | 3,4 kg | 0,21 | 17% · 3% / 100 g | 0 · 1 · 0 | 2 mm | NO |
| C3c · C1b + connettore a uscita laterale, receiver 15 (braccio ~203 mm) · structural reference only, requires ICD v5 packaging resolution | 1,22 / 1,02 / 2,08 | 1,15 / 0,85 / 1,06 | 94 µm | 141 µm | 45,7 kg | +0,80 kg | 3,7 kg | 0,34 | 37% · 5% / 100 g | 0 · 1 · 0 | 2 mm | NO |
Non-regressione A0: gantry 0,792 / 0,648 / 2,030 N/µm contro la baseline D031 6 / 12 0,792 / 0,648 / 2,030: scarto massimo 0,00% (PASSA).
* = bilancio energetico del caso fuori dal 2% (somma delle energie ≠ lavoro del carico): soluzione numericamente inaccurata, valore da verificare con un rilancio. δ = deformazione della sola macchina (naso spindle ↔ punto di lavoro) a SERVICE HIGH: 20 µm è l'intero budget, quindi il verde qui vuol dire solo "entro il budget totale", non "entro la quota macchina". ΔK min XY per kg = aumento della rigidezza radiale minima della macchina (N/µm) per kg aggiunto rispetto ad A0. Cedevolezza gantry Y tolta vs A0 = quota della cedevolezza del gantry in Y di A0 eliminata dalla variante, anche per 100 g aggiunti. Per A1 / A1s il riferimento è la quota di slitta + master in A0 (27%: tetto del gantry con slitta + master perfette ≈ 0,89 N/µm): A1s ne recupera il 36%, A1 il 47%. δ dalle rigidezze (modello lineare): δXY = 80 N / K min XY, δZ = 150 N / KZ. Monoscocca A1 modellata con giunti perfettamente solidali: la cedevolezza di bullonatura o incollaggio non è inclusa, il risultato è un limite superiore del giunto reale. Sweep su 125 configurazioni; trasferitore = gioco minimo lungo le 42 pose. Mesh della FEA come la baseline diagnostica D031 (6 / 12 mm).
Dove si deforma · energia per gruppo
| Gruppo | A0 · Y / Z | A1s · Y / Z | A1 · Y / Z | A2 · Y / Z | C1a · Y / Z | C1b · Y / Z | C1p · Y / Z | C2 · Y / Z | C3a · Y / Z | C3c · Y / Z |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| slitta Z + master | 27% · 17% | 19% · 16% | 17% · 16% | 20% · 16% | 13% · 15% | 11% · 15% | 20% · 16% | 8% · 15% | 8% · 15% | 11% · 15% |
| ToolDock | 25% · 1% | 28% · 1% | 29% · 1% | 29% · 1% | 22% · 1% | 19% · 1% | 25% · 1% | 14% · 1% | 13% · 1% | 19% · 1% |
| carrello X | 15% · 10% | 17% · 10% | 18% · 10% | 16% · 9% | 21% · 10% | 22% · 10% | 18% · 10% | 15% · 10% | 14% · 9% | 20% · 9% |
| testa | 12% · 1% | 13% · 1% | 14% · 1% | 14% · 1% | 18% · 1% | 21% · 1% | 14% · 1% | 43% · 3% | 41% · 3% | 19% · 1% |
| trave | 10% · 53% | 11% · 54% | 11% · 54% | 11% · 55% | 13% · 54% | 13% · 54% | 11% · 54% | 10% · 53% | 12% · 53% | 15% · 55% |
| spalle | 2% · 6% | 2% · 6% | 2% · 6% | 2% · 6% | 2% · 6% | 2% · 6% | 2% · 6% | 2% · 6% | 2% · 6% | 2% · 6% |
| pattini Z | 4% · 1% | 5% · 1% | 4% · 1% | 4% · 1% | 6% · 1% | 6% · 1% | 5% · 1% | 4% · 1% | 5% · 1% | 6% · 1% |
| pattini X | 1% · 2% | 2% · 2% | 2% · 2% | 2% · 2% | 2% · 2% | 2% · 2% | 2% · 2% | 1% · 2% | 2% · 2% | 2% · 2% |
| vite Z | 0% · 7% | 0% · 7% | 0% · 7% | 0% · 7% | 0% · 7% | 0% · 7% | 0% · 7% | 0% · 7% | 0% · 7% | 0% · 7% |
| vite X | 0% · 0% | 0% · 0% | 0% · 0% | 0% · 0% | 0% · 0% | 0% · 0% | 0% · 0% | 0% · 0% | 0% · 0% | 0% · 0% |
| cuscinetti | 3% · 2% | 4% · 2% | 4% · 2% | 4% · 2% | 4% · 2% | 5% · 2% | 4% · 2% | 3% · 2% | 4% · 2% | 5% · 2% |
| Somma / lavoro del carico | 100,0% · 100,0% | 100,0% · 100,0% | 100,0% · 100,0% | 100,0% · 100,0% | 100,0% · 100,0% | 100,0% · 100,0% | 100,0% · 100,0% | 100,0% · 100,0% | 100,0% · 100,0% | 100,0% · 100,0% |
Quota dell'energia di deformazione del gantry a 150 N Y e a 200 N Z; la somma per colonna deve dare il lavoro del carico ½·F·u. "n.v." = colonna non valida (somma fuori dal 2%). Due run (A1 e C3c) avevano il caso Z numericamente inaccurato in modo intermittente; rilanciati chiudono al 100% (A1 Z 2,15 → 2,07, C3c 2,20 → 2,08 N/µm) e ora ogni soluzione si accetta solo se il bilancio chiude entro il 2%. Spostamenti e rigidezze non dipendono da questa uscita.
Diametro sì, preload poco, braccio sì.
Base A1s. Diametro e preload separati: il preload da 1,6 a 2,4 kN su Ø80 (C1p) compra ~4% in Y, perché la rigidezza di contatto cresce solo con la radice cubica del precarico; Ø100 (C1a) +19%, Ø110 (C1b) +25%. Un receiver più sottile che deve portare le sfere su Ø110 fino al mount da 56 mm peggiora (C2, receiver 8 mm: la testa sale al 43% dell'energia in Y). Accorciare il braccio coupling → dado con il connettore a uscita laterale e receiver da 15 mm (C3c, 220 → 203 mm) porta il gantry a 1,22 / 1,02 / 2,08 N/µm: la migliore variante, macchina ~1,15 / 0,85 / 1,06 N/µm, δXY a 80 N ~94 µm. Dopo C3c l'energia in Y è di nuovo distribuita (carrello 20%, ToolDock 19%, testa 19%, trave 15%, slitta + master 11%).
Costo di ingombro: con receiver e inviluppo testa larghi 116–126 mm (oltre i 110 della ICD v4) l'inviluppo della testa tocca il volume della catena Y a X massimo con Z giù (FAIL con Ø110, WARNING 5 mm con Ø100) e il trasferitore passa a 2 mm dal carrello (7 mm con Ø100): si risolve spostando catena Y (~13 mm) e corridoio del trasferitore (~6 mm), non è un limite di rigidezza, ma è un costo di packaging dell'ICD v5 da mettere in conto.
Una modifica alla volta.
A0 mule v3 → A1 master + slitta monoscocca (la master diventa una scatola chiusa con la faccia anteriore della slitta: pareti laterali contro le ali, parete anteriore e cielo, sostituisce la sella) → A2 + carrello X scatolato → A3 + trave ad alta inerzia a massa costante (fondo trave fisso, cresce verso l'alto) → A4 combinazione. Fissi: asse spindle a 53 mm, piano cinematico e Ø80 del ToolDock, pull-stud, datum, inviluppo ICD v4, testa.
Architettura o percentuale?
La colonna δXY a 80 N dice subito se una variante è un progresso architetturale: oggi ~140 µm; a 1,5 N/µm sarebbero ~53 µm, a 3 ~27 µm, a 6 ~13 µm. Se A1 + A2 non spostano drasticamente XY, il concept A difficilmente passa il gate senza intervenire sul ToolDock e il concept C diventa prioritario.
Rigenerare
python tools/cad/standard_assembly.py --concept NOME (CAD, sweep, trasferitore, masse) e python tools/fea/d031_gantry.py --concept NOME (FEA con energia) per ogni concept di standard_concepts.py, poi python tools/fea/d032_page.py.