Gardena entra nel futuro dell'acqua grazie a LinMot
26. Giugno 2023
Considerando le cesoie per bordi da giardino a batteria introdotte già nel 1973 o il computer per l'irrigazione degli anni '1980, GARDENA si è sempre dimostrata un'azienda particolarmente attenta alla sostenibilità. Tuttavia, l'era dell'Industria 4.0 e i limiti sempre più evidenti della sostenibilità ecologica ed economica pongono alla filiale globale del gruppo svedese Husqvarna la sfida di produrre in modo più interconnesso, veloce e, soprattutto, più ecologico. Grazie a un partner, i presupposti fondamentali per una produzione sostenibile e orientata al futuro sono già stati soddisfatti: con le tecnologie di sollevamento, rotazione e lineari all'avanguardia dello specialista di azionamenti LinMot, GARDENA è riuscita a ridefinire la precisione, la velocità e la sostenibilità dei suoi impianti di produzione.
Ritorno alle origini
130 litri a persona. Questa è la quantità d'acqua che ogni abitante della Germania utilizza quotidianamente per bere, lavarsi, pulire e cucinare. Una quantità considerevole, ma solo una frazione del consumo totale effettivo. Un indicatore spesso invisibile, la cosiddetta acqua virtuale, contribuisce in modo molto più significativo allo sfruttamento eccessivo delle risorse idriche. Se si include quest'acqua incorporata, necessaria per la produzione di alimenti, bevande, abbigliamento e altri beni di consumo, l'impronta idrica ammonta a circa 7.200 litri al giorno per persona, ovvero 219 miliardi di metri cubi all'anno per tutta la Germania, secondo i risultati di un progetto di ricerca dell'Università Tecnica di Berlino. Indubbiamente, le aziende manifatturiere di molti settori, con i loro impianti di produzione a volte di vaste dimensioni, hanno una quota significativa di responsabilità per l'esplosione dei consumi idrici. GARDENA è consapevole di questa responsabilità e delle relative conseguenze e da decenni progetta i propri processi produttivi con una prospettiva ecologica sul futuro dell'acqua. “Sia i nostri prodotti che la loro produzione dovrebbero essere più delicati, più efficienti e più economici”, riassume Heribert Wettels, responsabile della comunicazione delle relazioni pubbliche presso GARDENA, riassumendo brevemente la filosofia aziendale.
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Maggiori informazioniChe questa filosofia sia sempre stata una pratica consolidata è ben dimostrato dal sistema di irrigazione a goccia modulare della filiale Husqvarna, leader assoluto del mercato nel settore consumer da decenni. Il Micro-Drip-System (MDS) è una soluzione di irrigazione efficiente in termini di risorse che distribuisce l'acqua goccia a goccia direttamente alle piante, fino alle radici. "La primissima versione dell'MDS è stata lanciata nel 1985. Molto prima dei grandi dibattiti sulla sostenibilità e dei periodi di siccità in Europa", spiega Heribert Wettels, responsabile della comunicazione, a proposito della storia del sistema di irrigazione, sottolineando così l'approccio ecocompatibile dell'azienda, che ha influenzato nel corso degli anni anche la tecnologia di automazione dei suoi impianti di produzione. "Poiché la nuova generazione del Micro-Drip-System è stata completamente riprogettata, è stato necessario anche un ulteriore sviluppo del sistema di produzione e della relativa tecnologia di azionamento", spiega Reinhold Steck, responsabile della progettazione di macchine speciali presso GARDENA, riguardo agli aspetti tecnici della trasformazione. Poiché il sistema MDS è già alla sua quarta fase di espansione, questo progresso nei processi produttivi doveva essere implementato praticamente a tutti i livelli della tecnologia di azionamento. "Nelle prime tre fasi di espansione dell'MDS sono state utilizzate soluzioni convenzionali", spiega il responsabile della progettazione Steck. Poiché la nuova generazione di sistemi doveva offrire maggiore affidabilità di base e di processo, maggiore precisione nel controllo della forza e dei parametri di processo, nonché sostenibilità ed efficienza energetica ottimizzate, Steck afferma che il reparto di ingegneria delle macchine speciali si è inevitabilmente rivolto a un produttore "dove abbiamo finalmente trovato la soluzione per le nostre impegnative attività di prelievo e posizionamento. I sistemi di azionamento LinMot sono imbattibili in termini di dinamica e precisione, soprattutto in questi processi".
PR02 – Precisione a portata di mano
Realizzare sistemi industriali per la chiusura, l'avvitamento o l'assemblaggio precisi e dinamici rappresenta una sfida estremamente complessa con le soluzioni servoassistite convenzionali. I vari componenti, come i due tipi di servomotori, le pinze, i tubi flessibili, i sensori, ecc., devono essere coordinati e integrati nella progettazione. Ciò rende la realizzazione di macchine industriali efficienti un processo che richiede pianificazione, materiali, costi e tempi considerevoli, senza tuttavia garantire la massima precisione e versatilità nella lavorazione di componenti di piccole dimensioni, come avviene ad esempio con il Micro-Drip-System di GARDENA. Ad esempio, il gocciolatore in linea per colture a filari e il gocciolatore terminale, ideale per un'irrigazione mirata e a risparmio idrico anche in presenza di dislivelli, sono molto piccoli e richiedono quindi un nuovo livello di precisione nell'assemblaggio. "Sebbene sia possibile un funzionamento a controllo di forza con due servomotori, la precisione richiesta per i sistemi MDS si perde quando si ha a che fare con masse elevate da movimentare", spiega il responsabile della progettazione Steck, illustrando il problema fondamentale dell'assemblaggio di piccole parti con i servomotori convenzionali. Questo evidenzia il primo punto di forza cruciale e unico dei motori PR02: grazie al servomotore rotativo disaccoppiato dei moduli lineari-rotativi LinMot, è necessario accelerare o decelerare solo l'albero motore. Ciò riduce significativamente la massa in movimento, sia rotazionale che lineare, e consente un controllo molto preciso della forza di avanzamento, anche nei processi orientati verticalmente.
Modulo di sollevamento e rotazione PR02
- Interventi di manutenzione ridotti al minimo
- Monitoraggio dei processi in tempo reale
- Disponibile come prodotto standardizzato a catalogo.
- Funzione plug-and-play integrata
- Servomotori programmabili
- Sensori calibrabili con precisione <1%
Processi completamente automatizzati grazie ai componenti LinMot: indipendentemente dalle dimensioni, dal materiale, dal profilo o dalla complessità dei pezzi da lavorare, con i moduli lineari e i motori di sollevamento rotativi LinMot è possibile realizzare processi di prelievo e posizionamento completi in modo rapido, economico e sostenibile.
Ma non sono solo i processi dei sistemi GARDENA a beneficiare delle caratteristiche dei motori PR02. LinMot, leader di mercato nei servomotori tubolari, comprende appieno le esigenze dei clienti: che si tratti di avvitatura, assemblaggio o chiusura, i motori lineari-rotativi della serie PR02 si distinguono per elevata flessibilità, dinamica, sicurezza e connettività. I sensori di forza e coppia calibrabili garantiscono la riproducibilità e la registrazione precise delle sequenze di movimento. Oltre ai setpoint forniti dal servocontrollore, questi sensori offrono la possibilità di monitorare e valutare in tempo reale parametri di processo come forza di pressione, coppia, angolo o posizione lineare per ogni processo con una precisione pari o superiore all'1% del valore nominale. "Questo permette anche di adattare i parametri di controllo in modo molto più preciso al profilo del componente", conferma il Sig. Steck, e illustra i vantaggi che ne derivano per GARDENA: "Grazie alla precisione dei motori LinMot PR02, i nostri sistemi sono più stabili e i tempi di reazione e di ciclo si sono ridotti significativamente", afferma il responsabile della progettazione. Mentre un tempo di ciclo di 6-7 secondi era perfettamente adeguato per le condizioni e i volumi di produzione di 15 anni fa, i sistemi MDS e gli attuatori rotativi LinMot utilizzati in essi sono ora progettati per alte velocità e operano con un tempo di ciclo di 1-2 secondi, anche in una configurazione a doppia corsia. "Questi tempi di ciclo non sono più raggiungibili pneumaticamente", afferma il responsabile della progettazione Steck, indicando il gocciolatore in linea precedentemente menzionato. Grazie al LinMot PR02, questo può essere avvitato al raccordo a T in soli 0,3 secondi.
Inoltre, i componenti LinMot possono soddisfare ulteriori requisiti speciali derivanti dalla posizione unica del reparto di progettazione di GARDENA: "L'elevata flessibilità di azionamento è particolarmente importante per noi, poiché sviluppiamo costantemente nuovi sistemi speciali personalizzati per ogni nuovo prodotto", spiega il responsabile della progettazione. Parametri e profili possono cambiare radicalmente e rapidamente, sia lato prodotto che lato macchina, quindi il riapprendimento delle singole posizioni deve essere rapido, semplice e preciso. "Grazie alla loro flessibilità, i componenti LinMot si adattano istantaneamente a tutte le regolazioni delle macchine di produzione e tutte le modifiche possono essere implementate in pochissimo tempo", afferma Reinhold Steck.
Moduli lineari LinMot: un pacchetto completo anziché una soluzione complessa.
I moduli LinMot DM01, SM01 e SM02, altamente dinamici, sono unità preassemblate e pronte per l'installazione. Rappresentano un'ulteriore evoluzione delle guide B e H di LinMot, in uso da oltre 20 anni, e offrono tutti i vantaggi progettuali di un moderno sistema di azionamento. Heribert Wettels spiega: "Un sistema GARDENA non è una soluzione standard. Ciò significa anche che i componenti utilizzati devono essere estremamente flessibili. Inoltre, i nostri colleghi, in quanto costruttori di macchine speciali, lavorano con diverse tecnologie. I moduli LinMot devono integrarsi perfettamente." Questa è una sfida che i moduli lineari LinMot superano brillantemente: i moduli DM01, ad esempio, sono in grado di realizzare un numero illimitato di sequenze di movimento per qualsiasi applicazione del cliente. Grazie alle numerose classi di resistenza, dimensioni e lunghezze di corsa, nonché agli accessori opzionali specifici per il settore, come l'interno del motore completamente lavabile per processi di pulizia e sterilizzazione in loco, le versioni in acciaio inossidabile, lo statore completamente incapsulato e lunghezze di corsa fino a 2 metri, le guide lineari e i moduli LinMot sono imbattibili in qualsiasi ambiente di produzione e su qualsiasi macchina.
Modulo lineare DM01
- Disponibile con certificazione per camera bianca fino a ISO4
- Modulo pronto per l'installazione, non è richiesta alcuna progettazione.
- Implementazione di applicazioni a controllo di forza
- Monitoraggio dei processi in tempo reale
- Alloggiamento in alluminio anodizzato, facile da pulire
- Aste guida resistenti alla corrosione
Anche la modularità dei moduli lineari LinMot ha impressionato gli ingegneri di GARDENA. In primo luogo, i moduli lineari utilizzano lo stesso sistema di controllo degli attuatori rotativi esistenti, rendendo la configurazione elettrica dei sistemi GARDENA significativamente più rapida ed efficiente. In secondo luogo, i numerosi fori di centraggio nelle piastre frontali e nel blocco di guida consentono un fissaggio meccanico rapido, versatile e preciso del carico o di moduli LinMot aggiuntivi. "LinMot ci ha fornito un supporto completo durante la fase di sviluppo", afferma Felix Kaifel, responsabile dell'ingegneria di progetto software per i sistemi MDS. Questo ha permesso a GARDENA di studiare i vari processi e determinare le sequenze di programma ottimali attraverso una configurazione di prova. Grazie alla funzione cinematica, entrambi gli assi X e Y della sequenza di movimento potevano essere implementati con punti d'angolo a terra sui due moduli lineari LinMot assemblati. "Questi vantaggi dei moduli lineari LinMot ci consentono di ottenere un funzionamento significativamente più delicato per l'azionamento e la macchina, oltre che più veloce e senza movimenti bruschi", riferisce il responsabile di progetto Kaifel.
Sicuro ed efficace grazie a Safety Drives
Come è noto, la Germania vanta elevati standard di sicurezza nella produzione industriale. Per gli ingegneri di GARDENA, la sicurezza funzionale offerta da LinMot riveste quindi un'importanza particolare. Gli azionamenti LinMot con l'opzione -2S contengono un modulo di sicurezza integrato e certificato nello stesso alloggiamento. In combinazione con i motori -2S, ciò consente l'implementazione di funzioni di sicurezza come la riduzione di velocità di sicurezza (SLS) e l'arresto/spegnimento di sicurezza (SOS). "Con l'opzione di sicurezza -2S di LinMot, siamo diventati non solo più sicuri, ma anche più efficienti, sia nella risoluzione dei problemi che nella messa in servizio delle linee di produzione", spiega il responsabile di progetto Kaifel. Grazie all'elevata sicurezza intrinseca dei componenti LinMot -2S, gli sportelli di sicurezza dei sistemi possono essere aperti anche con il motore in funzione per programmare le posizioni o correggere eventuali malfunzionamenti. "Questa attività di risoluzione dei problemi non solo è più sicura, rapida ed efficiente, ma aumenta anche la disponibilità del sistema. Ciò si è rivelato un vantaggio significativo per un rapido lancio della produzione e della vendita di tutti i nostri prodotti stagionali da giardino GARDENA", afferma il responsabile dell'ingegneria del software.
Sostenibilità o efficienza?
La soluzione definitiva per applicazioni pick-and-place: l'eccezionale modularità e la combinabilità con sistemi a due assi, unite ad accelerazioni fino a 50 m/s e velocità fino a 5 m/s, fanno apparire obsolete le soluzioni convenzionali e rendono i moduli LinMot DM01 ineguagliabili in ogni applicazione.
Circa 15 anni fa, la scelta era tra sostenibilità ed efficienza, o viceversa. Oggi, tuttavia, la collaborazione tra GARDENA e LinMot dimostra che la produzione industriale rispettosa del clima e l'aumento dell'efficienza non si escludono a vicenda, ma possono addirittura portare a ulteriori vantaggi con la giusta tecnologia di azionamento. La partnership tra GARDENA e LinMot offre un duplice contributo: da un lato, si traduce in prodotti che utilizzano le risorse naturali in modo responsabile; dall'altro, sviluppa nuovi processi produttivi che contribuiscono a ridurre in modo efficiente il consumo idrico derivante dai consumi nella produzione industriale. "Per GARDENA, investire in tecnologie di automazione sostenibili è semplicemente logico. La partnership con LinMot continuerà quindi a svilupparsi in modo significativo", riassume Heribert Wettels. "I sistemi vengono già forniti a stabilimenti nella Repubblica Ceca, in Cina, negli Stati Uniti e in Australia. Ciò significa che le macchine speciali con componenti LinMot sono altrettanto diffuse e apprezzate a livello globale quanto GARDENA stessa."
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