In linea con l'Industria 4.0
4. Luglio 2021
I motori a trasmissione diretta consentono un'esecuzione particolarmente dinamica e flessibile dei processi di sigillatura e riempimento. Il rinomato produttore di macchine per l'imballaggio OPTIMA li utilizza pertanto nelle unità di sigillatura delle sue macchine monoblocco e indipendenti. Un altro motivo importante: i motori forniscono dati diretti sulle corse e sulle coppie effettivamente applicate, consentendo un controllo qualità continuo e la successiva analisi del processo. Questa tipologia di azionamento supporta quindi pienamente i moderni concetti di Industria 4.0.
L'operatore dell'impianto beneficia di tempi di cambio formato più brevi, minori tempi di inattività e una gamma più ampia di applicazioni per la macchina. Relazione applicativa sul tema delle chiusure.
“I nostri clienti nei settori alimentare, cosmetico e chimico devono prepararsi a lotti di produzione più piccoli e ai conseguenti cambi di prodotto più frequenti. Ad esempio, stiamo lavorando a un progetto in cui una linea di riempimento e confezionamento deve essere convertita a un nuovo prodotto ogni 30 minuti”, afferma Andreas Seitz, Direttore dell'Ingegneria di Progetto per le Soluzioni Alimentari e Chimiche presso [Nome dell'Azienda]. OPTIMA consumer GmbH"Non molto tempo fa, la lavorazione di un lotto richiedeva una o due settimane; ora, invece, mezz'ora non è un tempo raro."
Sono soprattutto le medie imprese dei settori sopra menzionati a trainare questo sviluppo. Tra queste, un produttore tedesco che offre una gamma completa di prodotti per discount e farmacie, che spazia dagli smacchiatori e lucidanti per legno e pelle ai prodotti per la cura degli interni delle auto.
Modifiche frequenti dei prodotti – tempi di allestimento ridotti
«Non stiamo parlando di volumi di produzione nell'ordine dei milioni, come accade comunemente nel settore dei detersivi per tessuti», spiega Andreas Seitz. «Al contrario. I lotti comprendono poche migliaia di unità e la gamma di prodotti è enorme, con una varietà quasi ingestibile di tipologie e geometrie di contenitori. Per ragioni logistiche, la produzione su ordinazione è praticamente inevitabile».
Le esigenze delle aziende coinvolte in termini di flessibilità, tempi di configurazione e affidabilità dei processi delle linee di riempimento e confezionamento sono di conseguenza molto elevate. OPTIMA ha riconosciuto tempestivamente questa tendenza e ha adattato i suoi sistemi di confezionamento alle mutevoli condizioni di mercato. La modularizzazione sistematica e l'ampio utilizzo della tecnologia servoassistita costituiscono la base di questo approccio.
Nel 2016, l'azienda ha quindi convertito alla tecnologia a trasmissione diretta anche le unità di saldatura dei suoi sistemi di confezionamento di medie e alte prestazioni. Fino a 16 mandrini di saldatura, montati verticalmente su una tavola rotante, sono azionati singolarmente da un motore rotativo. Famiglia di prodotti PR01 Basato su LinMot.
I motori rotativi garantiscono flessibilità nel processo produttivo.
I motori elettrici ad alta dinamica, sviluppati appositamente per i processi di sigillatura e avvitatura, combinano un azionamento diretto lineare e uno rotativo in un alloggiamento compatto con grado di protezione IP 64, ciascuno controllabile in modo indipendente. "Questa soluzione non solo garantisce ai nostri utenti un'elevata dinamica nel processo di avvitatura e attualmente fino a 600 operazioni di sigillatura al minuto, ma consente anche di regolare parametri cruciali come corsa, forza d'impatto, angolo di rotazione e coppia, tramite l'interfaccia utente della macchina confezionatrice", spiega Andreas Seitz, elencando i principali vantaggi della nuova tecnologia di sigillatura. "Si eliminano le lunghe riconfigurazioni delle curve di corsa o la regolazione manuale delle frizioni di sicurezza, con conseguente riduzione significativa dei tempi di setup rispetto ai sistemi convenzionali."
I motori rotativi della serie PR01 di LinMot sono volutamente compatti e combinano un motore rotativo e un motore lineare a trasmissione diretta in un unico alloggiamento, consentendo il controllo indipendente di entrambi.
Azionamenti diretti efficienti e sostenibili
Anche la manutenzione è semplificata, poiché il movimento lineare-rotatorio è realizzato tramite azionamenti diretti lineari e rotativi che non emettono polvere né sono sensibili ad essa. In caso di guasto, il mandrino interessato può essere arrestato fino alla riparazione e la produzione può riprendere, seppur a una velocità ridotta. Inoltre, durante un arresto programmato della macchina, è possibile completare la produzione dei contenitori già presenti nella tappatrice. Questo, insieme al fatto che i parametri selezionati vengono ripristinati immediatamente alla ripresa della produzione, anche dopo un'interruzione prolungata, contribuisce all'elevata efficienza della soluzione.
Design compatto e connettività elevata
“L’utilizzo di attuatori rotativi nella tecnologia di tappatura rappresenta quindi un logico passo successivo nel processo di sviluppo, soprattutto con la riduzione delle dimensioni dei lotti”, afferma Markus Dierolf, ingegnere laureato (BA) che ha svolto un ruolo chiave nella progettazione della nuova torre di tappatura presso OPTIMA. “Abbiamo optato per la soluzione LinMot perché la utilizziamo dal 2011, ad esempio nelle applicazioni di movimentazione, e ne abbiamo tratto esperienze molto positive. Per la tappatrice, tuttavia, era particolarmente importante per noi che i motori fossero molto compatti e che i servomotori offrissero intrinsecamente numerose interfacce per un’ampia varietà di sistemi di controllo.”
Anche in caso di necessità di cambio di formato, la tecnologia servoassistita impiegata, l'eliminazione delle curve di sollevamento e il conseguente disaccoppiamento meccanico risultano vantaggiosi: durante la regolazione della geometria per la riconfigurazione dei nidi di trasporto e delle teste di chiusura, tutti i mandrini possono essere sollevati simultaneamente per migliorare l'accessibilità. In questa posizione, vengono mantenuti saldamente in posizione da una molla magnetica, anche a macchina disalimentata. Questa tecnologia, sviluppata da LinMot e commercializzata con il nome di MagSpring, garantisce una forza costante su tutto il campo di lavoro, a differenza di una molla meccanica, risultando ideale per compensare le forze di peso. Poiché il principio di funzionamento si basa sulla forza di attrazione dei magneti permanenti, non è necessaria alcuna alimentazione elettrica, il che significa che MagSpring può essere utilizzato senza problemi anche nelle funzioni di sicurezza.
Motori rotativi come fonte di dati
In fase di sviluppo: motori rotativi negli impianti di imbottigliamento.
Ma OPTIMA non si ferma qui. L'azienda prevede di dotare le stazioni di riempimento degli attuatori rotativi, come annuncia Andreas Seitz: "I concetti corrispondenti esistono già. Le argomentazioni sono le stesse del tappatore, con la differenza che qui si tratta del controllo individuale e parametrico del movimento dell'ago di riempimento in ogni punto di riempimento. Ciò consente di riempire in modo ottimale anche prodotti estremamente sensibili, soggetti a segregazione o formazione di schiuma". L'azienda ha già dimostrato la validità di questa tecnologia attraverso numerosi test di riempimento.
A lungo termine, lo specialista di macchine per l'imballaggio prevede di estendere la nuova tecnologia di sigillatura e riempimento ad altri settori e applicazioni. Tuttavia, LinMot ha ancora del lavoro da fare, come sottolinea Seitz ai responsabili: "Oltre ai motori lineari ATEX già esistenti di LinMot, desideriamo soluzioni che consentano anche l'utilizzo di motori rotativi e servoazionamenti in un ambiente ATEX. Sarebbe inoltre molto utile se i motori e l'elettronica di controllo fossero alloggiati in un unico contenitore". LinMot ha risposto a questa richiesta e ha già presentato le prime soluzioni a SPS/IPC/DRIVES 2017.
