I sistemi di controllo del movimento che consumano meno energia e possono essere alimentati da fonti rinnovabili sono essenziali per apparecchiature a basso consumo energetico e fanno parte di una strategia aziendale sostenibile.

Trasformazione digitale

I produttori di oggi interagiscono quotidianamente con l'automazione digitale e con interfacce utente dettagliate e si aspettano la stessa capacità digitale dai sistemi industriali. Con la trasformazione digitale delle proprie attività, le aziende stanno riscontrando vantaggi concreti e affidabili.

I sensori integrati nei dispositivi monitorano costantemente temperatura, posizione, carico e usura in tempo reale. Il monitoraggio, la configurazione e la diagnostica automatiche, nonché i dati di processo raccolti e presentati in dashboard, forniscono agli operatori le informazioni necessarie per prendere decisioni consapevoli e consapevoli. I sistemi di controllo del movimento connessi consentono agli operatori di analizzare le prestazioni di produzione, il consumo energetico e l'affidabilità.

L'accesso a queste informazioni tramite dashboard consente ai produttori di controllare meglio e migliorare costantemente le loro operazioni e, in ultima analisi, la loro produzione.

Concorrenza di mercato

Tra carenza di manodopera e problemi nella catena di approvvigionamento, mantenere un vantaggio competitivo non è mai stato così difficile per le aziende. Inoltre, la trasformazione digitale della produzione industriale e le tecnologie avanzate che la alimentano hanno permesso alle aziende che vi investono di ottimizzare significativamente le proprie attività.

È più che mai necessario rimanere agili nel rispondere alle mutevoli esigenze del mercato e soddisfare in modo affidabile la domanda dei clienti per rimanere all'avanguardia. I produttori devono ridurre al minimo i tempi di fermo macchina e massimizzare la produzione, e l'integrazione di soluzioni di automazione ibride connesse può contribuire a migliorare l'affidabilità e i tempi di attività delle macchine.

Per ottimizzare il consumo energetico, migliorare le operazioni e rimanere all'avanguardia nei propri settori, le aziende sono alla ricerca di un pacchetto completo per il controllo del movimento. I principali fornitori di tecnologia lo hanno compreso e hanno sviluppato una gamma di soluzioni avanzate e integrate che combinano servoazionamenti, motori e attuatori elettrici, oltre a componenti pneumatici.

Gli OEM hanno una grande opportunità di integrare sistemi di automazione ibridi nei progetti delle macchine che meglio si allineano e soddisfano le principali esigenze e preoccupazioni dei loro clienti.

Automazione e progettazione di macchine contemporanee

Un modo in cui le aziende stanno superando le sfide e aumentando la produzione è integrare macchine più piccole e sofisticate nelle loro linee di produzione. Ingombri ridotti consentono di inserire più macchine nello stesso spazio di produzione e la tecnologia avanzata di controllo del movimento può rendere possibile l'automazione di attività ad alta precisione, dall'assemblaggio all'ispezione finale del prodotto.

I produttori sono inoltre alla ricerca di tecnologie di controllo del movimento che offrano: maggiore precisione per prevenire gli sprechi; tempi di ciclo più brevi per aumentare la produttività; e maggiore flessibilità di posizionamento per consentire agli operatori di modificare i programmi macchina con la semplice pressione di un pulsante. L'utilizzo di macchine con queste caratteristiche può comportare una maggiore produzione in tempi più rapidi, migliorare la sostenibilità e ridurre i costi.

Come selezionare il controllo del movimento pneumatico, elettrico o ibrido

Esistono numerose soluzioni per il controllo del movimento e può essere difficile scegliere tra queste. Quando gli OEM utilizzano sistemi elettrici, quando pneumatici e quando entrambi?

Ci sono molti fattori e preoccupazioni da considerare quando si selezionano soluzioni di movimento:

1. Soddisfano i requisiti di prestazioni, flessibilità e precisione dell'applicazione?
2. Quali sono i costi operativi iniziali e di manutenzione continua?
3. Come influiscono sull'efficienza energetica della macchina?
4. In che modo i prodotti di movimento si integreranno con altri dispositivi?
5. Possono raccogliere dati e analizzare lo stato di salute del dispositivo?
6. Renderanno più semplice e veloce la progettazione di una macchina?
7. Qual è la curva di apprendimento per le nuove tecnologie?

Il controllo del movimento pneumatico ed elettrico presentano vantaggi distinti, a seconda delle esigenze applicative, e un'applicazione può trarre vantaggio dall'uno o dall'altro o da entrambi. Per alcune applicazioni, è abbastanza chiaro quale sia la soluzione migliore. Per un semplice meccanismo che spinga le scatole fuori da un trasportatore, un cilindro pneumatico è la soluzione più sensata. Tuttavia, se queste scatole devono essere smistate su linee o posizioni diverse sul trasportatore, è necessario un attuatore elettrico multiposizione.

Nelle applicazioni più complesse, la scelta potrebbe non essere chiara. Questo è un segnale che le applicazioni potrebbero trarre i maggiori benefici dall'utilizzo di entrambi. I cilindri elettromeccanici possono utilizzare aria compressa tramite un connettore pneumatico per la tenuta dell'aria nelle applicazioni di riempimento. Nei sistemi di assemblaggio, un sistema multiasse lineare elettrico può utilizzare una pinza pneumatica. E un asse lineare elettrico che opera in direzione verticale può utilizzare un cilindro pneumatico per la compensazione del peso.

L'automazione multitecnologica consente agli OEM di sfruttare i punti di forza complementari delle tecnologie di controllo del movimento pneumatico ed elettrico nella stessa applicazione e di trasferire i vantaggi ai propri clienti.

Diamo un'occhiata ai punti di forza di ciascuna tecnologia per capire meglio come possono interagire tra loro:

Controllo del movimento pneumatico

Il movimento pneumatico si ottiene utilizzando un gas compresso che agisce fisicamente su un meccanismo per produrre il movimento richiesto. È dimostrato che le soluzioni pneumatiche garantiscono un funzionamento affidabile in termini di hardware, progettazione e installazione, e solitamente ci sono meno componenti da cambiare o sostituire durante l'aggiornamento di un sistema pneumatico rispetto a un servosistema.

L'esempio più noto di controllo pneumatico del movimento è un cilindro con pistone interno, che produce un movimento lineare. Questo potrebbe spiegare perché la pneumatica è spesso considerata una tecnologia a movimento discreto, utile solo per l'estensione o la retrazione completa di un meccanismo.

Tuttavia, la continua innovazione guidata dai fornitori di tecnologie per il controllo del movimento ha ampliato le possibilità. Ad esempio, è possibile ottenere un movimento rotatorio continuo utilizzando attuatori a quarto di giro.

Sono inoltre disponibili sensori e controlli di flusso per monitorare e ottimizzare il funzionamento, mentre il controllo della pressione differenziale consente alle apparecchiature di raggiungere un posizionamento pneumatico continuo. Utilizzando elettrovalvole on/off elettropneumatiche relativamente piccole o valvole di posizionamento modulanti, viene applicata una pressione controllata a fronte di una contropressione costante.

Gli operatori possono controllare la posizione manualmente mediante pulsanti e interruttori oppure automaticamente mediante un controllore logico programmabile (PLC) o un controllore ad anello.

Controllo elettrico del movimento

Gli attuatori elettrici combinati con servomotori sono noti per l'alta velocità, la precisione millimetrica e l'efficienza e generano il movimento convertendo l'elettricità in movimento rotatorio o lineare. Questi sistemi a circuito chiuso includono in genere componenti più complessi, come un controller di movimento, un servoazionamento, un motore e un sensore di feedback, e pratiche di progettazione più complesse rispetto alle soluzioni di movimento pneumatico.

Ogni servomotore è associato a un azionamento che segue i segnali comandati per fornire la funzione desiderata e può fornire un posizionamento accurato, velocità angolari precise e profili di accelerazione variabili. Con una tale gamma di parametri, i servosistemi possono fornire il controllo del movimento posizionale per diverse applicazioni, dai bracci robotici ai nastri trasportatori a rotazione continua.

Poiché i servoazionamenti e i controller sono dispositivi a microprocessore, presentano un elevato livello innato di funzionalità integrate e possono offrire direttamente funzionalità di diagnostica e registrazione dei dati, sia locali che remote, per i cruscotti.

Il collegamento di PLC e altri controllori ai sistemi di servomotore può aiutare gli OEM a ottenere un controllo e una sincronizzazione del movimento ancora più avanzati. Le funzioni specializzate includono il posizionamento ad alta precisione con ripetibilità sub-micrometrica, la gestione elettronica delle camme e degli ingranaggi elettronici e possono essere utili anche per le applicazioni più complesse, come lavorazioni meccaniche, robotica e apparecchiature di produzione.

Ad esempio, una linea di confezionamento può essere aggiornata da dischi a camme meccanici a un sistema di servomotore con dischi a camme elettrici. Mentre cambiare il formato utilizzando dischi meccanici è complesso, richiede tempo ed è soggetto a errori, la conversione della macchina utilizzando dischi a camme elettrici avviene con la semplice pressione di un pulsante. Questo consente di risparmiare tempo, migliorare la precisione, ridurre al minimo gli scarti e ridurre i costi.

Controllo del movimento ibrido

Un sistema di automazione ibrido elettropneumatico può aiutare i produttori ad applicare le tecnologie appropriate per ogni specifica funzione. Quando sostenibilità, flessibilità di posizionamento, precisione, stabilità, silenziosità, connettività e monitoraggio sono fattori chiave, il controllo del movimento elettrico offre grandi vantaggi. Quando le applicazioni presentano limiti di spazio, richiedono un funzionamento robusto o richiedono progettazione, installazione e messa in servizio rapide, il controllo del movimento pneumatico è la scelta migliore.

Le linee di produzione nella maggior parte degli stabilimenti produttivi includono vari tipi di apparecchiature OEM, con i prodotti che si spostano tra le macchine lungo nastri trasportatori di trasporto e accumulo. Queste linee offrono numerose opportunità per integrare la movimentazione lineare sia pneumatica che elettrica.

Ad esempio, una tipica linea di produzione per il confezionamento di bevande include le seguenti funzioni: stampaggio a soffiaggio, riempimento e tappatura di bottiglie, trasporto e accumulo, etichettatura di bottiglie, ispezione, riempimento ed etichettatura, confezionamento in scatole e pallettizzazione e termoretrazione di scatole. Lo stampaggio a soffiaggio, la piegatura di scatole e l'applicazione di colla beneficiano tutti del movimento pneumatico, mentre il trasporto e il posizionamento delle bottiglie all'interno delle apparecchiature di riempimento ed etichettatura beneficiano del movimento servoassistito.

I trasportatori semplici e i sistemi di pallettizzazione traggono vantaggio da entrambe le forme di movimento: i trasportatori possono essere azionati da motori elettrici e i fermi e i cancelli dei prodotti possono essere azionati pneumaticamente. La movimentazione di colli sfusi può essere effettuata pneumaticamente, mentre l'interpolazione e le regolazioni di precisione della posizione possono essere controllate tramite servomotori.

Vantaggi dei sistemi di automazione ibridi

I principali fornitori di tecnologie per il controllo del movimento offrono ora pacchetti completi e integrati che includono il controllo del movimento elettrico, pneumatico o ibrido. Queste soluzioni complete includono dispositivi intelligenti a livello di campo, controllo del movimento, controllo macchina e analisi.

Le opzioni pneumatiche includono un cilindro pneumatico, un sistema di valvole, un controller, un sistema di analisi e un cruscotto tramite gateway, mentre quelle elettriche includono un attuatore lineare elettrico, un servomotore e un azionamento, un controller e un cruscotto tramite gateway. Sebbene entrambe le tecnologie offrano cruscotti, i dati sono disponibili direttamente dal servoazionamento e i sistemi pneumatici richiedono l'aggiunta di sensori.

Soluzioni complete e integrate come questa offrono numerosi vantaggi sia agli OEM che ai loro clienti. Essendo già progettati e assemblati, i sistemi di automazione ibridi possono semplificare l'approvvigionamento, lo sviluppo e la messa in servizio. In caso contrario, gli OEM dovrebbero procurarsi i componenti separatamente, abbinarli e progettarli autonomamente. Questo non solo richiede più tempo e aggiunge complessità alla catena di fornitura, ma può anche causare problemi di dimensionamento.

I sistemi di automazione ibridi offrono inoltre una flessibilità che consente agli OEM di progettare macchine in grado di produrre una vasta gamma di tipologie di prodotti, ridurre al minimo i tempi di cambio formato e soddisfare requisiti mutevoli nel tempo. Poiché molte aziende sono sottoposte a continue pressioni per aumentare la produttività riducendo al contempo i costi operativi, ciò può ridurre i cicli di produzione, aumentare l'utilizzo delle macchine e prolungare la durata delle apparecchiature.

Grazie alla riconfigurazione elettronica del controllo del movimento, gli operatori possono modificare i profili di movimento al volo e alcuni sistemi offrono un design a prova di futuro e sono dotati di funzionalità che possono essere implementate ora o nelle generazioni future di macchine. Per offrire ai clienti il ​​massimo livello di flessibilità, è consigliabile cercare sistemi con attuatori elettrici estremamente versatili che coprano un'ampia gamma di requisiti applicativi.

Oltre a rimanere competitivi, i sistemi di automazione ibridi possono migliorare la sostenibilità dei produttori. Questi sistemi possono migliorare l'efficienza delle macchine e ridurre gli scarti, il che a sua volta riduce il consumo di risorse e i costi. L'efficienza energetica può consentire di raggiungere più facilmente gli obiettivi di sostenibilità, mentre i risparmi sui costi possono ridurre il costo totale di proprietà. Per una maggiore ripetibilità e uniformità, è importante cercare un sistema con movimento lineare elettrico che offra i massimi livelli di affidabilità e precisione.

Maggiore flessibilità, efficienza e prestazioni

Gli OEM possono determinare se un sistema di automazione ibrido sarà utile per un'applicazione valutandone i fattori chiave, tra cui:

1. consumo energetico,
2. costi operativi,
3. flessibilità di posizione,
4. accuratezza,
5. vibrazioni e rumore,
6. CAP-EX,
7. connettività,
8. dimensione,
9. installazione e
10. tempi di messa in servizio e durata.

Per selezionare le soluzioni più appropriate che raggiungano i risultati desiderati, è fondamentale collaborare con un partner esperto in motion control e trasformazione digitale, che disponga di un portfolio completo di tecnologie e opzioni di dimensionamento. Un partner come questo può aiutare gli OEM a commissionare soluzioni e offrire supporto a lungo termine.

Con i sistemi di automazione ibridi, le aziende non devono scegliere tra prestazioni, flessibilità, sostenibilità, connettività e costi. Possono avere tutto: movimenti lineari precisi e potenti, la flessibilità necessaria per soddisfare i mutevoli requisiti di produzione, dati e informazioni per massimizzare la produzione, consumi energetici ottimizzati e un costo totale di proprietà inferiore.