I sistemi di controllo del movimento che utilizzano meno energia e possono essere alimentati da risorse rinnovabili sono fondamentali per apparecchiature ad alta efficienza energetica e fanno parte di una strategia aziendale sostenibile.

Trasformazione digitale

I produttori di oggi interagiscono con l'automazione digitale e le interfacce utente dettagliate nella loro vita quotidiana e si aspettano la stessa capacità digitale dai sistemi industriali. Man mano che le aziende trasformano digitalmente le loro operazioni, vedono vantaggi reali e affidabili.

I sensori integrati nei dispositivi monitorano continuamente la temperatura, la posizione, il carico e l'usura in tempo reale. Il monitoraggio, la configurazione e la diagnostica automatiche e i dati di processo raccolti presentati nei dashboard offrono agli operatori le informazioni di cui hanno bisogno per prendere decisioni sicure e informate. 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 continuamente le proprie operazioni e, in ultima analisi, la propria produzione.

Concorrenza di mercato

Tra carenza di manodopera e problemi della catena di fornitura, non è mai stato così difficile per le aziende mantenere un vantaggio competitivo. Inoltre, la trasformazione digitale della produzione industriale e le tecnologie avanzate che la guidano hanno consentito alle aziende che investono in essa di ottimizzare in modo significativo le proprie operazioni.

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 del mercato. I produttori devono ridurre al minimo i tempi di fermo macchina e massimizzare la produzione, e l’integrazione di soluzioni di automazione ibrida connessa può contribuire a migliorare l’affidabilità e i tempi di attività delle macchine.

Per ottimizzare l'utilizzo dell'energia, migliorare le operazioni e rimanere all'avanguardia nei rispettivi settori, le aziende sono alla ricerca di un pacchetto completo di controllo del movimento. I principali fornitori di tecnologia lo capiscono e hanno sviluppato una gamma di soluzioni avanzate e integrate che combinano servoazionamenti, motori e attuatori elettrici, oltre alla pneumatica.

Gli OEM hanno una significativa opportunità di incorporare sistemi di automazione ibridi nei progetti di macchine che meglio si allineano e rispondono alle maggiori esigenze e preoccupazioni dei loro clienti.

Automazione e progettazione delle macchine contemporanee

Un modo in cui le aziende stanno superando le sfide e aumentando la produzione è integrando macchine più piccole e sofisticate nelle loro linee di produzione. Gli ingombri più ridotti consentono di inserire più macchine nello stesso spazio di produzione, mentre la tecnologia avanzata di controllo del movimento può consentire di automatizzare attività di maggiore precisione, dall'assemblaggio all'ispezione del prodotto finale.

I produttori sono inoltre alla ricerca di tecnologie di controllo del movimento dotate di: migliore precisione per evitare sprechi; tempi ciclo più brevi per aumentare la produzione; e una maggiore flessibilità di posizione per consentire agli operatori di modificare i programmi della macchina con la semplice pressione di un pulsante. L’utilizzo di macchine con queste caratteristiche può comportare una maggiore produzione in meno tempo, migliorare la sostenibilità e ridurre i costi.

Come selezionare il controllo del movimento pneumatico, elettrico o ibrido

Sono disponibili molte offerte di controllo del movimento e potrebbe creare confusione sapere come sceglierne una. Quando gli OEM utilizzano l'elettrico, quando il pneumatico e quando entrambi?

Ci sono molti fattori e preoccupazioni da considerare quando si scelgono le 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. Come si integreranno i prodotti di movimento con altri dispositivi?
5. Possono raccogliere dati e analizzare lo stato 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 presenta ciascuno vantaggi distinti, a seconda delle esigenze di un'applicazione, e un'applicazione può trarre vantaggio da uno o da entrambi. Per alcune applicazioni, è abbastanza chiaro quale sia la soluzione migliore. Per un meccanismo semplice per spingere le scatole fuori da un trasportatore, un cilindro pneumatico è la soluzione più sensata. Tuttavia, se queste scatole devono essere smistate su diverse linee o posizioni 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 possono trarre il massimo vantaggio dall'utilizzo di entrambi. I cilindri elettromeccanici possono utilizzare aria compressa tramite un connettore pneumatico per sigillare l'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 intertecnologica consente agli OEM di sfruttare i punti di forza complementari della tecnologia di controllo del movimento sia pneumatica che elettrica nella stessa applicazione e di trasferirne i vantaggi ai propri clienti.

Diamo un'occhiata ai punti di forza di ciascuna tecnologia per capire meglio come possono lavorare insieme:

Controllo del movimento pneumatico

Il movimento pneumatico si ottiene utilizzando un gas compresso per agire fisicamente su un meccanismo per produrre il movimento richiesto. È dimostrato che le soluzioni pneumatiche garantiscono un funzionamento affidabile dell'hardware, della progettazione e dell'installazione e in genere ci sono meno componenti da modificare o sostituire quando si aggiorna un sistema pneumatico rispetto a un servosistema.

L'esempio più familiare di controllo del movimento pneumatico è un cilindro con pistone interno, che produce un movimento lineare. Questo potrebbe essere il motivo per cui la pneumatica è spesso considerata una tecnologia di movimento discreta, utile solo per estendere o ritrarre completamente un meccanismo.

Tuttavia, la continua innovazione guidata dai fornitori di tecnologia di controllo del movimento ha ampliato ciò che è possibile. 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 ottenere un posizionamento pneumatico continuo. Utilizzando elettrovalvole on/off elettropneumatiche relativamente piccole o valvole di posizionamento modulanti, viene applicata una pressione controllata contro una contropressione costante.

Gli operatori possono controllare la posizione manualmente utilizzando pulsanti e interruttori o automaticamente utilizzando un controller logico programmabile (PLC) o un controller di loop.

Controllo del movimento elettrico

Gli attuatori elettrici combinati con i servomotori sono noti per l'alta velocità, la precisione millimetrica e l'efficienza e ottengono 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 rispetto alle soluzioni di movimento pneumatico.

Ogni servomotore è associato a un azionamento che segue i segnali comandati che forniscono la funzione desiderata e possono fornire posizionamento accurato, velocità angolari precise e profili di accelerazione variabili. Con una gamma di questo tipo, i servosistemi possono fornire il controllo del movimento posizionale per varie applicazioni, dal braccio robotico ai trasportatori a rotazione continua.

Poiché i servoazionamenti e i controller sono dispositivi a microprocessore, hanno un livello elevato e innato di funzionalità di bordo e possono offrire direttamente funzionalità di diagnostica locale e remota e di registrazione dei dati per i dashboard.

La connessione di PLC e altri controller ai sistemi di servomovimento può aiutare gli OEM a realizzare controlli di movimento e sincronizzazione ancora più avanzati. Le funzioni specializzate includono posizionamento estremamente accurato con ripetibilità inferiore al micron, camme elettroniche e ingranaggi elettronici e possono essere utili per le applicazioni più complesse, come la lavorazione meccanica, la robotica e le apparecchiature di produzione.

Ad esempio, una linea di confezionamento può passare da un sistema a camme meccaniche a un sistema di servomovimento con camme elettriche. Mentre il cambio formato con dischi meccanici è complesso, dispendioso in termini di tempo e soggetto a errori, la conversione della macchina con dischi a camme elettrici avviene con la semplice pressione di un pulsante. Ciò fa risparmiare tempo, migliora la precisione, minimizza gli scarti e riduce i costi.

Controllo del movimento ibrido

Un sistema di automazione ibrido elettropneumatico può aiutare i produttori ad applicare le tecnologie appropriate per ciascuna funzione specifica. Quando la sostenibilità, la flessibilità di posizione, la precisione, la stabilità, il funzionamento silenzioso, la connettività e il monitoraggio contano di più, il movimento elettrico presenta grandi vantaggi. Quando le applicazioni hanno limitazioni 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 impianti di produzione includono vari tipi di apparecchiature OEM, con il prodotto che si sposta tra le macchine lungo trasportatori di trasporto e di accumulo. Queste linee offrono molte opportunità per integrare il movimento lineare sia pneumatico che elettrico.

Ad esempio, una tipica linea di produzione di imballaggi per bevande comprende le seguenti funzioni: bottiglie per stiro-soffiaggio, riempimento e tappatura di bottiglie, trasporto e accumulo, etichettatura di bottiglie, ispezione, riempimento ed etichettatura, imballaggio di bottiglie in casse e pallettizzazione e termoretrazione di casse. Lo stiro-soffiaggio, la piegatura di scatole e l'applicazione di colla traggono tutti vantaggio dal movimento pneumatico, mentre il trasporto e il posizionamento delle bottiglie all'interno delle apparecchiature di riempimento ed etichettatura beneficiano del movimento servo.

I trasportatori di trasporto semplici e i sistemi di pallettizzazione traggono vantaggio da entrambe le forme di movimento: i trasportatori possono essere azionati da motori elettrici, mentre i fermi e i cancelli del prodotto possono funzionare utilizzando l'azionamento pneumatico. La movimentazione di casse sfuse può essere ottenuta con la pneumatica, mentre l'interpolazione e le regolazioni precise della posizione possono essere controllate utilizzando il servomovimento.

Vantaggi dei sistemi di automazione ibridi

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

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

Soluzioni complete e integrate come questa presentano numerosi vantaggi sia per gli OEM che per i loro clienti. Poiché sono già progettati e assemblati, i sistemi di automazione ibridi possono semplificare l'approvvigionamento, lo sviluppo e la messa in servizio. Altrimenti, gli OEM devono procurarsi i componenti separatamente, abbinarli e ingegnerizzarli da soli. Ciò non solo richiede più tempo e aggiunge complessità alla catena di fornitura, ma può anche introdurre 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 tipi di prodotti, ridurre al minimo i tempi di cambio produzione e soddisfare i requisiti in evoluzione nel corso del tempo. Poiché molte aziende si trovano ad affrontare la continua pressione di 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.

Con la riconfigurazione elettronica del controllo del movimento, gli operatori possono modificare al volo i profili di movimento e alcuni sistemi offrono un design a prova di futuro e sono dotati di funzionalità che possono essere implementate ora o nelle future generazioni di macchine. Per offrire ai clienti il ​​massimo livello di flessibilità, cerca 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 fornire una migliore efficienza della macchina e ridurre gli scarti, il che a sua volta riduce il consumo di risorse e i costi. L’efficienza energetica può consentire di raggiungere meglio gli obiettivi di sostenibilità, mentre il risparmio sui costi può 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 porterà vantaggi a un'applicazione valutando i fattori chiave dell'applicazione, tra cui:

1. consumo energetico,
2. costi operativi,
3. flessibilità di posizione,
4. precisione,
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 controllo del movimento e trasformazione digitale con un portafoglio 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: movimento lineare preciso e potente, flessibilità per soddisfare i mutevoli requisiti di produzione, dati e approfondimenti per massimizzare la produzione, consumo energetico ottimizzato e costi totali di proprietà inferiori.