Il motion control software-defined sostituisce i cinematismi meccanici

Settore di applicazione: Motion Control Software-Defined e automazione industriale
Settore industriale: Packaging metallico e produzione di contenitori

Focalizzata storicamente su stampi, supporto tecnico e servizi per i processi di formatura e deformazione a freddo, l'azienda produttrice italiana SPL Soluzioni s.r.l. ha ampliato la propria attività alla progettazione e costruzione di macchinari per la produzione e la finitura di contenitori in alluminio nei settori delle bevande, della cosmetica, del beauty e dell'healthcare. I macchinari di finitura tradizionali impiegano un singolo motore master collegato meccanicamente tramite camme fisiche e leverismi rigidi per determinare le traiettorie degli utensili, richiedendo complesse modifiche strutturali per variare i profili di movimento. SPL ha scelto di sostituire la sincronizzazione meccanica rigida con una tecnologia di azionamento meccatronica coordinata via software.

Architettura meccatronica e dinamica del moto
Nelle linee di confezionamento, la complessità meccanica incrementa l'usura e i tempi di fermo macchina. SPL ha configurato i propri macchinari in modo che ciascun asse sia azionato da un servomotore indipendente, sostituendo le camme fisiche con correlazioni master-slave elettroniche gestite da un motion controller centrale. Questa architettura ad azionamento diretto elimina gli accoppiamenti meccanici e consente agli operatori di regolare i profili di moto tramite riconfigurazione software.

I cicli operativi intermittenti pongono sfide meccaniche impegnative. Operando a ritmi produttivi di 220 barattoli al minuto, la cinematica di indicizzazione genera elevate forze di accelerazione e un jerk marcato. I macchinari imprimono una spinta lineare di 15 tonnellate metriche mantenendo tolleranze meccaniche comprese tra 0,2 e 0,3 millimetri. I controllori della macchina devono sincronizzare masse in movimento significative per prevenire collisioni degli utensili, sia durante l'indicizzazione ad alta velocità, sia durante gli arresti di sicurezza di emergenza.




Ingegneria software modulare e dimensionamento degli azionamenti
Il passaggio da fornitore di stampi a costruttore di macchine ha richiesto un supporto ingegneristico meccatronico. SPL ha stretto una partnership con Alpha Progetti per l'esternalizzazione della progettazione meccanica e ha collaborato con KEBA per l'architettura del motion control, i calcoli cinematici e il dimensionamento dei motori.

Il team ingegneristico di KEBA ha sviluppato un layer software modulare che ha reso operativo l'ingranaggio elettronico su tutti gli assi della macchina, consentendo a SPL di passare dalle tradizionali catene cinematiche connesse meccanicamente a un'architettura di automazione interamente definita via software. KEBA ha modellato i profili di movimento dinamico per calcolare i carichi dinamici e dimensionare i servoazionamenti. Per il movimento dell'asse primario, sono stati abbinati due grandi motori torque a servoazionamenti ad alte prestazioni, garantendo una sincronizzazione multiasse dinamica e un azionamento diretto privo di riduttori intermedi.

«Alla fine, in KEBA abbiamo trovato competenze preziose che ci hanno supportato nella decisione ambiziosa di progettare macchine adottando la tecnologia del direct drive. Inoltre, i servoazionamenti KEBA si sono dimostrati eccellenti nel controllare alla perfezione i due grandi motori torque che guidano i due movimenti principali della macchina. Questa scelta radicale ci ha permesso di essere riconosciuti come un outsider innovativo all'interno di un mercato consolidato e basato su tecnologie convenzionali», ha dichiarato Carlo Pisoni, titolare di SPL Soluzioni.

Sostituendo i meccanismi a camma meccanica con il motion control meccatronico, SPL ha ridotto i punti di usura meccanica e ottimizzato l'assemblaggio delle macchine. La sincronizzazione elettronica consente ai produttori di lattine per bevande ad alto volume di sostenere cicli continui 24/7 con tolleranze ristrette, offrendo al contempo ai produttori di packaging cosmetico più piccoli la flessibilità per rapidi cambi formato tra lotti di produzione ridotti.

A cura di Romila DSilva, Redattrice di Induportals, con l'assistenza dell'IA.