I sistemi di movimentazione ad alta tensione si adattano ai diversi assi industriali

Gli impianti industriali distribuiscono comunemente alimentazione trifase a 400–480 V, mentre i singoli assi delle macchine possono presentare requisiti di potenza e prestazioni molto diversi. L’ampliamento del sistema Essentials affronta questa differenza consentendo ai costruttori di macchine di utilizzare un’architettura servo ad alta tensione per gli assi a potenza inferiore senza dover ricorrere automaticamente a una piattaforma di movimentazione più complessa.

Adattare i sistemi servo all’infrastruttura elettrica industriale
I grandi stabilimenti produttivi, le linee di produzione automobilistica, le strutture logistiche e gli impianti di imballaggio ad alta produttività funzionano frequentemente con infrastrutture a 400–480 V. L’utilizzo di apparecchiature di movimentazione progettate per lo stesso intervallo di alimentazione può ridurre la necessità di apparecchiature aggiuntive per la conversione della tensione.

La distinzione è importante perché i requisiti di potenza di una macchina raramente sono uniformi. Una singola macchina può includere assi responsabili di operazioni di taglio, formatura o trasferimento di carichi elevati, insieme ad assi utilizzati principalmente per il posizionamento, la guida o la movimentazione dei materiali. Queste funzioni possono richiedere combinazioni diverse di coppia, velocità e potenza continua.

Il corretto dimensionamento del sistema di movimentazione consiste quindi nella selezione di una combinazione di azionamento e motore in base ai requisiti effettivi di ciascun asse, anziché applicare il livello di prestazioni più elevato all’intera macchina.

Servoazionamenti ad alta tensione per diverse funzioni della macchina
Il portafoglio Essentials ampliato di Kollmorgen comprende servoazionamenti progettati per un ingresso trifase da 240–480 V CA. Le varianti ad alta tensione sono disponibili con correnti continue di 3, 6 e 12 A RMS e con correnti di picco rispettivamente di 9, 18 e 30 A RMS. A seconda della configurazione dell’azionamento e delle condizioni operative, la famiglia di azionamenti supporta applicazioni con una potenza tipica all’albero fino a 5 kW.

I servomotori Essentials corrispondenti sono disponibili per il funzionamento a 400/480 V CA, con potenze comprese tra 400 W e 4 kW. La gamma di motori da 400/480 V CA funziona a una velocità nominale di 3.000 giri/min, mentre diversi modelli raggiungono velocità meccaniche massime di 6.000 giri/min. La coppia continua a rotore bloccato varia da 1,37 Nm per il modello da 400 W a 17,4 Nm per il modello da 4 kW.

Questa combinazione consente di collegare gli assi a potenza inferiore all’interno di una macchina di grandi dimensioni all’alimentazione trifase ad alta tensione dell’impianto, senza dover progettare tali assi attorno a una piattaforma servo significativamente più grande.

Configurazione e messa in servizio semplificate dei sistemi servo
Il sistema Essentials combina servomotori, servoazionamenti e cavi, con configurazione tramite il software WorkBench di Kollmorgen. Il sistema è progettato per offrire un percorso di configurazione guidato, mantenendo al contempo l’accesso a funzioni più avanzate di configurazione e regolazione.

La famiglia di azionamenti include connettività Ethernet industriale per EtherCAT, EtherNet/IP e PROFINET, mentre le funzioni di sincronizzazione sono disponibili tramite EtherCAT, CIP Sync e PROFINET IRT. La funzione integrata di disinserzione sicura della coppia è specificata secondo SIL2, categoria 3 e livello di prestazione d.

Per i costruttori di macchine, queste funzioni possono ridurre il numero di architetture di movimentazione separate necessarie all’interno di una piattaforma macchina. Una singola famiglia di azionamenti può coprire diversi requisiti degli assi mantenendo lo stesso ambiente generale di configurazione.

Scalare le prestazioni di movimentazione in base all’asse
L’importanza tecnica dell’estensione ad alta tensione riguarda meno l’aumento delle prestazioni massime di una macchina e più l’ampliamento del numero di assi che possono utilizzare un’architettura di movimentazione comune.

Per esempio, una macchina per l’imballaggio può comprendere assi sottoposti a carichi elevati insieme ad assi di posizionamento di potenza inferiore. Un asse di trasferimento di un trasportatore, un meccanismo di indicizzazione o un asse di guida può richiedere una coppia continua considerevolmente inferiore rispetto all’asse principale del processo. La scelta di un sistema servo più vicino a questi requisiti può ridurre la capacità non necessaria senza modificare l’architettura elettrica complessiva della macchina a 400–480 V.

Lo stesso principio si applica alla produzione automobilistica, alla lavorazione dei materiali, alle apparecchiature logistiche e alle macchine utensili, dove più assi possono presentare carichi meccanici molto diversi.

Kollmorgen ha annunciato la capacità ad alta tensione nel maggio 2026 insieme al controllore PCMM2G Essentials. Secondo l’azienda, il sistema ampliato supporta un ingresso trifase da 240–480 V CA e aumenta la capacità del sistema da 3 kW a 4 kW.

Integrazione elettrica nei sistemi a 400–480 V
Il passaggio dal funzionamento servo a bassa tensione a quello ad alta tensione modifica l’interfaccia elettrica tra il sistema di distribuzione della macchina e le apparecchiature di movimentazione. La documentazione di Kollmorgen specifica le varianti ad alta tensione degli azionamenti Essentials per il funzionamento trifase a 240/400/480 V CA, mentre la gamma di motori comprende modelli ottimizzati per 400/480 V CA.

Ciò differisce dalle precedenti configurazioni da 100–240 V CA, per le quali la documentazione di Kollmorgen specifica l’utilizzo di un trasformatore di isolamento per collegare il servoazionamento a una rete da 400–480 V. Le varianti ad alta tensione degli azionamenti eliminano questo requisito di conversione della tensione per il loro intervallo di ingresso trifase specificato da 240–480 V CA.

Questa architettura può essere particolarmente rilevante quando numerosi assi di movimentazione indipendenti sono distribuiti all’interno di una macchina. Evitare fasi di conversione della tensione non necessarie può semplificare la progettazione elettrica, sebbene protezione, cablaggio, messa a terra e altri requisiti debbano comunque essere progettati secondo le norme di installazione applicabili.

Rilevanza tecnica per i costruttori di macchine
L’ampliamento evidenzia un principio più ampio del controllo del movimento industriale: l’infrastruttura elettrica, il carico meccanico e le prestazioni di movimentazione richieste devono essere considerati congiuntamente.

Un’alimentazione dell’impianto a 400–480 V non significa che ogni asse servo richieda un azionamento ad alta potenza. Al contrario, l’utilizzo di un’architettura di movimentazione a bassa tensione all’interno di un impianto ad alta tensione può introdurre componenti elettrici aggiuntivi. Una famiglia servo scalabile può offrire un approccio intermedio, nel quale la tensione di alimentazione viene standardizzata mentre la capacità del motore e dell’azionamento viene selezionata in base ai requisiti dei singoli assi.

Per applicazioni quali la movimentazione dei materiali, l’imballaggio, il posizionamento e le funzioni ausiliarie delle macchine, questo approccio può rendere l’architettura di movimentazione più coerente senza richiedere che ogni asse utilizzi la stessa classe di prestazioni.

Contesto aggiuntivo:
specifiche tecniche e confronto competitivo non inclusi nell’annuncio originale del prodotto

Le piattaforme servo ad alta tensione comparabili sono già consolidate nell’automazione industriale. Il parametro di confronto rilevante non è quindi semplicemente la capacità di un azionamento di accettare un ingresso da 400–480 V. Gli attuali sistemi servo coprono intervalli di potenza e corrente significativamente diversi.

Per esempio, la gamma servo Sigma-7 da 400 V di Yaskawa comprende modelli da 0,5 kW a 15 kW, con corrente di uscita continua da 1,9 a 37,2 A RMS. L’alimentazione specificata per il circuito principale è trifase da 380–480 V CA.

Anche la piattaforma Kinetix 5700 di Rockwell Automation supporta sistemi trifase da 480 V CA, con configurazioni individuali degli azionamenti che raggiungono intervalli di potenza molto superiori a quelli della famiglia Essentials. Una configurazione Kinetix 5700 a singolo asse è specificata per una corrente di uscita continua di 43 A RMS e una potenza continua di 29,7 kW a 324–528 V CA trifase.

Rispetto a queste piattaforme consolidate, la posizione tecnica distintiva di Essentials è rappresentata dal suo intervallo di potenza più ristretto combinato con un ingresso trifase da 240–480 V CA. La famiglia di servomotori ad alta tensione copre da 400 W a 4 kW, mentre la famiglia di azionamenti utilizza classi di corrente continua da 3, 6 e 12 A RMS. Questo rende il sistema maggiormente orientato agli assi di macchine a potenza inferiore rispetto alle piattaforme servo ad alta capacità destinate a carichi significativamente maggiori.

Il confronto dimostra inoltre perché la potenza nominale, da sola, non costituisce un criterio di selezione sufficiente. I costruttori di macchine devono adattare coppia continua, coppia di picco, velocità, corrente, retroazione, funzioni di sicurezza, requisiti di rete e montaggio meccanico al ciclo di lavoro effettivo di ciascun asse.

Redatto da Sucithra Mani, redattrice di Induportals – adattato dall’IA.

www.kollmorgen.com