Area di competenza
Dimensionamento di automazione e azionamenti
Fortius Data dimensiona personalmente motori, riduttori, azionamenti e trasmissioni di ogni macchina che progetta o modifica: coppia nominale, massima e termica, scelta del riduttore in funzione dell’inerzia, scelta del drive. Per le camme elettroniche usiamo strumenti di calcolo sviluppati internamente, perché quelli forniti dai costruttori di azionamenti sono semplificati e non sempre precisi nelle applicazioni particolari.
- nominale, max, termicale tre coppie verificate
- strumenti propriper camme elettroniche e coltelli
- confermatidal funzionamento reale delle macchine
Perché il dimensionamento è la prima scelta di progetto
Il dimensionamento della configurazione di automazione decide costi ed efficienza della macchina prima che venga costruita. Un motore sovradimensionato costa di più e aumenta l’inerzia da muovere; uno sottodimensionato va in limite termico dopo un’ora di produzione. Un riduttore scelto senza considerare il rapporto tra inerzia del carico e inerzia del motore rende l’asse instabile in regolazione. Per questo verifichiamo sempre personalmente motori, drive e trasmissioni, invece di accettare il dimensionamento proposto dal fornitore del componente.
Come dimensioniamo un asse
Coppie. Per ogni asse calcoliamo la coppia nominale in regime, la coppia massima nelle accelerazioni e la coppia termica equivalente sull’intero ciclo.
Riduttore. Scelto in funzione del rapporto di inerzia tra carico e motore e della velocità in ingresso.
Drive. Scelto in funzione della corrente di picco e continuativa, confrontando il risultato con il ciclo reale della macchina, non con un ciclo tipico.
Nella nostra esperienza i dimensionamenti così eseguiti sono sempre stati confermati dal funzionamento effettivo delle macchine.
Camme elettroniche e coltelli sincronizzati
Il caso più esigente è il coltello — o l’applicatore — che deve seguire il materiale in movimento con un profilo di camma elettronica: la velocità varia lungo il giro, le accelerazioni sono elevate e l’errore ammesso è di frazioni di millimetro. Gli strumenti di dimensionamento forniti dai costruttori di azionamenti trattano questi casi in modo semplificato. Abbiamo sviluppato strumenti di calcolo specifici per il profilo di camma, che usiamo dagli applicatori per pannolini ai sistemi di taglio per cartone e lamiera.
Dimensionamento anche per macchine esistenti
Nel retrofitting il dimensionamento serve a verificare che i nuovi azionamenti siano adeguati al ciclo reale, spesso più spinto di quello originale. Quando eliminiamo una trasmissione meccanica per sostituirla con servomotori indipendenti, ogni nuovo asse viene dimensionato da zero su rilievi di campo.
I vincoli fisici nel software
Il software di automazione non vive in un vuoto teorico: è vincolato dalle leggi della fisica e dai limiti reali dell’hardware.
Progettare un profilo di moto senza calcolare le cinematiche e le dinamiche del sistema porta inevitabilmente a errori di inseguimento (following error), interventi delle protezioni termiche, scatti dei giunti o danni meccanici.
Se il software richiede un’accelerazione troppo elevata, il motore richiede una corrente superiore al limite massimo dell’azionamento, causando un blocco per sovracorrente o la saturazione della coppia.
I riduttori hanno limiti di giri al minuto per evitare surriscaldamento e usura precoce; le guide lineari hanno limiti di velocità per la stabilità dei cuscinetti. Il software deve porre un tetto invalicabile alla velocità massima.
Negli assi verticali la gravità gioca un ruolo asimmetrico: il software, o la taratura del drive, deve compensare la forza di gravità costante, sapendo che l’accelerazione verso l’alto richiede molta più coppia della discesa.
Diagnostica: l’analisi spettrale fatta sul campo
La preparazione tecnica teorica e la “consapevolezza” della macchina ci rendono efficaci nella diagnostica. Oggi si diffondono strumenti di manutenzione predittiva chiavi in mano, con sensori di velocità e vibrazione; noi li usavamo prima che esistessero. Anni fa, durante il collaudo del retrofitting di una macchina per pannolini, per identificare la causa di un rumore della trasmissione meccanica abbiamo sviluppato sul campo un’analisi spettrale FFT campionando la velocità degli azionamenti e calcolando in Excel: abbiamo così identificato e mostrato al progettista meccanico il punto critico della trasmissione. Lo stesso strumento “artigianale” lo usiamo per individuare malfunzionamenti nella catena di trasmissione: disallineamenti, sbilanciamenti. In un progetto con PLC ControlLogix abbiamo implementato l’analisi FFT direttamente nel PLC, come verifica qualitativa della stabilità dello spettro nel tempo.
Domande frequenti
01Riuscite a diagnosticare vibrazioni o rumori di una trasmissione?
Sì. Campioniamo la velocità degli azionamenti ed eseguiamo un’analisi spettrale FFT, sul campo o direttamente nel PLC: il picco nello spettro indica il punto della trasmissione da verificare — disallineamento, sbilanciamento, ingranaggio usurato.
02Fate dimensionamenti anche per macchine che non progettate voi?
Sì, come servizio separato: forniteci ciclo di lavoro, masse e geometrie della trasmissione, e restituiamo la scelta di motore, riduttore e drive con i calcoli a supporto.
03Perché non usate solo i tool dei costruttori di azionamenti?
Li usiamo come verifica, non come unico riferimento. Nelle applicazioni a camma elettronica — coltelli e applicatori sincronizzati con il materiale — quei tool semplificano il profilo di moto e possono portare a scelte non corrette. Per questo abbiamo strumenti propri.
04Che dati vi servono per un dimensionamento?
Il ciclo di lavoro (velocità, accelerazioni, tempi), le masse e le inerzie in gioco, la geometria della trasmissione, la precisione richiesta e le condizioni ambientali. Se la macchina esiste, preferiamo rilevarli sul campo.
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