Mandrini modulari per il legnoERT

Tool drives, di Wittenstein, è un sistema di mandrini modulari con tecnologia ad azionamento diretto con condition monitoring integrato. Esso consente di ottenere un risparmio energetico che va oltre il 70%, vanta un rendimento superiore del 30% e una durata degli utensili fino al 300% in più

Alla fiera Xylexpo 2014, Wittenstein motion control, divisione del Gruppo Wittenstein che sviluppa sistemi di trasmissione meccatronici per soluzioni integrate, propone ai costruttori di macchine e utilizzatori finali nel settore del legno e industria del mobile, una soluzione leggera, modulare ed estremamente flessibile. Essa è in grado di cambiare il modo di lavorare delle macchine per la lavorazione del legno a controllo numerico. Vediamo di che cosa si tratta. Si chiama tool drives ed è un sistema di mandrini modulari con tecnologia ad azionamento diretto con condition monitoring integrato. Rispetto alle convenzionali soluzioni industriali a ingranaggi e cinghia consente di ottenere un risparmio energetico che va oltre il 70%, vanta un rendimento superiore del 30% e una durata degli utensili fino al 300% in più.

Tool drives è formato essenzialmente da quattro componenti: i mandrini ad azionamento diretto; disponibili con diversi sistemi di fissaggio degli utensili; un frame per ogni singolo modulo composto da due punte, che funge da elemento di fissaggio alla macchina e permette un movimento solidale con l’asse verticale Z; la control box che integra in un unico blocco di alimentazione, comando e controllo dei moduli di lavorazione e un sistema integrato di monitoraggio del processo ‘Life cycle management’ per ottimizzare la durata degli utensili, gli interventi di manutenzione e rilevare eventuali fermi macchina. Questi sistemi sono stati progettati e realizzati per far fronte alle richieste del settore legno, ma dimensionati con adattamenti specifici, si possono utilizzare con successo anche in molti altri settori. Per esempio, possono essere impiegati nella lavorazione di materiali compositi, della plastica o dell’alluminio.

Testa modulare

Ogni utensile viene azionato da un singolo servomotore a elevata densità di potenza, che viene tarato di volta in volta sul numero di giri ottimale richiesto. Grazie all’eliminazione quasi totale del cambio-utensile, ciascuna testa di taglio e/o di foratura è azionata soltanto nel momento in cui serve (e se serve). Questo assicura una sensibile riduzione dei tempi morti ed un risparmio di energia nella lavorazione che arriva fino al 70%. Il principio modulare secondo cui il sistema è stato progettato garantisce l’ampliamento e la modifica della disposizione dei moduli con la massima flessibilità di posizionamento: quadrati, rettangolari, a matrice, a L, T, U e speciali.

Libertà di configurazione

Tool drives è il risultato concreto del costante impegno del Gruppo Wittenstein in attività ricerca & sviluppo, a cui annualmente è destinato il 10% del fatturato (che ammonta a circa 250 milioni di euro nell’ultimo anno finanziario) e in cui trova impiego il 12% dei 1.800 collaboratori distribuiti in oltre 60 sedi di 40 Paesi del mondo. I suoi componenti sono stati disegnati in modo tale da offrire un’assoluta libertà di configurazione delle teste di rotazione, mentre l’elettronica si presta agevolmente ad ulteriori, svariate personalizzazioni: ogni singola scatola di controllo (Control box) è in grado di comandare fino a 14 mandrini, grazie alle schede bi-asse integrate (Dual servo controller). La massima configurabilità viene raggiunta con un sistema equipaggiato con otto unità che, in pratica, rende possibile un eventuale ampliamento fino a 112 mandrini.

Notevoli livelli di versatilità e prestazioni elevate erano due degli obiettivi di Wittenstein motion control nello sviluppo di questa linea. Già durante la fase di ideazione, per esempio, i moduli di lavorazione sono stati testati su oltre 30 milioni di cicli di foratura  in condizioni simulate estreme (forze assiali e radiali, ambiente di lavoro con polveri e/o trucioli, qualità di foratura testata su differenti tipologie di materiale). In queste prove è stata riprodotta una condizione di funzionamento realistica di circa tre anni, con un pieno sfruttamento dell’applicazione. Anche l’elettronica del Control box è adeguata allo stress che deriva dagli elevati carichi di lavoro costanti, soprattutto se collocata in una carcassa con grado di protezione IP65.

Niente imprevisti 

Il Condition monitoring è un processo di monitoraggio intelligente che permette un’immediata trasparenza e un controllo di qualità nella produzione. L’intelligenza si nasconde nel tool manager, un software che costituisce anche l’interfaccia per i sistemi di livello superiore (CN o PLC). Le informazioni vengono recepite dal comando, inoltrate al sistema centrale della macchina e visualizzate sul pannello di controllo.

E per il massimo sfruttamento della macchina, evitando guasti, rotture improvvise o altri imprevisti è stato pensato un Life cycle management  (LCM) integrato nel sistema. Uno strumento con cui si possono impostare e monitorare in maniera razionale tutti i processi: tarando opportunamente forze di foratura, taglio e alimentazione, vengono ottimizzati impiego e durata degli utensili in ogni fase di lavorazione. Con Life cycle management  integrato si ottiene, inoltre, il controllo costante del numero di giri, della coppia e del duty cycle dei singoli moduli, monitorandone tempestivamente lo stato di usura meccanica e rendendo attuabile una pianificazione mirata degli interventi di manutenzione preventiva.  I vantaggi per l’utente? Considerevole riduzione degli scarti di produzione, lavorazione efficiente e qualitativamente elevata dei materiali e uno sfruttamento ottimale della capacità produttiva della macchina.

Durante l’intera fase di ideazione e sviluppo del sistema tool drives Wittenstein motion control ha effettuato approfonditi studi e numerosi test in collaborazione con realtà universitarie e con utenti-pilota. E’ questa sinergia che ha portato alla nascita dei primi progetti innovativi di successo tra cui un impianto completamente automatico di produzione di serramenti per un importante cliente che opera sui più significativi mercati internazionali.

Cosa dire

Questa tecnologia alternativa non solo risulta essere flessibile e precisa, ma è stata anche un’importante conferma di come l’ottimizzazione delle forze di foratura e taglio, anche a cicli elevati, abbia sensibilmente prolungato (e a volte addirittura raddoppiato o triplicato) la durata delle teste di foratura di dimensioni più ridotte, quelle generalmente a maggior rischio rottura.