Sommario
Innovazione Presse Servoidrauliche con Motori Brushless: la Collaborazione tra KEB e Sigma Presse
Motori Elettrici per Servopompa: Innovazione e Risparmio EnergeticoI Vantaggi delle Presse Servoidrauliche: l’Utilizzo di Motori Brushless per la Servopompa
KEB e Sigma Presse: una Collaborazione InnovativaI Benefici Duraturi dell’Innovazione
KEB collabora con Sigma Presse per realizzare Motori Brushless per Servopompe
La collaborazione tra KEB e Sigma Presse ha portato alla produzione delle prime presse servoidrauliche con motori brushless. L’approccio basato sull’Industria 4.0 ha permesso di sfruttare i vantaggi dell’applicazione del digitale alle macchine. Il risultato sono stati minori consumi e manutenzione ridotta.
Le tecnologie digitali ed elettroniche sono capaci di rivoluzionare l’industria manifatturiera. Possono essere integrate in sostituzione o in collaborazione con tecnologie tradizionali nell’ambito dell’Industria 4.0.
Il digitale aggiunge a macchinari e linee di produzione una nuova capacità di interconnessione, per abilitare servizi come manutenzione predittiva e controllo remoto.
Motori Elettrici per Servopompa: Innovazione e Risparmio Energetico
L’approccio innovativo di KEB e Sigma nell’integrazione di tecnologie digitali ha apportato un cambiamento radicale alla componentistica e al funzionamento di molti apparati, modificando la natura del macchinario.
Adottando motori brushless elettrici pilotati da Drive in presse servoidrauliche si possono sostituire i convenzionali motori asincroni.
Il risultato di questa innovazione sono benefici come il risparmio energetico e spunti elevati. Inoltre, i motori brushless possono, virtualmente, girare a qualsiasi regime di rotazione.
Per mettere in atto questa innovazione nella progettazione di una macchina, serve avere un know-how specifico sulla nuova componentistica e su come usarla. KEB, grazie alla sua esperienza, ha fornito tutto il necessario.
Esploriamo più nel dettaglio il successo concreto delle applicazioni dell’Industria 4.0 di KEB e Sigma Presse.
Industria 4.0: le Presse Servoidrauliche di Sigma Presse
Sigma, azienda nata nel 2018, realizza presse servoidrauliche, frutto di innovazione tecnologica. La pressa idraulica tradizionale è stata ripensata in ottica digital integrando i motori brushless e i relativi Drive, asserviti a PLC, per il pilotaggio della pompa dell’olio.
Sigma Presse progetta e produce presse servoidrauliche da 50 a 5.000 tonnellate, per clienti principalmente nei settori automotive e aerospace.
La particolarità del prodotto è l’impiego della tecnologia servoidraulica con motori brushless. I loro macchinari completamente “servo” permettono un elevato risparmio energetico e l’impostazione costruttiva dell’Industria 4.0 semplifica la struttura della macchina. Viene applicata anche una tecnologia di controllo servoidraulico, che consiste nell’aggiunta di un Drive che controlla il motore brushless nei quattro quadranti. In questo modo si semplifica il circuito e si ottimizza la resa energetica. Questo è possibile grazie all’utilizzo della componentistica KEB.
I Vantaggi delle Presse Servoidrauliche: l’Utilizzo di Motori Brushless per la Servopompa
Ma perché una pressa servoidraulica è migliore di una tradizionale pressa idraulica? Nelle prese tradizionali, la corsa del pistone veniva frenata da componenti idrauliche, le valvole proporzionali. Ora, invece, si fa frenare il motore brushless e in questo modo si fa girare meno la pompa, che frena la discesa. Così facendo, nelle fasi di frenata viene generata corrente e il motore si comporta come una dinamo, aprendo la possibilità di rimandare in circolo l’energia generata. La pompa che funziona con questa tecnologia viene chiamata servopompa.
Invece di un tradizionale motore asincrono viene usato un motore brushless, con relativo drive, perché più performante. Il motore brushless lavora in positivo e in negativo e con coppia positiva e negativa: può fare da generatore, produrre potenza e dare la coppia frenante. Così facendo, si evita lo spreco di energia generato dalle valvole proporzionali di un motore tradizionale.
Usando una combinazione di motore brushless e Drive, poi, si ottimizzano la rendita della pompa e del motore e il circuito idraulico.
Vengono così eliminati molti componenti: le valvole proporzionali non servono più, lo scambiatore di calore non è più necessario e le valvole bidirezionali vengono sostituite da semplici valvole monodirezionali. Inoltre, il motore può raggiungere i 3000 giri, cambiando con continuità la portata della pompa, quindi la quantità di olio. La macchina viene controllata in modo molto più preciso, consumando fino al 70% in meno di una pompa tradizionale.
Inoltre, il motore brushless dà coppie che l’asincrono non può dare a parità di potenza: ad esempio, un brushless da 47 kW ha le stesse prestazioni di un asincrono da 75 kW.
Il risparmio energetico deriva anche dall’eliminazione del consumo che una macchina tradizionale ha anche da ferma: un motore tradizionale deve continuare a girare, mentre con il brushless non è necessario. Infatti, con il brushless la richiesta di coppia (quindi di corrente) è direttamente rapportata alla richiesta di pressione. Diminuendo le ore di utilizzo si allunga la vita operativa della macchina e la necessità di manutenzione si riduce.
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KEB e Sigma Presse: Collaborazione per l’Innovazione
La collaborazione tra KEB e Sigma Presse ha portato ad un’innovazione radicale di un macchinario che fino a quel momento funzionava su principi e tecnologie consolidate.
L’unione del know-how delle due aziende ha permesso di realizzare una tecnologia innovativa che offre netti miglioramenti alle aziende clienti.
KEB ha fornito i motori brushless della famiglia DL4 e i Drive F6 di ultima generazione che li controllano.
Successivamente ha anche introdotto un PLC C6 Smart, oltre a quello già presente per il controllo della pressa, per aggiungere algoritmi per il controllo specifico dei Drive. KEB ha curato anche lo sviluppo del relativo software che regola velocità, portata e pressione.
Il Funzionamento del PLC C6 Smart
Il PLC C6 Smart di KEB ha permesso una regolazione più precisa e puntuale dei Drive. Il C6 controlla l’asse idraulico, mentre la logica della macchina viene gestita dal PLC già presente.
Inoltre, KEB ha introdotto anche il dispositivo Multi Field Bus Interface, per una maggiore trasparenza verso il PLC.
Il PLC che controlla la pressa ordina al C6 quando mettere in funzione il pistone, comunicando i parametri del lavoro. Il C6 gestisce la fase operativa, tenendo sotto controllo la posizione del pistone ad ogni istante e apportando correzioni alla corsa. Nel caso di presse che utilizzano più pistoni, C6 si occupa anche di mantenere l’allineamento per evitare disassamenti.
Per il C6 è stato sviluppato anche un software ad hoc, insieme a Sigma. Sigma ha definito il funzionamento dell’algoritmo, mentre KEB ha apportato la propria esperienza sul controllo dei Drive e degli assi idraulici.
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L’integrazione con l’Industria 4.0: Profinet e Opc-Ua
La macchina realizzata permette una perfetta integrazione nell’Industria 4.0 e in possibili sviluppi successivi.
I dati delle componenti KEB vengono inviati al PLC principale tramite Profinet, poi questo raggiunge il server del cliente via Opc-Ua. Questo è possibile grazie alla collaborazione tra gli sviluppatori, che hanno lavorato per interfacciare la macchina con i sistemi aziendali del cliente.
I Benefici Duraturi dell’Innovazione
Abbiamo visto come l’introduzione dell’Industria 4.0 in macchinari e tecnologie tradizionali può creare una nuova generazione di macchine. Queste sono più efficienti e più semplici da costruire e utilizzare. La riduzione delle parti meccaniche e idrauliche soggette a rotture comporta minore manutenzione, diminuzione dei rischi di fermo macchina e garanzia di maggiore durata nel tempo. Inoltre, la macchina è più versatile e si apre la possibilità di modificarne il comportamento via software.
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