Un'idea elettrizzante

Marginal Column

Le macchine EDT di Kleinknecht testurizzano rulli per la lavorazione della lamiera. Foto: H. Kleinknecht & Co.

I motori lineari senza ferro movimentano con grande precisione 60 elettrodi. Foto: H. Kleinknecht & Co. KG

Utilizzando scintille e precisi motori lineari Rexroth, la Ditta Kleinknecht, specializzata in macchine utensili, testurizza rulli che irruvidiscono lamiere, per consentirne una verniciatura più conveniente ed ecologica.

 

Un'auto nuova di zecca brilla sotto i raggi del sole; un nuovo e bianchissimo elettrodomestico, appena lucidato, attende i prossimi compiti. Tuttavia, per una vernice così liscia e impeccabile, occorre che la lamiera sottostante abbia superfici microscopicamente irruvidite e testurizzate. Ciò grazie ad un apposito rullo che, con un'elevata pressione, le trasferisce sulla lamiera, come avverrebbe nella coniatura di una moneta. Con tale procedura, vernici e rivestimenti a polvere non soltanto aderiscono meglio, ma si possono anche applicare in modo molto più economico: ad esempio, i costruttori di auto risparmiano in fase di verniciatura circa quattro chili di vernice a vettura.

Ma come viene trasferita la struttura sul rullo? Il metodo più diffuso è la cosiddetta erosione a scintilla (in inglese Electrical Discharge Texturing, abbreviato EDT: il principio è illustrato nel riquadro). Per le sue macchine EDT, lo specialista tedesco in automazione e azionamenti H. Kleinknecht & Co. GmbH, con sede a Siegen, percorre nuove strade. Con azionamenti diretti lineari e rotativi e con tecnologia di controllo Rexroth.

Operazioni al di sotto del micron

Prima fra i costruttori di macchine EDT High-End, l'azienda utilizza motori lineari elettrici, in modo da impostare adeguatamente gli elettrodi per l'erosione a scintilla. “Nello sviluppo della nostra macchina EDT, la sfida consisteva nel movimentare all'unisono tutti e 60 gli elettrodi e nel posizionarli con una precisione al di sotto del micron. Possiamo così realizzare sui rulli la struttura superficiale desiderata, ad una qualità perfetta”: così Christoph Hauck, Direttore di Kleinknecht, ci spiega questa tecnica. Ora il sistema di azionamento che regola la distanza degli elettrodi li posiziona con una precisione al di sotto del micron, ossia dieci volte migliore che in precedenza. Il sistema è composto da motori lineari senza ferro IndraDyn L della serie MCL e dai regolatori compatti IndraDrive Cs.

Gli specialisti in automazione Kleinknecht hanno programmato la funzione fondamentale della tecnica EDT direttamente nei controlli di azionamento integrati IndraMotion MLD dei regolatori di azionamento. Il controllo macchina, dall'introduzione fino al prelievo del rullo tramite bus di automazione Sercos®, viene svolto da un controllo subordinante; quest'ultimo, inoltre, collega la macchina ai sistemi di produzione del gestore, a scelta tramite Profinet, Profibus, Ethernet/IP, CANopen o Sercos®. La regolazione decentralizzata del processo di erosione nella MLD rende il sistema più preciso, alleviando inoltre il compito al controllo centralizzato.

Un influsso mirato

Il cuore del sistema è costituito da motori lineari senza ferro MCL Rexroth: al loro interno, le leggere parti primarie, con bobine elettromagnetiche senza nocciolo in ferro, vengono condotte tra due file di potenti magneti permanenti nelle parti secondarie fisse. Gli elettrodi delle macchine Kleinknecht sono collegati direttamente, con grande rigidezza meccanica, alla parte primaria dei motori. Ne consegue un'elevata amplificazione di regolazione, che consente movimenti altamente dinamici e posizionamenti precisi in tempi brevissimi; inoltre, gli azionamenti lineari Rexroth hanno un comportamento di regolazione costante sull'intera corsa di traslazione.

Tali caratteristiche consentono di rispettare esattamente la distanza necessaria fra gli elettrodi durante il processo di erosione; inoltre, siccome nei motori lineari MCL non si creano forze di ritenuta, le grandezze di disturbo hanno minore influsso sulla regolazione di posizione. La ridotta massa propria e la bassa induttività degli azionamenti senza ferro consentono accelerazioni elevate, che possono ad esempio compensare anomalie causate da vibrazioni in prossimità dell'impianto. “Fin dalle prime prove una cosa era certa: l'innovazione di Kleinknecht ha grandi potenzialità”, afferma Jan Schönerstedt, Product Manager Bosch Rexroth per il settore Azionamenti Diretti. “Rispetto alle consuete macchine EDT, ora è possibile influire sulle superfici testurizzate in modo molto più mirato; questa tecnica, oltretutto, è notevolmente più affidabile.” E sul campo, il nuovo approccio ha già dato più volte buona prova.

L'impiego generalizzato dei componenti Drive&Control Rexroth semplifica la progettazione, la messa in servizio e la manutenzione delle macchine EDT Kleinknecht; vi sono, inoltre, nuove possibilità nella strutturazione della superficie dei rulli: siccome tutti i parametri di azionamento e di processo sono sempre accessibili, Kleinknecht ha potuto sviluppare nuovi approcci per la tecnica ad erosione.

Un software dalla struttura aperta

A livello software, Kleinknecht sfrutta la chiarezza e la concezione aperta delle soluzioni Rexroth. Grazie al software IndraWorks, programmazione, configurazione e messa in servizio sono raggruppate in modo unificato in un'unica interfaccia. La gestione progetti con Data Management centralizzato, per configurazione periferiche, visualizzazioni e programmi PLC, assicura massima coerenza fra tutti i dati ed offre una rappresentazione intuitiva.

Con l'architettura di automazione PLCopen, i gestori possono agevolmente integrare il software delle macchine EDT nei loro sistemi di produzione; intuitivi programmi di supporto aiutano gli utenti in tutte le fasi di configurazione delle periferiche, fino alla parametrizzazione delle funzioni tecnologiche. Christoph Hauck prosegue: “Il grande vantaggio della struttura aperta è l'indipendenza da fieldbus e ambienti di programmazione proprietari. In questo modo il software della macchina EDT può sempre essere adattato all'ambiente del cliente, rendendo più sicuri gli investimenti di lungo termine.”

 

L'erosione a scintilla

Il rullo da testurizzare ruota (1) all'interno di un dielettrico fluido (2), oscillando inoltre in direzione assiale (3). Appositi motori lineari accostano un massimo di 60 elettrodi (4) fino a pochi micron di distanza dalla superficie del rullo. Durante l'erosione, numerose microscopiche scariche elettrostatiche (5), precisamente regolate in durata e intensità di corrente, conferiscono alla superficie del rullo la struttura desiderata. Il preciso rispetto della distanza fra gli elettrodi e la superficie del rullo è quindi decisivo per il risultato; inoltre, occorre costantemente compensare il consumo di elettrodi, ossia la perdita di metallo.