Marginal Column

Pronta per l’Industry 4.0: Connected Hydraulics

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Luglio 2017

 

I pregiudizi sono duri a morire, anche laddove la realtà li abbia smentiti da tempo. Stando ad uno di questi preconcetti, l'oleodinamica non avrebbe spazio nell’Industry 4.0, in quanto non sarebbe “intelligente”. Al contrario, l'oleodinamica è già da tempo “in forma per il futuro”.

Già da decenni, l'oleodinamica viene equipaggiata con sistemi elettronici, sensori, appositi accessori ed unità di controllo a sé stanti. Sotto il profilo delle tecnologie di automazione, tale ambito è già da tempo alla pari con gli azionamenti elettromeccanici, anche grazie a numerosi moduli di sistema Rexroth. Le valvole che, per così dire, “vedono tutto in bianco o nero” sono già scomparse da molte applicazioni e sostituite da assi servoidraulici autonomi. La questione, quindi, non è più se la tecnologia a valvole idrauliche potrà giovarsi dell’integrabilità, ma quando. Attualmente, stiamo vivendo il passaggio dalla classica oleodinamica analogica verso una fl uidotecnica integrabile, improntata al digitale. Soprattutto i costruttori di macchine europei stanno digitalizzando le loro macchine in modo sempre più netto e, dall’oleodinamica, si aspettano che si inserisca pienamente in tali ambienti integrati. Ora si tratta di gestire l’integrazione oltre il mero ambito macchina e, contestualmente, di padroneggiare la quantità di dati ottenuta: i dati, infatti, vanno poi raggruppati ed analizzati, in modo ragionato e sicuro.

L’aspetto decisivo: un’interazione intelligente

Oggi i compiti un tempo svolti da unità di controllo valvole in acciaio e ferro vengono svolti dall’intelligenza decentralizzata nel regolatore che, in base al fabbisogno, adatta il regime dell’azionamento pompa, quando l’utenza richiede potenza, oppure, lo riduce quasi a zero. In molti processi, tale percentuale di energia è davvero notevole: ad esempio, l’oleodinamica a velocità variabile consuma fi no all’80% di energia in meno rispetto ai sistemi fissi. Le attuali discussioni riguardo all’Industry 4.0 dimostrano quanto sia importante definire tutte le funzioni e funzionalità necessarie: soltanto quando meccanica, elettronica e sensoristica verranno standardizzate indipendentemente dai costruttori, saranno possibili un’integrazione ed una comunicazione attiva. Perciò, anche in futuro, non tutte le valvole di mandata idromeccaniche avranno un’elettronica digitale “on board”, né si collegheranno ad un’altra unità di controllo o ad altre valvole: ciò avverrà soltanto laddove effettivamente necessario.

Current discussions about Industry 4.0 show how important it is that all necessary functions and functionalities are defined. Active networking and communication is only possible if the mechanics, electronics, and sensors are standardized across different manufacturers. In the future, not every hydraulic-mechanical pressure valve will have on-board digital electronics and connect to a control or other valves. This will only be the case when it makes sense.

Soluzioni “smart” ad intelligenza decentralizzata

Intelligenza decentralizzata ed interfacce aperte sono i presupposti decisivi per soluzioni di automazione dal futuro assicurato: proprio per questo, nella parte elettrica come nell’idraulica, Bosch Rexroth punta sulle interfacce Multi-Ethernet, che supportano tutti i protocolli più comunemente utilizzati. Il passo successivo è integrare la sensoristica nei corpi valvola preesistenti, cosa che apre molte prospettive. Pensiamo, ad esempio, al Condition Monitoring: in tale ambito, i sensori possono rilevare informazioni che spaziano dalla qualità dell’olio alla temperatura, dalle vibrazioni ai cicli di commutazione eseguiti. Mediante algoritmi di Deep Learning, gli utenti possono, ad esempio, riconoscere l’usura prima che porti ad un’avaria: un passo importante, questo, verso la manutenzione preventiva.

Già attualmente, regolatori intelligenti monoasse gestiscono movimenti idraulici decentralizzati in circuiti di regolazione chiusi. A tale scopo, nell’elettronica on board della valvola è integrato un efficiente Motion Control, che confronta in loco valori reali e nominali, regolando poi il tutto con una precisione di pochi micron. La qualità di regolazione del sistema dipende unicamente dallarisoluzione dei sistemi di misura. Tali Motion Control senza quadro elettrico vengono impiegati con sempre maggior frequenza, nei più vari settori di mercato.

Bosch Rexroth offre Motion Control senza quadro elettrico anche con la valvola di regolazione IAC, completamente integrata nell’elettronica valvole. Grazie all’impiego di interfacce aperte, tale valvola è pienamente integrabile, come anche gli assi servoidraulici con proprio circuito del fluido decentralizzato. In tali assi pronti per il montaggio, pompa, valvole e cilindri costituiscono una singola unità, alla quale il costruttore di macchine deve semplicemente collegare l’alimentazione elettrica e la comunicazione di comando.

Plug & Play per l’idraulica

In futuro, regolatori Best-in-Class sostituiranno le valvole precedentemente necessarie ai fini del movimento: l’azionamento elettrico posizionerà il cilindro idraulico unicamente in base al regime dell’azionamento pompa. In tale modo, il riduttore oleodinamico farà sostanzialmente ciò che fa un azionamento lineare elettromeccanico: convertire il moto rotatorio di azionamenti elettrici in un movimento lineare ma con tutti i vantaggi dell’oleodinamica.

Il progresso è particolarmente evidente nell’ulteriore fase evolutiva, gli assi lineari autonomi: si tratta di unità cilindri pronte per il montaggio, con un proprio circuito del fluido altamente integrato. Per il funzionamento di tali assi, quindi, alle macchine non occorre più un’unità idraulica centralizzata. Siccome gli assi autonomi vengono collegati come azionamenti elettrici, bastano un cavo di potenza ed una connessione dati per il controllo macchina. Per la messa in servizio vengono utilizzati gli stessi software tool degli azionamenti elettrici; inoltre, all’addetto a tale fase non occorrono grandi conoscenze di oleodinamica, dovendo egli soltanto parametrizzare in base alle condizioni di macchina le funzioni preprogrammate.

Creare in modo nuovo con la stampa 3D

Anche nei nuovi materiali e nelle nuove tecnologie di produzione, Bosch Rexroth ha innovazioni da offrire: in particolare la stampa 3D di noccioli per carcasse in fusione, oppure la stampa diretta, riducono enormemente il dispendio di energia per il funzionamento delle valvole. Se fino ad oggi, nella concezione del nocciolo, andava considerata la divisibilità dell’utensile per la lavorazione del nocciolo stesso, oggi, con la stampa del nocciolo, ciò non è più necessario. Così, ad esempio, Bosch Rexroth può concepire canalini per ridurre le perdite di pressione e migliorare il bilancio energetico: in una valvola con portata di 10.000 litri al minuto, l’abbassamento fra il 10 e il 20% della resistenza fluidodinamica contribuisce enormemente a ridurre i costi d’esercizio.