La messa in opera non è mai stata così semplice

WAL Mess- und Regelsysteme Gmbh di Oldenburg, Germania settentrionale, sviluppa e produce sistemi di misura e controllori per uso industriale. Lo scopo principale di questi sistemi è quello di misurare e controllare le variabili fisiche. L'azienda produce anche soluzioni personalizzate per l'industria alimentare. Una di queste soluzioni è un impianto di riempimento e confezionamento completamente automatizzato per burro, grassi vegetali e altre paste alimentari. I servodrive Yaskawa sono utilizzati sia nell'impianto di confezionamento del burro sia in un modulo aggiuntivo ad esso collegato - una formatrice di cartone.

Elaborazione affidabile

L'impianto di riempimento e confezionamento del burro, completamente automatizzato, riempie e imballa confezioni da 25 kg di burro. L'impianto guida un cartone vuoto fino alla postazione di riempimento, vi posiziona all’interno una pellicola e poi lo riempie. Questo avviene con l'aiuto di un azionamento che consente al sistema di srotolare la pellicola, tagliarla alla lunghezza richiesta e disporla intorno alla testa di riempimento, che viene inserita nel cartone insieme alla pellicola stessa. Quando il tubo pompa il burro nella testa di riempimento, questa galleggia sulla superficie del burro fino alla parte superiore della confezione.

La durevolezza e l'igiene sono stati requisiti fondamentali nella progettazione della macchina: le parti interne dovevano essere facili da pulire ed una pulizia in loco completamente automatizzata era un must per ogni componente a contatto con il prodotto, così come l'interno e l'esterno della testa di riempimento. Il design modulare dell'impianto permette tempi di avvio brevi e rende semplici future espansioni.

L'unità di alimentazione motorizzata srotola uniformemente la pellicola senza malfunzionamenti. Questo, insieme alla precisione della lunghezza della pellicola, garantisce che l'imballaggio avvenga in modo affidabile. In passato, la pellicola veniva srotolata utilizzando un motore passo-passo ma, senza una manutenzione regolare, i fermi non erano cosa rara. La difficoltà era aggravata dalla progettazione del motore passo-passo, che non poteva raggiungere la sua coppia massima a meno che non fosse fermo e causava dunque una diminuzione della coppia al crescere della velocità operativa. Tirare il rotolo di pellicola richiedeva sempre più una risposta dinamica, non gestibile con il motore passo-passo. Si è quindi reso necessario un servodrive.

 Mathias Willner, direttore tecnico di WAL Mess- und Regelsysteme Gmbh, spiega un altro aspetto fondamentale: "Vendiamo i nostri impianti non solo in Europa, ma anche negli Stati Uniti. Per questo motivo, uno dei requisiti chiave per il nostro nuovo servodrive era la capacità di supportare sia Profinet sia Ethernet/IP come profili di comunicazione. Abbiamo trovato una buona soluzione in Sigma7 di Yaskawa." Sia i modelli europei che quelli americani del sistema sono dotati dello stesso servomotore AC. L'unica modifica è il servo amplificatore, che viene scelto per abbinare l'interfaccia di comunicazione richiesta nel caso specifico.

Il nuovo impianto fornisce anche un altro miglioramento particolarmente apprezzato da Mr. Willner: "In alcuni paesi, abbiamo avuto problemi con tensioni di alimentazione imprecise. Questa era una vera sfida per il motore passo-passo, ma i servodrive continuano a funzionare in modo affidabile anche a fronte di una tensione di alimentazione fluttuante."

Ben attrezzato

Come modulo di accompagnamento al suo impianto di riempimento del burro, l'azienda fornisce anche una formatrice di cartoni. Questo modulo esegue un processo completamente automatizzato che preleva da un caricatore fino a 12 cartoni piegati al minuto, sigilla la falda di base con nastro adesivo e trasferisce il cartone alla stazione di riempimento. Questo impianto non è stato oggetto di retrofit ma è stato sviluppato da zero. Visto l'elevato numero di cicli richiesti, i servodrive sono stati da subito la soluzione più ovvia per questa attività. "Usiamo altri due drive Sigma-7 in questo modulo", riferisce Mr. Willner. "Visto che siamo rimasti così colpiti sia dal servodrive Sigma-7 nel retrofit del nostro impianto di riempimento del burro sia dalla facilità con cui abbiamo lavorato con lo staff Yaskawa, abbiamo installato gli stessi tipi di unità." Questa macchina dà a Sigma-7 un'altra opportunità per mostrare tutti i suoi vantaggi: il servoamplificatore è in gran parte il "cervello" del sistema. Funzioni come l'opzione tuningless per la messa in servizio senza messa a punto, la soppressione delle vibrazioni, la compensazione dell'ondulazione e dell'attrito e molte altre sono disponibili indipendentemente dal controllo di livello superiore.

Configurazione rapida

In ultima analisi, quanto l’efficacia di un drive dipende anche dalla sua facilità di avviamento. Yaskawa ha sviluppato la funzione tuningless per questo scopo. Questa funzione permette al servo amplificatore di adattare continuamente ed indipendentemente i parametri di controllo alla situazione reale. Ciò consente di mettere immediatamente in funzione l'unità senza la necessità di una parametrizzazione complessa o di una conoscenza avanzata dei sistemi di controllo. Questa funzione è pienamente sufficiente per la maggior parte delle applicazioni. Ma naturalmente sono disponibili anche ulteriori funzioni di messa a punto per applicazioni particolarmente impegnative. Mr. Willner è rimasto impressionato dalla velocità di messa in funzione: "Avevamo fatto tutti i preparativi, istallando gli adattatori per impostare le interfacce meccaniche per il motore e impostando i protocolli di controllo necessari, naturalmente. Il processo di integrazione degli azionamenti nello stesso impianto di riempimento del burro è stato completato in mezza giornata. Lo staff di Yaskawa ha fornito un aiuto eccezionale per entrambe le applicazioni." Anche l'integrazione degli azionamenti nella formatrice dei cartoni ha richiesto meno di un giorno lavorativo.

Box Tecnologia: Servoazionamenti Sigma-7

Durante lo sviluppo dei servoazionamenti della serie Sigma-7, l'attenzione si è concentrata su tre obiettivi principali: rapida messa in funzione, elevata capacità produttiva e massima affidabilità operativa. I servomotori reattivi coprono uscite da 50 W a 15 kW e tensioni di alimentazione di 200 e 400 V; vantano dimensioni estremamente compatte e sono molto silenziosi durante il funzionamento. La serie include moduli amplificatori a singolo e doppio asse per 200 V o 400 V in un design salvaspazio. Questi possono essere allineati in modo continuo nell'armadio di controllo e possono essere facilmente collegati a margherita se necessario.

Questo riduce la complessità del processo di installazione, mentre l'utilizzo efficiente dello spazio consente una densità di potenza molto elevata negli armadi di controllo. Un ulteriore risparmio in termini di spazio deriva dal fatto che non è necessario alcun raffreddamento aggiuntivo per temperature ambiente tra -5 e +55°C. I servomotori vantano una risoluzione straordinariamente elevata (integrano un encoder assoluto a 24 bit), un'elevata dinamica e funzioni avanzate per un avvio semplice.

In alternativa ai servomotori, i motori lineari possono essere azionati anche dagli stessi amplificatori, mentre i motori a coppia possono essere azionati anche con la versione da 200 V. Le aree di applicazione tipiche per i servosistemi AC compatti includono macchine per l'imballaggio, la produzione di semiconduttori, lavorazione del legno e la stampa digitale.

Image info:

Image 1:     Fully automated filling and packaging plant for butter, vegetable fats and other food pastes

Image 2:     Carton erector

Image 3:     Cutting the foil to length

Image 4:     Servodrive for cutting the foil to length 

Image 5:     Mathias Willner, Technical Director at WAL Mess- und Regelsysteme GmbH: “We were very impressed with both the Sigma-7 series servodrives and how easy the Yaskawa staff were to work with.”

Image 6:     Sigma-7 in the carton erector 

Image 7:     The servo package is the brains of the drive. Thanks to their space-saving design, the amplifier modules can be lined up seamlessly in the control cabinet and can easily be daisy chained if required.