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La fabbrica flessibile è sulla bocca di tutti: soprattutto da quando si parla della cosiddetta “Industria 4.0” si cerca di trovare formule che consentano ad una fabbrica di sod-disfare le specifiche esigenze dei clienti riducendo al mi-nimo tempi e costi. Che sia nel settore dell’imballaggio, confezionamento, imbottigliamento o della lavorazione del legno: anno dopo anno, le aziende produttrici si ve-dono sempre più costrette a realizzare nuovi formati in tempi brevissimi. Il lavoro quotidiano di un’azienda di imbottigliamento o riempimento per conto terzi che deve adattare costantemente i nuovi formati per recipienti e confezioni, non si distingue più di tanto dal lavoro del reparto di produzione dei grandi gruppi industriali come Procter&Gamble o Coca-Cola Company. Anche qui si cer-ca ogni giorno di conciliare flessibilità e pressione dei co-sti – un compito non facile.
I costruttori di macchine di successo hanno pertanto ri-conosciuto che la loro seconda competenza chiave (oltre a quella principale di costruire macchine per il confezio-namento, l’imballaggio, il riempimento, il taglio, ecc.) sta nel saper gestire il processo di modifica e adattamento delle proprie macchine. Qui bisogna distinguere tra due livelli:
Livello 1: modifica e adattamento della macchina nel pro-cesso di produzione dell’utilizzatore della macchina.
La macchina deve disporre della flessibilità necessaria per impostare, in tempi brevissimi e possibilmente in ma-niera automatizzata, tutti i formati attualmente usati sul mercato - e idealmente anche numerosi altri formati futu-ri che il reparto marketing dell’utilizzatore della macchina potrà ancora ideare.
Livello 2: modifica e adattamento della configurazione della macchina nel processo di costruzione dell’azienda produttrice.
L’azienda costruttrice della macchina deve disporre della flessibilità necessaria per poter reagire alle esigenze in-dividuali dei suoi clienti. Anche in questo caso, oltre al ventaglio di flessibilità attualmente già noto, è importante poter garantire anche la flessibilità necessaria in futuro.
Per questo motivo i componenti che aiutano il costruttore di macchine in questi due livelli rivestono un ruolo stra-tegico. Questo vale soprattutto per i cosiddetti sistemi di posizionamento, ovvero azionamenti intelligenti impie-gati per il cambio di formato automatizzato. Dotati di mo-tore, riduttore, comunicazione bus ed encoder assoluto, questi sistemi portano la ringhiera di guida, gli utensili o la telecamera d’ispezione nella nuova posizione neces-saria per realizzare il nuovo formato – in modo del tutto automatico. Per il “Livello 1” sopra descritto i sistemi po-sizionamento rivestono quindi un ruolo centrale.
Al “Livello 2”, invece, bisogna separare il grano dal loglio. Sul mercato esistono ad esempio sistemi di posiziona-
Flessibilità nella costruzione di macchinari
Grazie ai sistemi di posizionamento modulari di halstrup-walcher – ora anche con IO-Link
Jens Amberg, amministratore delegato di halstrup-walcher GmbH
mento che necessitano di un accoppiatore di bus proprie-tario per gestire i numerosi sistemi di comunicazione bus (bus di campo) utilizzati. In termini di spazio richiesto e di costi questi sistemi non sono una soluzione ottimale poi-ché il collegamento all’accoppiatore di bus proprietario richiede l’utilizzo di cavi speciali. Altri sistemi richiedono l’integrazione di un indicatore di posizione direttamente sull’apparecchio e costringono così il costruttore a trovare una posizione di montaggio adatta che renda l’indicatore accessibile all’utilizzatore. La modularità e flessibilità del design della macchina vengono sensibilmente limitate.
halstrup-walcher, leader mondiale nel settore dei sistemi di posizionamento, punta invece su unità estremamente compatte disponibili all’interno di un sistema modulare molto vasto:
• coppie da 1 a 25 Nm
• gradi di protezione IP, a scelta: IP 54, IP 65, IP 68
• protocolli di comunicazione bus a bordo, a scelta: Profibus, Profinet, CANopen, Ethernet-IP, Modbus, Sercos, EtherCat, DeviceNet, Powerlink e IO-Link
Il vantaggio fondamentale è che anche cambiando il gra-do di protezione IP o il tipo di comunicazione bus, tutte le dimensioni dei collegamenti rilevanti rimangono invaria-te. In questo modo il costruttore può adattare le macchine esistenti alle specifiche esigenze dei clienti in brevissimo tempo.
Fig. 1: 10 x 3 = 1 – la soluzione modulare per i sistemi di posiziona-mento. Per adattare velocemente la macchina alle applicazioni più svariate
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MODULAR SOLUTION
buses
10 3 1IP protection classes for every machine concept
halstrup-walcher GmbHStegener Straße 1079199 KirchzartenGermania
Fax +49 (0) 76 61-39 63 99Tel. +49 (0) 76 61-39 63 0
Tra i bus di campo la tecnologia IO-Link riveste un ruolo particolare. Per essere precisi, IO-Link non è un tipo di co-municazione bus bensì un collegamento peer-to-peer che copre gli “ultimi metri” tra un bus di campo ed i senso-ri / attuatori. Lo scopo è quello di poter utilizzare, a livello di sensori e attuatori, la stessa comunicazione (IO-Link) in ogni tipo di macchina, mentre il gateway consente di utilizzare i più svariati e specifici bus di campo usati dal cliente. Questo metodo offre una soluzione ottimale in termini di varietà di tipi di sensori e attori da usare.
Finora sono soprattutto i produttori di sensori a ricorrere alla tecnologia IO-Link. Con i suoi sistemi di posiziona-mento “PSE / PSS / PSW”, halstrup-walcher è ora il primo produttore di attuatori decentralizzati a supportare questa tecnologia. In riferimento al “Livello 2” sopra descritto, il costruttore di macchine dispone così di possibilità di adattamento ottimali – e al contempo vengono soddisfatti perfettamente anche i requisiti del “Livello 1” grazie ad un posizionamento veloce e preciso. Per la prassi sono interessanti i seguenti dettagli:
• Il sistema di posizionamento PSE / PSS / PSW dotato di IO-Link è una soluzione che prevede l’utilizzo dello stesso cavo per alimentazione e sistema di informa-zione. Si possono utilizzare cavi M12 standard non schermati.
• Il sistema utilizza il cosiddetto metodo “time stamp” che garantisce che il cambio di formato venga avviato sempre nel momento desiderato e che l’unità di con-trollo trasmetta in tempo i comandi di traslazione ne-cessari; il sistema di posizionamento PSE / PSS / PSW con IO-Link è poi in grado da solo di procedere all’av-vio appena viene raggiunto il “time stamp”. Questo è molto utile soprattutto per l’avvio sincronizzato dei processi di adattamento.
Saper gestire la procedura di adattamento in entrambi i livelli inciderà nei prossimi anni in maniera decisiva sul-la competitività di un costruttore di macchine. Ciò che in passato riguardava principalmente i grandi gruppi indu-striali del settore, sta diventando ormai un tema sempre più importante anche per le medie aziende operanti nel campo della costruzione di macchinari. Per dirla come Al-bert Einstein: “La vita è come andare in bicicletta. Se vuoi stare in equilibrio devi muoverti.”
Fig. 3: La famiglia di sistemi di posizionamento di halstrup-walcher
Fig. 2: I primi sistemi di posizionamento con tecnologia IO-Link. Per una maggiore flessibilità nella costruzione di macchine
Gateway
Positioning systemPSE/PSS/PSW from halstrup-walcher
Field bus
Sensor 1
Sensor 2
Sensor n
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