I Componenti di tecnica lineare possono essere scelti e dimensionati online. È un po’ come su Amazon: l’ingegnere che sta progettando, ad esempio, una macchina utensile, non ha più bisogno di fare complicati calcoli per inserire nel suo disegno una guida lineare, un manicotto a sfera o un sistema multiasse di precisione. Alla definizione dei giusti parametri ci pensa infatti un apposito software. Al tecnico, una volta completato il progetto, non resta che fare l’ordinativo.
Il servizio è offerto dal sito di Bosch Rexroth, società tedesca di automazione industriale controllata al 100% dalla multinazionale Bosch. Lì sono presenti software specifici per la configurazione, come LinSelect e LinearMotionDesigner. Anche la messa in servizio di sistemi meccatronici lineari di Bosch Rexroth è plug and produce: anche qui, un software si occupa della parametrizzazione, senza che sia necessario l’intervento di un tecnico.
Quanto al condition monitoring, ossia al controllo delle condizioni di salute dei componenti, questi sono dotati di sensori, che raccolgono informazioni relative alla temperatura, alla accelerazione, alle vibrazioni; i dati sono poi trasferiti, grazie ad un gateway, al cloud, dove sofisticati software possono definire la vita residua. Ne abbiamo parlato con Stefano Balansino, head of sales product management linear motion technology presso Bosch Rexroth Italia.
Cos’è la tecnica lineare?
La tecnica lineare ha origini che affondano nell’età del Bronzo. Si pensi alla costruzione delle piramidi. Si trattava di spostare, per lunghi tratti, carichi pesanti diverse tonnellate, e cioè grossi blocchi di pietra pre-lavorati in forma cubica. La soluzione adottata fu quella di porre, sotto questi macigni, dei tronchi; e di utilizzare l’acqua come lubrificante, per ridurre l’attrito. Erano nati i primi strumenti in grado di convertire il moto rotatorio in quello longitudinale. Naturalmente, nei secoli c’è stata un’evoluzione; con intuizioni formidabili che si possono riscontrare, ad esempio, nei disegni di Leonardo Da Vinci. Oggi tanti sono i robot industriali, le macchine utensili e gli strumenti per il packaging che non potrebbero mai funzionare senza gli attuatori lineari, che costituiscono, in un certo senso, l’apparato muscolare del processo di automazione. Non stupisce quindi che il mercato degli attuatori lineari, stimato a 49,2 miliardi di dollari nel 2019 si prevede raggiungerà i 74,5 miliardi entro il 2024, secondo stime di Markets and Markets, che giungono a conclusioni molto simili a quelle di altre società di analisi. Sul punto, è bene consultare questo articolo di Industria Italiana.
L’offerta di Bosch Rexroth quanto a tecnica lineare
Quanto a tecnologia lineare, l’offerta di Bosch Rexroth è molto vasta. Anche perché si tratta di una tecnologia matura, sebbene basilare per la creazione della smart factory. Ad esempio, le guide lineari su rotaie profilate o quelle con manicotti a sfere. Le prime sono utilizzate per tutte quelle applicazioni che necessitano di una elevata precisione, bassa manutenzione, bassa usura e attrito, per realizzare un accurato posizionamento. Sono composte da un pattino e da una rotaia. Il primo è a sua volta è costituito da diverse parti tra le quali uno o più circuiti di corpi volventi. Questi, normalmente realizzati in acciaio, trasmettono il carico dal pattino alla rotaia e viceversa. In un canale di ricircolo vengono guidati verso la zona di carico. È questa ri-circolazione dei corpi volventi che consente di realizzare corse illimitate. «Per fare un esempio, le guide lineari sono come il binario di un treno, fissate alla superficie. Possono essere utilizzate per trasporti leggerissimi, di pochi grammi, e pesantissimi, di decine di tonnellate. Così, trovano applicazione in comparti industriali diversi: dall’automotive all’elettronica, dal medicale alle macchine utensili che fanno lavorazione meccaniche».
Un manicotto a sfere, invece, «non è un binario: è come un albero metallico tondo, che calza un cursore che ci scorre sopra». È composto da un corpo o da più segmenti in acciaio, da una gabbia di ritenuta e ricircolo delle sfere, da capsule o guarnizioni. Nella zona di carico, le sfere sono direttamente a contatto con l’albero. i manicotti vanno inseriti in un supporto per poi essere collegati con la struttura di fissaggio. Ci sono tante varianti, ma in generale è un prodotto per la realizzazione a basso costo di movimenti lineari.
Sempre nell’offerta di Bosch Rexroth, troviamo sistemi multiasse di precisione; in linea di principio, possono essere considerati come dei veri e propri robot lineari multiasse, flessibili e programmabili. «Costituiscono uno dei cavalli di battaglia di Bosch Rexroth, perché sono dei kit con tanto di rotaie, motore e viti che trasformano il moto circolare in lineare». Quelle di Bosch Rexroth sono soluzioni plug and play, per velocità fino a 5 m/s e accelerazioni fino a 50 m/s², che assicurano efficienza e produttività. Forniscono una precisione di posizionamento fino a un massimo di 0,01 mm e una ripetibilità fino a un massimo di 0,005 mm. Secondo l’azienda, grazie all’uso di questi sistemi, il cliente può realizzare la parte meccanica di una macchina in modo rapido ed economico evitando installazioni speciali e dispendiose. È possibile utilizzare sistemi lineari standard, combinarli con motore, elementi di collegamento, cavi ed altro.
Infine, gli azionamenti a vite. Una vite, ruotando, genera il moto rettilineo di una chiocciola. Secondo Bosch Rexroth, si tratta di soluzioni ad elevata precisione e velocità. Bosch Rexroth propone una vasta e completa gamma di viti a ricircolo di sfere con diametri da 6 a 80mm, oltre che viti a rulli satelliti Plsa con diametri da 20 a 75 mm.
La digitalizzazione della tecnologia lineare targata Bosch Rexroth
Digitalizzare la tecnica lineare
Supponiamo che un ingegnere intenda progettare una macchina utensile che al suo interno, per i movimenti di componenti o prodotti, necessiti di guide lineari o di altre soluzioni fra quelle proposte da Bosch Rexroth. Oggi è molto facilitato. Può direttamente collegarsi al sito della multinazionale tedesca, in particolare usando i software LinSelect e LinearMotionDesigner: qui trova dei configuratori online che lo aiutano a selezionare correttamente i prodotti di cui ha bisogno. Può scaricare i disegni sia in 2D che in 3D. E soprattutto, può procedere al dimensionamento. Normalmente, il tecnico dovrebbe scegliere componenti adeguati alle circostanze, in grado di resistere a certi sforzi e a certe sollecitazioni; per farlo, dovrebbe riprendere in mano le formule matematiche studiate ai tempi dell’università. Oggi, invece, si può utilizzare il software offerto dal sistema, per calcoli gratuiti, completi ed immediati. «Il calcolatore online è molto apprezzato dai clienti, perché velocizza l’azione del progettista». LinSelect riguarda gli assi lineari e gli attuatori elettromeccanici. LinearMotionDesigner, invece, si occupa di guide lineari e di viti. Naturalmente, per utilizzare i configuratori, occorrono comunque delle competenze di base. Per il resto, una volta selezionata la soluzione e adeguatamente dimensionata, «il sistema funziona come Amazon»: si fa l’ordine, e il prodotto arriva all’azienda cliente».
I sistemi meccatronici composti da assi lineari e motori sono sempre più plug and produce. Prima, per il commissioning, cioè per la messa in servizio, era necessario l’intervento di un tecnico, che definisse con precisione i parametri di funzionamento e di produzione. Oggi questa parametrizzazione avviene automaticamente, grazie ad uno specifico software. Per l’Oem, ciò si traduce in una drastica riduzione dei tempi necessari per rendere la macchina operativa. L’end user, d’altra parte, è avvantaggiato dal fatto che i componenti Rexroth sono dotati di codici Qr Code: basta inquadrarli, ad esempio con uno smartphone o con un tablet, e si possono visualizzare non soltanto le consuete informazioni a proposito del produttore, ma anche i manuali di montaggio e di manutenzione, e diversi altri parametri utili (velocità e accelerazioni massime ammissibili ecc.).
Poi c’è la questione, molto importante, del condition monitoring, ossia del controllo delle condizioni di salute dei componenti Rexroth. Questi sono dotati di sensori, che raccolgono informazioni relative alla temperatura, alla accelerazione, alle vibrazioni; questi dati sono poi trasferiti, grazie ad un gateway distribuito da Bosch Rexroth, al Cloud, dove sofisticati software possono definire la vita residua dei manufatti. Ciò consente la manutenzione preventiva e predittiva. Si diceva che Bosch Rexroth oggi offre Kit completi meccatronici, quanto a tecnica lineare. Uno, ad esempio, è lo Smart Function Kit, sistema a singolo asse. Tale kit preconfigurato (composto da un attuatore elettromeccanico, motore, azionamento e software) è indicato per tutte quelle applicazioni di pressatura, piantaggio e deformazione. L’interfaccia Hmi è web based e tramite un browser la parametrizzazione e la creazione di programmi di lavoro è rapida. Il commissioning, poi è veloce grazie a ctrlX Automation. Quest’ultima è una piattaforma che peraltro consente di customizzare le macchine utensili integrando funzioni di automazione con una modalità particolare: in pratica è simile allo scaricare delle app. Industria Italiana si è già occupata dell’argomento qui.
