Sistemi di movimentazione gantry di Ilsemann Automation: affidabilità operativa e efficienza energetica, grazie anche al supporto di SEW-EURODRIVE
Ilsemann Automation, con sede a Brema (in Germania), con oltre 60 filiali sparse in tutto il mondo, è considerata come azienda leader globale nella fornitura, da oltre 50 anni, di soluzioni d’automazione per le movimentazioni stazionarie in svariati settori applicativi (Food, Packaging, Personal Care, Pharmaceutical & Medical, Caps & Closures).
L'esperienza conseguita negli anni ha portato Ilsemann Automation ad essere riconosciuta a livello mondiale come azienda flessibile e proattiva, in grado di fornire soluzioni ad alto contenuto tecnologico per soddisfare le esigenze dei propri clienti.
La filosofia vincente dell’azienda tedesca ruota intorno a 3 fattori principali: presenza capillare globale, per essere vicina ai propri clienti con uno standard globale applicabile in qualsiasi parte del mondo, curando lo sviluppo del mercato attraverso professionisti preparati e propositivi. Inoltre è in grado di offrire un servizio di assistenza in tutto il mondo, attraverso una rete di personale altamente qualificato, sia dal punto di vista meccanico che elettrico. Infine approccio customizzato attraverso una progettazione, produzione ed installazione dei macchinari su misura per andare incontro alle esigenze del cliente, studiando soluzioni tecniche per il miglioramento continuo della produttività e con una personalizzazione a 360°.
Soprattutto per i sistemi di movimentazione gantry, l'accelerazione rapida di carichi pesanti può aumentare la richiesta di energia elettrica degli azionamenti, oltre i loro limiti. Al tempo stesso, durante la frenata, l'energia rigenerativa può essere però recuperata.
Per Ilsemann Automation, la sfida è stata pertanto quella di sfruttare al meglio l'energia recuperata evitando di doverla dissipare tramite tradizionali resistenze di frenatura. Per questo motivo, al fine di ridurre al minimo il consumo di energia, incrementando contestualmente l'affidabilità operativa, l’azienda tedesca ha deciso di farsi supportare nuovamente dalle soluzioni d’automazione SEW-EURODRIVE nella realizzazione dei nuovi robot di prelevamento delle materie plastiche (segnatamente bicchieri di plastica) che intervengono direttamente nell’area di lavoro della pressa ad iniezione.
"Dobbiamo garantire - afferma Gerhard Kropp, Design Manager per l'ingegneria elettrica presso Ilsemann Automation - che il nostro sistema non entri in collisione con i costosi strumenti di stampaggio a iniezione, anche in caso di interruzione di corrente. Abbiamo la necessità di realizzare una soluzione che possa presentare tre vantaggi competitivi principali: affidabilità operativa, efficienza energetica e riduzione dei picchi di carico”.
I bicchieri di plastica con pareti sottili sono ampiamente utilizzati nell'industria alimentare. Le esigenze della tecnologia di stampaggio a iniezione in termini di produttività, efficienza e disponibilità sono elevate. Questo profilo di requisiti si applica però anche alla tecnologia di rimozione, che rimuove le tazze finite dal sistema di stampaggio a iniezione. Per questo compito Ilsemann Automation già da tempo utilizza un portale XYZ con servoazionamenti coordinati multiasse. L'alimentazione degli azionamenti del portale e di altri assi rotanti, di trasferimento, di piegatura e di immagazzinamento nella rete del collegamento CC è fornita dal modulo di alimentazione centrale MOVIDRIVE® MDP92A SEW-Eurodrive.
Proprio al fine però di sfruttare al meglio l'energia elettrica evitando di doverla dissipare tramite tradizionali resistenze di frenatura, le due aziende insieme hanno realizzato un nuovo sistema di movimentazione gantry di recupero dell’energia, volto a rimuove i bicchieri di plastica finiti (da destinare all’industria alimentare) direttamente dal sistema di stampaggio a iniezione.
La soluzione, sviluppata sfruttando le potenzialità del sistema PE-S, Power and Energy Solutions di SEW-EURODRIVE, al fine di recuperare l’energia rilasciata, è stata realizzata utilizzando l'unità di memoria della serie MOVI DPS®, posizionata tra l'unità di alimentazione e i sette inverter MOVIDRIVE®: acronimo di Drive Power Solution, rappresenta una soluzione di azionamento intelligente con accumulatore di energia che consente una gestione intelligente della potenza.
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Sistemi movimentazione gantry Ilsemann Automation
Il risultato? Maggiore affidabilità operativa, efficienza energetica e riduzione dei picchi di carico, con conseguente risparmio energetico, come è possibile vedere la video.
Il principale punto di forza della innovativa soluzione è infatti la sua resistenza in termini di fluttuazioni di tensione. Grazie allo stoccaggio temporaneo, i sistemi possono essere anche utilizzati in paesi con una scarsa qualità di rete elettrica, senza ulteriori accorgimenti. Compensare le fluttuazioni di energia diventa pertanto fondamentale in quanto il sistema di recupero funziona nelle immediate vicinanze delle macchine di stampaggio a iniezione: qui è necessario assicurarsi che i bicchieri di plastica vengano rimossi tempestivamente per essere successivamente posizionati sul nastro trasportatore. Il tempo ridotto per svolgere questa operazione è legato alla velocità di produzione del sistema di stampaggio a iniezione. Il recupero deve avvenire entro una finestra di 0,7 secondi. Questa velocità è possibile solo con movimenti avanti e indietro, altamente dinamici, senza fluttuazioni nell’erogazione di energia; in caso contrario si potrebbe correre il rischio di collisione tra l'utensile e l'unità di movimentazione.
Ilsemann Automation e SEW-EURODRIVE, inoltre, hanno fatto in modo che oltre ad una maggiore affidabilità operativa, l'unità integrata nella connessione potesse offrire anche ulteriori vantaggi quali maggiore efficienza energetica e la riduzione dei picchi di carico. Entrambi questi fattore sono stati realizzati mediante l’impiego di un'alimentazione indiretta della rete multiasse da parte di un condensatore a piastre EMF, che alimenta la rete CC di tutte le unità attraverso il suo buffer di archiviazione e compensa in modo sicuro le possibili fluttuazioni della rete anche in caso di guasto totale. La capacità dell'unità è dimensionata in modo tale che l'unità di gestione possa terminare in sicurezza il ciclo di lavoro già avviato prima che il portale si spenga in modo controllato. Sono quindi escluse collisioni imminenti nello stampo a iniezione aperto.
Idealmente, questa soluzione è così efficace da non richiedere resistenze di frenatura per dissipare i picchi di energia cinetica.
Le misurazioni hanno dimostrato infatti che la soluzione di gestione energetica potrebbe arrivare a dimezzare il consumo elettrico complessivo del gantry.
Infine, conservare l'energia recuperata in frenata nell'accumulo temporaneo ha anche un effetto positivo sui canoni di utilizzo della rete e sui correlati costi operativi annuali che le aziende finali pagano al gestore della rete elettrica per i suoi servizi. Bisogna considerare che il costo dei picchi di carico straordinari può diventare enorme già dopo pochi minuti, poiché i costi di alimentazione vengono estrapolati su base annuale considerando però misurazioni effettuate in un periodo di 15 minuti. Smorzare efficacemente questi picchi di carico diventa strategico nel contesto della gestione energetica.
Con il suo sistema gantry di recupero, Ilsemann Automation è stata in grado di dimostrare con quanta facilità l’accumulo di energia possa essere implementato in un'applicazione multiasse, grazie alle tecnologie e al supporto di SEW-EURODRIVE.
Il riutilizzo dell’energia generata durante le differenti fasi operative, ha consentito un notevole incremento del risparmio energetico, reso possibile da una maggiore affidabilità operativa contro le fluttuazioni in rete, un uso complessivamente più intelligente dell’energia elettrica e minore potenza di immissione in rete.
“Con le nostre soluzioni Power & Energy Solutions- spiega Torben Uebel Sales Engineer Machine Automation di SEW-EURODRIVE – garantiamo ai nostri clienti sicurezza operativa, maggiore disponibilità dei loro sistemi, ma anche un considerevole riduzione dei costi di gestione e utilizzo”.
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