I servosistemi e l’automazione delle macchine sono oggi una componente fondamentale delle moderne linee di produzione. Dalle applicazioni pick-and-place di precisione ai centri CNC fino alle linee di confezionamento automatizzate, i sistemi di controllo del movimento avanzati vengono utilizzati ovunque siano richiesti assi altamente dinamici, ripetibili e sincronizzati.
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Chiama: +48 717 500 983Che cos’è un servosistema?
Un servoazionamento è un sistema che permette di controllare con precisione la posizione, la velocità e la coppia di un motore in un circuito di controllo chiuso. A differenza dei classici azionamenti regolabili, un servoazionamento utilizza il feedback di un encoder o di un resolver, che consente un posizionamento estremamente preciso anche a velocità dinamiche elevate.
Un’architettura tipica comprende un servoamplificatore, un servomotore e un motion controller integrato nel PLC. Nella pratica industriale, troviamo soluzioni come B&R Automation ACOPOS, Baumuller BUM60, ELAU MC-4, ELAU PMC-2 o gli inverter KEB utilizzati nelle applicazioni di motion control.
Funzioni chiave dei servosistemi
- Posizionamento preciso grazie al controllo ad anello chiuso
- Sincronizzazione multiasse in tempo reale
- Controllo della coppia e della tensione nelle applicazioni di avvolgimento e trasporto
- Integrazione con i sistemi di sicurezza (STO, SS1, SLS)
- Diagnostica e monitoraggio dei parametri operativi
Queste caratteristiche possono aumentare l’efficienza produttiva e ridurre gli sprechi di materiale e i tempi di inattività.
Integrazione dei servoazionamenti nell’automazione delle macchine
Il servosistema fa parte di un’architettura di automazione più ampia. La comunicazione con il PLC e la corretta configurazione dei parametri dinamici sono fondamentali. Nella pratica ingegneristica, occorre prestare particolare attenzione alla regolazione dei controllori PID, alla compensazione dei giochi meccanici e all’eliminazione delle risonanze strutturali.
In sistemi come B&R Automation ACOPOS o Baumuller BUM60, è molto importante analizzare i parametri delle rampe di accelerazione e decelerazione. Impostazioni troppo aggressive possono portare a un sovraccarico meccanico e a una riduzione della durata dei cuscinetti del motore.
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I guasti più comuni dei servosistemi
Dal punto di vista del servizio, si possono distinguere diversi scenari di danni ricorrenti:
- Danneggiamento dei moduli IGBT nello stadio di potenza a causa di sovraccarichi o sovratensioni.
- La caduta di capacità del condensatore nel circuito DC provoca riavvii
- Errori di comunicazione del bus industriale
- Danni agli encoder o ai cavi di segnale
- Surriscaldamento dei dissipatori di calore a causa della sporcizia o di una ventilazione inefficiente
Nota tecnica: se il servoazionamento si spegne in modo intermittente sotto carico e non si verifica una completa perdita di funzionalità, è opportuno verificare prima la tensione del bus CC sotto carico e le condizioni dei condensatori elettrolitici.
Diagnostica: un approccio pratico per gli ingegneri
Una diagnostica efficace deve basarsi sull’analisi dei dati e non solo sulla lettura del codice di errore. Nel caso di sistemi come l’ELAU MC-4 o l’ELAU PMC-2, è utile l’analisi dei log dinamici e la verifica dei parametri del controller.
Il servizio di assistenza raccomanda:
- Misura della tensione CC e dell’ondulazione sotto carico
- Test dell’ESR dei condensatori della sezione di alimentazione
- Test di isolamento degli avvolgimenti del motore
- Verifica dei segnali dell’encoder con un oscilloscopio
- Controllare la temperatura dei componenti di potenza con una termocamera
Questo approccio riduce significativamente i tempi di fermo macchina ed evita la sostituzione dei componenti difettosi.
Rapporto al servizio ELAU MC-4
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Selezione e ottimizzazione del servosistema
La scelta del servosistema deve tenere conto della natura del carico, della dinamica richiesta, dell’ambiente operativo e della compatibilità con l’automazione esistente. Nelle applicazioni di imballaggio si trovano spesso gli ELAU MC-4 e ELAU PMC-2, mentre nelle applicazioni ad alta potenza prevalgono le soluzioni della classe BUM60 di Baumuller.
Anche l’efficienza energetica merita di essere analizzata. I sistemi moderni consentono di recuperare l’energia in un bus DC comune e di ridurre le perdite termiche. In molte applicazioni industriali, gli inverter KEB correttamente configurati possono ridurre significativamente il consumo energetico.
I servosistemi e l’automazione delle macchine sono un settore che richiede conoscenze interdisciplinari di elettronica di potenza, meccanica e comunicazione industriale. Una scelta adeguata, una corretta messa a punto e una diagnostica regolare contribuiscono ad aumentare l’affidabilità delle macchine e a ridurre i tempi di fermo non programmati.
La familiarità con soluzioni come B&R Automation ACOPOS, Baumuller BUM60, ELAU MC-4, ELAU PMC-2 e gli inverter KEB è oggi parte essenziale delle competenze di un ingegnere dell’automazione e della manutenzione.
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