Archivia 16 November 2020

Nuova versione del nostro mod. EC68 (News)

La progettazione iniziale del nostro modello EC68 risale ai primi anni ’90. Ciclicamente nel corso degli anni tale modello è stato rivisto e aggiornato. Ma era arrivato il momento di rivederlo e questa volta anche in profondità per portarlo ad un livello tecnologico decisamente superiore.

Mi limito ad evidenziare due caratteristiche:
– possibilità di montare anche il mandrino Hsk40
– accelerazione prima incrementata da 4.000 mm/’ a 10.000 mm/’

In questa pagina la scheda tecnica completa.

Last Updated on 11 March 2021 by Pear

Bus di campo (News)

Per quali motivi la Pear ha adottato il bus di campo?
Fatalmente le macchine utensili sono diventate sempre più complesse con un corrispondente aumento del cablaggio a bordo macchina.

Il bus di campo consente, tramite dei concentratori di dati diffusi a bordo macchina, di ridurre in maniera sensibile le connessione elettriche verso il Cn oltre a consentire tutto un insieme di prestazioni di diagnostica, anche da remoto, altrimenti non possibili.

Un po’ di storia
Storicamente e logicamente, due sono gli elementi che entrano in gioco per pilotare una macchina a controllo numerico:

a) Il controllo numerico. È la parte “nobile” dell’elettronica, quella che provvede ad interpolare gli assi e a muoverli alla velocità programmata.

b) L’interfaccia macchina. In una macchina a controllo numerico non c’è solo da spostare gli assi; immaginiamo solo per un istante tutte le complicazioni che comporta la sostituzione dell’utensile. Oppure, nelle macchine di costruzione più recente, quanto fatto per cambiare automaticamente il pezzo in lavoro. Ci sono quindi tutta una serie di elettrovalvole, cilindri ma anche assi secondari da pilotare. Per assi secondari intendiamo degli assi che vengono semplicemente posizionati a quote prefissate. Le funzioni dell’interfaccia macchina all’albore della macchina utensile erano svolte da una serie “infinita” di relais che venivano cablati in modo opportuno per realizzare le funzioni previste. Se era necessaria modificare una o più prestazione di logica macchina, bisognava prendere il cacciavite e modificare il cablaggio a dei vari relais relativi a tale funzione.

Fine anni ’60
Fanno la comparsa sul mercato i primi PLC (Programmable Logic Controller). Venivano programmati facendo leggere un nastro perforato (forse c’è ancora chi si ricorda delle vecchie telescriventi usate per inviare i Telex)

Per modificare la logica macchina era quindi sufficiente modificare il testo che conteneva le relative istruzioni e perforare un nastro. Niente cacciavite! Fu già un bel passo in avanti.

Inizi anni ’70
Il costruttore di Cn ECS (Firenze) fu fra i primi se non addirittura il primo ad avere l’intuizione di conglobare il PLC direttamente all’interno del Cn pur rimanendo un’unità logica separata. Il costruttore della macchina quindi poteva modificare la logica della macchina semplicemente a monitor (all’epoca minuscolo). Questa architettura è rimasta invariata fino alla data odierna a prescindere dal costruttore di Cn prescelto e probabilmente rimarrà nella grande maggioranza delle macchine utensili per moltissimi anni a venire. Va precisato che si possono avere dei Cn in cui la scrittura della logica macchina non è consentita al costruttore della macchina. Per ragioni tecniche e/o commerciali la logica macchina viene scritta solo dal costruttore del Cn. A questo riguardo va sottolineato che lo scrivere in modo errato una o più righe di logica macchina può provocare gravi danni alla macchina. Anche questa può essere una motivazione che ha spinto alcuni costruttori di Cn a non consentire il libero accesso alla loro logica programmabile. Come Pear noi da sempre, come scelta aziendale, scriviamo la nostra logica macchina al nostro interno. Ci sono numerose parti di logica macchina di produzione corrente la cui scrittura risale ad oltre 30 anni fa.

E i PLC che fine hanno fatto?
In prima battuta dal momento che i PLC sono stati conglobati all’interno del Cn, si potrebbe immagine che tali unità siano sparite dal mercato. Niente di più falso!

Qui però va fatta una precisazione importante. Ci sono oggettivamente sul mercato un certo numero di macchine a controllo numerico in cui la logica macchina è scritta su un PLC separato. Varie possono essere le motivazioni che hanno spinto tali costruttori a seguire tale configurazione. Ad esempio poter offrire più Cn di costruttori diversi e poter scrivere però tutto il soft logica macchina una volta sola su questi PLC esterni. A nostro avviso sono scelte tecnicamente sbagliate sopratutto da quando la teleassistenza tramite Internet si è resa disponibile. Il costruttore della macchina deve poter accedere da remoto su tutte le funzioni macchine e le deve poter modificare direttamente. Cosa questa che con un PLC separato non sarebbe possibile.

Tornando ai PLC questi non solo non sono spariti ma hanno avuto uno sviluppo enorme. Parlando di automazione industriale il mondo dei Cn è veramente una piccola cosa. Sicuramente in televisione avrete visto questi mega magazzini automatici che provvedono a smistare in automatico centinaia di ordini l’ora. Provate un po’ ad immaginare la complessità di connessioni elettriche che ci sono dietro a tali impianti. Ma anche un semplice (per modo di dire!) distributore di bevande o snack ha dietro un’elettronica di primordine.

Dovendo collegare centinaia/migliaia di connessioni elettriche fisicamente anche molto distanti fra di loro hanno cominciato a pensare (questo alla fine degli anni ’90) ma perché non dividiamo questi mega impianti elettrici in tanti “nodi” e colleghiamo questi noti fra loro tramite rete? All’epoca le reti aziendali (LAN) erano già largamente diffuse e quindi fu facile immaginare qualche cosa di similare. Il dividere il cablaggio in questo modo l’avrebbe reso sicuramente più economico (cosa non così importante) e sopratutto più flessibile. Immaginiamo un po’ in un magazzino automatico se ad un certo punto si dovessero aggiungere dei sensori il problema che ne verrebbe fuori dovendo portare tali fili fino all’armadio elettrico centralizzato. Se invece tali cavi in più dovessero essere cablati solo localmente diventerebbe un problema marginale. Per svolgere queste nuove funzioni non è stata utilizzata la rete aziendale eventualmente disponibile, ma è stato utilizzato (a mio avviso giustamente) un “bus di campo” realizzato allo scopo.

E qui si è scatenato “l’inferno”. Bus di campo diversi fra loro, con specifiche diverse, alcuni proprietari ed altri invece aperti. Quando c’è un’innovazione è anche logico che ci possano essere idee ed interessi diversi. Ma ormai sono passati oltre 20 anni e piano piano la nebbia che c’era si è in gran parte dissolta.

E i costruttori dei CN come hanno reagito rispetto all’affermazione dei bus di campo?
Tendenzialmente hanno ignorato il problema. Per quanto complessa una macchina utensile possa essere non è così complessa come, ad esempio, un impianto di smistamento automatico di colli.
Tutte le schede di ingresso/uscita di un Cn poi sono costruite direttamente dal costruttore del Cn. Sono schede relativamente parlando molto economiche e super affidabili (caratteristica questa che nel mondo della macchina utensile è molto importante). Se ci fosse un problema sarebbe immediatamente individuato il responsabile vale a dire il costruttore del Cn.
Il bus di campo presuppone la presenza di più costruttori, da un punto sistemistico è sicuramente un’architettura molto più complessa. In caso di malfunzionamenti si porrebbe immediatamente il problema di individuare il responsabile o i responsabili di tali malfunzionamenti.

Ma implementare il bus di campo anche a livello di macchina utensile comporta dei vantaggi non trascurabili. Prima di tutto maggiore flessibilità nell’adeguamento della macchina alle specifiche esigenze del cliente che sono diventate e lo diventeranno sempre più variabili. All’atto pratico ogni macchina tende a diventare sempre di più “one off”. In assistenza remota poi (da Internet) è possibile avere molto maggiori dati. Il funzionamento della singola elettrovalvola, ad esempio, è testabile da remoto. Se dovesse essere necessaria l’aggiunta di altri componenti a consegna macchina avvenuta anche questo diventerebbe molto più semplice.

Last Updated on 10 March 2021 by Pear

Controllo della deriva termica del mandrino (News)

Controllo della deriva termica del mandrino
Si tratta di una tematica a cui negli ultimi anni abbiamo dedicato molte risorse. A questo riguardo abbiamo modificato le nostre macchine a più riprese in modo tale da non avere, o meglio per avere nella misura più ridotta possibile, dei punti caldi all’interno delle nostre macchine. Anche il sistema di raffreddamento da noi usato è particolare e fa in modo che la temperatura del mandrino segua la temperatura esterna maggiorata di 3º in modo molto fedele.
 
Situazione attuale dei mandrini di nostra produzione
Abbiamo in produzione tre modelli di mandrini che sono identificati dalla grandezza del cono mandrino HSK (Hohl Schaft Kege –> Cono Stelo Cavo) e più esattamente:
 
HSK32 – mandrino molto piccolo. A livello di deriva dermica nella situazione attuale si parla di 0.02~0.03 mm. È sufficiente aspettare qualche minuto per non avere problemi.
 
HSK40 – mandrino medio. Si parla di 0.04~0.05 mm di deriva.
 
HSK50 – mandrino avente la potenza e le dimensioni maggiori nell’ambito della nostra produzione. Facile arrivare a 0.07 mm di deriva termica.
 
Soluzioni adottate da altri costruttori
Strutture macchine termo stabilizzate. Viene fatto circolare del liquido all’interno di tutta la struttura della macchina. Tale liquido poi, immaginiamo, venga raffreddato o riscaldato in modo opportuno per ridurre al minimo la deriva termica del mandrino. Immaginiamo inoltre che ci siano moduli di software particolari per tenere sotto controllo il tutto.
 
Raffreddamento del rotore mandrino. Sicuramente si tratta della soluzione più affascinante. Il rotore di un elettromandrino può arrivare a dei valori di temperatura molto elevati. L’annullare tale calore da un punto di vista teorico sembrerebbe essere la soluzione tecnica migliore. Anche la durata dei cuscinetti mandrino non potrebbe che beneficiare dall’eliminazione del calore generato dal rotore. Facile immaginare le difficoltà tecniche per arrivare ad una soluzione di questo genere oltre ad un costo di produzione particolarmente elevato. Anche i costi di revisione di un elettromandrino realizzato con questa tecnologia immaginiamo che siano proibitivi. Anche in questo caso presumiamo che siano presenti dei moduli software opportuni per tenere la situazione sotto controllo.
 
Soluzione adottata da noi
La tipologia di mercato a cui ci rivolgiamo non ci consente di adottare nessuna delle soluzioni sopraindicate. E comunque sia sono soluzioni non solo costose ma anche molto complesse da realizzare. Tutto da dimostrare, stante le nostre conoscenze, che anche con l’implementazione di una delle due tecnologie sopraindicate l’obiettivo di contenere la deriva termica entro il valore di 0.01 mm sarebbe poi stato da noi raggiunto davvero.
 
Per ora abbiamo fatto le nostre prove solo con il nostro mandrino Hsk40. Immaginiamo che anche con gli altri tipi di mandrino si ottengano dei valori di deriva proporzionalmente analoghi.
 
Abbiamo adottato algoritmi di compensazione della deriva termica particolarmente complessi che fanno ricorso a tecniche di Intelligenza Artificiale. Sono stati aggiunti anche uno o più sensori aventi una precisione importante per riuscire a capire cosa si sta effettivamente muovendo.
 
Per arrivare a contenere la deriva termica entro 0.01 mm bisogna che la temperatura ambiente rimanga invariata o che vari solo in modo molto progressivo. La macchina non potrà essere piazzata in vicinanza di porte verso l’esterno o soggetta all’irraggiamento solare.
 
Questo tipo di software può essere installato non solo su macchine di nuova produzione, ma anche su nostre macchine vendute negli ultimi 10 anni anche se al riguardo dovranno essere fatte delle integrazioni a livello hardware.
 
Limitazione di responsabilità
Si tratta di un software ancora a livello sperimentale. Ci riserviamo il diritto di rimuovere tutti gli elementi hardware/software nel caso in cui il contenimento della deriva termica entro 0.01 mm non fosse raggiunto. In questo caso ogni eventuale pagamento effettuato dai nostri clienti a questo titolo verrà rimborsato. Indicativamente solo fra sei mesi potremo rimuovere questa nostra limitazione di responsabilità.

Last Updated on 10 March 2021 by Pear