ECI 1323/EQI 1335 Splus: valori di posizione e segnali di vibrazione in un unico encoder consentono di impostare un processo online di Condition Monitoring su misura per impianti con carichi elevati.
HEIDENHAIN CORPORATE GROUP contribuisce all’evoluzione della tecnologia dei motori sommando ai criteri più tradizionali il valore dei dati.
di Andrea Pagani
I motori sono il cuore dell’automazione moderna. Azionano robot industriali, macchine per la manifattura di precisione, movimentano materiali lungo le linee produttive e rendono possibili i sistemi di posizionamento alla base di queste tecnologie. In passato, i miglioramenti nelle prestazioni dei motori venivano valutati secondo parametri come maggiore coppia, efficienza superiore, risposta dinamica più rapida. Questi indicatori, tuttavia, non sono più sufficienti per descrivere il comportamento di un motore all’interno dei moderni sistemi di automazione.
Oggi i motori operano in ambienti produttivi altamente connessi, dove precisione, affidabilità e intelligenza di sistema sono importanti quanto le semplici prestazioni meccaniche. I robot devono adattarsi in tempo reale a carichi variabili. Gli azionamenti heavy-duty sono chiamati a funzionare senza interruzione indipendentemente dalle condizioni operative. Gli assi lineari devono garantire posizionamenti con precisione micrometrica. Soddisfare queste richieste non dipende solo dal motore in sé, ma anche dalla qualità dei sistemi di feedback che guidano e monitorano il suo movimento.
Per i motori servo, asincroni e lineari, HEIDENHAIN CORPORATE GROUP offre, con i suoi marchi, un ecosistema di misura unitario progettato per supportare questa evoluzione. Invece di proporre componenti isolati, i diversi marchi contribuiscono con tecnologie che potenziano le prestazioni del motore in termini di precisione, manutenzione predittiva, resistenza termica, sicurezza e connettività digitale. Ecco perché il rapporto tra misura e movimento nei sistemi servo rappresenta un elemento fondamentale per ottenere un maggior valore aggiunto all’interno di impianti di ogni genere.
L’interfaccia bidirezionale assoluta EnDat 3 HEIDENHAIN su singolo cavo a due soli fili permette una comunicazione universale e completa: trasmette dati di posizione, dei sensori, di monitoraggio e per la configurazione automatica del sistema, e molte altre informazioni.
PIÙ PRECISIONE NEL PUNTO DI AZIONE
Nella robotica servo-controllata e nell’automazione avanzata, la precisione viene spesso valutata in base al Tool Center Point, il punto esatto nel quale il movimento svolge il lavoro utile. Tuttavia, misurare esclusivamente sull’albero motore non tiene conto delle influenze meccaniche tra il motore e l’uscita. Effetti torsionali, variazioni di carico e flessibilità nella trasmissione possono modificare leggermente il posizionamento. Con una misura più vicina all’uscita, i costruttori ottengono una visione più accurata del comportamento reale del sistema.
KCI 120 Dplus HEIDENHAIN è stato sviluppato proprio con questa filosofia: integra, infatti, una doppia misura di posizione in un design compatto, consentendo un feedback preciso sia a livello di motore, sia di uscita. Tale approccio può migliorare in modo significativo l’accuratezza al Tool Center Point – in alcuni casi fino a 8 volte – permettendo ai sistemi robotici di compensare dinamicamente variazioni di carico e deviazioni di posizione.
La sua tecnologia di scansione induttiva offre una resistenza intrinseca alla contaminazione e alle interferenze magnetiche, mentre la struttura meccanica rigida supporta elevati livelli di vibrazione. Il Functional Safety e la capacità di rilevare anomalie legate a possibili collisioni senza sensori di coppia aggiuntivi aumentano ulteriormente la robustezza del sistema. In pratica, la misura sull’uscita trasforma l’encoder da semplice elemento di feedback passivo a un attore importante per la qualità del controllo del movimento.
Ma incrementare la precisione è solo il primo passo nel lungo percorso dell’affidabilità di processo. Una volta ottenuto il risultato voluto, la successiva domanda da porsi è “come possono mantenere queste prestazioni in modo affidabile nel tempo?”.
Monitoraggio del sistema, Functional Safety fino a SIL3, tecnologia a cavo singolo HMC 2, interfaccia EnDat 3: ecco alcune delle caratteristiche che rendono la piattaforma degli encoder induttivi ECI/EQI HEIDENHAIN la scelta ideale per i servomotori con prestazioni di ogni livello, da semplici ad altamente performanti.
IL CONDITION MONITORING ALLA FONTE
In molti ambienti di automazione, i fermi macchina non pianificati comportano costi elevati. I cuscinetti si usurano, si generano squilibri, il calore aumenta gradualmente: questi cambiamenti raramente avvengono senza segnali premonitori, eppure le strategie di manutenzione tradizionali si basano spesso su intervalli di service fissi anziché sulle reali condizioni operative. Integrare il Condition Monitoring nel sistema di feedback offre un’alternativa basata su dati reali.
ECI 1323 Splus ed EQI 1335 Splus HEIDENHAIN combinano la misura di posizione con l’analisi integrata delle vibrazioni. Un accelerometro su tre assi e microprocessori onboard valutano le vibrazioni sull’albero motore, ovvero il punto dove sono rilevabili i cambiamenti meccanici importanti per la salute del motore stesso.
I dati raccolti da questi encoder vengono trasmessi tramite EnDat 3, l’interfaccia digitale assoluta HEIDENHAIN per encoder di posizione e sistemi di azionamento. EnDat garantisce una comunicazione rapida e affidabile tra encoder e sistema di controllo, trasferendo non solo un feedback di posizione preciso, ma anche informazioni aggiuntive come dati dei sensori, diagnostica e parametri operativi. Questa capacità di trasmettere più flussi informativi attraverso un’unica interfaccia trasforma l’encoder in qualcosa di più di un semplice sistema di misura: diventa una fonte di insight operativi.
Utilizzando la stessa interfaccia sia per il feedback di movimento che per le informazioni diagnostiche, il sistema riduce la necessità di sensori e cablaggi aggiuntivi, supportando al contempo analisi più approfondite come order analysis, monitoraggio delle frequenze e rilevamento precoce di deviazioni che possono indicare usura dei cuscinetti, squilibri o contaminazione. Invece di reagire ai guasti, i team di manutenzione possono anticiparli. Gli intervalli tra gli interventi possono essere pianificati in modo più efficace, i programmi di produzione diventano più prevedibili e la vita utile delle apparecchiature può essere ottimizzata grazie a una migliore comprensione delle condizioni operative.
Man mano che i sistemi motore diventano più intelligenti, un altro vincolo progettuale emerge con maggiore evidenza: le limitazioni termiche.
ADS Uptime è il sistema evoluto di Condition Monitoring per encoder di LEINE LINDE per la manutenzione predittiva, facilmente applicabile anche su impianti esistenti. Analizza vibrazioni, temperatura e umidità in tempo reale.
SFRUTTARE AL MASSIMO IL POTENZIALE DEI MOTORI
Le prestazioni nominali di un motore riflettono non solo i limiti elettromagnetici, ma anche i vincoli termici imposti dai componenti circostanti. In alcune configurazioni, encoder posizionati vicino a fonti di calore possono diventare fattori limitanti, costringendo i costruttori a ridurre velocità o coppia nominale per proteggere l’integrità del sistema. L’evoluzione nella struttura degli encoder sta contribuendo a cambiare questo scenario.
KCI 1318 FOT e KBI 1335 FOT HEIDENHAIN integrano una tecnologia fan-out che monta i componenti elettronici direttamente su un supporto metallico, migliorando così la dissipazione del calore e trasformando l’encoder da punto vulnerabile a elemento attivo nella strategia di gestione termica. Ampliando il range delle temperature ammesse, queste soluzioni consentono ai motori di funzionare più vicino al loro reale potenziale prestazionale. Inoltre, integrando il coperchio terminale si riducono ingombri e numero di componenti, rendendo più snella l’architettura del motore.
Con l’evoluzione dei sistemi servo, l’efficienza di integrazione diventa sempre più importante. Piattaforme con compatibilità meccanica tra diverse classi prestazionali, come quelle offerte dalla famiglia di encoder ECI/EQI HEIDENHAIN, offrono ai costruttori di motori la scalabilità necessaria per evitare di dover riprogettare le interfacce meccaniche, riducendo i tempi di sviluppo e mantenendo prestazioni affidabili.
Tutto questo è ulteriormente supportato da EnDat 3, che estende l’architettura di comunicazione con funzionalità come trasmissione tramite cavo ibrido, maggiore larghezza di banda, strutture dati flessibili, integrazione di sensori e comunicazione Functional Safety basata sul principio black-channel. Insieme, queste caratteristiche potenziano sia i sistemi di motion control attuali, sia gli ambienti interconnessi della produzione moderna.
I nuovi tastatori di misura METRO e SPECTO di NUMERIK JENA convincono per la robustezza, l’elevata accuratezza sull’intera corsa di misura e per la conseguente affidabilità e sicurezza di processo delle misurazioni.
AFFIDABILITÀ IN CONDIZIONI IMPEGNATIVE
I motori asincroni utilizzati in ambienti industriali complessi devono funzionare in modo affidabile nonostante vibrazioni, contaminazione, umidità e interferenze elettriche. In questi contesti, la durabilità diventa un requisito fondamentale per garantire prestazioni di lungo periodo. La serie M500 di LEINE LINDE utilizza una tecnologia di scansione induttiva che fornisce un feedback accurato resistendo a sporco, urti e campi magnetici. La lunga durata dei cuscinetti, la conformità agli standard internazionali di sicurezza e la robusta costruzione meccanica rendono questi encoder particolarmente adatti alle applicazioni industriali più impegnative. Per le operazioni in cui la continuità operativa è prioritaria, ADS Uptime™ LEINE LINDE aggiunge un ulteriore plus. L’accesso wireless via Bluetooth, il tracciamento completo dei dati lungo l’intero ciclo di vita, le soglie di allarme configurabili e l’integrazione OPC UA tramite ADS Link consentono strategie di manutenzione predittiva anche in ambienti ostili. I dati storici offrono una visione approfondita sui trend operativi, supportando decisioni preventive e riducendo fermi macchina non pianificati.
In queste applicazioni, l’encoder opera sia come dispositivo di misura sia come strumento di monitoraggio, rafforzando la stabilità del sistema quando le interruzioni risultano particolarmente costose.
UN APPROCCIO COERENTE AL MOVIMENTO LINEARE
I sistemi con motori lineari, spesso utilizzati nell’automazione di precisione e negli strumenti di metrologia, introducono un ulteriore livello di complessità. I requisiti di accuratezza possono estendersi fino all’ordine dei nanometri, mentre le condizioni ambientali e i vincoli meccanici possono variare in modo significativo.
HEIDENHAIN CORPORATE GROUP riunisce tecnologie complementari per soddisfare un’ampia gamma di esigenze applicative. RSF Elektronik offre encoder lineari incrementali ad alta precisione che costituiscono la base per sistemi di automazione avanzati. AMO contribuisce con la tecnologia induttiva AMOSIN che combina un’accuratezza prossima a quella ottica con una robustezza superiore rispetto agli encoder magnetici, ideale per ambienti di motion control impegnativi. Per applicazioni in cui spazio e precisione possono rappresentare delle criticità, NUMERIK JENA offre tastatori compatti ed encoder ottici progettati per spazi di installazione ridotti e misure ad alta accuratezza.
Insieme, queste soluzioni offrono ai costruttori di motori e sistemi lineari una selezione coerente di tecnologie di feedback, adattabili ai requisiti specifici dell’applicazione, dai sistemi compatti alle piattaforme di metrologia ad alta precisione.
Le soluzioni di HEIDENHAIN CORPORATE GROUP potenziano le prestazioni e aumentano la sostenibilità delle applicazioni nei settori high-end.
IL RUOLO CRESCENTE DELLA MISURA NEI MOTORI MODERNI
Una tendenza sta diventando sempre più evidente in tutte le categorie di motori: le prestazioni non sono più determinate solo dall’output meccanico, ma anche dalla qualità delle informazioni disponibili su quel movimento. Misure precise nel punto di azione, insight sullo stato meccanico e sulle condizioni operative, resilienza termica che preserva le prestazioni nominali, Functional Safety integrata direttamente nei sistemi di feedback e comunicazione digitale progettata per la produzione interconnessa stanno diventando elementi essenziali dei moderni sistemi di motion control.
Riunendo queste prestazioni all’interno di un ampio portafoglio di tecnologie, HEIDENHAIN CORPORATE GROUP supporta i costruttori di motori e gli integrator nella realizzazione di sistemi potenti, intelligenti, affidabili e pronti a soddisfare i requisiti dell’automazione contemporanea.
Con l’evoluzione delle tecnologie dei motori, il ruolo della misura diventerà sempre più centrale. Per gli OEM impegnati nello sviluppo della prossima generazione di sistemi servo, azionamenti heavy-duty o assi lineari di precisione, il successo dipenderà non solo dalla precisione del movimento del motore, ma anche da quanto quel movimento verrà compreso, monitorato e controllato.
Nell’automazione più evoluta, la tecnologia di misura è diventata molto più di un semplice componente dei sistemi di movimento. È una forza trainante del loro progresso.
FOCUS: ENCODER ROTATIVO KCI 419 DPLUS PER ASCENSORI
Con l’introduzione della norma ISO 8100, diventerà sempre più rilevante un monitoraggio dei freni conforme ai requisiti UCM (Uncontrolled Car Movement). Il trasduttore rotativo induttivo per ascensori KCI 419 Dplus HEIDENHAIN è adatto per questo tipo di applicazioni: infatti, non fornisce solo dati di posizione per la regolazione dei motori di ascensori a fune, ma è anche in grado di rilevare la corsa dei freni senza microinterruttori supplementari e determinare la temperatura dei freni. KCI 419 Dplus è quindi indicato per il monitoraggio dei freni. Tramite l’interfaccia EnDat fornisce i dati diagnostici all’elettronica successiva che su tale base può dedurre lo stato del freno – ventilato o chiuso – e la sua usura. Grazie alla robusta scansione induttiva, i trasduttori rotativi KCI 419 Dplus sono particolarmente insensibili a contaminazione, vibrazioni e campi magnetici. ©TECN’È
KCI 419 Dplus HEIDENHAIN fornisce non solo valori di posizione come motor feedback per la regolazione dell’ascensore ma anche informazioni supplementari per il monitoraggio dei freni e della temperatura.
