L’azienda giapponese FUJI TEKKO ha realizzato una macchina avvolgitrice a torretta a 2 assi, con: 16 servomotori sincronizzati; architettura di rete unificata per motion, I/O e comunicazione dati; implementazione su CC-Link IE TSN per ottimizzare cablaggio, prestazioni e manutenzione predittiva.
La giapponese FUJI TEKKO ha realizzato una macchina avvolgitrice a torretta a 2 assi, riunendo motion, I/O e comunicazione dati con CC-Link IE TSN.
di John Browett (*)
L’avvolgimento è un processo chiave in numerosissimi settori: dall’industria alimentare e delle bevande all’agricoltura e all’ingegneria elettrica, fino alla produzione automobilistica, all’edilizia e ai beni di consumo. Consente la produzione di prodotti diversi come la pellicola di sicurezza del parabrezza delle auto e la batteria del cellulare. “Il continuo sviluppo di questo processo è stato il principio guida dell’azienda giapponese FUJI TEKKO, sin dalla sua fondazione, nel 1954”, spiega John Browett, direttore generale di CC-Link Partner Association Europe.
UNA PRODUZIONE DIVERSIFICATA
Oltre alle macchine avvolgitrici, FUJI TEKKO progetta, sviluppa e produce taglierine e dispositivi di riavvolgimento di diversi materiali: tra cui carta, film plastici, fibre, gomma e metalli. Le taglierine vengono utilizzate per tagliare i materiali in larghezze e lunghezze specifiche, mentre i dispositivi di riavvolgimento svolgono automaticamente i prodotti immagazzinati su grandi rotoli.
La gamma di macchine prodotte dall’azienda è estremamente ampia: dalle unità su larga scala per prodotti di grandi dimensioni fino ai sistemi di automazione industriale composti da più dispositivi. Gli avvolgitori automatici di film estruso in bolla, destinati all’agricoltura, possono raggiungere le dimensioni di un grande edificio di quattro piani e avvolgono nastri larghi fino a 5 m.
Tra i clienti più importanti figurano grandi aziende internazionali provenienti dai settori chimico ed elettronico. I requisiti tecnici di tali aziende hanno reso necessario un continuo miglioramento delle prestazioni in termini di velocità e precisione delle macchine avvolgitrici FUJI TEKKO, nonché un’evoluzione dei sistemi di controllo.
Al fine di soddisfare queste esigenze, complesse e diversificate, l’azienda progetta e produce i componenti delle proprie macchine e costruisce i suoi sistemi di controllo, garantendo un alto livello di qualità e affidabilità.
Tuttavia, in passato, FUJI TEKKO ha gestito due diverse reti di comunicazione su ogni macchina: una rete di comunicazione ottica, dedicata al servocontrollo, e una basata su Ethernet, per la comunicazione di dati verso altri sistemi di controllo. Non c’è mai stata un’alternativa, perché la rete classica non consentiva di gestire più tipi di traffico su un’unica rete. Questo comportava un aumento dei costi di cablaggio e una minore flessibilità della rete e, soprattutto, non consentiva una comunicazione in tempo reale a livello di microsecondi, un vantaggio diventato fondamentale con l’avvento dell’Industrial Internet of Things e dell’Industria 4.0.
TEMPI STRETTI, MISSIONI CRITICHE
Mentre FUJI TEKKO si è dedicata allo sviluppo di macchine avvolgitrici e tagliatrici all’avanguardia del settore, CC-Link Partner Association si è posta l’obiettivo di introdurre la più moderna tecnologia di rete industriale. Tra le sue innovazioni spicca la combinazione di Gigabit Ethernet aperto con Time-Sensitive Networking (TSN), sotto forma di CC-Link IE TSN. Promossa nel 2018, CC-Link IE TSN è stata supportata da CLPA, la prima organizzazione a farlo. Nel 2025, CLPA rimane ancora l’unico fornitore sul mercato.
Alla base dello sviluppo tecnologico di CLPA c’è l’inarrestabile ascesa della Smart Manufacturing, che richiede la raccolta di informazioni in tempo reale dai processi produttivi, elaborate tramite edge computing, cloud computing o fog computing. Per trasmettere i dati senza soluzione di continuità ai sistemi IT, un impianto di produzione richiede una rete in grado di garantire una comunicazione di controllo stabile e ad alta velocità, oltre alla trasmissione di grandi volumi di informazioni. Inoltre, la Smart Manufacturing richiede un’implementazione flessibile dei dispositivi che supportano un utilizzo misto delle comunicazioni informatiche.
Al fine di rispondere a questa esigenza, nel 2018, CLPA ha proposto CC-Link IE TSN, la cui tecnologia è stata successivamente utilizzata da oltre 170 produttori provenienti da diversi settori industriali in tutto il mondo. Tra questi ultimi: l’automotive, la produzione di batterie al litio e semiconduttori, la lavorazione di alimenti e bevande, i beni di consumo confezionati e l’elettronica.
CC-Link IE TSN è la prima Ethernet industriale aperta che combina la larghezza di banda gigabit con il Time-Sensitive Networking (TSN). I plus della tecnologia FUJI TEKKO derivano anche dalla combinazione del controllo motion, dalla gestione I/O e dalla comunicazione dati in un’unica rete, utilizzando CC-Link IE TSN.
DAL SENSORE AL CLOUD
Per stare al passo con le richieste dei suoi clienti, FUJI TEKKO, nel frattempo, ha sviluppato un’avvolgitrice a torretta a 2 assi, che utilizza 16 servomotori divisi tra l’albero di avvolgimento e il meccanismo di rotazione della torretta. L’integrazione del tradizionale modello a due reti in un’unica architettura trasparente, dal livello dei sensori al cloud, è stata un requisito fondamentale del progetto, per fornire un’architettura di rete più semplice, una maggiore trasparenza dei processi, una maggiore produttività e una maggiore integrazione dei sistemi IT e OT.
L’azienda desiderava, inoltre, ridurre il cablaggio per migliorare la redditività e offrire migliori caratteristiche funzionali, aspetto che avrebbe garantito una singola rete. La combinazione del controllo motion, la gestione I/O e la comunicazione dati in un’unica rete, utilizzando CC-Link IE TSN, era l’unica risposta possibile.
“Utilizzando la connessione CC-Link IE TSN, manteniamo le prestazioni di dispositivi complessi come i servo azionamenti, consentendo, al contempo, l’integrazione di dispositivi come I/O remoti, inverter e sensori che non richiedono cicli di comunicazione ad alta velocità”, ha spiegato Yasuyuki Sugimoto, Direttore Generale del Dipartimento Tecnico di FUJI TEKKO. “Questo ci permette di massimizzare le prestazioni di ogni dispositivo, realizzando così un controllo ad alta velocità e ad alta precisione che possa soddisfare le esigenze dei nostri clienti. Dopo la consegna, supportiamo i nostri utenti con un accurato sistema di assistenza post-vendita”.
REQUISITI DI SISTEMA
I requisiti di sistema per il progetto erano estremamente esigenti e senza CC-Link IE TSN è probabile che FUJI TEKKO non sarebbe riuscita a trovare una rete di comunicazione in grado di soddisfarli.
In primo luogo, era fondamentale la prestazione del controllo motion, in grado di gestire l’alta velocità e la massima precisione delle macchine di avvolgimento. Era, inoltre, importante ottimizzare il ciclo di comunicazione complessivo, reso possibile con CC-Link IE TSN, grazie all’utilizzo di cicli multipli di comunicazione su un’unica rete. Ciò garantisce le comunicazioni ad alta velocità richieste dal servo, mentre altri dispositivi IO che non richiedono una velocità così elevata possono essere impostati su un ciclo di comunicazione più lento.
Infine, era essenziale che le informazioni e i dati di comunicazione richiesti per le funzioni di monitoraggio remoto potessero essere combinati sulla stessa rete, al fine di garantire un cablaggio ridotto e una maggiore semplicità della rete.
QUANDO LE COSE VANNO MALE
La diagnostica di rete visibile fornita di CC-Link IE TSN consente al team di FUJI TEKKO di identificare rapidamente i guasti, di impostare automaticamente i parametri e risolvere il problema in tempo reale. Inoltre, rende semplice la manutenzione da remoto dei prodotti e dei dispositivi IT compatibili, consentendo all’azienda di rispondere in modo più flessibile alle richieste dei clienti.
FUJI TEKKO non intende fermarsi qui. Per il futuro, l’azienda prevede di migliorare ulteriormente la manutenzione introducendo nella rete dispositivi in grado di registrare lo stato delle apparecchiature durante i problemi, per semplificare ulteriormente la manutenzione predittiva e la risoluzione dei problemi stessi. Anche in CC-Link Partner Association, l’innovazione non si ferma. L’azienda è infatti determinata nel continuare a proporre al mercato prodotti all’avanguardia in anticipo rispetto gli altri, come fatto con CC-Link IE TSN e, prima ancora, con Gigabit Industrial Ethernet nel 2007.
Per saperne di più su CC-Link IE TSN, è possibile scaricare gratuitamente il whitepaper di CC-Link Partner Association. Per diventare membri di CC-Link Partner Association e integrare CC-Link IE TSN nei propri prodotti è possibile contattare partners@eu.cc-link.org. ©TECNELAB
(*) John Browett, direttore generale di CLPA Europe.
La diagnostica di rete visibile fornita di CC-Link IE TSN consente al team di FUJI TEKKO di identificare rapidamente i guasti, di impostare automaticamente i parametri e risolvere il problema in tempo reale, rendendo inoltre semplice la manutenzione da remoto dei prodotti e dei dispositivi IT compatibili.
