maxon motor è sempre più orientata allo sviluppo di sistemi meccatronici completi, pensati per rispondere a esigenze applicative sempre più complesse. Con la voce “sistemi” si intendono soluzioni di azionamento complete, ovvero unità meccatroniche e sottosistemi integrati in contesti ampi.
maxon motor si sta trasformando sempre più da produttore di motori, riduttori, encoder e controlli a sviluppatore di sistemi meccatronici completi.
di Leo Castelli
Nel panorama dell’automazione industriale, la tendenza è chiara: i fornitori non sono più semplici produttori di componenti, ma partner tecnologici capaci di offrire soluzioni integrate. maxon motor ha incarnato questa evoluzione, passando da produttore di motori, riduttori, encoder e controlli a sviluppatore di sistemi meccatronici completi, pensati per rispondere a esigenze applicative sempre più complesse.
SISTEMA DI AZIONAMENTO PER UN GIUNTO ROBOTICO
Un caso emblematico riguarda lo sviluppo di un sistema di azionamento per un giunto robotico. Tutto inizia con un componente customizzato, nello specifico un motore flat customizzato, dotato di fori sul rotore, per migliorare la dissipazione termica, e collegato, tramite un cavo speciale, all’elettronica di comando.
Inizialmente, lo scopo del motore non è noto, né quello delle interfacce meccaniche ed elettriche. Solo l’analisi approfondita dell’applicazione rivela la necessità di azionare un giunto robotico con ingranaggi, in uno spazio confinato e con requisiti di montaggio complessi. È nata così l’esigenza di una soluzione integrata.
L’elenco dei requisiti è una breve carrellata degli aspetti da considerare nella ricerca di una soluzione integrata. Tutti questi aspetti possono essere chiariti solo grazie a una comunicazione intensa e aperta tra clienti e integratori di sistema.
REQUISITI TECNICI: SINERGIA TRA MECCANICA ED ELETTRONICA
Dal punto di vista meccanico, il sistema deve garantire:
- coppie elevate a basse velocità, quindi motori con riduttori;
- movimento angolare di circa 120° sull’uscita del riduttore;
- bloccaggio del giunto in assenza di alimentazione (freno di arresto);
- possibilità di sgancio del bloccaggio;
- passaggio dei cavi attraverso i giunti.
Sul fronte elettronico:
- unità di comando per motore brushless, con controllo di corrente e velocità;
- comunicazione con un controllo master;
- sensori angolari per motore e uscita riduttore, con feedback di posizione.
Il tutto doveva risultare compatto, leggero, a basse emissioni (termiche, acustiche, vibrazionali) e alimentato a batteria, con una particolare attenzione ai costi.
DEFINIRE I CONFINI DEL SISTEMA
La progettazione di un sistema complesso richiede una definizione chiara dei suoi limiti: cosa deve includere, quali interfacce meccaniche ed elettriche siano necessarie, come avviene lo scambio di informazioni e come interagisce l’utente finale. Serve una comunicazione efficace tra tutti gli attori coinvolti, spesso con background diversi. Approcci come la “black box” o il “top-down” aiutano a mantenere la visione d’insieme, senza perdersi nei dettagli.
I motori EC framless DT50 sono kit motore BLDC, con tecnologia a rotore interno. Rotore e statore sono forniti separatamente, senza cuscinetti né albero motore. L’insieme illustrato è ideale quale giunto robotico.
OBIETTIVI E SOLUZIONI: PARTIRE DALL’ANALISI
La definizione del sistema parte dall’analisi della situazione attuale: si tratta di un nuovo sviluppo o di un miglioramento? Perché la soluzione esistente non è soddisfacente? È fondamentale stilare un elenco neutro di obiettivi, senza suggerire soluzioni. Ad esempio, il bloccaggio, in caso di interruzione elettrica, può essere ottenuto con un freno o con un riduttore autobloccante.
Da qui si sviluppano diverse soluzioni, spesso basate su componenti esistenti. maxon ha investito nella creazione di una piattaforma modulare che consente di personalizzare rapidamente i prodotti, riducendo tempi, costi e rischi. I sistemi maxon combinano meccanica, elettronica e software, con firmware dedicati, e programmi di controllo.
Disegno esploso del sistema-motore EC framless DT50 utilizzato in applicazioni come giunto robotico.
VALUTAZIONE ECONOMICA E STRATEGICA
Il costo di un sistema integrato va valutato considerando anche le interfacce e il montaggio. È necessario stimare volumi di produzione, tempi e costi di engineering. Il calcolo del valore attuale netto (NPV) aiuta a decidere se avviare il progetto, ma vanno considerati anche aspetti strategici e analisi dei rischi.
CASO APPLICATIVO: L’ANCA ROBOTIZZATA
La soluzione sviluppata e proposta per un’anca robotizzata include il motore flat iniziale, un riduttore speciale, elettronica ESCON ed encoder integrati. Il freno di mantenimento agisce direttamente sul rotore, permettendo un design compatto. Il sistema integrato semplifica notevolmente il montaggio rispetto alla soluzione precedente basata su componenti separati. ©TECNELAB
La soluzione sviluppata e proposta da maxon motor per un’anca robotizzata include il motore flat iniziale, un riduttore speciale, elettronica ESCON (nell’immagine la famiglia completa) ed encoder integrati.
