Applicazioni delle presse servo: dove e perché sceglierle
Quando si parla di presse si pensa generalmente prima ai sistemi idraulici o pneumatici. Nelle applicazioni in cui precisione, ripetibilità e tracciabilità della qualità sono critiche, però, negli ultimi anni le presse servo hanno superato entrambe le tecnologie. Questo articolo spiega che cosa sono, in quali applicazioni eccellono e quali aspetti considerare per dimensionarle correttamente.
Che cos'è una pressa servo?
Una pressa servo è un sistema elettromeccanico di pressatura azionato da una vite a ricircolo di sfere o planetaria e da un servomotore, al posto del cilindro idraulico. La differenza riguarda anche la filosofia di controllo: la pressa idraulica lavora in funzione della pressione, mentre quella servo controlla contemporaneamente forza e posizione ad anello chiuso. In ogni momento dell'operazione si conoscono e registrano sia la forza applicata sia la posizione dell'albero.
Una pressa servo è, in realtà, un cilindro elettrico
Considerare la pressa servo una tecnologia separata è un equivoco comune. Alla sua base si trova la stessa meccanica dei cilindri elettrici prodotti anche da iMotion: servomotore, vite a ricircolo di sfere o planetaria e sistema di guida. Rispetto a un cilindro elettrico standard si aggiungono due elementi specifici: un telaio o corpo pressa rigido capace di sostenere la forza di pressatura e una retroazione della forza che la misura e registra in tempo reale, tramite cella di carico o stima dalla corrente del motore.
Nella pratica questo significa due cose:
- La stessa logica di scelta e dimensionamento, basata su forza, passo, coppia e durata, si applica sia ai cilindri elettrici sia alle presse servo. Lo strumento di calcolo motore/coppia di questo sito può quindi essere utilizzato direttamente anche per queste applicazioni.
- Per applicazioni di pressatura ad alta forza e lunga durata, i cilindri elettrici per servizio gravoso, come la serie IMT, possono costituire direttamente l'unità di azionamento della pressa. Il progetto della pressa viene costruito attorno al cilindro.
Una richiesta di pressa servo è quindi essenzialmente una richiesta di "cilindro + controllo della forza". Insieme al nostro team di ingegneria si individua prima la piattaforma di cilindro elettrico adatta per forza, corsa e passo, quindi si integrano telaio della pressa e retroazione della forza.
Perché viene preferita?
Tracciabilità della curva forza-spostamento — È la differenza principale. Ogni ciclo registra una curva completa forza-spostamento, che indica sia se il componente è stato pressato sia se l'operazione è corretta. Una curva anomala rileva subito errori di assemblaggio invisibili, come componente errato o mancante e forza eccessiva o insufficiente. Questo rende possibile il controllo qualità al 100% nelle linee automotive e degli elettrodomestici.
Ripetibilità — Nei sistemi idraulici, oscillazioni di pressione e variazioni di viscosità legate alla temperatura dell'olio producono piccole differenze tra cicli. Il controllo ad anello chiuso mantiene invece lo scostamento tra cicli a livello di micron e newton.
Efficienza energetica — La pompa idraulica continua generalmente a funzionare anche quando la pressa è inattiva. Il servomotore consuma praticamente energia solo durante il movimento, con consumo prossimo allo zero nelle soste.
Pulizia e manutenzione — Si eliminano il rischio di perdite di olio idraulico e interventi come sostituzione di filtri e olio. Negli ambienti sensibili alla contaminazione, come camere bianche o produzione alimentare ed elettronica, questo può essere un vantaggio decisivo.
Profilo di forza programmabile — Durante la pressatura la forza può restare costante, aumentare per fasi oppure mantenersi temporaneamente a una determinata posizione prima di proseguire. Si tratta di un parametro software anziché di una singola regolazione meccanica.
Applicazioni tipiche
Montaggio a interferenza di cuscinetti e boccole — Una classica applicazione che richiede controllo preciso e simultaneo di posizione e forza, dove gli errori diventerebbero costosi nelle fasi successive della linea.
Rivettatura e ribaditura — La curva forza-spostamento verifica la corretta formazione della testa del rivetto e rileva immediatamente quelli difettosi.
Assemblaggio elettrico ed elettronico — Nell'inserimento di connettori o nella pressatura di componenti su PCB, con bassa forza e alta precisione, offre una risoluzione che i sistemi idraulici o pneumatici non possono fornire.
Stazioni di controllo qualità — In alcune linee la pressa servo viene utilizzata come stazione di prova per misurare il comportamento sotto forza di un componente prodotto, ad esempio una guarnizione o un collegamento.
Pressatura sincronizzata multistazione nelle linee di assemblaggio — Più assi servo operano in modo sincronizzato e ogni stazione trasmette i propri dati forza-spostamento a un sistema centrale.
Aspetti da considerare nel dimensionamento
Nella scelta di una pressa servo occorre valutare insieme tre parametri:
- Forza di picco — La forza massima durante la pressatura differisce dalla forza operativa continua. Motore e vite vanno scelti sulla forza di picco, mentre il riscaldamento va verificato rispetto alla forza continua.
- Tempo di ciclo e sosta — Se dopo la pressatura è prevista una sosta, mantenere la forza costante per tale periodo comporta requisiti aggiuntivi per motore e azionamento.
- Precisione della forza — Nel controllo qualità, la risoluzione della misura della forza, tramite cella di carico o stima dalla corrente del motore, è uno dei criteri decisivi.
Questi parametri sono collegati. Forza di picco e velocità costituiscono insieme gli ingressi del calcolo di coppia e potenza nel nostro strumento di calcolo del motore. Condividendo il profilo forza-spostamento-tempo dell'applicazione possiamo individuare insieme la combinazione corretta di motore e vite.
Questo articolo offre una panoramica generale; per un'applicazione specifica il dimensionamento della pressa servo deve essere verificato con i dati reali del profilo di forza e del tempo di ciclo.