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SAG - Linee di taglio lamiera e profilatrici

L'azienda SAG utilizza nelle proprie linee produttive una profilatrice a freddo dotata di un sistema di taglio a volo.
L'elevata velocità di produzione impone problemi progettuali di carattere meccanico e di controllo del movimento.
Gefran ha studiato un sistema di controllo ad elevata dinamica che consente di ottimizzare la produzione riducendo gli scarti.

La profilatura a freddo è un processo di piegatura continua: una striscia di lamiera, tipicamente di acciaio o di alluminio, viene fatta passare attraverso una serie di rulli montati su gruppi consecutivi.

Ogni gruppo esegue una parte di formatura fino ad ottenere il profilo della forma desiderata.
Le profilatrici sono utilizzate per la produzione di profili aperti, quali forme ad omega, C, Z e loro combinazioni o profili chiusi quali i tubi che possono a loro volta essere tondi, ovali o quadri.

Alla fine della linea il profilo ottenuto viene tagliato a misura tramite un sistema di taglio al volo.

Il cliente

SAG è un’azienda con sede in provincia di Milano,  specializzata nella realizzazione di linee di taglio longitudinale e trasversale di Coils di lamiera (Slitter e Cut to lenght line) e linee Profilatrici per la produzione di tubi saldati, profili aperti e lamiere grecate.

ll processo

La linea in oggetto è una profilatrice utilizzata per la lavorazione di lamiera con uno spessore da 0,5mm fino a 3mm per realizzare un profilato con forma tonda (diametro fino a 50mm) o quadra (lato di 40mm).

La lamiera subisce un primo trattamento di piegatura nella sezione formatura, passa poi dal fin pass dove il profilo viene chiuso con i margini di lamiera affiancati, successivamente viene saldata longitudinalmente in modo da ottenere un tubo rotondo.
La sezione di calibratura riduce il diametro del tubo; da qui il tubo passa alle teste di turco che modificano la sezione del profilo: sarà possibile ottenere tubi quadri, rettangolari, tondi o ovali.

Infine il tubo viene tagliato a misura tramite una cesoia volante. Tale sistema è chiamato di taglio al volo perché permette di ottenere spezzoni di profilo in un processo continuo.

Il gruppo di taglio è montato su un carro che si muove parallelamente al materiale da tagliare; inizialmente il carro si trova in attesa mentre il profilo avanza spinto dalla sezione di formatura.

Al momento opportuno il carro accelera fino a raggiungere la stessa velocità lineare del profilo e la corretta posizione di taglio. Una volta raggiunto il sincronismo, il motore cutter muove una sega circolare verso il tubo e lo taglia.

Il problema

La velocità massima di produzione di 160m/min per una lunghezza di taglio di 6m in servizio continuo - contro uno standard di circa 100m/min - impone diversi problemi progettuali sia di carattere meccanico che di controllo del movimento.

In riferimento al controllo del movimento, le problematiche maggiori sono concentrate sul sistema di taglio al volo. Elevate accelerazioni, così come la capacità del sistema di sincronizzare accuratamente e nel più breve tempo possibile il carro con il profilo da tagliare, impongono l’utilizzo di un sistema di controllo ad elevata dinamica.

Per evitare un eccessivo stress delle componenti meccaniche e relativa usura, il sistema di controllo deve permettere movimenti il più possibile fluidi e assenza di discontinuità nella richiesta di coppia.

La soluzione

Il sistema realizzato da Gefran è completamente integrato nei drive serie ADV200, sia per utilizzo con motore asincrono che motore brushless, eliminando la necessità di rack di controllo esterni. Gli inverter ADV200 sono caratterizzati da un’elevata banda passante del regolatore di velocità e di corrente e quindi sono particolarmente idonei per l’uso in applicazioni ad alta dinamica.

Inoltre l’utilizzo di un sistema di controllo integrato nel drive riduce la complessità del sistema ed elimina i ritardi e i disturbi sulle trasmissioni delle variabili, tipici delle soluzioni con drive e schede assi separate. Le funzioni di controllo delle sezioni di linea possono essere scaricate  come applicazioni standard all’interno degli inverter ADV200.

L’ambiente di sviluppo Motion Drive Programmable Logic controller (MDPlc) consente all’utente esperto di creare applicazioni custom avanzate attraverso un’interfaccia grafica conforme allo standard internazionale IEC 61131-3.

Per ottenere un taglio preciso, il carro, oltre a trovarsi nella posizione corretta, deve essere perfettamente sincronizzato in velocità. Un’eventuale differenza di velocità genera imperfezioni di taglio se non stiramenti o rotture meccaniche: il firmware di controllo cesoia volante è specificatamente progettato per regolare la posizione reciproca del carro e del profilo da tagliare.

Il profilo di velocità del carro è definito da una camma elettronica in funzione della velocità di linea e della lunghezza di taglio. Le accelerazioni, sia positive che negative, sono impostabili con profilo da lineare a sinusoidale in modo da poter scegliere il miglior compromesso tra l’esigenza di ridurre da un lato la massima coppia richiesta al motore e dall’altro l’usura degli organi meccanici.

La messa in servizio del sistema risulta semplificata perché il configuratore GF-eXpress permette di operare sia sui parametri di sistema dell’inverter che sui parametri specifici dell’applicazione.

L’utilizzo dell’oscilloscopio digitale Softscope a campionamento sincrono con sample di 1ms, permette inoltre il controllo “run time” contemporaneo delle variabili del drive e dell’applicazione e quindi di ottimizzare il sistema di controllo.