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Punzonatrice e pannellatrice
PunchBend
PunchBend nasce dall’unione tra una
punzonatrice e una pannellatrice,
opportunamente collegate da un sistema
automatico di gestione di grezzi
e componenti finiti. Il risultato è un impianto
che garantisce flessibilità, produttività
e qualità.
di Andrea Pagani
74 tecnologie meccaniche
Maggio 2014
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La Macchina del Mese
Carta d’identità
NOME
PunchBend
Qualifica
Impianto automatizzato per punzonatura e pannellatura
Costruttore
Prima Power, Divisione Machinery del Gruppo Prima Industrie
Via Antonelli, 32 - 10097 Collegno (TO) - Italia
Tel. +39 011 41031 - Fax +39 011 4112827
E-mail: [email protected] - www.primapower.com
complessiva, all’elevata precisione e ripetibilità, con bassi consumi e ridotta
manutenzione.
Caratteristiche tecniche
Lunghezza minima/massima lamiera
600÷2.850 mm
Larghezza minima/massima lamiera
300÷1.500 mm
Diagonale massima del pezzo (passaggio da punzonatrice a pannellatrice)
3.000 mm
Massima lunghezza di piega
2.650 mm
Minima lunghezza di piega
350 mm
Massima altezza di piega
200 mm
Spessore minimo lamiera
0,5 mm
Massimo spessore lamiera (acciaio 410 N/mm2)
3,2 mm
Massimo spessore lamiera (acciaio 600 N/mm2)
2,2 mm
Massimo spessore lamiera (alluminio 260 N/mm2)
4 mm
Peso massimo della lamiera in lavorazione
200 kg
N
egli ultimi anni si sono affermati alcuni requisiti fondamentali
nelle aziende manifatturiere:
produrre bene, rapidamente e
con costi contenuti.
Benché i lotti più numerosi vengano prodotti in Paesi a basso costo della manodopera, i requisiti appena citati hanno
decisamente spostato l’ago della bilancia verso sistemi nei quali, al posto di numerose macchine e altrettanti operatori,
vengono impiegati impianti altamente
automatizzati e produttivi.
E proprio a questo target si rivolgono
le PunchBend di Prima Power, soluzioni
nate dall’unione di due o più macchine
diverse in grado di realizzare particolari
complessi con un costo per singolo pezzo decisamente basso.
Un sistema totalmente integrato
PunchBend, come il nome stesso lascia
intuire, è un sistema composto da una
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punzonatrice e da una pannellatrice opportunamente collegati da un dispositivo automatico di alimentazione, carico e
scarico. Questo sistema si rivela particolarmente adatto a quei settori nei quali sono
presenti volumi considerevoli di prodotto,
come quello dell’arredamento metallico
(uffici, officine, palestre, aeroporti ecc.),
dell’illuminazione industriale, degli elettrodomestici (lavatrici, lavastoviglie, frigoriferi,
forni), del riscaldamento e climatizzazione
(caldaie, condizionatori, ventilconvettore
ecc.) e delle porte (di sicurezza, tagliafuoco,
per ascensori ecc.).
PunchBend è dunque la risposta a quelle
applicazioni per le quali l’impiego di manodopera, anche quella disponibile nei Paesi
a bassissimo costo, non è possibile tecnicamente né conveniente economicamente.
Le linee guida che hanno portato Prima
Power alla costruzione di questi impianti sono le già citate produttività e
automazione, unite alla compattezza
Maggio 2014
Tecnologie all’avanguardia
Prima Power è tra le prime realtà ad aver
impiegato la tecnologia servoelettrica,
che ha portato evidenti vantaggi su più
fronti, in linea con la filosofia Green Means che caratterizza l’azienda ormai dal
1998. L’attenzione alla sostenibilità deriva dalla riduzione non solo dei consumi,
ma anche dei costi di manutenzione e
delle attività potenzialmente inquinanti (l’uso e lo smaltimento di oli idraulici comporta problematiche oltre che di
costo, anche di carattere ecologico). Gli
ingombri stessi, nella logica dell’impronta a terra , in officine sempre più “affollate”, ne hanno tratto beneficio grazie
alla configurabilità o meno di una serie
di accessori e componenti. In definitiva,
questa soluzione si rivela molto compatta nonostante l’elevato automatismo e
l’alta flessibilità.
Il tutto viene gestito da un software dedicato che supervisiona l’intero impianto, sia per la programmazione che per
la parte operativa di produzione, che
perciò consente di usare questo sistema
come fosse un’unica macchina.
La punzonatrice
In punzonatura l’utensile (il punzone,
appunto) si occupa del taglio del materiale muovendosi verticalmente grazie
all’azione di una mazza battente che
sfrutta il principio del piano inclinato. Il
vantaggio principale di questo sistema
è il basso consumo energetico: la spinta del piano inclinato richiede poca potenza, ma genera una grande forza sul
punzone. Permette inoltre un controllo molto accurato della corsa verticale
e, di conseguenza, della penetrazione
dell’utensile nel materiale, rendendo di
fatto l’asse di punzonatura completamente controllata. Per ridurre il rumore,
l’avvicinamento alla lamiera avviene alla
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76 tecnologie meccaniche
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PunchBend
vista da Domenico Mulinello e Giovanni Mapelli
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tecnologie meccaniche 77
PunchBend è un sistema composto da una punzonatrice, una
pannellatrice e un sistema di movimentazione lamiere
L’elevata precisione della
pannellatrice garantisce
accoppiamenti perfetti
delle lamiere piegate
massima velocità, quindi rallenta in fase
di ingresso nel materiale e prosegue con
la migliore velocità di taglio in base allo
spessore e al tipo di lega metallica. Anche
l’uscita è controllata, in modo da ridurre
le vibrazioni sul pezzo.
Il normale utilizzo non richiede altro che
una periodica riaffilatura del punzone
che, come conseguenza, ha una riduzione della sua lunghezza complessiva. Per
garantire sempre la miglior gestione della corsa verticale, la macchina offre un
dispositivo di controllo automatico della
lunghezza effettiva dell’utensile in modo
che sia sempre garantito l’uso con la migliore efficienza.
La torretta può essere configurata in due
versioni: a 16 e a 20 stazioni portautensili.
Il modello a 16 può avere tutte le stazioni indexate, mentre in quello a 20 si può
raggiungere un massimo di 10 stazioni
indexate. La configurabilità di entrambi
i modelli è totale e si possono installare
utensili fino a una diagonale massima
di 88,9 mm oltre che utilizzare tutti gli
utensili e Multi Tool di ultima generazione, arrivando quindi a ipotizzare un carico utensili fino a oltre 300 unità. Questa
dotazione offre una grande flessibilità
operativa per realizzare componenti diversi senza dover intervenire sulla torretta con sostituzione (settaggi) manuale
degli utensili. Un’altra possibilità è quella
di installare utensili gemelli che, in base
alla vita utile programmata, possono essere richiamati dopo un numero di colpi
prestabilito per portare a termine l’intero
lotto senza fermi macchina.
La dimensione massima del punzone è
fondamentale nella logica che guida gli
impianti ad alta produttività: può risultare vincente, infatti, l’impiego di un singolo punzone in grado di effettuare con
un singolo colpo una forma complessa o
Green Means
Prima Power è tra le prime realtà ad avere impiegato la tecnologia servoelettrica,
che ha portato evidenti vantaggi su più
fronti, in linea con la filosofia Green Means che caratterizza l’azienda ormai da
alcuni anni. L’attenzione alla sostenibi-
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lità deriva dalla riduzione non solo dei
consumi, ma anche dei costi di manutenzione e delle attività potenzialmente
inquinanti (l’uso e lo smaltimento di oli
idraulici comporta problematiche di carattere ecologico).
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delle tranciature d’angolo anziché in roditura con uno o più utensili e con più colpi.
La punzonatrice inoltre può essere dotata di un sistema di up forming per creare
imbutiture, deformazioni o piccole piegature mediante una unità che, anziché realizzare una tranciatura, utilizza uno specifico utensile per deformazione. Questo
dà la possibilità di creare geometrie anche
complesse, come le svasature per le viti a
scomparsa o deformazioni in continuo
come le nervature di irrobustimento del
componente.
Il carico dei grezzi può avvenire da diverse fonti: dalla semplice tavola sulla quale caricare un pacco lamiere, alla doppia
tavola (una al lavoro e l’altra caricabile in
tempo mascherato), fino ai magazzini a
torre totalmente automatizzati, l’impianto è configurabile sulla base del livello di
automatismo che si desidera ottenere.
Il singolo foglio viene quindi posizionato sul piano di lavoro della punzonatrice
mediante un gripper a ventose che svolge
anche altre funzioni: si occupa della separazione del foglio di lamiera e, mediante
soffio di aria compressa, ne garantisce
l’effettiva separazione da altri fogli.
Essendoci due tavole (una a monte per il
carico e una a valle per lo scarico) si può
effettivamente parlare di tempo mascherato, perché nella fase in cui viene eseguito il carico il manipolatore della punzona-
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A seconda dell’ampiezza
del raggio delle pieghe,
si possono usare utensili
specifici o lavorare in
multipiega
L’impianto può essere gestito
interamente da un unico
pulpito di comando
trice che ha appena terminato di gestire il
pezzo si sposta, liberando la zona di carico e dando la possibilità al gripper di depositare il nuovo grezzo, che risulta così
disponibile per la presa del manipolatore.
Quando viene posata la lamiera sulla tavola a spazzole (fondamentale per proteggere le qualità estetiche dell’elemento
lavorato) il manipolatore si avvicina e, mediante un sistema brevettato, la macchina
riposiziona le pinze in modo adeguato
per prendere il nuovo foglio di lamiera e
ricominciare il ciclo. Il riposizionamento è
dovuto al fatto che, durante il ciclo di lavoro, nel caso fosse necessario realizzare
una lavorazione in una zona coperta da
una pinza, la macchina può modificare il
punto di presa per afferrare il pezzo in un
punto diverso e procedere con la punzonatura nella zona fino a quel momento
occupata dalla pinza stessa. È per questo
motivo che, nel momento dello scarico, le
pinze potrebbero non essere nella posizione idonea al carico: il riposizionamento avviene durante lo spostamento dalla
tavola di scarico quella di carico, eliminando così i relativi tempi morti di setup.
La pannellatrice
La pannellatrice si differenzia dalle tradizionali piegatrici perché non effettua la
piegatura movimentando completamente
la lamiera, che rimane invece appoggiata
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La torretta della punzonatrice
La torretta della punzonatrice è dotata
di 20 stazioni, delle quali 10 indexabili.
Mentre in tutte le posizioni è possibile
installare punzoni con un diametro massimo di 88,9 mm, su 10 di esse possono
essere montati anche utensili multipunzone richiamabili direttamente dal control-
sul tavolo da lavoro e avvicinata, allontanata e ruotata in relazione all’utensile che
esegue materialmente le pieghe.
In questo caso, gli utensili da lavoro sono
quattro: i primi due, uno mobile e l’altro
fisso, si occupano del serraggio della lamiera per prepararla alla piega, mentre
gli altri due si occupano delle pieghe positive e negative. La peculiarità della pannellatura è che realizza pieghe di ogni
genere in una sequenza continua molto
rapida: da una positiva a una negativa occorre meno di un secondo, mentre con la
piegatura tradizionale è richiesto il ribaltamento del foglio di lamiera, con conseguenti incrementi del tempo ciclo.
I servomeccanismi impiegati nella pannellatrice agiscono su alberi a gomito
o eccentrici: tra di essi e i servomotori
che li azionano sono installati riduttori
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lo numerico. In questo modo è possibile
ospitare fino a un massimo di 360 utensili
in macchina, una dotazione che offre una
grande flessibilità operativa per realizzare
componenti diversi senza dovere intervenire sulla torretta per il cambio manuale
degli utensili.
cicloidali tipicamente utilizzati nel settore della robotica ad altissima precisione,
zero giochi e ridotta elasticità.
In questo modo l’utensile che esegue
la piega può interpolare più movimenti (orizzontali e verticali) generando un
percorso che, a seconda della modalità
di piega, non crea scorrimenti dell’utensile sulla superficie della lamiera e quindi
non provoca antiestetici impronte/segni.
Questo consente di lavorare materiali
anche delicati o prefiniti quali preverniciati, senza creare abrasioni e riducendo
al minimo l’usura dell’utensile.
La prima coppia di utensili, che si occupa del serraggio della lamiera in fase di
piega, è composta da uno fisso (quello
inferiore) e uno mobile (quello superiore). Quest’ultimo è l’unico che lavora
all’interno del pezzo: per questo è stato
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La torretta della punzonatrice è dotata di 20 stazioni,
delle quali 10 indexabili
La pannellatrice può
lavorare anche materiali
delicati o prefiniti (quali
preverniciati) senza creare
abrasioni
realizzato frazionato e ha la capacità di
contrarsi automaticamente per essere
estratto dalle parti già piegate. Il cambio
utensile può ricollocare i vari segmenti
di utensile disponibili a bordo macchina
nella corretta posizione per garantire la
giusta lunghezza di piegatura, il tutto in
automatico.
Il manipolatore della lamiera è integrato con un dispositivo per la rotazione
del pezzo, che di norma viene preso al
centro ma che può essere programmato in un’altra qualsiasi posizione in base
alle pieghe da effettuare; il rotatore ha
anche il compito di posizionarlo con un
angolo specifico qualora il componente
da costruire non fosse geometricamente
“semplice” (quadrato o rettangolare),
ma un oggetto complesso con forme
irregolari. Il manipolatore con rotatore
viene alimentato da un sistema robot
cartesiano dotato di gripper a ventose,
il quale preleva il foglio di lamiera punzonato direttamente dal manipolatore
della punzonatrice: non c’è quindi un
rilascio del foglio, e non è necessario un
precentraggio ma solo un azzeramento
nell’ordine dei decimi di millimetro immediatamente prima della piega.
Le singole ventose del gripper possono
essere attivate in base al pezzo e alla sue
caratteristiche dimensionali per afferrarlo al meglio: vengono infatti comandate solo le ventose che devono andare in
presa, con conseguente risparmio di aria
compressa e di energia.
La preparazione delle attrezzature addizionali/complementari è fondamentale
non solo per la produttività, ma anche
per essere in grado di eseguire specifiche
operazioni.
Se per esempio in punzonatura sono
Pieghe facili e veloci
La peculiarità della pannellatura è che
realizza pieghe di ogni genere in una
sequenza continua molto rapida: da una
positiva a una negativa occorre meno di
un secondo, mentre con la piegatura tradizionale è richiesto il ribaltamento del
foglio di lamiera, con conseguenti incre-
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menti del tempo ciclo. I servomeccanismi
impiegati nella pannellatrice agiscono su
alberi a gomito o eccentrici: tra di essi
sono installati riduttori satellitari tipicamente utilizzati nel settore della robotica
ad altissima precisione, zero giochi e ridotta elasticità.
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È possibile punzonare e piegare materiali con
uno spessore considerevole, fino a 4 mm nel caso
dell’alluminio
state realizzate formature o piccole pieghe, in pannellatura interverranno degli
utensili addizionali dimensionati in relazione alla lunghezza utile del pezzo da
piegare.
Può essere poi necessario lavorare con
utensili speciali per afferrare correttamente la lamiera, come in presenza di
svasature o nervature che altrimenti
verrebbero schiacciate: in fase di programmazione del ciclo viene richiamato
un utensile addizionale del pressore, opportunamente sagomato, che consente
di bloccare il pezzo senza rovinarlo.
In alcuni casi si possono usare utensili
specifici per ottenere un ampio raggio,
mentre le pieghe con piccolo raggio
vengono eseguite in multipiega.
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