L area di lavoro della Spark

Transcript

1 MANDELLI Linea Spark Mandelli aggiunge una nuova famiglia di centri di lavoro alla sua gamma, la linea Spark, che affiancandosi agli altri prodotti Mandelli, risponde alle esigenze di una nuova categoria di utilizzatori. di Marco Lombardi Una macchina a misura d uomo. Una definizione che può contribuire a dare una prima istintiva idea di quello che vuole rappresentare Spark, la nuova linea di macchine presentata dalla Mandelli, l azienda di Piacenza appartenente al Gruppo Riello Sistemi che si è distinta per la realizzazione di centri di lavoro rivolti particolarmente a mercati dove la precisione e l alta qualità in finitura sono sempre state esigenze capitali. Con la realizzazione della linea Spark, Mandelli offre una serie di centri di lavoro che, oggi, è formata da due modelli, contraddistinti dalla misura massima in millimetri del pezzo lavorabile: e 1.600, tuttavia, è già previsto in futuro l ampliamento della gamma, sia verso misure più elevate, sia verso dimensioni minori. Le dimensioni dei particolari lavorabili potrebbero far pensare, a prima vista, che la linea Spark possa andarsi a sovrapporre alle altre tipologie di macchine offerte da Mandelli, ma un esame un po più ravvicinato della nuova macchina prodotta a Piacenza permette di capire velocemente che non era minimamente nelle intenzioni dei tecnici Mandelli andare a creare una con- L area di lavoro della Spark correnza interna fra linee di prodotto diverse per nome ma identiche per destinazione d utilizzo e per campo applicativo. Se infatti la Mandelli ci ha abituati, negli ultimi anni, a macchine dagli elevatissimi standard prestazionali, in termini di precisione e qualità di finitura, con la Spark offre un centro di lavoro che rivolge una maggiore attenzione anche ad altri aspetti che possono rendere interessante una macchina utensile, quali la facilità di installazione e di utilizzo, i ridotti consumi di energia e di risorse, la versatilità, la produttività e la continuità di funzionamento. La Spark nasce per rispondere a una decisa tendenza del mercato, desti- 66 MECCANICHE dicembre

2 e Giovanni Mapelli

3 della macchina, basata su un elemento strutturale portante che i tecnici della Mandelli hanno soprannominato zattera, un podenata a farsi ancora più netta nei prossimi anni, verso la riduzione dei tempi ciclo e l ottimizazione di tutte le fasi produttive, non limitandosi solo ai tempi di contatto dell utensile ma estendendosi alle fasi di carico e scarico del pezzo, di cambio utensile, di configurazione e di manutenzione della macchina, garantendo comunque livelli elevati di ripetibilità e di precisione, come già da tempo nella tradizione Mandelli. Semplicità e solidità La Spark è una macchina che si nota immediatamente per la sua configurazione compatta e per la palese attitudine a offrire notevoli risultati in termini di produttività. La cella di lavorazione vera e propria può alloggiare numerosi tipi di teste, con mandrini meccanici o elettromandrini, con la possibilità di avere oltre a teste orizzontali e tiltanti continue, una testa universale più un quinto asse indexabile che, oltre a garantire alla Spark la possibilità di essere un centro di lavoro sia orizzontale sia verticale, permette anche lavorazioni su assi inclinati. In posizione frontale rispetto alla zona di lavoro sono ubicati i sistemi di automazione in asservimento alla macchina, con il compito di movimentare i pallet in carico e scarico. Intorno alle carenature sono infine alloggiati, ciascuno su uno dei tre lati rimanenti, gli armadi per la quadristica e le componenti di controllo e di azionamento, la centralina per il trattamento dei fluidi e il magazzino utensili. Le linee della Spark trasmettono, già a livello estetico, un notevole senso di semplicità e pulizia, un impressione che diventa certezza se si esamina in dettaglio la struttura Nome Qualifica Costruttore Caratteristiche tecniche. La cella di lavorazione vera e propria, può alloggiare numerosi tipi di teste, con mandrini meccanici o elettromandrini Carta d identità Spark 1300X/1600X Centro di lavoro Mandelli Sistemi Spa Via Caorsana, Piacenza (Italy) Tel. (0) Fax (0) www. mandelli.com mandelli.info@mandelli.com 1300 X 1600 X Assi lineari Corsa asse X mm Corsa asse Y mm Corsa asse Z mm Rapidi m/min Precisione mm 0,005 0,008 Ripetibilità mm 0,002 0,003 Tavola girevole Risoluzione 0,001 0,001 Rapidi rpm Precisione 6 8 Pallet mm 800x x x800 Portata pallet Magazzino utensili rack Lunghezza mm Numero utensili Diametro mm Diametro bareno mm Peso kg Testa H m m e e e Velocità rpm Coppia Nm Potenza kw Testa U m m Velocità rpm Coppia Nm Potenza kw Testa A e e e e Velocità rpm Coppia Nm Potenza kw roso basamento con una massa di 120 quintali che, con una forma a conchiglia ospita tutti gli elementi della macchina, contribuendo a contenere di molto gli ingombri e a eliminare del tutto la necessità di opere di fondazione. La zattera è il frutto di un lungo lavoro di ricerca e di progettazione svolto dall ufficio tecnico della Mandelli; con le sue nervature che, in certi punti particolarmente sensibili, possono raggiungere i 120 mm di spessore, esso contribuisce ad assorbire le vibrazioni e scaricare in modo ottimale le sollecitazioni che si verificano durante il lavoro della dicembre 2005 MECCANICHE 69

4 Spark, inoltre, questo elemento offre una superficie di appoggio al suolo completamente piatta, contribuendo così in modo determinante all installazione della macchina su un normalissimo pavimento industriale, senza nessuno scavo. La zattera può adempiere in modo ideale al suo compito di base strutturale autonoma della Spark grazie anche ai requisiti che, in sede di progetto, sono stati conferiti alle parti mobili della macchina maggiormente soggette a sollecitazioni dinamiche. Con un attento studio delle rampe di accelerazione e di decelerazione e con una sofisticata analisi strutturale si è riusciti a ridurre di oltre il 40% la massa del montante dimezzando nel contempo il valore dei cedimenti. La presenza della zattera ha permesso anche alla Mandelli di introdurre, nell architettura della Spark, un importante elemento di differenziazione rispetto alle altre famiglie di macchine Mandelli, per privilegiare le doti di dinamicità dell ultima nata della casa piacentina: i sistemi di scorrimento e le guide miste a rotolamento e strisciamento. Se infatti le macchine della linea Storm, per esempio, sono dotate di guide a strisciamento, che garantiscono il massimo assorbimento delle vibrazioni, per favorire l alto grado di finitura e il ridotto grado di usura dell utensile che gli utilizzatori di queste macchine richiedono, la Spark è invece dotata anche di guide a rotolamento, che esaltando e aumentando le doti dinamiche della macchina, danno una risposta più specifica a un altra classe di utilizzatori, rappresentata da coloro che hanno esigenze di alta produttività e razionalizzazione del ciclo di lavoro in termini di tempo per unità prodotta. L eventuale minore assorbimento di vibrazioni dovuto alle guide a rotolamento, è stata compensata in massima parte dalla innovativa struttura della macchina oltre che dai sistemi di movimentazione degli assi lineari, tutti basati su una doppia vite a ricircolo di sfere che elimina ogni eccentricità e garantisce una distribuzione uniforme dei carichi; una simmetria di masse e inerzie che si affianca alla simmetria termica della struttura. Pensata per l utilizzatore Già queste prime osservazioni tecniche sulla struttura della Spark fanno capire chiaramente i settori a cui questa macchina è rivolta: quelli della subfornitura e della meccanica generale, mantenendo una attenzione all energetico e all aeronautico. Se infatti la possibilità di montare elettromandrini e teste a cinque assi mantiene la potenzialità della Spark quando si parla di superfici interpolate e di finiture ad alta velocità, le altre teste, in particolare quella orizzontale-verticale brevettata Mandelli, unita su richiesta a una tavola rotante azionata da un motore mandrino di tornitura ad asse verticale torque che assicura alla Spark anche la capacità di effettuare lavorazioni di tornitura, identificano il nuovo centro di lavoro come una macchina indirizzata ai settori della subfornitura e delle lavorazioni meccaniche conto terzi, grazie alle sue doti di versatilità, così come a quelle realtà produttive che hanno bisogno di ridurre i tempi sui lotti di produzione elevati su pezzi di dimensioni medio-grandi che necessitano di essere prodotti con un solo piazzamento, come nel caso dei veicoli industriali o di corpi pompa e valvole per il settore della fluidica. Proprio al terzista, o all operatore di meccanica generale, sono rivolte alcune caratteristiche della macchina, che, se a livello tecnico sono null altro che conseguenze e vantaggi derivati dalla struttura a zattera per l utilizzatore sono veri e propri asset offerti dalla Spark; per esempio, tutta la carenatura della macchina poggia proprio sulla zattera, questo significa, che, una volta posizionato questo elemento, ci sono già le basi per il semplice assemblaggio delle carenature. Questa caratteristica rende la Spark una macchina installabile in poco spazio, e, fra l altro, movimentabile con facilità. La già citata assenza di opere di fondazione offre infatti all utilizzatore una grande libertà nel ridisegnare e nel riconfigurare i suoi spazi all interno dello stabilimento e i suoi reparti produttivi, una tendenza oggi molto diffusa. Un ulteriore vantaggio della carenatura solidale al basamento è la sua possibilità di essere completamente chiusa, impedendo così qualsiasi fuoriuscita di truciolo o di re- La Spark è basata su un elemento strutturale portante che i tecnici della Mandelli hanno soprannominato zattera : un basamento che, con una forma a conchiglia ospita tutti gli elementi della macchina, contribuendo a contenere di molto gli ingombri e a eliminare del tutto la necessità di opere di fondazione 70 MECCANICHE dicembre

5 Un esempio di testa montata sul centro di lavoro Mandelli Spark frigerante. Proprio al refrigerante è stato dedicato un ulteriore sguardo di attenzione, infatti la carenatura, una volta aperta, prevede anche l apertura in automatico del tettuccio superiore, per impedire che l operatore che deve entrare nell area di lavoro, per effettuare misure e controlli, per esempio, debba subire il fastidioso gocciolamento del refrigerante proiettato sul tettuccio durante la lavorazione; un fenomeno fastidioso che è riscontrato nella realtà operativa e che induce gli operatori a rimandare o addirittura a non effettuare operazioni altrimenti necessarie alla corretta gestione della produzione. la conseguente necessità di gestire in modo separato la rimozione dei diversi trucioli. Il basamento integrale ha permesso di ricavare al suo interno tre zone di evacuazione, delle quali una centrale, larga quasi un metro, destinata a evacuare la maggior parte del truciolo e due laterali per evacuare quello rimanente. Sempre la zattera ha permesso di ottenere elevate inclinazioni per la maggior parte delle superfici all interno della macchina impedendo che si creino accumuli di truciolo. Non si è tralasciato di adottare anche dei provvedimenti, in fase di progetto, per prevenire eventuali problemi connessi con l interazione fra truciolo e organi della macchina; per esempio l asse longitudinale non ha sistemi telescopici che ne accompagnano il movimento, ma più semplici e affidabili cofanature mobili, che impediscono il trattenimento del truciolo e sono più resistenti nel caso siano calpestate dall operatore. L impianto di evacuazione è già predisposto per collegare più macchine e convogliare all esterno della zona di installazione quanto viene prodotto da più macchine. Questo genere di impianti è solitamente realizzato dal cliente con onerosi scavi e opere civili, ma la presenza della zattera permette di installare il convogliatore a un altezza tale da collegare più macchine, in modo da poter impiegare addirittura un sistema di scarico aereo. Una macchina fatta per produrre Nella realizzazione e nella messa a punto della Spark, i tecnici Mandelli hanno fatto in modo di cambiare il punto da cui effettuare l analisi dei requisiti della nuova macchina: non più una focalizzazione sulla macchina in sé e per sé, ma sulle esigenze e sulle necessità dell utente. Da questo cambiamento di prospettiva è nata anche l automazione della macchina, un sistema che permettesse alla macchina di lavorare per il più alto numero di ore possibili, garantendo la gestione in automatico delle fasi di carico e scarico dei pezzi, ma che nel frattempo fosse semplice nel suo utilizzo e nella sua configurazione, anche su piccoli lotti di produzione e anche da parte di operatori con un livello di skill non necessariamente elevato. Il sistema automatizzato di alimentazione dei pallet è un oggetto costituito da un unico pezzo, la navetta di trasferimento è agganciata al magazzino pallet, in modo da avere un solo modulo facilmente installabile davanti alla macchina. Il sistema di automazione vanta inoltre una concezione modulare In posizione frontale rispetto alla zona di lavoro sono ubicati i sistemi di automazione in asservimento alla macchina, con il compito di movimentare i pallet in carico e scarico Versatilità a tutto campo Sempre la zattera ha permesso ai progettisti Mandelli di dare una risposta innovativa a un altra esigenza, quella dell evacuazione ottimale del truciolo. Un centro di lavoro pensato per l alta produttività è una macchina che genera un elevato volume di truciolo, e, nel caso di un terzista, anche di diverse tipologie, che può essere di ghisa, di acciaio, di alluminio, con dicembre 2005 MECCANICHE 71

6 Una vista del pannello di controllo con, in secondo piano, gli armadi con i quadri elettrici e gli elementi di comando e controllo. La macchina è stata studiata per avere una struttura compatta e un limitato ingombro che ne assicura anche l espandibilità futura: se la versione entry level può asservire due pallet, è possibile passare con facilità, anche in un secondo tempo, a una automazione a sei o più pallet, con soluzioni sviluppate dalla stessa Mandelli, integrate nel suo prodotto, permettendo al cliente di accedere a soluzioni integrate senza dover ricorrere a offerte di altri operatori sul mercato. olio, grazie all uso intensivo di attuatori elettromeccanici, che, oltre ad avere velocità maggiori e tempi di risposta più brevi, offrono una maggiore ripetitività e un minore apporto di manutenzione, sempre con l obiettivo di garantire il maggior numero possibile di ore di lavoro effettive. La riduzione della quantità di olio, insieme alla già citata ridotta massa delle parti in movimento, ha permesso di ottenere anche un contenimento delle potenze dei motori e delle centraline, con un risparmio energetico che rappresenta un ulteriore elemento di economia gestionale di Spark. Spark si conferma, così, come un centro di lavoro nato con un occhio di particolare riguardo all ambiente, una caratteristica che già era stata intuibile parlando delle sue carenature chiuse, e della sua semplicità d uso, una macchina che si presenta in modo amichevole all operatore e che contribuisce a rendere maggiormente gradevole l ambiente di lavoro, riducendo lo stress di chi deve lavorare sulla nuova macchina Mandelli, rendendo più gradevole e sicura la vita in officina....ma anche sicurezza Non potevano mancare, su una macchina pensata per essere utilizzata anche dagli operatori meno esperti come la Spark, una serie di sistemi per garantire la sicurezza e la continuità ottimale del funzionamento del centro di lavoro. Una vista dell area di lavoro della Spark, con in primo piano gli asservimenti per il carico e scarico dei pallet Semplicità, economia, pulizia... Nella realizzazione di Spark, non è stato tralasciato anche uno sforzo teso alla semplificazione costruttiva della macchina: per esempio il numero di pezzi che compongono il centro di lavoro è stato ridotto di circa il venti percento rispetto a precedenti macchine di analoghe dimensioni, a tutto vantaggio della semplicità costruttiva e di manutenzione, oltre che della velocità di consegna del prodotto all utilizzatore. La stessa opera di ottimizzazione e di agevolazione delle attività di manutenzione ha portato a una riduzione dei circuiti idraulici; Spark funziona con una ridotta quantità di 72 MECCANICHE dicembre

7 La Spark è disponibile con due controlli numerici diversi: Siemens e Fanuc, ma, indipendentemente dalla scelta che il cliente può fare, il vero e proprio cervello della macchina in configurazione a più pallet è il sistema di gestione della cella di lavoro realizzato da Mandelli. Questo gestore di cella permette il controllo completo della macchina tenendo conto di tutte le necessità operative: dalla gestione della programmazione, alle statistiche operative fino all interfaccia, nata per agevolare l operatore, in grado di movimentare direttamente i pallet sullo schermo spostandoli addirittura con il mouse, come una qualsiasi cartella sullo schermo del nostro pc. Il coordinamento e il controllo così ottenuto sulla macchina rende possibile l implementazione di numerose funzioni di sicurezza, per evitare che la macchina subisca sollecitazioni tali da danneggiarla, infatti l adozione di parametri di lavorazione scorretti può alterare le prestazioni della macchina nel tempo. Questa funzione di machine monitoring, si aggiunge ai sistemi di controllo della presenza utensile, di pre-setting e alle sicurezze hardware e meccaniche. Spark è dotata di un sistema di analisi delle vibrazioni che prevede tre soglie di allarme, alla prima la macchina fornisce un semplice avviso, superata la seconda soglia la macchina si ferma dopo aver ultimato il ciclo di lavoro, mentre alla terza soglia la macchina si ferma immediatamente, richiedendo, per il riavvio, l intervento di personale competente a un livello superiore a quello dell operatore; questo sistema è vantaggioso per l utilizzatore, anche perché permette di intervenire sui suoi processi, individuando le mansioni e le responsabilità del personale. Verso il futuro Il centro di lavoro Spark è un esempio di macchina che indica verso quali orizzonti si stia muovendo oggi il mondo delle lavorazioni meccaniche: una realtà dove, se da un lato le prestazioni rivestono ancora un ruolo fondamentale, dall altro ci sono ulteriori variabili che assumono È stata posta molta attenzione ai sistemi per evacuare le ingenti quantità di truciolo che si generano durante le lavorazioni via via sempre maggiore importanza; innanzitutto un ottimizzazione e un contenimento dei costi che non si limita più al mero controllo del tempo di contatto utensile, ma che si estende anche a ciò che avviene a monte della lavorazione, con gli asservimenti e l automatizzazione delle fasi di carico e scarico, e a quanto accade a valle, con la gestione ottimale dell evacuazione dei trucioli, dei fluidi, dei risparmi energetici e ambientali, finendo con l analisi di tutto ciò che è intorno alla macchina, con la riduzione degli spazi e degli impegni in termini di opere accessorie e di fondazione. Le macchine utensili diventano insomma organismi complessi e articolati, che per rispondere alle sfide della produttività e della competitività coinvolgono sempre nuovi aspetti tecnici e applicativi, diventando sistemi di semplice utilizzo, versatili e nello stesso tempo integrati in una realtà logistica e strategica sempre più complessa e articolata. dicembre 2005 MECCANICHE 73

8 Il centro di lavoro Mandelli Spark è una conferma di come una macchina utensile possa offrire caratteristiche anche molto moderne, in termini di ergonomia e di basso impatto ambientale, basandosi sempre e comunque su una buona base di calcolo strutturale. Il dimensionamento corretto e preciso, l attenzione nel calcolare e nel distribuire sforzi e sollecitazioni consente non solo di avere una macchina precisa e dalle prestazioni competitive, ma anche la possibilità che queste caratteristiche siano mantenute inalterate nel tempo, con un apporto limitato di ore di manutenzione. Prendiamo come esempio la zattera : avere un elemento che non solo costituisce il basamento autonomo della macchina, ma permetta anche di fare da base per l assemblaggio della stessa e permetta di installare la macchina senza scavi e fondazioni, quasi come un grosso JU NIOR PAGE Perché Junior Page Seduto sui banchi di scuola vuoi sapere come il tempo che oggi impieghi a studiare formule, diagrammi, teoremi e altro ancora, ti possa servire un domani per progettare o lavorare su una macchina utensile? Eccoti la risposta. Tecnologie Meccaniche, sensibile al dialogo con gli studenti, i tecnici di domani, inizia una nuova rubrica, Junior Page, destinata a mettere in evidenza ogni mese, in uno dei servizi più prestigiosi, la macchina del mese, le principali caratteristiche della soluzione proposta, legandole al tuo studio quotidiano. Uno stimolo per noi e un occasione per voi studenti! elettrodomestico, presuppone un lavoro di dimensionamento e di calcolo assolutamente preciso e puntuale, lo stesso tipo di competenza che ha portato i tecnici Mandelli a distribuire il giusto numero di nervature, nel giusto spessore, sul montante, riducendo così la massa di oltre il 40% e di conseguenza le forze di inerzia derivanti dallo spostamento dello stesso, con i relativi vantaggi per gli organi interessati al movimento e per la dinamica del centro di lavoro. Questo permette di ridurre i momenti di flessione e di torsione sul montante, diminuendone la deformazione elastica e aumentandone la precisione di posizionamento. L ottenimento di parti mobili con una massa minore si traduce anche in una minore potenza dei motori e degli azionamenti, una caratteristica che, in tempi di caro energia, si rivelerà sempre più strategica. Sempre dal punto di vista meccanico, è interessante la soluzione adottata da Mandelli per la traslazione sugli assi lineari, basata su una doppia vite a ricircolo di sfere. Questa configurazione evita ogni problema di sbilanciamento e di eccentricità dovuta alla distanza fra la vite e il carico da movimentare, infatti la doppia vite garantisce la sicurezza che il centro di massa sia compreso fra i due elementi di movimentazione, annullando ogni asimmetria dei carichi. Sempre in tema di azionamenti e di controllo, è da notare la grande importanza attribuita, a bordo della Spark, di soluzioni elettromeccaniche, che hanno soppiantato buona parte degli elementi di comando e controllo idraulici. Questo significa avere una macchina che non necessita di tarature e regolazioni del circuito idraulico troppo frequenti, a una miglior compatibilità ambientale, poichè il ridotto utilizzo di olio si traduce in una riduzione dei volumi e dei costi di smaltimento. 74 MECCANICHE dicembre