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 www.techmec.it
La Macchina del Mese Carta d identità NOME Qualifica Costruttore Caratteristiche tecniche PunchBend Lunghezza minima/massima lamiera Larghezza minima/massima lamiera Impianto automatizzato per punzonatura e pannellatura 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: it.sales@primapower.com - www.primapower.com Diagonale massima del pezzo (passaggio da punzonatrice a pannellatrice) Massima lunghezza di piega Minima lunghezza di piega Massima altezza di piega Spessore minimo lamiera Massimo spessore lamiera (acciaio 410 N/mm 2 ) Massimo spessore lamiera (acciaio 600 N/mm 2 ) Massimo spessore lamiera (alluminio 260 N/mm 2 ) Peso massimo della lamiera in lavorazione Negli 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 600 2.850 mm 300 1.500 mm 3.000 mm 2.650 mm 350 mm 200 mm 0,5 mm 3,2 mm 2,2 mm 4 mm 200 kg 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 complessiva, all elevata precisione e ripetibilità, con bassi consumi e ridotta manutenzione. 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 www.techmec.it Maggio 2014 tecnologie meccaniche 75
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PunchBend vista da Domenico Mulinello e Giovanni Mapelli www.techmec.it Maggio 2014 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 Green Means 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 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 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 di carattere ecologico). 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- 78 tecnologie meccaniche Maggio 2014 www.techmec.it
La Macchina del Mese L impianto può essere gestito interamente da un unico pulpito di comando A seconda dell ampiezza del raggio delle pieghe, si possono usare utensili specifici o lavorare in multipiega 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 La torretta della punzonatrice 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 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 controllo 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 www.techmec.it Maggio 2014 tecnologie meccaniche 79
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 Pieghe facili e veloci 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 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 sono installati riduttori satellitari tipicamente utilizzati nel settore della robotica ad altissima precisione, zero giochi e ridotta elasticità. 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. 80 tecnologie meccaniche Maggio 2014 www.techmec.it