Le soluzioni “direct drive”

L'ESPERTO RISPONDE Packaging and Processing Bosch Rexroth Italia risponde ai quesiti posti dai lettori, circa le problematiche tecnologiche e di mercato relative all’automazione. Dalla rubrica pubblicata su ItaliaImballaggio.

Domanda
Buongiorno.
Nel settore delle macchine automatiche si riscontra una crescente diffusione di soluzioni “direct drive”. Ma quali sono i reali vantaggi e in quali ambiti possono essere applicate con maggiore successo?
R. Raul

Con soluzione “direct drive” intendiamo l’accoppiamento solidale del carico con l’elemento mobile del motore, ovvero il rotore nel caso di motore rotativo, e l’elemento secondario nel caso di motore lineare. Viene adottata sempre di più nelle applicazioni dove si richiede un’elevata reattività nel controllo di posizione e/o velocità di un asse, oppure dove risulti conveniente ridurre il numero di organi meccanici della catena cinematica.

Semplicità ed economia
Le crescenti richieste di prestazioni dinamiche (velocità, accelerazioni, errori di inseguimento e precisione nel sincronismo con altri assi di macchina) trovano la risposta migliore nell’impiego di sistemi di controllo digitale.
Il modello matematico impiegato per il controllo dinamico di un servoasse, infatti, incontra le maggiori difficoltà di rappresentazione del sistema meccanico reale in presenza di elementi elastici nella catena di trasmissione del moto, in quanto si introducono ritardi difficilmente controllabili, innescando oscillazioni nella regolazione e nel controllo del movimento. L’eliminazione degli organi meccanici di trasmissione del movimento (giunti, riduttori, cinghie, ingranaggi, etc.) mediante l’applicazione diretta della parte mobile del motore al carico, evita proprio di introdurre tali elasticità, a tutto vantaggio della velocità nella risposta dinamica e della precisione nell’esecuzione del profilo di movimento.
Oltre a portare alcuni importanti vantaggi tecnici, spesso le soluzioni “direct drive” risultano anche molto competitive sul piano economico. Infatti, riducendo o eliminando gli organi meccanici di una catena cinematica si riducono anche i costi relativi a componenti, (si pensi ad esempio a riduttori epicicloidali a giochi ridotti ad alta precisione), montaggio e anche alle manutenzioni legate al possibile deterioramento delle prestazioni dovuto all’usura meccanica di questi elementi.

Soluzioni mirate
Il mercato oggi propone diverse soluzioni “direct drive” nate e sviluppate in risposta a necessità espresse dal mercato. Bosch Rexroth, ad esempio, vanta un portafoglio vasto ed estremamente diversificato, cresciuto negli anni in base alle molteplici esigenze applicative.
• I motori coppia (ad esempio Rexroth serie MBT) nascono per soluzioni rotative dove sia richiesta una coppia molto elevata (si arriva fino a 13.800 Nm) anche a velocità zero, con un’oscillazione del valore di coppia estremamente ridotto (circa 1-2% del valore nominale). Sono disponibili con differenti tipologie di avvolgimento, anche per applicazioni specifiche che richiedono elevate velocità (ad esempio per assi svolgitori).
• Per applicazioni che richiedono sia elevate accelerazioni sia elevate velocità di funzionamento continuativo, sono invece disponibili i servo-mandrini (ad esempio Rexroth serie MBS), di dimensioni molto ridotte e progettati per garantire una massima integrazione nella meccanica (possono raggiungere velocità anche superiori ai 22.000 giri).
• Per le movimentazioni lineari è possibile scegliere tra soluzioni “ironless” e “iron core” (ad esempio Rexroth serie MCL e MLF).
Le “iron core” sono utilizzate nelle applicazioni che richiedono forze di spinta, massime e continuative, estremamente elevate (superiori anche a 21.000 N), come nel caso di linee transfer o di movimentazioni precise e veloci di masse molto elevate.
Al contrario, le soluzioni “ironless” sono studiate per applicazioni con elevate dinamiche e con carichi limitati e non hanno forze di “attrazione residua” tra elemento primario e secondario. Il caratteristico profilo a “U” annulla la forza di attrazione magnetica tra primario e secondario, utilizzando quindi tutta l’energia assorbita nella dinamica richiesta dalla legge di moto applicata al carico.
• Bosch Rexroth, infine, propone anche numerose soluzioni di assemblaggio serie e parallelo, di montaggio (ad esempio la serie MCL permette un fissaggio su parete inferiore o laterale sia della parte primaria che secondaria) e meccatroniche complete come i linearmoduli con motore lineare e il feedback di posizione integrato (soluzione IMS con feedback annegato nel sistema guida/pattino).

Per ulteriori informazioni in merito può consultare le pagine dedicate al Service del  sito www.boschrexroth.it

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