Utilizzo di motori con encoder assoluto
🎯 Scopo
Scopo del presente documento è quello di descrivere il campo di applicazione e le modalità di azzeramento per motori con encoder assoluto multigiro.
📌 Informazioni preliminari
I motori dotati di encoder assoluto multigiro hanno la particolarità di mantenere memorizzata la posizione del motore anche dopo uno spegnimento dell’azionamento e del PLC.
L’immediato vantaggio nell’utilizzare questa soluzione sta nel non dover ricercare un riferimento fisico (sensore, battuta meccanica o simili) ad ogni accensione della macchina; in questo modo si ottiene:
- Maggior velocità nell’avviamento della macchina.
- Riduzione del rischio di collisioni nel caso di assi che possono andare in interferenza.
- Maggior precisione nel ciclo di lavoro della macchina, dal momento che viene eliminata l’incertezza intrinseca del processo di azzeramento.
La svantaggio più grande invece consiste nella difficoltà nel trovare una procedura affidabile e ripetibile per l’azzeramento iniziale. Benché infatti non sia necessario azzerare i motori ad ogni accensione della macchina, lo è in caso di eventi di manutenzione straordinaria come ad esempio la sostituzione del motore, del riduttore o in generale ogni operazione che porti a disaccoppiare il motore dalla meccanica a cui è collegato. In questi casi occorre ripetere la procedura di azzeramento, che deve riportare la quota del motore ad un valore congruo con l’azzeramento iniziale. Questa procedura deve poter essere eseguita anche da personale (specializzato) del cliente finale.
Un ulteriore svantaggio, valido solo nel caso di utilizzo di PLC Schneider e su meccanismi con corsa illimitata, consiste nel dover utilizzare rapporti di riduzione che siano potenze di 2.
Storicamente sono state adottate varie soluzioni per le procedure di azzeramento:
- Posizionamento manuale della meccanica su un riscontro visivo (indicatori a freccia) e successivo comando diretto di azzeramento da HMI.
- Ricerca di un sensore di zero.
- Ricerca della battuta meccanica.
- Utilizzo di una dima.
Ognuna di queste procedure ha i propri vantaggi e svantaggi che sono stati discussi in varie occasioni.
🪒 Regole generali
L’utilizzo di motori con encoder assoluto multigiro è la soluzione scelta nei seguenti casi:
- Presenza di meccanismi che possono andare in interferenza l’uno con l’altro, con rischio di danni provocati da eventuali collisioni.
- Utilizzo di robot, dove con robot si intende un qualsiasi tipo di meccanismo mosso da due o più motori che devono coordinare il proprio movimento.
La procedura di azzeramento standard è l’utilizzo di indicatori visivi che identificano la posizione di riferimento alla quale occorre portare manualmente il meccanismo prima di dare il comando di zero tramite HMI (pagine FullSetup, protette da password).
Per agevolare il corretto posizionamento del meccanismo, la posizione di azzeramento sarà posta in prossimità della battuta meccanica (quando presente). Sarà a cura dell’ufficio tecnico, in fase di progettazione della macchina, individuare la posizione di azzeramento più consona.
L’imprecisione dovuta alla sensibilità personale di chi è chiamato ad effettuare la procedura è considerata accettabile; potrebbero tuttavia essere necessarie eventuali correzioni alle ricette esistenti. Questo avvertimento deve essere riportato nel manuale.
Eccezioni previste:
- Robot di tipo delta o acquistati da fornitori industriali (es: Codian).
In questo caso il robot viene acquistato con la relativa dima di azzeramento (calibration tool), il cui utilizzo è riportato nel manuale del robot stesso. - Robot di tipo articolato dipendente prodotti da Tecnopack.
Anche in questo caso viene utilizzata una dima realizzata appositamente. La procedura di azzeramento è già stata analizzata e riportata sul manuale di uso e manutenzione. - Crimper rotativo a due motori (e relativi assi accessori) per flowpack.
Anche in questo caso viene utilizzata una dima realizzata appositamente. La procedura di azzeramento è già stata analizzata e riportata sul manuale di uso e manutenzione. Va sensibilizzato l’ufficio tecnico affinchè renda univocamente identificabili le barre saldanti sulle quali va applicata la dima (es: serigrafia dedicata, diversa colorazione, etc.). - Catene, cinghie, mulinelli e meccanismi simili.
Essendo tali meccanismi soggetti a cambi formato, l’azzeramento va fatto tramite ricerca di un sensore di zero.
📦 Linee di distribuzione ranghi
A livello generale si possono effettuare due distinzioni:
- Nastri di trasporto, per i quali non ha senso parlare di azzeramento e la scelta può ricadere anche su motori con encoder incrementale
- Meccanismi soggetti a movimenti punto-punto (pivot, spalmatori, scarti, etc.), sui quali va montato un motore con encoder assoluto multigiro eliminando così il sensore di zero e il relativo cablaggio.
Nei dettagli:
- Pivot: la posizione di zero è definita quando il pivot in posizione orizzontale.
- Allineatori: la posizione di zero è definita quando l’allineatore è appoggiato al nastro sottostante.
- Dispositivi di scarto basculanti: la posizione di zero è definita quando lo scarto è in posizione orizzontale.
- Dispositivi di scarto retrattili: la posizione di zero è definita quando lo scarto è in posizione completamente estesa e un eventuale prodotto può transitare verso la linea a valle.
- Movimento avanti/indietro del carrello realizzato tramite cremagliera: la posizione di zero è definita quando il carrello è in posizione completamente chiusa.
- Movimento avanti/indietro del carrello realizzato tramite biella-manovella: la posizione di zero è definita quando il carrello è in posizione completamente chiusa.
In alcuni di questi meccanismi esistono due posizioni del motore che portano il meccanismo in posizione di zero (es: pivot); in questi casi l’ufficio tecnico deve identificare un punto di montaggio degli indicatori visivi.
🎁 Flowpack
A livello generale si possono effettuare le seguenti distinzioni:
- Nastri di trasporto, per i quali non ha senso parlare di azzeramento e la scelta può ricadere anche su motori con encoder incrementale.
- Catene, cinghie, mulinelli e nastri a bacchette.
Questi meccanismi necessitano di essere azzerati, ma sono soggetti a cambio formato. La procedura di azzeramento è quindi basata sulla ricerca di un sensore e verrà effettuata ad ogni accensione della macchina e ad ogni cambio ricetta. Data tale necessità, possono essere utilizzati motori con encoder incrementale. - Motori legati al movimento del carro di una flowpack traslante.
L’utilizzo di motori lineari non è compatibile con encoder assoluti, pertanto è necessario un sensore di zero. Per quanto riguarda le pinze, la difficoltà nel trovare una posizione adeguata per il posizionamento degli indicatori visivi rende preferibile utilizzare anche in questo caso dei sensori di zero. - Meccanismi rotativi: crimper, soffietti, botola di scarto, etc.
Benché su tali meccanismi si possano applicare i concetti relativi ai motori con encoder assoluto, per uniformità con i rimanenti motori della macchina la scelta rimane sull’azzeramento tramite sensore (e quindi con possibilità di montare motori con encoder incrementale). - Inseritore a 90° per prodotti in costa.
Trattandosi di un robot, la scelta ricade necessariamente su motori con encoder assoluto multigiro. L’azzeramento viene effettuato tramite indicatori visivi da posizionarsi in prossimità della battuta meccanica dei due motori. - Meccanismi legati al porzionatore volumetrico.
Data la complessità del dispositivo e l’elevato rischio di collisioni, in questo caso la scelta ricade su motori con encoder assoluto multigiro e l’azzeramento tramite indicatori visivi da posizionarsi in prossimità della battuta meccanica di ogni meccanismo.
📦 Astucciatrici
Data l’assenza di cambi formato meccanici su questo tipo di macchine, qualsiasi meccanismo che non sia un nastro di trasporto sarà azionato da motori con encoder assoluto multigiro.
La procedura di azzeramento sarà tramite indicatori visivi posizionati opportunamente.
🧺 Isole di invaschettamento
A livello generale si possono effettuare le seguenti distinzioni:
- Nastri di trasporto, per i quali non ha senso parlare di azzeramento e la scelta può ricadere anche su motori con encoder incrementale.
- Robot, per i quali sono necessari motori con encoder assoluto multigiro azzerati tramite dima.
- Meccanismi legati alla formatrice.
Data la complessità del dispositivo e l’elevato rischio di collisioni, in questo caso la scelta ricade su motori con encoder assoluto multigiro e l’azzeramento tramite indicatori visivi da posizionarsi in prossimità della battuta meccanica di ogni meccanismo. - Navette di trasporto scatole.
Dato l’utilizzo di motori lineari, l’unica soluzione possibile è l’azzeramento tramite sensore. - Ordinatore monobelt e treni multibelt.
Data la possibile presenza di cambi formato, la procedura di azzeramento è necessariamente tramite sensore. - Stazioni mobili.
Verranno utilizzati motori con encoder assoluto multigiro azzerati tramite indicatori visivi da posizionarsi in prossimità della battuta meccanica di ogni stazione. Questa soluzione è comunque non più attuale, data la scelta di passare a dei movimenti pneumatici.
🚡 Buffer a gondola
A livello generale si possono effettuare le seguenti distinzioni:
- Nastri di trasporto, per i quali non ha senso parlare di azzeramento e la scelta può ricadere anche su motori con encoder incrementale.
- Allineatore in ingresso.
In analogia con le linee di distribuzione ranghi la scelta icade su motori con encoder asoluti multigiro e la posizione di zero è definita quando l’allineatore è appoggiato al nastro sottostante. - Avanzamento catena ingresso/uscita, trasferitori e inseguimento catena ingresso/uscita (nel caso di buffer in inseguimento).
Data la complessità del dispositivo e l’elevato rischio di collisioni la scelta ricade su motori con encoder assoluto multigiro azzerati tramite indicatori visivi da posizionarsi in prossimità della battuta meccanica (quando possibile).