Prima Power PunchBend

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 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, 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 di carattere ecologico). Gli ingombri stessi, nella logica dell’impronta a terra in officine sempre più “affollate”, ne hanno tratto beneficio grazie 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. Per ridurre il rumore, l’avvicinamento alla lamiera avviene alla 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 richiede 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 in grado di tarare l’accostamento in funzione della lunghezza effettiva dell’utensile.
La torretta 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 multi-punzone 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 dover intervenire sulla torretta con sostituzione 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 delle tranciature d’angolo anziché in roditura con uno o più utensili e con più colpi.
La punzonatrice è inoltre è dotata di un sistema di 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 anche complesse  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 punzonatrice 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, 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 di setup.

La pannellatrice
La pannellatrice si differenzia dalle tradizionali piegatrici perché non effettua la piegatura movimentando completamente la lamiera, che rimane invece appoggiata sul tavolo di lavoro e avvicinata, allontanata e ruotata in relazione all’utensile che esegue materialmente le pieghe.
In questo caso gli utensili di 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 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 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 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 pre-centraggio 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 ad esempio in punzonatura sono state realizzate formature o piccole pieghe, in pannellatura interverranno degli utensili addizionali dimensionate 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.