Servopresse, un approccio alternativo

Omera ha sviluppato una servopressa idraulica. Il concetto base include un motore idraulico a elevata coppia connesso al cinematismo eccentrico; direzione e velocità sono controllate mediante una pompa a pistoni assiali che opera in un circuito chiuso.

Le servopresse rappresentano l’innovazione più interessante nella deformazione della lamiera nell’ultimo decennio. Il loro funzionamento si basa sull’utilizzo di un motore a magneti permanenti e del suo azionamento; offrono all’utente finale la possibilità di ottimizzare il processo produttivo con stampi e automazioni. Le presse meccaniche e idrauliche, comunque, continuano a rappresentare una soluzione valida in molte applicazioni mentre le servopresse forniscono una notevole flessibilità con vantaggi produttivi significativi.

Vediamo quindi le caratteristiche di una servopressa idraulica: il concetto base include un motore idraulico a elevata coppia connesso al cinematismo eccentrico; direzione e velocità sono controllate mediante una pompa a pistoni assiali che opera in un circuito chiuso.

La pompa a pistoni assiali ruota a una velocità costante: è quindi possibile usare un volano come accumulatore di energia per rimuovere i picchi di potenza e fornire una grande quantità di energia cinematica. Lo sviluppo di una gestione intelligente dell’energia per l’alimentazione del motore principale, e per le funzioni ausiliari alimentate da inverter, rappresenta un punto fondamentale dello sviluppo di questa tecnologia. L’elevata coppia fornita dai componenti idraulici e la bassa inerzia hanno permesso lo sviluppo di un design molto compatto. La coppia di motori a magneti permanenti è compresa tra 5 e 15 kNm, mentre la coppia di motori idraulici può raggiungere 1400 kNm; questo fatto permette di non utilizzare riduttori, assicurando una diminuzione del costo e una maggiore efficienza e affidabilità.

Grazie alla elevata velocità di rotazione, il volano può essere molto compatto e questo permette di fornire una notevole quantità di energia cinematica.

I motori elettrici possono essere dimensionati a seconda della potenza media richiesta, non secondo il picco di potenza come avviene nelle comuni servopresse elettriche; pertanto, la loro taglia può essere ridotta. Oltre al ridimensionamento della taglia del motore anche la taglia degli inverter e di altri componenti viene ridotta. Inoltre, sulle servo idrauliche non sono richiesti condensatori o altri accumulatori di energia elettrica.

Gli armadi elettrici hanno pressoché le stesse dimensioni di quelli delle comuni presse meccaniche, non è necessario prevedere tra pressa e armadio nessun sovradimensionamento dei cavi al fine di gestire le correnti elevate solitamente prodotte nelle servo elettriche. Nelle presse servoelettriche, i motori elettrici mostrano sempre un limite di coppia che dipende dalla velocità. Interessante anche il superamento della velocità nominale, la coppia diminuisce velocemente, mentre ci si avvicina al punto morto inferiore la velocità di rotazione deve essere ridotta per evitare surriscaldamenti. I motori e le pompe idrauliche possono lavorare alla massima pressione e flusso senza alcun problema.

Con ciclo a moto rallentato “Link Drive Mode” è possibile imporre una velocità lineare di stampaggio costante, mentre nelle servo elettriche il servomotore è solo in grado di mantenere una velocità di rotazione costante. La produttività per quanto sopra detto può essere incrementata dal 5 al 10% a seconda del pezzo da lavorare. Nel “Pendulum Mode” possono essere impiegate camme con profilo semplificato, incrementando efficienza e produttività dal 10 al 15% a seconda della potenza disponibile e della configurazione della pressa. Per generare il profilo della camma non sono richiesti ottimizzatori di routine. Pertanto esiste la possibilità di imporre diverse modalità di funzionamento:

– la modalità a energia costante come nelle presse meccaniche che assicura alta produzione nelle lavorazioni di tranciatura;

– la modalità a potenza costante come nelle presse idrauliche per le operazioni di imbutitura.

L’elevata disponibilità della coppia a velocità nulla consente di ottimizzare le fasi di coniatura e permette corse di prova stampo in condizione di piena energia e carico.

Possono essere aggiunti facilmente cuscini o estrattori con la gestione della forza e controllo della velocità con circuito chiuso e/o recupero energia. Nuove funzionalità sono realizzabili come l’imbutitura dal basso, permettendo operazioni di imbutitura profonda, anche in presse attrezzate con motori a coppia bassa. La disponibilità di energia rappresenta spesso un limite e obbliga talvolta il passaggio a una pressa idraulica da una pressa meccanica. I limitatori energetici possono essere superati nelle servopresse; nelle servopresse elettriche tramite un adeguato dimensionamento dell’Energy Buffer, con conseguente aumenti dei costi, mentre nelle servo idrauliche grazie ai volani l’incremento energetico è facilmente realizzabile in modo economico. L’energia passiva o l’energia di frenata dei premilamiera possono essere recuperate senza elevati costi aggiuntivi.

L’affidabilità influisce fortemente sui costi e sulla produzione. Nelle servopresse idrauliche Omera, sono impiegate solo tecnologie molto robuste e affidabili. La bassa inerzia significa basso consumo dei freni, mentre il minore numero di componenti assicura grande affidabilità. L’idraulica, in generale, è una tecnologia molto affidabile.