Macchine intelligenti, ibride e riconfigurabili per l’industria: il flex manufacturing secondo Camozzi

Smart manufacturing è anche flex manufacturing. È fatto di macchine connesse in grado di comunicare ed essere monitorate, ma anche di macchine adattative, a basso consumo energetico, coerenti con nuove logiche di produzione batch one. Flessibilità, configurabilità, connettività, sostenibilità energetica. «Siamo passati dalla produzione di massa a una produzione sempre più customizzata e sostenibile. Nei più diversi settori industriali – automotive, tessile, legno, food & beverage, packaging – si deve essere in grado di gestire formati diversi, riconfigurando la macchina in tempi rapidi, eliminando complicati interventi manuali e riducendo tempi morti e di non produzione», afferma Simone Cappa, product manager per l’attuazione elettrica di Camozzi Automation, l’azienda dell’omonimo gruppo  che, dal 1964, progetta e produce componenti per il controllo del movimento e dei fluidi, e sistemi e tecnologie per l’automazione industriale e per il life science.

Alla base del flex manufacturing la componente di motion elettrico e l’utilizzo di elettrovalvole: rispetto alle tradizionali soluzioni pneumatiche permettono rispettivamente un controllo di movimento più preciso e una calibrazione proporzionale dei flussi d’aria e dei fluidi. Risultato? Macchine ad alta configurabilità per una produttività lotto uno. «Da pannello operatore la macchina riceve i comandi per passare da un formato all’altro senza che i tecnici di linea siano obbligati a verificare manualmente posizioni e parametri», spiega Cappa. È l’elettronica di bordo ad automatizzare le impostazioni attraverso l’elaborazione del dato di campo e grazie all’utilizzo di algoritmi di intelligenza artificiale, rendendo il setup coerente allo scheduling di fabbrica. In questo modo l’operatore si libera da attività ordinarie e diventa il supervisore attivo del sistema, che interviene per prevenire guasti e fermi macchina. Una logica di smart manufacturing che si estende all’utilizzo dei robot collaborativi che utilizzano pinze per manipolare oggetti in attività di pick & place.

«In questi casi, quando si richiede sicurezza e precisione di presa elevate, si può pensare di controllare il movimento con valvole proporzionali controllate in modalità elettronica che consentono al robot di adattarsi rapidamente a diversi tipi di oggetti o configurazioni senza dover apportare modifiche meccaniche significative alla pinza stessa. I controlli elettronici permettono, inoltre, di regolare in pressione (forza) la presa, rilevare la presenza/assenza pezzo e comunicare eventualmente queste informazioni al sistema di controllo del robot o a piattaforme IIoT.», dice Cappa.

Ecco come Camozzi Automation permette ai costruttori di macchine di realizzare soluzioni che integrano una sempre più alta percentuale di componenti pneumatici, elettrici e sistemi cyberfisici per dare vita allo smart manufacturing. Un cambiamento che è in atto già da tempo. Come afferma Cappa, «Una volta una macchina era composta principalmente da attuatori pneumatici. Oggi, invece, la tendenza è verso un’elettrificazione della pneumatica all’implementazione di attuatori elettromeccanici».

Elettrificazione della pneumatica, la nuova frontiera tecnologica per una macchina ibrida e adattativa che risponde alle richieste di una produzione iper-customizzata

Valvole, isole di valvole, attuatori pneumatici, regolatori di pressione, moltiplicatori di pressione e drive per i motori. L’elettrificazione rappresenta un approccio innovativo per migliorare l’efficienza dei sistemi che tradizionalmente si affidano alla tecnologia pneumatica standard: mira a integrare componenti pneumatici tradizionali con soluzioni elettriche più efficienti e connesse, in grado di elaborare e gestire i dati operativi. «Le macchine possono essere configurate nei modi più diversi con tecnologia pneumatica, proporzionale ed elettrica», dice Cappa. «Ogni configurazione va studiata in funzione del ciclo di lavoro che deve compiere». Insomma, la scelta tra movimentazione pneumatica o elettrica dipende dalle specifiche esigenze dell’applicazione: i sistemi pneumatici sono adatti per operazioni ad elevata velocità, con ingombri ridotti e costi contenuti, mentre i sistemi elettrici sono più adatti quando è richiesta precisione, controllo sofisticato e una varietà di velocità e forze.

Ma non è un mondo in bianco e nero. Spesso, nella pratica, vengono utilizzati in combinazione o integrati in funzione delle esigenze specifiche dell’applicazione. Ecco, quindi, lo sviluppo di soluzioni ibride per il flex manufacturing, che combinano l’energia pneumatica ed elettrica per sfruttare i vantaggi di entrambe le tecnologie.

Motion Control Provider, il valore di una macchina è dato dalla capacità di combinare e integrare le più diverse tecnologie

Pneumatiche, proporzionali ed elettriche. «È dalla capacità di manipolare e integrare le varie tecnologie che si riescono a risolvere molte delle problematiche applicative e di produzione con cui si stanno confrontando le aziende di ogni settore», afferma Cappa.

L’obiettivo principale dell’automazione del cambio di formato in una produzione “batch one” è ridurre al minimo i tempi di fermo, migliorare l’efficienza complessiva e consentire una flessibilità maggiore nella produzione di lotti di prodotti diversi. Tutto questo porta a una maggiore capacità di adattamento alle esigenze del mercato e può contribuire a ridurre i costi operativi.

La progettazione deve quindi prevedere la combinazione smart delle diverse tecnologie, abilitando la variabilità dei parametri di cicli di lavoro per garantire la flessibilità dei cambi formato. «Si può anche ipotizzare di progettare macchine in grado di lavorare con 100 diverse varianti. All’inizio vi sarà necessità di utilizzarne solo alcune, ma poi nel tempo l’utente potrà ricorrere ad altri setup in modo automatico», racconta Cappa.

Insomma, l’obiettivo è puntare a una maggiore produttività e flessibilità operativa per passare velocemente da un formato ad un altro nel minor tempo possibile. Secondo Cappa, «Non esiste una tecnologia migliore dell’altra, ma quella che meglio ottimizza un certo ciclo di lavoro». In alcuni casi la regolazione manuale di parametri di cilindro e motore è stata per esempio sostituita da attuatori lineari e rotativi. «Azionamenti a controllo elettrico possono sostituire attuatori pneumatici per eseguire movimenti meccanici più accurati e meno energivori», spiega Cappa.

Un esempio è il nuovissimo azionamento integrato con controllo vettoriale Serie DRVI. Si tratta di una soluzione progettata per il controllo di vari tipi di motori DC, stepper e brushless, mediante un algoritmo di controllo ad anello chiuso. Noto come controllo vettoriale (Foc), consente di ottenere prestazioni migliori rispetto ai metodi di controllo dei motori stepper tradizionali, riducendo anche i consumi energetici.

La flessibilità della tecnologia proporzionale per la robotica collaborativa in attività di pick & place

La pinza pneumatica Serie CSSP rappresenta una soluzione innovativa per la robotica collaborativa, ottimizzando i processi industriali in applicazioni come asservimento di macchine utensili, packaging di fine linea e assemblaggio.
Il suo design leggero e compatto offre un’ottimizzazione degli spazi e del payload utile del robot, garantendo flessibilità, sicurezza, facilità d’uso ed efficienza.

La nuova pinza collaborativa pneumatica Serie CSSP di Camozzi Automation semplifica l’automazione industriale grazie alla sua compatibilità con i principali marchi di cobot e al design plug-and-play. Ideale per un’integrazione rapida ed efficiente, consente non solo di automatizzare i processi, ma anche di raccogliere dati preziosi per ottimizzare la produzione.

In generale, possiamo quindi affermare che la scelta di utilizzare una tecnologia semplice o complessa, ibrida ed elettrificata, dipende dal tipo di attività che deve eseguire la macchina. «Nel caso di pinze robotiche le valvole proporzionali consentono un controllo preciso e graduale della forza applicata durante le operazioni di presa e manipolazione degli oggetti. Un controllo che consente al robot di adattare la forza esercitata dalla pinza in base alle specifiche dell’applicazione senza la necessità di interrompere il ciclo di lavoro», afferma Cappa. In sintesi, mentre una valvola tradizionale controlla il flusso in modo binario (aperto/chiuso), una valvola proporzionale offre un controllo più raffinato e continuo della quantità di flusso d’aria, consentendo un controllo proporzionale e graduale dei dispositivi pneumatici collegati al sistema.

Tecnologie proporzionali ed elettriche per macchine connesse, altamente flessibili e meno energivore

Soluzioni di automazione per il flex manufacturing. Dai componenti pneumatici a quelli di controllo elettrico, dalla robotica industriale all’integrazione di sistemi. Camozzi fornisce le tecnologie che abilitano le aziende a gestire i processi produttivi secondo le logiche dell’Industria 4.0. «Analizziamo ogni singola applicazione e realizziamo soluzioni individuando di volta in volta la tecnologia più performante tra pneumatica, elettrica e proporzionale», dice Cappa. Una visione d’insieme che richiede una competenza completa sia sulle peculiarità tecniche delle tecnologie sia in merito alle caratteristiche funzionali richieste dalle applicazioni. Valvole, attuatori e componenti pneumatici. «La precisione nel controllo della velocità e la precisione nel posizionamento di cilindri e assi elettromeccanici è garantita da attuatori elettrici e da regolatori e valvole proporzionali che abilitano un controllo che regola la quantità di movimento, pressione, flusso o altro parametro in modo proporzionale all’input del segnale di controllo, afferma Cappa. Questo significa che la risposta del sistema varia in base alla grandezza del segnale di comando che lo regola. Utilizzando queste soluzioni si ottiene, quindi, un controllo più rapido e preciso del movimento e una riduzione del consumo energetico». In questo contesto, una delle soluzioni proposte da Camozzi è il moltiplicatore di pressione Serie BPA che consente di aumentare la pressione in uscita fino a 20 bar, solo dove è necessario, localmente, mentre quella della macchina resta a valori  iniziali, . ottimizzando l’efficienza energetica dell’intero impianto.

Isole di valvole Serie D, tecnologie per una produzione ad alta precisione, predittiva e flessibile, con sistema di diagnostica integrato

Un esempio di tecnologia abilitante un funzionamento per una produzione sostenibile ed efficiente è la soluzione sviluppata per le isole di valvole Serie D, dove l’elettronica comanda l’apertura e chiusura della valvola che scatena il movimento del cilindro. Smart per definizione, rilascia tutta una serie di dati la cui elaborazione algoritmica permette di fare manutenzione predittiva. Sono infatti integrate a un sistema di diagnostica (CoilVision) che elabora e analizza i dati che vengono raccolti dal campo, consentendo di monitorare e predire lo stato di usura ed efficienza delle elettrovalvole. In questo modo l’operatore di linea o il responsabile di produzione vengono continuamente informati sullo stato di salute delle valvole e possono prevenire guasti o fermi macchina, adattando il processo in anticipo rispetto agli imprevisti. Sensori, intelligenza artificiale e algoritmi di apprendimento automatico integrati a bordo macchina. «Valvole, regolatori, azionamenti e i prodotti di handling sono dotati di queste caratteristiche, in grado cioè di generare ed elaborare i dati, poi trasmessi all’unità centrale per essere visualizzati su dashborad con opportuni software o app», dice Cappa. Insomma, l’integrazione di elettronica, meccanica e software è la filosofia che guida il concept dei nuovi prodotti Camozzi. Componenti intelligenti e connessi, che “parlano” con altre parti della macchina, e che sono altamente funzionalizzati: possono elaborare e trasmettere dati, informare gli utenti in termini di performance, attività, condizioni operative, necessità e tempistica di manutenzione.

(Ripubblicazione dell’articolo del 3 marzo 2025)