CALANDRATURA

high-tech

NELL'IDEA DEI PIU', LA CALANDRA E' UNA MACCHINA TRADIZIONALE PER CALDARERIA E CARPENTERIA.  IN REALTA' ESSA E' PRESENTE ANCHE IN AERONAUTICA CON ESEMPLARI VERAMENTE HIGH-TECH.  QUI VEDIAMO LA MAGGIORE DEL MONDO IN QUESTO SETTORE.

Detenere record mondiali nella costruzione di macchine non è facile, vista la concorrenza: Ottenerne due contemporaneamente è un vero en plein.

Che è però riuscito alla Parmigiani Macchine (CR). Essa infatti, battendo famosi costruttori italiani ed esteri, ha fornito al gruppo Alenia una gigantesca calandra per lamiere di larghezza fino a 12 m, attualmente la maggiore del mondo nel settore avio.

E questo è già un record. Il secondo è il livello di automazione di questa unità, automazione che va ben al di là delle funzioni “a bordo macchina” e che si collega a quella del sistema produttivo consentendo un ciclo di lavoro totalmente automatico e integrato nell’automazione dell’intero stabilimento.

In effetti, la gigantesca macchina è il cuore di una cella flessibile di produzione totalmente automatica ma integrata con le altre sulle quali si basa la produzione Alenia.

Questa macchina ha le sue motivazioni nelle esigenze e negli orientamenti più avanzati dell’industria aeronautica, ossia tendenza a componenti costruttivi di dimensioni sempre maggiori, sagomature sempre più complicate, necessità di automazione per realizzare un contenimento dei costi di produzione.

La calandra è prevista per lamiere di larghezza fino a 12 m e spessore fino a 20 mm e per tutti i materiali usuali nel settore avio, principalmente leghe leggere ad alto limite di snervamento.

Essa deve inoltre provvedere a sagomature e calandrature particolarmente complicate: non semplicemente la generazione di “virole” tonde, come nei settori caldareria o carpenteria, bensì curvature secondo profili asimmetrici, cilindrici e conici, bordi di attacco alari, ecc.

Infine, le lamiere prelucidate utilizzate nel settore avio impongono che tutte le operazioni avvengano con grandi precauzioni, per evitare danneggiamenti superficiali che renderebbero i pezzi inaccettabili.

Quest’esigenza si estende naturalmente alle apparecchiature di manipolazione e di trasporto, che vedremo.

COORDINAMENTO PERFETTO

Un commento a parte merita l’automazione. La macchina costituisce, come detto, il cuore di una cella flessibile che opera nell’ambito di un processo complesso che vede le grandi lamiere passare dall’una all’altra delle varie celle di produzione su cui si articola il moderno stabilimento.

L’ottimizzazione del ciclo di produzione prevede il coordinamento fra le varie celle e il trasferimento “just in time” delle lamiere. Il controllo a bordo macchina – pur nell’autonomia delle proprie funzioni – deve qui interagire con l’automazione generale, con un perfetto coordinamento.

La connessione fisica tra calandra e sistema produttivo è data da un carro-ponte automatico che serve come elemento di movimentazione delle grandi lamiere rappresentando in realtà un vero robot che provvede a collocare la lamiera nella macchina.

Qui sono previsti otto manipolatori con riscontri a V aventi il compito di centrare  e posizionare la lamiera nella fase di deposito e di farla poggiare gradualmente sui bracci in orizzontale che sostengono la lamiera in varie fasi di lavorazione.

In dialogo con il controllo macchina, il carro-ponte-robot posiziona la lamiera in battuta sulla macchina.

Il rullo superiore della calandra si porta in basso fino alla posizione di lavoro richiesta dalla curvatura da eseguire, operazione che avviene sempre con due passaggi, sia per una gradualità di deformazione (minore incrudimento), sia perché carico e scarico devono avvenire sullo stesso lato della macchina.

Durante la calandratura, i bracci laterali si alzano gradualmente in funzione del raggio di curvatura, accogliendo correttamente la lamiera e sostenendola anche dopo curvatura.

Al termine dell’operazione, il rullo superiore della calandra si alza liberando la lamiera che viene poi prelevata in automatico a cura del carro-ponte-robot già visto.

L’intero ciclo di carico/scarico si svolge in automatico e le operazioni di calandratura richiedono la presenza di un solo operatore.

Dalla sintetica descrizione del ciclo di lavoro emerge un aspetto veramente fondamentale: l’interazione tra il sistema di caricamento/manipolazione e la macchina. La gigantesca lamiera proveniente dalle operazioni precedenti del ciclo viene trasportata, posizionata e messa in lavoro mediante i citati 8 bracci manipolatori.

Il coordinamento dei movimenti deve essere preciso al decimo di millimetro e non comportare interferenze o sfasamenti. A questo provvede naturalmente un evoluto software gestionale che dialoga con il CNC della calandra.

Naturalmente, la macchina in sé e per sé deve essere – per costruzione e automazione “interna”- di livello adeguato a quello altissimo del contesto operativo generale.

Al di là dei dettagli costruttivi, per i quali rimandiamo alla documentazione della Casa, si possono citare alcuni particolari notevoli che caratterizzano questa calandra.

Si tratta di un’unità a tre rulli (uno superiore e due inferiori).

Il primo di essi è supportato da una grande traversa di reazione ed è mobile verticalmente  mediante due cilindri oleoidraulici dotati di controllo di posizione e assoggettati a regolazione in anello chiuso in modo da assicurare il costante e perfetto parallelismo nella calandratura cilindrica e l’esatto angolo di inclinazione impostato in quella conica.

Speciali gruppi di rulli di sostegno impediscono che i lunghissimi rulli di lavoro si flettano sotto carico.

Un altro aspetto notevole e pregevole è l’azionamento di questi ultimi rulli: in luogo dei tradizionali rinvii con giunti cardanici, qui si utilizzano esclusivamente motori oleoidraulici montati singolarmente sull’asse di ciascun rullo.

Questa soluzione contribuisce a linearità, semplicità costruttiva e sicurezza funzionale.

Poi, c’è l’automazione a bordo macchina. Basata su un CNC agente su 11 assi, essa dialoga e interagisce col cell controller (calcolatore di supervisione) e permette all’operatore di impostare sul pulpito di comando l’intero ciclo operativo, gestendo:

   -  accettazione e carico della lamiera sulla macchina

       mediante interpolazione automatica con il carro-ponte;

   -  allineamento della lamiera all’inizio del ciclo di calandratura;

   -  posizionamento dei tre rulli della macchina e relativa inclinazione

       nel caso di calandrature coniche;

   - controllo dei rulli a velocità variabile;

   - posizionamento dei manipolatori laterali durante le varie fasi del ciclo

     operativo, in funzione della forma di calandratura, in modo da sostenere

     costantemente e correttamente la lamiera.

 IL PROGRAMMA DELLA CASA

Questa realizzazione mette bene in evidenza il livello tecnico raggiunto dalla Parmigiani.

La macchina fornita ad Alenia è una costruzione speciale: ma gli stessi principi costruttivi si ritrovano in tutta la produzione corrente della società cremonese, produzione che, oggi, comprende calandre a tre o quattro rulli, per lamiere di larghezza da 1,5 fino a 8 m, spessori fino a 250mm.

La figura 2 mostra una calandra oleoidraulica tipo TBH, a tre rulli, con invito, di medie dimensioni.

La figura 3 ne illustra invece una di dimensioni maggiori, del tipo VBH a quattro rulli.

In precedenza orientata soprattutto a grandi macchine speciali, l’Azienda punta ora ad agire in modo più incisico sul mercato delle macchine medio-piccole nelle quali essa introduce e sfrutta la vasta esperienza raccolta con le più impegnative costruzioni speciali.

Parmigiani costruisce però anche curvatrici per profilati: la figura 4 ne mostra una della serie “Planet”.

Si tratta di curvatrici universali asimmetriche, costruite in vari modelli per la curvatura di profilati con modulo di resistenza a flessione (W) fino a 5.000 cm cubici, con tre rulli trascinatori (azionati ciascuno da un motore idraulico) e compensazione automatica della velocità periferica di rotazione in funzione della dimensione (sezione del profilato).

Due rulli mobili, con regolazione idraulica indipendente, permettono di eseguire l’invito di deformazione su entrambe le estremità del profilato.

I rulli correttori laterali dispongono di tripla regolazione.

Queste macchine vengono costruite per lavorazione sia con assi orizzontali che  verticali.

La figura 5 mostra invece una curvatrice della serie “Century”: si tratta di macchine universali con rulli telescopici che si adattano a differenti sezioni di profilati.

Vengono costruite in vari modelli, sempre per profilati con modulo W fino a 2.500 cm cubici.

I rulli telescopici universali permettono la curvatura di tutti i profilati standard senza richiedere alcun smontaggio dei rulli ma semplicemente con regolazione (mediante ghiere filettate) dei cilindri concentrici che li costituiscono.

Il ridotti interasse dei rulli curvatori consente di ottenere profilati curvi con parte diritta residua estremamente limitata.

La speciale conformazione dei rulli evita deformazioni di sagoma sui profilati, riduce al minimo l’utilizzo dei rulli correttori laterali, velocizza e semplifica il ciclo di lavoro.

Un altro pregevole prodotto sono le bordatrici idrauliche per fondi (figura 6). Anch’esse costruite in vari modelli per la lavorazione di fondi fino a 50 mm di spessore e 8.000 mm di diametro, queste macchine sono disponibili in due versioni:

-         FM/hy-ch, per fondi con foro al centro;

-         FM/hy-wch, per fondi ciechi.

Su tutti i modelli sono previsti visualizzatori digitali di quota, viti a sfere per la traslazione dei carrelli, protezioni telescopiche sul bancale e completa automazione del ciclo di bordatura.

L’attività Parmigiani è completata da presse idrauliche e manipolatori speciali, destinati al servizio con le predette bordatrici.

Fig. 1   La grande calandra HDC, a tre rulli, installata in Alenia e impiegata nella curvatura di elementi di cellule di aerei, bordi alari, ecc.  Accoglie lamiere di lunghezza fino a 12.000 mm, spessore 20 mm. Esegue calandrature cilindriche, coniche o a raggio variabile su lamiere in leghe ad alto limite di snervamento. Attualmente questa macchina è la maggiore del mondo nel settore avio ed è il cuore di una cella flessibile di calandratura operante nel contesto della completa automazione dello stabilimento Alenia. Essa è servita da un carro ponte con funzione di robot di trasporto, carico/scarico e posizionamento.  E' proprio l'intensivo dialogo fra sistemi di comando/controllo della macchina, della cella e del carro ponte-robot a consentire l'automazione del ciclo di calandratura nel contesto del processo generale di produzione.

Fig. 2   Calandra idraulica tipo TBH a 3 rulli con invito. Queste macchine vengono costruite per lamiere di larghezza fino a 8.000 mm e spessore fino a 150 mm.  Tutte azionate da motori idraulici montati direttamente sugli assi dei rulli, esse dispongono dell'originale sistema PPS di controllo parallelismo (Parmigiani Parallelism System), con valvole proporzionali e controllo di posizione in anello chiuso. CNC a richiesta.

Fig. 3   Calandra idraulica tipo VBH a 4 rulli con invito. Queste macchine vengono costruite per lamiere di larghezza fino a 8.000 mm. e spessore fino a 280 mm. Le caratteristiche di massima corrispondono a quelle della serie TBH di figura 2.

Fig. 4   Curvatrice universale di profilati tipo PLANET. Con tre rulli motorizzati (ad assi verticali oppure orizzontali) queste macchine, costruite in vari modelli, consentono di curvare profilati con modulo di resistenza fino a 5000 cm cubici. Dispongono di compensazione automatica della velocità periferica di rotazione, due rulli mobili con regolazione idraulica indipendente e rulli correttori laterali regolabili in sei direzioni.

Fig. 5   Curvatrice universale di profilati tipo CENTURY, vari modelli per curvatura di profilati con modulo di resistenza fino a 2500 cm cubici.

I rulli telescopici universali consentono la curvatura di tutti i profilati standard senza necessità di smontaggio dei rulli stessi bensì con semplice regolazione mediante ghiere.