La missione di DIGISYSTEM è rendere semplice il controllo della vibrazione nelle basi vibranti elettromagnetiche.
Da quasi 50 anni progettiamo e realizziamo azionamenti, supportando i clienti nella scelta della soluzione più adatta alle loro esigenze e nella definizione dei parametri di lavoro ottimali.
A questa competenza applicativa affianchiamo la disponibilità a sviluppare versioni personalizzate e una struttura produttiva flessibile, progettata per rispondere rapidamente anche a esigenze specifiche o urgenti.
Frequenza fissa o frequenza variabile?
La prima scelta nella selezione di un azionamento per base vibrante è tra dispositivi a frequenza variabile e a frequenza fissa.
Un azionamento a frequenza variabile permette di intervenire sia sull’ampiezza che sulla frequenza della vibrazione. Un azionamento a frequenza fissa consente invece solo la regolazione dell’ampiezza.
Per comprendere la differenza, è utile chiarire come si definisce una vibrazione.
Le variabili principali sono due:
- ampiezza, ovvero lo spostamento prodotto a ogni ciclo
- frequenza, ovvero il numero di cicli nell’unità di tempo
L’ampiezza è il parametro più immediato: maggiore è l’ampiezza, maggiore è lo spostamento del materiale a ogni ciclo, con un impatto diretto sulla velocità di avanzamento. È regolata attraverso la corrente che attraversa la bobina.
E’ però la frequenza è il parametro più critico per le prestazioni.
Ogni sistema — composto da base vibrante, organi meccanici e materiale — ha una propria frequenza di risonanza, in cui il trasferimento di energia è massimo. In prossimità di questa condizione, è possibile ottenere elevate prestazioni anche con livelli di corrente ridotti.
La frequenza di risonanza
Ogni convogliatore vibrante ha una propria frequenza di risonanza: la condizione in cui il sistema oscilla con la massima ampiezza a fronte del minimo input energetico.
Questa dipende da diversi fattori, tra cui:
- massa complessiva del sistema
- rigidità della struttura e delle molle
- caratteristiche e quantità del materiale trasportato
Lavorare in prossimità della risonanza comporta vantaggi concreti:
- maggiore efficienza energetica, perché il sistema amplifica naturalmente la vibrazione
- minore usura, grazie a sollecitazioni meccaniche ridotte
- flusso più stabile e continuo del materiale
La frequenza di risonanza reale non coincide sempre con quella nominale dichiarata dal costruttore: può variare in funzione delle condizioni di lavoro, in particolare del prodotto movimentato.
Nei sistemi con azionamento a frequenza fissa, la frequenza di lavoro è vincolata alla rete elettrica. Questo significa che eventuali scostamenti dalla condizione ottimale devono essere compensati intervenendo sulla meccanica (ad esempio molle o balestre).
Questo aspetto diventa particolarmente rilevante nei passaggi tra reti a 50 Hz e 60 Hz, dove può essere necessario riadattare il sistema.
I vantaggi degli azionamenti a frequenza variabile
Gli azionamenti a frequenza variabile permettono di regolare in modo indipendente ampiezza e frequenza della vibrazione.
Questo consente di adattare con precisione il comportamento del sistema alla specifica applicazione: anche variazioni di pochi hertz possono incidere in modo significativo sulle prestazioni.
Una volta individuata la frequenza di lavoro ottimale (tipicamente in prossimità della risonanza), è possibile intervenire con regolazioni fini per modificare il comportamento del materiale.
In particolare:
- lavoro sopra risonanza (sovracritico)
il materiale si muove in modo più fluido e con minore saltellamento, ma richiede maggiore energia per ottenere la stessa portata: indicato quando è necessario un movimento più lineare o quando il saltellamento può creare problemi (es. pezzi che rischiano di uscire dalla guida) - lavoro sotto risonanza (sottocritico)
il materiale tende a saltellare maggiormente: utile per prodotti non fragili o per favorire lo scorrimento di materiali che tendono a compattarsi o incastrarsi.
Gli azionamenti a frequenza variabile offrono quindi maggiore flessibilità di regolazione e permettono di ottimizzare il funzionamento in base al prodotto e al processo.
Essendo basati su tecnologia inverter, consentono inoltre:
- elevata efficienza energetica, con risparmio nei consumi superiore al 50%
- massima flessibilità gestionale, poiché si adattano a diverse condizioni di rete (50/60 Hz) senza necessità di regolazioni meccaniche
A volte bastano pochi hertz per cambiare il comportamento del prodotto all’interno della base vibrante. In questa applicazione:
– A 98 Hz, le caramelle si muovono in modo instabile e possono uscire dal binario di trasporto;
– A 101 Hz, il movimento è fluido, lineare e sotto controllo.
Gli azionamenti a frequenza fissa
A fronte dei vantaggi della frequenza variabile, può sembrare naturale considerarla sempre la scelta migliore. In realtà, non è così.
Gli azionamenti a frequenza fissa rappresentano una soluzione più semplice ed economica, particolarmente adatta ad applicazioni stabili, in cui non è necessario variare il comportamento del sistema. In questi casi, la regolazione dell’ampiezza è spesso sufficiente a garantire il risultato richiesto, con una gestione più immediata.
Dal punto di vista tecnico, si tratta di parzializzatori ad angolo di fase: la frequenza della vibrazione resta vincolata a quella della rete elettrica. Questo significa che il sistema deve essere meccanicamente coerente con la frequenza disponibile (ad esempio 50 o 60 Hz), senza possibilità di regolazione indipendente.
Diverso è il comportamento rispetto alla tensione di alimentazione, che può variare nel tempo. Negli azionamenti a frequenza variabile, basati su tecnologia inverter, la tensione in ingresso viene raddrizzata e ricostruita, assorbendo le fluttuazioni della rete. Nei parzializzatori ad angolo di fase, invece, l’uscita deriva direttamente dalla forma d’onda di ingresso: eventuali variazioni si riflettono quindi sul comportamento della vibrazione.
Per questo motivo, la capacità di compensare efficacemente le variazioni di tensione è un elemento fondamentale per garantire stabilità e ripetibilità delle prestazioni.
Negli azionamenti Digisystem AFF2004, questa funzione è progettata per garantire un’elevata stabilità dell’uscita anche in presenza di significative fluttuazioni della rete: a fronte di scostamenti fino al 20% della tensione di ingresso, la variazione in uscita resta inferiore all’1%.
I parametri di lavoro: la chiave per prestazioni ottimali
Le basi vibranti non lavorano mai isolate, ma all’interno di sistemi più complessi, in cui più dispositivi devono operare in modo coordinato. In questo scenario, la regolazione dei parametri di lavoro diventa determinante per le prestazioni complessive.
Per questo motivo, gli azionamenti più moderni non si limitano alla gestione della vibrazione, ma svolgono un ruolo attivo nell’integrazione con il sistema. Le soluzioni più evolute permettono di gestire segnali esterni (ad esempio sensori di pieno/vuoto o logiche di accumulo) e di adattare il funzionamento alle condizioni operative.
Dal punto di vista del controllo, nelle configurazioni più semplici i comandi principali (avvio/arresto, regolazione dell’ampiezza) sono gestiti da PLC, mentre alcune impostazioni definite durante il set-up, come eventuali rampe o ritardi in partenza/arresto, possono essere regolate sull’azionamento stesso.
Con azionamenti dotati di comunicazione seriale, è invece possibile gestire tutti i parametri da remoto e accedere a informazioni di diagnostica, come la potenza erogata alla base vibrante.
La definizione dei parametri ottimali non è sempre immediata: è qui che il supporto applicativo fa la differenza.
Verso una diagnostica sempre più evoluta
L’evoluzione degli azionamenti non riguarda solo il controllo della vibrazione, ma anche la possibilità di accedere in modo semplice e immediato alle informazioni di funzionamento del sistema.
All’interno di una macchina automatica, spesso diverse basi vibranti collaborano per preparare i componenti per la successiva fase di produzione. Per esempio, una tramoggia vibrante può alimentare prodotti sfusi in una tazza vibrante, che orienta i pezzi e li trasferisce ad un vibratore lineare, affinché siano correttamente posizionati per l’utilizzo finale.
Per questo motivo, DIGISYSTEM sta lavorando allo sviluppo di una nuova architettura di controllo per i propri azionamenti a frequenza variabile, orientata a una maggiore integrazione e connettività.
L’obiettivo è rendere disponibili tramite interfaccia web funzioni di:
- configurazione e parametrizzazione
- backup e ripristino delle impostazioni
- monitoraggio in tempo reale dei principali dati operativi
Una direzione evolutiva pensata per semplificare ulteriormente la gestione degli impianti e supportare attività di diagnostica e assistenza in modo sempre più efficace.
