Tecnica

Canbio: intelligenza distribuita al servizio dell’iniezione

Negri Bossi ha rinnovato la serie di macchine di piccole tonnellaggio introducendo il protocollo di trasmissione CANbio, che semplifica il cablaggio dei componenti oleodinamici. Il risultato? Macchine più semplici, efficienti e affidabili allo stesso prezzo delle precedenti

Viste di sfuggita non sembrano cambiate, ma le nuove presse di piccolo e medio tonnellaggio Canbio presentate da Negri Bossi alla K’98 sono profondamente diverse dalle precedenti NB2. Il segreto sta nel cervello, anzi nel sistema nervoso delle macchine, che si avvale nell’inedito (quanto meno sulle presse ad iniezione) protocollo di comunicazione CANbus. Per apprezzare la differenza occorre guardare più attentamente i cablaggi, meglio ancora aprire l’armadio elettrico e, solo allora, ci si accorge che manca qualcosa di familiare, ovvero il groviglio di fili, schede e connettori. Questo perché con il sistema CANbus un solo cavo è sufficiente a collegare l’unità di controllo con trasduttori, pompa e distributore variabile. Esaminando con maggiore attenzione si possono notare anche altre piccole migliorie, come il cilindro bimetallico, il piano portastampi rettangolare e i tubi flessibili che adducono il fluido agli impianti oleodinamici.

Nato per l’automobile

Il nome è forse ostico, ma tutti abbiamo a che fare quotidianamente con il protocollo CANBus, dato che sulle auto è presente da oltre dieci anni, per esempio nel controllo di airbag e ABS. Bosch ha sviluppato questo sistema a metà degli anni Ottanta per cercare di mettere ordine nel crescente groviglio di cavi che rischiava di soffocare l’impianto elettrico dei veicoli, gravato da dispositivi sempre più complessi. Così, invece di controllare centralmente un numero crescente di periferiche "stupide" si è pensato di renderle più autonome limitando al minimo il flusso di informazioni, che a questo punto poteva essere trasmesso attraverso un solo cavo. Per far ciò, buona parte dei calcoli necessari a compiere un determinato compito è affidato ad una centralina elettronica integrata sul dispositivo, che riceve ordini dall’unità di controllo centrale e comunica il buon fine dell’operazione. "E’ come avere un collaboratore affidabile al cento per cento – nota Alessandro Maggioni della Negri Bossi – E sufficiente controllare di tanto in tanto che sia ancora in vita".
L’applicazione della tecnologia CANBus allo stampaggio ad iniezione è recente, ma non completamente inedita. Negri Bossi, per esempio, utilizza questo sistema sulle presse V370 e V480 per il comando dei trasduttori, ma – come nota Maggioni – "le Canbio sono le prime presse ad i9niezione che sfruttano il protocollo CANBus per il collegamento di tutti i dispositivi oleodinamici". Tanto è vero che per mettere a punto la pompa a portata variabile ed il distributore proporzionale Bosch e Negri Bossi hanno formato un gruppo misto di ricerca.
Sebbene esistano altri protocolli di comunicazione, Negri Bossi ha scelto CANBus in quanto Bosch era già un fornitore dell’azienda milanese, ma soprattutto perché questo sistema si è dimostrato il più adatto per le presse ad iniezione, considerando i requisiti tecnologici ed il costo di produzione, che nel caso di una macchina di piccole dimensioni è un fattore cruciale. "Volevamo proporre qualcosa di nuovo e al tempo stesso utile, mantenendo però il costo delle nuove macchine allineato a quello delle NB2 - spiega Maggioni – E ci siamo riusciti: il progetto costruttivo è stato semplificato, le macchine sono più affidabili ed efficienti, la manutenzione ridotta e la diagnosi facilitata, senza un aggravio dei costi di produzione".

Come funziona

Per capire come funziona il protocollo CANBus occorre partire da una pressa tradizionale. L’unità di controllo elabora i parametri di processo, le ricette, le condizioni di stampaggio e comunica ai diversi componenti della macchina cosa devono fare. Queste istruzioni, elaborate in formato digitale, vengono prima trasformate in segnali elettrici e quindi trasmesse ai singoli componenti che, a loro volta, devono decodificare le variazioni di voltaggio del segnale in comandi operativi. Dato che il segnale elettrico viaggia su un cavo e più segnali inviati contemporaneamente possono creare confusione, per controllare i dispositivi principali di una pressa occorrono numerosi cablaggi, che sommati insieme diventano chilometri di cavi elettrici. Il protocollo CANBus consente invece di inviare informazioni "in chiaro", direttamente sotto forma di grandezze fisiche (mm, m/s ecc.); gli organi meccanici quali pompa e distributore ricevono questi input e, grazie ad un microprocessore integrato, operano in maniera autonoma, riportando all’unità centrale solo i parametri essenziali (misurazioni, avvenuta operazione, stato operativo). Dato che il flusso informativo è più snello, un solo cavo è sufficiente a collegare tutti i dispositivi.
Sembra cosa da poco, ma questa "piccola" innovazione ha consentito di semplificare l’impianto elettrico, eliminare cavi e schede, ridurre i problemi dovuti alle interferenze elettromagnetiche e alla conversione tra segnali analogici e digitali, implementare sulle macchine un PCL standard; interventi che hanno consentito di ridurre i costi di produzione ammortizzando così il maggior contenuto tecnologico.
Sulle presse Canbio il protocollo CANBus è utilizzato per cablare i trasduttori, la pompa ed il distributore proporzionale, ma in futuro si potrebbero aggiungere anche altri elementi, quali periferiche e accessori. Significativo è l’intervento sui trasduttori che, come sulle presse V370 e V480, sono di tipo magnetostrittivo; in termini pratici ciò significa una riduzione del numero dei componenti da cinque a due (uno per chiusura/estrazione, l’altro per iniezione/carro), maggiore precisione e ripetibilità, possibilità misurare la forza di chiusura dello stampo (con una risoluzione di 2 micron) senza la necessità di un componente dedicato. Nei trasduttori magnetostrittivi la misura avviene senza contatto: dalla testa del sensore parte un impulso che, quando incontra il magnete di posizione, genera un campo magnetico; questo, a sua volta, crea un impulso di torsione sullo stelo guidaonda. Misurando il tempo tra l’invio del primo segnale e la rilevazione della torsione sullo stelo è possibile calcolare esattamente la posizione del magnete. Inoltre, il trasduttore può inviare diversi segnali e, quindi, è in grado di rilevare simultaneamente più movimenti.
La pompa e il distributore sono componenti standard che si differenziano solo per la presenza di un modulo elettronico con uscita CANBus; si tratta quindi di prodotti lungamente testati ed affidabili. Non solo: la centralina elettronica integra funzioni avanzate di autodiagnosi, che semplificano la ricerca dei guasti e gli interventi di manutenzione.

Altre innovazioni

Il protocollo CANBus è senza dubbio la principale novità della serie Canbio, ma non è l’unica. E’ stato introdotto un cilindro bimetallico, il passaggio tra le colonne adesso è rettangolare e viene fornita di serie la regolazione automatica dello stampo. Le nuove presse adottano anche tubi oleodinamici flessibili, muniti di speciali guarnizioni, che riducono le perdite d’olio ed eliminano i pericolosi "colpi d’ariete". Nel progettare la nuova serie si è pensato anche alla modularità, estesa rispetto alla precedente NB2: sono infatti presenti 6 diversi gruppi di chiusura ed altrettanti gruppi di iniezione, che possono essere combinati dando luogo a 16 diverse combinazioni. Per allargare ulteriormente le possibilità di utilizzo, Negri Bossi fornisce su richiesta i gruppi di plastificazione e le viti della Spirex, che consentono di operare con diverse capacità senza dover sovradimensionare il gruppo d’iniezione.
Nel complesso le macchine sono più "pulite", razionali, pur mantenendo molte delle caratteristiche della serie precedente. Con le Canbio, Negri Bossi ha dimostrato ancora una volta di essere capace di innovare badando al sodo, di avere il coraggio di imboccare strade nuove senza la smania di dover stupire a tutti costi e, soprattutto, senza scaricare i relativi costi sui propri clienti.