Negli ultimi vent'anni, il settore delle macchine da stampa ha conosciuto una profonda evoluzione dettata dall'introduzione di sistemi elettronici per l'azionamento. OMET ha portato tale evoluzione anche nel settore delle macchine per il tissue

L'evoluzione dei motori Per comprendere le diverse tappe di questo percorso, è necessario partire da una sia pur sintetica spiegazione dei principi che regolano i servo azionamenti. Elemento base dell'azionamento elettronico è il convertitore (inverter nei motori AC), interposto tra rete e motore, attraverso il quale è possibile effettuare la regolazione di coppia e velocità del motore stesso in funzione del comando ricevuto dall'interfaccia utente. Di fondamentale importanza per tale regolazione è il sistema di misura della posizione angolare del motore, che oggi è effettuata nella maggioranza delle applicazioni attraverso un sistema optoelettronico chiamato "encoder". Il suo funzionamento è semplice: su un disco di vetro sono incise delle tacche che, al passaggio sotto una fonte luminosa (led), vanno ad oscurare o illuminare un sensore elettronico (fototransistore) che genera impulsi elettrici. L'azionamento elettronico trova applicazione sia nei motori a corrente continua (DC) che in quelli a corrente alternata (AC) dove è l'inverter a gestire la variazione di velocità e di coppia erogate dal motore. I motori AC offrono per altro migliori vantaggi applicativi dal momento che, rispetto a quelli DC, presentano vantiggi di: regolazione migliore, non necessità di manutenzione (non ci sono le spazzole), grado di protezione rispetto all'ambiente superiore (possibilità di realizzazioni ad alto grado IP - protezione d'isolamento). L'avvento dei motori brushless (AC sincroni) ha segnato una ulteriore tappa in questo processo evolutivo. Il motore brushless è un motore elettrico a magneti permanenti. A differenza di un motore a spazzole, non ha bisogno di contatti elettrici striscianti sull'albero motore per funzionare. La commutazione della corrente circolante negli avvolgimenti, infatti, non avviene più per via meccanica (tramite le spazzole), ma elettronicamente. Proprio per questo l’inverter elettronico, al contrario del commutatore meccanico, non è fisicamente solidale con la parte rotante. Ciò significa che non è più necessario avvolgere il rotore dal momento che il rotore incorpora i magneti mentre gli avvolgimenti di armatura vengono trasferiti sullo statore. Ciò comporta molteplici vantaggi. In primo luogo l'ingombro è limitato rispetto alla potenza che possono erogare. In termini di efficienza, i motori brushless sviluppano molto meno calore di un equivalente motore in corrente alternata e, pertanto, si dice in gergo che "marciano freddi". Gli avvolgimenti sullo statore di fatto dissipano facilmente il calore generato e permettono di costruire motori "lisci", senza alettature esterne, oppure ,alettandoli, è possibile salire con la coppia erogata senza necessità di ventilazione. Ulteriore vantaggio è dato dalla bassa inerzia del rotore, che si traduce nella possibilità di avere un controllo estremamente preciso sia in velocità che in accelerazione. Infine si riduce notevolmente la necessità di manutenzione periodica. L'evoluzione dei motori brushlless è rappresentata dai motori lineari: compatti, possono essere applicati direttamente sui movimenti ed assicurano un azionamento diretto con forza lineare uniforme, un posizionamento preciso con ampia larghezza di banda, una bassa potenza dissipata, una ridotta forza residua e una più lunga durata, oltre alla possibilità di realizzare accelerazioni estreme, fino a 300 m/s2. In pratica possono sostituire egregiamente gli attuatori lineari laddove serva precisione e rapidità di movimento.

Dai motori alle macchine
Parallelamente all'evoluzione dei motori, anche le macchine, e nel nostro caso le macchine da stampa, hanno conosciuto una progressiva evoluzione. Dagli impianti ad azionamento meccanico si è passati, a partire dal 1990, a quelle "ibride", che prevedevano l'installazione di qualche servo motore per il controllo della tensione in macchina. E' tuttavia con l'inizio del XXI secolo che si assiste alla vera rivoluzione, di cui OMET è protagonista, con il varo delle prime macchine shaftless (ovvero senza albero) e gearless (ovvero senza ingranaggi): la movimentazione meccanica sparisce completamente e viene sostituita con i sistemi elettronici, in cui i dati viaggiano su "bus sincroni" e in cui a controllare i motori sono funzioni matematiche. Si realizzano, cioè, dei servosistemi ad anello chiuso: in essi sono collocati encoder che regolano e misurano la velocità di rotazione e la posizione dell'albero del motore e un controllore PID (Proporzionale-Integrale-Derivato), che acquisisce in ingresso un valore da un processo e lo confronta con un valore di riferimento, controllando il profilo generato e restituendo gli errori agli azionamenti che effettuano le correzioni necessarie. Tipica applicazione di questo sistema è l'albero elettronico (Digital Lock), che si realizza quando due motori devono avere tra loro un sincronismo. Il Drive master invia attraverso un BUS (sincrono) al Drive Slave il riferimento di velocità; lo Slave usa questo riferimento come feed-forward a aggiunge la correzione derivante dall’albero elettrico. Quando poi tale sincronismo interessa più motori, come in una macchina da stampa, si utilizza un Master Virtuale. Un dispositivo (uno degli azionamenti in gioco, un CNC esterno…) genera un segnale di riferimento (velocità di linea) che viene trasmesso come segnale a tutti gli azionamenti, e su di esso avviene il sincronismo. Il segnale può essere tipo “encoder” o, se si utilizza un Bus di campo sincrono, può venire trasmesso direttamente il valore della posizione. Tutto ciò, ovviamente, permette set-up veloci, massima variabilità e flessibilità della linea. Questo sistema si presta all'utilizzo di camme elettroniche, che offrono la possibilità di legare il movimento di un asse relativo al movimento continuo di un asse master. Le coordinate sono definite in un’apposita tabella che dà la posizione relativa dello slave in funzione della posizione dell’asse master. La fasatura si ottiene attraverso un software che effettua una interpolazione lineare tra punto e punto per muovere l’asse slave alla prossima posizione mentre l’asse master cambia di posizione.

OMET TV 841 SL HS: l'elettronica nel tissue
Un esempio di applicazione nelle macchine per il tissue di questo sistema è offerto dalla OMET TV 841 SL HS: in essa sono presenti 4 motori AC controllati da inverter vettoriale con retroazione da encoder, 4 motori brushless lineari e 18 motori brushless rotativi ad alta precisione dotati di elaborazione interna di controllo di velocità con azionamenti multi asse. La comunicazione CNC PLC di gestione macchina avviene tramite rete su base Ethernet. Il Drive Master regola la velocità di linea dei Drive Slave collegati al motore principale, al motore della stazione di goffratura e al motore dello svolgitore. Il sistema di movimentazione dei pacchi prodotti è in camma elettronica: dal master di linea viene passato un segnale encoder che funge da master virtuale per il trasferitore e i motori del carrelli sono sincronizzati su tale master con movimenti in camma elettronica.

Le scelte eco-sostenibili di OMET
Un'ultima considerazione riguarda i motori utilizzati da OMET. Come è noto, la Direttiva comunitaria 604/2009 “Eco design requirement for Electric Motors” stabilisce una serie di concrete indicazioni per limitare l'attuale consumo di energia elettrica dei motori impiegati nell'EU, che nel 2005 era pari a 1067TWh e corrispondeva a un’emissione di CO2 di 427Mt, con una previsione di incremento a 1252TWh entro il 2020. La prima ricaduta è che a partire da 16 giugno 2011, relativamente ai motori AC (motori a induzione, il tipo più comune di motore in commercio) compresi tra 0,75Kw e 300Kw di potenza, dovranno essere commercializzati e installati obbligatoriamente solo motori a efficienza energetica aumentata (IE2). A partire poi dal 1 gennaio 2015, tale efficienza dovrà subire un altro incremento (IE3). Nel Nord America uguali requisiti sono già stati attivati (legge federale EISA “Energy indipendece & security act” – 2007) con anticipo rispetto all’Europa. OMET ha deciso, da fine 2011, di impiegare solo motori asincroni (non a variazione di velocità) della classe energetica IE3 e motori con inverter della classe energetica IE2, dunque con largo anticipo sui tempi. Inoltre su tutte le macchine saranno progressivamente adottati sistemi con DC-BUS in comune, in cui i motori che frenano danno energia a quelli che accelerano. Infine sono allo studio sistemi di ventilazione con Inverter (parte asciugamento) in modo da ottimizzare sia il consumo energetico dei motori (ventilatori con velocità proporzionale alla V di linea), sia il consumo energetico degli elementi di riscaldo, così da consumare meno energia.