Gli orologi meccanici rappresentano in effetti un anacronismo, in quanto non sono più realmente necessari per misurare il tempo. Tuttavia, la domanda rimane alta. Molti acquirenti non cercano solo un gioiello da polso di prestigio, ma apprezzano anche la straordinaria raffinatezza della meccanica di precisione dei propri orologi. Questa raffinatezza si basa su un artigianato sofisticato che è stato tramandato di generazione in generazione per secoli, principalmente in Svizzera, dove si trovano la maggior parte dei grandi nomi del settore.
Cluster per tecnologia all'avanguardia
Oggi queste aziende producono i propri articoli in quantità impossibili da elaborare per un semplice laboratorio artigiano - un orologiaio fabbrica interamente l'orologio, dalla A alla Z. Sebbene le fasi di lavoro più importanti siano ancora eseguite manualmente, le attività di lavorazione sono suddivise in diversi processi. In molti passaggi gli operai specializzati sono supportati da macchine che in una certa misura automatizzano il processo.
Una di queste macchine è la stazione di assemblaggio di Precitrame Machines. L'azienda svizzera ha sede a circa 900 m sul livello del mare a Tramelan, una piccola città nel Giura bernese, in prossimità di alcuni dei produttori di orologi più famosi al mondo.
La regione è anche un tipico cluster di campioni nascosti per la meccanica di precisione, meccatronica ed ingegneria meccanica. Dozzine di aziende coinvolte nella produzione di orologi, si trovano nelle immediate vicinanze. Esse presentano le stesse caratteristiche dei grandi nomi dell'orologeria: prodotti di altissima qualità e tecnologie tra le migliori al mondo nei rispettivi settori.
Leader mondiale nel settore della tecnologia
Precitrame produce macchine per il trasferimento rotativo e la finitura per la produzione meccanica di precisione di qualsiasi tipo, nonché la stazione di assemblaggio per la fabbricazione di orologi sopra menzionata. Quando la macchina é "chiusa" si può vedere una superficie di lavoro con una piccola apertura circolare situata nella parte centrale frontale. È qui che l'orologiaio riceve il meccanismo per realizzare la fase successiva di assemblaggio. Una volta completato questo passaggio, l'orologiaio lo ripone nuovamente nello stesso posto. Il pezzo viene ora trasportato sotto la copertura, mentre il successivo arriva per essere lavorato.
Mini-fabbrica sotto l’alloggiamento
Sotto la copertura si trova qualcosa che assomiglia alla versione in miniatura di una fabbrica di assemblaggio. Numerosi nastri trasportatori scorrono uno vicino all’altro. Questi permettono di spostare i pezzi in avanti o indietro, di farli passare da una serie di scambi e di indirizzarli su diverse traiettorie in base all'attuale fase di lavorazione in corso.
Ad ogni modo, tutti i meccanismi arrivano in un caricatore situato nella parte posteriore della stazione. Questo caricatore li solleva dal nastro trasportatore per dirigerli verso un processo automatizzato. Questo processo può includere, ad esempio, l'applicazione di una goccia di olio microscopica in una posizione specifica. Tuttavia, la principale responsabilità di questa unità è innanzitutto la garanzia della qualità. Sistemi sofisticati consentono qui di verificare che i processi di assemblaggio siano stati eseguiti con il livello di precisione desiderato.
Gli strumenti di misurazione ottica e acustica sono utilizzati in particolare per misurare l’andamento e l'ampiezza dell’elemento regolatore o per verificare l'integrità dei componenti. I dati di misurazione vengono automaticamente registrati e trasferiti utilizzando il sistema di bus CANopen. Un piccolo codice QR posizionato sul supporto del pezzo consente di associarlo ad un orologio specifico. È quindi possibile documentare in modo completo tutte le fasi di assemblaggio eseguite su questa stazione per ogni singolo meccanismo.
Accelerazione morbida
Sollevare un pezzo dal nastro trasportatore e guidarlo verso una fase del processo può sembrare facile, tuttavia questa procedura presenta una serie di sfide tecniche. I delicati meccanismi sono infatti posati sciolti sui propri supporti piatti. Qualsiasi movimento improvviso potrebbe quindi farli cadere, danneggiarli ed interrompere il flusso di processo. Allo stesso tempo, considerate le piccole dimensioni, le distanze qui percorse sono considerevoli. La corsa verticale del caricatore, per esempio, è di oltre 20 centimetri. Questo non deve però ritardare il ciclo dell'intera macchina. Di conseguenza un’esecuzione lenta, e quindi sicura, dei singoli processi non è sufficiente.
Inoltre, tre processi devono essere sincronizzati con precisione: il pallet di trasporto con il supporto del pezzo viene spostato verso la pinza lungo un asse orizzontale. Questa afferra il supporto e lo muove verticalmente verso l'alto. Da lì, la pinza si sposta orizzontalmente verso la stazione di misurazione in cui viene eseguita la routine pianificata. Per ciascuno di questi movimenti è necessario un profilo perfettamente coordinato: iniziare lentamente, accelerare dolcemente, frenare con attenzione, quindi terminare il processo a velocità ridotta. FAULHABER ha sviluppato una soluzione su misura per l’azionamento dei tre assi.
Il suo nucleo è costituito da un servo motore brushless CC con tecnologia a 4 poli della serie 2250 BX4. Un encoder integrato con sensore di Hall invia un preciso segnale di posizione al controllo fornendo così la base per processi riproducibili. Il motore per l'asse verticale è inoltre dotato di un freno per regolare con precisione la decelerazione in seguito all'accelerazione. In caso di un malfunzionamento del processo dovuto, ad esempio, a un'interruzione di corrente, il freno mantiene anche la posizione specificata e impedisce alla pinza di cadere.
Tre milioni di cicli di prova
Una vite conduttrice con una filettatura particolarmente ripida sviluppata appositamente per questa applicazione dalla filiale MPS di FAULHABER consente di trasferire la forza del motore su tutta la lunghezza. Test di resistenza complessi hanno permesso di determinare il materiale ideale per il dado che si muove avanti e indietro sulla vite conduttrice: dopo tre milioni di cicli, il polimero termoplastico PEEK ultra resistente (utilizzato anche per gli impianti medici) si è dimostrato il più adatto.
L'esecuzione dei singoli movimenti è assicurata dal generatore di profili grazie ad un software integrato nel servoazionamento dei motori. I parametri sono stati ottimizzati dagli esperti di FAULHABER direttamente a Tramelan per questa speciale applicazione. Il servomotore 2250 BX4 è il più piccolo sul mercato in grado di svolgere questo compito complesso. Esso soddisfa anche gli altri requisiti tecnici della stazione di assemblaggio. È azionato da un MCBL 3002 S - un servocomando estremamente compatto per motori brushless CC.
Grazie al suo design compatto, viene utilizzato un altro MCDC 3002 S come nodo aggiuntivo CANopen del sensore.
Il motore 2232 BX4 CxD è stato utilizzato per gli assi orizzontali. Qui, l'intera elettronica con interfaccia CANopen è integrata nel motore stesso - una caratteristica speciale nella classe da 22 millimetri.
L'intera macchina corrisponde alle dimensioni di lavoro abituali di questo settore e il suo design è opportunamente compatto e filiforme. Dovendo includere fino a tre caricatori, lo spazio risulta ancora più limitato. L'unità pinza che si muove su tutti e tre gli assi pesa comunque più di 600 grammi. L'azionamento deve quindi fornire le massime prestazioni in un volume minimo. Precitrame e i suoi clienti finali sono soddisfatti della buona collaborazione con il fornitore di azionamenti: “Gli esperti di FAULHABER hanno lavorato con grande impegno allo sviluppo di questa soluzione. Oltre ad un prodotto eccellente abbiamo anche ricevuto un ottimo supporto tecnico che ha contribuito a rendere la nostra stazione di assemblaggio un modello di successo”.
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