I parametri che caratterizzano l'alimentatore
Oltre al meccanismo di presa della lamiera, i parametri che differenziano gli alimentatori sono la precisione nel posizionamento, la forza di trascinamento, la velocità, gli spessori e le larghezze lavorabili, i materiali lavorabili e la pressione specifica applicata al nastro, i consumi e la possibilità di programmare i passi.
I paragrafi che seguono prenderanno in esame ciascuno di questi punti; fatto ciò saranno presentati nel dettaglio quattro tipi di alimentatori a rulli e a pinze, con i dati tecnici che ne descrivono il comportamento.
Precisione di posizionamento
Ogni tipo di alimentatore, secondo il meccanismo impiegato, consente di raggiungere una determinata classe di precisione, esprimibile in centesimi di millimetro negli alimentatori a pinze o in decimi di millimetro per metro di alimentazione. Quest’ultimo dato è particolarmente indicativo nel caso degli alimentatori a rulli.
Forza di trascinamento
La forza di trascinamento è un parametro complesso, variabile durante il movimento del nastro. I cataloghi riportano la forza massima o la forza in spostamento continuo. La forza massima si calcola sempre ad alimentatore fermo: infatti nel caso di azionamento con motore elettrico il motore si trova in condizioni di coppia massima, nel caso sia presente un cilindro pneumatico (o idraulico) la pressione agente sullo stantuffo è massima a stantuffo fermo.
La forza di trascinamento massima ha sempre un limite superiore nella forza di attrito massima generata dal meccanismo di presa. Essa è legata infatti alla forza normale, esercitata da pinze o rulli sulla superficie del nastro, attraverso il coefficiente di attrito:
(Forza di trascinamento massima) = (Coefficiente di attrito) x (Forza normale)
Il coefficiente di attrito varia con il materiale da alimentare, col suo rivestimento e col materiale scelto per le superfici di presa, che possono essere lisce oppure zigrinate. In questo secondo caso l’attrito può aumentare di molto ma la superficie del materiale lavorato può risultare deteriorata. Il materiale risulta tanto meno segnato quanto più è duro. Questi si impiegano per lamiere spesse, materiali con alto limite di snervamento o per nastri che, lavorati, non hanno funzioni estetiche.
Velocità di trascinamento
Nel valutare la velocità di alimentazione è fondamentale comprendere esattamente le prestazioni dichiarate nei cataloghi. Ad esempio le velocità massime di alimentazione, non tengono conto delle partenze e delle fermate programmate (figura 8) dell’alimentatore. Altre volte viene fornito solamente il numero massimo di colpi al minuto.
Fig. 8 - Velocità istantanee nel ciclo di lavoro di un alimentatore (diagramma indicativo “velocitàtempo”).
Il secondo ciclo di lavoro evidenzia le rampe ad “S” di accelerazione e decelerazione.
Quando si applica l’alimentatore ad una pressa meccanica è utile disporre di un diagramma (Cicli/min – Corsa) che riporta curve diverse a seconda dell’angolo di alimentazione: in genere 90°, 180° o 270° su una rotazione di 360° di una pressa meccanica (figura 9).
Fig. 9 - Angoli di alimentazione (su 360° di rotazione di una pressa meccanica)
Nel grafico in figura 10 si vede che, al crescere dell’angolo di alimentazione, la curva Cicli al minuto – Corsa si sposta verso l’alto, quindi verso velocità di alimentazione superiori.
Fig. 10 - Diagramma “colpi al minuto-corsa” per alimentatori elettronici a rulli serie media, per 3 diversi angoli di alimentazione della pressa.
Se invece si applica l’alimentatore ad una pressa idraulica è da tenere conto che il nastro deve rimanere fermo per tempi macchina dipendenti dall’idraulica della pressa. Per questo motivo è più utile considerare la velocità media di alimentazione, data da:
(Velocità media) = (Cicli al minuto) x (Corsa)
In alcuni cataloghi di alimentatori questi diagrammi sono ricavati per alimentatore senza nastro e scollegato dalla pressa; lavorando con gli stessi numeri di cicli con il materiale inserito si avrebbero però perdite in precisione dovute agli slittamenti del materiale sotto le superfici di presa. Durante la produzione, con nastro inserito e alimentatore collegato alla pressa, si possono avere velocità pari anche a metà di quelle dichiarate se si vuole avere una precisione accettabile sul nastro.
Spessori e larghezze lavorabili
Lo spessore lavorabile è funzione della larghezza del nastro, del meccanismo di presa, della forza di trascinamento massima e della tensione di snervamento del materiale da alimentare. Lo spessore massimo lavorabile è espresso dai costruttori in millimetri per una larghezza definita e per lamiera di acciaio (vale naturalmente anche per l’alluminio, che ha tensione di snervamento inferiore).
Poiché lo spessore massimo varia con la larghezza del nastro, molti costruttori usano definire una sezione trasversale massima della lamiera in mm2 ; spessore e larghezza della lamiera sono ritenuti inversamente proporzionali. In alternativa a questi dati possono essere forniti diagrammi che riportano su un asse la larghezza e sul complementare lo spessore della lamiera (figura 11).
Fig. 11 - Diagramma “larghezza-spessore alimentabile” per un alimentatore elettronico a rulli di serie leggera, media e pesante.
Lo spessore massimo come funzione della larghezza disegna in questo piano una retta inclinata. Lo spessore massimo assoluto è una retta orizzontale mentre la larghezza massima è una retta verticale. Le lamiere con larghezze e spessori racchiusi tra queste tre rette e gli assi cartesiani sono lavorabili.
Alcuni costruttori differenziano infine gli spessori alimentabili a seconda della tensione di rottura o di snervamento del materiale (espressa in N/mm2). Ove non altrimenti specificato, lo spessore massimo va riferito a lamiera di acciaio.
Materiali alimentabili e pressione specifica
I materiali alimentabili variano a seconda del meccanismo di presa poiché la forza applicata normalmente al nastro per il suo trascinamento si distribuisce su superfici più o meno grandi (vedi figura 12).
Fig. 12 - Distribuzione delle forze in alimentatori a pinze e a rulli
Per questa ragione negli alimentatori a pinze i costruttori aumentano di proposito l’area di presa per diminuire la pressione delle pinze sul materiale (soprattutto per trattare nastri rivestiti).
Nel caso estremo dell’alimentatore a rulli la forza si distribuisce teoricamente lungo una linea. La pressione specifica è molto elevata e limitata solo dalla deformazione del materiale e del rullo; inoltre la pressione diminuisce al crescere del diametro di quest’ultimo. Con rulli o pinze opportunamente sagomati (figure 2 e 13) è possibile posizionare sotto pressa profilati metallici e plastici (sia estrusi che ottenuti con profilatura a rulli), filo metallico o vergella.
Fig. 13 - Profilati alimentabili con forme particolari di pinze o rulli
Con gli alimentatori a pinze è possibile anche alimentare reti metalliche.
Potenze installate e consumi
Quasi tutti i modelli di alimentatori necessitano di alimentazione elettrica e/o di una sorgente di aria compressa. Fanno eccezione gli alimentatori azionati da stantuffi idraulici e gli alimentatori meccanici, che ricavano l’energia necessaria al loro funzionamento direttamente dal moto della pressa.
Nel caso sia necessaria alimentazione elettrica i cataloghi riportano le potenze installate in kW mentre se l’alimentatore abbisogna di aria compressa viene indicato il consumo in NL/minuto o NL/ ciclo (Normal Litri: sono la quantità di aria compressa moltiplicata per la pressione assoluta del circuito di alimentazione, in atmosfere assolute).
Programmazione dei passi
Il tipo di lavoro che si deve eseguire condiziona la scelta dell’alimentatore: in particolare se si devono alimentare lunghezze sempre uguali (alimentatori pneumatici o in volta (tutti gli alimentatori elettronici).
In figura 14 in alto si vede una lavorazione ottenibile con un alimentatore pneumatico o meccanico che lavora a passo fisso: le pinze si muovono tra due battute meccaniche e possono alimentare ogni volta lunghezze sempre uguali.
Sempre nella stessa figura ma in basso si vede un esempio di lavorazione eseguibile con un alimentatore elettronico a rulli o a pinze: nello stesso ciclo di lavoro si impostano lunghezze diverse, programmabili e gestite da un controllo numerico.
Fig. 14 - Lavorazioni a passo fisso e variabile