Airmation ECP è un’azienda di ingegneria specializzata nella produzione di circuiti per la gestione dei liquidi “difficili”, macchine per la sverniciatura esclusivamente ad acqua, manuali e robotizzate, macchine di verniciatura speciali. in questo articolo si presentano le caratteristiche salienti di una di queste macchine speciali.

Abbiamo recentemente progettato, fabbricato, collaudato e installato una “macchina” di verniciatura per l’applicazione completamente automatica di rivestimenti funzionali – primer d’adesione metallo/gomma – su pezzi di geometria circolare e di diametri differenti. Si tratta di flange a cui successivamente vengono incollate guarnizioni di tenuta in gomma, destinate a costituire insiemi più complessi destinati all’industria automobilistica. La macchina che qui presentiamo è stata la prima di una serie che stiamo installando nelle sedi dell’azienda nostra cliente in differenti continenti, pertanto nella progettazione abbiamo posto estrema attenzione alla rapidità di set-up e messa in marcia e a semplificare le operazioni di manutenzione ordinaria, in modo da evitare nostri interventi diretti.

Obiettivi tecnici

Tecnicamente, gli obiettivi posti dal cliente erano i seguenti:

  • l’applicazione di spessori perfettamente uniformi di un prodotto funzionale monocomponente sulle superfici d’interfaccia (esterne e interne) tra flangia e gomma
  • la gestione dell’intero processo con una sola persona e, in prospettiva, la gestione non presidiata del processo
  • la produzione di un numero definito e costante di pezzi nell’unità di tempo.
La “macchina”

Per soddisfare contemporaneamente i tre principali requisiti sopraesposti è stato necessario progettare una macchina con movimento circolare, senza catene, solida e perfettamente collaudata prima dell’invio e installazione nella fabbrica del cliente. Soddisfa i requisiti Atex.
I mandrini di posaggio dei pezzi sono motorizzati (ruotano alla velocità programmata nelle diverse fasi di processo); i posaggi sono gestiti in modo automatico, per processare le flange delle diverse dimensioni (diametri da 80-120 e 120-400 mm). È possibile verniciare le flange a “pacchetto”: un sensore legge l’altezza del pacchetto e regola i ventagli delle pistole automaticamente, per assicurare sempre l’omogeneità di spessore e quantità di vernice applicata su ogni flangia del pacchetto. La macchina qui presentata è dotata di 12 mandrini rotanti, la serie conta anche con macchine a 18 mandrini rotanti.
I motori della tavola circolare e dei mandrini sono controllati singolarmente, per dare origine alle diverse “ricette” d’applicazione, a seconda del tipo di pezzo e per eventuali futuri cambi del prodotto applicato.

Applicazione

Il prodotto applicato è gestito mediante controlli di pressione e portata, mediante apparecchiature di nostra progettazione e fabbricazione.
Analogamente, sono di nostra produzione le pistole, misto aria. In questo caso le pistole sono collocate in postazioni fisse. Abbiamo progettato e prodotto le pistole e le loro teste in modo da rendere omogenee velocità e pressioni d’arrivo del prodotto sulle superfici circolari. Inoltre, le pistole sono dotate di ricircolo in testa, in modo tale che le vernici siano sempre in circolazione, a spruzzo chiuso. Il circuito vernici di ciascuna pistola è dotato di basetta a innesto rapido, in modo da facilitare le operazioni di manutenzione del corpo pistola (per esempio, il suo cambio istantaneo con uno già pronto per la sostituzione). È dotato di 5 “entrate”, una per il flusso prodotto in entrata, una in uscita; una per l’atomizzazione primaria, una per l’on-off e una per l’impronta o ventaglio.
L’intero circuito vernici può essere termostatato. Non è il caso della macchina qui presentata, che tuttavia è dotata, come tutte le macchine di questa serie, di serbatoio vernici in acciaio inox “incamiciato” e termostatato con acqua (alla temperatura necessaria per condizionare e mantenere la temperatura vernice negli intervalli ottimali, indipendentemente dalle condizioni esterne). Insieme al ricircolo continuo della vernice, consente di ottenere una viscosità stabile e, quindi, un’applicazione stabile nel tempo.
All’interno della macchina sono state ricavate differenti sezioni: preparazione, applicazione, appassimento, applicazione, polimerizzazione, servite da un circuito di diffusione del calore capace di mantenere le diverse sezioni a temperature controllate e uniformi, indipendentemente dalle condizioni ambientali esterne alla macchina. Le due sezioni d’applicazione sono a disposizione per l’applicazione di due mani successive sulla stessa area di superficie, oppure per applicare il prodotto sia all’esterno che all’interno delle flange.
Gli spessori applicati sono controllati mediante velocità di rotazione pezzi e pressioni (vernice e aria d’atomizzazione), che regolano le quantità di vernice erogata da ciascuna pistola.
La macchina è predisposta per poter utilizzare una o due pompanti, in modo da poter effettuare rapidamente l’eventuale cambio prodotto. Non è il caso di questa macchina, tuttavia abbiamo previsto la possibilità d’installare un sistema capace di gestire in linea prodotti bicomponenti, per esempio PU.

Automazione e stabilità del processo

Per questa applicazione il processo è passo a passo, ma la macchina può funzionare anche in continuo, essendo regolabile per ogni parametro relativo alle velocità relative dei motori e, come visto prima, l’applicazione vernici. Le pressioni sono regolate con precisione da PLC nell’intervallo tra 0,4 e 1,3 bar, così come la portata vernici, controllata in mL da regolatori volumetrici a ultrasuoni. A seconda del prodotto applicato si fissano delle soglie d’allarme, in modo da essere sicuri di applicare sempre le quantità preimpostate di prodotto.
Tra sistema pompante e pistole, oltre alla cura progettuale del sistema filtrante multistadio (ad alta pressione, nell’intervallo 10-20 bar, a seconda del tipo di prodotto) accorpiamo degli stabilizzatori di pressione che non usano membrane teflonate o sfere di contropressione, ma soffietti a formazione idraulica, che consentono di mantenere la pressione costante per intervalli di tempo molto lunghi, anche quando si gestiscono materiali molto densi. I manometri per il controllo delle pressioni sono barrierati e precaricati a liquidi incomprimibili, in modo che non ci sia la possibilità alle vernici di entrare nel meccanismo di lettura e inficiarne l’accuratezza (richiedono una pulizia di sicurezza a intervalli lunghi, 6 mesi). Al controllo elettronico (sono connessi al PLC, a sua volta al sistema di tracciabilità e, se presente nell’azienda del cliente, al sistema di gestione dati i4.0) e relativo allarme di superamento degli intervalli previsti, consentono il controllo visuale da parte dell’operatore della macchina.
In definitiva, il controllo fine delle pressioni alle pistole (vernice e aria) ci consente di ottenere un’applicazione qualitativamente stabile e l’applicazione delle quantità esatte, in ogni momento.

Manutenzione

Come detto in premessa, abbiamo lavorato per sviluppare una macchina robusta, con componentistica facilmente reperibile sul mercato e sostituibile. Gli interni sono tutti rivestiti con un prodotto antiaderente, in modo da poter effettuare cicli di pulizia rapidi, utilizzando solo aria compressa.

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