Senza catena: TTX-ACC® un sistema di trasporto aereo superflessibile, barra per barra

In TTX (sede centrale in Wisconsin, USA), ci dedichiamo alla progettazione e alla produzione di linee industriali di trattamento delle superfici, sistemi di movimentazione dei materiali, impianti per il trattamento delle acque di processo e delle acque reflue. In questo articolo vogliamo condividere una delle nostre più recenti innovazioni, nel campo dei sistemi di movimentazione dei materiali, applicabile in molti settori industriali e, naturalmente, nell’industria dei trattamenti industriali delle superfici. Lo chiamiamo TTXACC®, Automated Carrier Conveyor, essendo un sistema di trasporto completamente automatico. Faremo una presentazione generale, con l’obiettivo di far conoscere un’innovazione industriale che riteniamo importante, convinti che sia vantaggioso per tutti raggiungere livelli tecnologici più elevati.

Il sistema TTX-ACC® è una soluzione flessibile, sicura ed economica, per la movimentazione dei materiali. Può essere utilizzato per qualsiasi tipo di produzione, finitura e assemblaggio, anche connettendo tutte queste fasi contemporaneamente: ha molteplici applicazioni.

L’abbiamo progettato tenendo conto delle diverse sfide poste dai nostri clienti, il che ci ha permesso di migliorare e innovare ed espandere le opzioni che offriamo per risolvere le loro esigenze, a partire dai sistemi di trattamento delle superfici e verniciatura, coinvolgendo tutti i processi precedenti e quelli posteriori. Quella che presentiamo è una realtà industrializzata, non un mero concetto di innovazione: è una soluzione già presente sul mercato, di cui esistono applicazioni concrete, sviluppate con clienti con esigenze specifiche e diverse, e che ci ha portato risultati sorprendentemente positivi.

Fondamentalmente, il sistema è stato sviluppato intorno a concetti semplici: travi ad “I”, assenza della o delle catene. Di fatto, il cuore del sistema è la barra di trasporto (di pezzi o bilancelle) totalmente autonoma, con trazione su ruote, guidato da una monorotaia composta da travi ad “I” e semplici scambi, come siamo abituati a vedere nelle linee ferroviarie.

Il concetto del trasportatore senza catena non è una novità, ciò che è nuovo è il concetto di estrema semplificazione e gestione che ci ha guidato nel suo sviluppo, che porta più benefici rispetto ai “mal di testa” tipici dei sistemi di trasporto complessi. Per creare una soluzione di valore, quando abbiamo iniziato a progettare il TTX-ACC® ci siamo posti 4 obiettivi, che coincidono con 4 requisiti principali che le aziende con cui abbiamo parlato hanno confermato considerare molto importanti:

Ebbene, tenendo conto dei 4 obiettivi sopra menzionati, approfondiamo qualche informazione relativa a questo innovativo sistema di movimentazione materiali.

Ogni barra di trasporto (portapezzi o bilancelle, di seguito “barra”) ha un proprio controllo di coppia, cioè il suo motore con la sua batteria (che fornisce l’energia di movimento). Ogni barra è dotata di un sistema di sicurezza (scanner/laser, per il rilevamento tempestivo di potenziali collisioni) che la blocca istantaneamente, quando necessario, senza fermare le barre operative nelle altre zone della linea. Ciascuna barra dispone inoltre di spia luminosa (LED) e allarmi audiovisivi. Diamo un’occhiata più da vicino: la fig. 5 mostra una vista laterale della barra.

Come detto, ognuna ha il proprio controllo di coppia individuale. Abbiamo già visto altre soluzioni di trasporto e movimentazione dei materiali senza catena, dove vengono utilizzati altri meccanismi di propulsione, di solito motori installati lungo la linea, che producono esattamente il movimento che stiamo cercando. Il nostro progetto prevede invece che ogni barra abbia il proprio motore, il che significa che è totalmente indipendente: non abbiamo bisogno di avere l’intera linea di lavoro – o l’intera linea di motori – in movimento. In questo modo la barra è non solo totalmente indipendente, ma anche totalmente programmabile, in modo che vada dove ci serve e alla velocità che vogliamo. Ovviamente, ciascuna barra segnala il suo movimento sullo schermo di controllo e programmazione e, per la sicurezza dei lavoratori dell’area in cui è installato il sistema, segnala il movimento visivamente tramite luce di sicurezza e allarme acustico (come siamo abituati a vedere e ascoltare in fabbrica con i muletti). Un sistema di rilevamento preventivo di possibili ostacoli (lavora anche il carico eccede le dimensioni della barra), ferma la barra per tempo (o la fa spostare o retrocedere, secondo quanto programmato).

Il sistema è silenzioso. Ci si dimentica del concerto delle catene (per alcuni il rumore delle catene in fabbrica è musica, dovranno farne a meno!), del circuito di lubrificazione e di oli e grassi che, nelle linee di finitura, possono compromettere la qualità delle superfici dei pezzi trasportati.

ENERGIA

Il sistema, o meglio ogni barra, dev’essere alimentata elettricamente. Per questo è stato progettato un alimentatore chiuso: non c’è una linea elettrica (come nel caso di un treno o una metropolitana): l’alimentazione avviene con batterie individuali (per barra), completamente chiuse, isolate e impermeabili, completamente sicure (non possono generare scariche o cortocircuiti): il motore di ogni barra usa, infatti, l’energia di una batteria al litio ricaricabile (tipo AGM, senza acido in fase liquida, che invece impregna un materassino di microfibra di vetro).

Queste batterie si caricano 5 volte più velocemente e sono molto più leggere di una batteria “allagata” tradizionale, non soffrono del problema della solfatazione, e non sono sensibili alle vibrazioni. Fornisce meno energia di una batteria tradizionale, ma offrono una resistenza molto bassa, quindi erogano molta corrente nell’unità di tempo, il che è un grande vantaggio nei tipici cicli di avvio/arresto della barra. Sono batterie che permettono di progettare sistemi molto agili, efficaci, modulari e leggeri (ogni barra può così caricare più peso).

Tenendo conto della totale autonomia di ogni barra e dell’architettura fisica del sistema di trasporto (travi a I), risulterà più chiaro perché il sistema è completamente modulare e facilmente espandibile.
Naturalmente, anche un trasportatore a catena può essere ampliato o modificato, ma si tratta sicuramente di un’operazione più complessa.

Ciascuna catena, inoltre, ha dei limiti in termini di aumento di peso, e normalmente devono essere modificati o cambiati anche il motore o i motori.

Il nostro sistema permette semplicemente di inserire più barre a seconda delle necessità, e senza fermare tutto il sistema di trasporto. Se la linea ha bisogno di essere estesa, richiede interventi molto semplici, è sufficiente aggiungere alcune travi con la loro struttura di supporto, una rapida modifica al lay-out nel centro di programmazione e controllo, e questo è tutto.

L’uso dell’energia di ogni barra è sempre la più efficiente (è gestita da inverter) ed è indipendente dalle dimensioni della linea. Ogni barra è stata progettata per passare al di fuori delle fasi attive (tunnel di granigliatura, di pretrattamento, e forni).
Nel caso dei forni, ciò significa che non si consuma calore per riscaldare la catena, un inutile consumo di energia, ancora più vero quando siamo di fronte a trasportatori a catena per carichi molto pesanti.

CARICHI E CICLI PERSONALIZZATI

Siccome ogni barra è completamente indipendente, ne viene semplificato il lavoro di programmazione del reparto di trattamento delle superfici, ancor più se siamo di fronte a una linea di trasporto che collega i diversi reparti di produzione, trattamento, assemblaggio.

La flessibilità che offre un sistema di barre indipendenti, in particolare se lo confrontiamo con un sistema monorotaia, è chiara e non ha bisogno di molte spiegazioni: il movimento e la velocità di ogni barra non dipende dalla catena, possiamo fermarne una per il tempo che ci serve – o metterla in un polmone, di fianco alla linea o sopra o sotto – mentre le altre barre continuano il loro lavoro; possiamo rallentarla o velocizzarla, il tutto senza dover modificare gli altri flussi di barre. Questo significa, inoltre, che non è necessario avere barre vuote in linea.

Rispetto a un sistema Power&Free (che pure produciamo), il fattore di differenza è la semplificazione dell’architettura del sistema e la riduzione degli spazi occupati: non ci sono circuiti di ritorno delle catene, e non c’è complessità dei meccanismi; non c’è bisogno di dividere la linea in circuiti in base alla loro velocità (tipicamente, “lento” e “veloce”, eventualmente un terzo circuito “medio”). Il sistema TTX-ACC® è composto da binari e scambi, se si vuole, ascensori/discensori (evitando le salite e discese dei convogliatori tradizionali), tutti realizzati con travi a “I”. Le barre possono muoversi lateralmente, fare curve a 90°, spostarsi su un’altra “rotaia” per mezzo di semplici intersezioni, muoversi verticalmente. Lo spazio occupato si ottimizza totalmente. La velocità (e la direzione) di ogni barra è programmabile, una a una.

La ricarica delle batterie si effettua secondo un principio “opportunista”, ogni barra sfrutta le zone di ricarica automatica quando più conveniente, ad esempio, mentre si sta fermi per rispettare i tempi di una particolare fase del processo. Nel caso di linee a vasche, i sistemi tradizionali usano uno o più carriponte dotati di gru che permettono l’immersione dei pezzi, lasciando la barre sulle vasche di processo, e mentre si compie il tempo di ciclo previsto dalla vasca, il carroponte va a prendere un altra barra per depositarla in un’altra vasca. A volte è necessario utilizzare 2 o più carriponte, il che complica la programmazione e, peggio ancora, la riprogrammazione, quando necessario a causa di un cambiamento nel tipo di carica (tipo di pezzi) o di processo. Con il sistema TTX-ACC®, semplicemente non ci sono carriponte, ogni barra è indipendente e va secondo il suo programma.

Queste caratteristiche permettono da un lato di rendere flessibile la progettazione dell’impianto, dall’altro di programmare ogni barra secondo la sua specifica ricetta di produzione. I tempi di fermo macchina si riducono drasticamente, in quanto ogni barra può essere programmata in modo indipendente e si può impostare il programma più efficiente in base alle diverse fasi di ogni processo o carica. Con questo sistema non ci sono vuoti nel flusso produttivo.

Nella figura si vede il layout di un caso reale di utilizzo del sistema TTX-ACC®. In questo caso è stato progettato per organizzare tutta la logistica del flusso produttivo, a partire dalle fasi di produzione, passando dalla zona di trattamento delle superfici, fino all’assemblaggio finale.

In conclusione, riteniamo che la movimentazione dei materiali costituisca un’area di opportunità per ottimizzare e tracciare qualsiasi processo di produzione, compresi naturalmente i processi di trattamento delle superfici. La soluzione che offriamo è caratterizzata da altissima flessibilità d’uso e di programmazione, e in TTX (EE.UU, Messico, Brasile) siamo aperti ad analizzare, insieme, casi specifici che possono presentarsi in ogni fabbrica, sfruttando l’agile architettura di progettazione che è stata sviluppata proprio per questo scopo.