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SKF Machine Tool Observer MTx

La SKF ha realizzato l’SKF Machine Tool Observer MTx, un sistema autonomo di registrazione dati e rilevamento guasti, destinato in modo particolare alla sorveglianza delle macchine utensili e dei relativi mandrini.

Autore:
Leopold Deinhofer,
Product and Business Development Manager, SKF Condition Monitoring Centre Steyr, Austria

 

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Sintesi

Nella fabbricazione di grandi volumi di prodotti di precisione che caratterizza le industrie automobilistiche e aerospaziali, le machine utensili e i relativi mandrini devono operare con grande efficienza e continuità per consentire il raggiungimento degli obiettivi economici e qualitativi. L’SKF Machine Tool Observer MTx è un sistema sofisticato per il monitoraggio dei parametri maggiormente critici delle macchine. Abbinato a un software sensibile, consente alle aziende OEM e gli utilizzatori finali di tenere sotto controllo molte machine contemporaneamente, risparmiando sui costi conseguenti ai guasti prematuri.

 

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SKF Machine Tool Observer MTx

L’industria ha un crescente bisogno di incrementare produttività, precisione, affidabilità e disponibilità del macchinario. Pertanto, diventa sempre più impellente evitare fermi macchina non programmati, adottare misure efficaci di manutenzione e promuovere migliorie nella qualità e nei processi di lavorazione. L’SKF Machine Tool Observer MTx è un sistema autonomo di registrazione dati e rilevamento guasti, che offre vari vantaggi alle aziende OEM e agli utenti finali e che può essere facilmente integrato sia nelle macchine di nuova costruzione sia in quelle già in uso.

L’SKF MTx registra le misurazioni sulle machine utensili ottenute tramite un’ampia gamma di sensori, acquisendo dati di vibrazione, velocità, temperatura e umidità, oltre che di movimenti radio-assiali dell’albero e di continuità del flusso d’olio nei sistemi di lubrificazione. Se i valori rilevati superano i limiti impostati, il sistema di controllo della macchina e quindi l’utilizzatore ricevono un segnale d’allarme. Il momento in cui si verifica un superamento dei limiti o un guasto al mandrino viene registrato con precisione unitamente al valore riscontrato, mentre il tutto viene memorizzato in modo permanente su una memoria flash.

L’SKF Machine Tool Observer MTx può registrare dati per un periodo superiore ai dieci anni. In caso di un’anomalia i sensori ad alta velocità riescono ad arrestare la macchina entro pochi millisecondi, mentre un sistema di e-mail invia immediatamente un segnale all’operatore affinché intervenga.
Un sistema di accesso su più livelli assicura ai dati registrati un grado elevato di attendibilità e comprende un pacchetto di software client-server per la visualizzazione, la distribuzione e l’amministrazione dei dati.

L’SKF Machine Tool Observer MTx offre notevoli vantaggi sia alle aziende OEM sia agli utilizzatori finali, in particolare:

  • aiuta a evitare fermi macchina imprevisti e costosi
  • consente la piena tracciabilità degli eventuali incidenti
  • è facile da installare sia sulle macchine nuove sia su quelle esistenti
  • migliora l’affidabilità e prolunga il periodo di utilizzo del macchinario
  • favorisce il miglioramento della manutenzione predittiva, della qualità e dei processi
  • fornisce un feedback sulle prestazioni complessive del macchinario.

L’hardware
Il nuovo dispositivo autonomo per la registrazione dei dati e il rilevamento delle situazioni di emergenza (fig. 1) controlla attivamente, acquisisce e registra la storia e gli eventi anomali dei mandrini delle macchine utensili. Il sistema è costituito da circuiti micro-controllati e memorizza i dati in tempo reale. Gli elaboratori di segnale permettono una frequenza di acquisizione dati di 200 kHz, il che significa che ogni 5 µs l’SKF MTx legge gli input e campiona i dati. Ogni 10 ms i processori immagazzinano i dati nella memoria flash integrata e quindi il sistema può rilevare qualsiasi situazione anomala. Il dispositivo è compatibile con un ampia gamma di sensori, con possibilità di collegarne 14 contemporaneamente. Ognuno dei 14 input si possono configurare separatamente, mentre è anche possibile fissare in modo indipendente un limite per ciascun sensore.

I sensori si distinguono in base al segnale in uscita e alle singole caratteristiche fisiche e sono sensori:

  • di vibrazione su tre assi con l’uso di un accelerometro industriale standard o triassiale
  • di velocità del mandrino (5 V, 24 V o 1 V picco-picco)
  • di tensione (da 0 a 24 V max, regolazione variabile)
  • di corrente (da 4 mA a 20 mA max, regolazione variabile)
  • di temperatura (il Pt 100 e il KTY 84 sono preimpostati; si possono impostare altri sensori di temperatura)
  • logici (interruttore binario, interruttore di prossimità, interruttore 0 – 1).

Il sistema ha anche due uscite digitali per un segnale di allarme o un arresto di emergenza, con limiti programmabili sulla base di due canali indipendenti. Gli stessi limiti programmabili si possono usare per riportare i dati o le situazioni su tutti gli indirizzi e-mail o sui gruppi configurabili. Un led verde informa sullo stato della tensione di alimentazione, mentre un led rosso indica che è stata registrata un’anomalia. L’SKF MTx va preferibilmente installato all’interno della cabina elettrica della macchina (fig. 3), mentre l’accelerometro triassiale va collegato il più vicino possibile alla testata del mandrino, mediante una vite M5, un magnete o una colla speciale. La massima lunghezza ammessa per il cavo tra l’elettronica dell’SKF MTx e l’accelerometro è di 12 m. Grazie al circuito intelligente di input è possibile usare in parallelo i sensori preesistenti per iniziare una registrazione di dati e una rilevazione degli eventuali guasti nel lungo termine.

Il software
Le analisi e la presentazione dei dati sono fornite dal pacchetto di software client-server, che è stato realizzato utilizzando un’interfaccia Ethernet (LAN) standard, con protocollo DHCP/IP. Gli indirizzi IP si ottengono automaticamente in rete dal server DHCP. Il pacchetto di software consente al cliente di gestire e operare in modo efficace più unità SKF MTx tramite PC, attraverso la rete locale o anche tramite internet. Ciascun sensore connesso e configurato può essere monitorato online. Con il sistema client-server sono possibili via Ethernet più sessioni client attive. Il software ammette diversi livelli di accesso. Le applicazioni si possono identificare facilmente sulla rete globale tramite una stringa di testo definita dall’utente.

La memorizzazione dei dati di tutti i segnali dei sensori può essere fatta su una matrice a tre dimensioni liberamente configurabile (fig. 2):

  • Asse X: Otto classi di accelerazione scalate automaticamente (ad es. da 0 a 5 g)
  • Asse Y: Sei classi di velocità scalate automaticamente (ad es. da 0 a 8.000 giri/min)
  • Asse Z: Tempo complessivo di lavoro del mandrino in giorni, ore, minuti, secondi e millisecondi; valore minimo, massimo e medio di una temperatura in °C.

In totale, se necessario, vengono supportati e registrati in parallelo cinque layer (matrici), formati da tutti i segnali dei sensori collegati e configurati. Il periodo di permanenza (lifetime) di una matrice determina per quanto tempo i dati vi vengono memorizzati prima che ne venga creata un’altra.

Il lifetime delle matrici registrate può essere regolato, secondo l’applicazione, da uno a 400 giorni. Per ciascun layer è ammesso un massimo di 15 matrici.

È possibile l’esportazione dei dati di matrice su file CSV. Se si raggiunge il numero massimo di celle di matrice registrate, queste vengono raccolte insieme. Se un asse X misurato non entra nella matrice, entro cinque secondi viene registrato un evento extra-celle con una storia dettagliata e una data che indica con precisione il momento in cui si è verificato l’evento stesso, per consentire la verifica delle condizioni di lavoro. Se vengono registrati un massimo di 15 eventi o di 25 extra-celle, l’asse X della matrice viene reimpostato e l’evento che possiede il minore valore X viene integrato nella matrice. Se un asse Y non entra nella matrice corrente viene reimpostato. È possibile l’esportazione di eventi e di extra-celle in un file formato CSV. Se un valore registrato dei sensori supera il limite preconfigurato, viene evidenziato sullo schermo, che ammette un numero massimo di 250 inserimenti. Un’altra potente caratteristica è la registrazione dei dati grezzi o dei dati dei sensori. Il software dell’SKF Machine Tool Observer MTx permette automaticamente la registrazione e la memorizzazione di tutti i segnali dei sensori sul server. È quindi possibile registrare i segnali della macchina ogni minuto per mesi e anni. Si tratta di una funzione molto utile per creare grafici che indichino l’andamento nel tempo delle condizioni della macchina utensile. L’SKF MTx si può usare come ausilio degli strumenti per la manutenzione predittiva e preventiva. La fig. 3 mostra uno SKF MTx installato su una cabina elettrica.

Conclusioni
L’SKF Machine Tool Observer MTx è uno strumento eccellente per le industrie che impiegano grandi quantità di macchine utensili, quali quelle automobilistiche e aerospaziali o le industrie di cuscinetti. L’ampia possibilità di configurazione e la scelta di una vasta gamma di sensori ne consente l’adattamento a varie applicazioni per la registrazione dei dati; il sistema può essere usato nelle attività di condition monitoring.

È come la scatola nera degli aerei, solo che è blu.Fig. 1: Hardware e input Fig. 2: Esempio di memorizzazione dati Fig. 3: SKF Machine Tool Observer MTx montato su una cabina elettrica.

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