Nuovo sistema di misurazione telemetrica con trasmissione wireless del segnale per il monitoraggio dei processi

I tradizionali sistemi di misurazione cablati raggiungono rapidamente i loro limiti quando le parti della macchina sono in movimento o difficili da raggiungere. Non è l'usura, ma piuttosto il rischio di rottura dei cavi a rappresentare la sfida maggiore, specialmente per i componenti soggetti a carichi dinamici. Inoltre, i cavi spesso interferiscono con il funzionamento e limitano la flessibilità e la mobilità dei sistemi di sensori. I refrigeranti, i trucioli e la polvere possono causare il malfunzionamento dei connettori. Le batterie, a loro volta, richiedono una manutenzione o una sostituzione regolare. Di conseguenza, i processi critici rimangono spesso non monitorati, con elevati rischi di usura, scarti e instabilità dei processi.

È proprio qui che il nuovo sistema di misurazione telemetrica (TMS) di Kistler stabilisce nuovi standard. Trasmette segnali in modalità wireless, in modo continuo e accurato, 24 ore su 24. Il TMS è stato sviluppato appositamente per misurazioni piezoelettriche a canale singolo in elementi di macchine in movimento, come torni a torretta, macchine multimandrino, robot o linee di assemblaggio. Rispetto ai metodi indiretti, come l'analisi della corrente del mandrino, il TMS, in combinazione con il sensore piezoelettrico altamente sensibile, offre una sensibilità di misura significativamente più elevata. Per la prima volta, anche le forze più lievi nell'ordine di pochi newton possono essere rilevate direttamente e con la massima vicinanza al processo nella produzione industriale. Fornisce dati di misura coerenti anche in ambienti difficili come sale macchine o impianti industriali. Ciò rende il TMS un'alternativa affidabile ed economica laddove le tecnologie convenzionali falliscono.

Le soluzioni wireless attualmente disponibili sul mercato sono progettate principalmente per ambienti di ricerca e sviluppo. Hanno una capacità di misurazione limitata e si basano su sistemi appositamente configurati, spiega Kevin Meier, Product Manager Cooperation Solutions in Advanced Manufacturing presso Kistler. "Spesso sono troppo grandi o progettate in modo specifico, rendendo possibile solo in misura limitata l'integrazione permanente in apparecchiature di produzione funzionanti 24 ore su 24, 7 giorni su 7".

Architettura di sistema: due componenti – un sistema chiuso per il monitoraggio dei processi

Il sistema di misurazione telemetrica per la trasmissione wireless in campo vicino è costituito da due moduli funzionalmente distinti che sono abbinati tra loro dal punto di vista meccanico ed elettrico. L'amplificatore di carica miniaturizzato a canale singolo tipo 5190A è montato direttamente su elementi mobili della macchina, come la torretta portautensili. Converte il segnale piezoelettrico grezzo del sensore in un segnale di tensione e lo trasmette in formato digitale all'unità base tipo 5290A tramite l'interfaccia wireless. L'unità base è montata saldamente sulla macchina e alimenta induttivamente l'amplificatore. Riceve i dati di misura tramite l'interfaccia telemetrica a campo vicino, fornendo una connessione wireless stabile anche per corse complesse. La distanza tra i moduli è di 1 ± 0,5 mm.

I segnali vengono elaborati con una risoluzione compresa tra ±48 e ±140.000 pC con un'uscita di tensione analogica di ±10 V. In alternativa, i dati digitali possono essere trasmessi via Ethernet con una frequenza di campionamento fino a 25 kSps, compresa la configurazione e il controllo tramite l'interfaccia utente web integrata. Le interfacce standard, come Ethernet, consentono una facile integrazione nei sistemi di controllo esistenti o nelle piattaforme di monitoraggio di livello superiore, come il software di analisi dei dati PTS App o il sistema di monitoraggio dei processi maXYmos di Kistler. Ciò consente di rilevare in tempo reale l'usura degli utensili (ad esempio nel taglio dei metalli), le deviazioni dei materiali o le irregolarità nella formazione dei trucioli.

Un sistema di misurazione telemetrico robusto e che non richiede manutenzione per un funzionamento continuo nella produzione

La configurazione automatica intelligente è una caratteristica fondamentale del sistema. Dopo la configurazione iniziale e l'accoppiamento tramite l'interfaccia near-field, l'unità base identifica automaticamente il sensore e legge tutti i parametri rilevanti, inclusi i dati di calibrazione, il campo di misura e la sensibilità, in pochi millisecondi. Il sistema è immediatamente pronto per la misurazione, senza interventi manuali o tempi di attesa. Anche l'installazione è rapida, precisa e riproducibile grazie a punti di accoppiamento definiti. Gli utenti non subiscono ritardi nel processo e nessun impatto sui tempi di ciclo.

La trasmissione del segnale ad alta frequenza senza contatto è bidirezionale e resistente alle interferenze, anche in condizioni difficili. Il sistema di misurazione è altamente resistente a scheggiature, refrigeranti e vibrazioni grazie al suo alloggiamento chiuso in alluminio pressofuso e alle superfici di trasmissione rinforzate in ceramica.