Sensori per monitoraggio macchina utensile

I sistemi di bilanciamento e i sensori di vibrazione permettono il monitoraggio e il controllo delle macchine utensili.

Un sistema di bilanciamento è composto da una testa di bilanciamento elettro-meccanica che è montata sia esternamente  (che internamente nel caso di macchina rettificatrice) al mandrino di macchina, un sensore di vibrazione e un controllore elettronico. Nel caso di un bilanciatore di rettifica, i sensori acustici possono essere incorporati nella testa bilanciatore e tutte le funzioni possono essere controllate attraverso un dispositivo multifunzione singolo. Insieme, questi componenti combinati possono fornire una soluzione completa per controlli bilanciamenti automatici continui, levigatura, gap e crash.

Principio operativo

Bilanciamento - La vibrazione su un mandrino rotante è generata dalla somma delle variazioni nella distribuzione del peso sui vari componenti assemblati sul mandrino. Il risultato della somma di queste variazioni può essere descritto come un vettore di forza con una direzione e un'ampiezza. L'azione correttiva è quella di produrre un vettore di forza con un'ampiezza uguale ma direzione opposta per cancellare le condizioni di sbilanciamento. Il primo passo per raggiungere questa azione correttiva è di misurare la vibrazione prodotta dalla macchina. Questa viene misurata utilizzando un sensore di vibrazione composto da una massa sismica collegata ad un trasduttore piezoelettrico (tipo quarzo) che converte la virbazione in un segnale elettrico che può essere elaborato da un controllore bilanciatore. Quando il controllo di macchina ha determinato che la macchina è in condizione di sicurezza per eseguire il ciclo di bilanciamento, dà il comando di inziare il controllo bilanciatore. A questo punto il controllore bilanciatore muove le masse all'interno della testa bilanciatore seguento un certo algoritmo per produrre la forza correttiva richiesta per mantenere la vibrazione di macchina entro i limiti di tolleranza predefiniti.

Monitoraggio - I sistemi di monitoraggio basati sulla tecnologia acustica monitorizzano il rumore emesso dall'azione fra l'utensile e il pezzo e la ruota e il diamantatore. Questo rumore è creato dal rilascio dell'energia immagazzinata che avviene quando si esegue l'azione di taglio. Questo rilascio di energia viene trasmesso attraverso la macchina come onde ad ultrasuoni. Poichè queste onde si muovono attraverso i vari componenti della macchina, la frequenza e l'ampiezza vengono alterate. Monitorando queste onde, e confrontandole con una linea base, si possono controllare i cambiamenti e sulla base di ciò si possono prendere decisioni per cambiamenti nelle azioni della macchina. Questo potrebbe essere utilizzato per determinare un contatto fra un utensile e il pezzo, contatto fra la mola e un utensile da levigare. I cambiamenti nelle emissioni acustiche possono indicare cambiamenti di forza dovuti alle condizioni di taglio dell'utensile e possono essere apportate modifiche di adattamento del ciclo. Nel caso di macchine di rettifica, i sensori acustici possono essere localizzati nella testa del bilanciatore mettendo il sensore nella posizione più vicina all'interfaccia di lavorazione.

Qui sotto potete trovare un'immagine di una tipica applicazione di bilanciatore e sistema di monitoraggio acustico su una macchina per rettifica: