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Sistema di monitoraggio innovativo per cuscinetti per mandrino Lo SpindleSense Schaeffler riduce i tempi di fermo delle macchine consentendone un maggiore sfruttamento

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Composizione del sistema di monitoraggio SpindleSense Schaeffler: 1 sensori di distanza 2 unità di valutazione; 3 cavo di connessione

03/07/2019 | Momo

  • Protezione elettronica dal sovraccarico continuativo e dai danni da collisione
  • Il sensore anulare monitora lo spostamento del cuscinetto del mandrino con precisione micrometrica
  • La misurazione dello spostamento permette, unitamente al know-how di Schaeffler in ambito cuscinetti, la valutazione delle condizioni di funzionamento
  • Rilevamento delle condizioni di funzionamento critiche entro 2 millisecondi

Il mandrino è cruciale per determinare la capacità produttiva dell’intera macchina utensile. È il cuore e determina in larga misura la capacità di taglio ottenibile, la qualità della superficie e la precisione. Il cuscinetto, d’altra parte, è uno dei componenti maggiormente sollecitati dato che deve trasmettere le forze di lavorazione in modo preciso e per lungo tempo molto elevate e le collisioni non possono mai essere evitate. Pertanto, non meraviglia che la maggior parte dei guasti delle macchine utensili sia riconducibile ad avarie ai mandrini, in particolare come conseguenza di collisioni e sovraccarichi persistenti e non rilevati. Ad esempio, in operazioni di fresatura, la combinazione di elevati carichi radiali, utensili lunghi ed elevati regimi genera carichi elevati e cinematiche sfavorevoli, specialmente sul cuscinetto più prossimo all’utensile. Questi carichi sfavorevoli e, talvolta, inammissibili si manifestano poiché finora all’operatore mancava lo strumento adeguato con il quale poterli monitorare carichi. Schaeffler risolve questa situazione con il nuovo sistema di monitoraggio SpindleSense.

Pronto per la produzione in serie all’EMO 2019

Alla EMO 2019 saranno a disposizione dei clienti per prove pratiche le prime unità con diametro interno di 70 mm con anello sensore SRS pronte per la produzione in serie, composte da anelli di misurazione radiale e assiale. Ulteriori misure con diametro interno di 80 e 100 mm saranno disponibili alla fine dell’anno. La larghezza è la medesima, 16 mm. Nella fornitura è compreso anche uno strumento di configurazione del servizio (Setup Service Tool SST) con il quale lo SpindleSense può essere parametrato e messo in funzione.

Il sensore, integrato sul mandrino misura, con una definizione molto alta, lo spostamento dell'albero sotto carico in cinque direzioni - tre traslatorie e due rotatorie. Se gli sforzi determinati sui corpi volventi superano una soglia specifica, l'anello sensore emette un segnale elettrico di avvertimento al CN della macchina. La soglia viene impostata singolarmente per ogni tipo di mandrino e macchina. Si basa su una valutazione delle caratteristiche operative del cuscinetto, come la pressione, il rapporto di prillamento e il gioco della gabbia, determinati sulla base della pluriennale esperienza di Schaeffler sui cuscinetti volventi.

Il Software con il know how dei cuscinetti volventi è integrato nel sensore anulare

L’intero software e tutti gli algoritmi necessari sono integrati nel sensore anulare largo 16 mm. Per il sistema non sono necessari altri componenti. Il sistema funziona localmente e genera un segnale di avvertimento personalizzato al controllo della macchina, che consente i seguenti impieghi:

  • Rilevamento di una collisione: i sensori sono in grado di segnalare un sovraccarico su un'uscita digitale entro 2 ms. Con un rapido spegnimento del motore asse si possono quindi ridurre al minimo o, persino, evitare gravi danni conseguenti.
  • Protezione a lungo termine per il mandrino della macchina utensile: nella pratica, i sovraccarichi meccanici permanenti sui cuscinetti del mandrino spesso non vengono riconosciuti. Al contrario, lo SpindleSense genera immediatamente un segnale di avvertimento se il sovraccarico è parametrato correttamente. L'operatore può modificare il suo programma di lavorazione già dopo la prima parte, riducendo il carico del mandrino con un nuovo utensile, modificando i valori medi o utilizzando un tipo di utensile più adatto. Raggiunge quindi picchi di carico inferiori, riducendone il numero e quindi beneficia di una maggiore durata di esercizio del mandrino con inferiori tempi di inattività della macchina utensile. Alla fine, questo significa più tempo di produzione e meno costi di riparazione per l'operatore.

Per l'output dei valori misurati ci sono due opzioni. La variante C-A0 emette messaggi di allarme non appena vengono raggiunti i valori limite definiti individualmente per carico del cuscinetto e la cinematica. La variante C-A1 comunica tramite il CAN-Bus gli spostamenti radiali e assiali misurati inclusa l'inclinazione. Con questi valori di spostamento, i produttori di macchine utensili e mandrini possono sviluppare strumenti di analisi per ottimizzare il carico massimo del mandrino, ad esempio facendo in modo che lo spettro di spostamento misurato dal sensore anulare venga visualizzato come un ciclo di carico. Per la prima volta, l'operatore della macchina saprà esattamente con quale percentuale carica meccanicamente il suo mandrino durante la lavorazione. Ora può modificare in modo ancora più mirato il processo di lavorazione della macchina in termini di utilizzo massimo e durata di esercizio. Ciò significa che si evitano sovraccarichi dannosi pur utilizzando il mandrino alle massime prestazioni. L'operatore non solo aumenta la sua produttività attraverso operazioni più sicure nei limiti di funzionamento, ma beneficia, allo stesso tempo, di una maggiore durata di esercizio del mandrino e di un minor numero di guasti della macchina.

Un'altra applicazione della misura degli spostamenti tramite CAN-Bus è la compensazione del punto zero. Con questo sarà possibile produrre la stessa qualità con valori medi più elevati o una qualità superiore con valori medi invariati. Allo stesso modo, il monitoraggio di uno spostamento massimo può essere utilizzato per il controllo qualità.

Sistema di sovraccarico elettronico contro sovraccarico meccanico

Rispetto ai sistemi meccanici, cioè passivi di sovraccarico, lo SpindleSense Schaeffler non costituisce solo una protezione del mandrino in caso di collisione, ma anche un sistema rivoluzionario per massimizzare in modo sicuro l’utilizzo del mandrino. Per la prima volta, i produttori di macchinari possono offrire ai loro clienti uno strumento molto efficace per aumentare la produttività, la disponibilità dei macchinari e la qualità.

Editore: Schaeffler Italia S.r.l.
Paese di emissione: Italia

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