Manutenzione 4.0: monitoraggio intelligente delle catene

Manutenzione 4.0: un monitoraggio intelligente delle condizioni delle catene evita i tempi morti. Autori: Autori: Florian Madlener (Director Development and Testing presso iwis antriebssysteme) e Florian Wimmer (Value Engineer presso iwis antriebssysteme).

Sviluppato internamente da Iwis, il sistema di monitoraggio CCM-S misura ininterrottamente l’allungamento delle catene durante il funzionamento e fornisce ai responsabili della manutenzione un avviso tempestivo qualora sia necessaria la sostituzione di una catena. La manutenzione predittiva è un aspetto fondamentale dell’Industria 4.0 quando si tratta di ottenere il massimo da macchine e sistemi. Un nuovo sistema intelligente del costruttore di catene iwis antriebssysteme evita i tempi morti durante il processo di produzione dovuti a interventi di manutenzione e riparazione non programmati: controlla ininterrottamente l’allungamento della catena e invia un avviso tempestivo in modo da consentire un intervento adeguato. Se le catene si allungano e si usurano per l’effetto di temperatura e carico oppure se catene accoppiate in parallelo presentano lunghezze diverse, persino una deviazione dell’1% dal passo nominale potrebbe generare problemi in una macchina. Prendiamo ad esempio la produzione di cioccolato, che impone requisiti particolarmente esigenti alle catene: una simile deviazione potrebbe provocare un cambiamento della posizione degli stampi del cioccolato. Ciò avviene perché dove barrette di cioccolata, cioccolatini o biscotti vengono realizzati in una linea di produzione, le catene di trasmissione utilizzate devono sempre avere tolleranze di lunghezza e tolleranze tra coppie di catene estremamente ristrette. Le catene per il trasporto degli stampi devono muoversi continuamente in parallelo e il posizionamento preciso è un requisito imprescindibile. I sistemi e i componenti delle macchine devono essere perciò monitorati e controllati regolarmente. Tuttavia, quando il sistema indica la necessità di un intervento di manutenzione o regolazione, spesso è già troppo tardi. La manutenzione preventiva consente agli ingegneri meccanici di reagire in modo più flessibile ed economico.

CCM-S consente un monitoraggio costante e attivo del sistema

È proprio qui che entra in gioco la soluzione intelligente del produttore di catene internazionale con sede a Monaco: Con il sistema di monitoraggio dell’allungamento della catena CCM-S (Chain Condition Monitoring – Smart), gli utenti sono in grado di controllare ininterrottamente l’allungamento delle catene tramite dei sensori, senza mettere a rischio la produzione a causa di interruzioni. Il sistema brevettato misura l’allungamento delle catene durante il funzionamento e consente alle aziende di effettuare misurazioni tempestive offrendo al personale addetto alla manutenzione informazioni in merito alla necessità di adottare determinate misure o di effettuare il ritensionamento o la sostituzione delle catene. L’analisi intelligente dei dati del sistema consente agli addetti alla manutenzione di programmare in anticipo le attività di servizio.

Impiego ottimizzato delle macchine

“La misurazione continua dell’allungamento delle catene offre alcuni vantaggi fondamentali ai nostri clienti”, spiega Florian Wimmer, Value Engineer presso iwis. “Tra essi vi sono i minori tempi morti e interruzioni della produzione per macchine e sistemi, che possono mettere a repentaglio la capacità di un’azienda di rispettare le date di consegna concordate. Se è possibile programmare gli interventi di manutenzione, il personale addetto può reagire in tempo con l’aiuto del nostro sistema”, spiega. È inoltre possibile ridurre il tempo richiesto dalla manutenzione perché il sistema CCM-S indica al tecnico quale catena di trasmissione deve essere sostituita prima ancora che il sistema venga aperto. “Questi vantaggi consentono ai nostri clienti di ottenere il massimo dalle loro attrezzature e ottimizzano l’utilizzo e la produttività delle macchine”, aggiunge Wimmer. Il sistema CCM-S misura l’allungamento della catena senza punti di contatto e non interviene attivamente nella trasmissione della catena. Il modulo può essere installato facilmente in numerose applicazioni a catena.
1) Punto di fissaggio del cliente (2x M6)
2) Connettore USB
3) Alloggiamenti
4) Guida di scorrimento
5) Connettore IO-Link

Facile installazione plug & play

Il modulo CCM-S è di tipo plug & play. È molto semplice da installare e non è più necessaria la preconfigurazione di alcun valore, né l’esecuzione di calibrazioni nell’applicazione. Il modulo viene semplicemente installato nella macchina e il sistema è pronto all’uso non appena il cavo viene collegato. Se il modulo viene installato in una trasmissione a catena già esistente, gli utenti possono iniziare immediatamente a valutare i dati relativi all’usura della trasmissione, utilizzando il software iwis o IO-Link.

Senza contatto o intervento diretto sulla trasmissione a catena

Quando il sistema di monitoraggio è in funzione, svolge il proprio lavoro in modo discreto in background: “Poiché effettua misurazioni precise della lunghezza della catena senza contatto, il sistema CCM non interviene attivamente sulla trasmissione a catena”, spiega Florian Madlener, direttore della R&D di iwis, parlando della tecnologia alla base dell’innovazione e per il cui sviluppo è stato determinante.

Il sistema è in grado di effettuare misurazioni indipendentemente dalla velocità. Registra sempre due letture simultanee in corrispondenza di due diverse posizioni di sensori.

d = distanza definita tra i sensori A e B
n = numero di passi della catena tra i sensori A e B
p = passo
v = deviazione derivante dall’allungamento della catena

L’allungamento misurato della catena è pari alla differenza tra la distanza definita tra i sensori (d) e la dimensione nominale della catena (n*p). Il sistema CCM-S restituisce il rapporto tra la lunghezza misurata della catena e la lunghezza nominale di una nuova catena. Il valore rappresenta l’allungamento della catena in percentuale. Nel sistema CCM-S, iwis ha sviluppato un sistema di monitoraggio che si avvale del principio fisico dell’induzione: I rulli delle catene passano accanto ai magneti del sensore e possono essere quindi identificati come unità metalliche.

Retrofitting senza problemi

Gli sviluppatori di iwis hanno voluto rendere la loro soluzione intelligente idonea al più ampio numero di impianti possibile e hanno progettato il sistema di monitoraggio per catene di diverse dimensioni. “Poiché il sistema CCM-S rileva solo un tratto della catena, può anche monitorare catene doppie e triple”, spiega Florian Madlener. Prosegue spiegando che la soluzione può essere installata in modo rapido e semplice in un secondo momento in numerose applicazioni, senza la necessità di utilizzare attacchi speciali per le catene. Grazie a una funzione SLE (Segment Link Elongation), il sistema non registra solo l’allungamento dell’intera catena nel sistema, ma è in grado di suddividere la catena in singoli segmenti. Questi vengono quindi misurati individualmente e vengono effettuate valutazioni delle variazioni dall’allungamento medio della catena. A tale scopo, i magneti devono essere applicati su entrambi i lati delle piastre esterne del tratto della catena per poter stabilire un punto di inizio/fine. Ciò consente al sistema di generare un grafico a barre che indica l’allungamento dei singoli segmenti della catena.

Il sistema CCM-S è inoltre in grado di misurare l’allungamento di ogni singolo segmento della catena e visualizza con chiarezza i risultati.

Proprietà tecniche

• Il sistema CCM-S misura l’allungamento delle seguenti dimensioni di passi:
o Standard europeo: Dimensioni del passo da 08B a 32B
o Standard ANSI: Dimensioni del passo da 40 a 160
• Temperatura ambiente: da 0°C a 70°C
• Velocità minima consentita: << 0,1 m/s
• Velocità massima consentita: 5 m/s
• Tipi di materiale della catena: Acciaio al carbonio e acciaio inox
• Classe di protezione: IP67
• Interfacce: IO-Link e USB

Cos’altro può fare il sistema CCM-S?

• Monitoraggio della temperatura
Il sistema si avvale di un sensore per misurare la temperatura in corrispondenza della guida di scorrimento sulla superficie dei rulli della catena. Un’eccessiva temperatura del tratto della catena può indicare un’assenza di lubrificazione. Un ulteriore sensore può misurare anche la temperatura della CPU all’interno del CCM-S.

• Sensore di urti
Se la catena colpisce la guida di scorrimento del sistema CCM-S, un sensore di scosse registra questo evento nel CCM-S, che può essere causato ad esempio da collegamenti rigidi, derivanti a loro volta da una lubrificazione inadeguata.

• Sistema CCM-S multiplo
I passi della catena più larghi di 50,8 mm possono essere gestiti grazie all’integrazione di due moduli CCM-S, montandoli uno dietro l’altro su un tratto della catena. Ogni CCM-S funziona quindi come un sensore singolo.