Cielle è un’azienda costruttrice di macchine utensili per lavorazioni laser e frese ad asportazione di truciolo operante in una ampia varietà di settori tra i quali orafo, calzaturiero, occhialeria, incisoria, grafica pubblicitaria e costruzione di stampi.
Nel progetto abbiamo deciso di concentrarci sulle macchine fresatrici e di studiare in dettaglio l’elettromandrino che è quel componente composto dal motore elettrico, dall’ albero rotante, cuscinetti e da tutte le altre parti che consentono la movimentazione della punta utensile.
Il mandrino è sicuramente un componente critico perché una sua rottura causa il fermo totale della lavorazione e in caso di sostituzione è necessario aspettare la riparazione dal costruttore.
All’interno del progetto l’obiettivo è quello di implementare un sistema di monitoraggio dell’usura dei componenti più critici del macchinario con relative condizioni di lavoro al fine di implementare un sistema di manutenzione predittiva e di controllo della qualità delle lavorazioni. Questo perché un deterioramento dei componenti della macchina porta, oltre al rischio di guasto e quindi di fermo macchina, anche inevitabilmente ad una riduzione della qualità della lavorazione che deve essere sempre elevata per essere competitiva sul mercato, (si pensi come detto prima al campo dell’oreficeria o della moda).
In particolare il risultato atteso è quello di sviluppare un sistema che, monitorando la macchina in uso, riesca a rilevare e segnali all’utente quando le condizioni di funzionamento si stanno allontanando da quelle nominali, stimare possibilmente la durata di vita restante del componente e identificare la rottura dell’utensile durante la lavorazione.
Di conseguenza si andranno ad acquisire dei dati di varia natura che andranno poi processati ed elaborati per fornire dei risultati, gli output previsti saranno prevalentemente indicatori sullo stato della macchina.
Abbiamo quindi deciso di installare un accelerometro triassiale sulla testa del macchinario di prova per misurare le vibrazioni prodotte dalla macchina durante la lavorazione collegandolo ad una scheda elettronica ad alta velocità di acquisizione.
Inoltre abbiamo predisposto sulla stessa scheda l’acquisizione della corrente erogata dall’inverter (assorbita dal motore del mandrino) e che quantifica lo sforzo del motore in abbinamento alle misure delle vibrazioni.
La scheda di acquisizione, attraverso un software appositamente progettato fornisce i dati in uscita attraverso dei file che poi vengono elaborati dai partner di progetto per estrapolare degli algoritmi che possano caratterizzare gli stati di funzionamento. In tempo reale inoltre tramite una dashboard vengono visualizzate le grandezze misurate ovvero le tre accelerazioni (lungo X,Y,Z) misurate in g e la corrente erogata dall’inverter espressa in tensione (V).
In futuro, qualora le informazioni dovessero risultare insufficienti, c’è la possibilità di montare altri accelerometri (per esempio sul piano di lavoro per controllare lo staffaggio del pezzo) oppure sensori acustici.
Oltre ai sensori, i dati a disposizione comprendono anche informazioni sul funzionamento della macchina che sono gestite e salvate dal software di gestione del macchinario di Cielle opportunamente modificato.
Vengono salvate informazioni come il numero di giri della fresa, la posizione e velocità lungo gli assi, la velocità vettoriale della punta, i comandi inviati e ricevuti dal CNC e alcune informazioni sulla punta (materiale, base, conicità).