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Fondamenti del controllo di sforzo PDF Stampa E-mail

La sorveglianza del corretto funzionamento delle macchine che svolgono operazioni di deformazione di metalli ( in particolare presse per filo e per lamiera e rullatrici) viene realizzata con successo utilizzando dispositivi in grado di rilevare la forza sviluppata sul pezzo nel corso della lavorazione.

 

 

 

rappresentazione schematica del metodo di controllo dello sforzo

 

 

Rappresentazione schematica del metodo di controllo in una macchina con cinque stazioni di stampaggio Il carrello C scorre all’interno del corpo macchina; nella fase attiva del ciclo porta i punzoni P a comprimere il materiale da deformare, che si trova nelle matrici  M.  Dato che tutto lo sforzo esercitato nella lavorazione in ciascuna stazione passa attraverso i cunei di regolazione R, i sensori S, opportunamente piazzati in prossimità di questi, sono adatti a ricavare una misura indiretta dello sforzo stesso:  il segnale elettrico da essi derivato è con buona approssimazione  proporzionale alla forza sviluppata. Il sistema di controllo deve ricavare da ciascun sensore un segnale che descriva  lo sforzo di deformazione sviluppato, nei limiti del possibile libero dall’interferenza generata dallo sforzo sulle stazioni adiacenti.   

Il tipo di sensore più usato è quello basato sull'effetto piezoelettrico; solo in casi particolari si usano estensimetri a ponte resistivo, che sono più complicati da applicare e danno segnali più deboli.L'effetto piezoelettrico, per l'aspetto che qui interessa evidenziare, consiste nella generazione di una carica elettrica proporzionale alla forza applicata; si ottiene in materiali in cui i dipoli elettrici che si formano per effetto di una sollecitazione meccanica sono orientati in una direzione prevalente, e quindi gli effetti di essi si sommano e diventano osservabili a livello macroscopico. Questa caratteristica può essere di origine naturale, perchè intrinseca nella struttura cristallina (quarzo) o essere provocata da un'opportuna "polarizzazione" nella fase di sinterizzazione con la quale il materiale consolida la propria struttura.Quasi sempre, nelle macchine cui si fa riferimento, la misura della forza si utilizza in sostituzione di controlli dimensionali, che sarebbero troppo lenti, complicati e costosi se dovessero svolgere analoghi compiti di sorveglianza in tempo reale, come per esempio fermare immediatamente la macchina in caso di un'anomalia dovuta alla rottura di utensili.La forza è quindi un parametro tramite il quale si sorveglia la costanza delle dimensioni; si può spingere questa corrispondenza tra sforzo e deformazione fino a riconoscere direttamente un difetto dimensionale, ma difficilmente a poter costruire una corrispondenza analitica tra le due grandezze, anche perchè lo sforzo è influenzato da più fattori contemporaneamente, non ultimo la durezza del materiale.Questo, che può essere visto come un difetto, è in realtà il fattore principale del successo di questa tecnica di controllo, perchè monitorando la costanza della forza si sorvegliano in realtà contemporaneamente diverse cause di malfunzionamento:

  • imprecisione nell'alimentazione del materiale nel caso di presse
  • variabilità nella durezza e nel carico di rottura del materiale
  • inquinamento del prodotto con pezzi di altre dimensioni, nel caso di rullatrici
  • cattiva messa a punto della macchina o comunque criticità nel processo
  • rottura di  attrezzature

 

In macchine a più stazioni è interessante anche come sia possibile, osservando il grafico della forma d'onda prodotta dalla forza misurata, capire se la lavorazione si sta svolgendo secondo la previsione. 

 

 

Stampaggio di un rivetto totalmente forato, prodotto in una pressa a 4 stazioni con sensori sui cunei:  dalle forme d’onda si riconoscono nitidamente le lavorazioni svolte nelle 4 fasi: preparazione, testa, estrusione, tranciatura foto 

stampaggio di un rivetto totalmente forato

 

 

Controllo antirotazione per vite a testa esagonale utilizzata nel bloccaggio dei cerchioni delle auto

Con sensori localizzati sulla stazione interessata e concentrando l’analisi nell’intervallo di tempo opportuno, il sistema è sensibile a difetti angolari di minima entità.

controllo antirotazione per vite a testa esagonale

Ultimo aggiornamento ( Saturday 15 September 2007 )
 
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