IT202000031346A1 - Sistema di monitoraggio per un componente mobile connesso ad un componente fisso - Google Patents

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IT202000031346A1
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IT
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monitoring system
amplifier
power supply
component
unit
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IT102020000031346A
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Inventor
Christian Wurm
Alessandro Ruggeri
Simone Claudio De
Daniele Lanzoni
Andrea Turrini
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Marposs Spa
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0208—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the configuration of the monitoring system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:
?SISTEMA DI MONITORAGGIO PER UN COMPONENTE MOBILE CONNESSO AD UN COMPONENTE FISSO?
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione riguarda un sistema di monitoraggio per un componente mobile, ad esempio rotante, connesso ad un componente fisso.
La presente invenzione trova vantaggiosa applicazione in un sistema di monitoraggio, che impiega un segnale acustico, per un mandrino rotante che supporta (almeno) una mola in una macchina utensile, cui la trattazione che segue far? esplicito riferimento senza per questo perdere di generalit?.
ARTE ANTERIORE
Come ad esempio descritto nelle domande di brevetto EP0690979A1, EP1870198A1 ed EP3134980A1, ? noto un mandrino (mozzo) rotante di una macchina utensile (in particolare una macchina rettificatrice) che supporta (almeno) una mola ed ? provvisto al suo interno di una testa di equilibratura alloggiata in una cavit? assiale. La testa di equilibratura comprende almeno una massa equilibrante eccentrica rispetto all?asse di rotazione, la cui posizione ? registrabile ed ? controllata da un motore elettrico.
Generalmente, la testa di equilibratura comprende anche un sensore di vibrazioni (ovvero un microfono) per il rilevamento delle emissioni acustiche ultrasoniche emesse dal contatto tra la mola ed il pezzo in lavorazione o tra la mola ed un utensile ravvivatore (diamantatore); i segnali elettrici generati dal sensore di vibrazioni vengono utilizzati (in modo noto) per il controllo dei cicli di lavorazione.
Il microfono ? parte di un sistema di monitoraggio nel quale i segnali elettrici forniti dal microfono vengono elaborati per fornire informazioni sulla correttezza del processo di lavorazione in base alle quali una unit? di controllo della macchina utensile pu? retroagire di conseguenza sul processo.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione ? di fornire un sistema di monitoraggio per un componente mobile connesso ad un componente fisso che permetta di rilevare l?effetto di un?azione in corso, quale la lavorazione di un pezzo o la ravvivatura della mola, in modo preciso e stabile e, preferibilmente, sia di facile installazione anche in presenza di spazi ridotti.
Secondo la presente invenzione viene fornito un sistema di monitoraggio per un componente mobile connesso ad un componente fisso, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.
Le rivendicazioni descrivono forme di realizzazione della presente invenzione formando parte integrante della presente descrizione.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La presente invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:
? la figura 1 ? una vista schematica di una macchina utensile provvista di un mandrino rotante che supporta una mola ed ? provvisto di una testa di equilibratura;
? la figura 2 ? una vista schematica di un sistema di monitoraggio secondo la presente invenzione; e
? le figure 3-7 sono una serie di viste schematiche di rispettive varianti del sistema di monitoraggio della figura 2.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL?INVENZIONE
Nella figura 1, con il numero 1 ? indicata nel suo complesso una macchina utensile (in particolare una rettificatrice) di cui sono mostrati soltanto alcuni componenti.
Tipicamente la macchina utensile comprende una parte fissa, o componente fisso, e una parte mobile, o componente mobile, tra di loro connessi. In una rettificatrice il componente mobile ? generalmente rotante rispetto al componente fisso.
La macchina 1 utensile mostrata in figura 1 comprende un telaio 2 (ovvero una parte fissa) che supporta (mediante l?interposizione di cuscinetti) in modo girevole un mandrino 3 che ruota attorno ad un asse 4 di rotazione.
Il mandrino 3 supporta una mola 5 mediante un corrispondente mozzo porta-mola che ? fissato in modo rimovibile al mandrino 3 con mezzi noti e non illustrati e comprendenti, ad esempio, un innesto a cono. Il mandrino 3 e il mozzo porta-mola definiscono la parte rotante della macchina 1 utensile, chiamata anche rotore. Il mandrino 3 presenta centralmente una apertura 6 assiale, in cui ? alloggiata una testa 7 di equilibratura. La testa 7 di equilibratura, di tipo noto, comprende due masse 8 equilibranti eccentriche rispetto all'asse 4 di rotazione e relativi motori 9 elettrici per registrare la posizione angolare delle masse 8 equilibranti. La parte rotante comprende inoltre (almeno) un sensore 10 acustico o sensore di vibrazioni. In figura 1 il sensore 10 acustico ? integrato nella testa 7 equilibratrice, ma potrebbe anche non essere integrato nella testa 7 di equilibratura ed essere disposto in un diverso punto della parte rotante, come mostrato ad esempio in figura 2.
La testa 7 di equilibratura ha la funzione di equilibrare la mola 5, operazione che generalmente ? svolta ogni qual volta viene sostituita la mola 5 e quando l?usura della mola 5 lo rende necessario.
La testa 7 di equilibratura comprende un dispositivo 11 di controllo che sovraintende al funzionamento della testa 7 di equilibratura.
La testa 7 di equilibratura descritta e mostrata nelle figure pu? anche essere omessa e la parte rotante comprendere soltanto il sensore 10 acustico o una pluralit? di sensori acustici.
Il sensore 10 acustico e la testa 7 di equilibratura se presente sono parte di un sistema 12 di monitoraggio che ? collegato ad una unit? 40 di elaborazione disposta in posizione fissa (ovvero supportata dal telaio 2 della macchina 1 utensile). Il sistema 12 di monitoraggio ? finalizzato a fornire alla unit? 40 di elaborazione disposta sul telaio 2 (ovvero nella parte fissa della macchina 1 utensile) un segnale relativo alle vibrazioni a cui ? soggetto il mandrino 3 (ovvero un componente della parte rotante della macchina 1 utensile) in corrispondenza della mola 5.
Le figure 2-6 mostrano un sistema 12 di monitoraggio in cui il sensore 10 acustico, diversamente dalla realizzazione di figura 1, non ? integrato nella testa 7 di equilibratura.
I riquadri tratteggiati presenti nelle figure rappresentano la divisione fisica tra parte rotante e parte fissa della macchina utensile; la disposizione dei singoli componenti del sistema 12 di monitoraggio pu? essere diversa da quella illustrata.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, il sistema 12 di monitoraggio comprende una unit? 14 di comunicazione senza contatto provvista di un primo dispositivo 15 di ricetrasmissione posizionato nel mandrino 3 (ovvero nella parte rotante della macchina 1 utensile) e di un secondo dispositivo 16 di ricetrasmissione che ? affacciato al dispositivo 15 di ricetrasmissione ed ? posizionato nel telaio 2 (ovvero nella parte fissa della macchina 1 utensile). I due dispositivi 15 e 16 di ricetrasmissione sono atti a comunicare tra loro senza contatto in modo noto per inviare informazioni dal dispositivo 15 di ricetrasmissione al dispositivo 16 di ricetrasmissione o anche viceversa. La parte fissa comprende un?unit? 13 di interfaccia che distribuisce l?alimentazione elettrica ai componenti del sistema 12 di monitoraggio e trasmette segnali in uscita dalla o in entrata nella unit? 40 di elaborazione.
L?unit? 14 di comunicazione viene utilizzata in un verso dall?unit? 13 di interfaccia per inviare segnali di comando (ad esempio per l?attivazione/disattivazione della lettura del sensore 10 acustico o per il pilotaggio dei motori 9 elettrici che spostano le masse 8 equilibratrici della testa 7 di equilibratura) provenienti dall?unit? 40 di elaborazione e/o da un?unit? di controllo della macchina utensile (non mostrata nelle figure) e viene utilizzata in senso inverso per trasmettere all?unit? 13 di interfaccia segnali di diagnostica (generati nella testa 7 di equilibratura) e/o segnali relativi alle vibrazioni a cui ? soggetto il mandrino.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, il sensore 10 acustico comprende due terminali 17 tra i quali viene generata una tensione elettrica variabile (ovvero un segnale analogico) che dipende dall?intensit? e dalla frequenza delle vibrazioni rilevate dal sensore 10 di vibrazioni stesso.
Il sistema 12 di monitoraggio comprende un amplificatore 18 che ? posizionato nel rotore (ovvero nella parte rotante della macchina 1 utensile) e comprende due terminali di ingresso e due terminali di uscita.
Il sistema 12 di monitoraggio comprende una prima linea 19 di collegamento che collega il sensore 10 acustico all?amplificatore 18 e comprende due conduttori elettrici indipendenti (ovvero tra loro elettricamente isolati), ciascuno dei quali collega un terminale 17 del sensore 10 di vibrazioni ad un corrispondente terminale di ingresso dell?amplificatore 18.
Il sistema 12 di monitoraggio comprende una seconda linea 20 di collegamento che collega l?amplificatore 18 al dispositivo 15 di ricetrasmissione e comprende due conduttori elettrici indipendenti (ovvero tra loro elettricamente isolati), ciascuno dei quali collega un terminale di uscita dell?amplificatore 18 al dispositivo 15 di ricetrasmissione.
In particolare, l?amplificatore 18 ? disposto in prossimit? del sensore 10 acustico.
Nella forma di realizzazione illustrata in figura 1, dove la testa 7 di equilibratura integra al proprio interno il sensore 10 acustico, l?amplificatore 18 pu? essere posizionato nel dispositivo 11 di controllo della testa 7 di equilibratura oppure essere integrato con il sensore 10 acustico. La linea 20 di collegamento ? integrata in un cavo 21 elettrico multipolare, preferibilmente spiralato, che corre lungo l?apertura 6 assiale e che oltre alla linea 20 di collegamento presenta anche una o pi? linee di potenza (ovvero dedicate alla trasmissione di energia elettrica per il funzionamento della testa 7 di equilibratura).
Nella forma di attuazione illustrata nella figura 2, l?unit? 14 di comunicazione trasmette senza contatto segnali analogici mediante un accoppiamento induttivo. Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, l?unit? 14 di comunicazione trasmette senza contatto segnali analogici mediante un accoppiamento ottico (ad esempio realizzato secondo una delle alternative descritte nel brevetto US5688160A). Il dispositivo 15 di ricetrasmissione riceve una tensione elettrica ed una corrente elettrica che variano in funzione delle vibrazioni rilevate dal sensore 10 acustico e trasmette (induce) per accoppiamento induttivo al dispositivo 16 di ricetrasmissione una corrispondente tensione elettrica ed una corrispondente corrente elettrica. Di conseguenza, in uscita dal dispositivo 16 di ricetrasmissione ? presente un segnale analogico di tipo elettrico. Preferibilmente, il sistema 12 di monitoraggio comprende un amplificatore 22, il quale ? posizionato nel telaio 2 (ovvero nella parte fissa della macchina 1 utensile) e comprende due terminali di ingresso collegati al dispositivo 16 di ricetrasmissione e due terminali di uscita collegati alla unit? 13 di interfaccia che, come detto in precedenza, ? configurata per processare un segnale che ha origine dal sensore 10 acustico.
Il sistema 12 di monitoraggio comprende un circuito 23 di alimentazione provvisto di un primo alimentatore 24 che ? posizionato nel rotore (ovvero nella parte rotante della macchina 1 utensile) e fornisce alimentazione elettrica all?amplificatore 18, e di un secondo alimentatore 25 che ? posizionato nel telaio 2 (ovvero nella parte fissa della macchina 1 utensile), fornisce energia elettrica all?amplificatore 22 ed all?alimentatore 24, e riceve energia elettrica dalla unit? 13 di interfaccia. La presenza degli amplificatori 18 e 22 (necessariamente alimentati) consente di ottenere un condizionamento migliore e pi? potente del segnale rispetto al caso in cui c?? un collegamento diretto tra il sensore 10 acustico e il dispositivo 15 di ricetrasmissione. Inoltre, il circuito 23 di alimentazione ? provvisto di un trasformatore 26 in aria presentante un primo avvolgimento 27 che ? posizionato nel rotore (ovvero nel componente rotante della macchina 1 utensile) e fornisce energia elettrica all?alimentatore 24 ed un secondo avvolgimento 28 che ? posizionato nel telaio 2 (ovvero nella parte fissa della macchina 1 utensile) e riceve energia elettrica dall?alimentatore 25. Nella forma di attuazione illustrata nella figura 2, l?alimentatore 24 ? direttamente collegato all?avvolgimento 27 del trasformatore 26 in aria; ovvero l?alimentatore 24 riceve l?energia elettrica direttamente dall?avvolgimento 27 del trasformatore 26 in aria senza intermediazioni.
La figura 2 mostra inoltre un ulteriore circuito 29 di alimentazione completamente separato ed indipendente dal circuito 23 di alimentazione del sistema 12 di monitoraggio, ed ha la funzione di fornire energia elettrica alla testa 7 di equilibratura. Tale circuito 29 di alimentazione ? presente quando lo ? la testa 7 di equilibratura. Il circuito 29 di alimentazione comprende ad esempio un alimentatore 30 che ? posizionato nel rotore (ovvero nel componente rotante della macchina 1 utensile) e fornisce alimentazione elettrica alla testa 7 di equilibratura ed un alimentatore 31 che ? posizionato nel telaio 2 (ovvero nella parte fissa della macchina 1 utensile), fornisce energia elettrica all?alimentatore 30 attraverso un trasformatore 32 in aria, e riceve energia elettrica dalla unit? 13 di interfaccia.
Nelle forme di attuazione illustrate nelle figure 2-5, la testa 7 di equilibratura ? alimentata dal circuito 29 di alimentazione che fornisce energia elettrica soltanto alla testa 7 di equilibratura ed ? separato e indipendente dal circuito 23 di alimentazione del sistema 12 di monitoraggio. Nella forma di attuazione illustrata in figura 6 ? previsto invece unicamente il circuito 23 di alimentazione che ? condiviso dall?intero sistema 12 di monitoraggio, compresa e la testa 7 di equilibratura. In altre parole, il circuito 23 di alimentazione fornisce energia elettrica anche alla testa 7 di equilibratura. Nella alternativa forma di attuazione illustrata nella figura 3, il sistema 12 di monitoraggio comprende un ulteriore amplificatore 33, il quale ? posizionato nel rotore (ovvero nel componente rotante della macchina 1 utensile), ? collegato in serie all?amplificatore 18 lungo la linea 20 di collegamento, e comprende due terminali di ingresso collegati ai due terminali di uscita dell?amplificatore 18 e due terminali di uscita collegati al dispositivo 15 di ricetrasmissione. In particolare, l?amplificatore 18 ? disposto in (stretta) prossimit? del sensore 10 di vibrazione (ovvero all?inizio della linea 20 di collegamento) mentre l?amplificatore 33 ? disposto in (stretta) prossimit? del dispositivo 15 di ricetrasmissione (ovvero alla fine della linea 20 di collegamento).
Nella forma di attuazione illustrata nella figura 3, anche l?amplificatore 33 viene alimentato dall?alimentatore 24 che alimenta l?amplificatore 18.
Nella variante illustrata nella figura 4, il sistema 12 di monitoraggio comprende un terzo alimentatore 34 che ? direttamente collegato all?avvolgimento 27 del trasformatore 26 in aria; ovvero l?alimentatore 34 riceve energia elettrica direttamente dall?avvolgimento 27 del trasformatore 26 in aria senza intermediazioni. Inoltre, il sistema 12 di monitoraggio comprende un accoppiatore 35 che riceve energia elettrica dall?alimentatore 34 e la immette nella linea 20 di collegamento in una banda di frequenza diversa da una banda di frequenza di un segnale analogico generato dal sensore 10 acustico, ed un disaccoppiatore 36 che preleva energia elettrica dalla linea 20 di collegamento e fornisce energia elettrica all?alimentatore 24 (che quindi riceve l?energia elettrica indirettamente dall?avvolgimento 27 del trasformatore 26 in aria). Ad esempio l?accoppiatore 35 ed il disaccoppiatore 36 realizzano una separazione reattiva di banda e trasferiscono energia elettrica continua oppure energia elettrica alternata con una frequenza superiore o inferiore rispetto al segnale analogico generato dal sensore 10 acustico che ha generalmente una frequenza compresa tra 1 KHz ed 1 MHz.
Nelle forme di attuazione illustrate nelle figure 2-4, l?unit? 14 di comunicazione trasferisce tra i due dispositivi 15 e 16 di ricetrasmissione un segnale analogico (che verr? digitalizzato nell?unit? 40 di elaborazione). Nelle forme di attuazione illustrate nelle figure 5-7, l?unit? 14 di comunicazione trasferisce tra i due dispositivi 15 e 16 di ricetrasmissione un segnale digitale. Il sistema 12 di monitoraggio comprende infatti un convertitore 37 analogicodigitale che ? posizionato nel rotore (ovvero nel componente rotante della macchina 1 utensile), ed ? configurato per ricevere un segnale analogico dall?amplificatore 18 (eventualmente con l?interposizione dell?amplificatore 33) e convertire il segnale analogico in un segnale digitale. Inoltre, il sistema 12 di monitoraggio comprende preferibilmente un dispositivo 38 di elaborazione che ? posizionato nel rotore (ovvero nel componente rotante della macchina 1 utensile) ed ? configurato per ricevere il segnale digitale dal convertitore 37 analogico-digitale, per elaborare il segnale digitale ottenendo un segnale digitale elaborato, e per fornire il segnale digitale elaborato al dispositivo 15 di ricetrasmissione.
Pi? in particolare, nel dispositivo 38 di elaborazione viene effettuata un?elaborazione sia nel dominio dei tempi che nel dominio delle frequenze del segnale digitale in uscita dal convertitore 37 analogico-digitale. Preferibilmente, tale elaborazione ? basata sul calcolo di una trasformata di Fourier.
Pi? specificamente, tale elaborazione avviene impiegando una FFT (Fast Fourier Transform).
A titolo di esempio, l?elaborazione del segnale pu? comprendere i seguenti passi:
- selezione di una banda di frequenza del segnale e del suo guadagno; - campionamento del segnale ad una frequenza superiore ai 2MHz;
- calcolo della funzione FFT;
- azzeramento nel dominio della frequenza;
- demodulazione dello spettro del segnale sia sul canale relativo al gap, ovvero alla distanza tra mola e pezzo in lavorazione o utensile ravvivatore, sia sul canale relativo al crash, ovvero al contatto tra mola e pezzo in lavorazione o utensile ravvivatore o altro elemento presente in macchina, tale demodulazione avendo luogo in modo indipendente rispetto ai due canali; - elaborazione nel dominio dei tempi per ognuno dei due canali in modo indipendente uno dall?altro;
- comando per l?esecuzione automatica della parametrizzazione della banda di frequenza e del guadagno del segnale e per l?azzeramento del rumore di fondo.
In via opzionale ? possibile prevedere inoltre l?azzeramento del rumore di fondo sulla base del suo valore medio o massimo.
In questa forma di attuazione, il dispositivo 15 di ricetrasmissione, il convertitore 37 analogico-digitale ed il dispositivo 38 di elaborazione ricevono energia elettrica dall?alimentatore 34 mentre il dispositivo 16 di ricetrasmissione riceve energia elettrica dall?alimentatore 25.
L?unica differenza tra la forma di attuazione illustrata nella figura 5 e la forma di attuazione illustrata nella figura 6 ? che nella forma di attuazione illustrata nella figura 5 il circuito 29 di alimentazione che fornisce energia elettrica alla testa 7 di equilibratura ? separato ed indipendente dal circuito 23 di alimentazione mentre nella forma di attuazione illustrata nella figura 6 ? previsto unicamente il circuito 23 di alimentazione che ? condiviso dall?intero sistema 12 di monitoraggio compresa la testa 7 di equilibratura (ovvero il circuito 23 di alimentazione fornisce energia elettrica anche alla testa 7 di equilibratura).
Secondo una diversa forma realizzativa, non mostrata nelle figure, il convertitore 37 analogico-digitale e il dispositivo 38 di elaborazione sono disposti nel telaio 2 (ovvero nel componente fisso della macchina 1 utensile). La conversione del segnale analogico in digitale e la sua elaborazione non avvengono quindi nel componente rotante ma nel componente fisso della macchina utensile. Tale soluzione ? applicabile alle varianti del sistema 12 di monitoraggio mostrate nelle figure 5, 6 e 7.
Nella forma di attuazione illustrata nella figura 7, il sistema 12 di monitoraggio comprende due sensori 10 acustici che sono tra loro separati ed indipendenti, due amplificatori 18, e due linee 19 di collegamento, ciascuna delle quali collega uno dei sensori 10 acustici ad un amplificatore 18 e comprende due conduttori elettrici indipendenti. Inoltre, il sistema 12 di monitoraggio comprende una unica unit? 14 di comunicazione (che viene condivisa tra i due sensori 10 acustici), ed un multiplexer 39 avente due ingressi collegati ai due amplificatori 18 ed una singola uscita che ? collegata al dispositivo 15 di ricetrasmissione dell?unica unit? 14 di comunicazione. Il multiplexer 39 ? un selettore di ingressi in grado di selezionare diversi segnali in ingresso analogici che vengono raccolti e mandati alternativamente ad una singola uscita. Il multiplexer 39 consente avere una pluralit? di sensori dislocati in zone diverse del rotore e di scegliere il segnale proveniente dal sensore pi? efficace ai fini del monitoraggio in funzione delle operazioni svolte dalla macchina utensile.
Ovviamente, la presenza di due (o pi?) sensori 10 acustici e quindi del multiplexer 39 pu? avvenire sia quando l?unica unit? 14 di comunicazione trasmette un segnale digitale (come illustrato nella figura 7), sia quando l?unica unit? 14 di comunicazione trasmette un segnale analogico, vale a dire quando non ? presente il convertitore analogico digitale 37 nel sistema 12 di monitoraggio. Inoltre, la presenza di due (o pi?) sensori 10 di vibrazioni e quindi del multiplexer 39 pu? avvenire sia quando ? previsto l?alimentatore 34 che utilizza l?accoppiatore 35 ed il disaccoppiatore 36 per fornire energia elettrica a ciascun alimentatore 24 (come illustrato nella figura 7), sia quando ciascun alimentatore 24 ? direttamente collegato all?avvolgimento 27 del trasformatore 26 in aria.
Secondo una possibile forma di attuazione, il dispositivo 38 di elaborazione pilota il multiplexer 39 per comandare quale sensore 10 acustico deve fornire il segnale che arriva al dispositivo 15 di ricetrasmissione della singola unit? 14 di comunicazione, ovvero quale sensore 10 acustico leggere. Il multiplexer 39 pu? essere configurato in modo statico o, in alternativa, in modo dinamico vale a dire per collegare ciclicamente ed alternativamente ciascun ingresso all?uscita con una frequenza di commutazione predeterminata. Il multiplexer 39 pu? essere pilotato dal dispositivo 38 di elaborazione sia nel caso in cui quest?ultimo sia disposto nel rotore (come illustrato in figura 7) sia nel caso in cui sia disposto nella parte fissa della macchina utensile.
Nella forma di attuazione illustrata nella figura 7, sono previsti due sensori 10 acustici collegati al multiplexer 39 (attraverso i rispettivi amplificatori 18); secondo altre forme di attuazione non illustrate, sono previsti tre o pi? sensori 10 acustici o eventualmente anche non (tutti) acustici che sono collegati al multiplexer 39 (attraverso i rispettivi amplificatori 18).
La presenza di pi? sensori acustici e di un multiplexer ? illustrata e fin qui descritta con riferimento ad un sistema 12 di monitoraggio in cui l?elaborazione del segnale avviene nella parte fissa o nella parte rotante della macchina utensile. Come accennato in precedenza, ? possibile prevedere la presenza di pi? sensori e di un multiplexer anche nelle varianti del sistema 12 di monitoraggio illustrate nelle figure 2-4, dove l?elaborazione del segnale avviene nell?unit? 40 di elaborazione. In questi casi, ? l?unit? 40 di elaborazione a comandare il multiplexer.
Tradizionalmente, la lettura del sensore 10 acustico viene utilizzata dall?unit? 40 di elaborazione solo durante una fase di lavorazione di un pezzo o solo durante una fase di manutenzione o ravvivatura della mola per il rilevamento delle emissioni acustiche ultrasoniche emesse dal contatto tra la mola ed il pezzo in lavorazione o tra la mola ed un utensile ravvivatore (diamantatore); di conseguenza, la lettura del sensore 10 di vibrazioni viene tradizionalmente utilizzata (in modo noto) solo per il controllo dei cicli di lavorazione o dei cicli di manutenzione.
E? anche possibile che l?unit? 40 di elaborazione utilizzi la lettura del sensore 10 acustico anche durante la movimentazione del mandrino 3 da e verso il pezzo in lavorazione e/o durante il montaggio e lo smontaggio del pezzo in lavorazione per rilevare eventuali picchi di vibrazioni (ovvero picchi di emissioni acustiche) dovuti ad impatti indesiderati (e frutto di un errore di controllo) tra il mandrino 3 ed il pezzo in lavorazione e/o tra il mandrino 3 ed altre parti della macchine 1 utensile. In altre parole, il sensore 10 acustico (ovvero il sistema 12 di monitoraggio di cui il sensore 10 acustico ? parte) viene utilizzato dall?unit? 40 di elaborazione come ?sentinella? di eventuali impatti indesiderati che coinvolgono il mandrino 3 quando il mandrino 3 si sposta o quando il pezzo in lavorazione si sposta nei pressi del mandrino 3; ovviamente, quando il segnale fornito dal sensore 10 acustico indica un (possibile) impatto l?unit? 40 di elaborazione lo segnala immediatamente all?unit? di controllo della macchina utensile che se necessario arresta le movimentazioni in corso . E? anche possibile che questo tipo di eventi venga registrato dall?unit? 40 di elaborazione e/o dall?unit? di controllo della macchina utensile per permettere in futuro di ricostruire tutti gli eventi negativi a cui ? stato sottoposto il mandrino 3.
Nella forma di attuazione sopra descritta, vengono utilizzati sensori 10 di vibrazioni mentre secondo altre forme di attuazione non illustrate vengono utilizzati sensori 10 di tipo diverso (ad esempio sensori di temperatura, sensori di pressione, sensori di accelerazione?).
Nella forma di attuazione sopra descritta la parte mobile ? un mandrino 3 di una macchina 1 utensile mentre secondo altre forme di attuazione non illustrate la parte mobile ha una diversa funzione in una macchina 1 utensile o in un altro tipo di macchina.
Le forme di attuazione qui descritte si possono combinare tra loro senza uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione.
Il sistema 12 di monitoraggio sopra descritto presenta numerosi vantaggi.
In primo luogo, il sistema 12 di monitoraggio sopra descritto permette di migliorare il rapporto segnale-rumore aumentando l?accuratezza, la sensibilit? e la stabilit? della lettura del sensore 10 acustico. Questo risultato viene ottenuto in particolare grazie alla presenza di una linea di trasmissione atta a fornire un segnale di tipo differenziale. Tale linea di trasmissione parte dal sensore 10 acustico, comprende la prima linea 19 di collegamento, l?amplificatore 18 e la seconda linea 20 di collegamento e arriva fino al dispositivo 15 di ricetrasmissione dell?unit? 14 di comunicazione. In tutto il suo percorso, il segnale ? sempre differenziale e presenta sia una elevata qualit?, sia una forte immunit? alle perturbazioni.
Secondo una realizzazione preferita la linea di trasmissione del segnale differenziale va dal sensore 10 acustico fino all?unit? 40 di elaborazione passando attraverso l?unit? 14 di comunicazione (anch?essa progettata per mantenere il percorso del segnale completamente differenziale), l?amplificatore 22, l?unit? 13 di interfaccia e i relativi conduttori elettrici. In altre parole, secondo la realizzazione preferita fanno parte della linea di trasmissione atta a fornire un segnale differenziale anche l?unit? 14 di comunicazione senza contatto, l?amplificatore 22 comprendente i due terminali di ingresso collegati al secondo dispositivo 16 di trasmissione e i due terminali di uscita collegati all?unit? 13 di interfaccia, l?unit? (13) di interfaccia stessa ed eventuali conduttori elettrici che collegano quest?ultima all?unit? 40 di elaborazione.
Nelle forme di attuazione illustrate nelle figure 4-7, una unica linea 20 di collegamento permette di trasmettere al sensore 10 acustico sia l?energia elettrica, sia il segnale del sensore 10 di vibrazioni; in questo modo ? possibile ridurre in modo sostanziale il numero di conduttori elettrici necessari per realizzare il sistema con evidenti vantaggi legati alla miniaturizzazione della soluzione.
Nella forma di attuazione illustrata nella figura 7, i vantaggi di cui sopra sono tanto maggiori quanto ? maggiore il numero di ingressi del multiplexer.
Nelle forme di attuazione illustrate nelle figure 5-7, la digitalizzazione del segnale analogico generato dal sensore 10 acustico viene eseguita nel rotore e quindi l?unit? 14 di comunicazione deve trasmettere senza contatto un segnale digitale che pu? venire trasmesso senza contatto senza introdurre alcun tipo di disturbo o di attenuazione (a differenza di un segnale analogico).
Nelle forme di attuazione mostrate nelle figure 5-7, grazie alla presenza del dispositivo 38 di elaborazione il segnale generato dal sensore 10 acustico ? sottoposto ad una prima elaborazione gi? nel componente mobile (o, secondo una realizzazione alternativa non mostrata, nel componente fisso), consentendo di migliorare considerevolmente il rapporto segnale-rumore.
L?elaborazione del segnale generato dal sensore 10 acustico pu? avere luogo nel componente mobile (o, secondo una realizzazione alternativa non mostrata, nel componente fisso) anche in un sistema di monitoraggio che non comprende una linea di trasmissione atta a fornire un segnale differenziale.
Allo stesso modo, ? possibile impiegare un multiplexer anche in un sistema di monitoraggio comprendente una pluralit? di sensori (ed eventualmente una testa di equilibratura) che non comprende una linea di trasmissione atta a fornire un segnale differenziale.

Claims (12)

RIVENDICAZIONI
1) Sistema (12) di monitoraggio per un componente (3) mobile connesso ad un componente (2) fisso; il sistema (12) di monitoraggio ? collegato ad un?unit? (40) di elaborazione e comprende:
un sensore (10) acustico che ? posizionato nel componente (3) mobile e comprende due terminali (17);
un primo amplificatore (18) che ? posizionato nel componente (3) mobile;
una unit? (14) di comunicazione senza contatto provvista di un primo dispositivo (15) di ricetrasmissione posizionato nel componente (3) mobile e di un secondo dispositivo (16) di ricetrasmissione che ? affacciato al primo dispositivo (15) di ricetrasmissione ed ? posizionato nel componente (2) fisso;
una prima linea (19) di collegamento che collega il sensore (10) acustico al primo amplificatore (18); ed
una seconda linea (20) di collegamento che collega il primo amplificatore (18) al primo dispositivo (15) di ricetrasmissione;
il sistema (12) di monitoraggio ? caratterizzato dal fatto che comprende una linea di trasmissione atta a fornire un segnale differenziale di cui fanno parte
il primo amplificatore (18) che comprende due terminali di ingresso e due terminali di uscita; la prima linea (19) di collegamento che comprende due conduttori elettrici, ciascuno dei quali collega un terminale (17) del sensore (10) acustico ad un corrispondente terminale di ingresso del primo amplificatore (18); e
la seconda linea (20) di collegamento che comprende due conduttori elettrici, ciascuno dei quali collega un terminale di uscita del primo amplificatore (18) al primo dispositivo (15) di ricetrasmissione.
2) Sistema (12) di monitoraggio secondo la rivendicazione 1 e comprendente un secondo amplificatore (33), il quale ? posizionato nel componente (3) mobile, ? collegato in serie al primo amplificatore (18) lungo la seconda linea (20) di collegamento, e comprende due terminali di ingresso collegati ai due terminali di uscita del primo amplificatore (18) e due terminali di uscita collegati al primo dispositivo (15) di ricetrasmissione.
3) Sistema (12) di monitoraggio secondo la rivendicazione 1 o 2 e comprendente un terzo amplificatore (22), il quale ? posizionato nel componente (2) fisso e comprende due terminali di ingresso collegati al secondo dispositivo (16) di ricetrasmissione e due terminali di uscita collegabili ad una unit? (13) di interfaccia configurata per distribuire l?alimentazione elettrica e trasmettere segnali in uscita da o in entrata a l?unit? (40) di elaborazione .
4) Sistema (12) di monitoraggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti e comprendente un convertitore (37) analogicodigitale che ? posizionato nel componente (3) mobile o nel componente (2) fisso ed ? configurato per ricevere un segnale analogico e convertire il segnale analogico in un segnale digitale.
5) Sistema (12) di monitoraggio secondo la rivendicazione 4 e comprendente un dispositivo (38) di elaborazione che ? posizionato nel componente (3) mobile o nel componente (2) fisso ed ? configurato per ricevere il segnale digitale dal convertitore (37) analogico-digitale, per elaborare il segnale digitale e ottenere e fornire in uscita un segnale digitale elaborato.
6) Sistema (12) di monitoraggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui la linea di trasmissione atta a fornire un segnale differenziale va dal sensore (10) acustico fino ad una unit? (40) di elaborazione collegata al sistema (12) di monitoraggio.
7) Sistema (12) di monitoraggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6 e comprendente un circuito (23) di alimentazione provvisto di:
un primo alimentatore (24) che ? posizionato nel componente (3) mobile e fornisce alimentazione elettrica al primo amplificatore (18); ed un trasformatore (26) in aria provvisto di un primo avvolgimento (27) che ? posizionato nel componente (3) mobile e fornisce energia elettrica al primo alimentatore (24) e di un secondo avvolgimento (28) che ? posizionato nel componente (2) fisso e riceve energia elettrica.
8) Sistema (12) di monitoraggio secondo la rivendicazione 7 e comprendente un secondo alimentatore (25) che ? posizionato nel componente (2) fisso, fornisce energia elettrica al secondo avvolgimento (28), e fornisce energia elettrica ad un terzo amplificatore (22) posizionato nella parte fissa oppure al secondo dispositivo (16) di ricetrasmissione.
9) Sistema (12) di monitoraggio secondo la rivendicazione 7 o 8 e comprendente:
un terzo alimentatore (34) che ? direttamente collegato al primo avvolgimento (27);
un accoppiatore (35) che riceve energia elettrica dal terzo alimentatore (34) ed immette energia elettrica nella seconda linea (20) di collegamento in una banda di frequenza diversa da una banda di frequenza di un segnale analogico generato dal sensore (10); ed
un disaccoppiatore (36) che preleva energia elettrica dalla seconda linea (20) di collegamento e fornisce energia elettrica al primo alimentatore (24).
10) Sistema (12) di monitoraggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente una testa di equilibratura.
11) Sistema (12) di monitoraggio secondo la rivendicazione 9, comprendente una testa di equilibratura e in cui il terzo alimentatore (34) ? collegato anche alla testa di equilibratura (7), per fornire energia elettrica a detta testa di equilibratura (7).
12) Sistema (12) di monitoraggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11 e comprendente:
due sensori (10) acustici che sono tra loro separati ed indipendenti; due primi amplificatori (18);
due prime linee (19) di collegamento, ciascuna delle quali collega un sensore (10) acustico ad un primo amplificatore (18) e comprende due conduttori elettrici;
una singola unit? (14) di comunicazione; ed
un multiplexer (39) avente due ingressi collegati ai due primi amplificatori (18) ed una singola uscita che ? collegata al primo dispositivo (15) di ricetrasmissione della singola unit? (14) di comunicazione.
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