IT202000032063A1 - Sistema integrato di monitoraggio dei parametri di funzionamento di un qualsiasi stampo - Google Patents

Description

Descrizione dell?invenzione avente per titolo:

?SISTEMA INTEGRATO DI MONITORAGGIO DEI PARAMETRI DI FUNZIONAMENTO DI UN QUALSIASI STAMPO?

Descrizione

Campo della tecnica

L?invenzione si riferisce ad un sistema integrato di monitoraggio in particolare ad uno stampo generico atto a stampare componenti plastici e monitorato mediante l?utilizzo di sonde di pressione e di temperatura.

Arte Nota

Per far fronte alla crescente industrializzazione che ha caratterizzato l?economia mondiale negli ultimi anni, ogni Paese ha reagito con apposite norme ed incentivi per le imprese al fine di facilitare lo sviluppo economico dello Stato.

A livello globale ? stato definito con il termine ?Industria 4.0? un novo approccio alle tecniche industriali ispirato ad un progetto di crescita economica adottato dalla Germania negli ultimi anni.

Il termine Industria 4.0 indica una tendenza dell'automazione industriale che integra alcune nuove tecnologie produttive per migliorare le condizioni di lavoro, creare nuovi modelli di business e aumentare la produttivit? e la qualit? produttiva degli impianti. Sul miglioramento delle condizioni di lavoro non vi ? un sostanziale accordo tra gli studiosi. Per alcuni infatti il miglioramento delle condizioni di lavoro sarebbe solo una promessa, peraltro non inedita, che ogni trasformazione tecnico-organizzativa porta con s?.

Il Piano Nazionale Industria 4.0 (oggi Piano nazionale Impresa 4.0) offre alle aziende italiane strumenti per cogliere le opportunit? dell?innovazione e del digitale legate alla quarta rivoluzione industriale.

Il Piano prevede misure specifiche, che tengono conto della neutralit? tecnologica, intervenendo con azioni orizzontali e fattori abilitanti per favorire gli investimenti per la competitivit? in ottica 4.0.

Non tutte le aziende, per?, hanno la possibilit? di acquistare nuovi macchinari per rientrare nel programma industria 4.0.

Infatti per un?azienda ? necessario soddisfare le seguenti richieste:

- controllo per mezzo di Computer Numerical Control (CNC) e/o Programmable Logic Control (PLC);

- interconnessione ai sistemi informatici di fabbrica, il bene materiale deve essere connesso ai sistemi informatici interni della fabbrica e scambiare con questi i dati e le informazioni necessarie al ciclo di produzione;

- integrazione automatizzata con il sistema logistico della fabbrica, pu? intendersi fisica: una macchina ? asservita, a valle o a monte, di un sistema di movimento automatizzato o semiautomatizzato;

- la macchina/impianto deve essere dotata di un sistema hardware che pu? essere installato a bordo della stessa e che pu? essere attivato tramite dispositivo preinstallato o un dispositivo remoto permettendo all?operatore il monitoraggio e il controllo della macchina/impianto;

- rispondere ai pi? recenti parametri di sicurezza, salute e igiene del lavoro, e possedere la marcatura CE;

- deve possedere sistemi di telemanutenzione e/o telediagnosi e/o controllo in remoto;

- la macchina/impianto deve essere soggetta a monitoraggio continuo delle condizioni di lavoro e dei parametri di processo medianti set di sensori.

Scopo del brevetto ? quindi quello di creare un sistema che possa ridurre i costi di aggiornamento dei macchinari facendo rientrare le aziende nel programma industriale 4.0.

Descrizione dell?invenzione

Secondo la presente invenzione viene realizzato un sistema integrato di monitoraggio dei parametri di funzionamento di un qualsiasi stampo che risolve efficacemente le problematiche suesposte.

Detto sistema comprende un contenitore rigido che comprende a sua volta una scheda di controllo munita di CPU.

Il contenitore rigido, preferibilmente costituito di materiale plastico leggero, ha un ingombro ridotto e pu? essere applicato su un qualsiasi macchinario dedicato allo stampaggio.

Detto contenitore rigido ? installato in corrispondenza di una superficie dello stampo ed ? termicamente protetto da una piastra termoisolante che sar? preferibilmente realizzata in una resina termoindurente come quella nota con il nome di ?Bakelite?.

L?invenzione in oggetto ? atta a monitorare i parametri di funzionamento mediante dei sensori, collocati all?interno dello stampo, che comunicano con la CPU.

Per monitorare la temperatura durante la fase di stampaggio viene analizzata l?acqua di raffreddamento in uscita dai canali di scolo presenti all?interno dello stampo. Vengono quindi installate una pluralit? di termocoppie in prossimit? di detti canali di scolo, atte a misurare la temperatura dell?acqua di raffreddamento. Tale monitoraggio possiede molteplici effetti positivi tra i quali, stabilire un range di temperatura che lo stampo deve mantenere al fine di produrre pezzi costantemente identici, e garantire l?assenza di ostruzioni nei condotti dell?acqua di raffreddamento.

Per leggere la pressione all?interno della camera vengono disposte delle sonde di pressione sulla parte fissa dello stampo al fine di verificare che le procedure di stampaggio avvengano secondo le modalit? previste.

Delle sonde di temperatura sono posizionate preferibilmente sulla parte fissa dello stampo, nei pressi del tubo di iniezione, per misurare la temperatura della massa fusa compresa all?interno dello stampo.

Tramite un sensore conduttivo, posizionato preferibilmente sulla sommit? della parte fissa dello stampo, ? possibile misurare il tempo che un ciclo produttivo impiega a stampare un oggetto. Nel caso in cui lo stampaggio avvenisse con tempistiche diverse rispetto alla norma, gli operatori verrebbero informati quanto prima per procedere con la revisione del pezzo, prima di immagazzinarlo con i pezzi ordinari.

La CPU riceve tutti i dati registrati dai sensori suddetti e riconosce quali passaggi o tempistiche non sono stati rispettati e, nel caso in cui fosse necessario, ? in grado di informare l?operatore riguardo l?inadeguatezza del pezzo appena prodotto.

Detta CPU trasmette i dati elaborati alla postazione di monitoraggio tramite una connessione preferibilmente wireless che pu? comprendere una comunicazione mediante tecnologia Bluetooth.

I dati trattati dalla CPU possono essere anche visualizzati su un display digitale installato sul macchinario di stampaggio.

Il display digitale viene installato sul macchinario di stampaggio allo scopo di mantenere in comunicazione la postazione di monitoraggio con gli operatori che controllano la produzione.

Per permettere l?archiviazione delle informazioni relative ai macchinari, ? previsto l?impiego di un dispositivo di memoria come un hard disk. Detto dispositivo di memoria pu? essere sostituito, in una sua forma di realizzazione, da un sistema di archiviazione online direttamente su un cloud dedicato.

Un supporto aggiuntivo ? offerto dalla telecamera installata in prossimit? dello stampo allo scopo di registrare tutte le fasi di stampaggio e di fornire un ulteriore supporto nel caso fosse necessario individuare la causa di qualche anomalia. Detta telecamera, in una sua forma di realizzazione, ? munita di un microfono atto a registrare l?audio durante le fasi di stampaggio. Il lavoro congiunto della telecamera e del microfono fornisce un file Mp4 che rappresenta un ausilio ancora pi? esaustivo nel caso fosse necessario individuare la causa di un eventuale guasto.

I vantaggi offerti dalla presente invenzione sono evidenti alla luce della descrizione fin qui esposta e saranno ancora pi? chiari grazie alle figure annesse e alla descrizione dettagliata.

Descrizione delle figure

L?invenzione verr? qui di seguito descritta in almeno una forma di realizzazione preferita a titolo esplicativo e non limitativo con l?ausilio delle figure annesse, nelle quali:

- FIGURA 1 mostra una sezione di un macchinario dedicato allo stampaggio di componenti plastici. Viene mostrata la parte fissa 10 dello stampo a contatto con la parte mobile 11.

Sono visibili, in questo caso, i condotti 12 di scolo dell?acqua di raffreddamento. In corrispondenza di detti condotti 12 sono posizionate le termocoppie 14, atte a misurare la temperatura raggiunta dall?acqua nelle fasi di stampaggio. Se l?acqua di raffreddamento scorre attraverso detti condotti 12 l?operatore ha anche la certezza che non vi sono ostruzioni che possono causare un surriscaldamento. I condotti 12 sono situati sia sulla parte fissa 10 dello stampo che sulla parte mobile 11.

Per monitorare la temperatura raggiunta dalla massa fusa vengono installate delle sonde di temperatura 13 in prossimit? del tubo di iniezione, sulla parte fissa 10 dello stampo.

Delle sonde di pressione 21 sono installate sulla parte fissa 10 al fine di verificare che la pressione all?interno della camera sia quella prestabilita per ottenere la migliore qualit? del prodotto stampato.

Infine la FIGURA 1 mostra il sensore conduttivo 17 atto a verificare che la durata dei cicli di produzione sia conforme agli standard prefissati dall?operatore. Detto sensore conduttivo 17 ? posizionato sulla parte fissa ma ad un?altezza che gli permette di stabilire se lo stampo ? stato chiuso.

La CPU 16 ? compresa all?interno del contenitore 15 che, in una sua forma di realizzazione, ? in plastica.

Detta CPU 16 comunica preferibilmente in modalit? wireless con una postazione di monitoraggio 18 che riceve tutti i dati provenienti dai sensori termici 13, 14 e da quelli di pressione 21 e li immagazzina in un dispositivo di archiviazione 19.

Descrizione dettagliata dell?invenzione

La presente invenzione verr? ora illustrata a titolo puramente esemplificativo ma non limitativo o vincolante, ricorrendo alle figure le quali illustrano alcune realizzazioni relativamente al presente concetto inventivo.

Con riferimento alla FIG. 1 ? rappresentato un sistema di monitoraggio dei parametri di funzionamento di un qualsiasi stampo ad iniezione.

Detto stampo ? composto da una parte fissa 10 e da una mobile 11. Su entrambi i lati dello stampo sono collocati 15 condotti 12 per la circolazione dell?acqua di raffreddamento.

Detti condotti 12 hanno lo scopo di mantenere i valori di temperatura all?interno della camera, in un range prefissato. Su ciascun condotto 12 sono installate delle termocoppie 14, in totale 30, atte a misurare la temperatura raggiunta dall?acqua di raffreddamento e a segnalare, tramite la CPU 16, eventuali anomalie o sbalzi di temperatura.

Per misurare la pressione all?interno dello stampo durante le fasi di stampaggio, sono installate 8 sonde di pressione 21 sulla parte fissa 10 dello stampo.

La temperatura della massa fusa viene letta tramite appositi sensori di temperatura 13 collocati nei pressi del tubo di iniezione.

Un sensore conduttivo 17 ? installato sulla parte fissa 10 dello stampo ad una altezza tale da permettergli di misurare il tempo che un ciclo di produzione impiega a stampare un componente. Tale funzione rappresenta il metodo pi? efficace per individuare una possibile anomalia, se, infatti, il ciclo di produzione durasse meno o pi? del tempo previsto, il componente prodotto verrebbe sottoposto ad un?attenta revisione da parte di un operatore.

Tutti i sensori comunicano i dati letti alla CPU 16 che elabora e immagazzina le informazioni per inviarle alla postazione di monitoraggio 18.

La CPU 16 comunica, mediante comunicazione wireless, con la postazione di monitoraggio 18, in una sua forma di realizzazione, tramite tecnologia Bluetooth. Detta CPU 16 ? compresa in una custodia 15 preferibilmente in plastica, atta a proteggere i componenti all?interno e a fornire un facile metodo di installazione sul macchinario di stampaggio.

La postazione di monitoraggio 18 ? atta a ricevere ed elaborare i dati ricevuti dalla CPU 16 ma anche ad informare gli operatori dedicati al funzionamento dei macchinari, tramite un display digitale, installato direttamente su detto macchinario.

Detto display digitale, in una sua forma di realizzazione, ? atto a bypassare le comunicazioni che avvengono per mezzo della postazione di monitoraggio 18, e a mostrare direttamente i dati forniti dai sensori di temperatura 13, 14 e dalle sonde di pressione 21.

Tutti i dati che raggiungono la postazione di monitoraggio 18 vengono immagazzinati in un dispositivo di archiviazione 19 che, in una sua forma di realizzazione, pu? essere costituito da un?archiviazione online mediante caricamento dati su un cloud dedicato.

La CPU 16, oltre a fornire i dati ricevuti dai sensori, ? atta a tenere il conto dei pezzi prodotti che potranno raggiungere immediatamente il magazzino per lo stoccaggio. I pezzi che invece sono stati prodotti mediante passaggi che non hanno rispettato i range di temperatura e pressione corretti, vengono conteggiati dalla CPU 16 come probabili pezzi di scarto e vengono sottoposti ad ulteriori revisioni da parte degli operatori.

Nel caso si manifesti un?anomalia nella produzione, ? possibile ricorrere all?ausilio di una videocamera che, essendo installata nei pressi del macchinario di stampaggio, ? atta a registrare file video durante tutta l?attivit? produttiva. In una sua forma di realizzazione detta videocamera comprende un microfono atto a registrare i suoni e a fornire un file completo Mp4, rappresentando un ulteriore ausilio in caso fosse necessario individuare la causa di una anomalia. ? infine chiaro che all?invenzione fin qui descritta possono essere apportate modifiche, aggiunte o varianti ovvie per un tecnico del ramo, senza per questo fuoriuscire dall?ambito di tutela che ? fornito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (7)

Rivendicazioni

1. Sistema integrato di monitoraggio dei parametri di funzionamento di un qualsiasi stampo caratterizzato dal fatto di essere atto ad impegnarsi su un generico stampo al fine di registrare le informazioni relative allo stato di produzione; detto sistema comprendendo:

- una pluralit? di condotti (12) per la circolazione dell?acqua di raffreddamento posizionati sia sulla parte mobile (11) dello stampo che sulla parte fissa (10) atti ad evitare il surriscaldamento dello stampo durante le fasi di stampaggio e a verificare l?assenza di ostruzioni all?interno di detti condotti (12);

- una pluralit? di termocoppie (14) situate preferibilmente sui condotti (12) di uscita dell?acqua di raffreddamento, atte a misurare la temperatura dell?acqua in uscita dallo stampo al fine di verificare che il range di temperatura corrisponda a quello stabilito precedentemente;

- una pluralit? di sonde di pressione (21), posizionate sulla parte fissa (10) dello stampo, atte a misurare i valori di pressione all?interno della camera durante le fasi di chiusura dello stampo;

- una pluralit? di sensori di temperatura (13) posizionati sulla parte fissa dello stampo, nei pressi del tubo di iniezione, atte a misurare la temperatura della massa fusa compresa all?interno dello stampo;

- almeno un sensore conduttivo (17), posizionato sulla parte fissa (10) dello stampo ma ad una altezza tale da consentirgli di rilevare il contatto tra la parte fissa (10) e la parte mobile (11), atto a misurare la durata di un ciclo produttivo e a rilevare eventuali anomalie che potrebbero causare la produzione di un pezzo di scarto;

- almeno una scheda di controllo, compresa in un contenitore (15) rigido installato direttamente sullo stampo, dotata di CPU (16) atta a ricevere i dati letti dai sensori di temperatura (13, 14) e pressione (21) per immagazzinarli e renderli visibili a un operatore tramite connessione wireless;

- almeno un detto contenitore (15) preferibilmente in materiale plastico rigido, atto a comprendere al suo interno la scheda di controllo per proteggerla da eventuali urti e sollecitazioni termiche; detto contenitore (15) essendo impegnato sulla superficie di detto stampo ed essendo protetto da almeno una piastra termoisolante realizzata preferibilmente in una resina termoindurente come la ?bakelite?;

- almeno una postazione di monitoraggio (18) atta a ricevere le informazioni immagazzinate dalla CPU (16) durante le fasi di stampaggio;

- almeno un dispositivo di memoria (19) atto ad immagazzinare i dati registrati dai sensori di temperatura (13, 14) e pressione (21) all?interno dello stampo, fornendo uno storico che possa aiutare ad individuare eventuali criticit? frequenti del macchinario;

- almeno un display installato sul macchinario dedicato allo stampaggio, atto a ricevere le istruzioni inviate dalla postazione di monitoraggio (18) nel caso si verificasse qualche imprevisto.

2. Sistema integrato di monitoraggio dei parametri di funzionamento di un qualsiasi stampo, secondo la precedente rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere atto a registrare tutte le fasi di stampa tramite una fotocamera, allo scopo di fornire uno storico in formato video rappresentando un ausilio per l?operatore che deve individuare la causa di un?eventuale anomalia.

3. Sistema integrato di monitoraggio dei parametri di funzionamento di un qualsiasi stampo, secondo la precedente rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta fotocamera ? munita di un microfono atto a fornire, collaborando con detta fotocamera, un file Mp4 all?operatore, garantendo tracce pi? esaustive in caso sia necessario individuare la causa di un?anomalia.

4. Sistema integrato di monitoraggio dei parametri di funzionamento di un qualsiasi stampo, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che le informazioni elaborate dalla CPU (16) sono visibili su detto display installato sul macchinario dedicato allo stampaggio, al fine di informare tutti gli operatori in tempo reale, senza attendere le direttive della postazione di monitoraggio (18) in caso di emergenza.

5. Sistema integrato di monitoraggio dei parametri di funzionamento di un qualsiasi stampo, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la comunicazione wireless tra la CPU (16) e la postazione di monitoraggio avviene tramite connessione Bluetooth.

6. Sistema integrato di monitoraggio dei parametri di funzionamento di un qualsiasi stampo, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la memorizzazione dei dati registrati dalla CPU (16) riguardo le fasi di stampaggio avviene eseguendo un upload su un Cloud dedicato.

7. Sistema integrato di monitoraggio dei parametri di funzionamento di un qualsiasi stampo, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta CPU (16) ? atta a tenere il conto dei pezzi che vengono stampati correttamente e che raggiungeranno il magazzino, oppure dei pezzi che subiscono delle imprecisioni, perch? fuori dai range di temperatura e pressione previsti; detti pezzi verranno aggiunti al magazzino solo dopo un?accurata revisione da parte degli operatori.