IT202100027005A1

IT202100027005A1 - Supporto antivibrazione con sensore integrato e sistema di monitoraggio di sollecitazioni meccaniche comprendente detto supporto

Info

Publication number: IT202100027005A1
Application number: IT102021000027005A
Authority: IT
Inventors: Claudio Sbarufatti; Simone Cinquemani; Diego Scaccabarozzi
Original assignee: Milano Politecnico
Priority date: 2021-10-21
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2023-04-21
Also published as: WO2023067538A1

Description

SUPPORTO ANTIVIBRAZIONE CON SENSORE INTEGRATO E SISTEMA

DI MONITORAGGIO DI SOLLECITAZIONI MECCANICHE

COMPRENDENTE DETTO SUPPORTO

DESCRIZIONE

CAMPO TECNICO

La presente invenzione si riferisce al settore sensoristico. In maggiore dettaglio, la presente invenzione riguarda un supporto antivibrazione comprendente un sensore integrato, un sistema di misura di vibrazioni comprendente detto supporto e una macchina operatrice comprendente detto supporto o integrante l?intero sistema di misura delle sollecitazioni meccaniche.

STATO DELL'ARTE

Le macchine operatrici, come gruppi refrigeratori e ventole ? per esempio di sistemi HVAC ?, pompe, motori elettrici, sistemi CNC, presse, molatrici, ecc., sono tipicamente appoggiate al suolo mediante l'impiego di supporti e/o piedini antivibranti che servono ad isolare tali macchine e far s? che esse non trasmettano vibrazioni al suolo.

Questi dispositivi comprendono tipicamente una porzione di supporto della macchina e una porzione di appoggio opposte tra loro lungo una direzione principale, trasversale alla superficie di appoggio in uso. Tra tali porzioni ? disposto uno strato o un elemento elastico in modo che la macchina operatrice sia libera di oscillare rispetto alla superficie di appoggio, pur rimanendo vincolata alla stessa.

Inoltre, le vibrazioni prodotte da una macchina operatrice sono indicative di uno stato di funzionamento della macchina stessa. L?analisi dell?ampiezza e/o dell?andamento nel tempo delle vibrazioni prodotte dalla macchina operatrice permette di individuare condizioni di malfunzionamento, condizioni operative anomale e/o, pi? in generale, di discriminare tra differenti condizioni di funzionamento della macchina operatrice.

Nella tecnica ? noto accoppiare al supporto o al piedino antivibrante trasduttori che convertono in segnali elettrici le vibrazioni trasmesse al supporto o al piedino antivibrante dalla macchina operatrice, allo scopo di analizzare il funzionamento della macchina operatrice e individuare condizioni di funzionamento anomale.

In aggiunta, la misurazione e l?analisi delle vibrazioni generate dalla macchina operatrice sono tipicamente eseguite a campione e/o periodicamente da tecnici manutentori. Di conseguenza, questa procedura di controllo non permette di individuare in modo tempestivo malfunzionamenti o, pi? in generale, condizioni di funzionamento anomale della macchina operatrice. Inoltre, l?operazione di monitoraggio risulta piuttosto onerosa in termini tempo e risorse umane. Infatti, per ogni macchina operatrice da monitorare ? necessario installare e, ove necessario, tarare almeno un dispositivo di acquisizione prima di potere effettuare le misure, eseguire le misure desiderate e rimuovere il dispositivo di acquisizione.

Inoltre, le medesime sollecitazioni meccaniche misurate dai sensori possono causare una riduzione della vita utile di elementi elettronici e/o elettro-meccanici impiegati per realizzare tali sensori, per esempio nel caso in cui i livelli siano superiori rispetto alla portata dello strumento.

WO 2000/14476 propone un sensore di spostamento, il quale pu? essere utilizzato per misurare vibrazioni, comprendente una coppia di conduttori allungati di dimensioni nanometriche. Tali conduttori sono integrati in rispettivi elementi isolanti in modo da rimanere affacciati su una superficie del rispettivo elemento isolante. I conduttori sono poi disposti affacciati l?uno all?altro e paralleli tra loro, ma separati da uno spazio di separazione compreso tra 2 e 50 Armstrong. Successivamente ? applicata una differenza di potenziale tra i due conduttori ed ? misurata una corrente elettrica che fluisce tra i conduttori per effetto tunneling. L?intensit? della corrente varia in funzione della distanza tra i due conduttori.

La soluzione proposta in WO 2000/14476 ? particolarmente complessa da realizzare. In particolare, le distanze nanometriche e sub-nanometriche che caratterizzano la struttura del sensore rendono necessario l?utilizzo di macchinari e tecnologie estremamente precisi, complessi e costosi al fine di realizzare un sensore funzionante in modo corretto. Inoltre, il sensore cos? prodotto risulta particolarmente delicato e inadatto ad ambienti ostili e/o a sollecitazioni meccaniche particolarmente intense. Infine, le tolleranze intrinseche ai processi di produzione industriale portano a una elevata variabilit? nella sensibilit? tra sensori, richiedendo procedure di taratura ad hoc per ciascun sensore.

SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

? scopo della presente invenzione quello di superare gli inconvenienti dell?arte nota.

In particolare, ? scopo della presente invenzione fornire un supporto antivibrante per macchine operatrici in grado di ridurre efficacemente la trasmissione di sollecitazioni meccaniche, in particolare vibrazioni prodotte dalla macchina operatrice, al tempo stesso integrando un sensore robusto e affidabile che permetta di eseguire una misura accurata di dette sollecitazioni meccaniche.

Questi ed altri scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un sistema incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente descrizione.

Secondo un primo aspetto, la presente invenzione ? diretta a un supporto antivibrante per macchina operatrice comprendente:

primi mezzi di accoppiamento configurati per accoppiare il supporto a una macchina operatrice,

secondi mezzi di accoppiamento configurati per accoppiare il supporto a una superficie di appoggio o un elemento giacente su una superficie di appoggio, una porzione elastica posta tra i primi mezzi di accoppiamento e i secondi mezzi di accoppiamento, laddove la porzione elastica comprende un materiale polimerico ed ? configurata per ridurre una trasmissione di sollecitazioni meccaniche tra la macchina operatrice e la superficie di appoggio, e

un gruppo sensore configurato per fornire un segnale funzione delle sollecitazioni meccaniche cui ? soggetto il supporto.

Vantaggiosamente, detta porzione elastica comprende una pluralit? di strutture molecolari di carbonio. Inoltre, il gruppo sensore comprende detta porzione elastica e una coppia di elementi elettricamente conduttori collegati alla porzione elastica. In particolare, la porzione elastica ? configurata per comprimersi ed espandersi lungo detta direzione principale quando soggetta a vibrazioni, con ci? variando una resistenza elettrica della porzione elastica almeno lungo detta direzione principale.

Preferibilmente, sebbene non limitativamente, gli elementi elettricamente conduttori sono collegati a rispettive superfici della porzione elastica opposte tra loro lungo una direzione principale di sviluppo del supporto.

Grazie a questa soluzione il supporto antivibrante ? adatto, al contempo, a ridurre la trasmissione delle vibrazioni meccaniche cui ? soggetto il supporto ? in particolare le vibrazioni prodotte dalla macchina operatrice durante il funzionamento ? e permettere di misurare in modo affidabile l?ampiezza di tali oscillazioni. La variazione della resistivit? ? o pi? in generale dell?impedenza ? della porzione elastica del supporto in funzione dell?intensit? delle sollecitazioni sperimentate dal supporto permette di ottenere una misura particolarmente semplice ed accurata di tali sollecitazioni meccaniche con una struttura del supporto compatta e robusta. In aggiunta il supporto risulta particolarmente semplice ed economico da produrre.

In una forma di realizzazione, le strutture molecolari di carbonio della pluralit? di strutture molecolari di carbonio sono generalmente in frazione massica compresa tra lo 0.1 % e il 10 % del peso totale della porzione elastica.

La Richiedente ha determinato che questo rapporto di densit? consente di ottenere risultati ottimali in termini probabilit? di effetto tunneling e, di conseguenza, di sensibilit? alle sollecitazioni meccaniche senza alterare le caratteristiche elastiche del materiale polimerico della porzione elastica.

Preferibilmente, le strutture molecolari di carbonio della pluralit? di strutture molecolari di carbonio sono selezionate tra grafene, fullereni e grafite.

In una forma di realizzazione, le strutture molecolari della pluralit? di strutture molecolari di carbonio comprendono nano-platelets di grafene.

Preferibilmente, i nano-platelets di grafene hanno uno spessore compreso tra 2 nm e 20 nm, preferibilmente compreso tra 5 nm e 10nm e una dimensione laterale compresa tra 5 ?m e 50 ?m, preferibilmente compresa tra 15 ?m e 30 ?m, per esempio pari a 25 ?m.

In un?altra forma di realizzazione, le strutture molecolari della pluralit? di strutture molecolari di carbonio comprendono nanotubi in configurazione a parete singola o multipla.

Preferibilmente, i nanotubi di carbonio hanno un diametro compreso tra 5nm e 20 nm, preferibilmente compresa tra 5 nm e 15 nm, per esempio pari a 10 nm, e una lunghezza compresa tra 1 ?m e 10 ?m, preferibilmente compresa tra 2 ?m e 5 ?m.

La Richiedente ha determinato che tali dimensioni delle strutture molecolari di carbonio selezionate garantisce prestazioni ottimali in termini di probabilit? di conduzione elettrica per effetto tunneling nel caso di nano-platelets di grafene e nanotubi di carbonio.

In una forma di realizzazione, la porzione elastica comprende gomma naturale e i nanotubi in configurazione a parete singola o multipla sono in una frazione massica compresa tra 1 % e 8 %, preferibilmente 4 %, del peso totale della porzione elastica.

La richiedente ha determinato che questa composizione della porzione elastica del supporto fornisce prestazioni ottimali in termini di sensibilit? di misura delle stesse senza compromettere le propriet? elastiche del materiale utilizzato per realizzare la porzione elastica.

Un differente aspetto della presente invenzione riguarda un sistema di monitoraggio di sollecitazioni meccaniche ? vibrazioni prodotte dalla macchina operatrice ? in grado di fornire un?informazione affidabile sull?ampiezza e/o l?andamento nel tempo delle sollecitazioni meccaniche sperimentate da almeno un supporto antivibrante secondo una delle forme di realizzazione sopra descritte ? accoppiato a una macchina operatrice.

In una forma di realizzazione, il sistema comprende almeno un supporto secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione precedenti, un?unit? di misura collegata alla coppia di elementi elettricamente conduttori, e un?unit? elaboratrice collegata all?unit? di misura.

In particolare, l?unit? di misura ? configurata per misurare una grandezza elettrica proporzionale a una sollecitazione meccanica cui ? soggetto il supporto associata al gruppo sensore e fornire un corrispondente segnale all?unit? elaboratrice, mentre l?unit? elaboratrice ? configurata per rilevare una sollecitazione meccanica con intensit? uguale o maggiore a un valore predeterminato.

Preferibilmente, l?unit? di misura ? configurata per generare una corrente elettrica o una tensione costante tra la coppia di elementi conduttori e misurare una corrispondente tensione elettrica o corrente elettrica sviluppata tra detta coppia di elementi conduttori e fornire un valore efficace di detta tensione o corrente elettrica misurata all?unit? elaboratrice.

Tale sistema di monitoraggio risulta particolarmente semplice ed economico da realizzare, ma al contempo in grado di monitorare in modo affidabile e, preferibilmente in tempo reale, l?intensit? delle sollecitazioni meccaniche ed individuare condizioni di funzionamento anomale o malfunzionamenti di una macchina operatrice cui uno o pi? supporti sono collegati.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di presentare una macchina operatrice che integri uno o pi? supporti secondo le forme di realizzazione della presente invenzione e connessa a, o integrante, l?unit? di misura e/o l?unit? elaboratrice di detto sistema monitoraggio delle sollecitazioni meccaniche.

Ulteriori caratteristiche e scopi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione che segue.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

L?invenzione verr? descritta qui di seguito con riferimento ad alcuni esempi, forniti a scopo esplicativo e non limitativo, ed illustrati nei disegni annessi. Questi disegni illustrano differenti aspetti e forme di realizzazione della presente invenzione e, dove appropriato, numeri di riferimento illustranti strutture, componenti, materiali e/o elementi simili in differenti figure sono indicati da numeri di riferimento similari.

La Figura 1 ? una vista assonometrica schematica di un supporto antivibrante secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

la Figura 2 ? una vista frontale schematica di una macchina operatrice fissata al suolo per mezzo di supporti antivibranti secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

la Figura 3A ? una vista laterale schematica in sezione del supporto antivibrante di Figura 1 in una condizione di riposo;

la Figura 3B ? un ingrandimento di una porzione elastica del supporto antivibrante di Figura 3A in cui sono evidenziate delle strutture molecolari di carbonio diffuse in un polimero;

la Figura 4A ? una vista laterale schematica in sezione del supporto antivibrante di Figura 1 sottoposta a una forza di compressione;

la Figura 4B ? un ingrandimento di una porzione elastica del supporto antivibrante di Figura 4A in cui sono evidenziate delle strutture molecolari di carbonio diffuse nel polimero;

la Figura 5 ? una rappresentazione schematica di un sistema di misura delle vibrazioni secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, e

la Figura 6 ? un diagramma di flusso di una procedura di monitoraggio delle vibrazioni implementata dal sistema di Figura 5.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE

Mentre l?invenzione ? suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, alcune forme di realizzazione preferite sono mostrate nei disegni e saranno descritte qui di seguito in dettaglio. Si deve intendere, comunque, che non vi ? alcuna intenzione di limitare l?invenzione alla specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, l?invenzione intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative, ed equivalenti che ricadano nell?ambito dell?invenzione come definito nelle rivendicazioni.

L?uso di ?ad esempio?, ?ecc.?, ?oppure? indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato. L?uso di ?include? significa ?include, ma non limitato a? a meno che non sia altrimenti indicato.

Con riferimento alla Figura 1 un supporto antivibrante, pi? brevemente supporto 1 nel seguito, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione comprende una porzione di supporto 10 una porzione di appoggio 20 e una porzione elastica 30. In dettaglio, la porzione elastica 30 ? posta tra la porzione di supporto 10 e la porzione di appoggio 20 lungo una direzione principale P di sviluppo del supporto 1.

Nell?esempio considerato, il supporto 1 comprende una prima vite 41 fissata alla porzione di supporto 10 e una seconda vite fissata alla porzione di appoggio 20 e sporgenti in versi opposti tra loro e alla porzione elastica 30 lungo la direzione principale P del supporto 1.

Tipicamente la prima vite 41 ? utilizzata per fissare il supporto 1 a una macchina operatrice 2, illustrata schematicamente in Figura 2, in corrispondenza di una base della macchina operatrice 2, mentre la seconda vite 42 ? utilizzata per fissare il supporto 1 a un elemento di ricezione 3, preferibilmente, a sua volta fissato a una superficie di appoggio S (il suolo per esempio) in modo da vincolare la macchina operatrice 2 al suolo per mezzo del supporto 1.

In altre parole, la porzione di supporto 10 e la prima vite 41 formano primi mezzi di accoppiamento configurati per accoppiare il supporto 1 a una macchina operatrice, mentre la porzione di appoggio 20 e la seconda vite 42 formano secondi mezzi di accoppiamento configurati per accoppiare il supporto 1 alla superficie di appoggio S o un elemento giacente su una superficie di appoggio S.

Il supporto 1 secondo le forme di realizzazione della presente invenzione comprende un gruppo sensore 50 configurato per fornire un segnale proporzionale all?ampiezza delle sollecitazioni meccaniche, in particolare vibrazioni, cui ? soggetto il supporto 1 in uso, come meglio apprezzabile nelle Figure 3A e 3B.

In dettaglio, il gruppo sensore 50 comprende una coppia di contatti elettrici 51 e 52 collegati elettricamente a superfici opposte della porzione elastica 30 lungo la direzione principale P. Preferibilmente, ciascun contatto elettrico 51 e 52 ? in diretto contatto con una rispettiva superficie della porzione elastico 30. Inoltre, il gruppo sensore 50 comprende l?elemento elastico 30. In dettaglio, l?elemento elastico 30 ? formato in un elemento polimerico caricato con una pluralit? di strutture molecolari di carbonio 31.

Nella presente, l?espressione ?struttura molecolare di carbonio? indica una sostanza in uno stato allotropo del carbonio come grafene - per esempio nanoplatelets -, fullereni, grafite, ecc. Per esempio, in una forma di realizzazione della presente invenzione, la porzione elastica 30 ? caricato con nanotubi di carbonio ? ossia fullereni in una configurazione tubulare. In particolare, i nanotubi possono essere in configurazione a parete singola o multipla.

Preferibilmente, le strutture molecolari di carbonio 31 hanno un diametro compreso tra 5 nm e 20 nm, preferibilmente compresa tra 5 nm e 15 nm, per esempio pari a 10 nm, e una lunghezza compresa tra 1 ?m e 10 ?m, preferibilmente compresa tra 2 ?m e 5 ?m, nel caso di nanotubi oppure uno spessore compreso tra 2 nm e 20 nm, preferibilmente compreso tra 5 nm e 10nm e una dimensione laterale compresa tra 5 ?m e 50 ?m, preferibilmente compresa tra 15 ?m e 30 ?m, per esempio pari a 25?m nel caso di nano-platelets di grafene.

Nelle forme di realizzazione della presente invenzione, la porzione elastica 30 ? realizzata in un polimero caricato con strutture molecolari di carbonio, laddove le strutture molecolari di carbonio 31 corrispondono sostanzialmente a una frazione massica ? anche indicata con l?espressione inglese ?weight percentage? ? compresa tra lo 0.1 % e il 10 % del peso totale della porzione elastica 30. In genere, la concentrazione di strutture molecolari di carbonio 31 ? mantenuta al di sotto della soglia di percolazione elettrica associata al particolare materiale scelto per la porzione elastica 30 e alle particolari strutture molecolari di carbonio 31 utilizzate.

Per esempio, in una forma di realizzazione la porzione elastica 30 ? realizzata in gomma naturale e comprende una quantit? di nanotubi in carbonio compresa tra 1 % e 8 %, preferibilmente 4 %, del peso della porzione elastica 30.

Altre forme di realizzazione prevedono l?utilizzo di un materiale polimerico di sintesi comunemente utilizzati nella produzione di supporti antivibrazione caricati con strutture molecolari di carbonio 31 in una proporzione compresa tra lo 0.1 % e il 10 % del peso della porzione elastica 30. Esempi, non limitativi, di gomme sintetiche utilizzabili comprendono, in modo non limitativo, gomme basate su monomeri di etilene-propilene diene (o EPDM - Ethylene-Propylene Diene Monomer), gomma nitrilica (NBR - Nitrile Butadiene Rubber), gomme basate su elastomeri fluorurati (FKM, per esempio la famiglia di gomme sotto il nome commerciale VITON), gomme basate su policloroprene (per esempio la famiglia di gomme sotto il nome commerciale NEOPRENE), gomme basate su polimeri ottenuti per solfoclorurazione del polietilene (per esempio la famiglia di gomme sotto il nome commerciale HYPALON).

Preferibilmente, sebbene non limitativamente, la porzione elastica 30 ? realizzata disperdendo il pi? omogeneamente possibile le molecole di carbonio nel materiale base polimerico, ad esempio mediante tecniche di calandratura e sonicazione mediante ultrasuoni, evitando la formazione agglomerati di carbonio nella soluzione prima della e/o durante la successiva fase di curing.

Le strutture molecolari di carbonio 31 nella porzione elastica 30 consentono un flusso di elettroni tra i contatti elettrici 51 e 52 posti a lati opposti della porzione elastica 30 sia per effetto tunneling sia tramite contatto tra le medesime strutture molecolari, in modo di per s? noto e qui non descritto in dettaglio per brevit?.

Una resistenza elettrica equivalente REQ della porzione elastica 30 risulta essere una funzione delle vibrazioni meccaniche cui ? soggetto il supporto 1. Infatti, le vibrazioni meccaniche hanno l?effetto di deformare la porzione elastica 30 rispetto a una sua lunghezza y0 a riposo, lungo la direzione principale P del supporto 1, come mostrato schematicamente nelle Figure 3A-3B e 4A-4B. Nella presente, l?espressione ?lungo la direzione principale P? ? da intendersi comprendere una direzione corrispondente o parallela alla direzione principale P cui ? allineata una forza applicata, una deformazione, una lunghezza, una distanza, ecc.

In particolare, una forza di compressione F(t) applicata al supporto 1 associata a una vibrazione meccanica provoca una compressione della porzione elastica 30 che si riduce, lungo la direzione principale P, a una lunghezza compressa y1 che dipende dalla forza di compressione F(t) e dal modulo elastico del polimero della porzione elastica 30.

Questa compressione provoca una riduzione di una distanza media ? lungo la direzione principale P - tra le strutture molecolari di carbonio 31 proporzionale alla differenza tra la lunghezza a riposo y0 e la lunghezza compressa y1 della porzione elastica 30. Di conseguenza, si ha un aumento della probabilit? dei fenomeni di tunneling tra strutture molecolari di carbonio 31 lungo la direzione principale P. Inoltre, ne conseguir? una maggiore probabilit? di contatto tra le strutture molecolari di carbonio 31 lungo la direzione principale P . Questi fenomeni hanno l?effetto di ridurre l?impedenza elettrica della porzione elastica 30. Questi fenomeni sono rappresentati graficamente nel dettaglio delle Figure 3B e 4B da simboli di resistenza r00, r01, e r02 in Figura 3B di dimensione maggiore di corrispondenti resistenze r10, r11 e r12 in Figura 4B, laddove le resistenze r00, r01, e r02 in Figura 3B collegano strutture molecolari di carbonio 31 nella porzione elastica 30 a riposo e le resistenze r10, r11 e r12 collegano le medesime strutture molecolari di carbonio 31 nella porzione elastica 30 compressa.

Questo, a livello macroscopico, si riflette in una riduzione della resistenza equivalente REQ della porzione elastica 30 del supporto 1. In altre parole, la resistenza elettrica equivalente REQ della porzione elastica 30 del supporto 1, secondo le forme di realizzazione della presente invenzione, ? una funzione delle vibrazioni meccaniche che sollecitano il supporto 1. L?effetto di riduzione della resistenza equivalente REQ sar? tanto maggiore quanto pi? cedevole sar? il materiale base polimerico, ovvero quanto minore sar? il modulo elastico del materiale e maggiore la compressione tra gli elementi 10 e 20, a parit? di carico imposto F(t).

In una forma di realizzazione ? illustrata schematicamente in Figura 5 ?, il supporto 1 appena descritto e un dispositivo di controllo 60 sono compresi in un sistema 4 di monitoraggio configurato per rilevare le vibrazioni cui ? soggetto il supporto 1.

Nella forma di realizzazione considerata, il dispositivo di controllo 60 comprende un?unit? di misura 61 e un?unit? elaboratrice 62. L?unit? di misura 61 ? elettricamente collegata ai contatti elettrici 51 e 52 del gruppo sensore 50 del supporto 1, mentre l?unit? elaboratrice 62 ? collegata all?unit? di misura 61.

Il dispositivo di controllo 60 ? configurato per eseguire una procedura 100 ? di cui la Figura 6 ? un diagramma di flusso ? di monitoraggio delle vibrazioni generate dal funzionamento della macchia operatrice 2 cui il supporto 1 ? accoppiato, come illustrato nella Figura 2 sopra menzionata.

Nell?esempio considerato l?unit? di misura 61 ? configurata per generare una corrente elettrica continua od alternata IT, di intensit? ? ossia, un valore di picco ? costante nel tempo, nel gruppo sensore 50 (blocco 101) e misurare la tensione V(t) che si sviluppa tra i contatti elettrici 51 e 52 (blocco 103).

L?unit? elaboratrice 62 riceve la tensione V(t) misurata dal dispositivo di misura 61 (blocco 105). Il dispositivo di misura 61 ? configurato per fornire il valore misurato della tensione V(t) campionato con una frequenza di campionamento adeguata a coprire la banda di frequenze d?interesse del fenomeno di vibrazione specifico, in modo noto nella tecnica e qui non descritto per brevit?. Per esempio, la frequenza di campionamento ? selezionata in base alla massima frequenza attesa delle vibrazioni

Nell?esempio considerato, il dispositivo elaboratore 62 ? configurato per calcolare il valore efficace Veff della tensione V(t) (blocco 107) e rilevare se il valore di tensione efficace Veff eguaglia o supera un valore di soglia VTH e/o se il valore della tensione efficace Veff eguaglia o supera il valore di soglia VTH per un periodo di tempo predeterminato (blocco decisionale 109 e ramo di uscita N di tale blocco).

Vantaggiosamente, il valore di soglia VTH ? un valore limite associato all?insorgere di vibrazioni di entit? eccessiva trasmesse al supporto 1. Tali vibrazioni a loro volta sono indicative di un malfunzionamento, di un guasto e/o di una condizione di funzionamento non desiderata della macchina operatrice 2 cui ? associato il supporto 1. Infatti, maggiore l?ampiezza delle vibrazioni trasmesse dalla macchina operatrice 2 al supporto 1 maggiore ? la compressione ed estensione della porzione elastica 30 e, di conseguenza, maggiore sar? la variazione di resistenza equivalente REQ esibita dalla porzione elastica 30. Tale variazione della resistenza equivalente REQ a sua volta si traduce in una maggiore ampiezza della tensione efficace Veff sviluppata tra i contatti elettrici 51 e 52, a parit? di intensit? della corrente elettrica IT iniettata nel gruppo sensore 50.

Preferibilmente, il valore di tensione efficace Veff ? calcolato su un periodo selezionato in modo da individuare con efficacia vibrazioni di interesse. Analogamente, il dispositivo elaboratore 62 ?, preferibilmente, configurabile per fornire in uscita il valore di tensione efficace Veff e/o una corrispondente indicazione dell?intensit? delle vibrazioni misurate in continuo o con una cadenza desiderata.

Quando ? rilevato un valore di tensione efficace Veff uguale o superiore al valore di soglia VTH (ramo di uscita Y del blocco 109), il dispositivo elaboratore 62 genera un segnale di allarme, indicativo di una condizione di operazione anomala della macchina operatrice 2 (blocco 111). Per esempio, il segnale di allarme pu? essere un segnale visivo e/o acustico generato attraverso un?interfaccia di ingresso/uscita del dispositivo elaboratore 62 e intellegibile a un operatore umano e/o un segnale trasmesso a un altro dispositivo elettronico, per esempio un dispositivo di controllo elettronico di un impianto di produzione cui appartiene la macchina operatrice, un dispositivo utente di un supervisore della macchina operatrice.

Opzionalmente, l?unit? elaboratrice 62 ? configurata per generare un segnale di arresto e trasmettere detto segnale di arresto alla macchina operatrice 2 (blocco 113), al fine di arrestarne il funzionamento.

? tuttavia chiaro che gli esempi sopra riportati non devono essere interpretati in senso limitativo e l?invenzione cos? concepita ? suscettibile di numerose modifiche e varianti.

Per esempio, sebbene il posizionamento dei contatti elettrici sopra descritto permetta di ottenere prestazioni ottimali, nulla vieta che, in forme di realizzazione alternative (non illustrate), i contatti elettrici e del gruppo sensore siano connessi alla porzione elastica secondo differenti configurazioni. In modo non limitativo, i contatti elettrici possono essere connessi alla porzione elastica in posizioni opposte tra loro lungo direzioni trasversali rispetto alla direzione principale di sviluppo del supporto, oppure i contatti elettrici possono essere connessi alla porzione elastica in corrispondenza di superfici della porzione elastica adiacenti tra loro, ancora, i contatti possono essere disposti su una medesima superficie, preferibilmente distanziati tra loro lungo la direzione principale di sviluppo del supporto.

In una forma di realizzazione alternativa (non illustrata), il supporto comprende l?unit? di misura o un?unit? di condizionamento ed acquisizione del segnale di monitoraggio configurata per amplificare e/o filtrare il valore di tensione ai capi del gruppo sensore in una banda di frequenza di interesse e, eventualmente, calcolare il valore efficace della tensione.

In un?altra forma di realizzazione (non illustrata), l?unit? elaboratrice corrisponde a, o ? integrato in, un modulo di elaborazione della macchina operatrice. Eventualmente, anche l?unit? di misura o l?unit? di condizionamento ed acquisizione ? integrata nel modulo di elaborazione della macchina operatrice.

In una forma di realizzazione, l?unit? di misura o l?unit? di condizionamento ed acquisizione pu? comprendere un ricetrasmettitore configurato per scambiare dati via segnali a radiofrequenza con l?unit? elaboratrice.

In una forma di realizzazione, la macchina operatrice ? supportata al suolo da due o pi? supporti secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.

In questo caso, il sistema si misura ? configurato per determinare un valore che consideri il livello efficace di vibrazione e/o l?andamento della vibrazione nel tempo sulla base delle tensioni misurate ai capi del gruppo sensore integrato in ciascuno di detti due o pi? supporti.

Come sar? evidente alla persona esperta, il dispositivo di controllo pu? essere configurato per determinare il raggiungimento e/o l?attraversamento di pi? di una soglia.

In aggiunta o in alternativa, alla rilevazione di raggiungimento/attraversamento di una o pi? soglie e/o all?andamento nel tempo, il dispositivo di controllo pu? essere configurato per determinare un periodo, una frequenza e/o una fase delle vibrazioni e/o una variazione nel tempo di tali parametri.

Come ulteriore aggiunta o alternativa, la frequenza di campionamento usata per campionare la tensione ai capi del gruppo sensore pu? essere impostata al fine di individuare vibrazioni aventi una frequenza di oscillazioni compresa in una banda specifica e/o l?unit? di misura pu? comprendere un filtro passa banda o un sistema analogo configurato per individuare vibrazioni o componenti di vibrazione aventi una frequenza compresa in una specifica banda di frequenze o concentrate in un intorno di una specifica frequenza.

Naturalmente, tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Per esempio, sar? evidente che in forme di realizzazione alternative (non illustrate) il supporto pu? comprendere un singolo elemento di fissaggio (una singola vite) oppure nessun elemento di fissaggio.

Sar?, inoltre, evidente a un tecnico del settore che la resistenza equivalente della porzione elastica del supporto, secondo le forme di realizzazione della presente invenzione, varia, in particolare aumenta, quando la porzione elastica si estende sotto l?effetto di una forza di deformazione.

Ancora, in una forma di realizzazione alternativa, l?unit? di misura 61 ? configurata per applicare una tensione continua o alternata V(t), di intensit? costante nel tempo, nel gruppo sensore 50 (in alternativa alla corrente costante come descritto in relazione al blocco 101) e misurare la corrente IT che si sviluppa tra i contatti elettrici 51 e 52 (in alternativa alla tensione come descritto in relazione al blocco 103), funzione della resistenza elettrica della porzione elastica 30. In questo caso, l?unit? elaboratrice 62 riceve la corrente elettrica IT misurata dal dispositivo di misura 61 (in modo analogo a quanto accadeva per la tensione come descritto in relazione al blocco 105). Anche in questo caso, il dispositivo di misura 61 ? configurato per fornire il valore efficace della corrente elettrica IT campionato con una frequenza di campionamento adeguata a coprire la banda di frequenze d?interesse del fenomeno di vibrazione specifico.

Pi? in generale, l?unit? di misura nelle forme di realizzazione della presente invenzione ? configurata per misurare una grandezza elettrica funzione di una sollecitazione meccanica cui ? soggetto il supporto.

In conclusione, i materiali impiegati, nonch? le forme e le dimensioni contingenti dei dispositivi, apparati e terminali sopra menzionati potranno essere qualsiasi secondo le specifiche esigenze implementative senza per questo uscire dall?ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Per esempio, ? possibile prevedere forme di realizzazione in cui la porzione elastica ? realizzata in un materiale composito che comprende una matrice polimerica (ad esempio in resina epossidica) rinforzata con fibre non conduttive lunghe o corte strutturali (ad esempio fibre di vetro). In questo caso, le strutture molecolari di carbonio saranno disperse nella matrice mediante tecnica di sonicazione e calandratura previa accoppiamento con le fibre di rinforzo strutturale

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Supporto (1) antivibrante per macchina operatrice comprendente: primi mezzi di accoppiamento (10, 41) configurati per accoppiare il supporto (1) a una macchina operatrice,

secondi mezzi di accoppiamento (20, 42) configurati per accoppiare il supporto (1) a una superficie di appoggio o un elemento giacente su una superficie di appoggio,

una porzione elastica (30) posta tra i primi mezzi di accoppiamento (10, 41) e i secondi mezzi di accoppiamento (20, 42), laddove la porzione elastica (30) comprende un materiale polimerico ed ? configurata per ridurre una trasmissione di sollecitazioni meccaniche tra la macchina operatrice e la superficie di appoggio, e

un gruppo sensore (50) configurato per fornire un segnale funzione delle sollecitazioni meccaniche cui ? soggetto il supporto (1),

caratterizzato dal fatto che

detta porzione elastica (30) comprende una pluralit? di strutture molecolari di carbonio (31), e

dal fatto che

il gruppo sensore (50) comprende detta porzione elastica (30) e una coppia di elementi elettricamente conduttori (51, 52) collegati aa porzione elastica (30), laddove la porzione elastica (30) ? configurata per comprimersi ed espandersi lungo detta direzione principale quando soggetta a vibrazioni, con ci? variando una resistenza elettrica della porzione elastica (30) almeno lungo detta direzione principale.

2. Supporto (1) secondo la rivendicazione 1, in cui le strutture molecolari di carbonio (31) della pluralit? di strutture molecolari di carbonio (31) sono generalmente una frazione massica compresa tra lo 0.1 % e il 10 % del peso totale della porzione elastica (30).

3. Supporto (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui le strutture molecolari di carbonio (31) della pluralit? di strutture molecolari di carbonio (31) sono selezionati tra grafene, fullereni e grafite.

4. Supporto (1) secondo la rivendicazione 3, in cui le strutture molecolari (31) della pluralit? di strutture molecolari di carbonio (31) comprendono nanoplatelets di grafene.

5. Supporto (1) secondo la rivendicazione 4, in cui le strutture molecolari di carbonio 31 hanno uno spessore compreso tra 2 nm e 20 nm, preferibilmente compreso tra 5 nm e 10nm e una dimensione laterale compresa tra 5 ?m e 50 ?m, preferibilmente compresa tra 15 ?m e 30 ?m, per esempio pari a 25 ?m, nel caso di nano-platelets di grafene.

6. Supporto (1) secondo la rivendicazione 3, in cui le strutture molecolari (31) della pluralit? di strutture molecolari di carbonio (31) comprendono nanotubi in configurazione a parete singola o multipla.

7. Supporto (1) secondo la rivendicazione 6, in cui le strutture molecolari di carbonio 31 hanno un diametro compreso tra 5nm e 20 nm, preferibilmente compresa tra 5 nm e 15 nm, per esempio pari a 10 nm, e una lunghezza compresa tra 1 ?m e 10 ?m, preferibilmente compresa tra 2 ?m e 5 ?m, nel caso di nanotubi.

8. Supporto (1) secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui la porzione elastica (30) comprende gomma naturale e in cui i nanotubi in configurazione a parete singola o multipla sono una frazione massica compresa tra 1 % e 8 %, preferibilmente 4 %, del peso totale della porzione elastica (30).

9. Sistema (4) di monitoraggio per rilevare sollecitazioni meccaniche prodotte da una macchina operatrice, comprendente:

almeno un supporto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, un?unit? di misura (61) collegata alla coppia di elementi elettricamente conduttori (51, 52), e

un?unit? elaboratrice (62) collegata all?unit? di misura (61),

in cui l?unit? di misura (61) ? configurata per misurare una grandezza elettrica proporzionale a una sollecitazione meccanica cui ? soggetto il supporto (1) associata al gruppo sensore (50) e fornire un corrispondente segnale all?unit? elaboratrice (62), e

in cui l?unit? elaboratrice (62) ? configurata per rilevare una sollecitazione meccanica con intensit? uguale o maggiore a un valore predeterminato.

10. Sistema (4) secondo la rivendicazione 9, in cui l?unit? di misura (61) ? configurata per generare una corrente elettrica continua o alternata o una tensione continua o alternata tra la coppia di elementi elettricamente conduttori (51) e misurare una corrispondente tensione elettrica o corrente elettrica sviluppata tra detta coppia di elementi conduttori e fornire un valore efficace di detta tensione o corrente elettrica misurata all?unit? elaboratrice (62).