IT9022127A1 - Procedimento ed impianto automatico per il controllo della qualita' e della produzione di cinghie per trasmissione. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione riguarda un procedimento per il controllo della qualità e della produzione di cinghie continue per trasmissione e un impianto automatico per la fabbricazione di tali cinghie.

Come è noto, le cinghie di trasmissione sono organi impiegati per trasmettere una coppia tra due dispositivi, ad esempio su macchine operatrici, veicoli, ecc.

Le cinghie sono di diversi tipi e costruzione, e la trasmissione può avvenire per attrito nelle cinghie asincrone, oppure per impegno tra denti (ingranamento) nelle cinghie dentate. Queste ultime prevedono una pluralità di denti ed una pluralità di cave destinati all'impegno con associate pulegge dentate.

L'invenzione verrà illustrata con particolare riferimento alla fabbricazione di cinghie dentate, tuttavia essa non è da considerarsi limitata all'impiego per la produzione di questo tipo di cinghie.

Le cinghie dentate comprendono cordicelle longitudinali inestensibili annegate in una massa di elastomero che presenta denti e cave su una faccia ed è liscia sull'altra faccia, detta dorso della cinghia.

Le cordicelle, ad esempio in fibre di vetro, fili tessili o metallici, ecc., sono disposte lungo l'asse neutro e si assumono il carico di lavoro, garantendo la costanza dell'interasse dal momento che i denti sono realizzati in materiale deformabile.

I processi di Fabbricazione attuali prevedono l'impiego di un tamburo metallico dentato molto lungo su cui viene inizialmente montata una calza di tessuto tubolare, corrispondente al diametro interno del tamburo, che serve per aumentare la resistenza del dente.

Sul tamburo viene quindi realizzato un avvolgimento elicoidale di filo inestensibile che costituirà le cordicelle, mediante una macchina denominata spiralatrice, dopo di che vengono applicati strati successivi o fogli di gomma cruda o più in generale di materiale elastomerico non vulcanizzato. I semilavorati cosi ottenuti, definiti come manicotti, vengono sottoposti a vulcanizzazione e stampaggio in autoclave, all’interno di un manicotto di gomma o polmone che trasmette la pressione di stampaggio, mentre il calore di vulcanizzazione viene fornito da vapore o acqua immessa all'interno del tamburo.

La gomma o l'elastomero filtra attraverso i fili delle cordicelle e riempie le cave dei denti, mentre il tessuto viene spinto all'interno dei denti sul tamburo dalla pressione della gomma che entra.

Al termine dell'operazione, il prodotto cilindrico viene tagliato in senso trasversale o radiale per ottenere le singole cinghie.

Le cinghie possono presentare difetti di vario genere che, anche a causa del tipo di produzione a lotti, interessano un numero elevato di pezzi di prodotto finito. Inoltre, gli inconvenienti derivanti da tali difetti possono manifestarsi a distanza di mesi, ad esempio quando la cinghia viene impiegata su un autoveicolo.

Riveste quindi una estrema importanza il controllo della qualità delle cinghie durante la loro produzione, come pure la verifica delle loro caratteristiche effettive, soprattutto in vista di una automazione della produzione.

I difetti possono essere originati da molti fattori. Ad esempio, le condizioni di pressione possono influire sulla corretta forma del profilo del dente.

Altri difetti possono derivare dalla temperatura e/o dalla durata del ciclo di vulcanizzazione, ad esempio una fessurazione della superficie può verificarsi a seguito di una durata eccessiva nel ciclo di vulcanizzazione .

Altri difetti ancora possono deivare dalla spiralatura. Infatti, lo sviluppo della cinghia dipende dalla tensione di avvolgimendo delle cordicelle, ed una tensione di spiralatura non costante può dar luogo a cinghie con sviluppo (interasse) diverso da quello desiderato.

Alcuni di questi difetti sono riscontrabili visivamente (in modo più o meno agevole) anche sul manicotto, ad esempio la formazione di fessurazioni o di bolle quando interessi le cinghie alle estremità del manicotto, mentre altri (come un interasse fuori tolleranza dovuto ad una tensione non costante della spiralatrice) possono essere rilevati solo dopo il taglio delle singole cinghie e con idoneo macchinario di misura e prova.

Inoltre, alcuni difetti derivanti da condizioni di produzione possono riguardare un intero lotto di cinghie, come ad esempio quelli causati da condizioni di vulcanizzazione non corrette, mentre altri difetti interessano solo un certo numero di cinghie in un’area limitata (ad esempio una temporanea irregolarità di avvolgimento della spiralatrice) ; mentre altri ancora possono riguardare una singola cinghia (ad esempio la giunzione delle cordicelle a seguito di una rottura) .

Secondo le tecniche note, il controllo del prodotto avveniva a vista, sulla cosiddetta "specula", che consente di esaminare il manicotto su una pedana illuminata per individuare visivamente eventuali difetti di vulcanizzazione, ad esempio bolle d'aria, spessori irregolari, fessurazioni, ecc.

Un ulteriore controllo finale veniva poi effettuato, preferibilmente mediante campionatura, sul prodotto finale, ossia sulle singole cinghie tagliate dal manicotto.

Queste tecniche di produzione e controllo sono afflitte da considerevoli inconvenienti e limitazioni.

Queste tecniche non consentono in primo luogo alcuna possibilità di intervento in tempo reale quando viene riscontrata una anomalia sul manicotto, o peggio ancora, sulla cinghia ormai tagliata.

A questo punto, in molti casi, l'anomalia riguarda un numero consistente di cinghie prodotte. Ad esempio, un difetto nella tensione o nel passo di spiralatura cosi riscontrato, verrà corretto solo a posteriori e con molto ritardo, cioè dopo che molte altre cinghie sono state prodotte con lo stesso difetto.

Analogamente, un funzionamento anomalo dell'autoclave, come ad esempio la presenza di bolle sul prodotto dovute alla formazione di condensa durante la vulcanizzazione, riguarderà probabilmente l’intero lotto e, a volte, anche il lotto successivo caricato nell'autoclave difettosa.

In secondo luogo, queste tecniche anteriori presentano l'ulteriore inconveniente derivante dalla loro aleatorietà e dalla difficoltà nel rilevare tutti i difetti, così da fornire un compromesso, spesso insoddisfacente, tra qualità di prodotto e costi di produzione aggiuntivi derivanti dagli scarti.

Infine, con questi metodi mancano completamente di indicazioni positive per un intervento correttivo: anche quando le verifiche vengono effettuate da apposito macchinario di controllo, l'accensione di una spia di allarme o la segnalazione di un difetto non forniscono in genere indicazioni all'operatore su come intervenire nel processo di produzione.

Anzi, tale allarme può indurre a fermare l'impianto senza che vi sia una reale necessità di ricorrere ad una misura così drastica e costosa in termini di produttività.

Scopo dell'invenzione è quello di superare gli inconvenienti e le limitazioni sopra indicate per la tecnica anteriore, realizzando un procedimento per il controllo della qualità e della produzione di cinghie continue per trasmissione, in materiale elastomerico , prodotte su un manicotto di formatura in un impianto con ciclo di produzione automatizzato, caratterizzato dal fatto di prevedere le seguenti fasi: a. misurare una pluralità di parametri relativi al ciclo di produzione (dati di processo) e memorizzarli;

b. confrontare periodicamente ciascuno di tali parametri con un primo intervallo di valori definito attorno al valore nominale previsto per tale parametro, ed emettere un segnale di consenso quando il parametro rientra in tale primo intervallo;

c . qualora uno dei detti parametri risulti esterno al detto primo intervallo, confrontare tale valore con un secondo intervallo più esteso del precedente e formato da una fascia superiore ed una fascia inferiore rispetto al detto primo intervallo;

d. qualora il detto parametro sia contenuto nel detto secondo intervallo per un tempo inferiore ad una corrispondente durata prestabilita associata a ciascuno dei parametri della detta pluralità, produrre un segnale di accettabilità condizionata atto a comandare uno o più controlli in almeno una macchina di controllo a valle dell’ impianto o di parte di esso ;

e. qualora il detto parametro risulti esterno al detto secondo intervallo, oppure interno al detto secondo intervallo per un tempo superiore alla durata prestabilita per quel parametro, produrre un segnale di scarto del prodotto influenzato da quel parametro.

L' invenzione è inoltre relativa ad un impianto per la produzione automatizzata di cinghie in cui la produzione ed il controllo di qualità siano integrati con elevato sinergismo, per realizzare un controllo di qualità molto affidabile, nonché una interazione con l ' apparato produttivo, sia mediante una efficace retroazione ( feedback) , che una azione preventiva (feedforward) sul processo.

Grazie alle caratteristiche dell' invenzione è possibile conseguire un controllo a fine linea del prodotto che è in grado di soddisfare le esigenze diverse e variabili , anche come qualità, del cliente o utilizzatore delle cinghie cosi prodotte.

L'impianto per la fabbricazione automatizzata di cinghie di trasmissione, è caratterizzato dal fatto di comprendere in combinazione:

una unità di controllo centrale;

mezzi per la preparazione di un manicotto multicinghie comprendenti almeno una macchina spiralatrice per l'avvolgimento di fili inestensibili su un tamburo dentato, e una macchina calandratrice per l'applicazione di una mescola di elastomero non vulcanizzato, entrambe munite di un proprio programmatore collegato all'unità di controllo centrale;

una stazione di stampaggio e vulcanizzazione comprendente una pluralità di autoclavi per la vulcanizzazione dei detti manicotti, a ciascuna autoclave essendo associato un programmatore collegato all'unità di controllo centrale;

una stazione finale comprendente almeno una macchina di controllo collegata all'unità di controllo centrale; e

mezzi per la movimentazione del tamburo lungo l'impianto, azionati dalla detta unità centrale.

L'invenzione verrà ora descritta facendo riferimento ad alcune forme realzzative preferite, ma non limitative, illustrate mediante gli allegati disegni, in cui:

la Fig. 1 illustra schematicamente la costruzione di un impianto automatico per la fabbricazione di cinghie secondo l'invenzione;

la Fig. 2 riporta uno schema a blocchi del sistema di controllo utilizzato dall'invenzione;

la Fig. 3 è un diagramma che illustra i criteri del procedimento di controllo secondo l'invenzione;

la Fig. 4 è un diagramma che illustra il ciclo di stampaggio e vulcanizzazione dei manicotti.

la Fig. 5 mostra in vista prospettica un esempio di realizzazione di una stazione di controllo finale.

Verrà inizialmente illustrata la struttura dell'impianto automatizzato per la produzione di cinghie secondo l'invenzione.

L'impianto illustrato schematicamente in Fig. 1 comprende un certo numero di stazioni tra cui si spostano i semilavorati per subire le necessarie lavorazioni.

Come si è già indicato, le cinghie vengono prodotte a lotti su tamburi e questi vengono manipolati e trasportati per mezzo di carrelli o pallet o mezzi simili su rotaie o piste di collegamento.

I tamburi T, muniti della calza di tessuto, vengono alimentati ad una piattaforma girevole PT, la quale li porta in successione in una posizione di avvolgimento in cui ciascun tamburo viene prelevato dalla macchina spiralatrice SP e avvolto con i fili che formeranno le cordicelle della cinghia.

La macchina spiralatrice SP, così come altre dell'impianto, è direttamente controllata da una unità di controllo locale PLC1, realizzata ad esempio con un programmatore logico programmabile.

Per una più agevole comprensione del funzionamento dell’impianto.

è opportuno illustrare più dettagliatamente le funzioni generali di tali programmatori.

Il PLC associato a ciascuna macchina controlla e comanda tale macchina grazie ad istruzioni memorizzate al suo interno in forma di dati, le quali istruzioni secondo una forma realizzativa possono, in tutto o in parte, essere modificate e/o aggiornate durante il funzionamento dell'impianto dall'unità di controllo centrale UCC che verrà descritta più oltre.

Dati tipici che di norma non vengono modificati sono ad esempio, con riferimento più in particolare alla spiralatrice SP, la sequenza di istruzioni che controlla l'avviamento della macchina per erogare il filo, mentre i dati relativi alla tensione di avvolgimento, al passo, o al tipo di filo, se la macchina prevede diverse bobine intercambiabili in modo automatico, vengono modificate durante il suo funzionamento per la produzione di lotti di cinghie con caratteristiche diverse.

Inoltre, alcuni dati di funzionamento possono essere modificati o corretti dall’unità di controllo centrale durante il funzionamento, ad esempio la tensione di spiralatura, quando viene riscontrata una anomalia nei prodotti a valle, come verrà illustrato dettagliatamente più oltre.

Alla macchina spiralatrice è inoltre associato un encoder EC o dispositivo in grado di localizzare univocamente la porzione di tamburo su cui sta operando la spiralatrice, ovvero la cinghia che verrà successivamente tagliata da quella porzione.

In questo modo è possibile associare eventuali anomalie della tensione di spiralatura con un'area precisa del manicotto (ovvero le chinghie che da essa saranno ricavate).

La costruzione di questo dispositivo è di tipo noto e non verrà quindi illustrata nei dettagli.

Infine, ogni PLC trasmette all'unità di controllo centrale segnalazioni di allarme in corrispondenza di anomalie riscontrate nel processo che esso gestisce, ad esempio per la spiralatrice la rottura del filo.

I segnali di allarme hanno una struttura gerarchica, opportunamente codificata, in funzione della natura e della gravità dell'anomalia. Ad esempio la stazione di spiralatura è dotata di almeno un sensore della tensione di spiralatura con cui viene effettivamente realizzato l’avvolgimento. Se questo valore si discosta da quello nominale memorizzato in PLC1, il controllore può agire su parametri che rientrano sotto la propria giurisdizione e, con una sequenza programmata, agire su uno o più parametri di controllo per riportare la tensione di spiralatura al valore nominale, o almeno entro un intervallo di tolleranza considerato accettabile attorno a tale valore.

Contemporaneamente, il controllore invierà un segnale di allarme all'unità di controllo centrale, che ha un basso livello di priorità, oppure non invierà alcuna segnalazione di allarme, almeno in questa fase iniziale dell'anomalia.

Se il tentativo (o un numero prestabilito di tentativi) di ripristinare il valore nominale non ha successo, oppure se lo scostamento dal valore nominale è superiore alla soglia fissata per l'intervento, il PLC trasmetterà all'unità di controllo centrale UCC un segnale di allarme di livello più elevato, indicativo di una anomalia di maggiore entità, la cui gestione è di competenza dell'unità di controllo centrale.

Il caso di rottura del filo avrà un livello di priorità ancora maggiore in quanto l'anomalia provocherà il fermo di una parte dell'impianto (spiralatrice ed eventualmente piattaforma), e la richiesta di intervento di un operatore per ripristinare la continuità del filo. Tutte queste segnalazioni sono definite complessivamente come segnalazioni o messaggi di allarme, la cui rilevanza è indicata da un codice o priorità.

In altre parole, e ciò vale in generale anche per tutti i controllori programmabili previsti nell'impianto che verranno successivamente indicati, i PLC sono localmente autonomi, in particolare per le operazioni di routine, ma sono comunque asserviti all'unità di controllo centrale la quale funziona come master, senza tuttavia avere il gravame di un controllo continuo e costante delle singole macchine.

Tornando alla descrizione della costruzione dell'impianto, la successiva stazione di calandratura CL è disposta angolarmente sfasata di un passo rispetto alla precedente, e qui il tamburo viene prelevato e caricato su una macchina calandratrice che applica i necessari strati di gomma o mescola non vulcanizzata, riportando quindi il tamburo sulla piattaforma PT.

E* evidente che il funzionamento indicato è soltanto indicativo. e che le varie alimentazioni possono essere gestite anche diversamente, ad esempio quando le operazioni di spiralatura e di calandratura richiedono tempi apprezzabilmente diversi.

Tali modalità di funzionamento vengono gestite direttamente dall'unità di controllo centrale UCC, oppure attraverso una apposita PLC (non mostrata) associata alla piattaforma mobile PT.

Anche alla stazione di calandratura è associato un controllore programmabile PLC2 con funzioni di controllo similari a quelle già illustrate per PLC1.

In particolare, ad esempio, un dato che può essere necessario modificare saltuariamente è costituito dallo spessore di mescola applicata (ovvero il numero di fogli se lo spessore è costante), mentre un dato aggiornabile a seguito di anomalie o irregolarità sul prodotto può essere costituito dal numero di giri, o dallo spessore del calandrato.

Poiché la gomma cruda depositata risulta appiccicosa, sopra di essa viene applicato un foglio di carta bianca che verrà eliminato al termine della produzione. Tale tale operazione, che può essere eseguita nella stazione di calandratura oppure successivamente, non viene illustrata in quanto non rilevante ai fini della presente invenzione.

Il tamburo T cosi preparato, e denominato nel seguito manicotto, viene trasferito su appositi supporti S lungo una rotaia R verso la stazione di stampo e vulcanizzazione.

La rotaia prevede, in modo noto, ramificazioni e scambi alcuni dei quali sono illustrati in Fig. 1.

Più precisamente, è mostrato uno scambio SI consente di reintrodurre nel processo produttivo i polmoni nel caso venga utilizzato un procedimento di stampagggio e vulcanizzazione con polmone applicato al manicotto esternamente all’autoclave.

In alternativa, se l'impianto utilizza autoclavi di tipo convenzionale con polmone incorporato, lo scambio SI viene eliminato, insieme alla stazione di montaggio del manicotto, peraltro non illustrata nella Fig. 1.

Secondo una ulteriore possibile variante realizzativa, lo scambio SI può servire a reintrodurre nel flusso dei manicotti altri manicotti già sottoposti a vulcanizzazione, che è stata però riscontrata insufficiente dal controllo di qualità, come verrà descritto più oltre.

La stazione di stampo e vulcanizzazione VI prevede sette autoclavi da Al ad A7, disposte lungo due rotaie che si dipartono da uno scambio S2. Delle sette autoclavi sei sono operative ed una è di riserva e viene impiegata in sostituzione di una delle autoclavi in uso che presenti un funzionamento non regolare.

La divisione non è da intendersi in senso rigido, ed anzi preferibilmente il ruolo di autoclave di riserva viene periodicamente permutato in assenza di anomalie.

L'operazione di vulcanizzazione verrà descritta più dettagliatamente nel seguito con riferimento alla Fig. 4.

Alla stazione di stampo e vulcanizzazione VI sono associati sette controllori logici programmabili, uno per autoclave, indicati complessivamente con il blocco PLC7*

Ciascuno dei sette PLC, scambia messaggi con l’unità di controllo centrale UCC.

Pur mantenendo le stesse caratteristiche di funzionamento degli altri PLC, quelli della stazione di vulcanizzazione prevedono un considerevole numero di dati o parametri che vengono aggiornati o modificati in tempo reale, in particolare le informazioni di ciclo di vulcanizzazione, cioè il complesso di tempi, pressioni e temperature che devono essere realizzati nelle varie autoclavi.

Questi dati possono essere modificati (aggiornati) in funzione di un lotto di produzione con determinate caratteristiche dimensionali e di mescola, oppure secondo alcune forme di realizzazione, per correggere situazioni anomale che possono verificarsi nel ciclo di vulcanizzazione, come verrà descritto più oltre.

Inoltre, i PLC rilevano eventuali anomalie di funzionamento dell'autoclave e trasmettono i corrispondenti segnali di allarme all'unità di controllo centrale, ad esempio grandezze fuori tolleranza, mancanza di energia elettrica, e simili.

All'uscita dalla stazione di stampo e vulcanizzazione VI, le rotaie R o altri mezzi di movimentazione equivalenti, si ricongiungono attraverso lo scambio S3, ed i manicotti vulcanizzati vengono portati alla stazione operativa PM.

In tale stazione operativa il polmone viene smontato (se viene impiegato un polmone estraibile) e rinviato su un carrello C allo scambio SI.

La stazione comprende inoltre una unità SM per l’estrazione del manicotto di cinghie dal tamburo, con il tamburo che prosegue lungo la rotaia R e viene riportato alla macchina spiralatrice, dopo il rivestimento con la calza di tessuto, non mostrato.

I manicotti, dopo l'estrazione dai tamburi, vengono quindi trasferiti su pallet o altri idonei elementi di trasporto PL che li portano a più stazioni di finitura o ad una sola successiva stazione di finitura FIN che provvede ad operazioni quali la rettifica, la termomarcatura e il taglio del manicotto per separare le cinghie fra loro.

Preferibilmente dopo l'estrazione dei tamburi, i manicotti sono diretti ad una stazione comprendente almeno una macchima CQ di controllo che ha il compito di effettuare verifiche e misure sul singolo manicotto e preferenzialmeente di comunicarne i risultati all’unità di controllo centrale SGO e a questo fine è previsto un programmatore PLC.

I controlli sul manicotto riguardano ad esempio la superficie interna ed esterna, la presenza di bolle, la regolarità del profilo dei denti, ecc.

Come verrà chiarito nel seguito, queste verifiche e controlli possono essere "personalizzati" su istruzioni dell'unità di controllo centrale all'associato PLC; l'unità di controllo centrale fornisce anche le informazioni atte ad individuare il manicotto e/o la posizione sul manicotto su cui eseguire determinate verifiche.

Inoltre è possibile attuare il procedimento di controllo prevedendo che a ciascun manicotto sla associato un supporto magnetico SOP su cui vengano scritte le informazioni relative a tale manicotto, e cioè numeri di riferimento, istruzioni per le successive lavorazioni previste, eventuali anomalie riscontrate nel processo produttivo e controlli particolari da eseguire sul prodotto finale, ecc.

La funzione di questi supporti è quella di consentire la continuazione delle operazioni di finitura e controllo delle cinghie già prodotte in caso di necessità, come ad esempio a seguito dell'arresto dell'impianto o nel caso in cui SGO sia fuori servizio.

Inoltre, in questo modo si alleggerisce il carico dell'unità di controllo centrale che supervisiona soltanto queste lavorazioni, limitandosi a verificare la coincidenza dei dati sui supporti magnetici con quelli nella propria memoria.

Come si è già detto il procedimento di controllo è attuato disponendo di almeno una stazione di controllo che potrebbe essere disposta subito dopo la vulcanizzazione e l'estrazione dei manicotti dai tamburi ancor prima delle successive fasi di finitura o alla fine di tutte le fasi di finitura prima dell 'impacchettamento delle cinghie.

Secondo una soluzione preferenziale si possono prevedere entrambe le citate stazioni di controllo, ad esempio una in cui si controlla il manicotto e quella finale in cui si conttrollano le singole cinghie, già separate fra loro, in uno stesso manicotto.

Preferibilmente le cinghie sono sottoposte ad un controllo finale nella stazione CS, ad esempio della misura dell'interasse delle cinghie, dell’altezza dei denti, del passo, ecc. con modalità analoghe a quelle indicate in precedenza, e cioè con trasmissione dei risultati all'unità centrale di controllo e possibilità da parte di quest'ultima di richiedere controlli specifici o più approfonditi su determinate cinghie.

Nel seguito, per maggior chiarezza e solo a titolo d'esempio, si descriverà una macchina di controllo finale delle cinghie.

Il metodo di controllo proposto secondo l’invenzione verrà ora illustrato in termini generali facendo riferimento al diagramma riportato nella Fig. 3·

In tale figura, in ordinata sono riportati i valori Q di una grandezza di processo o parametro che può essere tipicamente, ma non in senso limitativo, la temperatura di vulcanizzazione, la pressione entro un autoclave, la tensione di spiralatura, ecc. In ascissa è riportato il tempo t.

Mediante sensori opportuni, la grandezza viene periodicamente rilevata ed esaminata.

La rilevazione può avvenire anche in modo continuo da parte del sensore ed essere presa in esame dall'unità di controllo centrale UCC ad intervalli di tempo prestabiliti, e comunque con una frequenza sufficientemente elevata da poter considerare la rilevazione come continua ai fini pratici.

Le rilevazioni sono indicate da crocette temporalmente successive e contraddistinti da riferimenti MI - M5·

Per la grandezza o parametro in esame è previsto un valore nominale Qn, attorno al quale è definita un primo intervallo di tolleranza II entro il quale il valore della grandezza Q è considerato regolare .

Tale intervallo II non è necessariamente simmetrico rispetto al valore Qn ed è stato appunto mostrato come definito da una soglia inferiore Qi ed una soglia Qs non equidistanti da Qn.

Quando il sensore rileva un valore MI interno all’intervallo II, la grandezza viene ritenuta regolare: il PLC associato alla macchina del sensore trasmetterà un segnale di consenso (allarme con codice tale da indicare la regolarità della grandezza), oppure addirittura non invierà alcuna segnalazione.

Secondo l'invenzione, tuttavia, esternamente all'intervallo di accettabilità II viene definito ancora un secondo intervallo formato da una fascia o banda di valori superiore re , delimitata superiormente da un valore Qcs, ed una fascia o banda di valori inferiori FI, inferiormente delimitata da un valore Qci.

Anche in questo caso non è necessariamente richiesta una simmetria rispetto al valore nominale Qn o una uguale ampiezza delle fasce FS ed FI.

Quando il valore rilevato per la grandezza si trova in questo secondo intervallo, come ad esempio illustrato per il rilevamento M2, il valore della grandezza viene considerato in modo condizionato, cioè il prodotto ottenuto in tali condizioni viene individuato e contrassegnato come potenzialmente accettabile.

Il PLC associato invierà all'unità UCC un segnale di allarme tale da generare un segnale di accettabilità condizionata del prodotto relativo.

In altre parole, i limiti Qi e Qs sono di norma scelti in modo molto cautelativo, per cui il prodotto finale risulta quasi sempre accettabile anche se il valore della grandezza è diverso da quello nominale previsto, ma tale intervallo ristretto comporta scarti consistenti .

Il procedimento secondo l'invenzione, invece di scartare il prodotto, ed eventualmente arrestare l'impianto o parte di esso quando la grandezza esce da tale intervallo, propone una valutazione critica più approfondita per accertare se veramente il prodotto è inaccettabile, oppure se esso non sia ancora recuperabile.

Sono possibili diversi criteri di valutazione, anche in funzione del tipo di grandezza o parametro in esame.

Il più semplice è quello di individuare la parte di produzione interessata dall'anomalia, "etichettarla" in modo da poterla associare univocamente all'anomalia, e verificare a valle se la qualità del prodotto (semilavorato o finito) è accettabile o meno.

Ad esempio, una durata della temperatura di vulcanizzazione inferiore a quella prevista come minima, può dare ancora come risultato un prodotto sufficientemente vulcanizzato, ed il controllo (a livello di manicotto) viene in questo caso "personalizzato" per verificare se quel particolare lotto di cinghie {o il manicotto da cui vengono ricavate) sia sufficientemente vulcanizzato.

Un criterio più sofisticato prevede il monitoraggio della permanenza fuori tolleranza in funzione di un altro parametro prestabilito (o di più parametri prestabiliti).

Tipicamente tale parametro può essere il tempo. In altre parole, come mostrato in Fig. 3 se la grandezza Q rimane nell'intervallo esterno {nella fascia superiore FS nel caso illustrato) per un tempo tl superiore ad un tempo prestabilito tc, il prodotto verrà comunque scartato, indipendentemente dal, e senza, il controllo qualitativo.

Qualora invece la grandezza rientrasse nell 'intervallo di tolleranza FS entro un tempo minore di tc, il prodotto verrebbe sottoposto a controlli specifici più accurati, ed eventualmente recuperato.

Un esempio chiarirà meglio i concetti sopra esposti. Supponendo che la grandezza Q sia la temperatura di vulcanizzazione in una autoclave, il suo superamento per un tempo superiore a quello prestabilito porterebbe ad un prodotto sovravulcanizzato e da scartare, mentre una permanenza a tale temperatura per un tempo maggiore del previsto, ma per una durata limitata, potrebbe dare un prodotto ancora accettabile, e ciò viene accertato approfondendo i controlli di qualità al momento in cui quel particolare lotto transiterà per l'apparecchiatura di controllo qualità.

E' inoltre da segnalare che, se la Fuoriuscita di tolleranza fosse verso il basso, cioè se la temperatura fosse nella fascia inferiore, la dipendenza dal parametro tempo potrebbe non essere presa in considerazione, e comunque il procedimento prevederebbe in questo caso una azione correttiva consistente nel sottoporre in manicotto ad un supplemento di vulcanizzazione così da recuperare il prodotto anche se il risultato del controllo di qualità non fosse positivo.

L'esempio chiarisce quanto sopra indicato a proposito della possibile non simmetria di trattamento e delle elaborazioni.

Inoltre, il procedimento secondo l'invenzione prevede la trasmissione delle informazioni così ottenute all'unità di controllo centrale UCC e la sua memorizzazione, dì modo che questa possa eliminare l'anomalia, o comunque prendere le necessarie misure.

Ad esempio, con riferimento al caso illustrato, l'unità di controllo centrale UCC potrebbe provvedere a modificare i dati del PLC associato all'autoclave per riportare la durata del ciclo nei valori accettabili.

Due o più tentativi in tal senso senza successo porteranno alla messa fuori servizio dell'autoclave e alla sua sostituzione con quella di riserva.

Le misure saranno evidentemente diverse nel caso una autoclave sia già in avaria, e consisteranno nel "saltare" un manicotto.

Un esito ancora diverso si può avere quando la grandezza interessa un'altra apparecchiatura, ad esempio la spiralatrice: nel caso il passo di spiralatura risulti irregolare e non si riesca a riportarlo nella norma entro un certo numero di tentativi, l'unità centrale di controllo chiederà l'intervento manuale ed eventualmente comanderà l'arresto dell'impianto.

Da quanto esposto in precedenza, risulta chiaro che il procedimento di controllo dell'invenzione si basa sull'impiego di una fascia di tolleranza stretta in cui i valori della grandezza (e conseguentemente i prodotti che ne hanno subito gli effetti) sono accettabili, e di una fascia di tolleranza più estesa della precedente, in cui i valori della grandezza sono accettabili in modo condizionato.

Con riferimento alla Fig. 2 verrà ora illustrata brevemente la struttura dell'unità centrale di controllo UCC dell'impianto illustrato in Fig. 1 e sinteticamente indicato con M nella figura.

Essa comprende una unità chiamata SGO che riceve dall'impianto M i segnali di allarme, i dati di processo, e quelli di avanzamento dello stato delle lavorazioni.

A sua volta, l'unità SGO invia all'impianto una considerevole quantità di informazioni e istruzioni, tra cui, in particolare:

dati riguardanti le ricette di lavorazione;

dati su cicli di funzionamento particolari;

istruzioni di set up per l’impianto;

dati di monitoraggio;

dati di controllo processo;

dati di cambio mescole.

Come si è indicato, tutti questi dati sono modificabili a seconda di particolari esigenze o situazioni di produzione.

L'unità SGO è inoltre collegata con una base di dati relazionale DB nella quale sono memorizzate le informazioni relative alle ricette utilizzabili nell'impianto e alle procedure di allarme.

Le unità SGO e DB sono inoltre entrambi collegate al blocco TR che povvede alla gestione off line del sistema e alla elaborazione di trend, cioè analizza i dati di funzionamento dell'impianto per prevedere l'evoluzione di una data situazione.

L'impianto M controlla a sua volta l'unità R/W di lettura e scrittura dei supporti magnetici SOP associati ai manicotti sui tamburi, la quale a sua volta è collegata al controllo di finitura CF.

Quest'ultimo è collegato ad SGO per ricevere i segnali di controllo in anticipo (feedforward) FF che vengono comunicati anche all'unità di lettura e scrittura R/W, e per inviare i segnali di retroazione (feedback) FB, nonché i segnali di allarme e relativi agli esiti delle verifiche, AL.

Nella rappresentazione di Fig. 2, per semplicità di rappresentazione, è indicata schematicamente un solo blocco CF che può comprendere una parte relativa ai controlli sul manicotto ed una parte relativa ai controlli sulle singole cinghie.

Con riferimento alla Fig. 4, verrà ora illustrato a titolo esemplificativo un ciclo di vulcanizzazione in autoclave del manicotto cui è applicato un polmone prima dell'introduzione in autoclave.

Nella figura, in ascissa sono riportati i tempi, mentre in ordinata sono riportate le pressioni e le temperature.

Poiché esiste in genere una corrispondenza tra temperatura del vapore e pressione, nella descrizione che segue si farà riferimento di volta in volta all'una o all'altra.

Nella figura sono rappresentate due curve, rispettivamente una curva A relativa al vapore dell'autoclave propriamente detta destinata a premere contro il polmone attorno al manicotto, ed una curva B relativa invece all'interno dello stampo dove perviene vapore che fornisce il calore di vulcanizzazione.

Le due curve possono essere considerate come una visualizzazione di una ricetta di vulcanizzazione associata ad una data autoclave dall'unità SCO in forma di istruzioni al PLC di quest'ultimo e atte a realizzare le condizioni indicate.

La curva A o prima scala, prevede una rampa iniziale Al in cui la pressione che agisce sul manicotto passa, entro un tempo tal, da un valore iniziale variabile al momento della chiusura dell'autoclave, ad un valore nominale di pressione Pai che viene poi mantenuto costante (plateau A2) per un tempo ta2, a cui avviene la formatura delle cinghie sul manicotto, cioè il loro stampaggio alla forma desiderata.

Successivamente la pressione scende secondo la rampa discendente A3, anche per diminuire 1'apporto di calore, raggiungendo, entro un tempo ta3. un valore Pa2 che viene mantenuto costante per un tempo ta4 (plateau A4), per poi ridiscendere al valore iniziale in un tempo ta5 (rampa A5).

Contemporaneamente si svolge il ciclo della curva di vulcanizzazione B, che inizia con un certo ritardo di guardia dopo che la pressione dell'autoclave ha raggiunto il valore Pai. La pressione raggiunge molto rapidamente (tempo tsl, tratto Bl) una pressione Psl di prima scala a cui inizia la vulcanizzazione, e mantiene tale valore costante (plateau B2) per un tempo ts2, dopo di che, lungo la rampa B3, la pressione raggiunge il valore di seconda scala Ps2 (in un tempo ts3) e rimane costante per tutto il tempo della vulcanizzazione (plateau B4) e cioè per un tempo ts4, dopo di che scende nuovamente per l'apertura dello stampo lungo la rampa B5 in un tempo ts5-La fase di stampaggio propriamente detta avviene nell’intervallo B2-B3* mentre la fase di vulcanizzazione avviene sostanzialmente nell’intervallo definito da B4.

Opportuni sensori sull'autoclave permettono di verificare 1'andamento del ciclo che viene gestito dal PLC dell'autoclave, trasmettendo contemporaneamente all'unità SGO i dati misurati, di modo che quest'ultima possa intervenire in caso di anomalia più o meno grave.

Con riferimento adeso alla figura 5 si descrive una fra le tante possibili stazioni di controllo attiva alla fine di tutte le fasi di finitura.

In questa stazione avviene ad esempio il controllo dell'interasse delle cinghie.

Si descrive tale apparecchiatura nelle parti principali in quanto già descritta in dettaglio in due domande di brevetto rispettivamente dal titolo "Metodo di controllo e apparecchiatura automatica per effettuare prove di verifica su cinghie di trasmissione" e "Procedimento ed apparecchiatura per il trasferimento automatizzato di cinghie di trasmissione" depositate in pari data.

L’apparecchiatura 1 di figura 5 si presta a prelevare una pluralità di cinghie 2 da un supporto di movimentazione 3 utilizzato per il trasporto delle cinghie stesse all'interno dello stabilimento in cui l'apparecchiatura 1 è installata.

A tal fine, il supporto di movimentazione 3 porta a sbalzo una barra di supporto 4 su cui le cinghie 2, convenzionalmente ottenute mediante operazioni di taglio eseguite su un unico manufatto in forma di manicotto tubolare, sono state previamente impegnate in modo da risultare sospese in corrispondenza delle loro estremità superiori, come da figura.

Nell'esempio realizzativo illustrato, almeno una parte delle cinghie 2 prelevate dal supporto di movimentazione 4 è destinata ad essere sottoposta ad una prova di verifica qualitativa in corrispondenza di un'idonea stazione di lavoro, complessivamente indicata con 5 abbinata all'apparecchiatura 1 in oggetto.

In questa stazione di lavoro 5 è essenzialmente prevista la presenza di due pulegge 6 posizionabili a desiderata distanza reciproca ed intercambiabili, in funzione del tipo di cinghie 2 in lavorazione, su azione di mezzi di allestimento 7 a funzionamento interamente automatizzato.

Le cinghie 2 che devono essere sottoposte alla prova di verifica qualitativa vengono impegnate sulle pulegge 6 mediante un'unità di manipolazione 8, anch'essa a funzionamento automatizzato, e, in base all'esito della prova eseguita, vengono successivamente inviate nel senso della freccia F verso una stazione di confezionamento non indicata in quanto non rilevante ai fini dell'invenzione, oppure scartate.

Vantaggiosamente, come si può notare dalla figura, al supporto di movimentazione 3 è associata una scheda magnetica 13a {o scheda S 0 P) nella quale vengono memorizzati i dati relativi, per esempio, alle caratteristiche dimensionali delle cinghie 2 trasportate dal supporto di movimentazione stesso, nonché altri eventuali dati che indicano quali delle cinghie 2 devono essere sottoposte alla prova di verifica qualitativa.

Questi dati vengono rilevati da un organo di lettura 13 associato alla stazione di caricamento dove giunge il supporto 3· per essere trasmessi ad una centralina elettronica di comando 14, che provvede all'intera gestione funzionale dell'apparecchiatura 1, nonché della stazione di lavoro 5 e di quella d'impacchettamento cinghie.

La centralina elettronica 14 associata ad un programmatore, costituisce il PLC locale che scambia messaggi con l'unità di controllo UCC precedentemente descritta.

I messaggi per il controllo di predeterminate cinghie del manicotto vengono quindi dall'unità UCC o dalla scheda 13a.

II trasporto delle cinghie dalla stazione di caricamento a quella di prova e da qui a quella di confezionamento finale avviene con un qualsiasi mezzo di movimentazione.

Nell'esempio descritto l'apparecchiatura prevede una prima unità di trasferimento, complessivamente indicata con 23⁄4, presentante una coppia di primi elementi di trascinamento 26, costituiti ad esempio da cinghie dentate, simmetricamente disposti secondo un piano orizzontale comune.

I primi elementi di trasferimento 26, presentano rispettivi tratti attivi 26a reciprocamente contrapposti e paralleli allo sviluppo longitudinale della barra di supporto 4.

Appositi attuatoci fluidodinamici di movimentazione trasversale operano per spostare i tratti attivi degli elementi di trasferimento 26 perpendicolarmente allo sviluppo longitudinale della barra di supporto 4, da una condizione di riposo in cui risultano reciprocamente allontanati per consentire l'inserimento delle cinghie 2 fra i medesimi, all'atto dell'impiego del supporto di movimentazione 3 nella stazione di carico, ad una condizione operativa in cui risultano reciprocamente accostati per impegnare operativamente le cìnghie stesse.

Sul proseguimento della prima unità di trasferimento 25 opera una seconda unità di trasferimento, complessivamente indicata con 4l, avente una coppia di secondi elementi di trasferimento 42 simmetricamente contrapposti secondo un piano orizzontale comune.

La seconda unità di trasferimento 2 si presta ad essere spostata, per esempio su comando di un attuatore fluidodinamico di movimentazione, da una prima posizione in cui risulta sostanzialmente allineata sul proseguimento della prima unità di trasferimento 25, ad almeno una seconda posizione in cui come visibile in figura risulta parallelamente scostata rispetto alla prima unità di trasferimento stessa.

La movimentazione della seconda unità di trasferimento 41 avviene secondo una direzione orizzontale e perpendicolare allo sviluppo longitudinale dei tratti attivi 26a dei primi elementi di trasferimento 26.

Nella posizione di lavoro, la seconda unità di trasferimento 4l risulta disposta davanti alla stazione di lavoro 5» per predisporre una delle cinghie 2 ad essere prelevata dall'unità di manipolazione 8 e sottoposta ad una prova di verifica qualitativa.

In una forma di realizzazione preferita, l'apparecchiatura 1 in oggetto comprende inoltre una terza unità di trasferimento 55 comprendente terzi elementi di trascinamento 56 del tipo già descritto.

Il ciclo operativo dell’apparecchiatura 1, in accordo col procedimento in oggetto, risulta il seguente.

E' dapprima previsto che il supporto di movimentazione 3 portante le cinghie 2 allineate lungo la barra di supporto 4, venga impegnato nella stazione di caricamento.

In questa fase, appositi attuatori mantengono i tratti attivi dei primi elementi di trascinamento 26 reciprocamente allontanati, per consentire l'inserimento delle cinghie 2 fra i medesimi in direzione longitudinale.

Quando il supporto di movimentazione 3 va contro un apposito elemento di battuta, l'organo di lettura 13 identifica i dati memorizzati dalla scheda magnetica 13a, e li trasmette alla centralina elettronica 14 che li memorizza per comandare opportunamente il funzionamento dell'apparecchiatura 1, nonché delle stazioni di lavoro 5. 5a.

In particolare, la funzione dei dati rilevati dalla lettura della scheda magnetica 13a, la centralina 14 provvede a comandare, se necessario, la sostituzione delle pulegge 6 sulla stazione di prova 5, tramite 1 mezzi di allineamento 7-Eventualmente, i dati contenuti nella scheda magnetica 13a possono anche indicare alla centralina 14 quali delle cinghie 2 sono state preselezionate per essere sottoposte alla prova qualitativa.

Tramite gli attuatori di movimentazione trasversale, sì provoca l'accostamento reciproco dei tratti attivi appartenenti ai corrispettvi primi elementi di trascinamento 26.

Le cinghie 2 subiscono conseguentemente la deformazione elastica che determina la formatura del lobo superiore 38 e del lobo inferiore 39. nonché il contemporaneo sollevamento delle cinghie stesse dalla barra 4.

La formazione del lobo superiore consente il prelievo della cinghia con l'unità di manipolazione 8.

Le cinghie 2, trattenute mediante i tratti attivi degli elementi di trascinamento 26, vengono quindi spostate secondo lo sviluppo longitudinale della barra di supporto 4, in direzione della seconda unità di trasferimento 4l, tramite movimentazione dei primi elementi di trascinamento stessi.

La cinghia preselezionata è trasportata dai secondi mezzi di trascinamento della stazione di manipolazione 8 che la impegnerà operativamente fra le pulegge 6 per consentire l'esecuzione della prova di controllo qualitativo.

La modalità di esecuzione di tale prova viene qui descritta in breve in quanto ampiamente discussa nelle domande di brevetto precedentemente specificate.

Un apposito attuatore di posizionamento dispone le pulegge 6 nella posizione operativa.

Viene quindi alimentato un fluido operativo, quale aria o olio in pressione, alla molla fluidodinamica prevista quale elemento tenditore, il tutto in modo che la cinghia venga sottoposta ad un tensionamento predeterminato.

Le pulegge 6, nonché la cinghia tesa fra le medesime sono poste in rotazione.

In questa situazione, eventuali variazioni dell'interasse fra le pulegge 6 vengono rilevate da una particolare riga ottica 28 consistente come è noto da un fotoemettitore e da un fotoricevitore, uno posto sulla parte della puleggia mobile e l'altro sulla parte fissa della struttura.

In base ai dati rilevati in questa fase operativa, la centralina elettronica 14 stabilirà se le eventuali imperfezioni della cinghia in prova rientrano nei limiti di tolleranza o se, al contrario, la cinghia deve essere scartata.

A prova eseguita, l'unità di manipolazione 8 preleva nuovamente la cinghia dalle pulegge 6 per impegnarla di nuovo fra i tratti attivi dei secondi elementi di trasferimento 42, esattamente nella stessa posizione presentata dalla cinghia stessa prima della sua rimozione dalla seconda unità di trasferimento.

Se la prova di verifica qualitativa ha dato esito negativo, la cinghia 2 viene scaricata dalla seconda unità di trasferimento 4l tramite movimentazione dei secondi elementi di trascinamento fino a quando la cingala stessa non abbandona i tratti attivi in corrispondenza delle seconde pulegge di guida.

La cinghia così scaricata può essere indifferentemente convogliata in un contenitore di raccolta, oppure impegnata da un’altra unità di trasferimento simile alla terza unità di trasferimento 55·

Se la prova di verifica qualitativa ha invece dato esito positivo, la cinghia 2 con l'intera unità di trasferimento 4l viene spostata in allineamento con i mezzi di trasferimento 56 che provvederanno al suo posizionamento finale.

Claims (13)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Procedimento per il controllo della qualità e della produzione di cìnghie continue per trasmissione, in materiale elastomerico, prodotte su un manicotto di formatura in un impianto con ciclo di produzione automatizzato, caratterizzato dal fatto di prevedere le seguenti fasi: a. misurare una pluralità di parametri relativi al ciclo di produzione (dati di processo) e memorizzarli; b. confrontare periodicamente ciascuno di tali parametri con un primo intervallo di valori definito attorno al valore nominale previsto per tale parametro, ed emettere un segnale di consenso quando il parametro rientra in tale primo intervallo; c. qualora uno dei detti parametri risulti esterno al detto primo intervallo, confrontare tale valore con un secondo intervallo più esteso del precedente e formato da una fascia superiore ed una fascia inferiore rispetto al detto primo intervallo; d. qualora il detto parametro sia contenuto nel detto secondo intervallo per un tempo inferiore ad una corrispondente durata prestabilita associata a ciascuno dei parametri della detta pluralità, produrre un segnale di accettabilità condizionata atto a comandare uno o più controlli in almeno una macchina di controllo a valle dell'impianto o di parte di esso; e. qualora il detto parametro risulti esterno al detto secondo intervallo, oppure interno al detto secondo intervallo per un tempo superiore alla durata prestabilita per quel parametro, produrre un segnale di scarto del prodotto influenzato da quel parametro.
2. 2) Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di produrre, nel passo d., un ulteriore segnale di correzione atto a modificare il valore del parametro fuori tolleranza.
3. 3) Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i valori memorizzati dei parametri vengono associati alle cinghie prodotte in tali condizioni.
4. 4) Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che uno di tali parametri è una temperatura misurata all'interno dell'autoclave .
5. 5) Procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che uno di tali parametri è una pressione misurata all'interno dell'autoclave.
6. 6) Procedimento secondo la rivendicazione 4 o 5. caratterizzato dal fatto che tale parametro viene misurato all'interno del manicotto.
7. 7) Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che uno di tali parametri è la tensione di spiralatura sul manicotto.
8. 8) Impianto per la fabbricazione automatizzata di cinghie di trasmissione,caratterizzato dal fatto di comprendere in combinazione: una unità di controllo centrale (UCC); mezzi per la preparazione di un manicotto multicinghie comprendenti almeno una macchina spiralatrice (SP) per l'applicazione di fili inestensibili su un tamburo dentato, e una macchina calandratrice (CL1) per l'applicazione di una mescola di elastomero non vulcanizzato, entrambe munite di un proprio programmatore (PLC1, PLC2) collegato all’unità di controllo centrale (UCC); una stazione di stampaggio e vulcanizzazione (VI) comprendente una pluralità di autoclavi (A1-A7) per la vulcanizzazione dei detti manicotti, a ciascuna autoclave essendo associato un programmatore (PLC7) collegato all'unità di controllo centrale (UCC); una stazione finale (FN) comprendente almeno una macchima di controllo (CQ) collegata all'unità di controllo centrale (UCC); e mezzi (R, S, PL) per la movimentazione del tamburo lungo l'impianto, azionati dalla detta unità centrale (UCC).
9. 9) Impianto secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta macchina spiralatrice (SP) e la detta macchina calandratrice (CL1) sono alimentate in successione da una piattaforma girevole (PT).
10. 10) Impianto secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che almeno una delle autoclavi della detta pluralità (A1-A7) funziona come riserva.
11. 11) Impianto secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta stazione finale (FN) prevede dispositivi per lo smontaggio dei manicotti dai tamburi (SM) ed il loro trasferimento ad una stazione di finitura (FIN).
12. 12) Impianto secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di movimentazione comprendono rotaie (R) munite di scambi (S1-S3) che si estendono tra le diverse stazioni e macchine, supporti (S) per i manicotti sui tamburi, e pallet (PL) per i manicotti dopo lo smontaggio dai tamburi.
13. 13) Impianto secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di prevedere una stazione di controllo finale (CS) delle caratteristiche delle singole cinghie, anch'essa collegata all'unità centrale (UCC).