ITVR20000052A1

ITVR20000052A1 - Apparecchiatura per l'esecuzione di prove di impronta non distruttivesu oggetti o strutture in opera di diversi materiali.

Info

Publication number: ITVR20000052A1
Application number: IT2000VR000052A
Authority: IT
Inventors: Maurizio Piazza; Stefano Girardi
Original assignee: Uni Degli Studi Di Trento
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2001-12-08
Also published as: EP1162445A3; IT1314411B1; EP1162445A2; ITVR20000052A0

Description

APPARECCHIATURA PER L’ESECUZIONE DI PROVE IMPRONTA NON DISTRUTTIVE SU OGGETTI O STRUTTURE IN OPERA DI DIVERSI MATERIALI

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una apparecchiatura per l'esecuzione di prove di impronta non distruttive su oggetti o strutture in opera di diversi materiali, quali, ad esempio, legno, plastica, metalli, calcestruzzi ed altri.

Tra le diverse metodologie di prova non distruttive attualmente disponibili ed applicabili, in particolare, su strutture in legno, la "prova di impronta" si distingue per la sua estrema semplicità di esecuzione e per la completezza dei suoi risultati, dai quali è possibile ricavare informazioni dettagliate circa le caratteristiche meccaniche del materiale in esame e quindi i parametri di resistenza e di deformabilità di un oggetto o elemento strutturale da testare.

La prova di impronta consiste, essenzialmente, nella rilevazione della forza da esercitare su un apposito utensile tastatore, dotato di una punta di forma e dimensioni prestabilite, per farlo affondare sulla superficie dell'oggetto da testare fino ad una prefissata profondità.

Attualmente, le prove di impronta non distruttive rappresentano un esame preliminare fondamentale per decidere le modalità di intervento relative ad un'opera di restauro o di consolidamento, in particolare, su strutture lignee già in opera.

La precisione e l'affidabilità dei risultati ricavabili dalle suddette prove di impronta risultano tuttavia limitate, e ciò è da attribuirsi in primo luogo al fatto che le apparecchiature dedicate a questo tipo di misurazioni presentano ancora un funzionamento di caràttere

Infatti, gli strumenti di misurazione oggi disponibili per eseguire prove di impronta non distruttive sono, in genere, costituiti da un traguardo ottico per il controllo dello spostamento del tastatore e da un anello dìnamometrico, opportunamente tarato, per la rilevazione della forza applicata sul tastatore stesso.

Un ulteriore inconveniente delle attuali apparecchiature per prove di impronta si riferisce al fatto che la lettura dei risultati mostrati in forma analogica sul dinamometro è soggetta ad errore umano. È evidente infatti la difficoltà per l'operatore di controllare contemporaneamente i valori forniti in due strumenti differenti e di interpretare correttamente i valori stessi, quando questi vengono forniti dagli strumenti in maniera istantanea.

Attualmente, al fine di ridurre al minimo gli errori legati alla lettura dei risultati, si ricorre spesso ad un numero maggiore di osservatori, i quali hanno il compito di leggere i valori riportati sugli strumenti cosi da raccogliere una serie più ampia possibile di dati, dalla quale ricavare, tramite adeguata elaborazione, i valori utili all'indagine.

La collaborazione di diverse persone nella lettura, dei risultati, oltre a rappresentare un dispendio sia in termini di tempo che di costi è spesso impedita a causa delle difficoltà pratiche di raggiungere la postazione di prova come, ad esempio, nei casi, in cui essa viene eseguita su elementi strutturali in opera.

Scopo principale della presente invenzione è quello di mettere a li disposizione un’apparecchiatura per eseguire prove di impronta non distruttive in grado di eliminare o sostanzialmente ridurre gli inconvenienti sopra lamentati relativi agli attuali strumenti di misurazione.

Un altro scopo della presente invenzione è che la suddetta apparecchiatura sia in grado di eseguire automaticamente misurazioni di forza e di affondamento, garantendo ripetibilità elevata e costante durante l’intera fase di indagine, la quale richiede spesso un numero statisticamente significativo di prove di impronta.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è che con la suddetta apparecchiatura sia possibile eliminare o sostanzialmente ridurre gli effetti negativi legati al fattore umano, in particolare in fase di lettura dei valori riportati sullo strumento.

Non ultimo scopo della presente invenzione è che con la suddetta apparecchiatura le prove di impronta possano essere gestite anche da un solo operatore, il quale possa seguire le operazioni di misura anche a distanza senza il bisogno di portarsi in prossimità dello strumento.

Questi ed altri scopi ancora, che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da una apparecchiatura per l'esecuzione di una prova di impronta non distruttiva comprendente una struttura di

struttura di supporto ad un oggetto da testare ed un utensile tastatore portato da detta struttura di supporto per eseguire, su comando, spostamenti di avvicinamento o di allontanamento rispettivamente verso o da detto oggetto da testare, detta apparecchiatura essendo caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un dispositivo di azionamento montato su detta struttura di supporto e preposto ad impartire a detto utensile tastatore alternativamente un moto di avvicinamento verso detto oggetto da testare cosi da farlo affondare in esso fino ad una profondità predeterminata,e diallontanamento.

Vantaggiosamente, detta apparecchiatura comprende almeno un trasduttore diforza disposto tra almeno un dispositivo diazionamento ed ilo ciascun utensile tastatore ed atto a rilevare l'intensità di carico utile per l'affondamento controllato di detto utensile tastatore entro detto oggetto da testare.

Opportunamente, detta apparecchiatura comprende almeno un sensore di spostamento atto a rilevare la profondità di affondamento didetto utensile tastatore entro detto oggetto da testare.

Ulteriori aspetti e vantaggi della presente invenzione appariranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi, attualmente preferiti, di realizzazione dati a solo titolo illustrativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la FIGURA 1 illustra una prima vista in alzato laterale di un'apparecchiatura secondo il trovato;

la FIGURA 2 mostra una seconda vista in alzato laterale dell'apparecchiatura di Figura 1 parzialmente sezionata;

la FIGURA 3 è una vista in sezione ed in scala ingrandita dell'apparecchiatura secondo il trovato, presa lungo la traccia III-III di Figura 2;

la FIGURA 4 illustra una vista in alzato laterale ed in scala ingrandita di uno spaccato del sensore di spostamento previsto sull'apparecchiatura di Figura 1 ;

la FIGURA 5 mostra una vista in pianta del pannello di comando e controllo collegabile all'apparecchiatura di Figura 1.

Negli uniti disegni parti o componenti uguali o simili sono stati indicati con gli stessi numeri di riferimento.

In riferimento alle Figure sopra elencate, un'apparecchiatura secondo il trovato, indicata con il numero di riferimento 1 , presenta una struttura di supporto 2, un utensile tastatore 3 montato mobile sulla struttura di supporto 2 ed un dispositivo di azionamento 4 destinato a comandare gli spostamenti di avvicinamento e di allontanamento dell'utensile tastatore 3 rispettivamente verso e dalla superficie esterna di un oggetto da testare (non mostrato nelle Figure).

La struttura di supporto 2 è preferibilmente composta da un basamento 5, da una pluralità di piedritti portanti 6 ergentisi dal basamento 5 e disposti angolarmente distanziati così da delimitare una gabbia 7, una piastra di irrigidimento 8 supportata dai piedritti 6 ed una seconda piastra 9 poggiante, tramite piedini 10, sulla piastra di irrigidimento 8 ed atta a supportare a sua volta il dispositivo azionamento 4.

Di preferenza, il dispositivo di azionamento 4 comprende un motore rotante 12 ed un riduttore 13 collegato a monte con il motore rotante 12 e a valle con un albero di trasmissione 14 per trasmettere a quest'ultimo un moto rotatorio ad un numero di giri adeguato alle esigenze dell'apparecchiatura 1.

Vantaggiosamente, l'apparecchiatura 1 comprende, inoltre, mezzi di trasmissione 15 destinati a trasformare il moto rotatorio disponibile all'albero di trasmissione 14 in un moto rettilineo alternato di avvicinamento e di allontanamento dell'utensile tastatore 3 rispetto all'oggetto da testare. Come è illustrato nelle Figure 1 , 2 e 3, i mezzi di trasmissione 15 sono costituiti preferibilmente da una ruota dentata centrale 16 presentante asse di rotazione sostanzialmente verticale e coassiale con l'asse centrale x-x della gabbia 7 e calettata all'estremità libera 17 dell'albero di trasmissione 14, un pluralità di ruote dentate periferiche 18 ingrananti con la ruota centrale 16 ed una corrispondente pluralità di perni filettati 19 calettati ad una rispettiva ruota dentata 18, i quali sono montati sulla struttura di supporto 2 liberi di ruotare attorno al proprio asse principale e disposti angolarmente distanziati in posizione intermedia tra due piedritti portanti 6 consecutivi.

Oltre a distribuire il moto rotatorio dall'albero di trasmissione 14 ai perni filettati 19, i mezzi di trasmissione 15 trasformano il moto rotatorio dei perni 19 in un corrispondente moto rettilineo di una piattaforma 20 lungo l'asse x-x cosi da consentirei a seconda del di rotazione dei perni filettati 19, l'avvicinamento o l'allontanamento della medesima piattaforma 20 rispettivamente verso il o dall'oggetto da testare.

Come si vede in Figura 2, la piattaforma 20 presenta infatti una pluralità di fori passanti 21 internamente filettati (ossia conformati a madrevite) e destinati ad accoppiarsi ciascuno con un rispettivo perno filettato 19 cosicché ad una rotazione sincrona e coerente di tutti perni filettati 19 viene impresso alla piattaforma 20 un corrispondente spostamento in direzione dell'asse centrale x-x.

In Figura 1 si vede come l'apparecchiatura 1 disponga di un primo limitatore di corsa 33a e di un secondo limitatore di corsa 33b, rispettivamente <' >sistemati sul basamento 5 e sulla piastra di irrigidimento 8, per delimitare la corsa di avvicinamento e di allontanamento della piattaforma 20 verso il o dall'oggetto da testare. Entrambi i limitatori di corsa 33a e 33b sono dotati in testa di un'astina 34 avente un'estremità imperniata alla rispettiva base 36a e 36b e l'altra estremità libera e destinata ad interagire con la piattaforma 20 tramite un rullino 38. In caso, ad esempio, di eccessivo avvicinamento della piattaforma 20 all'oggetto da testare, onde evitare di danneggiare sia l'apparecchiatura 1 che la superficie esterna dell'oggetto, la piattaforma 20 è destinata ad impegnarsi con il rullino 38 appartenente al limitatore di corsa 33a e a costringere la rispettiva astina 34 a flettersi fino ad azionare un pulsante 39 disposto sulla base 36a, attraverso il quale viene inviata ad un'unità di controllo 28 (vedi Figura 5) la richiesta di interrompere la corsa piattaforma 20.

Vantaggiosamente, tra la piattaforma 20 e l'utensile tastatore 3 è prevista una cella di carico 23 di tipo noto e adatto qualsiasi, quale, esempio, un trasduttore estensimetrico, la quale ha il compito rilevare l'intensità di carico utile all'affondamento controllato dell'utensile tastatore 3 entro l'oggetto in esame.

L'apparecchiatura 1 è inoltre dotata di un sensore di spostamento 24 atto a rilevare la profondità di affondamento dell'utensile tastatore 3 entro la superficie dell'oggetto da testare. , Come è mostrato nelle Figure 1 e 4, il sensore di spostamento 24, preferibilmente costituito da un comparatore · elettronico di spostamento, presenta in testa un'appendice 25 avente un'estremità libera 26 destinata ad attestarsi, in uso, contro la superficie superiore 27 della piattaforma 20 così da rilevare costantemente la posizione relativa della piattaforma 20 rispetto alla struttura di supporto 2. In particolare, il sensore di spostamento 24 ha il compito di controllare la profondità di penetrazione della testa 11 dell'utensile tastatore 3 entro la superficie dell'oggetto da testare e di inviare all'unità di controllo 28 (mostrata in Figura 5) un segnale indicante il raggiungimento della profondità predeterminata, quando quest'ultima risulta pari a 5mm.

Nello stesso istante, in cui il sensore di spostamento 24 registra l’affondamento prestabilito, l'unità di controllo 28 provvede a bloccare l'avanzamento della piattaforma 20 verso la superficie da testare, a rilevare dalla cella di carico 23 il valore della forza uti all'affondamento applicata all'utensile tastatore 3 e a mostrare il valore rilevato su un visore digitale 29. All'operatore addetto alla misurazione non resta quindi che prendere atto del valore riportato sul display e, tramite, ad esempio, un apposito pulsante 30, resettare lo strumento per una successiva misurazione.

Tramite l'unità di controllo 28 l'apparecchiatura 1 risulta inoltre interfacciabile con un elaboratore, ad esempio di tipo portatile (non mostrato nelle Figure), dotato di appositi programmi per l'acquisizione e l'elaborazione dei dati rilevati durante le diverse misurazioni eseguite e la creazione di data base gestibili tramite programmi commerciali di corrente impiego.

L'apparecchiatura 1 sopra descritta è suscettibile di numerose modifiche e varianti, rientranti nell’ambito di protezione definita dal tenore delle rivendicazioni.

Così, ad esempio, l'apparecchiatura 1 può essere provvista di un dispositivo di azionamento 4 destinato a muovere la piattaforma 20 per avvicinare verso il o allontanare dall'oggetto da testare l'utensile tastatore 3 ed un attuatore lineare, ad esempio di natura pneumatica (non illustrato nelle Figure), montato sulla struttura di supporto 2 ed insistente, in uso, contro l'utensile tastatore 3 al fine di esercitare su di esso il carico utile per l'affondamento controllato della testa 11 entro la superficie da testare fino alla profondità prestabilita di 5mm.

I materiali e le dimensioni possono essere vari a seconda delle esigenze.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per l'esecuzione di una prova di impronta non distruttiva comprendente una struttura di supporto, mezzi di vincolo atti ad ancorare amovibilmente detta struttura di supporto ad un oggetto da testare ed un utensile tastatore portato da detta struttura di supporto per eseguire, su comando, spostamenti di avvicinamento o di allontanamento rispettivamente verso o da detto oggetto da testare, detta apparecchiatura essendo caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un dispositivo di azionamento montato su detta struttura di supporto e preposto ad impartire a detto utensile tastatore alternativamente un moto di avvicinamento verso detto oggetto da testare cosi da farlo affondare in esso fino ad una profondità predeterminata, e di allontanamento da esso.
2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un trasduttore di forza disposto tra almeno un dispositivo di azionamento ed il o ciascun utensile tastatore ed atto a rilevare l'intensità di carico utile per l'affondamento controllato di detto utensile tastatore entro detto oggetto da testare.
3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il o ciascun trasduttore di forza comprende una cella di carico di tipo elettronico.
4. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un sensore di spostamento atto a rilevare la profondità di affondamento di detto utensile tastatore entro detto oggetto da testare.
5. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 4, caratterizzata fatto che il o ciascun sensore di spostamento comprende un comparatore elettronico di spostamento.
6. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta struttura di supporto comprende un basamento destinato ad attestarsi, in uso, contro detto oggetto da testare, una pluralità di piedritti ergentisi da detto basamento, almeno una piastra di rrigidimento supportata da detti piedritti ed almeno una piattaforma mobile presentante una pluralità di fori passanti ciascuno accoppiabile con un rispettivo piedritto e comandata da almeno un dispositivo di azionamento a compiere escursioni di avvicinamento o di allontanamento rispettivamente verso o da detto oggetto da testare tramite uno scorrimento telescopico di ciascun foro passante di detta piattaforma lungo il rispettivo piedritto.
7. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un primo ed almeno un secondo limitatori di fine corsa atti ad interrompere rispettivamente lo spostamento di avvicinamento e di allontanamento di detta piattaforma verso e da detto oggetto da testare così da fermarla rispettivamente ad una distanza minima e ad una distanza massima rispetto a detto oggetto da testare.
8. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che almeno un dispositivo di azionamento dedicato alla movimentazione controllata di detto utensile tastatore comprende almeno un motore rotante, almeno un riduttore per il moto rotatorio generato dal rispettivo motore rotante ed almeno un albero di trasmissione azionato dal rispettivo riduttore e dal fatto di comprendere mezzi di trasmissione del moto atti a trasformare il moto rotatorio generato dal o da ciascun motore rotante in un moto rettilineo alternato di avvicinamento ed allontanamento di detta piattaforma rispettivamente verso e da detto oggetto da testare.
9. Apparecchiatura secondo al rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di trasmissione comprendono almeno una ruota dentata di rinvio calettata all'albero di trasmissione di detto dispositivo di azionamento, una pluralità di ruote dentate periferiche ingrananti con detta ruota dentata di rinvio ed una corrispondente pluralità di perni filettati ognuno calettabile ad una rispettiva ruota dentata periferica e dal fatto che detta piattaforma presenta una pluralità di fori passanti internamente filettati a madrevite e destinati ad accoppiarsi ciascuno con un rispettivo perno filettato cosicché, a seconda del senso di rotazione imposto a detti perni filettati, detta piattaforma é comandata a compiere spostamenti di avvicinamento o di allontanamento verso o da detto oggetto da testare.
10. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzata dal fatto che almeno un dispositivo di azionamento dedicato alla movimentazione controllata di detto utensile tastatore comprende almeno un attuatore lineare.
11. Apparecchiatura secondo al rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detto attuatore lineare comprende un martinetto fluidodinamico.
12. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzate dal fatto che almeno un dispositivo di azionamento è destinato ad imporre a detto utensile tastatore spostamenti di avvicinamento e di allontanamento verso e da detto oggetto da testare ed almeno un altro dispositivo di azionamento è atto ad esercitare su detto utensile tastatore un carico utile per l'affondamento controllato di detto utensile tastatore entro detto oggetto da testare.
13. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di vincolo sono ricavati in corrispondenza di detto basamento, detto basamento comprendendo una flangia con bordo laterale filettato destinata ad accoppiarsi con una base preventivamente ancorata sulla superficie esterna di detto oggetto da testare.
14. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che detti mezzi<' >di vincolo comprendono dei morsetti a becco d'oca atti a garantire un sicuro ancoraggio di detta flangia sulla rispettiva base.
15. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una unità di controllo atta a comandare, per mezzo del o di ciascun dispositivo di azionamento, l'avvicinamento, l'affondamento e l'allontanamento di detto utensile tastatore rispettivamente verso, entro e da detto oggetto da testare, a ricevere le informazioni rilevate da detta cella di carico e dal o da ciascun comparatore elettronico di spostamento durante la prova di impronta e ad elaborare dette informazioni, da cui ricavare dei valori medi di riferimento.