Con il Condition Monitoring, lo stato della macchina sempre sotto controllo

Questo circuito di protezione elettronica da sovraccarico fa parte di un sistema di monitoraggio della tensione di controllo da 24 V delle presse di stampaggio a iniezione.

Con sensori di misurazione speciali, vengono decodificati i parametri dell'olio delle macchine idrauliche e garantita la loro qualità.

Con il Condition Monitoring, i processi complessi possono essere analizzati e valutati in modo affidabile in tempo reale direttamente sulla macchina.

Sistemi di monitoraggio delle condizioni per la sorveglianza permanente dello stato della macchina mostrano la Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH, Schwaig, alla Fakuma 2021. Essi riducono i costi di manutenzione mantenendo al contempo l'affidabilità, poiché con il loro aiuto è possibile determinare il reale grado di usura o deterioramento, in modo che le manutenzioni possano essere pianificate miratamente alla fine della vita utile della macchina di stampaggio ad iniezione e quindi con costi di manutenzione ottimali. Grazie al monitoraggio delle condizioni, è possibile analizzare e valutare in modo affidabile i processi complessi direttamente sulla macchina. In questo modo si riesce a monitorare parametri critici, che altrimenti sarebbero accessibili solo con grandi sforzi.

“Presentiamo alla Fakuma 2021 tre opzioni che possono essere implementate trasversalmente tra le diverse serie”, riferisce il Dr. Thorsten Thümen, Senior Director Technology di Sumitomo (SHI) Demag. “La prima aiuta a mantenere le macchine completamente elettriche costantemente efficienti dal punto di vista energetico e potenti. La seconda serve a decifrare i parametri dell'olio delle macchine idrauliche e a garantirne la qualità. La terza assicura trasversalmente che la tensione di controllo delle macchine di stampaggio ad iniezione venga monitorata in modo affidabile”, spiega.

“L'obiettivo dello sviluppo di questi sistemi di monitoraggio dello stato si concentrava su componenti il cui guasto comporta costi elevati e lunghi tempi di inattività”, ma Sumitomo (SHI) Demag non si limita a queste soluzioni attuali, ma continua a sviluppare: “Attualmente ci concentriamo sul riconoscimento dell'usura dell'elica o del cilindro di plastificazione e delle viti a ricircolo di sfere delle macchine di stampaggio completamente elettriche. L'obiettivo è un monitoraggio completo di componenti critici o soggetti a usura”, spiega il Dr. Thümen.

Perché i costi di monitoraggio siano proporzionati ai benefici, sono state sviluppate soluzioni innovative e allo stesso tempo semplici, che consentono all'operatore di acquisire rapidamente e facilmente lo stato della macchina. I visitatori della Fakuma possono verificare di persona presso lo stand. Offrono un'alternativa economica al metodo tradizionale di minimizzazione dei tempi di inattività, che prevede manutenzione preventiva e sostituzione di componenti della macchina a intervalli prestabiliti di prestazioni o di tempo. “Questa strategia per aumentare la disponibilità si paga a caro prezzo, soprattutto perché non si sfrutta appieno la durata di vita dei componenti”, spiega il Dr. Thümen, rimandando invece alle tre opzioni disponibili.

Macchine completamente elettriche sempre efficienti ed potenti

Per la tensione di interconnessione a corrente continua che alimenta gli assi motori e riceve le prestazioni generatorie delle macchine completamente elettriche di Sumitomo (SHI) Demag, è stato sviluppato un metodo che rileva variazioni di capacità nell'alimentazione dell'inverter, ad esempio a causa dell'invecchiamento dei condensatori elettrolitici o di difetti elettrici. In caso di perdita di capacità, l'energia restituita nel ciclo non può più essere immagazzinata e viene dissipata attraverso resistori frenanti. A seconda del progresso, il consumo energetico della macchina aumenta inizialmente. A un certo punto, la resistenza frenante viene sovraccaricata, rendendo impossibile l'uso della macchina per il ciclo impostato.

“Le conseguenze sono tempi di inattività imprevisti o riduzioni del ciclo con deviazioni di processo corrispondenti”, avverte il Dr. Thümen. “Il monitoraggio dello stato della capacità del circuito intermedio che abbiamo sviluppato rileva continuamente la capacità di memorizzazione dei condensatori e segnala in tempo reale eventuali variazioni rilevanti per la macchina. Le operazioni di manutenzione necessarie possono così essere pianificate in anticipo. In questo modo si garantisce la produzione dei pezzi e si può intervenire con un servizio a un momento favorevole.”

Macchine idrauliche – decifrare i parametri caratteristici dell'olio

Per le macchine idrauliche, l'olio utilizzato rappresenta sia la base per un funzionamento senza problemi, sia l'indicatore di eventuali guasti imminenti. Sumitomo (SHI) Demag offre sensori aggiuntivi per monitorare due gruppi di parametri rilevanti durante il funzionamento della macchina. Jan Taufer, responsabile del progetto di monitoraggio delle condizioni e collaboratore nel centro di prova di Sumitomo (SHI) Demag, spiega: “Da un lato, un monitor di particelle rileva continuamente il numero e la dimensione delle particelle presenti nel fluido. La valutazione avviene secondo lo standard di qualità ISO 4406, che viene visualizzato come valore attuale e come andamento nel tempo.”

Se si verifica una violazione dei limiti di avviso o di allarme parametrizzati, viene visualizzato un messaggio di errore. In questo modo, il funzionamento della macchina può essere interrotto per individuare la causa prima che le particelle causino danni ai componenti idraulici (reazione a catena dell'usura) e sia necessario un lavaggio completo del sistema, spiega l’esperto, aggiungendo: “Un'interruzione imprevista di più giorni può così essere ridotta a un intervento di manutenzione mirato.”

Un secondo dispositivo di misurazione rileva le proprietà fisiche dell'olio, come il contenuto di acqua, la permitività e la conducibilità. “Con questi valori, è possibile determinare l'invecchiamento del lubrificante tramite algoritmi interni, in modo da intervenire prima che le sue proprietà chimiche cambino in modo tale da compromettere il funzionamento senza problemi”, spiega Taufer. “Anche processi accelerati di ossidazione o usura, rotture del refrigerante o infiltrazioni di acqua tramite condensa possono essere individuati in uno stato precoce e risolti con uno sforzo accettabile.”

Contrariamente alle analisi tradizionali dell'olio, che vengono eseguite a intervalli regolari con la massima cura nel prelievo dei campioni, l'analisi statica dell'olio idraulico offre una misurazione continua e senza sforzo di tutti i parametri rilevanti, senza il rischio di contaminazione del campione, spiega il responsabile di progetto. “Il cliente beneficia di un minor impiego di personale, di una documentazione dello stato senza lacune e di una qualità di manutenzione superiore.”

Alimentazione affidabile tra le serie e rapida individuazione dei guasti

Sempre trasversalmente tra le serie, Sumitomo (SHI) Demag offre anche un sistema di monitoraggio della tensione di controllo a 24 V delle macchine di stampaggio ad iniezione. Questo sistema è realizzato tramite un alimentatore e interruttori intelligenti che comunicano costantemente con il controllo della macchina. Grazie a questa soluzione, è possibile monitorare in tempo reale la corrente effettiva e quella di fase durante il ciclo. “In questo modo, si possono individuare picchi potenzialmente critici o carichi elevati in modo tempestivo e adottare misure correttive in anticipo”, spiega Taufer.

Se si verifica comunque un guasto, ad esempio a causa di un cortocircuito improvviso, questa condizione viene rilevata dal controllo e segnalata come allarme. Taufer: “Ciò accelera notevolmente la ricerca del guasto, poiché si indica senza indugi il circuito di corrente difettoso. Dopo un guasto, la disponibilità può essere ripristinata molto più rapidamente, con anche l'informazione sulla causa del problema.” I sistemi tradizionali proteggerebbero l'impianto da sovracorrenti o cortocircuiti, ma in caso di errore interromperebbero l'alimentazione e la macchina si fermerebbe bruscamente.