Diagnostica all’avanguardia per le macchine rotanti

Specializzata in consulenza e strumentazione nel campo NVH (Noise Vibrations Harshness), la società PEI VM ha sviluppato il sistema VMGears per effettuare la diagnostica di macchine rotanti tramite la misura delle vibrazioni superficiali. Utilizzato con successo da aziende nei settori power transmission, automotive, motorcycle, off-highway e industrial, VMGears dispone ad oggi di tre versioni per tre differenti applicazioni.  

Quasi tutti i tipi di macchinari industriali contengono al loro interno parti rotanti soggette a urti, strisciamenti, contatti, sbilanciamenti, che si traducono in forze di eccitazione che a loro volta, propagandosi per continuità del materiale a tutta la struttura della macchina, generano vibrazioni superficiali e, di conseguenza, onde sonore. Le vibrazioni e le onde sonore prodotte da una macchina rotante sono connaturate al funzionamento stesso della macchina, e pertanto sono sempre presenti e quasi sempre rilevabili: questi segnali, se opportunamente processati, sono in grado di rivelare importanti informazioni sullo stato di salute o di usura delle componenti interne della macchina.  

Il valore dell’analisi acustica e vibrazionale è applicabile a tutto il ciclo di vita di un sistema meccatronico: dalla fase di ricerca & sviluppo, al controllo qualità sulla linea di produzione, fino alla fase di monitoraggio delle condizioni operative durante test di durata e/o durante la reale vita operativa della macchina. Fino a pochi anni fa per la diagnosi delle macchine rotanti, sia come controllo a fine linea, sia negli interventi di manutenzione ed assistenza, si utilizzava quasi esclusivamente l’orecchio umano: la discriminazione tra prodotto sano e difettoso era in tal modo lasciata alla sensibilità ed esperienza dell’operatore, e non era affatto oggettiva. Oggi, a fianco dell’ascolto umano, si utilizzano strumenti di vario tipo, tra cui fonometri, vibrometri; termocoppie e sensori per la misura della qualità dell’olio.  

La soluzione PEI VM: Moduli di analisi specifici per ogni tipologia di macchine 

Tutti i sensori sopra indicati sono accomunati da una relativa semplicità di utilizzo, ma anche da un valore diagnostico limitato: sono in grado di individuare macro-anomalie, ma sono limitati per chi volesse identificare quale componente sta iniziando a manifestare quale difetto. Il segnale che ha il maggior contenuto di informazioni a scopo diagnostico, e che può essere misurato abbastanza agevolmente, è quello vibrazionale la cui analisi risulta però complessa.  

La società PEI VM, specializzata in consulenza e strumentazione nel campo NVH (Noise Vibrations Harshness), a partire dal 2004 ha sviluppato algoritmi proprietari basati sull’analisi avanzata delle vibrazioni e di altri segnali dinamici in funzione dello “schema cinematico” della macchina, cioè in funzione di alcuni parametri costruttivi delle componenti interne – come ad esempio il numero di denti di ogni ingranaggio, il numero di elementi volventi di ciascun cuscinetto, o il numero di cave di statore in un motore elettrico – al fine di elaborare indicatori di malfunzionamento specifici per ogni componente e per ogni categoria di macchine.  

Questa intensa attività sperimentale, condotta con il supporto di diverse aziende del territorio, ha dato vita a moduli di analisi specifici per ciascuna tipologia di macchine (riduttori, assali, cambi, motori elettrici, motori a combustione, pompe, etc..), oggi disponibili come licenze software differenziate all’interno di un sistema di diagnostica multi-ambiente denominato VMGears.  

Il sistema VMGears effettua la diagnostica tramite la misura delle vibrazioni 

VMGears indica un sistema di misura commercializzato a partire dal 2006, completo di hardware e software, progettato per effettuare la diagnostica di macchine rotanti tramite la misura delle vibrazioni superficiali. Sulla base di algoritmi sviluppati ad-hoc, VMGears identifica i difetti delle componenti interne che durante il funzionamento si presentano come rumorosità o vibrazioni “anomale”. I vari tipi di difetto di ciascun componente vengono mostrati all’operatore tramite una interfaccia semplice e comprensibile, vale a dire sotto forma di indicatori numerici facilmente comparabili, così che la lettura dello stato di salute della macchina sia immediata. La complessità dell’analisi rimane in background ed è completamente nascosta agli occhi dell’utente.  

Utilizzato con successo da aziende nei settori power transmission, automotive, motorcycle, off-highway e industrial, VMGears dispone ad oggi di tre versioni distinte per tre differenti applicazioni:  

• VMGears RD (Research & Development – strumentazione portatile per misure in sala prove e in campo)  

• VMGears QC (Quality Control – strumentazione fissa per il collaudo a fine linea di produzione)  

• VMGears DM (Durability Monitoring – strumentazione fissa o portatile per il monitoraggio automatico dei test endurance)  

Tutte e tre le versioni di VMGears rispondono ai requisiti di Industria 4.0 

Tutti e tre questi sistemi hanno i requisiti richiesti dall’Industria 4.0 e comportano i relativi benefici fiscali. I sistemi VMGears rientrano nel parco delle tecnologie IIoT (Industrial Internet of Things), che rappresentano il futuro dei sistemi di produzione, in quanto volte ad aumentare i livelli di automazione e monitoraggio dei macchinari e dei processi industriali: i dati dei sensori installati sulle isole di produzione vengono acquisiti ed analizzati, permettendo il controllo delle performance dei processi, sia a livello “macro” (controllo del prodotto finale) che a livello “micro” (controllo della singola fase di produzione) – rendendo di fatto “intelligente” il processo produttivo.