Controllo acustico di piatti-frizione per autoveicoli

Author(s):
M. Tatti - MAGYC - STUDIO TECNICO

Industry:
Industrial Controls/ Devices/ Systems, Automotive

Products:
LabVIEW, Data Acquisition

The Challenge:
Esigenze di qualità impongono un controllo dell’integrità del piatto-frizione sull’intera produzione. Questo controllo deve essere automatico, non distruttivo ed effettuato in un tempo inferiore a 30 secondi.

The Solution:
Sottoponendo il piatto-frizione ad un carico di tipo impulsivo tale da stimolare i suoi “modi di vibrare”, si possono misurare con precisione le principali frequenze proprie. La comparazione dello spettro di frequenze acquisito da ogni pezzo in test con quello caratteristico di prodotti non difettosi, permette di formulare in maniera affidabile e rapida un corretto giudizio di qualità.

L’affidabilità del gruppo frizione di un autoveicolo dipende da molti fattori. Tra di essi assume particolare importanza l’integrità meccanica del piatto-frizione, pezzo realizzato in lega metallica sul quale agiscono gli elementi di attrito necessari alla trasmissione della coppia di trazione.
Il piatto-frizione (Fig.1) si presenta come un disco metallico costruito partendo da un grezzo di fusione successivamente macchinato per ottenere le geometrie e le finiture richieste dall’applicazione.
Il ciclo di produzione e lavorazione, tuttavia, può portare a discontinuità all’interno del pezzo quali, ad esempio, soffiature, microcricche, tensioni residue, ecc.
Tali discontinuità rappresentano un potenziale innesco di rottura che si traduce, in ultimo, in un guasto tale da immobilizzare l’autoveicolo che dovesse montare tale componente.
Esigenze di qualità impongono un controllo dell’integrità del piatto-frizione sull’intera produzione. Questo controllo deve essere automatico, non distruttivo ed effettuato in un tempo inferiore a 30 secondi.

Applicazione Industriale

Implementazione
La tecnica di analisi della Firma Acustica bene si presta ad essere utilizzata industrialmente per la verifica dell’integrità di un Piatto Frizione. Il piatto-frizione viene eccitato con un battente eletromagnettico (Fig.2) e il suono che ne consegue acquisito con un microfono audio. Un algoritmo di tipo euristico elaborato da MaGyc Studio Tecnico opera numericamente sullo spettro di frequenza del segnale fornendo come risultato le principali frequenze proprie del prodotto.
Il confronto delle frequenze così ottenute con quelle tipiche del modello di prodotto in esame permette di rilevare con estrema precisione la presenza di non-conformità nel prodotto.
Il tempo di test é inferiore a 10 secondi compreso il tempo di movimentazione del pezzo da testare.

Hardware
Il sistema si basa su una scheda National Intruments PCI-6023 utilizzata per digitalizzare il segnale audio captato dal microfono, per pilotare il martelletto elettromagnetico e per interfacciarsi all’automazione esterna: rilevazione pezzo, segnalazione ok/non ok ed interfaccia impianti limitrofi.
Supporta l’applicazione un personal computer con un processore Pentium 4 a 2.8 GHz e 256 Mbyte di memoria RAM.

Software
Il software applicativo é interamente sviluppato in NI LabVIEW. L’interfaccia permette di avere tutte le informazioni pertinenti al test permanentemente in vista oltre a presentare l’accesso ai comandi principali (Fig.3).
Il sistema può creare set di parametri di test (ricette) da un insieme di pezzi preventivamente collaudati e certificati in laboratorio. Al termine di ogni test viene archiviato il suono acquisito, il riferimento alla ricetta utilizzata e il giudizio di qualità formulato.
Sono disponibili anche comuni funzioni di amministrazione, protette da password, quali gestione operatore (registrazione, cancellazione, cambio password), log di errori ed operazioni, accesso ai dati archiviati ed ai diversi parametri di sistema.

Risultati
I risultati ottenuti sono confrontabili a quelli di tecniche comunemente utilizzate nei laboratori di metallurgia. Il sistema si é dimostrato capace di rilevare difettosità diverse, quali:
 irregolarità geometriche dell’ordine del decimo;
 soffiature, cricche e fratture interne;
 non conformità nell’elasticità del materiale (modulo di Young);
 non conformità nella durezza superficiale e nella resistenza a trazione

La ripetibilità del sistema è migliore dello 0.2% sul f.s..
Si deve inoltre sottolineare la particolare robustezza del sistema che non ha parti meccaniche in movimento ad esclusione del martelletto, ed é insensibile al rumore ambientale.
Sono stati costruiti e istallati presso un medesimo cliente due impianti di test. Il primo sistema opera in linea ed effettua il controllo sul 100% della produzione. Il secondo sistema é stato affiancando al sistema a raggi X già presente presso il laboratorio di metrologia. Viene adoperato per ulteriori verifiche su pezzi giudicati “dubbiosi” in produzione, per le regolari verifiche interne oltre che come complemento del sistema in linea per occasionali campagne di test su lotti particolari. Questa organizzazione ha permesso di ridurre drasticamente il numero di pezzi da sottoporre all’analisi radiografica, contribuendo ad un ulteriore e significativa riduzione dei relativi costi di esercizio.

Sommario delle Caratteristiche Generali
• Utilizzo di tecnologie collaudate e componenti standard
• Ingombro molto ridotto
• Possibilità di codificare (marchiare) i pezzi collaudati
• Insensibile ai rumori ambientali in assenza di protezioni esterne
• Archiviazione dei segnali acquisiti in ogni prova e dei giudizi formulati
• Tempo ciclo fino a 1 secondo (esclusa la movimentazione)

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M. Tatti
MAGYC - STUDIO TECNICO
Tel: +39 O332 506247
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