Sviluppo di stazioni per il rodaggio e collaudo di elettromandrini a cambio utensile automatico per macchine utensili

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"“NI LabVIEW e NI CompactRIO si sono rivelati fondamentali per la riuscita del progetto.”"

- Luigi Foschini, EN 4

The Challenge:
Sviluppare stazioni per il rodaggio e collaudo di elettromandrini sul 100% della produzione. Ogni singola stazione deve gestire il collaudo di due mandrini in modo completamente indipendente. L’esito di ogni prova deve essere memorizzato e i dati immagazzinati devono poter essere utilizzati con semplicità al fine di ottenere indicazioni per il miglioramento sia del prodotto che del processo di produzione.

The Solution:
Utilizzare NI CompactRIO e NI LabVIEW per lo sviluppo di una macchina complessa in grado di gestire in parallelo numerosi task e sottosistemi quali: controllo del motore in prova, controllo del pistone pneumatico per il cambio utensile, acquisizione e monitoraggio di diverse grandezze (temperatura, velocità, corrente, etc.),comunicazione tramite diversi bus industriali

Author(s):
Luigi Foschini - EN 4
Lorenzo Tomassini - EN 4
Franco Vasari - HSD

EN4 e HSD hanno lavorato insieme al fine di sviluppare in breve tempo stazioni di rodaggio con specifiche particolarmente impegnative tra cui:

- Accuratezza;
- Affidabilità;
-  Integrazione in una linea di produzione ad elevato volume produttivo;
-  Elevata configurabilità delle funzionalità di test/rodaggio;
-  Elevata varietà dei prodotti oggetto del test;
-  Elevato numero di dati da immagazzinare e da consultare;
-  Semplicità d’utilizzo;
- Ridotto tempo di sviluppo.

Tali aspetti hanno reso fondamentale l’utilizzo di una piattaforma che garantisse elevate prestazioni, flessibilità, affidabilità e parallelismo. Per questo motivo NI LabVIEW e NI CompactRIO si sono rivelati fondamentali per la riuscita del progetto. 

In particolare è stato possibile sviluppare in breve tempo un sistema in grado di gestire in parallelo e con la massima efficienza numerosi componenti, loop di controllo e acquisizione. In tal modo è stata realizzata una macchina in grado di eseguire test complessi su una produzione molto eterogenea. Inoltre l’utilizzo dei prodotti NI consente di eseguire ricerche su un elevato numero di file TDMS contenenti le grandezze monitorate nei rodaggi al fine di ottenere informazioni preziose per vari reparti dell’azienda (qualità,R&D, etc.).

Ogni stazione è composta da due vani ognuno dei quali è adibito al rodaggio di un motore. Tramite lettura del codice a barre viene caricato automaticamente il piano di rodaggio per ciascun motore. Un PC permette di supervisionare l’andamento dei rodaggi di tutte le stazioni contemporaneamente.

Procedura di rodaggio
Il test ha il fine di verificare il corretto funzionamento dell’elettromandrino durante la rotazione a diversi regimi e di verificare il corretto funzionamento del sistema di cambio automatico dell’utensile (monitorando tempi di presa e rilascio dell’utensile). La procedura di rodaggio è gestita dal controller NI CompactRIO che si occupa, oltre che dell’automazione della prova anche dell’acquisizione delle grandezze di interesse. Tali grandezze sono disponibili tramite segnali analogici, digitali e/o attraverso tre diversi BUS industriali: CANopen, IO-link, EtherCAT.

Il sistema di controllo verifica che i diversi parametri siano contenuti all’interno dei limiti imposti dal piano di prova dell’elettromandrino oggetto del test in modo da controllare che il rodaggio sia terminato con successo.
Al fine di ottenere un grado elevato di affidabilità, tutto il controllo della macchina è affidato al sistema NI CompactRIO (sia automazione che salvataggio dei dati di interesse). Il PC è presente solo per monitoraggio e analisi dati.

Le caratteristiche del sistema possono essere riassunte come segue:
- Controllo del elettromandrino in prova (rotazione e test di cambio  utensile);
- Comunicazione tramite BUS e protocolli diversi;
- Gestione di apparati ausiliari (chiller e condizionatori);
- Acquisizione di segnali analogici, digitali e termocoppie;
- Comunicazione con PC di supervisione.

Per il PC host (comune a tutte le stazioni) è stato pensato un software con diverse funzionalità:
- Monitoraggio dei rodaggi per utente operatore;
- Monitoraggio dei rodaggi per utente avanzato;
- Definizione dei piani di prova nelle stazioni;
- Analisi statistica dei risultati dei rodaggi.

Il numero elevato di dati acquisiti nei rodaggi viene processato per il calcolo di indici statistici rappresentativi dell’andamento della produzione. L’utilizzo degli strumenti NI quali MyDatafinder e la scrittura su file di formato TDMS si sono rivelati una soluzione ottimale per la gestione del salvataggio e dell’interrogazione dei file. L’esecuzione di query in LabVIEW ha consentito infatti la creazione di applicazioni molto efficaci per l’analisi dati.

Risultati
NI CompactRIO e NI LabVIEW hanno permesso, anche grazie alla possibilità di integrare tutte le funzioni in un unico sistema di controllo, di ridurre i tempi di sviluppo e di realizzazione. È stato inoltre possibile sviluppare un’interfaccia efficiente per l’analisi di una grande mole di dati.

Author Information:
Luigi Foschini
EN 4

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