Il giunto smart e le sfide dell’Industria 4.0

Il giunto AIC di R+W è un componente smart con sensoristica integrata capace di misurare, raccogliere e trasmettere dati durante il suo funzionamento, in piena sintonia coi principi di Industria 4.0. Ecco quali sono i benefici e i campi d’impiego

Con i suoi sistemi di supporto, il giunto smart AIC (Artificial intelligence Coupling) di R+W permette di affrontare in modo efficace le sfide dell’Industria 4.0. Nella realizzazione di una determinata catena cinematica, determinare dati nelle condizioni di esercizio, misurandoli direttamente all’interno della trasmissione, consente di stimare con precisione lo stato effettivo della macchina, e di eseguire gli opportuni programmi di manutenzione. Nella figura 1 viene mostrata una sezione del giunto AIC, con i principali componenti elettronici. Le scelte strutturali di R+W per gli alloggiamenti dei sistemi di misura hanno permesso di contenere inerzia e ingombri. Il giunto AIC, infatti, ha una particolare struttura modulare, facilmente integrabile negli spaziatori, grazie alla quale è possibile l’integrazione con gli altri prodotti R+W già esistenti. Queste scelte strutturali consentono l’impiego del giunto anche in applicazioni heavy duty. È semplice da installare, grazie all’assenza di flange aggiuntive, e un’apposita sigillatura protegge la sensoristica.

Figura 2: rappresentazione dei dati misurati su app Android.
Figura 2: rappresentazione dei dati misurati su app Android.

Funzioni e connettività del giunto

R+W ha integrato nel nuovo giunto AIC sensori e soluzioni allo stato dell’arte. Il cuore del sistema è dato dalla componentistica elettronica, con diversi tipi di sensori: gli estensimetri forniscono una misura della deformazione torsionale localizzata (o della deflessione torsionale complessiva) partendo da quella delle sollecitazioni meccaniche; gli accelerometri rilevano e misurano le oscillazioni e le vibrazioni strutturali, riferite alla globalità della catena cinematica ottenuta; i giroscopi misurano la velocità angolare, costituiti generalmente da un accelerometro a tre assi o da una serie di accelerometri monoassiali disposti in senso radiale, in numero adatto a fornire una lettura estratta dalla media delle letture dei singoli accelerometri componenti.
Oltre alla sensoristica integrata, c’è una scheda elettronica che monta un microcontrollore, un modulo radio Bluetooth e un amplificatore di segnale, fornendo le funzioni di connettività che rendono il giunto AIC un componente smart. La sua alimentazione viene realizzata tramite un accumulatore al litio; il sistema di ricarica wireless consente al giunto di operare e trasmettere dati di continuo, senza limiti di tempo legati alla carica dell’accumulatore durante le normali condizioni di esercizio.

Figura 3: panoramica completa delle grandezze misurate, fornita dalla dashboard.
Figura 3: panoramica completa delle grandezze misurate, fornita dalla dashboard.

I principali campi di applicazione

Con le sue capacità di percepire, interagire e interconnettersi, il giunto AIC è concepito per linee di produzione che operano in maniera automatica e adattativa e per tutti i contesti di produzione assistita dall’IoT. La raccolta dei dati riguarda: coppia (con un errore <1%), velocità (con un errore <3%), vibrazione (con un errore <3%), compressione/estensione (con un errore <3% per combinazioni LP calibrate fino a 1.000 Nm). La rappresentazione dei dati misurati avviene tramite un’apposita app per dispositivi mobili Android (figura 2); gli stessi dati possono essere registrati ed esportati nel formato csv. La dashboard dell’app fornisce una panoramica completa delle grandezze misurate, che comprende anche i valori massimi, quelli minimi e la loro media (figura 3). Le modalità di visualizzazione dei grafici sono mostrate invece nella figura 4; l’app dà la possibilità di sovrapporre più curve diverse in un unico grafico, e di visualizzare i dati misurati da più giunti AIC che operano in contemporanea. L’aggregazione delle misurazioni consente una valutazione e una comprensione migliore del comportamento dei corpi rotanti componenti la trasmissione. I campi di applicazione del giunto includono: attività di manutenzione predittiva, setup di test di collaudo, verifica dati teorici progettuali, controlli in tempo reale di parametri come vibrazioni, temperature e forze di richiamo.

Figura 4: modalità di visualizzazione dei grafici.
Figura 4: modalità di visualizzazione dei grafici.

Quali sono i benefici offerti?

I vantaggi offerti dal giunto AIC sono molteplici: monitoraggio continuo dell’utilizzo in tempo reale, manutenzione predittiva basata sull’applicazione, monitoraggio della qualità tramite controllo di fine linea, validazione dei dati progettuali coi dati reali rilevati nelle condizioni di esercizio. Il suo impiego facilita l’intero ciclo di vita di un prodotto singolo o di una gamma di prodotti, in relazione al suo impiego nelle catene cinematiche presenti nei macchinari di produzione critici. R+W conferma il suo impegno a fornire servizi di supporto riconfigurabili, flessibili, collaborativi e personalizzabili su richiesta. I risultati conseguiti con il giunto AIC ne fanno un valido componente anche nella tecnologia dei sistemi ciberfisici, per i quali oggetti fisici e piattaforme software sono integrati per scambiare le informazioni in modo ottimale.