ITMI20120120A1 - Sistema di monitoraggio per la misurazione della velocita¿ e dell¿allungamento di catene di trasporto di trasportatori di articoli - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce in generale al settore dei trasportatori di articoli; più specificamente l’invenzione concerne un sistema di monitoraggio per la misurazione dell’allungamento delle catene di trasporto di tali trasportatori.

I trasportatori di articoli, ed in particolare i trasportatori a nastro, a tappeto o a catena, sono utilizzati nei più svariati ambiti industriali o civili, dall’industria alimentare agli aeroporti.

In termini molto generali, un trasportatore comprende uno o più elementi di trasporto, atti a fornire una superficie di supporto per i prodotti da trasportare, che vengono fatti avanzare lungo un percorso di trasporto mediante opportuni mezzi di movimentazione quali motori elettrici, pignoni e ruote dentate di trascinamento.

In particolare, i trasportatori a tappeto o a catena utilizzano come mezzo di trasporto una catena costituita da diversi spezzoni formati da una pluralità di maglie, incernierate fra loro mediante rispettivi perni a formare una superficie di supporto sostanzialmente piana, liscia, destinata all’appoggio degli articoli da trasportare.

Come tutti i sistemi meccanici, anche i trasportatori ed i loro componenti costitutivi sono sottoposti ad usura durante il proprio funzionamento. Ad esempio, i perni che incernierano le maglie degli spezzoni della catena possono consumarsi quando sottoposti a sforzi prolungati. Nelle catene in plastica con perno di acciaio à ̈ la sede del perno che si usura maggiormente, piuttosto che il perno stesso, mentre nelle catene interamente d’acciaio od interamente di plastica l’usura à ̈ presente in proporzioni simili sia sul perno sia nella sede di cerniera del perno. In ogni caso, a causa dell’usura le maglie che compongono gli spezzoni della catena possono tendere ad aprirsi e ad allontanarsi fra loro, col risultato che la superficie dell’elemento di trasporto non garantisce più la necessaria portanza. L’allontanamento delle maglie provocato dall’usura causa un conseguente allungamento progressivo della catena, che, se eccessivo, può inficiare il corretto accoppiamento della catena stessa con i pignoni. Quando infatti l'allungamento diventa eccessivo, le maglie della catena, all'atto di accoppiarsi con i denti del pignone, tendono a portarsi sulla punta dei denti anziché in prossimità del fondo del vano tra due denti successivi.

L’allontanamento progressivo delle maglie della catena dal fondo del vano tra denti successivi del pignone à ̈ tale da causare una graduale variazione della velocità di movimento della catena. Se l’allungamento della catena dovuto all’apertura delle maglie supera una certa soglia critica, quale ad esempio il 3% della lunghezza iniziale, la catena può saltare un dente del pignone, imponendo alla catena sollecitazioni dinamiche molto elevate, e determinando quindi arresti più o meno frequenti del flusso degli articoli trasportati, e conseguenti cadute degli stessi dalla catena di trasporto.

Per questo motivo, i trasportatori necessitano di ispezioni periodiche da parte di operatori qualificati al fine di controllare l’effettiva entità dell’allungamento della catena e, ove necessario, procedere alla pianificazione del fermo impianto ed alla riparazione o sostituzione della catena.

Tuttavia, visti i costi non trascurabili associati all’attività di monitoraggio tradizionale, à ̈ preferibile implementare un sistema in grado di monitorare l’allungamento delle catene dei trasportatori in maniera automatica.

Ad esempio, ciascuna catena può essere provvista di un opportuno dispositivo intelligente di misura in grado di misurare l’allungamento della catena e di segnalare in tempo reale quando tale allungamento ha superato una soglia critica prefissata. Tuttavia, implementare un sistema di monitoraggio automatico di questo tipo risulta essere assai complesso, per i motivi seguenti.

Innanzitutto, visto che la grandezza effettiva da rilevare à ̈ una grandezza relativamente ridotta (la soglia critica à ̈ dell’ordine del 3%), il dispositivo di misura deve essere sufficientemente preciso. Inoltre, la maggior parte dei dispositivi di misura di questo tipo attualmente diffusi nel mercato sono molto complessi, in quanto atti a rilevare la grandezza (l’allungamento) mediante una misura locale. Tenendo conto poi del fatto che in una singola sede (ad esempio, uno stabilimento) può essere presente un numero elevato di trasportatori, ciascuno comprendente una pluralità di catene, e che ciascuna catena può essere soggetta ad allungamenti in maniera indipendente dalle altre, il numero di dispositivi di misura del sistema di monitoraggio automatico può facilmente lievitare fino a raggiungere un valore elevato. Infine, i dispositivi di misura devono necessariamente essere robusti per poter operare correttamente anche nelle condizioni avverse che possono verificarsi in un ambiente di lavoro ostile quale uno stabilimento industriale, come ad esempio la presenza di macchinari elettrici posti nelle vicinanze dei trasportatori che può generare interferenze elettromagnetiche di entità non trascurabile, le temperature elevate, l’umidità eccessiva, la presenza di polveri, vibrazioni e sostanze chimiche detergenti aggressive.

La Richiedente ha pertanto affrontato il problema di come ottenere un sistema di monitoraggio di trasportatori per la rilevazione dell’allungamento delle catene che non sia affetto dagli inconvenienti sopraccitati.

Un aspetto di una soluzione in accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione propone un sistema di monitoraggio per un trasportatore di articoli. Il trasportatore di articoli comprende una parte statica ed almeno una rispettiva catena di trasporto senza fine atta ad essere movimentata rispetto alla parte statica quando il trasportatore di articoli à ̈ in funzione. Il sistema include un elemento di riferimento localizzato sulla catena di trasporto, un primo sensore solidale alla parte statica ed un secondo sensore solidale alla parte statica. Detti primo e secondo sensore sono distanti tra loro di una prima distanza; ciascun sensore à ̈ configurato per rilevare il passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del sensore stesso durante il funzionamento del trasportatore. Il sistema include inoltre mezzi di conteggio accoppiati ai sensori e configurati per misurare un primo tempo corrispondente al tempo trascorso tra un primo passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del primo sensore ed un primo passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del secondo sensore. I mezzi di conteggio sono inoltre configurati per misurare un secondo tempo corrispondente al tempo trascorso tra il primo passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del primo sensore ed un secondo passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del primo sensore, oppure al tempo trascorso tra il primo passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del secondo sensore ed un secondo passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del secondo sensore. Detto secondo passaggio à ̈ successivo al primo passaggio. Il sistema include inoltre mezzi di calcolo configurati per determinare la velocità del movimento della catena di trasporto rispetto alla parte statica sulla base del primo tempo misurato e della prima distanza, e determinare la lunghezza della catena sulla base della velocità di movimento determinata e sulla base del secondo tempo misurato.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, la catena di trasporto comprende una pluralità di maglie di catena; detto elemento di riferimento à ̈ un singolo elemento di riferimento localizzato su una maglia di catena.

Detti mezzi di conteggio sono ulteriormente configurati per memorizzare un primo gruppo di primi tempi misurati; detto primo gruppo comprende una serie di primi tempi misurati più recentemente da detti mezzi di conteggio. Detti mezzi di calcolo comprendono ulteriormente una unità di elaborazione configurata per determinare per ciascun primo tempo misurato del primo gruppo un corrispondente valore di velocità del movimento della catena di trasporto dividendo la prima distanza per detto primo tempo misurato.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione detti mezzi di conteggio sono ulteriormente configurati per memorizzare un secondo gruppo di secondi tempi misurati. Detto secondo gruppo comprende una serie di secondi tempi misurati più recentemente da detti mezzi di conteggio. Detta unità di elaborazione à ̈ ulteriormente configurata per determinare per ciascun secondo tempo misurato del secondo gruppo un corrispondente valore di lunghezza della catena moltiplicando detto secondo tempo misurato per un corrispondente valore determinato di velocità del movimento della catena di trasporto.

Preferibilmente, l’unità di elaborazione à ̈ ulteriormente configurata per determinare un valore medio di lunghezza della catena sommando tra loro i valori di velocità del movimento della catena determinati sulla base dei secondi tempi misurati del secondo gruppo e dividendo tale somma per il numero di secondi tempi misurati del secondo gruppo.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione detti mezzi di calcolo sono configurati per determinare un valore istantaneo di velocità del movimento della catena di trasporto dividendo la prima distanza per il primo tempo misurato, e un valore istantaneo di lunghezza della catena moltiplicando detto valore istantaneo di velocità di movimento determinata per il secondo tempo misurato.

Vantaggiosamente, i mezzi di calcolo sono remoti rispetto ai mezzi di conteggio; detto sistema comprende ulteriormente una centralina di interfacciamento in relazione di comunicazione con i mezzi di conteggio e con i mezzi di calcolo.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, la centralina di interfacciamento à ̈ atta ad interrogare i mezzi di conteggio per ricevere i primi tempi misurati ed i secondi tempi misurati calcolati dai mezzi di conteggio; i mezzi di calcolo sono atti ad interrogare detta centralina di interfacciamento per ricevere i primi tempi misurati ed i secondi tempi misurati ricevuti dalla centralina di interfacciamento.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detti sensori sono configurati per rilevare una grandezza fisica, e detto elemento di riferimento essendo configurato per generare, nello spazio ad esso circostante, anomalie tali da alterare il valore della grandezza fisica rilevabile dai sensori.

In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detti sensori sono sensori di Hall, e detto elemento di riferimento à ̈ un magnete.

Una so luz ione i n a cco rdo con una o p iù fo rme d i r e alizzazione dell'invenzione, come pure ulteriori caratteristiche ed i relativi vantaggi, sarà meglio compresa con riferimento alla seguente descrizione dettagliata, data puramente a titolo indicativo e non limitativo, da leggersi congiuntamente alle figure allegate (in cui elementi corrispondenti sono indicati con riferimenti uguali o simili e la loro spiegazione non à ̈ ripetuta per brevità). A tale riguardo, à ̈ espressamente inteso che le figure non sono necessariamente in scala (con alcuni particolari che possono essere esagerati e/o semplificati) e che, a meno di indicazione contraria, esse sono semplicemente utilizzate per illustrare concettualmente le strutture e le procedure descritte. In particolare:

la Figura 1A rappresenta schematicamente un breve tratto di un trasportatore di articoli;

la Figura 1B Ã ̈ uno spaccato di un elemento di supporto della catena di Figura 1A;

la Figura 1C Ã ̈ una vista in sezione del trasportatore di Figura 1A;

la Figura 2 à ̈ una vista semplificata a parti parzialmente rimosse del trasportatore di Figura 1A in cui à ̈ visibile un apparato rilevatore in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, e

la Figura 3 illustra schematicamente un sistema di monitoraggio in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione.

Facendo riferimento in particolare alle figure, in Figura 1A à ̈ schematicamente rappresentato un breve tratto di un trasportatore di articoli 100, particolarmente un trasportatore a catena, comprendente ad esempio una catena di trasporto 105 per il trasporto di articoli quali, ad esempio, bottiglie di bevande (acqua minerale, bibite e simili), non mostrati in figura. Si sottolinea che il tipo di trasportatore, e la natura degli articoli che esso à ̈ destinato a trasportare, non sono limitativi ai fini della presente invenzione, la quale si applica in generale a qualunque tipo di trasportatore, indipendentemente dalla natura degli articoli da trasportare.

La catena 105 à ̈ costituita da una pluralità di spezzoni di catena, ciascuno dei quali à ̈ a sua volta costituito da una pluralità di maglie di catena 110 incernierate l’una all’altra mediante perni (non mostrati) a definire una superficie sostanzialmente piana, liscia per il supporto di prodotti da trasportare. La catena di trasporto 105 à ̈ azionata in movimento da opportuni mezzi di movimentazione (non mostrati in quanto in sé noti e non rilevanti ai fini della comprensione della forma di realizzazione dell’invenzione qui considerata), e nell’impiego si suppone che essa scorra lungo la direzione della freccia visibile in figura. La catena 105 à ̈ una catena senza fine che forma un anello chiuso, comprendente una porzione di andata atta a fornire la superficie di supporto per i prodotti da trasportare ed una porzione di ritorno. Durante il funzionamento del trasportatore 100 ciascuna maglia 110 della catena 105 à ̈ quindi atta a percorrere un percorso chiuso, d’ora in avanti denominato con il termine “circuito di catena†.

Nella porzione di andata, la catena 105 appoggia scorrevolmente, in corrispondenza dei suoi bordi esterni, a rispettivi profili di guida 115, 115’, in materiale a basso coefficiente d’attrito, montati su spalle di un elemento di supporto 120.

In termini generali, il sistema di monitoraggio in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione prevede che a ciascuna catena da monitorare sia associato almeno un apparato rilevatore comprendente una coppia di sensori di prossimità atti a rilevare il passaggio di un elemento di riferimento localizzato sulla catena. Sfruttando i sensori di prossimità, ciascun apparato rilevatore à ̈ in grado di misurare il tempo impiegato dall’elemento di riferimento per compiere un tratto predefinito di percorso, ed inviare tale tempo ad un’unità di elaborazione che, sulla base del tempo misurato, à ̈ in grado di determinare la velocità di movimento della catena. La velocità di movimento della catena così misurata à ̈ quindi sfruttata dall’unità di elaborazione per determinare la lunghezza attuale della catena sulla base del tempo impiegato dall’elemento di riferimento per percorrere un giro completo del circuito di catena. Tale tempo di percorrenza del circuito à ̈ determinando dall’apparato rilevatore misurando il tempo che intercorre tra due passaggi consecutivi dell’elemento di riferimento presso uno stesso sensore di prossimità.

In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, i sensori di prossimità sono dei sensori di prossimità magnetici, quali sensori di Hall, e l’elemento di riferimento à ̈ un magnete.

In particolare, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, l’apparato rilevatore della catena 105 comprende un magnete 130 localizzato su (ad esempio, incassato in) una maglia 110, ed una coppia di sensori di Hall (non visibili in Figura 1A), ad esempio localizzati in una porzione del trasportatore 100 appena sottostante la catena 105 in modo tale che il percorso effettuato dal magnete 130 durante la movimentazione della catena 105 passi esattamente al di sopra dei sensori ad effetto Hall. Senza scendere in dettagli ben noti ai tecnici del settore, un sensore di Hall à ̈ un dispositivo elettronico che permette la misurazione dell'intensità del campo magnetico sfruttando l'effetto Hall.

La Figura 1B à ̈ uno spaccato dell’elemento di supporto 120 in cui à ̈ visibile la posizione dei sensori di Hall in accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, mentre la Figura 1C à ̈ una vista in sezione (lungo l’asse I-I di Figura 1A) del trasportatore 100. In accordo con tale forma di realizzazione, un primo sensore di Hall 202c ed un secondo sensore di Hall 202d sono installati su una scheda a circuito stampato 204 localizzata in una porzione dell’elemento di supporto 120 situata al di sotto del profilo di guida 115. Ad esempio, come mostrato in Figura 1C, la scheda 204 può essere installata in una cavità 206 realizzata nell’elemento di supporto 120 stesso.

Una vista semplificata a parti parzialmente rimosse del trasportatore 100 in cui à ̈ visibile l’apparato rilevatore della catena 105 in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione à ̈ schematicamente illustrata in Figura 2.

Il magnete 130, posizionato su una maglia 110 della catena 105, per effettuare un giro completo del circuito di catena deve percorrere una distanza S che, a partire da un valore iniziale noto, col passare del tempo tende ad aumentare a causa dell’allungamento della catena 105 causato dall’usura dei componenti della catena stessa. Ad esempio, come menzionato nella parte introduttiva del presente documento, l’allungamento della catena 105 può essere causato dal consumo dei perni che incernierano le maglie 110 quando sottoposti a sforzi prolungati.

I due sensori di Hall 202c e 202d sono allineati lungo la direzione di movimento della catena 105 (identificata in figura mediante una freccia), e distano fra loro di una distanza Scd. La scheda 204 comprendente i sensori 202c e 202d à ̈ posizionata in prossimità della porzione di andata dell’anello chiuso definito dalla catena 105 ad una distanza d (nella direzione perpendicolare al piano definito dalla catena 105) dalla catena 105 stessa; la distanza d à ̈ sufficientemente ridotta in modo da consentire a ciascun sensore 202c, 202d di rilevare la presenza del campo magnetico generato dal l magnete 130 nel momento in cui il magnete viene a trovarsi al di sopra del sensore. Considerazioni simili possono applicarsi in caso i sensori 202c e 202d siano posizionati in maniera differente, ad esempio in prossimità della porzione di ritorno dell’anello chiuso definito dalla catena 105.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, ciascun sensore 202c, 202d à ̈ configurato per fornire un rispettivo segnale elettrico di rilevazione Rc, Rd in funzione dell’intensità del campo magnetico rilevato. Ad esempio, ciascun sensore 202c, 202d à ̈ un sensore di Hall a soglia con isteresi. Quando nessun magnete à ̈ situato nelle prossimità del rilevatore, l’intensità del campo magnetico rilevato risulta essere trascurabile, ed il segnale di rilevazione à ̈ posto dal sensore ad un valore logico basso; man mano che il magnete si avvicina, l’intensità del campo magnetico rilevato aumenta, incrementandosi fino a raggiungere un valore massimo quando il magnete si trova nella posizione più prossima al sensore. Il sensore à ̈ configurato per commutare il segnale di rilevazione ad un valore logico alto non appena l’intensità del campo magnetico rilevato supera una prima soglia predefinita. Il segnale di rilevazione à ̈ mantenuto dal sensore al valore logico alto finché l’intensità del campo magnetico rilevato rimane al di sopra di una seconda soglia predefinita (ad esempio, uguale alla prima soglia); non appena l’intensità del campo magnetico rilevato scende sotto tale seconda soglia, il sensore commuta di nuovo il segnale di rilevazione al valore logico basso. Di conseguenza, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, per rilevare il passaggio di un magnete al di sopra di un sensore à ̈ sufficiente rilevare un fronte di salita del segnale di rilevazione corrispondente. La scheda 204 comprende inoltre una unità di conteggio 210 accoppiata ai sensori 202c e 202d per ricevere i segnali di rilevazione Rc, Rd ed effettuare corrispondenti misurazioni dei tempi impiegati dal magnete 130 per percorrere tratti predefiniti di percorso, come verrà descritto in dettaglio nel seguito.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, allo scopo di valutare l’allungamento della catena 105, l’unità di conteggio 210 à ̈ configurata per effettuare la misurazione di due intervalli di tempo utilizzando un contatore C sulla base di un segnale periodico di conteggio avente una frequenza fc, ad esempio 20 kHz.

Inizialmente, il contatore C à ̈ inizializzato a zero. Quando il sensore 202c rileva il passaggio del magnete 130 (ovvero alla rilevazione di un fronte di salita del segnale di rilevazione Rc), l’unità di conteggio 210 avvia un conteggio, cominciando ad incrementare il contatore C. Il conteggio à ̈ scandito dal segnale di conteggio, ovvero il contatore C à ̈ incrementato di una unità ogni volta che passa un intervallo di tempo pari ad 1/fc. Quando il passaggio del magnete 130 à ̈ rilevato dal sensore 202d (ovvero alla rilevazione di un fronte di salita del segnale di rilevazione Rd), il valore C1 assunto dal contatore C al momento del passaggio à ̈ memorizzato dall’unità di conteggio 210, ad esempio in una memoria di lavoro interna all’unità di conteggio 210 stessa. Quando il sensore 202c rileva un successivo passaggio del magnete 130 (ovvero alla rilevazione di un successivo fronte di salita del segnale di rilevazione Rc) il valore C2 assunto in quel momento dal contatore C à ̈ memorizzato anch’esso dall’unità di conteggio 210. Il contatore C à ̈ quindi immediatamente inizializzato a zero ed il conteggio à ̈ subito fatto ripartire.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, l’unità di conteggio 210 à ̈ configurata per memorizzare uno storico dei valori C1 e C2 del contatore C ottenuti alla fine dei conteggi, ed eseguire operazioni statistiche su tali storici allo scopo di ridurre eventuali errori di rilevazione, come verrà descritto nel seguito della presente descrizione. In particolare, definendo con C1(i) il valore assunto dal contatore C al passaggio del magnete 130 rilevato dal sensore 202d al generico i-esimo conteggio, e con C2(i) il valore assunto dal contatore C al passaggio successivo del magnete 130 rilevato dal sensore 202c allo stesso i-esimo conteggio, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, l’unità di conteggio à ̈ configurata per tenere in memoria i valori C1(i) e C2(i) (i = 1, 2, …, p) degli ultimi p conteggi. Il valore C1(i) à ̈ proporzionale al tempo impiegato dal magnete 130 per percorrere un tratto di percorso di lunghezza pari a Scd – ovvero dal sensore 202c al sensore 202d – durante l’i-esimo conteggio, mentre il valore C2(i) à ̈ proporzionale al tempo impiegato dal magnete 130 al conteggio i-esimo per percorrere la distanza S corrispondente ad un giro completo del circuito di catena.

Di conseguenza, definendo con V(i) la velocità (spazio percorso Scd diviso tempo impiegato) con cui la catena 105 si muove durante il conteggio i-esimo, si può ottenere la seguente equazione:

ScdV(i)ï€1⁄2 ; (1)

<1>

<ï€ ̈>C1( i)<><>

ïƒ ̈fc<>

ïƒ ̧

S i no t i che al denominatore dell’equazione precedente, C1(i) à ̈ stato moltiplicato per l’inverso della frequenza fc allo scopo di ottenere un tempo effettivo.

Visto che la distanza Scd tra i sensori 202c e 202d rimane fissa nel tempo, in accordo con l’equazione (1) à ̈ possibile monitorare la velocità della catena deducendone il valore V(i) tramite il valore C1(i) calcolato dall’unità di conteggio 210. Una volta ottenuto il valore V(i) della velocità, la lunghezza della catena 105, pari al valore S(i) della distanza S percorsa dal magnete 130 per effettuare un giro completo del circuito di catena al conteggio i-esimo, può essere ottenuta mediante la seguente equazione:

<>S(i)ï€1⁄2V(i)(C2( i))<1>

<>

ïƒ ̈fc<>. (2)ïƒ ̧

Si noti che anche in questo caso al denominatore dell’ equazione precedente, C2(i) à ̈ stato moltiplicato per l’inverso della frequenza fc allo scopo di ottenere un tempo effettivo.

Considerando un numero p di conteggi corrispondente ad un intervallo temporale durante il quale si possa ragionevolmente considerare nulla la variazione di lunghezza della catena causata dall’usura (ad esempio, il valore di p può essere scelto in modo da comprendere tutti i conteggi effettuati dall’unità di conteggio in un giorno), à ̈ possibile quindi calcolare un valore medio S della distanza S con la seguente formula:

p

S( i )

S ï€1⁄2 i<ï€1⁄2 1>(3).

p

Col passare del tempo la distanza S tende ad aumentare a partire da un valore iniziale noto a causa dell’allungamento della catena 105 prodotto dall’usura dei componenti della catena stessa. Mediante l’osservazione dell’evoluzione nel tempo dei valori assunti da S à ̈ quindi possibile monitorare l’allungamento complessivo della catena 105 in maniera efficace. In particolare, definendo con S(t0) il valore iniziale della distanza S misurato ad un tempo t0 (ad esempio, la prima volta che una catena 105 nuova à ̈ stata installata) mediante l’equazione (3) e con S(t1) il valore della distanza S ottenibile mediante l’equazione (3) ad un tempo successivo t1, l’allungamento El (in percentuale) cui à ̈ stata soggetta la catena 105 nel tempo intercorso tra t0 e t1 à ̈ pari a:

Elï€1⁄2<S>(<t>1 )ï€1. (4) S( t0 )

Una possibile configurazione adatta per l’impiego con un nastro trasportatore la cui catena 105 si muove ad una velocità di circa 4 chilometri orari, e le cui maglie 110 hanno una lunghezza (nella direzione del movimento) pari a circa 10 centimetri può ad esempio prevedere di posizionare i sensori 202c e 202d sulla scheda 204 ad una distanza Scd pari a circa 300 millimetri.

Passando ora a Figura 3, à ̈ schematicamente illustrato un sistema di monitoraggio 300 in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione. Con il riferimento numerico 310 sono indicati dei generici impianti (denominati impianti utilizzatore) che fanno uso di trasportatori a catena; ad esempio, ciascun impianto utilizzatore 310 può essere un impianto industriale o un impianto di trasporto bagagli di un aeroporto.

Ciascun impianto utilizzatore 310 include una pluralità di trasportatori 100(j) (j = 1, 2, …), ciascuno fornito dell’apparato di rilevazione di Figura 2 e comprendente una rispettiva unità di conteggio 210(j), ed una pluralità di centraline di interfacciamento 315(k) (k = 1, 2, …), nel seguito della descrizione denominate più semplicemente col termine “concentratori†, per la raccolta dei dati di conteggio generati dalle unità di conteggio 210(j).

Nello specifico, all’interno di ciascun impianto utilizzatore 310, ciascun concentratore 315(k) à ̈ accoppiato agli apparati di rilevazione di un rispettivo gruppo di trasportatori 100(j) mediante un rispettivo bus di campo 320(k) (ad esempio, secondo la specifica di connessione seriale RS-485) connesso alle rispettive unità di conteggio 210(j) dei trasportatori 100(j) del gruppo.

Ciascun impianto utilizzatore 310 comprende inoltre un dispositivo instradatore (gateway) 325 atto a comunicare - ad esempio, attraverso un canale senza fili utilizzando la banda di frequenze radio ammessa (in base alle normative vigenti nei differenti paesi) - con i vari concentratori 315(k) per ricevere i dati raccolti dagli apparati di rilevazione associati ai trasportatori 100(j) (i valori C1(i) e C2(i)), ed inviarli ad un modem 330, per la trasmissione verso un’unità di elaborazione 340 remota attraverso una rete esterna 345, quale ad esempio una MAN, una WAN, una VPN, Internet, od una rete telefonica. Elaborando i dati ricevuti (C1(i) e C2(i)), l’unità di elaborazione 340 calcola gli allungamenti effettivi cui sono state soggette le catene dei trasportatori 100(j) mediante l’equazione (4).

Attraverso un’applicazione software opportuna, quale ad esempio un’applicazione basata su web service, un operatore 350 può collegarsi all’unità di elaborazione 340 ed ottenere informazioni relative all’effettivo allungamento cui à ̈ soggetta la catena di uno specifico trasportatore 100(j).

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, ciascun concentratore 315(k) e le unità di conteggio 210(j) del rispettivo gruppo di trasportatori 100(j) sono organizzati secondo un’architettura di tipo master-slave, dove il concentratore 315(k) (master) controlla e gestisce il funzionamento delle unità di conteggio 210(j) degli apparati di rilevazione (slave). In questo modo, le unità di conteggio 210(j) localizzate nei trasportatori 100(j) sono esentate dal dovere eseguire operazioni troppo complesse, e quindi la capacità di calcolo richiesta, proporzionale al consumo di potenza, può essere mantenuta su livelli ridotti. Nello specifico, ciascuna unità di conteggio 210(j) deve essere in grado di eseguire i conteggi sulla base dei segnali ricevuti dai sensori, memorizzare i risultati degli ultimi p conteggi, e calcolare C1(i) e C2(i) da inviare al concentratore 315(k).

Allo scopo di consentire all’unità di elaborazione 340 di riconoscere la provenienza dei dati ricevuti, ciascun concentratore 315(k) à ̈ identificato da un rispettivo codice identificativo di concentratore IDC(k); allo stesso modo, ciascuna unità di conteggio 210(j) associata ad un trasportatore 100(j) à ̈ identificata da un rispettivo codice identificativo di unità IDU(j).

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, l’unità di elaborazione 340 ed i concentratori 315(k) sono organizzati secondo un’architettura di tipo master-slave, in cui l’unità di elaborazione 340 (master) à ̈ configurata per interrogare i concentratori 315(k) (slave) allo scopo di ricevere i dati raccolti da quest’ultimi. In particolare, quando l’unità di elaborazione 340 interroga uno specifico concentratore 315(k), esso risponde inviando all’unità di elaborazione 340 i dati acquisiti, congiuntamente con il proprio codice identificativo di concentratore IDC(k).

L’unità di elaborazione 340, ricevuti i dati necessari per il calcolo dell’allungamento delle catene dei trasportatori, aggiorna una base di dati opportunamente strutturata.

Quando un operatore 350 si collega all’unità di elaborazione 340 per avere informazioni riguardanti lo stato di uno specifico trasportatore 110(j), ad esempio fornendo il codice identificativo di unità IDU(j) corrispondente, l’unità di elaborazione 340 risponde fornendo in uscita il valore dell’allungamento El calcolato. In questo modo, l’operatore 350 può valutare se sia necessario o meno sostituire/riparare la catena 105. In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, l’unità di elaborazione 340 può inoltre segnalare autonomamente all’operatore 350 quando l’allungamento El ha superato una soglia critica prefissata (ad esempio il 3%).

Concludendo, il sistema di monitoraggio descritto in accordo con l’invenzione prevede una rilevazione di grandezze fisiche (periodi temporali, calcolati mediante conteggi) effettuata localmente al trasportatore, la raccolta di tali grandezze rilevate in un concentratore atto a gestire le operazioni di rilevazione, ed un calcolo effettivo dell’allungamento della catena eseguito da un’unità di elaborazione remota. Avendo suddiviso le operazioni da eseguire in un sistema distribuito, à ̈ possibile ottenere risultati precisi ed affidabili senza dover essere costretti all’impiego di dispositivi eccessivamente complicati, delicati e/o costosi.

Naturalmente alla soluzione sopra descritta un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti.

Ad esempio, sebbene nella presente descrizione si sia fatto riferimento ad un apparato di rilevazione comprendente una coppia di sensori di hall atti a rilevare la presenza di un magnete localizzato in una maglia della catena, i concetti della presente invenzione possono essere applicati ad un apparato di rilevazione diverso, nel quale i sensori di prossimità e/o l’elemento di riferimento sono di tipo differente. In particolare, i concetti della presente invenzione possono applicarsi ad un apparato di rilevazione comprendente una qualsiasi coppia di sensori in grado di rilevare una grandezza fisica, ed un elemento di riferimento in grado di generare anomalie nello spazio circostante tali da alterare il valore della grandezza fisica rilevabile dai sensori. Ad esempio, i sensori di prossimità possono essere sensori di tipo capacitivo in grado di rilevare variazioni di capacità elettrica (con l’elemento di riferimento realizzato in materiale conduttore), di tipo induttivo in grado di rilevare variazioni di riluttanza (con l’elemento di riferimento realizzato in materiale ferromagnetico), di tipo ottico in grado di rilevare la riflessione di un fascio luminoso (con l’elemento di riferimento realizzato con opportuni materiali opachi e/o riflettenti), oppure di tipo ad ultrasuoni in grado di rilevare eco acustici di ritorno (con l’elemento di riferimento sagomato secondo forme opportune).

Sebbene nella forma di realizzazione descritta il calcolo della velocità e dell’allungamento prevede l’impiego misurazioni calcolate dall’unità di conteggio tenendo conto degli ultimi p valori del contatore C che sono stati raccolti e memorizzati, i concetti della presente invenzione possono applicarsi in caso la velocità e/o l’allungamento siano calcolati tenendo conto ogni volta solamente dell’ultimo valore C1 e/o dell’ultimo valore C2 del contatore, ottenendo quindi una misurazione istantanea, effettuata in tempo reale.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, valutando direttamente la distanza S percorsa dal magnete per effettuare un giro completo del circuito di catena mediante l’ultimo valore C1 e/o l’ultimo valore C2 del contatore, à ̈ possibile ottenere la lunghezza effettiva della catena di trasporto in tempo reale. In questo caso, le operazioni per il calcolo della lunghezza potrebbero anche essere effettuate direttamente dalla unità di conteggio.

Sebbene nella forma di realizzazione descritta la velocità e la lunghezza della catena sono state calcolate effettuando conteggi mediante un singolo contatore che viene resettato e fatto ripartire ogni volta che il magnete 130 à ̈ rilevato dal sensore 202c, considerazioni simili valgono nel caso in cui il sistema di monitoraggio utilizzi due contatori differenti, comprendenti un primo contatore configurato per essere fatto partire ogni volta che il magnete 130 à ̈ rilevato dal sensore 202c ed un secondo contatore configurato per essere fatto partire ogni volta che il magnete 130 à ̈ rilevato dal sensore 202d. Con questa implementazione, il calcolo della lunghezza della catena può essere eseguito indifferentemente misurando il tempo trascorso tra due passaggi consecutivi del magnete presso il sensore 202c o misurando il tempo trascorso tra due passaggi consecutivi del magnete presso il sensore 202d.

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Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un sistema di monitoraggio per un trasportatore di articoli (100; 100(j)), detto trasportatore di articoli comprendendo una parte statica ed almeno una rispettiva catena di trasporto (105) senza fine atta ad essere movimentata rispetto alla parte statica quando il trasportatore di articoli à ̈ in funzione, detto sistema includendo: - un elemento di riferimento (130) localizzato sulla catena di trasporto; - un primo sensore (202c) solidale alla parte statica ed un secondo sensore (202d) solidale alla parte statica, detti primo e secondo sensore essendo distanti tra loro di una prima distanza (Scd), ciascun sensore essendo configurato per rilevare il passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del sensore stesso durante il funzionamento del trasportatore; - mezzi di conteggio (210(j)) accoppiati ai sensori e configurati per misurare: a) un primo tempo corrispondente al tempo trascorso tra un primo passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del primo sensore ed un primo passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del secondo sensore, ed b) un secondo tempo corrispondente: - al tempo trascorso tra il primo passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del primo sensore ed un secondo passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del primo sensore, oppure - al tempo trascorso tra il primo passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del secondo sensore ed un secondo passaggio dell’elemento di riferimento in prossimità del secondo sensore, detto secondo passaggio essendo successivo al primo passaggio; - mezzi di calcolo (210(j); 340) configurati per: c) determinare la velocità del movimento della catena di trasporto rispetto alla parte statica sulla base del primo tempo misurato e della prima distanza, e d) determinare la lunghezza della catena sulla base della velocità di movimento determinata e sulla base del secondo tempo misurato.
2. 2. Il sistema di rivendicazione 1, in cui la catena di trasporto comprende una pluralità di maglie di catena (110), detto elemento di riferimento essendo un singolo elemento di riferimento localizzato su una maglia di catena.
3. 3. Il sistema in accordo con la rivendicazione 1 o 2, in cui detti mezzi di conteggio sono ulteriormente configurati per memorizzare un primo gruppo di primi tempi misurati, detto primo gruppo comprendendo una serie di primi tempi misurati più recentemente da detti mezzi di conteggio, detti mezzi di calcolo comprendendo ulteriormente una unità di elaborazione (340) configurata per determinare per ciascun primo tempo misurato del primo gruppo un corrispondente valore di velocità del movimento della catena di trasporto dividendo la prima distanza per detto primo tempo misurato.
4. 4. Il sistema in accordo con la rivendicazione 3, in cui detti mezzi di conteggio sono ulteriormente configurati per memorizzare un secondo gruppo di secondi tempi misurati, detto secondo gruppo comprendendo una serie di secondi tempi misurati più recentemente da detti mezzi di conteggio, detta unità di elaborazione essendo ulteriormente configurata per determinare per ciascun secondo tempo misurato del secondo gruppo un corrispondente valore di lunghezza della catena moltiplicando detto secondo tempo misurato per un corrispondente valore determinato di velocità del movimento della catena di trasporto.
5. 5. Il sistema in accordo con la rivendicazione 4, in cui l’unità di elaborazione à ̈ ulteriormente configurata per determinare un valore medio di lunghezza della catena sommando tra loro i valori di velocità del movimento della catena determinati sulla base dei secondi tempi misurati del secondo gruppo e dividendo tale somma per il numero di secondi tempi misurati del secondo gruppo.
6. 6. Il sistema in accordo con la rivendicazione 1 o 2, in cui detti mezzi di calcolo sono configurati per determinare: - un valore istantaneo di velocità del movimento della catena di trasporto dividendo la prima distanza per il primo tempo misurato, e - un valore istantaneo di lunghezza della catena moltiplicando detto valore istantaneo di velocità di movimento determinata per il secondo tempo misurato
7. 7. Il sistema in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 7, in cui i mezzi di calcolo sono remoti rispetto ai mezzi di conteggio, detto sistema comprendendo ulteriormente una centralina di interfacciamento (315(k)) in relazione di comunicazione con i mezzi di conteggio e con i mezzi di calcolo.
8. 8. Il sistema di rivendicazione 7, in cui: e) la centralina di interfacciamento à ̈ atta ad interrogare i mezzi di conteggio per ricevere i primi tempi misurati ed i secondi tempi misurati calcolati dai mezzi di conteggio, e f) i mezzi di calcolo sono atti ad interrogare detta centralina di interfacciamento per ricevere i primi tempi misurati ed i secondi tempi misurati ricevuti dalla centralina di interfacciamento.
9. 9. Il sistema in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui: g) detti sensori sono configurati per rilevare una grandezza fisica, e h) detto elemento di riferimento essendo configurato per generare, nello spazio ad esso circostante, anomalie tali da alterare il valore della grandezza fisica rilevabile dai sensori.
10. 10. Il sistema in accordo con la rivendicazione 10, in cui: i) detti sensori sono sensori di Hall, e j) detto elemento di riferimento à ̈ un magnete. * * * * *