La velocità che compare sul pannello di una macchina e la velocità con cui il materiale scorre davvero sotto la testa di lavoro sono due grandezze diverse. La prima nasce da un calcolo interno, di solito dai giri del motore e dal rapporto di trasmissione; la seconda dipende dal diametro effettivo del rullo, dallo slittamento del nastro, dall’allungamento del prodotto e dalla temperatura. Sapere come misurare velocità superficiale e lineare significa riportare il valore dichiarato a un rilievo indipendente, eseguito sul prodotto e nel punto che conta.
La distinzione operativa è semplice. La velocità superficiale è quella tangenziale di una superficie in rotazione, quindi di un rullo, di una mola o di un utensile: si ricava dal diametro reale e dalla frequenza di rotazione. La velocità lineare è quella di traslazione di un materiale continuo, un film, un cavo, un profilo, un tessuto, e si esprime in metri al minuto o al secondo. Sulla stessa linea le due si incontrano e spesso non coincidono: il rullo gira a una certa velocità periferica, il materiale ne assume un’altra perché slitta o si allunga.
Da questa differenza dipendono ricette di processo, lunghezze tagliate, spessori depositati e vita dell’utensile. Una procedura di rilievo scritta, con punti di misura fissi e criteri di accettazione dichiarati, evita che ogni operatore misuri a modo suo e rende confrontabili i dati raccolti in momenti diversi.
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Preparazione della linea, dell’ambiente e dello strumento
Prima del rilievo la linea va portata in condizioni stabili e rappresentative: velocità di regime raggiunta da alcuni minuti, tensione del materiale a valore nominale, riscaldamento dei rulli concluso. Misurare in accelerazione o in rampa di arresto produce numeri che non descrivono il processo. Va scelto e marcato in modo permanente il punto di rilievo, indicandolo sullo schema di linea insieme al senso di marcia.
Lo strumento richiede la stessa cura. Con ruota di misura si verifica la pulizia del battistrada, l’assenza di appiattimenti e la pressione di appoggio, perché una ruota sporca o consumata introduce un errore sistematico in difetto. Con metodo ottico si controlla la distanza di lavoro dichiarata, la perpendicolarità rispetto alla superficie e la pulizia della finestra. Vanno registrate temperatura ambiente e temperatura del materiale, che influenzano allungamento e diametro dei rulli.
Come misurare velocità superficiale e lineare: scelta del metodo
Il metodo si sceglie in base al contatto ammesso e alla natura del moto. Per la velocità superficiale di un organo rotante si misura la frequenza di rotazione e si calcola la velocità tangenziale come prodotto fra la circonferenza effettiva e i giri nell’unità di tempo. Il termine critico è il diametro: va misurato in opera, non ripreso dal disegno, perché usura, rivestimenti e depositi lo modificano nel tempo.
Per la velocità lineare di un materiale continuo si sceglie fra rilievo a contatto, con ruota di misura o encoder solidale a un rullo folle, e rilievo senza contatto di tipo ottico. Il contatto è semplice ed economico ma soffre lo slittamento; il metodo ottico lo elimina ed è preferibile su superfici calde, bagnate o fragili. Come riferimento metodologico per i sistemi ottici si utilizza la VDI/VDE 2634, mentre per la verifica del moto degli assi macchina il riferimento è la ISO 230-2.
Esecuzione: numero di rilievi, punti e ripetizioni
Il rilievo va ripetuto, mai eseguito una sola volta. Una prassi robusta prevede almeno cinque letture consecutive nello stesso punto e nelle stesse condizioni, scartando la prima se lo strumento è appena stato posizionato. Con la ruota di misura conviene affiancare al rilievo istantaneo una misura integrale su tratto noto: si marcano due riferimenti sul materiale, si cronometra il transito e si confronta il risultato con la lettura dello strumento.
I punti vanno distribuiti lungo la linea, non concentrati in un solo tratto: tipicamente uno a monte del gruppo di traino, uno in zona di lavorazione e uno a valle, prima dell’avvolgitore. La differenza fra questi valori quantifica allungamento e slittamento. Sui rulli si misura la velocità tangenziale in almeno tre posizioni assiali, per intercettare conicità o usura non uniforme. Ogni lettura si annota con posizione, ora e condizioni.
Interpretazione del dato e criterio di accettazione
Dal gruppo di letture si calcolano media e dispersione. La media si confronta con il valore impostato sulla macchina e la differenza si esprime in percentuale, non in valore assoluto: uno scostamento di un metro al minuto pesa in modo diverso a dieci o a duecento metri al minuto. La dispersione delle ripetizioni, insieme all’incertezza dichiarata dallo strumento, definisce quanto il confronto sia significativo.
Il criterio di accettazione va fissato prima, nel documento di procedura, e non dedotto a posteriori dal risultato. Si dichiara una tolleranza sullo scostamento medio e un limite alla dispersione, coerenti con quanto il processo richiede davvero. Se lo scostamento supera la soglia si indaga la causa nell’ordine: diametro effettivo, slittamento, taratura del sensore, catena di trasmissione. La riferibilità delle grandezze dimensionali coinvolte segue l’impianto della ISO 10360, mentre per i confronti su grandezze di flusso valgono i principi della ISO 3966 e della ISO 5167.
Registrazione, tracciabilità e verifica periodica dello strumento
Ogni campagna di misura produce un record: data, ora, linea, punto, metodo, strumento con matricola, condizioni ambientali, letture singole, media, scostamento, esito rispetto al criterio e operatore. Il record va conservato secondo il piano documentale della qualità e reso rintracciabile dal lotto prodotto, così che un difetto rilevato a valle possa essere ricondotto alle condizioni di velocità effettive.
Gli strumenti richiedono verifica periodica. Le ruote di misura vanno controllate sulla circonferenza effettiva a intervalli definiti e sostituite quando l’usura eccede il limite; encoder e sensori ottici vanno confrontati con un riferimento tarato riferibile. La periodicità si stabilisce sulla base dell’uso e della deriva osservata nello storico, non per abitudine. Per inquadrare le grandezze in gioco e le configurazioni di rilievo è utile la pagina dedicata alla velocità superficiale e lineare.
Gli strumenti del nostro catalogo per questo rilievo
Il nostro catalogo copre la parte senza contatto, nelle due grandezze che l’articolo tiene distinte: la velocità lineare di un materiale continuo, misurata sul prodotto e quindi immune dallo slittamento, e la frequenza di rotazione di un organo rotante, che è il termine da cui si ricava la velocità tangenziale una volta noto il diametro effettivo. Il diametro, come dice il testo, resta una misura da fare in opera con altri mezzi.
Velocità e lunghezza senza contatto
ASTECH VLM500
Misura ottica a filtro spaziale con sensore CCD e illuminazione a LED a luce bianca: legge la velocità sul prodotto, non sul rullo, ed è quindi il rilievo che l’articolo indica dove lo slittamento falsa il dato. Il costruttore dichiara l’assenza di luce laser nociva.
Al posto della ruota di misura
ASTECH VLM60
Misura per correlazione con illuminazione a LED a luce bianca, bidirezionale in x e in y e senza velocità minima. Il costruttore lo indica come sostituto diretto di ruote di misura ed encoder rotativi, senza slittamento e senza usura del battistrada.
La frequenza di rotazione dell’organo
SHIMPO ST-5100
Stroboscopio a LED con laser di rilevamento automatico della velocità, che riporta il valore rilevato sulla frequenza dei lampi: è il modo senza contatto di ottenere i giri nell’unità di tempo da cui si calcola la velocità tangenziale.
I due misuratori ottici sono raccolti nella pagina di catalogo Misuratori ottici di velocità e lunghezza, gli stroboscopi nella pagina Stroboscopi. Campi di misura, incertezze dichiarate, distanze di lavoro e interfacce stanno nelle singole schede.
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Applicazioni correlate :
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Grammatura e densità superficiale: la procedura di misura
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