Misurazione della forza sulle catene

Le catene sono una componente indispensabile in molte applicazioni della tecnologia di sollevamento. Naturalmente, la sicurezza e la conformità alle normative pertinenti sono qui altrettanto vitali che per gli altri apparecchi di sollevamento. Ciò perché la movimentazione di carichi pesanti può essere sempre associata ad un pericolo per le persone che siano nelle immediate vicinanze. L'assicurazione della qualità è perciò particolarmente importante nella produzione di catene per apparecchiature di sollevamento. La società Ketten Wälder ripone la sua fiducia nella tecnologia di misura della HBM e nei propri sistemi di produzione.

La tecnologia di sollevamento è una delle applicazioni per le catene prodotte dalla società Ketten Wälder GmbH, situata nella parte alta della città bavarese di Bad Endorf. Questa compagnia di medie dimensioni impiega 40 persone, e produce fino a 4.000 metri di catene di alta qualità al giorno. Il trattamento dei materiali di base, come l'acciaio per catene, è un processo complesso che richiede che tutte le sequenze siano accuratamente coordinate.

I materiali grezzi di diverse qualità e dimensioni vengono innanzi tutto sollevate su un avvolgitore. Poi una trafila allunga il materiale portandolo al diametro richiesto. Indi, in una piegatrice vengono prodotti i singoli anelli della catena, ove ciascuno viene piegato, allineato ed agganciato uno all'altro. La successiva stazione di produzione dispone di una moderna macchina saldatrice, per la giunzione individuale degli anelli. Il processo di saldatura di questa maccchina è completamente automatico.

Per garantire la qualità dei cordoni di saldatura, vengono misurati contemporaneamente i parametri importanti quali la pressione meccanica ed il flusso di corrente. Nella fase successiva completamente automatica, vengono impresse sul materiale informazioni importanti la classe di qualità, il codice di tracciabilità ed il marchio del produttore. Infine le catene vengono bonificate (indurite e temperate). A tal scopo esse sono prima riscaldate e poi passano attraverso un bagno in cui vengono temprate – cioè raffreddate molto rapidamente. Infine esse vengono nuovamente riscaldate fino ad ottenere la resistenza e l'elasticità richieste.

Durante la produzione la catena viene piegata, anello per anello, allineata e e vengono connesse le estremità degli anelli.
La macchina di taratura allunga sempre una breve sezione della catena, e nel contempo misura la forza necessaria per farlo.

Al termine del processo di produzione, resta in programma l'aspetto esteriore, cioè verrà trattata la superficie esterna delle catene per ottenere il loro aspetto finale. A seconda della richiesta, le catene Wälder possono essere lucidate, rivestite con una lacca ecocompatibile, oppure zincate. Qui alla Ketten-Wälder abbiamo sviluppato un processo di zincatura proprietario, il quale garantisce l'eliminazione dell'infragilimento causato dall'idrogeno.

Macchine di taratura per ottenere le catene della giusta lunghezza

Prima di subire il trattamento finale della superficie, le catene passano dalla cosiddetta macchina di taratura. Qui le catene vengono trazionate per portarle alla misura corretta, il che provoca una leggera deformazione dei singoli anelli della catena. Nel contempo viene provata la resistenza della catena. Gli anelli della catena vengono tirati a poco più di 2,5 volte la portata nominale della catena. A seconda della dimensione dei singoli anelli della catena, nella macchina di taratura vengono tirati contemporaneamente da sette a dieci anelli. Sempre in base alla dimensione degli anelli, la forza che deve essere applicata spazia da 10 kN ad oltre 200 kN. Se ad esempio uno dei cordoni di saldatura fosse difettoso, la catena si romperà in quel punto durante la sua trazione. Poiché tale fatto può essere scoperto solo mettendo in trazione la catena, viene effettuata la prova sul 100 % degli anelli della catena. Questo è reso obbligatorio dalle procedure del controllo qualità. Solo le catene che hanno superato questa prova rilevante possono essere impiegate nelle applicazioni di sollevamento. Ciò è previsto dalle normative EN 818, EN 766, DIN 5684 e DIN 5687.

Nella macchina di taratura, un cilindro idraulico genera la forza necessaria a deformare gli anelli della catena. La forza che deve essere applicata per portare le catene alla lunghezza corretta, deve essere accuratamente monitorata durante il processo. Se non viene raggiunta la forza massima preimpostata, ciò indica che la catena si è spezzata, per cui la macchina si arresta automaticamente. “Finora, nelle macchine di taratura abbiamo usato una tecnologia di misura analogica”, riferisce il Dipl.-Ing. (FH) Reimar Bürkmayer, responsabile dello sviluppo e dell'ottimizzazione del processo di produzione alla Ketten Wälder. Un solo amplificatore analogico controlla se viene effettivamente raggiunta la soglia di forza prestabilita.

Ci sono molti vantaggi con la tecnologia di misura digitale

L'amplificatore MP85A della HBM analizza internamente il segnale misurato della forza, consentendo l'uscita immediata del segnale OK/NOK.

Quando si rese necessario aggiornare una delle macchine di taratura, alla Ketten Wälder fu deciso di convertire la tecnologia di misura nella moderna tecnologia digitale. Ora viene impiegato l'amplificatore digitale del tipo MP85A della HBM. Un trasduttore anulare del tipo KMR, con forza nominale di 400 kN, misura la forza applicata dal cilindro idraulico. Il trasduttore di forza è conforme all'alto grado di protezione IP67, ed è perciò adatto all'impiego in condizioni ambientali gravose. La custodia di acciaio inossidabile lo rende resistente alle influenze ambientali. Essendo di forma anulare, il trasduttore risulta ideale per essere integrato nel flusso di forza della macchina. La buona riproducibilità di misurazione della forza garantisce risultati sicuri ed affidabili. L'amplificatore MP85A è stato progettato specificamente per applicazioni di controllo della qualità nei processi di produzione, e possiede un microprocessore e gli appositi algoritmi, per cui i valori di misura vengono già analizzati internamente. L'amplificatore registra la risposta della forza durante il processo, e verifica se la forza ottenuta rientra in una finestra data, usandola come base per prendere la decisione “OK/Not OK”. In caso di errore, ad esempio perche la forza massima è troppo bassa, l'amplificatore arresta immediatamente il processo. “Ricondizionando la macchina di taratura, era per noi particolarmente importante che essa fosse in grado di registrare i valori della forza misurata”, afferma Reimar Bürkmayer, menzionando uno dei requisiti principali che dovevano essere soddisfatti dal nuovo sistema di misura. L'amplificatore possiede una interfaccia Ethernet integrata, con cui i valori di misura della forza vengono trasferiti al PC di controllo, ove essi sono visualizzati. La raffigurazione grafica della risposta della forza mentre la sezione di catena viene estesa dal carico, illustra a colpo d'occhio se il processo si svolge correttamente. Il valore massimo che viene raggiunto è registrato ogni volta in una banca dati. Il salvataggio di questi valori riveste particolare importanza al fine di garantire la completa tracciabilità. Non sarebbe difficile salvare perfino la completa risposta della forza. “Ma ciò non è necessario per la nostra applicazione”, spiega Reimar Bürkmayer. “Vogliamo tenere al minimo il volume di dati, salvando ogni volta solo il valore massimo.”

Aggiornamento della vecchia tecnologia analogica

La risposta della forza è indicata sullo schermo dell'IPC.

Al momento di aggiornare la macchina di taratura, la Ketten Wälder svolse un'approfondita indagine di mercato per vedere cos'era disponibile. Parte della vecchia tecnologia di misura analogica proveniva dalla HBM, per cui chiedemmo anche ad essa moderne e specifiche soluzioni. “Abbiamo meticolosamente confrontato l'un l'altra le proposte di diverse aziende, decidendo infine per la HBM, perché essa ci garantiva il miglior rapporto prezzo / prestazioni”, è come Reimar Bürkmayer giustificò la decisione di scegliere la HBM quale proprio fornitore. Insieme allo hardware – cioè al trasduttore di forza ed all'amplificatore – la HBM forniva anche il pacchettodi software Industry Monitor. Quest'applicazione si basa sul Microsoft .Net, e visualizza i valori della forza misurata su un PC industriale collegato via Ethernet col protocollo TCP/IP. La HBM era anche responsabile della programmazione di un'importante applicazione per salvare i dati di misura in una banca dati. Il software dispone di uno schermo d'ingresso amichevole, in cui si può scegliere da un elenco il tipo di catena da provare nella macchina di taratura. L'utente deve inoltre inserire il numero di lotto rilevante. Il software crea automaticamente i file in cui registrare i valori di misura. In tal modo possono essere affidabilmente tracciati i dati sulla qualità di ogni catena che lascia lo stabilimento. “La HBM non ebbe assolutamente alcun problema nella programmazione dell'applicazione individuale e, complessivamente, noi siamo molto soddisfatti”, è come Reimar Bürkmayer sintetizza l'esperienza acquisita dal progetto. Anche le altre macchine di taratura della Ketten Wälder verranno ora gradualmente dotate della moderna tecnologia di misura digitale.

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