Applicazione della forza con sensori di forze di compressione

Le caratteristiche tecniche e il ciclo di vita di un trasduttore di forza non sono determinate solamente dal trasduttore di forza in sé, ma anche dal suo design e da quello dei componenti su cui viene applicata la forza. Gli elementi strutturali a cui sono collegati i sensori di forza devono rispondere a requisiti tecnici specifici. Per informazioni più dettagliate a questo riguardo si rimanda ai singoli manuali d’uso.

I componenti su cui viene applicata la forza devono rispettare le condizioni seguenti per consentire agli utilizzatori di sfruttare al meglio la precisione e il ciclo di vita del sensore:

  • È indispensabile che i componenti su cui viene applicata la forza abbiano una rigidezza sufficiente (40 HCR) a ridurre al minimo l’usura.
  • I componenti su cui viene applicata la forza devono avere una superficie levigata (Ra=0.8 µm).
  • I componenti su cui viene applicata la forza non devono subire un’eccessiva deformazione per effetto del carico.
  • I componenti su cui viene applicata la forza devono garantire che la stessa sia applicata al sensore in posizione centrale e in maniera uniforme.

Manopola di applicazione del carico convessa

Molti sensori di forze di compressione sono dotati di una manopola curva di applicazione della forza sul lato superiore che assicura il centraggio automatico, ossia l’applicazione della forza in posizione centrale. A questo scopo, il punto più alto del componente su cui viene applicata la forza è posizionato esattamente al centro del sensore.

 

In questo punto viene creata una sollecitazione meccanica molto elevata (tensione di contatto hertziana), specialmente nel caso di trasduttori di forza per forze molto grandi: il progettista del sensore può influenzarli scegliendo un raggio del componente su cui viene applicata la forza che favorisca un’elevata precisione.

Queste sollecitazioni devono necessariamente essere tenute in considerazione per il dimensionamento della parte opposta in quanto questa potrebbe deformarsi. Per questa ragione, vengono messi a disposizione dei cosiddetti appoggi per tutti i trasduttori di forze di compressione e per alcuni trasduttori per forze di trazione e compressione. Tali appoggi rispondono ai requisiti esposti in precedenza e consentono di evitare danni agli elementi strutturali collegati. 

 

Caratteristiche speciali dei sensori di forza con foro interno e barre di compressione

I sensori di forza con foro interno e barre di compressione, come C6B di HBM, offrono numerosi vantaggi:

  • Robustezza e frequenza fondamentale elevate: la scelta ideale per compiti di misura dinamici
  • Design robusto che garantisce protezione da corrosione, vibrazioni e urti
  • Soluzione economica
  • Disponibilità per capacità molto elevate (prodotti HBM fino a 10 MN)

Poiché questi tipi di trasduttori di forza non hanno componenti di applicazione del carico convessi, è semplice connetterli meccanicamente.

 

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Applicazione della forza uniforme

L’elevata robustezza e l’assenza di un punto centrale in cui viene applicata la forza richiedono particolare attenzione per garantire un montaggio corretto del sensore. Gli estensimetri che convertono la forza applicata in una variazione della resistenza misurabile vengono installati in quattro punti diversi lungo la circonferenza del trasduttore. La forza deve essere applicata in maniera uniforme per ottenere buoni risultati e per essere convertita in sollecitazione in modo il più uniforme possibile. Le irregolarità e le inclinazioni non sono compensate da questi sensori, in quanto hanno spostamenti estremamente ridotti.

 

Design compatto vs. design lungo

Un modo semplice per garantire una distribuzione uniforme delle sollecitazioni meccaniche è quello di costruire sensori il più lunghi possibile per fare in modo che la distribuzione delle sollecitazioni lungo la circonferenza sia sempre più favorevole. Tuttavia, ciò è in contrasto con la sempre più frequente richiesta dei clienti di avere design compatto e peso ridotto. Questo approccio è accettabile per quanto riguarda i trasduttori di forza di riferimento e questi sensori sono stati progettati in questo modo.

 

HBM offre accessori di carico per il trasduttore di forze di compressione C6B che rispondono ai requisiti descritti in precedenza, ossia che garantiscono una distribuzione uniforme delle sollecitazioni meccaniche. In generale, i sensori di forza compatti con foro interno e barre di compressione subiscono però in misura leggermente minore gli effetti delle condizioni di montaggio. Per risolvere questo problema, insieme a C6B è possibile ordinare anche componenti di applicazioni del carico. La caratteristica speciale: il sensore e i componenti di applicazione del carico utilizzati nell’applicazione vengono tarati insieme. I componenti vengono contrassegnati di conseguenza presso HBM, per garantire che in fase di misurazione venga utilizzata solo la combinazione tarata da HBM. Possono essere usati sia coperchi sferici (vedi figura qui sotto) e pulsanti di carico che, a loro volta, assicurano un’applicazione del carico convessa. Sono disponibili anche appoggi adatti.

 

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