Misurazione precisa di carico e forza in attuatori elettrici e idraulici

Fin dal passato, sono esistite molte applicazioni industriali che richiedono la misurazione di carico o forza all’interno di un sistema che include attuatori intelligenti lineari, elettrici o idraulici. La misurazione del carico in queste applicazioni ha sempre implicato una di queste due soluzioni principali: attuatori intelligenti idraulici o attuatori intelligenti elettrici.

Attuatori intelligenti idraulici

Gli attuatori intelligenti idraulici normalmente monitorano il carico sul cilindro e sul sistema misurando la pressione del fluido con un trasduttore di pressione.  Questo metodo da un lato consente all’operatore di conoscere i livelli di pressione all’interno del sistema, ma dall’altro presente un errore intrinseco nella misurazione della forza applicata dal pistone. Le variazioni relative a temperatura del fluido, dimensioni del cilindro, attrito, geometria della guarnizione tra pistone e biella e carichi trasversali può avere effetti negativi sui calcoli del carico dell’ordine del 20% o più.

Gli attuatori lineari intelligenti elettrici usano da tempo un sistema di misurazione con configurazione open loop che controlla la tensione e la corrente inviate al servomotore rotativo dell’attuatore. Questo metodo di calcolo del valore della forza può essere soggetto a una percentuale di errore superiore al 15-20%. Gli errori possono verificarsi a causa dell’attrito e delle condizioni dell’attuatore.

Attuatori lineari intelligenti elettrici – Closed Loop

Attuatori lineari intelligenti elettrici - in anello chiuso: sempre più spesso, diversi settori industriali richiedono misurazioni sempre più precise di carico e forza all’interno dei loro sistemi di attuatori. La precisione richiesta può essere ottenuta tramite una misura di forza basata su celle di carico estensimetriche ottenendo così un attuatore lineare intelligente. Il posizionamento di celle di carico estensimetriche all’interno o all’esterno dell’attuatore consente di effettuare precise misurazioni della forza con un accuratezza inferiore a +/- 1%. Celle di carico adatte ad ambienti gravosi possono misurare la forza che un attuatore applica all’interno del sistema o una forza esterna che agisce sul sistema stesso. Varie uscite delle celle di carico di mv / V, 4-20 mA, 0-5 V CC, CANbus J1939, ecc. inviano quindi un segnale che consente l'aumento di potenza al servomotore dell'attuatore elettrico o alla valvola idraulica per adattarsi correttamente al livello di forza richiesto.

 

 

 

Sensori OEM di HBM

A livello di OEM, HBM è in grado di fornire celle di carico altamente personalizzate e completamente integrate, progettate appositamente per essere inserite negli alloggiamenti degli attuatori o in qualsiasi altra posizione all’interno del sistema meccanico. Ciò offre maggiore flessibilità agli OEM che possono richiedere una cella di carico progettata appositamente per il proprio sistema e in accordo a specifiche particolari. Il numero di applicazioni che richiedono misurazioni di forza e carico è in rapida crescita per diversi motivi.
Nell’ambito della produzione, si assiste a continue richieste di livelli di precisione maggiore per quanto riguarda la gestione del materiale, lo stampaggio, la fustellatura, la punzonatura e la rivettatura. Usando le celle di carico, è possibile ottenere un bilanciamento del carico sincronizzato nell’automazione dei processi.

I veicoli industriali off-highway stanno diventando sempre più intelligenti oltre a fornire livelli di sicurezza maggiori. Ciò comprende un livello maggiore di controllo sulle attrezzature agricole, come la deportanza delle seminatrici, il bilanciamento dei serbatoi per i cereali o il monitoraggio delle condizioni di sovraccarico in sicurezza sui carrelli elevatori e le gru.
In ambito medicale, sono in corso progressi costanti nella cura dei pazienti tramite il controllo intelligente dei letti d’ospedale, dei montascale e piattaforme elevatrici.

I progressi in corso in un’ampia gamma di applicazioni industriali implicano una sempre maggiore richiesta di misurazioni precise di carico e forza laddove viene implementato l’uso di attuatori intelligenti elettrici e idraulici. HBM è pronta a collaborare con gli OEM per progettare e realizzare soluzioni con celle di carico personalizzate pronte per affrontare le sfide più importanti del futuro.