Trasmissione dati impeccabile anche in caso di vibrazioni

Le forze e coppie che agiscono su macchine e sistemi, specialmente sugli assi, devono essere costantemente monitorate. È il solo modo per assicurarsi che le macchine funzionino in modo sicuro e preciso. Un metodo collaudato per ottenere risultati certi è la tecnologia estensimetrica. Tuttavia, poiché i sensori sono dei dispositivi di dimensioni molto ridotte, anche la tecnologia di connettività deve essere a sua volta miniaturizzata. Allo stesso tempo, la trasmissione dei dati deve rimanere stabile anche in caso di vibrazioni. Proprio per questo motivo, per i suoi sensori, ME-Meßsysteme GmbH di Hennigsdorf, Brandeburgo, Germania, ha scelto i connettori della gamma Fischer MiniMax™ Series, robusti e compatti.

L’affidabilità delle misurazioni è essenziale per garantire che i sistemi e le macchine siano sicuri ed efficienti, negli ambiti della robotica, della tecnologia medica, o dell’automobilistica. I dati dai quali si ricavano le forze e coppie che agiscono sugli assi sono particolarmente importanti. A tal fine, per i suoi sensori K6D, ME-Meßsysteme si avvale di una combinazione di sei sensori estensimetrici indipendenti, con estensimetri a ponte intero. Partendo dai segnali di sei sensori, vengono misurati con precisione le forze sui tre assi dello spazio e i tre momenti intorno agli stessi assi, seguendo un metodo di calcolo matematico. Da qualche anno, i requisiti da soddisfare nella precisione delle misurazioni e nei tempi di reazione dei sensori sono sempre più esigenti. Nella conversione dei segnali, le tecnologie analogiche offrono enormi vantaggi in termini di velocità e, pertanto, sono spesso utilizzate nella pratica. Oltre ad assicurare un’altissima precisione, permettono di ridurre sensibilmente i tempi di reazione, aspetto fondamentale soprattutto per i processi macchina veloci e i robot.

I sensori di forza a sei assi si avvalgono dei connettori MP11 della Fischer MiniMax™ Series, robusti e potenti.

 

I sensori devono essere in grado di trasmettere i piccoli segnali analogici e sensibili dal processo al computer di controllo sempre più velocemente. Si tratta di una grande sfida, specialmente per i sensori con parti meccaniche miniaturizzate e svariate dimensioni integrate (in particolare, per il connettore tra il sensore e la trasmissione). Il punto di congiunzione tra il connettore e il sensore è la parte più delicata dell’intero sistema. Le vibrazioni della macchina nei punti di saldatura possono far perdere la connessione ai connettori, con conseguenti errori di misurazione che, per essere corretti, richiedono che la macchina sia messa fuori servizio. È meglio dunque evitare che si verifichino. Lo stato della connessione è particolarmente importante per i sensori di forza e di coppia, come il K6D di ME-Meßsysteme. Gli estensimetri richiedono ben 24 contatti (6x4) per essere connessi. A causa della crescente miniaturizzazione, i connettori devono essere sempre più piccoli senza tuttavia perdere di potenza. Finora, l’unico modo per trasmettere i segnali estensimetrici in modo affidabile era usare un connettore per estensimetro. Perciò, la sfida per i sensori di forza e di coppia era integrare tutti e 24 i contatti in un solo connettore. Allo stesso tempo, i connettori devono essere leggeri, per garantire la massima affidabilità di contatto, anche con forti accelerazioni e vibrazioni. Solitamente, i connettori convenzionali non soddisfano i requisiti dell’applicazione, poiché non sono resistenti alle vibrazioni, o non sono impermeabili, oppure sono troppo pesanti o difficili da montare. I connettori della gamma Fischer MiniMax™ Series risolvono questo problema.

 

SFIDE E OPPORTUNITÀ

Piccolo il connettore, grande l’impatto

I sensori di forza a sei assi si avvalgono dei connettori MP11 della gamma Fischer MiniMax™ Series, estremamente potenti e robusti. Si contraddistinguono da tutti gli altri perché, durante il cablaggio, ogni singolo filo è incapsulato più volte e il rivestimento del cavo è sovrastampato, grazie a delle speciali tecnologie di stampaggio, per evitare che le vibrazioni e i movimenti dei cavi provochino delle variazioni di resistenza. Il cavo dal sensore all’amplificatore deve dimostrare stabilità e resistenza anche in caso di sollecitazioni termiche e meccaniche; solitamente, questo risultato si ottiene abbinando la progettazione dei cavi adatta a catene portacavi, al processo di stampaggio sul connettore. La combinazione di questi due elementi consente di raggiungere una resistenza alle vibrazioni estremamente elevata.

Grazie a questo sistema di connettività, è possibile connettere e disconnettere il cavo d’interconnessione in modo tanto sicuro, quanto robusto. Inoltre, permette ai tecnici dell’assistenza un considerevole risparmio di tempo durante l’assemblaggio, l’installazione, la manutenzione e la calibrazione del sistema. I connettori MiniMax offrono i vantaggi di un peso ridotto, dimensioni compatte e grado d’impermeabilità fino a IP68.

Poiché la gamma di prodotti ME-Meßsysteme include sensori multipli ancora più piccoli, l’azienda era alla ricerca di un’altra soluzione con le stesse caratteristiche, che fosse adatta anche a questo tipo di dispositivi, ad esempio il sensore di forza e di coppia a tre assi K3R e il sensore di forza a tre assi K3D. I sensori K3R e K3D misurano le forze sugli assi X, Y e Z. Pertanto, sono necessarie dodici connessioni, vale a dire quattro per estensimetro. Considerato che questa applicazione è ancora più piccola rispetto al K6D, anche in questo caso occorreva una soluzione ad hoc. Ancora una volta, Fischer Connectors è stata in grado di vincere la sfida, grazie ai connettori MiniMax. Per applicazioni tanto piccole e particolari, il MiniMax nella taglia 06 con 12 contatti e un diametro ridotto offre gli stessi vantaggi della famiglia K6D per tutti e tre i canali di misura. Anche i più piccoli connettori della gamma Fischer Minimax™ Series assicurano una trasmissione dei segnali estremamente robusta, resistente e stabile, che non rischia di essere compromessa nemmeno dalle vibrazioni della macchina.

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“In passato, abbiamo provato svariati connettori di diverse aziende, ma ci ritrovavamo a scontrarci sempre con gli stessi problemi: i connettori erano troppo sensibili alle vibrazioni, non impermeabili, troppo pesanti o difficili da montare. Nel complesso, non riuscivano a soddisfare i nostri requisiti, o quelli dell’applicazione. Quando abbiamo scoperto la gamma Fischer MiniMax™ Series, abbiamo trovato la soluzione. I connettori MiniMax sono impressionanti, specialmente per il loro peso ridotto, le dimensioni compatte e il grado di impermeabilità IP68.”

Dott. Holger Kabelitz, Amministratore Delegato di ME-Meßsysteme GmbH

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IL PROGETTO IN BREVE

Sintesi del progetto

Per garantire un funzionamento sicuro e preciso a macchinari e sistemi, è necessario monitorare costantemente le forze e le coppie. Un metodo collaudato per ottenere risultati certi è la tecnologia estensimetrica. Tuttavia, poiché i sensori sono dei dispositivi di dimensioni molto ridotte, anche la tecnologia di connettività deve essere a sua volta miniaturizzata. E la trasmissione dei dati deve rimanere stabile anche in caso di vibrazioni. A tal fine, per i suoi sensori K6D, ME-Meßsysteme si avvale di una combinazione di sei sensori estensimetrici indipendenti, con estensimetri a ponte intero. Partendo dai segnali di sei sensori, vengono misurati con precisione le forze sui tre assi dello spazio e i tre momenti intorno agli stessi assi, seguendo un metodo di calcolo matematico. Da qualche anno, i requisiti da soddisfare nella precisione delle misurazioni e nei tempi di reazione dei sensori sono sempre più esigenti.

I connettori della gamma Fischer MiniMax™ Series sono davvero perfetti per questa applicazione. Grazie al loro design compatto, sono abbastanza piccoli da essere integrati facilmente all’interno dei sensori, assicurando allo stesso tempo i contatti necessari, un grado di impermeabilità IP68 e una trasmissione dei dati impeccabile, anche in presenza di vibrazioni.

Sfide principali

  • Garantire contatti multipli in uno spazio ridotto
  • Essere impermeabile ai liquidi
  • Assicurare una trasmissione dei dati affidabile anche in presenza di vibrazioni

Requisiti tecnici fondamentali

Robustezza, affidabilità, durabilità, compattezza

 

THE SOLUZIONE

Soluzione di connettività scelta

Fischer Minimax™ Series

Vantaggi

  • Robustezza
  • Durabilità
  • Affidabilità
  • Minore ingombro