Alla ricerca di una riduzione del peso, le aziende aerospaziali stanno orientandosi verso materiali più esotici. Sebbene più resistenti e leggeri, questi materiali sono anche difficili da lavorare. Se maneggiati e lavorati in modo errato, possono scheggiarsi, fratturarsi o bruciarsi. Poiché molti sono strutture composite, è possibile che si verifichino danni interni che possono essere rilevati solo con costose tecniche di ispezione.
La fibra di carbonio è un buon esempio. Solitamente combinata in un composito con un rapporto resistenza/peso molto elevato, è eccezionalmente rigida e resistente, ma anche fragile. Per mantenerla in posizione durante le operazioni di lavorazione secondarie è necessaria una controllo molto accurato delle forze di serraggio per evitare di danneggiare o addirittura schiacciare i pezzi.
Problema
Un produttore di attrezzature di precisione per la produzione aerospaziale stava progettando macchine CNC speciali per la foratura di componenti lunghi e sottili in composito di fibra di carbonio. La natura del pezzo richiedeva il serraggio a ciascuna estremità, da ottenere tramite servomotori. Tuttavia, poiché era inevitabile una certa variazione della lunghezza delle parti, lo spostamento dei morsetti in posizioni fisse comportava il rischio di danneggiare o far cadere il pezzo in lavorazione. Per evitare ciò, i progettisti della macchina volevano manovrarli in modo da ottenere un carico predeterminato.
Per ridurre al minimo il tempo di ciclo dell'automazione, questi motori avrebbero spostato rapidamente i morsetti prima di rallentare a 1/10 di pollice al secondo. I servomotori sono in grado di fornire una forza di 200-300 libbre, quindi la macchina doveva rilevare l'inizio del serraggio e arrestare i servomotori prima che le forze diventassero troppo elevate.
Soluzione
Questo problema poneva tre sfide per OMEGA. La prima era la necessità di incorporare una cella di carico a compressione nel sistema di serraggio servoassistito della macchina automatizzata. In secondo luogo, poiché il controller della macchina sarebbe stato lontano dalla cella di carico, i segnali di uscita in millivolt dovevano essere amplificati e condizionati per evitare qualsiasi degrado che potesse influire sulla precisione. Infine, tutto questo doveva avvenire abbastanza rapidamente da soddisfare i requisiti di velocità e tempo di ciclo del controller di automazione.
Per misurare la forza di serraggio, OMEGA ha proposto l'uso di celle di carico subminiaturizzate della serie LC201. Con un diametro di soli 19 mm (0,75") e uno spessore di 6,4 mm (1/4"), queste celle misurano sia le forze di compressione che quelle di trazione fino a 500 N (modelli metrici) o 300 libbre. Un cavo schermato a quattro conduttori gestisce sia la tensione di eccitazione che i segnali di uscita in millivolt. Per una facile installazione, le celle di carico sono dotate di doppi perni di montaggio e di una struttura in acciaio inossidabile per proteggerle da eventuali danni.
Per trasmettere i segnali di uscita delle celle di carico al controller della macchina era necessario un condizionatore di segnale. Tuttavia, i condizionatori di segnale convenzionali montati su DIN non avevano la velocità necessaria per un controllo preciso del movimento. Ciò ha portato OMEGA a raccomandare il nuovo condizionatore di segnale ad alta velocità IN-UVI. Con un tempo di risposta di 200 μS, questo condizionatore avrebbe garantito che il controller interrompesse il movimento di serraggio prima di danneggiare il pezzo in lavorazione.
L'IN-UVI è un condizionatore di segnale a ponte di Wheatstone in linea racchiuso in una custodia compatta in acciaio inossidabile IP65. Ideale quando lo spazio è limitato, migliora il Rapporto segnale/rumore, consentendo di inviare i segnali millivolt dalla cella di carico su distanze maggiori. Una tensione di alimentazione da 22 a 32 Vdc fornisce alla cella di carico una delle due tensioni di eccitazione selezionabili dall'utente e amplifica il segnale di uscita in millivolt per soddisfare i requisiti del controller.
Risultati
La soluzione di cella di carico e condizionamento del segnale di OMEGA ha soddisfatto pienamente le esigenze del cliente. Più di 20 macchine sono state ora dotate di questo sistema di controllo della forza di serraggio. Ogni sistema utilizza due celle di carico LC201 da 300 libbre (per ridondanza) e due condizionatori di segnale IN-UVI. Funzionando ad alta velocità, forniscono i segnali necessari per un controllo preciso della forza di serraggio. Ciò ha portato a una risposta più rapida, una maggiore affidabilità e, soprattutto, una riduzione dei danni ai pezzi lavorati.
Pinze Introduzione alle pinze
