Nuovo tipo di costruzione compatto per i cilindri idraulici con sistema di misura della corsa

Ostfildern/Neuhausen. La Hänchen Hydraulik GmbH di Ostfildern e la Balluff GmbH di Neuhausen hanno sviluppato un cilindro idraulico straordinariamente compatto dotato di sistema di misura del percorso. Insieme, le due aziende hanno realizzato il prototipo di un cilindro dotato di un sistema di misura del percorso magnetostrittivo posto all'esterno. Questo speciale modello unisce la precisione e la robustezza del comprovato sensore ad un tipo di costruzione straordinariamente compatto.

Limiti costruttivi della miniaturizzazione

Per quanto riguarda l'utilizzo di sistemi di misura del percorso magnetostrittivi di comprovata precisione, accuratezza di riproducibilità e robustezza, finora è stato imposto un limite costruttivo con un diametro dello stantuffo di 40 mm ed un diametro dello stelo di 25 mm, poiché il sistema di misura del percorso di prossimità è stato finora destinato ad uno stelo dello stantuffo cavo. Tuttavia, per motivi di resistenza, non è stato possibile realizzare tale costruzione con i valori sopra indicati. Una costruzione esterna sembrava impensabile poiché l'elemento sensore, nei sistemi magnetostrittivi costituito dalla guida d'onda, rileva la posizione mediante un magnete fissato sullo stantuffo, il cui campo magnetico verrebbe schermato mediante il rivestimento in acciaio del cilindro. Pertanto, per motivi di costruzione, sono stati utilizzati cilindri sovradimensionati; nel complesso, ciò ha determinato, nelle macchine e negli impianti compatti, unità sovradimensionate.

Senza stelo dello stantuffo cavo

Alla fine, per potere impiegare sistemi di misura del percorso magnetorestrittivi con un diametro del cilindro di 25 o 32 mm oppure un diametro dello stelo dello stantuffo di 12, 16 o 20 mm, è stato costruito un cilindro in acciaio legato sul quale è applicato un tubo esterno contenente l'elemento sensore. Questo tubo è sicuro per quanto riguarda rotazione e torsione. Grazie ad un tipo di costruzione compatto, esso si trova in posizione adiacente al tubo del cilindro vero e proprio, pertanto non è soggetto a danni di tipo meccanico ed inoltre è completamente disgiunto, dal punto di vista meccanico, dallo stelo dello stantuffo. Contrariamente ai sistemi di misura potenziometrici, esso non presenta parti mobili e di conseguenza può essere completamente protetto dalle condizioni ambientali. I magneti per la determinazione della posizione sono stati integrati nella parete esterna dello stantuffo.

Sfida raccolta

Quindi, per i produttori dei sistemi di misura del percorso si presenta soprattutto la sfida di adattare tale sistema alla distanza considerevolmente superiore presente tra magnete ed elemento sensore. Hänchen aveva il compito di progettare una costruzione esterna solida, di integrare i magneti negli stantuffi e di costruire un cilindro con materiali speciali non magnetici. Il cilindro idraulico compatto sviluppato di recente mette in evidenza in modo così rapido tutti i vantaggi di un normale cilindro dotato di sistema di misura del percorso magnetostrittivo: l'accuratezza di riproducibilità è di ±5-10 µm, la linearità con lunghezze fino a 500 mm è di ±100 µm. Nella versione presentata attualmente, il sistema di misura del percorso è lungo fino a 1000 mm ed offre interfacce per le apparecchiature elettroniche di analisi di uso comune. Tuttavia, non è possibile utilizzare il sistema in prossimità di campi magnetici intensi.

Aree di applicazione

Sebbene il nuovo cilindro con sistema di misura del percorso a microimpulsi sia disponibile in commercio per ora solo come costruzione speciale, può essere utilizzato non solo per ragioni tecniche ma anche economiche: la versione compatta di un componente di una macchina o un impianto consente tanto di ridurre i costi quanto la versione ridotta della pompa di liquido. Entrambe le aziende indicano i settori di impiego, quali ad esempio le macchine spruzzatrici di materia plastica, i veicoli ad alta tecnologia o le macchine utensili, dove la richiesta di attuatori lineari compatti con densità di forza superiore e precisione maggiore è estremamente elevata. Per massimizzarle entrambe, è possibile impostare il sistema da 150 a 300 bar.

Jörg Beyer