La verifica avviene utilizzando come attuatore un cilindro di prova Hänchen della serie 328. Tale cilindro sincrono si avvale della guarnizione a fessura anulare flottante brevettata Hänchen, nota con il marchio Servofloat®, che permette ad una boccola in acciaio di seguire la deviazione radiale dello stelo del pistone, con un gioco della tenuta costante pari a pochi 1/100 mm e ripartito su tutto il campo di pressione. Questa serie si differenzia da un cilindro con guida idrostatica dello stelo del pistone solo per un grado di sensibilità leggermente superiore nei confronti delle forze laterali, ma offre un vantaggio in termini di costi pari al 30% circa. Solo le guarnizioni per l'olio di trafilamento causano infatti un livello trascurabile di attrito. Proprio grazie a questa caratteristica, i cilindri di qualità Servofloat® offrono la massima precisione di posizionamento e ripetibilità, non sono soggetti a effetti stick-slip e sono ideali per movimenti estremamente lenti o veloci. In questo modo, durante il normale funzionamento, il banco di prova per sedili opera con una forza fino a 28 kN in presenza di una frequenza massima di 20 Hz, con una corsa dinamica fino a 35 mm, con una velocità fino a 1,3 m/s e un'accelerazione fino a 50 m/s2. Nonostante ciò, dispone sempre di elevate riserve di sicurezza, che garantiscono un funzionamento ottimale: Ipotizzando che la velocità massima tecnicamente ammessa sia di 4 m/s, questo dispositivo di verifica non controlla soltanto intere strutture di seduta, bensì anche dispositivi di regolazione, schienali, supporti per lordosi, molle, binari, elementi di rivestimento. Inoltre, è possibile verificare la tendenza a strappi e rotture degli elementi in espanso, così come, nei test di lunga durata, determinare il valore di assestamento derivabile dallo spostamento dovuto ad isteresi.
All'avvio del sistema, tramite le camere del cilindro, nella guarnizione a fessura anulare si crea un flusso idrodinamico di olio, in modo che la guarnizione stessa si muova radialmente attorno allo stelo del pistone con tendenza autocentrante e "fluttuando" senza contatto metallico. Le perdite d'olio che fuoriescono vengono ricondotte in assenza di pressione nel circuito fluido tramite un raccordo di raccolta. La mancanza di una guarnizione alimentata a pressione che faccia contatto minimizza l'attrito statico e l'attrito radente all'interno del cilindro. Poiché non è necessario alcuno strato idrodinamico lubrificante lungo il movimento relativo degli elementi di scorrimento simultaneo, anche nell'ambito di ampiezze e velocità minime è possibile ottenere un movimento privo di effetto stick-slip. La guarnizione a fessura anulare è dotata di una funzione di riduzione della pressione in caso di perdite minime, perciò lo stelo del pistone viene guidato da cerniere ottimizzate in fatto di attrito. Anche un cilindro con guarnizione flottante a fessura anulare è però in grado di assorbire determinate forze trasversali. Nell'uso concreto sono ammessi valori pari a 1,2 kN, assorbiti da cerniere guida in plastica. Oltre alle superfici dei pistoni e dei cuscinetti, rivestite in bronzo speciale, la serie 328 è inoltre provvista di caratteristiche per corse d'emergenza, che ne aumentano ulteriormente la sicurezza di funzionamento.
L'alimentazione dell'olio è di importanza vitale per l'efficacia della guarnizione flottante a fessura anulare. Più l'olio è pulito, più affidabile è il funzionamento del sistema. Se le particelle nell'olio non superano i 3/4 dell'altezza minima della fessura, gli anelli non si logorano. Per questo, la Hänchen consiglia il grado di purezza 13/11 secondo ISO 4406. Nei sistemi di prova e collaudo, i cilindri idraulici con guarnizione flottante a fessura anulare rappresentano dei cilindri ad altissime prestazioni che offrono anche un notevole vantaggio economico rispetto a cilindri con guida idrostatica dello stelo del pistone. La Hänchen Hydraulik offre anche questi cilindri di alto livello, in grado di compensare al meglio le forze trasversali. Dato che viene a mancare l'attrito di avviamento, è possibile garantire un funzionamento senza effetto stick-slip anche a velocità bassissime del pistone. Un attrito residuo minimo, mantenuto costante sull’intero campo di pressione, si verifica esclusivamente in corrispondenza degli elementi di tenuta. In tal modo si evitano le dispendiose operazioni di aspirazione delle fuoriuscite di olio, che sporcano anche il luogo di lavoro.
Attraverso la piastra di montaggio installata direttamente sul cilindro per la servovalvola, ha origine un sistema servocilindrico compatto in grado di soddisfare altissime esigenze dinamiche. Il cilindro scelto dalla FCS e applicato dalla IAV dispone di una piastra di montaggio per ciascuna valvola continua e di un accumulatore a membrana e a bolle per compensare la pulsazione della pompa e altre interferenze nel flusso liquido. Di serie, i cilindri sono dotati di pendoli a gioco ridotto appositamente selezionati, nonché di un sistema di smorzamento finale d'emergenza (in questa versione è da 10 mm). Due sistemi di misura dello spostamento induttivi integrati, così come rilevatori integrati dell'accelerazione e scatole dinamometriche forniscono al comando i dati necessari.
A questo riguardo, risulta decisivo l'asse Z mosso dal cilindro, che comanda il regolatore digitale FCS "SmarTEST One" attraverso un circuito di regolazione, azionato tramite gli spostamenti e le accelerazioni. Un meccanismo a manovella muove invece l'asse Y, avviando uno spostamento sinusoidale traslatorio sovrapposto. "SmarTEST One" è un regolatore digitale universale che può essere utilizzato per programmi, cicli di prova e protocolli in modalità stand-alone senza PC e con disco fisso proprio da 20 GB. Ciascuna unità è in grado di comunicare contemporaneamente e coordinatamente con un massimo di quattro canali. I sistemi FCS più grandi controllano oltre 300 canali. La maggior parte delle funzioni può essere regolata tramite un comando a pulsante ergonomico e un display in formato VGA. È inoltre possibile collegare una tastiera per PC. Il regolatore può riconoscere automaticamente e calibrare i trasduttori di misura. Cuore del più piccolo sistema della FCS è la SmarTest Control Unit, affermatasi con successo per oltre 1000 volte nei prodotti dello specialista olandese di regolatori. Questo sistema di processori si contraddistingue tra l'altro per una serie di funzioni di sicurezza, quali costanti auto-test, design a prova di errori e prove autonome di tutti gli input in base ai dati definiti dall'utente. Oltre alle funzioni comuni, "SmarTEST One" consente di modificare la forma d’onda. L'elaborazione e l'approntamento del segnale avvengono tramite il software "FasTEST Manager" della FCS, che genera andamenti dei tempi di carico e li adegua attraverso un'efficace procedura di interazione. A seconda delle necessità, vengono poi elaborati sia dati analogici, sia digitali. In questo modo, nonostante i 20 Hz dell’attuatore, è possibile simulare anche carichi altamente dinamici al di là delle funzioni sinusoidali derivate – come avviene per esempio sul pietrisco – impegnando enormemente sia il comando a cadenza del regolatore, sia il cilindro idraulico.
Il sistema di prova IAV può quindi eseguire una gran parte dei cicli di collaudo previsti dall'industria automobilistica. Il secondo asse fa in modo che il dummy scivoli avanti e indietro sul sedile in modo realistico, affinché il banco di prova simuli anche il logoramento dei tessuti dovuto agli spostamenti orizzontali. Il macchinario di collaudo ospita fino a tre intelaiature per schienali o sedili, con relativi modelli di schienali o sedili, testandoli contemporaneamente. Il know-how del test viene fatto confluire dalla IAV direttamente nel sistema ed è rappresentato dalla programmazione di svolgimenti realistici, dall'interazione dei componenti e dalla consulenza all'utente. Gli specialisti offrono la propria assistenza per la risoluzione dei problemi soprattutto qualora, durante il test di resistenza a fatica, si presentino punti deboli a causa di strappi, rotture, logoramento o cedimenti. Con questo banco di prova, l'azienda offre un dispositivo di controllo tanto efficiente quanto economico, che verifica la qualità dei componenti in condizioni il più realistiche possibili. Secondo il caposquadra, l'Ing. Andreas Hesse, decisivo per la collaborazione è stato "che la FCS e la Hänchen hanno cooperato in maniera molto flessibile e con grande impegno e, non da ultimo, il fatto che entrambe le aziende realizzano anche progetti più piccoli di ottima qualità."
Jörg Beyer
