Sistemi di misurazione di coppia: i Torsiometri

La coppia è una forza che fa ruotare un oggetto attorno ad un asse di rotazione. La coppia è quindi una “forza di torsione”, nota anche come forza di rotazione. Come “forza di torsione”, la coppia permette di far ruotare o girare un albero di trasmissione, una vite, un bullone o una ruota. Conoscere la coppia di un elemento rotante è l’unico modo per sapere se questo soddisfa le sue specifiche, per migliorare e controllare l’efficienza e il rendimento dei motori, dei propulsori e dei processi industriali.

Esistono due tipi di coppia:

• La coppia di rotazione, nota anche come coppia di rotazione o dinamica, è quella presente in oggetti che ruotano attorno ad un asse come alberi, turbine e ruote
• La coppia di reazione, detta coppia stazionaria o statica, è la forza applicata a un oggetto per farlo ruotare, ad esempio per serrare un dispositivo di fissaggio come un bullone

Il modo migliore, e più accurato, per misurare la coppia è utilizzare degli strumenti detti sensori di coppia di reazione o sensori di coppia rotanti.

I misuratori di Coppia

I Torsiometri sono degli strumenti di misura appositi per rilevare la coppia. Questi sensori di coppia sono dei trasduttori che convertono la forza di rotazione in un output visualizzabile.

A seconda dell’applicazione, è possibile utilizzare un sensore di coppia statico o dinamico. La misurazione della coppia dinamica avviene in presenza di rotazione, quindi richiede la trasmissione del segnale. La misura della coppia statica, invece, avviene senza rotazione, sfruttando il principio della reazione: la torsione esercitata da un corpo su un altro corpo è uguale a quella esercitata dal secondo corpo in senso opposto.

I torsiometri trovano applicazioni in settori quali:

• Industria automobilistica
• Industria elettrica/elettronica
• Industria meccanica/oleodinamica
• Industria farmaceutica/cosmetica
• Industria alimentare
• Laboratori e costruttori banchi prova
• Linee di produzione in generale

La gamma di torsiometri Kistler comprende torsiometri ad albero, a flangia, e non rotanti per rilevare le coppie di reazione.

Il Torsiometro ad Albero

I torsiometri ad albero vengono utilizzati per misurare la coppia su organi rotanti. Della marca Kistler, la ditta Comastri Davide fornisce i seguenti misuratori di coppia:

• Torsiometro 4501A: permette la misura della coppia in entrambe le direzioni di rotazione e ha un design robusto, ma allo stesso tempo è piccolo e maneggevole, ed è particolarmente adatto per le operazioni di assemblaggio di avvitatura
• Torsiometro 4502A: con un’ampia varietà di collegamenti ad albero, è adatto per la misurazione statica e dinamica della coppia, e viene impiegato per il controllo di velocità ed angoli di rotazione nel monitoraggio dei processi di produzione e controllo della qualità
• Torsiometro 4520A: poco costoso e facile da installare, con un design robusto e compatto, è adatto per la determinazione dinamica e statica delle coppie, nella tecnologia di assemblaggio e per il controllo della qualità nella fabbricazione e nel laboratorio
• Torsiometro 4503B: particolarmente indicato per il laboratorio, la produzione ed il controllo qualità, possiede un sistema elettronico integrato di misurazione che permette massima precisione e gamme di velocità estremamente elevate grazie ad un sensore con range duale

Oltre ai torsiometri, Comastri Davide fornisce anche i giunti di accoppiamento Kistler, importanti accessori dei torsiometri che hanno lo scopo di compensare errori di allineamento, aumentare la precisione del trasduttore, e proteggere dall’usura i componenti ad esso collegato.

Il Torsiometro a Flangia

I torsiometri a flangia sono meno ingombranti e più semplici da montare rispetto a quelli ad albero, e sono indicati in situazioni in cui c’è poco spazio per il misuratore. I torsiometri di questo tipo offrono una soluzione robusta ed altamente affidabile per misurare coppie anche nel caso di elevatissima velocità di rotazione. I torsiometri rotativi a flangia Kistler, e relativi accessori, forniti da Comastri Davide sono:

• Torsiometro a flangia 4510B: è adatto per motori a combustione, ingranaggi, rulli, motori elettrici e banchi di prova; può essere collegato direttamente all’albero motore
• Giunti di accoppiamento 2304A: è specificamente progettato per l’utilizzo con il torsiometro della gamma 4510; disponibile con vari attacchi, può essere direttamente avvitato sul torsiometro
• Torsiometro a flangia 4550A (Rotore) e Torsiometro a flangia 4551A (Rotore): dal design compatto, sono particolarmente indicati per applicazioni standard di prova e per l’utilizzo in spazi ristretti; inoltre, grazie alla rapidità di configurazione, permettono anche una drastica riduzione dei costi
• Statori 4541A e 4542A: gli statori sono la parte complementare dei rotori e sono utilizzati per l’acquisizione dei dati di misura di coppia rilevati dal rotore; lo statore 4541A e lo 4542A sono esclusivi complementari del Rotore 4550A
• Giunti 2305A per torsiometro a flangia 4550 e Giunti 2300A per torsiometri a flangia 4551: devono essere montati direttamente sull’unità da misurare; esenti da usura e manutenzione, sono progettati per avere un’alta resistenza alla torsione

Il Torsiometro Statico a Reazione

I torsiometri statici sono così chiamati perché non hanno parti in movimento, caratteristica che li rende robusti e bisognosi di poca manutenzione. Questo tipo di rilevatore a reazione è particolarmente adatto per la misurazione rapida in quanto rilevano anche minimi movimenti sull’asse del sensore in entrambe le direzioni di rotazione. Il torsiometro statico a reazione trova largo utilizzo nella misurazione delle coppie di reazione con alta dinamicità e con alta banda passante anche in condizioni quasi statiche (frazioni di Hertz), per la regolazione della coppia, la taratura delle chiavi, per le misurazioni su frizioni e motori elettrici e la sperimentazione di interruttori di misura rotativi.

I modelli di misuratori di coppia statici Kistler forniti da Davide Comastri sono:

• Torsiometri 9329A, 9339A, 9349A, 9369A, 9389A: sono sensori pre-caricati e calibrati; permettono la misurazione della coppia sull’asse per test di torsione della molla, test su frizioni e motori elettrici, test per controlli rotativi
• Torsiometri 9345B e 9365B: particolarmente adatti per esempio per l’esame di correlazione tra la coppia di perforazione e la forza rottura per i PCBs, per la misurazione della coppia di serraggio e per processi di avvitamento e simili poiché misurano sia la forza di trazione che la forza di compressione

Un Workshop dedicato al Fastening: tecnologie di fissaggio

L’assemblaggio con viti e bulloni è uno dei processi di giunzione più diffusi in quasi tutti i settori industriali, dall’automotive alla meccanica, dall’oleodinamica all’industria farmaceutica. Ma le tecnologie di fissaggio trovano anche applicazione nelle più svariate linee di produzione. Giunti bullonati, strumenti di bullonatura e misuratori di coppia però, per massimizzare la qualità e ridurre i costi, devono essere sottoposti a costanti attività di monitoraggio e controllo, oltre ad essere collaudati e tarati prima di essere utilizzati.

Una competenza superiore nella gestione tecnica, inoltre, e l’utilizzo di parti originali, garantiscono una maggiore durata del sistema e risultati di misurazione di alta precisione. Per questo, la ditta Comastri Distribution propone un Workshop sulla valutazione della coppia di serraggio nei collegamenti filettati, un momento di confronto e di formazione unico, che vedrà i partecipanti impegnati in una giornata di approfondimento su:

• Elementi filettati: attrito, forza di serraggio e coppia
• Elementi filettati: caratteristiche delle viti, serraggio su materiali tradizionali ed innovativi
• Analisi di failure
• La verifica della coppia e la gestione della strumentazione di misura
• Apparecchiature per il serraggio disponibili sul mercato

Il Workshop è rivolto a responsabili e operatori del controllo qualità, responsabili e operatori R&D e ufficio tecnico e a responsabili e operatori di produzione. Durante l’incontro, inoltre, si introdurranno anche 2 prodotti per la misura e acquisizione dati di Kistler:

• La chiave dinamometrica INSPECTOR
• Il sistema di ispezione INSPECT, in grado di monitorare l’intero processo di bullonatura