Valutazione discussione:
  • 2 voto(i) - 3 media
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Taratura di attrezzi dinamometrici
#1
Gli attrezzi dinamometrici possono essere di molti tipi: possono essere con leva di trazione (chiavi dinamometriche), di tipo cacciaviti, manuali, pneumatiche, possono essere a indicazione visiva (tramite display digitale, analogico o tramite segnale acustico) o possono essere a scatto (rilascio della coppia).

In questo thread generalizzeremo il tutto parlando solo di "chiavi dinamometriche". Le restanti tipologie sono solo derivate da essa.

Le chiavi dinamometriche sono principalmente dei misuratori di coppia. A una determinata coppia queste scattano, o meglio rilasciano la coppia.
Quello che è da testare è quindi se il valore di coppia di rilascio impostata sulla chiave corrisponde al valore di coppia effettivo.

Norma ISO 6789
La norma di riferimento per la taratura di attrezzi dinamometrici è la norma ISO 6789, con ultima revisione al 2003.
Questa norma vuole mettere dei paletti comuni nella taratura, quali punti di misura, numero di ripetizioni per ogni misura, calcolo dello scostamento, ecc.
Cominciando con lo scostamento, questo dev'essere calcolato nel modo seguente:


[Immagine: S= \frac{X_{a} - X_{r}}{x_{r}} \cdot 100]

Dove Xa è il valore di coppia indicato dal DUT e Xr è il valore di coppia indicato dalla referenza.
Dato che gli attrezzi dinamometrici sono costruiti con sistemi a molla, i primi scatti possono dare valori di coppia differenti da quelli effettivi. Per questo motivo prima di cominciare con la taratura è necessario eseguire 5 scatti alla coppia massima, in modo da "liberare" la molla e poter cominciare con la taratura effettiva.

La taratura va eseguita su 3 punti di misura:
il 20% della coppia massima, il 60% della coppia massima e alla coppia massima.
Se abbiamo quindi una chiave da 100 Nm, la taratura andrà eseguita a 20, 60 e 100 Nm.
A ogni valore di coppia si devono eseguire 5 misurazioni.

Riassumendo:

- 5 ripetizioni al 100% della coppia (per liberare la molla, questi valori non vanno valutati)
- 5 ripetizioni al 20% della coppia massima
- 5 ripetizioni al 60% della coppia massima
- 5 ripetizioni al 100% della coppia massima

Come tolleranze va usata una semplice regola:

- Se la coppia massima < 10 Nm: Tolleranza = 6%
- Se la coppia massima >= 10 Nm: Tolleranza = 4%

La tolleranza è data rispetto al valore che si sta misurando, non al fondo scala.
Se anche soltanto una delle 15 misure ha una deviazione maggiore della tolleranza, la chiave è da considerare fuori tolleranza e va quindi alienata o aggiustata.

METODI DI TARATURA
Quindi la taratura può avvenire in più modi:

Taratura casalinga
Parlo di taratura casalinga poichè è il metodo di taratura più semplice e intuitivo. È tuttavia anche il più impreciso e con margine di errore molto più ampio.
Si fissa il perno della chiave in posizione orizzontale (per esempio a un bullone ben stretto avvitato al muro).
Si collega quindi sul manico una corda collegata a un piatto di una bilancia (di peso conosciuto) e gli si applicano sopra dei pesi fino ad arrivare al punto di scatto.
Le grandezze da conoscere bene sono: il peso applicato, la distanza tra il perno e il punto d'appoggio dei pesi.
La coppia applicata sarà quindi data da

M = F * r

Dove M è la coppia, F è la forza applicata (Massa * 9.81) e r è la distanza tra il fulcro e il punto d'appoggio.
Questo metodo porta tuttavia a molti problemi:
- Verifica a punti discreti e non continui
- Si incontrano problemi di coseno: man mano che si applica il peso e la chiave si flette, non si avrà più una forza applicata in senso ortogonale
- Errori nella misura della distanza tra il fulcro e il punto d'appoggio

Questo metodo è molto appetibile in quanto richiede solo dei pesi tarati (inutile scendere sotto la classe M).

È tuttavia troppo esposto a margini di errore, e l'incertezza associata a questa taratura è certamente ben più elevata dell'1% richiesto dalla norma ISO 6789.

Purtroppo ho visto pure alcuni laboratori di taratura lavorare con questo sistema (laboratori non accreditati, ovviamente).

Un'alternativa è quella di utilizzare un dinamometro al posto dei pesi. Si tira (o spinge) la chiave fino al punto di scatto, badando di controllare bene a quale forza ciò è accaduto.
Tramite la distanza e la forza misurata si ricava quindi la coppia.

Taratura industriale
La seconda tipologia di taratura è quella che generalmente viene utilizzata dalle aziende che decidono di tararsi autonomamente le proprie chiavi.
Per la taratura eseguita in casa devono essere scritte delle procedure di taratura, e nessun auditore approverà una taratura effettuata col primo metodo.
Si deve quindi ricorrere all'uso di trasduttori di coppia.
Sono degli apparecchi che misurano la coppia e la traducono in un segnale analogico (convertito poi in digitale e quindi elaborato da un software).
Si inserisce quindi il fulcro della chiave nel trasduttore e si fissa la chiave a un perno.
Si può quindi agire in 2 metodi:
- Si agisce una forza sul manico
- Si fissa il manico e si ruota il trasduttore

Il secondo metodo è il più accurato ma anche il più costoso, in quanto richiede lo sviluppo o l'acquisto di un sistema meccanico non reversibile. È importante la non reversibilità del sistema meccanico in quanto il sistema dev'essere in grado di tenere fissa la coppia applicata anche quando l'operatore rilascia la manovella.
Si applica quindi la coppia (o applicando la forza, o ruotando la manovella che fa ruotare il trasduttore).
A questo punto è necessario un software che faccia un logging dei dati provenienti dal trasduttore e che trovi il valore di picco della coppia applicata.
Questa è la coppia effettiva, che va comparata con la coppia applicata sulla chiave.

Questa taratura permette di arrivare a un incertezza di 1% richiesta dalla norma (a patto di far tarare ad hoc i propri trasduttori e di eseguire alcune compensazioni sulla misura).
Budget di investimento iniziale: ~10'000€

Taratura al centro di taratura accreditato
Il centro di taratura accreditato dovrebbe porsi come obiettivo quello di eseguire una taratura ancora più accurata di quella appena descritta sopra.
Non ci piove che il metodo più accurato è quello di avere un sistema con la chiave fissa e la rotazione del trasduttore.
Le possibili migliorie di questo sistema sono però le seguenti:

- Movimento del trasduttore tramite motore invece che tramite manovella. Questo permette di applicare una coppia in modo perfettamente lineare, evitando le "accelerazioni" e "decelerazioni" di coppia dovute dalla non linearità del movimento umano.
- Rigidità più ampia del sistema di taratura. È importante che il sistema abbia una forte rigidità. Non rigidità porta a errori di flessione, come pure a inclinazioni del trasduttore, che si ripercuotono come incertezze sulla misura.
- Trasduttori più accurati. Più i trasduttori coprono intervalli grandi, e più aumenta la loro accuratezza (si riesce ad avere più linearità su un intervallo di 10Nm piuttosto che su un intervallo di 500 Nm). Si può quindi migliorare l'accuratezza del laboratorio acquistando più trasduttori che coprono piccoli intervalli, invece che 1 trasduttore che copra tutto l'intervallo.

Questo è il sistema migliore per la taratura ad hoc di un attrezzo dinamometrico, ed è lo stesso che utilizzo io (ho recentemente portato il laboratorio all'accreditamento di questa grandezza).

Non ho trattato tutti i contributi che entrano in gioco nella taratura di questi attrezzi, ma trattandosi di attrezzi meccanici si devono valutare tutte le questioni legate all'isteresi, alla flessione, alle inclinazioni, ecc.

Budget di investimento iniziale: ~50'000€



Continua... (per adesso questa è una bozza, continuerò a migliorare questa guida aggiungendo foto e migliorando la descrizione della procedura. Devo inoltre parlare meglio della norma ISO 6789:1992, sui punti di misura che la norma richiede ecc.)
Cita messaggio
#2
Grazie Antonio per l'ottimo inizio della discussione... io in primis non sapevo come vengono eseguite tarature di questo tipo.
Cita messaggio
#3
Ciao syndrome. Grazie per la guida e per le spiegazioni. La prima metodologia è particolarmente interessante e ingegnosa nella sua, se mi permetti, rudimentalità.

Grazie di nuovo
Cita messaggio
#4
Syndrome... aspettiamo trepidanti altri particolari

Ti ringrazio ancora per la guida
Cita messaggio


Vai al forum:


Utenti che stanno guardando questa discussione: 1 Ospite(i)