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Nei settori della lucidatura robotizzata, dell’assemblaggio di precisione e dei test meccanici nella ricerca scientifica, il sensore di forza a sei assi può acquisire simultaneamente i dati relativi a tre forze direzionali (Fx, Fy, Fz) e a tre momenti direzionali (Mx, My, Mz). Molti utenti tendono a prestare attenzione esclusivamente al campo di misura della forza assiale, trascurando la corrispondenza tra forza e momento torcente nella fase di selezione del modello; ciò può causare un sovraccarico rapido e un danneggiamento del sensore oppure una sensibilità di rilevamento insufficiente a causa di un campo di misura eccessivamente ampio. L’abbinamento ragionevole tra i campi di misura della forza e del momento torcente è fondamentale per sfruttare appieno le potenzialità dei sensori di forza multidimensionali.
Innanzitutto, è necessario analizzare le effettive condizioni di sollecitazione cui è sottoposto l’equipaggiamento, distinguendo tra sollecitazione statica e carico d’urto dinamico. In molte condizioni operative, la forza assiale non è elevata, ma il punto di applicazione della forza è distante dalla faccia di installazione del sensore, generando così un notevole momento ribaltante. Anche qualora la forza assiale non superi il valore nominale, il momento ribaltante potrebbe comunque eccedere la gamma di misura della coppia, provocando direttamente danni al corpo elastico: si tratta di una causa frequente di guasto nei sensori multiaxiali. Pertanto, nella scelta del modello, le specifiche non possono essere determinate semplicemente in base alla trazione e alla compressione assiali, ma occorre tenere conto anche del momento ribaltante generato nelle effettive condizioni operative. In secondo luogo, la gamma di forza e quella di coppia non devono necessariamente rispettare un rapporto fisso. Sul mercato sono disponibili numerosi sensori di forza multiaxiali personalizzati non standard, in grado di offrire una grande gamma di forza con una piccola gamma di coppia, oppure una piccola gamma di forza con una grande gamma di coppia. Ad esempio, nell’operazione di rettifica fine effettuata da un robot, la forza di contatto è molto ridotta, ma la lunghezza della mensola è elevata, rendendo facile la generazione di un ampio momento ribaltante: in tal caso è opportuno scegliere una configurazione con forza ridotta e momento elevato. Viceversa, nelle condizioni di prova di inserimento a pressione, la pressione assiale è elevata mentre il momento ribaltante è contenuto, quindi risulta preferibile la soluzione con forza elevata e momento ridotto.
Allo stesso tempo, è necessario prevedere un margine di sicurezza. Si raccomanda di applicare un fattore di sicurezza pari a 1,22 rispetto al carico calcolato teoricamente, per prevenire sovraccarichi istantanei dovuti all’impatto dinamico; evitare di scegliere in modo indiscriminato una portata eccessivamente ampia. Se la portata è troppo grande, il segnale di forza debole verrà facilmente sommerso dal rumore, riducendo così l’accuratezza della misura e compromettendo l’efficacia del controllo fine della forza.
Inoltre, la struttura di installazione influenzerà indirettamente lo stato tensionale reale. Un attrezzaggio non ottimale e una flangia adattatore eccessivamente lunga amplificheranno il momento ribaltante. Durante la definizione della portata di misura, occorre ottimizzare contestualmente anche la soluzione meccanica di installazione, al fine di ridurre l’interferenza dovuta a coppie torcenti aggiuntive.
In una parola, la scelta di un sensore di forza a sei assi non consiste semplicemente nella selezione dell’indice di forza massima. Solo analizzando completamente le condizioni operative sul campo, calcolando il momento di ribaltamento, abbinando in modo ragionevole la gamma di forze e momenti, e tenendo conto del margine di sicurezza e della sensibilità di rilevamento, il sensore di forza multi-dimensionale può esprimere appieno le proprie prestazioni e servire vari scenari di prova, quali il controllo manuale dei robot, i test automatici e la taratura per la ricerca scientifica.
Il sensore di forza a sei assi è in grado di rilevare simultaneamente le forze tridimensionali lungo gli assi X, Y e Z e i relativi momenti tridimensionali: si tratta quindi dell’equipaggiamento di rilevamento fondamentale nel campo dell’automazione intelligente e della rilevazione di precisione.
Principali ambiti applicativi:
Funzionamento manuale di robot collaborativi, levigatura e lucidatura flessibile mediante robot, montaggio automatico di componenti di precisione, rilevamento in tempo reale dell’infissione industriale, insegnamento del robot tramite trascinamento, afferraggio adattivo con rilevamento anticollisione del robot, test meccanici di componenti automobilistici, test di carico strutturale nel settore aerospaziale, misurazione della forza nei robot medici, monitoraggio della forza nelle attrezzature per la riabilitazione, esperimenti di ricerca meccanica presso college e università, e test di taratura delle prestazioni di nuovi materiali.
