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Generatori di impulsi HeavyDuty - Precisione e affidabilità al vertice

Generatori di impulsi HeavyDuty - Precisione e affidabilità al vertice

01 Giugno 2020

I generatori di impulsi utilizzati in montagna per i motori di impianti di risalita e skilift sono sottoposti a carichi enormi. Ciononostante, devono misurare la velocità in maniera precisa e affidabile. Per questo, i costruttori si appoggiano alle soluzioni HeavyDuty targate Baumer Hübner. Quali caratteristiche deve offrire un generatore di impulsi per riuscire a tener testa alle austere condizioni che imperversano fra vette innevate?

Da anni, il versante alpino tirolese e la cima del monte Zugspitze sono collegati da una funicolare che ogni giorno porta centinaia di persone a quota 2.964 metri. Con una velocità di 10 metri al secondo, il viaggio dura all'incirca sette minuti e mezzo. La forza motrice è generata da due motori elettrici da 500 kW. La gestione dei vari stadi delle cabine – lento, stazionario, avanti, indietro, accelerazione, velocità massima e frenata – richiede un'elevata precisione e affidabilità da parte del sistema di comando. Perché il comfort e la sicurezza dei viaggiatori hanno priorità assoluta.

Anche laddove, ed è il caso di questa funicolare, i componenti sono esposti a condizioni ostili con vento, pioggia e neve a plasmare il contesto ambientale e temperature che scendono a due cifre sotto lo zero in inverno per poi superarlo in estate. L'esempio è calzante per l'utilizzo dei generatori di impulsi HeavyDuty di Baumer Hübner, e più precisamente del generatore di impulsi analogico TDP 0,2 LT, un tipo di encoder rotativo particolarmente robusto e allo stesso tempo preciso. Cosa significa esattamente "HeavyDuty"?

HeavyDuty: una promessa di qualità completa

"HeavyDuty" è da intendersi come "progettato per impieghi altamente gravosi". Per Baumer Hübner, questo concetto si riferisce però a qualcosa che va ben oltre il mero spessore delle pareti di un alloggiamento e la protezione antiruggine. HeavyDuty è una promessa di qualità completa, per cui gli encoder e i generatori di impulsi continueranno a svolgere il loro lavoro in maniera affidabile per anni e anni senza piantare mai in asso i gestori. E parlando di impianti di risalita, non si tratta di un presupposto da poco. A tal fine, occorre soddisfare alcuni requisiti.

Un fattore determinante è sicuramente la robustezza meccanica. I generatori di impulsi utilizzati per i motori delle funicolari devono resistere per periodi prolungati a colpi, vibrazioni o altre forze esercitate sull'albero di rotazione senza accusare perdite di funzionalità. La sostituzione può infatti rivelarsi onerosa, non tanto in termini di costi quanto piuttosto perché il generatore di impulsi è spesso collocato in punti di difficile accesso e l'arresto dell'impianto è causa di temporanea inattività. Un alloggiamento dotato di solide pareti è certamente un buon inizio, ecco perché quello del generatore TDP 0,2 LT è realizzato in alluminio pressofuso e l'albero in acciaio inossidabile. Ma anche ciò che vi è all'interno deve essere progettato per resistere a urti e vibrazioni. Il supporto bilaterale dell'ancoraggio si traduce nel generatore TDP 0,2 LT in un'elevata capacità di carico radiale e assiale dell'albero.

Poiché progettato per garantire sufficienti caratteristiche di ermeticità, neppure polvere, sporco e umidità devono costituire un problema per un generatore di impulsi HeavyDuty. . I punti nevralgici di un alloggiamento HeavyDuty, ovvero albero e collegamento elettrico, presentano pertanto una perfetta tenuta stagna. Appositi materiali e rivestimenti forniscono la necessaria protezione contro la corrosione ad opera di agenti quali acqua salmastra e prodotti chimici.

I generatori di impulsi non contengono elettronica e sono perciò esenti da possibili danni causati da campi elettromagnetici. Possono quindi essere tranquillamente utilizzati in prossimità di cavi di corrente non schermati. Per via delle differenze di tensione, può talvolta passare attraverso l'albero una corrente che brucia la lubrificazione nel cuscinetto danneggiandolo irrimediabilmente. L'isolamento elettrico presente all'interno di un generatore di impulsi HeavyDuty assicura invece un'adeguata salvaguardia da tali effetti.

Non da ultimo, anche la questione precisione è un argomento assai significativo quando si parla di HeavyDuty. Affinché il controllo e la regolazione dei motori possano svolgersi con la massima accuratezza, i generatori di impulsi sono chiamati a fornire segnali costantemente affidabili. Sulla base di questa informazione, il comando riconosce eventuali deviazioni di velocità nel motore e può intervenire. I generatori di impulsi HeavyDuty impiegati in sistemi complessi, come nel caso di un impianto di risalita, non devono essere meno precisi rispetto a encoder più piccoli. Non senza motivo, il generatore TDP 0,2 LT è collaudato per l'uso ed estremamente affidabile. Fornisce un segnale di uscita a 60V già a 1000 rpm; con un regime massimo di 10.000 rpm sono disponibili fino a 600V per il regolatore di velocità.

Tensione tachimetrica ad elevata precisione su tutta la gamma di velocità

Il classico abbinamento commutatore in rame e spazzole in grafite nei generatori di impulsi è da tempo superato. Gli strati di ossido di rame sul commutatore causano variazioni nella resistenza al passaggio corrente, da cui deriva non solo un'elevata fluttuazione della tensione tachimetrica ma anche una larga imprecisione nel rilevamento di basse velocità. Al contempo, però, le buone proprietà della grafite assicurano alle spazzole una lunga durata di servizio. Per rilevare le basse velocità risulta in realtà più adatto l'abbinamento tra un commutatore in rame e spazzole in grafite argentea, in quanto le spazzole in metallo nobile formano sul commutatore stesso una "patina" con una buona conducibilità. Questa soluzione è tuttavia vulnerabile in presenza di agenti avversi come olio, grasso o aria contenente zolfo e sale. In tali condizioni, non creandosi alcuna patina, le buone caratteristiche di trasmissione si perdono lungo l'intera gamma di velocità. Aumenta inoltre poi l'usura, poiché le spazzole di metallo scorrono direttamente sul rame.

La tecnologia LongLife®, brevettata da Baumer Hübner nel 1987, consente di assemblare i vantaggi dei suddetti processi eliminandone le negatività. Con uno speciale sistema, a seconda del tipo di generatore di impulsi, sulla superficie del commutatore vengono collocate una o due massicce piste d'argento, che per via delle correnti relativamente esigue possono presentarsi ridotte. Nel caso del generatore TDP 0,2 LT le piste sono due, per assicurare che anche in condizioni complesse vi sia sempre una resistenza al passaggio continuamente bassa. Ne deriva, con una costante di tensione pari a 60 mV/min-1, una gamma di velocità rilevabile più ampia compresa fra ≤ 0,08 e 10.000 min-1, dove la velocità massima è limitata dal punto di vista sia meccanico sia elettrico. Il generatore TDP 0,2 LT offre una gamma dinamica di 1 : 125.000. Le spazzole appositamente modificate da Baumer Hübner e il commutatore LongLife assicurano insieme lunga durata di servizio e zero necessità di manutenzione, superando persino la vita utile dei cuscinetti a sfera.

LongLife® anche per skilift

Simili severi requisiti in termini di gestione degli azionamenti si ritrovano negli skilift, che ogni anno trasportano milioni di sciatori in cima ai monti. Anche in questo caso, per garantire ai passeggeri la massima sicurezza, i costruttori degli impianti si affidano a oramai collaudati generatori di impulsi, capaci di garantire che le attrezzature in uso funzionino in maniera sicura anche in presenza di forte gelo, nevicate e vento gelido. Per assicurare una partenza dolce e velocità di marcia variabili, si utilizzano oggi spesso anche sugli skilift motori a velocità variabile. Già da decenni, pure in questo campo i costruttori si affidano ai generatori di impulsi analogici Baumer Hübner, come il GMP 1,0. Direttamente collegato alla ruota del cavo a rotazione lenta per mezzo di un trasduttore step-up e una trasmissione con pignone, isola dal circuito di regolazione il gioco presente nel motoriduttore e generano un segnale del valore nominale di velocità sufficiente persino in condizioni ambientali avverse. Anche il generatore GMP 1,0 è dotato di una doppia pista d'argento per mantenere costantemente bassa la resistenza al passaggio di corrente e consentire così un'ampia gamma di velocità rilevabile e una buona trasmissione del valore misurato. La robusta costruzione e la compensazione termica di serie lo rendono perfettamente idoneo all'uso in un contesto rigido tra montagne innevate.

Grazie a oltre mezzo secolo di esperienza nel settore generatori di impulsi ed encoder ad elevata resistenza, Baumer Hübner vanta oggi un ricco assortimento di opzioni contraddistinte da affidabilità, precisione e durabilità – dalle piccole forme degli alloggiamenti fino ai grandi trasduttori. Sono supportate tutte le principali interfacce analogiche e digitali, nonché garantite tutte le caratteristiche necessarie per resistere a lungo contro agenti avversi. Gli esempi di applicazione in impianti di risalita e skilift mostrano espressamente che, di fronte a esigenze particolarmente impegnative, con i prodotti originali HeavyDuty l'utente non sbaglia mai.

Gruppo Baumer

Il Gruppo Baumer è leader internazionale nello sviluppo e nella produzione di sensori, encoder, strumenti di misurazione e componenti per l’elaborazione automatizzata delle immagini. Baumer fa confluire tecnologie innovative e un servizio orientato al cliente in soluzioni intelligenti per l’automazione industriale e dei processi, offrendo uno straordinario ventaglio di prodotti e sistemi. Società a conduzione familiare, conta all’incirca 2.700 collaboratori ed è presente con stabilimenti produttivi, uffici di vendita e rappresentanze con 39 filiali in 19 paesi, per essere sempre vicino al cliente. Grazie all’elevato standard qualitativo complessivo e una grande forza innovativa, Baumer fornisce a una clientela multisettoriale vantaggi decisivi e un plusvalore tangibile. Ulteriori informazioni sono reperibili sul web alla pagina www.baumer.com.

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