Uso intelligente della fisica

"Usare abilmente la fisica", è il titolo dell'attuale numero di antriebstechnik, che presenta la tecnologia GMI Encoder di FLUX GmbH a pagina 20 e seguenti. Apprezziamo l'interesse di Miles Meier per la nostra nuova tecnologia di posizionamento e la sua visita al nostro stand alla SPS 2022.

antriebstechnik 2023/01-02
Estratto del testo e sintesi:

USO INTELLIGENTE DELLA FISICA

Applicazioni speciali richiedono soluzioni speciali. Proprio per questi casi, un'azienda austriaca ha in portafoglio una tecnologia di sensori innovativa con proprietà interessanti - grazie a un effetto fisico. Gli encoder per la determinazione della posizione vengono utilizzati anche nei casi in cui i dispositivi usuali sono troppo grandi e pesanti.
Molto prima della sua fondazione nel 2017, l'austriaca FLUX era già una specialista della tecnologia dei sensori, con decenni di esperienza e un grande know-how nel campo delle tecnologie magnetiche, induttive e ottiche. A un certo punto, però, si è capito che era giunto il momento di fare nuovi passi avanti, soprattutto nel rilevamento di sequenze di movimento rotatorio e lineare. Le ragioni sono da ricercare nelle innovazioni di vasta portata nel campo dell'automazione e della robotica, che si stanno sviluppando sempre più rapidamente. Erano richiesti sensori ed encoder ultrarapidi, ultraleggeri e ultrapiatti, in grado di tenere il passo con il rapido sviluppo delle applicazioni dell'Industria 4.0.

IMPEDENZA GIGANTE DEL MAGNETE

La risposta austriaca è la tecnologia brevettata GMI (Giant Magneto Impedance). Il principio alla base è ben noto: l'effetto GMI consiste nel fatto che alcuni materiali cambiano la loro impedenza, cioè la loro resistenza CA, non appena vengono esposti a un campo magnetico esterno. Ciò influisce a sua volta sul cosiddetto effetto pelle, causato dall'applicazione di una corrente alternata nel materiale GMI. In questo modo, è possibile generare un segnale a seconda della posizione tra il sensore (lamina GMI) e il nastro di misura (campo magnetico esterno). Si tratta di una novità, perché l'effetto GMI non era mai stato utilizzato prima per la determinazione della posizione. Se questa conoscenza viene trasferita alla produzione di un encoder, come FLUX è riuscita a fare, si ottiene un enorme valore aggiunto: sono ora concepibili applicazioni che prima sembravano impossibili perché i sensori e gli encoder convenzionali non erano adatti a causa delle loro dimensioni o dell'inerzia. Gli encoder GMI combinano le prestazioni di alta precisione di un encoder ottico con la robustezza di un encoder induttivo e l'ampia tolleranza di montaggio e il campo operativo di un encoder magnetico. Inoltre, gli encoder GMI funzionano senza isteresi e offrono il rilevamento della posizione in tempo reale, ovvero la posizione corrente è disponibile in qualsiasi momento senza ritardi. Combinano le caratteristiche e le funzioni dei precedenti sistemi di encoder in un unico dispositivo, risparmiando sui costi di energia, installazione, integrazione, funzionamento e manutenzione.

PARTNER DI DISTRIBUZIONE E COOPERAZIONE

Paul Tutzu, fondatore e CEO di FLUX, lo riassume così: "Il rapido progresso tecnico e le condizioni quadro in costante evoluzione richiedono un elevato grado di flessibilità. Utilizzando i nostri encoder, consentiamo ai nostri clienti di ottenere la massima adattabilità e affidabilità, offrendo al contempo un valore aggiunto grazie a prestazioni tecniche superiori". Servotecnica beneficia di questo importante know-how dal 2021, da un lato come distributore esclusivo dei prodotti FLUX per la Germania e l'Italia, dall'altro come partner di cooperazione per ulteriori sviluppi nel campo della tecnologia degli encoder e dei collettori rotanti. L'attuale portafoglio di prodotti di encoder distribuiti con tecnologia GMI comprende encoder angolari GMI (serie GMI Angle) e rotativi GMI (serie GMI Rotary) in varie dimensioni e design. La gamma è inoltre completata da una serie di encoder particolarmente compatti e leggeri basati sull'induzione. Oltre ai vantaggi già citati, gli encoder GMI presentano numerosi altri vantaggi rispetto agli encoder assoluti tradizionali. Ad esempio, il loro principio di misura funziona in un campo operativo più ampio e hanno un ottimo rapporto segnale/rumore. Di conseguenza, questo porta a tolleranze di montaggio relativamente ampie in combinazione con un'elevata risoluzione e accuratezza sull'intero campo operativo. Il design senza cornice degli encoder GMI impedisce l'introduzione di ulteriori attriti parassiti nel sistema, come spesso accade con i sistemi incapsulati che introducono ulteriori attriti statici e di rotolamento nell'asse rotante.

VANTAGGI RISPETTO AGLI ENCODER CONVENZIONALI

Gli encoder GMI funzionano anche in modo olistico: il sensore non esegue la scansione del nastro graduato in modo selettivo, ma sull'intero arco di 360 gradi di una rivoluzione. Ciò lo rende largamente insensibile a imprecisioni quali eccentricità o sfalsamento tra sensore e nastro graduato. In quanto encoder in tempo reale, fornisce anche una posizione iniziale indipendente dal tempo di calcolo: può trasmettere la posizione corrente al controllore immediatamente e senza incertezze temporali (jitter) a ogni interrogazione. Ciò significa che gli encoder GMI hanno una precisione costantemente elevata sia a basse che ad altissime velocità e sono particolarmente adatti per applicazioni che richiedono il controllo della velocità o della coppia. Gli encoder FLUX sono utilizzati, ad esempio, come encoder di carico e motore nei giunti dei robot industriali e dei cobot, nonché nelle macchine utensili di ultima generazione o nei motori torque. Grazie alla loro eccezionale accuratezza e ripetibilità, svolgono un ruolo importante anche nei processi produttivi più impegnativi, ad esempio nella produzione di semiconduttori. Grazie alla loro massa ridotta, sono ideali anche per applicazioni in supporti giroscopici per telecamere o strumenti di misura, i cosiddetti gimbal, che possono essere montati su droni o aerei con equipaggio. Per trovare la soluzione giusta per gli azionamenti, i sensori e l'automazione in ogni caso, Servotecnica è uno degli interlocutori giusti. Gli encoder GMI e quelli a induzione di FLUX aprono agli utenti un altro campo con numerose nuove possibilità, alcune delle quali pionieristiche.

L'IDEA

"Le applicazioni automatizzate stanno diventando sempre più esigenti e veloci. Quando si tratta di rilevare sequenze di movimento rotatorio e lineare, la tecnologia dei sensori convenzionali sta raggiungendo i suoi limiti. La tecnologia GMl brevettata da FLUX apre possibilità completamente nuove: Gli encoder GMl di FLUX combinano le prestazioni precise di un encoder ottico con la robustezza di uno induttivo. Funzionano senza isteresi e forniscono dati di posizione in tempo reale: una prestazione tecnica superiore. Il partner commerciale per gli encoder GMI di FLUX è Servotecnica".

Paul Tutzu, CEO di FLUX, Braunau am Inn, Austria