Forza, coppia, tensione e banchi prova · Coppia
Misura della coppia di serraggio su tappi e chiusure
La misura della coppia di serraggio riguarda la forza di rotazione applicata attorno a un asse: quanto si stringe un tappo, con che sforzo si riapre, quanto serve per muovere una valvola o una manopola. La coppia è il prodotto di una forza per la distanza dal centro di rotazione, e lo strumento la rileva misurando la reazione a quella rotazione. Gli strumenti di questa categoria sono torsiometri per prova di coppia su chiusure filettate: bloccano il contenitore, lasciano girare il tappo e leggono il valore che serve per chiuderlo e quello che serve per aprirlo.
Il problema pratico non è leggere un numero, è ottenere lo stesso numero due volte. Una prova di coppia su un tappo dipende dal modo in cui il contenitore è trattenuto, dalla velocità con cui si gira e dall’istante in cui si decide che la prova è finita. Per questo gli strumenti di questa famiglia non sono soltanto sensori: sono banchi di prova con un sistema di bloccaggio del campione e con modi di misura che stabiliscono, in modo ripetibile, quale valore va registrato.
Questa pagina spiega che cos’è la coppia di chiusura e di apertura, come si esegue una prova ripetibile e quale strumento del nostro catalogo conviene in ciascuna situazione. È rivolta a chi controlla le chiusure in produzione, in laboratorio e in accettazione. I dati tecnici citati provengono dalla documentazione dei costruttori e sono riportati per esteso nelle schede di prodotto.
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I modelli
Gli strumenti di questa categoria si distinguono per il modo in cui trattengono il campione e per il tipo di lavoro che devono sostenere: il banco di prova completo, per il laboratorio che indaga la chiusura e ne studia l’andamento; il banco per il controllo di produzione, pensato per la sequenza rapida di verifiche su lotti; lo strumento con sensore esterno, per chi prova campioni piccoli e vuole una base indipendente dal sensore. I campi di misura, le accuratezze e i diametri accettati sono nelle schede.
Banco di prova completo
SHIMPO serie TNC
Banco con morsetti regolabili e la scelta più ampia di modi di misura, per studiare la chiusura e non solo registrarne il valore massimo.
Controllo di produzione
SHIMPO serie TNP
Banco essenziale con esito a colori sulle tolleranze impostate e statistica del lotto: pensato per la verifica ripetuta a bordo linea.
Sensore esterno
SHIMPO FG-7000TA
Base con display separata dal sensore di coppia, riconosciuto automaticamente al collegamento, con morsetto regolabile per campioni di piccolo diametro.
Che cos’è la coppia, e perché sulle chiusure se ne misurano due
La coppia è il prodotto di una forza per la distanza dal centro di rotazione: la stessa forza applicata più lontano dall’asse produce una coppia maggiore. Lo strumento non misura la rotazione, misura la reazione a quella rotazione: un elemento elastico interno si deforma in proporzione al momento applicato e un sensore ne traduce la deformazione in un valore. È il principio del dinamometro, trasferito dal moto lineare a quello rotatorio.
Su una chiusura filettata i valori che contano sono però due, e non coincidono. La coppia di chiusura è quella con cui il tappo è stato applicato; la coppia di apertura è quella che serve a riaprirlo, e dipende da che cosa è successo nel frattempo: rilassamento della guarnizione, ritiro del materiale, tempo trascorso, temperatura, trasporto. Un tappo può essere stato chiuso correttamente e aprirsi male; per questo la prova utile misura entrambe.
Come si esegue una prova di coppia ripetibile
Il valore che compare sul display dipende da tre decisioni che vengono prima della lettura: come si blocca il campione, a che velocità si gira e quale istante della prova si considera il risultato. La prima decisione la risolve il banco, con morsetti o ganasce che trattengono il contenitore senza deformarlo. La seconda resta all’operatore, ed è il motivo per cui una procedura scritta vale quanto lo strumento. La terza la risolvono i modi di misura.
I modi di misura, cioè quale numero si tiene
Durante l’apertura di un tappo la coppia non cresce fino a un massimo e basta: sale fino al distacco della chiusura, poi cala, e può risalire per l’attrito residuo della filettatura o per la fascetta di garanzia. Il valore «giusto» dipende quindi da che cosa si vuole controllare, e sono i modi di misura a stabilirlo: la lettura continua serve a vedere l’andamento, la ritenuta del picco a registrare il massimo, la ritenuta del primo picco a cogliere il momento del distacco, che sulle aperture è il dato più significativo.
A questi si aggiungono, sugli strumenti che li prevedono, i modi automatici, che chiudono la prova da soli quando riconoscono l’evento, e il doppio picco, che registra due eventi successivi nella stessa manovra. Quali modi siano disponibili cambia da serie a serie ed è indicato nelle schede.
| Che cosa volete sapere | Il modo di misura adatto | Perché |
|---|---|---|
| Come varia la coppia mentre giro | Lettura continua | Mostra l’andamento, non un solo numero |
| Il valore massimo raggiunto | Ritenuta del picco | Trattiene sul display il massimo della prova |
| Quanto serve per far cedere la chiusura | Ritenuta del primo picco | Registra il distacco, non l’attrito successivo |
| Se il pezzo rientra o no nelle tolleranze | Confronto con limiti impostati | Dà un esito passa/non passa, senza interpretazione |
Dalla prova singola al controllo del lotto
Su una linea di riempimento la domanda non è quanto vale un tappo, è se la testata di chiusura sta lavorando come dovrebbe. Un singolo campione non lo dice: lo dicono una serie di prove e la loro dispersione. Per questo gli strumenti di questa categoria memorizzano le letture, calcolano i valori medi ed estremi e confrontano ogni prova con le tolleranze impostate, dando un esito immediato senza che l’operatore debba leggere e interpretare un numero.
Lo stesso dato serve poi fuori dalla linea: i dati si scaricano su calcolatore attraverso le uscite previste dal costruttore, e diventano il documento del controllo — una serie di valori con la loro data, non un’annotazione a memoria. È il passaggio che trasforma la prova in tracciabilità: chi contesta un lotto contesta dei numeri, e i numeri vanno mostrati.
Non solo tappi: che cosa si prova su questi banchi
Il criterio non è l’oggetto, è la geometria: tutto ciò che si può bloccare da un lato e ruotare dall’altro può essere provato su questi strumenti. Oltre alle chiusure di bottiglie, flaconi e vasetti, rientrano nella pratica corrente le valvole e le manopole, di cui interessa la coppia di manovra, i componenti a innesto filettato e i pezzi meccanici di cui si vuole conoscere la coppia a cui cedono.
Il limite pratico è sempre lo stesso e va verificato prima di tutto il resto: il campione deve stare nel sistema di bloccaggio dello strumento e la coppia attesa deve rientrare nella portata scelta. Sono i due dati da cui parte la scelta, e sono riportati nelle schede.
Come scegliere lo strumento
| Se il vostro lavoro è… | La scelta ragionevole |
|---|---|
| Studiare il comportamento di una chiusura, con la scelta più ampia di modi di misura | SHIMPO serie TNC |
| Verificare a campione i lotti a bordo linea, con esito immediato sulle tolleranze | SHIMPO serie TNP |
| Provare campioni di piccolo diametro tenendo separati la base di lettura e il sensore | SHIMPO FG-7000TA |
| Misurare una forza di trazione o compressione, non una rotazione | Dinamometri meccanici |
| Trattenere o posizionare il pezzo durante una prova | Afferraggi, morse e attrezzature di prova |
La coppia è la controparte rotatoria della forza misurata dai dinamometri meccanici e digitali; per trattenere e posizionare il pezzo durante la prova ci si appoggia ad afferraggi, morse e attrezzature di prova. Questa famiglia fa parte della categoria forza, coppia, tensione e banchi prova.
Domande frequenti
È il prodotto di una forza per la sua distanza dal centro di rotazione: la stessa forza applicata più lontano dall’asse produce una coppia maggiore. Lo strumento non misura la rotazione, ma la reazione a quella rotazione: un elemento elastico interno si deforma in proporzione al momento applicato e un sensore ne traduce la deformazione in un valore.
Perché i due valori non coincidono. La coppia di chiusura è quella con cui il tappo è stato applicato; quella di apertura è quella che serve a riaprirlo, e dipende dal rilassamento della guarnizione, dal tempo trascorso, dalla temperatura e dal trasporto. Un contenitore può essere stato chiuso correttamente e aprirsi male, quindi la prova utile misura entrambe.
La ritenuta del picco trattiene sul display il valore massimo raggiunto durante la prova. La ritenuta del primo picco registra invece il valore rilevato nel momento in cui la coppia comincia a diminuire, cioè il distacco della chiusura: sulle aperture è il dato più significativo, perché l’attrito residuo della filettatura può far risalire la lettura dopo il cedimento.
Da tre cose che vengono prima della lettura: come è bloccato il campione, a che velocità si gira e quale istante della prova si considera il risultato. Il bloccaggio lo risolve il banco, l’istante lo risolvono i modi di misura, la velocità resta all’operatore. Per questo una procedura scritta vale quanto lo strumento.
Sì, se hanno la geometria adatta: tutto ciò che si può bloccare da un lato e ruotare dall’altro. Nella pratica corrente rientrano valvole e manopole, di cui interessa la coppia di manovra, i componenti a innesto filettato e i pezzi meccanici di cui si vuole conoscere la coppia a cui cedono. I limiti sono il diametro accettato dal sistema di bloccaggio e la portata dello strumento, indicati nelle schede.
La memoria interna e le uscite verso il calcolatore previste dal costruttore. Le letture registrate, con i valori medi ed estremi della serie e il confronto con le tolleranze impostate, si scaricano su PC e diventano una serie di valori con la loro data. È il passaggio che trasforma la prova in tracciabilità.
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