ITUB20154095A1

ITUB20154095A1 - Apparato magnetico

Info

Publication number: ITUB20154095A1
Application number: ITUB2015A004095A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Filosa; Matteo Cipolla; Giovanni Cosmai; Claudio Conti; Roberto Amboni
Original assignee: S P D S P A
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2017-04-01
Also published as: US10347407B2; EP3357075B1; EP3357075A1; WO2017056014A1; US20180301262A1

Description

DESCRIZIONE

"APPARATO MAGNETICO"

CAMPO DELL'INVENZIONE

Il presente trovato è relativo a un apparato magnetico

Più in particolare si riferisce a un apparato magnetico comprendente una superficie magnetizzabile configurata per ancorare amovibilmente uno o più elementi ferromagnetici.

La superficie magnetizzabile è definita almeno parzialmente dalle superfici libere di una pluralità di poli magnetici mutuamente accostati.

STATO DELLA TECNICA

I sistemi di bloccaggio magnetico (o apparati magnetici) sono apparecchiature destinate all'ancoraggio di materiale ferromagnetico durante le lavorazioni meccaniche con macchine utensili, nell'ambito di movimentazione di pezzi meccanici (manipolazione e/o sollevamento) o per il bloccaggio rapido di stampi .

Alcuni apparati magnetici, definiti 'elettropermanenti, comprendono una sezione magnetica (detta modulo magnetico elettropermanente), e un sistema elettronico di attivazione/disattivazione (detto unità di controllo).

Il modulo magnetico elettropermanente comprende una struttura portante in acciaio dolce, atta a contenere tutti i componenti interni e una o più espansioni polari in acciaio dolce, di forme e caratteristiche varie per adattarsi alle diverse esigenze. Le espansioni polari sono anche note come poli magnetici .

Ciascun polo magnetico presenta associati dei magneti permanenti e dei magneti invertibili. Ciascun magnete invertibile è accoppiato a un solenoide che è in grado di cambiare la polarità del magnete invertibile.

Quando il campo generato dai magneti permanenti e dal magnete invertibile si somma, la superficie magnetizzabile è attiva. Quando il campo dei magneti permanenti e di quelli invertibili si sottrae la superficie magnetizzabile è disattiva.

I solenoidi di attivazione sono controllati da un unità di controllo che comprende:

- un rettificatore bidirezionale di potenza controllato, che provvede ad alimentare opportunamente i solenoidi del modulo magnetico elettropermanente;

- uno o più pannelli di comando al fine di permettere all'operatore di attivare e disattivare il modulo magnetico elettropermanente;

- una logica di controllo di gestione del il sistema;

- un sistema di connessione elettrica, tipicamente un cavo, per permettere la connessione tra unità di controllo e modulo magnetico elettropermanente.

Il compito dell'unità di controllo è quello di attivare/disattivare il modulo magnetico elettropermanente, mediante operazioni di magnetizzazione, smagnetizzazione o inversione di polarità di una parte o della totalità dei magneti invertibili, contenuti all'interno del modulo stesso.

Fatto salvo il tempo necessario a completare le due operazioni di magnetizzazione, l'unità di controllo può essere elettricamente disconnessa dal modulo magnetico.

Sono anche noti altri apparati magnetici che funzionano in maniera differente.

Ad esempio sono noti degli apparati magnetici, formati da elettromagneti. In tal caso per ottenere la magnetizzazione della superficie magnetizzabile è necessario alimentare continuativamente delle bobine associate alla pluralità di poli magnetici che definiscono la superficie magnetizzabile.

Sono anche noti altri apparati magnetici, comunemente denominati a 'magneti permanenti' , Tali sistemi funzionano sfruttando il campo magnetico prodotto da magneti permanenti e che non richiedono l'ausilio di dispositivi elettrici per essere attivati .

L'azione magnetica del prodotto può essere attivata o disattivata attraverso una leva che modifica meccanicamente la combinazione tra ferro e magnete posta al di sotto della superficie magnetizzabile. E' il sistema più conosciuto e più diffuso per la movimentazione semplice di materiali ferrosi soprattutto perché non richiede alimentazione elettrica e manutenzione in genere.

In tutti i sistemi noti, la forza di ancoraggio/presa è funzione di molti parametri quali ad esempio:

- il traferro, ossia l'intercapedine d'aria presente tra la superficie magnetizzabile del modulo magnetico e la superficie del pezzo da ancorare, che dipende ad esempio dal grado di finitura superficiale dei pezzi;

- la temperatura;

- la natura del materiale da ancorare;

- lo spessore e forma geometrica del pezzo da ancorare.

I principali produttori di moduli magnetici, forniscono una moltitudine di diagrammi che indicano il variare della forza in maniera più o meno precisa al variare di uno dei precedenti parametri ,

Questo metodo dovrebbe permettere ad un operatore addestrato di lavorare sempre in perfetta sicurezza.

Purtroppo, mentre per alcune condizioni di "derating" (diminuzione della forza di ancoraggio del modulo magnetico) è semplice verificare l'eventuale perdita di forza ad essa associata, come ad esempio nel caso si sollevi un materiale a bassa permeabilità magnetica di cui si disponga della caratteristica di forza, diverso è il caso del dover stimare il traferro che può formarsi tra il dispositivo magnetico ed il pezzo da ancorare.

Ancora più complesso è il caso in cui la geometria del pezzo da ancorare non sia sempre la stessa, ed il pezzo non sia perfettamente accoppiabile alla geometria del modulo magnetico.

In particolare, se la copertura del modulo magnetico è solo parziale e/o lo spessore del pezzo da ancorare varia lungo la superficie di ancoraggio, la determinazione della forza suddetta risulta estremamente complessa, se non impossibile, con i soli grafici di derating.

Ciò può causare notevoli rischi per gli operatori.

Inoltre, se il modulo magnetico è utilizzato per 1'ancoraggio di pezzi in lavorazione, uno spostamento indesiderato può causare difetti nella lavorazione finale derivanti dallo spostamento indesiderato del pezzo, o incidenti.

Nel caso invece il modulo magnetico sia utilizzato per l'ancoraggio di uno stampo, si possono creare dei problemi rilevanti durante la fase di iniezione.

RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

Scopo del presente trovato è quello di risolvere gli inconvenienti tecnici della tecnica nota.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di fornire un apparato magnetico in grado di misurare la forza effettivamente sviluppata dal modulo magnetico sul pezzo da ancorare, e in grado di rendere disponibile ad un operatore o ad unità di controllo del modulo magnetico, un dato relativo alla forza effettivamente sviluppata.

Ciò può semplificare la gestione di condizioni in cui si hanno combinazioni più o meno complesse di differenti indici di derating .

Questo ed altri scopi sono raggiunti da un apparato magnetico realizzato conformemente alle annesse rivendicazioni.

Vantaggiosamente le informazioni ottenute tramite il presente trovato, possono essere utilizzate in combinazione con altri sistemi di sicurezza al fine di evitare operatività improprie.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'innovazione risulteranno evidenti dalla descrizione di una forma preferita ma non esclusiva del dispositivo, illustrata a titolo esemplificativo e quindi non limitativo nei disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista prospettica parzialmente sezionata di un modulo magnetico di un apparato magnetico secondo il presente trovato;

la figura 2 è una sezione parziale presa lungo la linea II-II di figura 1;

la figura 3 è una sezione parziale presa lungo la linea III-III di figura 1;

la figura 4 è una vista ingrandita della porzione racchiusa all'interno del cerchio in figura 3;

la figura 5 è una vista prospettica una differente forma di realizzazione del modulo magnetico di figura 1;

la figura 6 è una sezione parziale presa lungo la linea VI-VI di figura 1;

la figura 7 è una vista ingrandita del particolare racchiuso nel cerchio di figura 6;

la figura 8 e la figura 9 sono due diagrammi schematici che illustrano due diverse logiche di determinazione di una forza magnetica generata dall'apparato di figura 1; e

la figura 10 mostra una possibile configurazione alternativa di un polo magnetico con cui è realizzato l'apparato secondo il presente trovato.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

Con riferimento alle figure citate viene mostrato un apparato magnetico indicato complessivamente con il numero di riferimento 1.

L'apparato magnetico 1 illustrato nella figura 1, comprendente una superficie magnetizzabile 2 elettro-permanente configurata per ancorare amovibilmente un elemento ferromagnetico (non mostrato).

Nella presente descrizione, per semplicità, si utilizzerà il termine 'un elemento ferromagnetico' , che può essere inteso sia come un singolo elemento, oppure come un gruppo di uno o più elementi ferromagnetici trattati contemporaneamente dall'apparato magnetico.

L'elemento elettromagnetico destinato ad essere bloccato dalla superficie magnetizzabile 2 può essere ad esempio uno stampo per iniezione, un pezzo da lavorare su di una macchina a controllo numerico, un elemento destinato ad essere movimentato fra differenti zone di un area di lavoro, un gruppo di elementi ferromagnetici ecc.

L'apparato magnetico 1 comprende e una pluralità di poli magnetici 3 associati alla superficie magnetizzabile 2 con polarità nord N, sud S alternata.

Come si vede dalla figura 2, due poli magnetici nord N e sud S limitrofi possono essere cortocircuitati tramite una carcassa 20 dell'apparato magnetico 1, che può essere realizzata in materiale ferromagnetico (ad esempio acciaio dolce). Nell'esempio i diversi poli magnetici sono vincolati tramite viti proprio alla carcassa 20.

Ciascun polo magnetico 3 è dotato di una propria superficie libera 4 che risulta parte della superficie magnetizzabile 2.

In sostanza la superficie magnetizzabile 2 risulta almeno parzialmente definita dalle superfici libere 4 reciprocamente affiancate della pluralità dei poli magnetici 3 dell'apparato magnetico 1.

Nell'esempio illustrato in figura 1, fra i vari poli magnetici 3, e fra i poli magnetici 3 e la carcassa 20 dell'apparato 1, sono previsti degli spazi 21 che possono essere riempiti da una opportuna resina (non mostrata, per semplicità, in figura 1), in modo che la superficie magnetizzabile 2 risulti sostanzialmente piana ed omogenea.

In questo modo si evita l'accumulo di sporco e residui di qualsiasi tipo fra i diversi poli della superficie magnetizzabile 2, che risulta quindi superficialmente priva di interstizi o fessure.

Secondo delle forme di realizzazione alternative gli spazi 21 possono essere occupati anche uno o più lamierini realizzati a filo con la superficie libera dei poli magnetici 3, o leggermente ribassati rispetto a quest'ultima. Al di sotto dei lamierini è comunque possibile prevedere della resina, come nei casi precedenti. C'è da dire che in presenza di detti lamierini, le bobine 6 possono essere posizionate al di sopra di questi ultimi .

In una differente realizzazione la superficie magnetizzabile 2, può essere ricavata in un unico pezzo metallico. In questo caso gli alloggiamenti per le bobine e/o per i magneti necessari al funzionamento dell'apparato possono essere al di sotto della superficie magnetica 2 ad esempio tramite scanalature profonde.

In tal caso la connessione in materiale ferromagnetico che interconnette i diversi poli magnetici e che sostanzialmente sostituisce la resina, deve essere tale da avere il minimo spessore possibile. Tutto ciò per garantire al contempo sia la strutturalità meccanica che la minima conduzione di flusso magnetico tra i poli. La minima conduzione di flusso magnetico tra i poli permette di non influenzare sensibilmente il campo magnetico generato dai poli magnetici 3.

Come si può notare dalla figura 1, tutti i poli magnetici 3 che formano la superficie magnetizzabile 2, prevedono sulla propria superficie libera delle aree di misurazione 5.

In particolare ciascun polo magnetico 3 della superficie magnetizzabile 2, prevede sulla propria superficie libera 4, quattro aree di misurazione 5, ma ne bastano anche solo due come mostrato nella forma di realizzazione di figura 10 che sarà descritta in seguito.

In forme di realizzazione alternative è possibile prevedere che solo una parte dei poli magnetici 3 della superficie magnetizzabile 2, preveda delle aree di misurazione 5 configurate come qui descritto, ad esempio solo i dodici poli magnetici periferici.

A ciascuna area di misurazione 5 è associato almeno un elemento sensore 6 atto a rilevare un flusso magnetico uscente da dalla rispettiva area di misurazione.

L'elemento sensore 6 può essere ad esempio un qualsiasi sistema o gruppo di sistemi in grado di rilevare direttamente o indirettamente il campo magnetico. Ad esempio esso può essere un sensore HALL che misurano direttamente B. Tali sensori tuttavia per poter essere collocati sul polo magnetico 3, necessitano della creazione di un traferro nel circuito che può diminuire la performance dell'apparato magnetico.

In via preferenziale, come è possibile rilevare dall'analisi della figura 4, l'elemento sensore comprende almeno una bobina 6 atta rilevare un flusso magnetico che attraversa detta area di misurazione 5 almeno durante un transitorio di attivazione della superficie magnetizzabile 2.

C'è da dire che nell'esempio ciascuna bobina 6 che circonda la rispettiva area di misurazione 5 è formata da due spire. Ovviamente la bobina 6 potrà essere formata anche solo da una spira, oppure da un numero di spire maggiore o minore a seconda delle esigenze di progetto.

Con una bobina 6 formata da più spire è possibile ottenere valori di tensione indotta di entità tale che non possa essere alterata sensibilmente dai rumori tipicamente presenti negli ambienti in cui si opera.

Come si vede in figura 3, almeno una parte del perimetro di ciascuna area di misurazione 5 è delimitata da un canale 7 realizzato nel polo magnetico 3, e che alloggia almeno una parte della bobina 6. Il canale 7 è aperto sulla superficie libera 4 del polo magnetico 3 e questa configurazione rende particolarmente semplice il posizionamento delle bobine 6.

In particolare solo una parte (circa la metà) della bobina 6 risulta inserita nel canale 7, mentre l'atra parte di essa avvolge esternamente quella parte del polo magnetico 3 situata perimetralmente a ciascuna area di misurazione 5.

C'è da dire che all'interno del canale 7, parte delle differenti bobine associate alle quattro aree di misurazione del magnete possono risultare sovrapposte o affiancate.

Il modo più semplice per realizzare il canale 7 è quello di realizzare una scanalatura (ad esempio per asportazione di truciolo) sulla superficie libera del polo magnetico 3, La configurazione ottimale della scanalatura (ovvero quella che massimizza la superficie delle aree di misurazione 5 e permette una ottimale suddivisione della superficie del polo magnetico 3), può essere la configurazione a croce mostrata nelle figure dalla 1 alla 4.

Infatti con due fresate perpendicolari ai lati del polo magnetico 3, che si incrociano al centro di quest'ultimo, è possibile suddividere la sua superficie libera 4 in quattro aree di misurazione 5, ottenendo un ottima copertura con una lavorazione davvero semplice.

Ovviamente le aree di misurazione 5 potranno prevedere una forma diversa, come quella rettangolare illustrata nella già citata figura 10. Tuttavia la forma e la superficie dell'area di misurazione potrà essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche e anche della forma della superficie libera 4 dei poli magnetici .

I poli magnetici infatti potrebbero avere una forma circolare, rettangolare, o di qualsiasi altra conformazione a seconda delle esigenze. L'importante è però che siano previste almeno due aree di misurazione su almeno una parte dei poli magnetici che definiscono almeno parzialmente la superficie magnetizzabile 2.

Una forma di realizzazione particolarmente efficace delle aree di misurazione 5, è quella rappresentata nella forma di realizzazione delle figure 5-7.

In tali figure, per indicare parti funzionalmente simili a quelle già descritte, verranno utilizzati gli stessi riferimenti numerici già usati in precedenza. Pertanto tali parti non verranno descritte nuovamente.

In questo caso il sistema di misurazione può comprendere una bobina 6 a sezione circolare posta nel baricentro di ciascuna di quattro sezioni in cui è stata divisa la superficie del polo magnetico 3. La sezione della bobina può ovviamente essere qualsiasi, ad esempio quadra.

Nella forma di realizzazione di figura 6, si nota che il canale 7 in cui è alloggiata la bobina è ricavato tra la superficie perimetrale di un foro 9 realizzato nel polo magnetico e la superficie perimetrale di un nucleo 10 ferromagnetico alloggiato proprio nel foro 9.

Il nucleo ferromagnetico 10 può essere avvitato (o fissato in altro modo) all'interno del foro 9, e vantaggiosamente la testa 12 del nucleo ferromagnetico è allineata alla superficie libera 4 del polo magnetico 3.

La bobina 6 può essere avvolta al nucleo ferromagnetico 10, ad esempio in corrispondenza di un suo ribassamento superficiale 11.

Come si vede dalla figura 5, ciascun polo magnetico 3 può prevedere quattro aree di misurazione 5, la cui superficie coincide con quella della testa 12 del nucleo ferromagnetico 10, Ciascun nucleo ferromagnetico 10 è posizionato in corrispondenza di un baricentro di un settore del polo magnetico 3.

In questo modo effettuando la misura del flusso in maniera baricentrica è possibile estendere tutta la misura alla relativa area di cui è baricentro il sensore piuttosto che utilizzare delle interpolazioni per calcolare l'andamento del flusso superficiale,

C'è da notare che ciascun foro 9 in cui è alloggiato il nucleo ferromagnetico 10, è connesso da un canale ausiliario 7A sfociante sul lato del polo magnetico 3, e che consente la connessione elettrica della bobina 6,

Come gli spazi 21, anche i canali 7 di tutte le forme di realizzazione (e i canali ausiliari 7A) possono essere riempiti di resina 13, al fine di creare un piano magnetizzabile 2 di superficie regolare.

La resina può ad esempio essere del tipo epossidico.

A completamento della descrizione degli apparati magnetici sopra descritti, si sottolinea che ciascun polo magnetico 3 può essere del tipo noto come elettro-permanente (come ben visibile nelle figure 2 e 6).

In tal caso ciascuno dei poli magnetici 3 può comprende un nucleo 3A associato ad almeno un magnete invertibile 15 accoppiato a una bobina di inversione 16, e almeno un magnete permanente 18 (nel caso in figura 4, uno per ogni lato del polo) anch'esso associato a detto nucleo 3A.

Il campo magnetico generato dall'almeno un magnete invertibile 15 è sostanzialmente uguale alla somma dei campi magnetici generati dai magneti permanenti 18.

Cosi, quando il campo magnetico generato dal magnete invertibile si oppone a quello generato dai magneti permanenti la superficie magnetizzabile 2 risulta neutra. Quando invece il campo magnetico del magnete invertibile si somma a quello dei magneti permanenti, la superficie magnetizzabile risulta magnetizzata, e quindi in grado di esercitare una forza magnetica di attrazione di un materiale ferromagnetico.

C'è da dire che l'apparato secondo il presente trovato può prevedere sistemi di generazione del campo magnetico differenti da quelli sopra illustrati. Ad esempio esso può essere del tipo a elettromagneti e quindi ciascuno dei poli magnetici 3 può comprendere un nucleo associato ad una bobina di magnetizzazione che genera un campo magnetico solo quando questa risulta attraversata da corrente elettrica e quindi attiva.

Alternativamente è possibile prevedere un apparato magnetico del tipo a magneti permanenti in cui i poli magnetici 3 possono essere associati ad un magnete permanente e ad un sistema meccanico (ad esempio a leva) atto a modificare la combinazione tra un materiale ferromagnetico e il magnete permanente in corrispondenza della superficie magnetizzabile, in modo da magnetizzarla o meno.

Tramite il sistema descritto sopra nelle sue diverse varianti, è possibile analizzare e misurare la forza prodotta da una superficie magnetizzabile 2 o da sottosezioni di essa. In particolare, il sistema in oggetto prevede 1'integrazione di una molteplicità di sensori di flusso, realizzati con semplici spire annegate nel circuito magnetico di almeno una parte dei poli magnetici della superficie magnetizzabile. Ciò permette di ottenere un profilo di forza ben dettagliato associato ad uno specifico pezzo da ancorare ed ad una specifica superficie magnetizzabile di ancoraggio.

Il funzionamento del trovato è evidente per un tecnico del ramo ed è sostanzialmente il seguente.

Con riferimento ad esempio alla figura 1, si può notare che eventuale pezzo di materiale ferromagnetico posto sulla superficie magnetizzabile 2, quando attiva, forma un percorso preferenziale di passaggio per il flusso magnetico dai poli nord ai poli sud. La forza di ancoraggio sarà funzione dell'entità del flusso che attraversa il sistema.

In particolare, supponendo che il flusso che attraversa detti poli magnetici 3 in prossimità della loro superficie libera 4, sia pari a 0, e supponendo tale flusso uniforme, è possibile calcolare la relativa induzione magnetica mediante la formula:

RI: B=0/S

dove B è l'induzione magnetica e S è la superficie di attraversamento del flusso.

Conosciuto B, è possibile calcolare la densità di forza superficiale P mediante semplici relazioni legate al B<2>e note in letteratura ad es:

R2: Ρ=Β<2>/2μ0

Ciascuna bobina 6, durante la fase di attivazione della superficie magnetizzabile 2, genererà ai suoi capi una tensione proporzionale alla variazione di flusso magnetico concatenato con essa.

Ciascuna bobina 6 misura quindi il flusso magnetico che passa per la rispettiva area di misurazione 5 localizzata sulla superficie libera 4 del relativo polo magnetico 3.

La tensione può essere ricavata tramite la legge di Lenz-Newman;

R3: e(t)=-n (30)/3t

dove e(t) è la tensione generata, n è il numero di spire da cui la bobina 6 è formata, e (30)/3t è la derivata rispetto al tempo del flusso concatenato con la bobina 6 che attraversa la superficie di misurazione 5.

L'inversione di tale relazione permette di calcolare il flusso magnetico 0 che attraversa ognuna delle aree di misurazione 5 sopra descritte.

Noto il flusso si calcola l'induzione B dalla relazione RI,

Noto B, la densità di forza superficiale P si ricava ad esempio tramite la formula R2,

La densità di forza superficiale P, moltiplicata per la superficie dell'area di misurazione 5 fornisce il valore della forza esercitata dal polo magnetico in corrispondenza di ogni sezione,

Tali operazioni vengono effettuate ad esempio tramite un calcolatore MC che rende disponibile ad un operatore o ad un unità di controllo associata al modulo magnetico 1, un segnale legato alla forza calcolata come sopra.

Il segnale può essere un valore della forza esercitata dal piano, e visualizzato su di un display associato al modulo 1, un segnale di allarme o un altro segnale visivo e interpretabile opportunamente da un operatore.

La presenza di almeno due aree di misurazione 5 associate ad ogni polo magnetico 3, permette di calcolare la forza prodotta da ciascuna partizione di quest'ultimo in maniera estremamente accurata.

Ciò è particolarmente utile specialmente nel caso in cui il polo magnetico sia coperto solo parzialmente dal pezzo ferromagnetico in lavorazione e/o lo spessore del pezzo da ancorare o il traferro vari lungo la superficie del polo magnetico.

In sostanza il presente trovato rende disponibile un metodo di rilevazione della forza di ancoraggio esercitata su di un elemento ferromagnetico da una superficie magnetizzabile 2 almeno parzialmente definita dalle superfici libere 4 di una pluralità di poli magnetici 3, comprendente la fase di rilevare un flusso magnetico uscente da almeno due aree di misurazione 5 distinte della superficie libera 4 di almeno una parte dei poli magnetici 5, e associare (ad esempio tramite le relazioni sopra descritte) a detto flusso magnetico un valore della forza esercitata dalla superficie magnetizzabile 2 sull'elemento ferromagnetico .

Come già accennato gli apparati magnetici 1 possono comprendere un circuito come quello rappresentato in figura 7.

Qui ciascuna bobina 6 è indicata come CI. Cn, Ogni bobina è connessa ad un rispettivo amplificatore Al. An che provvede a leggere la tensione indotta ai capi di ogni bobina installata sui poli magnetici, ed amplificarla.

Successivamente ciascuno dei segnali così ottenuti viene filtrato e/o limitato in banda (FI, Fn) e reso disponibile ad un convertitore analogico digitale CAD.

I segnali debitamente convertiti in forma numerica vengono poi processati dal calcolatore MC.

II microcalcolatore MC è l'elaboratore numerico in grado di effettuare i calcoli indicati nelle relazioni RI, R2, R3 etc (o altre simili e note in letteratura) ed configurato per calcolare fisicamente i valori delle forze proprio tramite tali relazioni.

Le forze così ottenute possono essere rese disponibili ad un operatore e/o macchina utensile in forma integrale (somma di tutte le forze ottenute dai vari coil di sensing) oppure sotto forma matriciale per permettere la gestione del profilo bidimensionale di forza derivante dalla specifica operazione di ancoraggio .

Differentemente dal circuito sopra descritto, quello di figura 8, processa la serie dei segnali provenienti dalle differenti bobine CI. Cn.

Il circuito di figura 8 risulta meno complesso di quello precedentemente descritto, cosi come meno complessa è la realizzazione fisica del sistema.

In questo caso le bobine CI. Cn sono semplicemente collegate in serie (modulo logico ), così da ottenere un unico segnale di forza pari alla somma degli n costituenti.

Con tale architettura non è però possibile determinare il profilo bidimensionale della distribuzione di forza.

Il circuito descritto risulta comunque molto utile per ottenere il valore totale della forza.

In sostanza i circuiti sopra discussi rendono disponibile un metodo di calcolo in cui forza di ancoraggio è rilevata leggendo un segnale ricavato da una pluralità di bobine 6 ciascuna associata a una di dette aree di misurazione 5, in cui il segnale derivante da ciascuna bobina 6 è separatamente amplificato Al, An, filtrato FI, Fn e convertito in digitale CAD, prima di essere elaborato da un calcolatore MC.

E' anche reso disponibile un metodo in cui il segnale di tutte le bobine 6 viene sommato S, amplificato A, filtrato F e convertito in digitale CAD prima di essere elaborato da un calcolatore MC.

A partire dalle misure di flusso ricavate è anche possibile utilizzare delle interpolazioni bidimensionali per trovare i valori di flusso nei punti non misurati partendo da quelli misurati, oppure fittare, con metodi di regressione, funzioni di forma nota nei punti calcolati al fine di determinare i parametri di suddette funzioni.

Le forme di realizzazione descritte risultano particolarmente utili ad esempio nel caso si voglia sollevare una massa di materiale ferromagnetico.

In questo caso l'indicazione della la forza di presa sviluppata dalla superficie magnetizzabile 2 può essere processata congiuntamente, ad esempio, all'informazione di peso della massa ferrosa ottenuta da una cella dinamometrica. Ciò può permettere la generazione di un segnale positivo nel caso in cui esistano tutte le condizioni di sicurezza, e di un segnale negativo in caso contrario.

Altro, ma non ultimo, possibile campo di applicazione è il settore delle macchine utensili dove conoscere la forza di ancoraggio del pezzo che bisogna lavorare, potrebbe permettere, congiuntamente all'utilizzo di altre tecnologie di analisi, di gestire automaticamente i parametri di taglio ed evitare situazioni di pericolosità dovuti al distacco della massa in lavorazione, o al suo spostamento.

Sono state descritte varie forme di realizzazione dell'innovazione, ma altre potranno essere concepite sfruttando lo stesso concetto innovativo.

Ad esempio il numero di partizioni (o aree di misurazione 5) può essere adattato in funzione della migliore risoluzione richiesta per la specifica applicazione. Inoltre la forma delle partizioni può essere qualsiasi e non necessariamente rettangolare, quadrata, circolare o comunque ripetibile.

Come visto infatti la procedura di calcolo è indipendente dalla forma della area di misurazione 5, e della relativa superficie sottesa.

Potrebbero, ad esempio, esistere applicazioni ove le aree di misurazione 5 di alcuni poli magnetici possono essere diverse dalle superfici di misurazione di altri poli magnetici appartenenti alla stessa superficie magnetizzabile. Ad esempio è possibile prevedere dei poli magnetici con aree di misurazione 5 più grandi in prossimità del centro della superficie magnetica 2, e con aree di misurazione più piccole (e quindi che offrono una lettura più precisa) in zone periferiche della superficie magnetizzabile 2.

Ciò ad esempio per tener conto del fatto che è più probabile che i poli centrali della superficie magnetizzabile siano completamente coperti, mentre quelli esterni rischiano di essere meno coperti in funzione della geometria del pezzo da ancorare.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparato magnetico (1) comprendente una superficie magnetizzabile (2) configurata per ancorare amovibilmente un elemento ferromagnetico, e una pluralità di poli magnetici (3) ciascuno dotato di una propria superficie libera (4), la superficie magnetizzabile (2) essendo almeno parzialmente definita dalle superfici libere (4) reciprocamente affiancate di detta pluralità di poli magnetici (3), caratterizzato dal fatto che almeno una parte di detti poli magnetici (3) prevede sulla propria superficie libera almeno due aree di misurazione (5), ciascuna area di misurazione (5) essendo associata ad almeno un elemento sensore (6) atto a rilevare un flusso magnetico uscente da detta area.
2. Apparato magnetico (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui l'elemento sensore comprende almeno una bobina (6) atta rilevare un flusso magnetico che attraversa detta area di misurazione (5) almeno durante un transitorio di attivazione della superficie magnetizzabile.
3. Apparato magnetico (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno una parte del perimetro dell'area di misurazione (5) è delimitata da un canale (7) realizzato nel polo magnetico (3) che alloggia almeno una parte della bobina (6), il canale (7) essendo aperto su detta superficie libera (4) del polo magnetico (3).
4. Apparato magnetico (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui il canale (7) è definito da una scanalatura realizzata sulla superficie libera del polo magnetico, e/o in cui la scanalatura ha forma di croce e divide la superficie libera (4) del polo magnetico (3) in quattro aree di misurazione (5).
5. Apparato magnetico (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui il canale (7) è ricavato tra la superficie perimetrale di un foro (9) realizzato nel polo magnetico e la superficie perimetrale di un nucleo (10) ferromagnetico alloggiato nel foro, e/o in cui il nucleo ferromagnetico (10) è avvitato in detto foro (9), e/o in cui la bobina (6) è avvolta al nucleo ferromagnetico (10) in corrispondenza di un suo incavo superficiale (11) e/o in cui la testa (12) del nucleo ferromagnetico è allineata alla superficie libera (4) di detto polo e/o in cui il nucleo ferromagnetico (10) è posizionato in corrispondenza di un baricentro di un settore del polo magnetico (3).
6. Apparato magnetico (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui all'interno del canale è disposta una resina (13) di isolamento.
7. Apparato magnetico (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui ciascuno di detti poli magnetici (3) comprende un nucleo (3A) associato ad almeno un magnete invertibile (15) accoppiato a una bobina di inversione (16), e almeno un magnete permanente (18) anch'esso associato a detto nucleo (3A) e/o in cui il campo magnetico generato dall'almeno un magnete invertibile (15) è sostanzialmente uguale al campo magnetico generato dall'almeno un magnete permanente (18).
8. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui ciascuno di detti poli magnetici (3) comprende un nucleo associato ad una bobina di magnetizzazione, e/o in cui ciascuno di detti poli magnetici (3) è associato ad un magnete permanente e ad un sistema meccanico atto a modificare la combinazione tra un materiale ferromagnetico e il magnete permanente in corrispondenza di detta superficie magnetizzabile.
9. Metodo di rilevazione della forza di ancoraggio esercitata su di un elemento ferromagnetico da una superficie magnetizzabile (2) almeno parzialmente definita dalle superfici libere (4) di una pluralità di poli magnetici (3), comprendente la fase di rilevare un flusso magnetico uscente da almeno due aree di misurazione (5) distinte della superficie libera (4) di almeno una parte dei poli magnetici (5), e associare a detto flusso magnetico un valore della forza esercitata dalla superficie magnetizzabile (2) sull'elemento ferromagnetico.
10. Metodo secondo la rivendicazione precedente in cui detta forza di ancoraggio è rilevata leggendo un segnale ricavato da una pluralità di bobine (6) ciascuna associata a una di dette aree di misurazione (5), e/o in cui il segnale derivante da ciascuna bobina (6) è separatamente amplificato (Al, An), filtrato (FI, Fn) e convertito in digitale (CAD), prima di essere elaborato da un calcolatore (MC), e/o in cui il segnale di tutte le bobine (6) viene sommato (S), amplificato (A), filtrato (F) e convertito in digitale (CAD) prima di essere elaborato da un calcolatore (MC).