Un’analisi tecnica su cortocircuiti, infiltrazioni di liquido, incapsulamento elettronico e tenuta dei sensori utilizzati sui cilindri idraulici per stampi a iniezione
Introduzione
Quando un sensore montato su un cilindro idraulico smette di funzionare, la prima ipotesi è spesso che il componente elettronico sia semplicemente difettoso.
Un’analisi tecnica dei sensori restituiti da un Cliente mostra però quanto sia importante andare oltre il semplice sintomo e individuare la causa reale del guasto.
Nel caso analizzato, i test funzionali hanno permesso di distinguere due problematiche differenti:
- un sensore MSU3 con un probabile cortocircuito;
- alcuni sensori MSA/MSB con evidenti tracce di infiltrazione di liquido all’interno del corpo.
L’analisi ha evidenziato che il problema non era necessariamente riconducibile all’elettronica in sé, ma anche al modo in cui il circuito era stato incapsulato e protetto dall’ambiente esterno.
1. Quando un sensore smette di funzionare, bisogna cercare la causa
I sensori di posizione permettono al sistema di controllo dello stampo di verificare la posizione del cilindro idraulico.
In un’applicazione industriale, quindi, un guasto del sensore può provocare:
- perdita del segnale di posizione;
- arresto del ciclo;
- difficoltà nella diagnosi del cilindro;
- necessità di sostituire il componente;
- tempi di fermo macchina.
Per questo motivo, sostituire semplicemente il sensore non è sempre sufficiente.
Se più sensori presentano problemi simili, è necessario chiedersi:
Perché il sensore si è guastato?
L’analisi delle cause è particolarmente importante quando il guasto è associato a condizioni ambientali come presenza di olio, liquidi di rilascio, umidità o contaminanti.
La filosofia è la stessa applicata oggi da Vega nell’analisi dei problemi sui sensori: un sensore guasto può essere solamente il sintomo di un problema più ampio.
2. Il primo caso: un sensore MSU3 con possibile cortocircuito
Nel rapporto tecnico, il sensore MSU3 è stato inizialmente considerato affetto da un possibile cortocircuito.
I test funzionali eseguiti successivamente hanno però fornito risultati positivi. Durante l’apertura del contenitore elettronico sono stati osservati alcuni elementi particolarmente significativi:
- alcuni fili non risultavano completamente inglobati nella plastica di riempimento;
- erano presenti tracce di ruggine;
- era stata osservata la possibile penetrazione di liquido di rilascio;
- il liquido avrebbe potuto raggiungere l’elettronica e provocare il cortocircuito.
Questo porta a una considerazione importante.
Il problema non deve essere necessariamente ricercato nel circuito elettronico.
Può essere invece nella protezione del circuito dall’ambiente esterno.
3. L’importanza dell’incapsulamento dell’elettronica
Un sensore destinato a lavorare su un cilindro idraulico deve essere adeguatamente protetto.
Il circuito elettronico viene infatti inserito all’interno di un corpo che deve proteggerlo da:
- liquidi;
- umidità;
- contaminazione;
- agenti presenti nello stampo;
- sollecitazioni derivanti dall’ambiente di lavoro.
Nel caso analizzato, l’indagine ha evidenziato una possibile adesione incompleta tra il contenitore e il materiale di riempimento.
Inoltre, alcuni conduttori risultavano troppo lunghi e non completamente ricoperti dal materiale di incapsulamento.
Questo può creare un punto debole.
Se esiste uno spazio non correttamente protetto, un liquido può potenzialmente raggiungere il circuito elettronico.
4. Fili troppo lunghi: un dettaglio costruttivo che può diventare importante
Uno degli elementi individuati dall’analisi riguarda la lunghezza dei fili.
Se i conduttori sporgono oltre il livello previsto dal materiale di incapsulamento, la copertura dell’elettronica può risultare incompleta.
Il rapporto tecnico identifica infatti come una delle cause la presenza di fili troppo lunghi e non completamente inglobati.
Questo è un buon esempio di come un dettaglio apparentemente secondario possa avere conseguenze importanti sull’affidabilità di un componente elettronico.
Non basta quindi scegliere un circuito elettronico corretto.
È necessario anche garantire che il processo di assemblaggio protegga completamente tutte le parti sensibili.
5. Le azioni correttive individuate
L’analisi non si è limitata all’identificazione del problema.
Sono state definite anche alcune azioni correttive.
Tra queste:
- rivedere i parametri di iniezione del materiale di incapsulamento;
- migliorare il taglio e l’altezza dei fili, in modo da garantire una copertura completa;
- valutare l’utilizzo di guide sul contenitore, per mantenere correttamente posizionato il circuito;
- garantire uno spazio sufficiente attorno al circuito affinché il materiale di riempimento possa inglobarlo correttamente.
La soluzione, quindi, non consisteva semplicemente nel modificare l’elettronica.
Era necessario migliorare il processo di produzione e incapsulamento del sensore.
6. Il secondo problema: liquido all’interno dei sensori MSA/MSB
L’analisi di altri sensori MSA/MSB ha evidenziato una situazione ancora più chiara.
All’interno dei contenitori erano presenti:
- liquido;
- depositi;
- tracce di contaminazione.
In uno dei sensori MSA è stato inoltre rilevato il distacco del cavo di alimentazione.
Sono stati osservati anche segni compatibili con una possibile apertura forzata nelle zone di giunzione tra corpo e coperchio.
Anche in questo caso, quindi, la domanda principale non è soltanto:
“Il sensore funziona?”
ma:
“Come è stato possibile che il liquido arrivasse all’interno del sensore?”
7. La tenuta tra corpo e coperchio
Dall’analisi è emersa la possibilità di una tenuta insufficiente o discontinua del sigillante nella zona di contatto tra corpo e coperchio.
Il rapporto precisa tuttavia che non era possibile stabilire con assoluta certezza l’origine dell’apertura, poiché non si poteva escludere che alcuni sensori fossero stati precedentemente aperti.
Questo punto è tecnicamente importante.
Un’analisi seria di un componente restituito deve distinguere tra:
- causa dimostrata;
- causa probabile;
- possibile causa esterna;
- evidenza non conclusiva.
Non tutte le anomalie osservate permettono infatti di stabilire una causa unica con certezza.
8. Perché l’infiltrazione di liquido è così importante
La presenza di liquido all’interno di un sensore può creare diversi problemi.
A seconda della natura del liquido e del tipo di elettronica, può provocare:
- cortocircuiti;
- corrosione;
- alterazione dei contatti;
- deterioramento dei collegamenti;
- perdita intermittente del segnale;
- guasto permanente.
Nel caso analizzato, la presenza di liquido e depositi all’interno dei sensori costituiva un’evidenza importante per orientare l’indagine verso il sistema di protezione e tenuta.
9. Le azioni correttive sulla tenuta
Per i sensori MSA/MSB, il rapporto tecnico indicava due principali direzioni di intervento:
- migliorare l’applicazione del sigillante lungo il sensore;
- individuare eventuali punti attraverso i quali il liquido può penetrare all’interno del corpo.
Questo approccio è fondamentale.
Migliorare soltanto la quantità di sigillante non è necessariamente sufficiente.
Bisogna prima capire dove e come il liquido riesce a penetrare.
10. Dal componente al sistema
Questo caso dimostra un principio importante nell’ingegneria dei cilindri idraulici:
L’affidabilità di un sensore dipende anche dall’ambiente nel quale viene installato e dal modo in cui viene integrato nel cilindro.
Un sensore può essere elettricamente perfettamente funzionante e tuttavia non essere affidabile nel lungo periodo se:
- l’incapsulamento non è completo;
- esistono conduttori non adeguatamente protetti;
- la tenuta del corpo non è continua;
- il liquido può raggiungere l’elettronica;
- il sensore viene esposto a condizioni ambientali non previste.
La progettazione deve quindi considerare contemporaneamente elettronica, meccanica, tenuta e ambiente di lavoro.
11. Perché la diagnosi della causa è più importante della semplice sostituzione
Immaginiamo che un sensore smetta di funzionare.
La soluzione più immediata è:
sensore guasto → sostituzione → macchina nuovamente operativa.
Ma se la causa reale è un’infiltrazione di liquido, il nuovo sensore potrebbe essere sottoposto alla stessa condizione.
Il problema potrebbe quindi ripresentarsi.
Un’analisi della causa permette invece di intervenire sul problema alla radice:
sensore guasto
↓
analisi del componente
↓
identificazione del liquido o del cortocircuito
↓
analisi di incapsulamento e tenuta
↓
azione correttiva sul processo
↓
riduzione del rischio di nuovi guasti
È questo il valore di una vera analisi tecnica.
12. Il ruolo dei test funzionali
Un altro elemento interessante del rapporto riguarda i test.
Nel caso dell’MSU3, i test funzionali hanno dato esito positivo nonostante l’ipotesi iniziale di cortocircuito. Questo ha portato all’apertura del sensore e all’analisi fisica del componente.
Questo dimostra perché, quando possibile, è utile combinare:
- test elettrico;
- ispezione visiva;
- apertura del componente;
- analisi delle condizioni interne;
- verifica delle modalità di guasto.
Un semplice test “funziona/non funziona” spesso non è sufficiente per individuare la causa di un guasto.
13. Cosa insegna questo caso ai progettisti di stampi
Per chi progetta stampi a iniezione, questo caso offre alcune indicazioni pratiche.
1. Il sensore non deve essere considerato un componente isolato
Deve essere valutato insieme al cilindro e all’ambiente di installazione.
2. La protezione dall’ambiente è fondamentale
Olio, liquidi di processo e altri contaminanti possono compromettere l’affidabilità dell’elettronica.
3. L’incapsulamento deve essere completo
Conduttori, circuito e punti di collegamento devono essere adeguatamente protetti.
4. La tenuta deve essere continua
Una discontinuità nel sigillante può creare un potenziale percorso di infiltrazione.
5. I guasti ripetuti richiedono un’analisi della causa
Sostituire più volte lo stesso componente senza capire perché si guasta può soltanto spostare il problema nel tempo.
14. Sensori e manutenzione dei cilindri idraulici
I moderni cilindri idraulici per stampi possono utilizzare diversi sistemi di rilevamento della posizione.
Quando il cilindro è integrato nel sistema di automazione dello stampo, il segnale del sensore può diventare parte della logica di controllo del ciclo.
Vega oggi propone anche sistemi per facilitare il controllo e la diagnostica dei sensori. Il SIM08, ad esempio, permette di centralizzare diversi segnali e di visualizzare lo stato dei singoli sensori.
Per le attività di manutenzione è inoltre disponibile un Switch Tester, progettato per verificare sensori Reed e PNP/NPN e per controllare anche gli anelli magnetici dei cilindri.
Accessori per cilindri idraulici – tester, SIM08, valvole e componenti di montaggio
15. Un approccio moderno alla ricerca del guasto
L’esperienza descritta in questo rapporto può essere riassunta in una semplice metodologia:
Sintomo
Il sensore non funziona.
Prima verifica
Eseguire un test funzionale.
Seconda verifica
Ispezionare fisicamente il componente.
Terza verifica
Cercare tracce di:
- liquido;
- corrosione;
- contaminazione;
- danni meccanici;
- problemi di cablaggio.
Quarta verifica
Analizzare l’incapsulamento e la tenuta.
Quinta verifica
Individuare la causa alla radice.
Sesta verifica
Definire un’azione correttiva sul prodotto o sul processo.
Questo approccio consente di trasformare un semplice “sensore guasto” in una vera analisi di affidabilità.
Conclusione
L’analisi dei sensori restituiti mostra come un guasto elettronico possa essere collegato a problemi di incapsulamento, protezione e tenuta.
Nel caso dell’MSU3, l’analisi ha evidenziato fili non completamente inglobati, tracce di corrosione e la possibile penetrazione di liquido di rilascio, con conseguente rischio di cortocircuito. Le azioni correttive hanno riguardato il processo di incapsulamento, la lunghezza dei fili e il corretto posizionamento del circuito.
Nel caso dei sensori MSA/MSB, la presenza di liquido e depositi all’interno dei corpi ha portato a concentrare l’attenzione sulla tenuta tra corpo e coperchio e sulla ricerca di possibili punti di infiltrazione.
La lezione più importante è quindi:
Quando un sensore si guasta, non bisogna limitarsi a sostituirlo. Bisogna capire perché si è guastato.
Una corretta analisi della causa permette infatti di intervenire non solo sul componente difettoso, ma anche sul processo di produzione, sull’incapsulamento, sulla tenuta e sulle condizioni operative che possono determinare il guasto.
Questo approccio è particolarmente importante negli stampi a iniezione, dove l’affidabilità dei sensori di posizione contribuisce direttamente alla continuità e alla sicurezza del ciclo automatico. L’attuale documentazione tecnica Vega segue la stessa filosofia: un problema di sensore deve essere analizzato considerando l’intero sistema e non soltanto il componente elettronico.
Approfondimenti Vega
Monitoraggio dei sensori di posizione dei cilindri idraulici negli stampi a iniezione
Approfondimento sul controllo dei sensori di posizione e sulla loro integrazione nel sistema di controllo dello stampo.
Quando il sensore non è il problema
Un’analisi di un caso reale in cui il guasto ripetuto dei sensori ha richiesto un’indagine sulle possibili cause esterne al componente.
Accessori per cilindri idraulici Vega
Pagina ufficiale con SIM08, Switch Tester, accessori per cilindri, valvole e strumenti per la manutenzione.
Accessori VR e Switch Tester
Informazioni sul tester per sensori Reed e PNP/NPN e sul controllo degli anelli magnetici.
