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Attuatori lineari

04 Mag 2018
Jimmy Coleman

Nel nostro ultimo articolo dal titolo “Cos’è un attuatore lineare?” abbiamo identificato i tipi generici di meccanismi usati per eseguire il movimento rettilineo di un carico. Il blog di oggi approfondisce questo argomento aggiungendo alcuni dettagli relativi alle diverse tipologie utilizzate nell’ambito del motion control.

Electric Cylinder CutawayGli attuatori lineari convertono il movimento rotativo di un motore elettrico in movimento lineare. Esistono due tipi di meccanismi per effettuare la conversione: a madrevite o a cinghia. La madrevite è un componente che converte il movimento rotativo in movimento lineare mediante l’utilizzo di una vite e una chiocciola. Mentre il motore fa girare la vite, i filetti della vite spingono la chiocciola lungo la direzione di spostamento. La chiocciola è montata su un sistema di supporto a cuscinetti in modo da impedire la rotazione della chiocciola e consentirne lo spostamento lungo l’asse della vite. Spesso è l’alloggiamento dell’attuatore a fungere da guida per la chiocciola e qualsiasi elemento spinto da quest’ultima; tuttavia, molti attuatori senza stelo e tavole di posizionamento utilizzano sistemi a cuscinetto con rotaie profilate per il supporto della chiocciola e della slitta. “Madrevite” è un termine generico usato per descrivere una vite che mette in movimento una chiocciola lungo la direzione della corsa. Esistono due tipologie generali di madrevite: la vite a sfera e la madrevite (vite trapezia).

Le viti a sfera sono costituite da una vite e una chiocciola e da cuscinetti a sfera disposti all’interno di quest’ultima. Ciò permette il movimento della vite all’interno della chiocciola con un attrito minimo e fa sì che il movimento dell’attuatore lineare avvenga con una minima riduzione di forza dovuta all’attrito e che questo possa spostarsi a velocità più elevate e cicli più lunghi senza il rischio di surriscaldamento. Tuttavia, le viti a sfera comportano del rumore dovuto ai cuscinetti a sfera all’interno della chiocciola.

La configurazione delle madreviti, invece, è molto più essenziale. I filetti della vite ingranano direttamente con quelli della chiocciola. La vite trapezia è una particolare configurazione della madrevite che prevede una forma trapezoidale dei filetti per garantire la massima robustezza. L’assenza di cuscinetti all’interno della chiocciola implica il diretto contatto tra la vite e la chiocciola e, pertanto, provoca un attrito molto elevato. L’attrito può presentare vantaggi e svantaggi; ad esempio, nel caso di una vite trapezia può consentire alla chiocciola di sostenere carichi elevati senza l’inversione del moto della vite (movimento su se stessa), agendo quindi da freno automatico. D’altra parte, il calore prodotto dall’attrito comporta la necessità di limitare la velocità e il ciclo di lavoro onde evitare il surriscaldamento.

Rodless Actuator CutawayGli azionamenti a cinghia sono costituiti da una lunga cinghia dentata che ruota attorno a una puleggia in corrispondenza di ciascuna estremità di un attuatore senza stelo. A una delle due estremità, la puleggia è azionata da un motore elettrico, normalmente per mezzo di un riduttore, mentre la puleggia all'estremità opposta è una puleggia folle che generalmente permette di regolare la tensione della cinghia. Tale meccanismo consente di ottenere velocità notevolmente superiori alle velocità massime delle viti trapezie e di quelle a sfera, oltre a garantire un funzionamento estremamente più silenzioso. Se non si è abituati al suono prodotto da un attuatore con viti a sfere, si è portati a credere che qualcosa non funzioni correttamente a causa del rumore provocato dallo sferragliamento. Ma gli azionamenti a cinghia hanno un funzionamento più scorrevole e silenzioso anche a velocità più elevate.

Un'adeguata comprensione dei vantaggi e degli svantaggi dei diversi meccanismi degli attuatori lineari permette di scegliere il tipo di attuatore più adatto a soddisfare i requisiti specifici delle applicazioni in questione. Gli attuatori lineari possono essere utilizzati in innumerevoli tipi di applicazioni, tra cui impieghi “pick&place”, pressatura, indicizzazione degli stampi, sistemi di deviazione trasportatori, fresatura CNC, taglio laser, saldatura, misurazione, movimentazione di porte e altri comandi per collegamenti meccanici, ecc. Per ogni applicazione esistono determinati tipi di attuatore più adatti a soddisfare i requisiti necessari.

Actuator Type Comparison

NOTA: Kollmorgen offre i cilindri elettrici della serie EC e N2 con opzioni per vite a sfera e vite trapezia, nonché un'ampia gamma di rapporti. Gli attuatori senza stelo della serie R includono opzioni per vite a sfera, vite trapezia e azionamento a cinghia, anch’essi disponibili con diversi rapporti. Le serie DS4 e DS6 sono tavole di posizionamento e consentono solamente opzioni per vite a sfera. Ciascun attuatore lineare include motori di taglie adeguate per coppia, velocità e tipo di motion control; questi ultimi includono, a loro volta, motori CC a spazzole, motori passo-passo e servomotori brushless.

Info sull'autore

Jimmy Coleman

Jimmy Coleman - Author
Jimmy Coleman è un tecnico di sistema del team di assistenza tecnica di livello 2 del servizio clienti di Kollmorgen. Si è laureato presso il Virginia Tech nel 1999 con un BS in ingegneria civile.  Prima di lavorare presso Kollmorgen, Jimmy è stato impiegato in una piccola azienda di progettazione elettrica e meccanica e di produzione di strumenti personalizzati per l'analisi di prodotti petroliferi. Jimmy ha iniziato a lavorare da Kollmorgen nel 2004. Si occupa in particolare di protocolli di comunicazione di bus di campo, nonché di prodotti meccanici, servomotori, motori passo-passo e prodotti programmabili in svariate applicazioni. Ama le sfide e trovare soluzioni per applicazioni interessanti.  Jimmy trascorre la maggior parte del tempo libero con la famiglia. Le sue attività preferite sono i lavoretti di riparazione in casa e sull'automobile, giocare a bowling e andare sui roller skate, oppure passeggiare in spiaggia. Potete anche contattare Jimmy qui: Jimmy Coleman

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