Un attuatore lineare ad azionamento diretto, che utilizza un servomotore lineare a magneti permanenti, produce forza e velocità in base alla corrente e alla tensione fornite e realizza un movimento lineare lungo l'asse azionato. Il servomotore lineare è una parte di un sistema ad anello chiuso che eroga forza e velocità in funzione di un comando proveniente da un servocontroller che utilizza la retroazione per chiudere l'anello. In parole povere, un servomotore lineare si comporta esattamente come un servomotore rotativo, è semplicemente appiattito e diritto. Vari elementi di retroazione nel sistema forniscono informazioni quali corrente, velocità o posizione della bobina del motore al servocontroller, il quale regola il funzionamento del motore in base ai parametri oggetto di comando. Un servomotore lineare è una soluzione ad azionamento diretto in cui il carico è collegato alla parte mobile del motore.
I motori lineari ad azionamento diretto sono disponibili in varie configurazioni (nucleo in ferro, canale a U, tubolari), ma in definitiva operano tutti allo stesso modo. L'attuatore lineare ad azionamento diretto fa parte di servomeccanismo costituito da cinque elementi fondamentali: una bobina o avvolgimento, una traccia magnetica o alberino magnetico, un dispositivo di retroazione, elementi meccanici composti da cuscinetti lineari e supporti, ed è azionato da un servoazionamento o servocontroller. Il dispositivo di retroazione è tipicamente una riga ottica quale un encoder o trasduttore lineare o può essere un altro dispositivo quale un potenziometro, un dispositivo con effetto Hall, un contagiri, un trasformatore differenziale (LVDT) o qualsiasi altro sensore adatto. Gli elementi meccanici guidano l'avvolgimento o bobina lungo la traccia magnetica, mantenendo l'intercapedine d'aria necessaria tra bobina e magneti. Completa il servosistema la parte elettronica di controllo che alimenta il motore e confronta i dati di retroazione e i riferimenti dei comandi per verificare se il servomotore lineare funziona secondo i comandi inviati. Esistono molte tipologie di applicazioni per i motori lineari ad azionamento diretto, da semplici piastre XY a complessi sistemi a portale, ad es. macchine per taglio laser multiasse azionate da complessi controller di movimento.
Simile al nostro blog come funziona un servomotore, vengono messi a punto anelli di asservimento multipli integrati per prestazioni ottimali e per fornire la precisione del motion control. Il sistema è formato da anelli di corrente, velocità e posizione che utilizzano elementi di retroazione di precisione. Ogni anello segnala l'anello successivo e controlla gli opportuni elementi di retroazione per effettuare correzioni in tempo reale in modo da soddisfare i parametri desiderati.
L'anello di base è l'anello della corrente o della forza. In un servomotore lineare la corrente è proporzionale alla forza che fornisce accelerazione o spinta. Un sensore di corrente è il dispositivo che fornisce retroazioni relative alla corrente che fluisce attraverso il motore. Il sensore invia un segnale alla parte elettronica di controllo, di norma un segnale analogico o digitale proporzionale alla corrente del motore. Il segnale viene sottratto dal segnale impartito. Quando il servomotore raggiunge la corrente desiderata, le condizioni dell'anello saranno soddisfatte fintantoché la corrente non scende al di sotto del livello impostato. L'anello aumenterà quindi la corrente fino a raggiungere il valore desiderato, mentre il ciclo prosegue a frequenze di aggiornamenti in frazioni di secondi.
Il funzionamento dell'anello di velocità è analogo con la tensione proporzionale alla velocità. L'anello di velocità invia all'anello di corrente un comando per aumentare la corrente (aumentando quindi la tensione) quando la velocità scende al di sotto del livello desiderato.
L'anello di posizione accetta un comando da un PLC o da un'unità di controllo di movimento che fornisce a sua volta un comando di velocità inviato all'anello di velocità che a sua volta invia il comando per la corrente necessaria per accelerare, mantenere e decelerare il motore affinché si sposti alla posizione desiderata. Tutti e tre gli anelli funzionano in sincronia ottimizzata per fornire un controllo assolutamente ineccepibile e preciso del servomotore lineare ad azionamento diretto.
