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#Tendenze
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Cinque cose da considerare nella scelta di un attuatore lineare
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Lunghezza della corsa, velocità, precisione, montaggio, manutenzione.
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State lavorando su un'applicazione che richiede un movimento lineare - forse è un sistema di assemblaggio pick-and-place, una linea di imballaggio, o un portale per il trasferimento di materiale - ma progettare il vostro attuatore da zero, procurarvi le varie parti, montare e allineare i componenti e implementare un sistema di manutenzione non è un uso efficace del vostro tempo. Si comincia a guardare agli attuatori lineari pre-progettati e pre-assemblati, ma ci sono così tante opzioni per quanto riguarda il tipo, le dimensioni e il principio di funzionamento che è difficile sapere da dove cominciare nella vostra selezione.
Il primo passo per restringere il campo è scegliere il meccanismo di azionamento più adatto alla propria applicazione. La maggior parte dei produttori offre almeno due opzioni di azionamento, con la cinghia dentata e la vite a ricircolo di sfere che sono le più comuni, mentre gli azionamenti per motori pneumatici e lineari servono applicazioni di nicchia. Di seguito sono riportati cinque fattori che vi aiuteranno a scegliere tra i due tipi di attuatori più comuni - cinghia dentata e vite a ricircolo di sfere.
1. Lunghezza della corsa
La distanza di cui ha bisogno l'attuatore per muoversi in una direzione, nota come lunghezza della corsa, è il primo requisito da considerare nella scelta tra vite a ricircolo di sfere o trasmissione a cinghia. Gli attuatori a vite a sfera si trovano comunemente a lunghezze di 1000 mm o inferiori, anche se le viti a sfera di diametro maggiore possono essere utilizzate a lunghezze fino a 3000 mm. Questo limite è regolato dalla velocità critica della vite. All'aumentare della lunghezza di una vite, la sua velocità critica, o la velocità alla quale la vite inizia ad incontrare vibrazioni di flessione, diminuisce. In parole povere, man mano che una vite si allunga e gira più velocemente, inizia a "frustare" come una corda per saltare.
Per gli attuatori con trasmissione a cinghia dentata, la capacità di tensionare la cinghia limita la lunghezza massima. Utilizzando cinghie con larghezza maggiore (più area di contatto) e passo del dente più alto, gli attuatori a cinghia si trovano comunemente in applicazioni che richiedono una lunghezza di corsa da 10 a 12 metri.
2. Velocità
Il secondo fattore critico nella scelta di un attuatore è la velocità. La velocità massima per la maggior parte degli attuatori a cinghia è di 5 m/s. Questo limite è influenzato dal sistema di guida, che utilizza più comunemente cuscinetti a ricircolo. Per applicazioni che richiedono velocità più elevate, fino a 10 m/s, è possibile utilizzare un azionamento a cinghia in combinazione con ruote precaricate o rulli a camme piuttosto che cuscinetti a ricircolo.
Come già detto, in un attuatore a vite a ricircolo di sfere, all'aumentare della lunghezza, la velocità critica diminuisce. In generale, gli attuatori a vite a ricircolo di sfere possono raggiungere velocità fino a 1,5 m/s con corse inferiori a 1 metro. I supporti delle viti a ricircolo di sfere possono fornire un'ulteriore rigidità riducendo la lunghezza non supportata della vite, consentendo all'attuatore di raggiungere velocità più elevate e lunghezze maggiori. Quando si considerano i supporti a vite a sfera, consultare il produttore per l'assistenza nell'esecuzione dei necessari calcoli di velocità e lunghezza.
3. Precisione
L'accuratezza è ampiamente usata per indicare sia la precisione della corsa (dove il carrello o la sella si trova nello spazio durante il movimento), sia la precisione di posizionamento (quanto l'attuatore raggiunge la posizione di destinazione), sia la ripetibilità (quanto l'attuatore raggiunge la stessa posizione ad ogni corsa). Mentre l'accuratezza della corsa è fortemente influenzata dalla struttura, dalla base e dal montaggio dell'attuatore, l'accuratezza di posizionamento e la ripetibilità sono principalmente funzioni del meccanismo di azionamento.
Le viti a ricircolo di sfere, soprattutto se precaricate, hanno una migliore precisione di posizionamento rispetto alle trasmissioni a cinghia, grazie alla loro rigidità. Tuttavia, l'"imprecisione" nel posizionamento può essere misurata e compensata nel sistema di controllo dell'attuatore. Per questo motivo, la ripetibilità (la capacità di raggiungere la stessa posizione ad ogni corsa) diventa spesso il fattore più importante nelle applicazioni ad alta precisione. Per un'elevata ripetibilità, la rigidità del meccanismo di azionamento è fondamentale, rendendo il montaggio di una vite a sfera e di una chiocciola precaricate la scelta migliore.
4. Montaggio
In alcuni casi, la direzione di montaggio dell'attuatore determina il meccanismo di azionamento migliore. Sia le trasmissioni a cinghia che quelle a vite a ricircolo di sfere sono adatte ad orientamenti di montaggio orizzontali e inclinati, ma le applicazioni che richiedono un montaggio verticale richiedono una valutazione più attenta.
Mentre ogni sistema che muove un carico in verticale necessita di meccanismi di sicurezza incorporati, le trasmissioni a vite a ricircolo di sfere sono spesso considerate più sicure delle trasmissioni a cinghia per il trasporto di carichi verticali. Questo perché le viti a ricircolo di sfere, a seconda del carico, del cavo della vite e dell'attrito nel sistema, sono riluttanti a tornare indietro, o "caduta libera" se c'è un guasto del freno o un danno catastrofico al sistema. Quando è richiesto un attuatore a cinghia in un'applicazione verticale, si dovrebbe prendere seriamente in considerazione un freno o un contrappeso esterno.
5. Manutenzione
La causa principale del guasto degli attuatori lineari è la mancanza di lubrificazione. Sia gli attuatori a vite a sfere che quelli a cinghia richiedono che il sistema di guida sia lubrificato periodicamente, ma le viti a sfere introducono un altro componente che deve essere monitorato per una corretta lubrificazione. Alcuni produttori hanno affrontato questo problema fornendo sistemi che sono lubrificati a vita (la vita è definita come una distanza di corsa impostata o un numero di giri, con un dato carico, velocità e ambiente), ma molte applicazioni non rientrano in questi parametri specificati e richiederanno la lubrificazione ad un certo punto della loro durata di vita prevista.
Anche se gli attuatori a cinghia hanno il vantaggio di avere meno componenti da mantenere, quando l'ambiente contiene polvere o trucioli, cercare un design dell'attuatore che minimizzi il potenziale di contaminazione per entrare negli alloggiamenti delle pulegge. Questo garantirà una maggiore durata dei cuscinetti delle pulegge e ridurrà l'usura della cinghia stessa.
Sia le trasmissioni a cinghia che quelle a vite a ricircolo di sfere presentano vantaggi in termini di prestazioni. Quando si effettua una selezione iniziale, ricordate che le trasmissioni a cinghia sono in genere la scelta migliore per le gamme lunghe e le alte velocità, mentre le viti a ricircolo di sfere sono migliori per le applicazioni che richiedono un'elevata ripetibilità o il montaggio verticale. In alcune applicazioni, entrambi i meccanismi di azionamento soddisfano i criteri sopra descritti. In questi casi, il produttore può guidarvi nella scelta dell'attuatore giusto in base a fattori più avanzati, come l'accelerazione, il tempo di assestamento o le condizioni ambientali.