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Come ottenere un movimento lineare prevedibile e affidabile

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Precisione e ripetibilità, Capacità, Durata del viaggio, Utilizzo, Ambiente ambientale, Tempistica, Orientamento, Tariffe.

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Ecco alcuni suggerimenti su come specificare e dimensionare correttamente un attuatore a motore lineare utilizzando il mnemonico ACTUATOR-short per la precisione, la capacità, la lunghezza della corsa, l'utilizzo, l'ambiente circostante, i tempi, l'orientamento e le velocità per ricordare tutti i parametri chiave

La scelta dell'attuatore giusto per una determinata applicazione può sembrare un compito facile. Tuttavia, la scelta di un attuatore affidabile è più importante di quanto alcuni ingegneri e integratori di sistemi non si rendano conto. Gli attuatori poco performanti sono spesso il risultato di errori di specifica di base.

Per ottenere un movimento lineare affidabile e ripetibile, l'obiettivo è quello di soddisfare i requisiti specifici per una configurazione di alta qualità dell'attuatore con quattro sottosistemi:

1. Un sistema strutturale in grado di fissare accuratamente tutti i componenti dell'attuatore in uno spazio fisico e di fornire un modo per tenere l'attuatore nel suo posto di lavoro

2. Un convertitore di moto rotatorio-lineare costituito da una trasmissione di singoli componenti

3. Un elemento di usura lineare per guidare con precisione il carrello in linea retta con minimo attrito e massima capacità di carico e durata

4. Un carrello mobile che trattiene saldamente il pezzo in lavorazione, la pinza, la macchina fotografica, l'ottica o altro carico utile

1° obiettivo di progettazione:

Precisione e ripetibilità

A meno che un progettista non si prenda il tempo di definire ciò che un attuatore deve fornire per il movimento, è probabile che egli o ella sovraspecifichi o paghi troppo per il sistema. Questo è particolarmente vero se c'è un malinteso su come l'accuratezza e la ripetibilità differiscono. Nella maggior parte delle applicazioni degli attuatori, la ripetibilità è più importante della precisione assoluta.

La ripetibilità può essere unidirezionale o bidirezionale, quindi misura la capacità di un sistema di ottenere una posizione di comando quando viene avvicinato dalla stessa direzione o da una delle due direzioni. Le due specifiche principali che influenzano la precisione sono la corsa e il posizionamento. È comune specificare la precisione in unità di micron o millesimi di pollice.

Ad esempio, immaginate un robot con una pinza di presa seduto sopra un attuatore lineare. L'attuatore sposta il robot in una varietà di posizioni in modo che la pinza possa afferrare le casse e posizionarle sui pallet. Questo movimento deve essere ripetibile e abbastanza preciso per spostare il robot in posizione, anche se non è necessaria una precisione millimetrica. Come regola generale, la ripetibilità di posizionamento fino a ± 50 µm è più che accettabile nella maggior parte delle operazioni di imballaggio di fine linea che coinvolgono gli attuatori. Per le applicazioni che richiedono un posizionamento più preciso, considerare l'aggiunta di un encoder lineare.

Secondo obiettivo di progettazione:

Capacità

Pensate ai carichi, ai momenti e alle forze che l'attuatore dovrà sopportare. Questi includono:

- carico statico

- carico dinamico

- momento flettente

- Spinta

Indipendentemente dalla configurazione, la costruzione interna di un attuatore ha un impatto diretto sulla capacità di carico. Alcuni produttori progettano e costruiscono attuatori per gestire carichi pesanti ad alta velocità, mentre altri sono costruiti per sostenere carichi leggeri ad alta velocità. Conoscere i dettagli dell'applicazione è fondamentale per scegliere il progetto giusto. Suggerimento: Quando si confrontano gli attuatori, prestare attenzione alle unità di specifica sopra menzionate (unità SI, U.S. o imperiali) per fare un confronto tra mele e mele.

Gli attuatori per uso industriale hanno un'elevata rigidità e gestiscono la massima capacità di carico in cinque dei sei gradi di libertà e consentono un movimento a basso attrito sul sesto asse.

3° obiettivo di progettazione:

Durata del viaggio

La corsa di un attuatore, misurata in millimetri o pollici, è la distanza che deve muovere un attuatore. Tuttavia, il movimento totale deve includere una corsa di sicurezza, nota anche come distanza hard-stop-to-hard-stop. Distinguere accuratamente la differenza tra la corsa e la lunghezza totale. Suggerimento: Durante questa fase, definire anche l'inviluppo volumetrico o l'ingombro totale in cui il sistema deve inserirsi.

4° obiettivo di progettazione:

Utilizzo

Il fattore di utilizzo (noto anche come duty cycle) è comunemente espresso in cicli al minuto. La vita utile è il numero di ore, anni, cicli o distanza lineare che l'attuatore dovrebbe ottenere. In altre parole, questa specifica descrive la frequenza di funzionamento dell'attuatore e la sua durata. Considerare i dettagli dell'applicazione (incluso il profilo di movimento, il tempo di ciclo e il tempo di permanenza) in aggiunta ai requisiti di durata. Chiedere al fornitore anche i programmi di manutenzione; alcuni attuatori richiedono la rilubrificazione solo dopo 20.000 km, mentre altri richiedono una cura più frequente.

5° obiettivo di progettazione:

Ambiente ambientale

Le condizioni di lavoro che circondano l'attuatore formano collettivamente l'ambiente circostante:

- temperatura d'esercizio ha squillato

- campo di umidità relativa

- tipo e quantità di particelle contaminanti

- presenza di fluidi o prodotti chimici corrosivi

- requisiti di pulizia periodica o di lavaggio

Tenete a mente questi fattori, e notate che ambienti difficili o estremi possono richiedere guarnizioni e soffietti speciali per proteggere le parti in movimento dell'attuatore da umidità, polvere e altri contaminanti. Se questo è un problema, chiedere al fornitore se questi sono disponibili.

6° obiettivo di progettazione:

Tempistica

I progettisti, gli integratori di sistemi, gli OEM e gli utenti finali spesso ignorano le tempistiche del progetto quando specificano un attuatore, specialmente all'inizio. Anche se altre specifiche di prestazione meritano una grande attenzione, tenere a mente i vincoli di tempo e di budget. Non dimenticate le scadenze generali del progetto, la richiesta di preventivi, i prototipi e i programmi di produzione, perché ignorarle può far perdere tempo e fatica in seguito. Non c'è niente di peggio che trovare l'attuatore perfetto e poi rendersi conto che non rientra nei vincoli di tempo e di budget del progetto.

7° obiettivo di progettazione:

Orientamento

La scelta dell'attuatore giusto dipende anche da come si monterà nello spazio geometrico disponibile. Questo determina l'orientamento del carico e della forza. Il carrello sarà a faccia in su o a faccia in giù con orientamento orizzontale? Sono possibili anche orientamenti verticali e posizionamenti inclinati a seconda dell'ingombro del sistema e della geometria dell'applicazione. Ogni orientamento influenza i calcoli della forza che in definitiva esprimono la capacità dell'attuatore di sopportare un determinato carico. Si noti che i sistemi multiasse necessitano di staffe speciali e piastre a croce per collegare rigidamente gli attuatori e ridurre il disallineamento e le vibrazioni.

8° obiettivo di progettazione:

Tariffe

Per scegliere l'attuatore migliore per un'applicazione, determinare il suo profilo di movimento di destinazione. Questo include la velocità di traslazione e le velocità di accelerazione e decelerazione richieste. Mentre alcuni attuatori industriali possono supportare carichi elevati a velocità di traslazione fino a 5 m/sec, altri hanno velocità e capacità di carico limitate. In questo caso, abbinare correttamente l'attuatore al compito da svolgere.