{{{sourceTextContent.title}}}

Quali sono i diversi tipi di sistemi di movimento lineare?

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Quale tipo di movimento scegliere

{{{sourceTextContent.description}}}

La fisica classica definisce quattro tipi fondamentali di moto: lineare, rotatorio, alternativo e oscillante. Quando questi vengono applicati a dispositivi meccanici, questo comportamento fisico naturale trasforma il moto in forza. Questa forza o potenza viene poi utilizzata per creare una forma di movimento in uscita, che aziona l'apparecchiatura o il macchinario. Nell'automazione industriale, utilizziamo un'ampia varietà di apparecchiature che impiegano questi diversi tipi di sistemi di movimento, generalmente rotativi o lineari, ma talvolta una combinazione di entrambi.

Movimento lineare
Il movimento lineare è la forma più semplice e fondamentale di movimento, caratterizzata dall'alterazione della posizione in un'unica direzione. Immaginate una persona che cammina, nuota o corre in linea retta, oppure un oggetto meccanico come un veicolo che viaggia su un binario rettilineo. Un sistema di movimento lineare si basa su una forma di meccanismo che sposta un carico lungo un unico asse. Nella pneumatica, i carichi sono mossi in linea retta da dispositivi quali motori lineari, slitte o attuatori o viti a ricircolo di sfere. Questo tipo di sistema di movimento è più comunemente utilizzato in applicazioni come la movimentazione dei materiali, la lavorazione CNC, l'imballaggio, la pallettizzazione e la robotica.

Tipi di azionamento lineare
Diverse tecnologie di azionamento impiegano il movimento lineare, ciascuna con i propri vantaggi

1. I motori lineari creano un movimento lineare diretto. Possono accelerare rapidamente a velocità elevate e non richiedono alcuna conversione meccanica. Sono molto adatti alle applicazioni pick-and-place.
2. Le guide lineari, come le guide a rulli o le guide su rotaia, forniscono un movimento lineare fluido e a basso attrito. Sono spesso utilizzate nell'automazione e nelle macchine utensili per sostenere carichi pesanti.
3. Le viti a ricircolo di sfere convertono i movimenti rotatori in movimenti lineari. Sono estremamente precise ed efficienti e sono molto utilizzate nella robotica e in applicazioni come le macchine CNC.
4. I sistemi a pignone e cremagliera offrono un'elevata capacità di forza e lunghe distanze di traslazione, utilizzando ingranaggi dentati per convertire il movimento rotatorio in movimento lineare. Questo tipo di azionamento si trova nei sistemi a portale e nei macchinari di grandi dimensioni.

Movimento rotatorio
La forma più elementare di movimento rotatorio è la ruota, in cui qualcosa ruota o gira in entrambe le direzioni attorno a un asse centrale o a un punto di rotazione. Il movimento può essere autogenerato, come un tornado o la rotazione della terra, ma nei sistemi di automazione viene creato da attuatori rotanti, sistemi a ingranaggi o tavole rotanti.

Un attuatore rotante genera potenza in un raggio che può essere un angolo parziale di un cerchio o una rivoluzione completa e continua. Le applicazioni che utilizzano sistemi di movimento rotatorio includono turbine per generare energia dal vento, dall'acqua o dal vapore, mandrini di macchine utensili, utensili di foratura o rettifica, giunti di robot e tavole di indicizzazione.

Tipi di azionamento rotante
I dispositivi rotanti sono classificati in base alla loro fonte di alimentazione o energia, tra cui manuale, elettrica o a fluido (idraulica o pneumatica).

1. Gli azionamenti manuali creano il movimento rotatorio con un sistema di ingranaggi, in genere una ruota azionata a mano che trasmette l'energia di rotazione attraverso l'ingranaggio all'elemento attuatore. La coppia meccanica riduce lo sforzo necessario per spostare un carico di grandi dimensioni.
2. Gli azionamenti rotanti elettrici funzionano solitamente con un motore che controlla un sistema di ingranaggi. Sono generalmente reversibili e possono generare rotazioni o oscillazioni angolari. Un controllore elettrico regola la corrente in ingresso al motore, in modo da poter variare l'accelerazione e la velocità.
3. I motori rotanti a fluido utilizzano aria o fluidi pressurizzati per generare il movimento. Esistono molti modi per farlo, tra cui quelli che utilizzano ingranaggi a cremagliera, pressione su una paletta o un diaframma, o un sistema di accoppiamento tra pistone e rotante chiamato scotch yoke.

Sistemi di movimento combinati
I compiti più complessi prevedono un sistema che combina diversi tipi di movimento, in genere lineare e rotativo. Questi sistemi si trovano in applicazioni come le operazioni di pick-and-place e la robotica, dove sono utilizzati per diversi tipi di robot e alcuni bracci robotici. Si vedranno anche i progressi tecnologici nelle soluzioni per il controllo del movimento multiasse e per la programmazione elettronica complessa.

Azionamenti per il movimento combinato
Per ottenere un movimento preciso con gli azionamenti a movimento combinato, le soluzioni principali sono gli ingranaggi, le trasmissioni a cinghia e le viti di comando. Ogni soluzione ha i suoi punti di forza e di debolezza, tra cui la ripetibilità, la velocità di posizionamento, la precisione e il costo.

1. Gli ingranaggi sono dispositivi meccanici che trasmettono la coppia mediante il collegamento di denti. I denti del meccanismo a ingranaggi si collegano a parti dentate compatibili di un altro ingranaggio o trasmissione per creare una forza di rotazione. Gli ingranaggi sono solitamente circolari, con una circonferenza dentata, ma è anche possibile inserire i denti sul diametro interno di una ruota dentata. Questi modelli sono solitamente utilizzati in applicazioni critiche per lo spazio e il peso e offrono un elevato grado di controllo della coppia e della velocità. Due o più ingranaggi intermittenti possono anche funzionare in sequenza come un treno di ingranaggi per trasmettere il movimento rotatorio, tipicamente alimentato da un motore o da un'unità motrice.
2. Le trasmissioni a cinghia sono generalmente costituite da un nastro circolare flessibile o da una cinghia che collega una coppia di pulegge. Sono azionati da un motore e il loro movimento ciclico trasmette la potenza di rotazione da un punto all'altro. Sono molto utili per le applicazioni che devono percorrere lunghe distanze, in quanto sono più leggere, più silenziose, più economiche e più efficienti rispetto agli ingranaggi. Le applicazioni più comuni delle trasmissioni a cinghia sono i sistemi di trasporto e le cinghie a camme per i motori.
3. Come le viti a ricircolo di sfere, le viti a ricircolo di sfere o le viti di potenza convertono il movimento rotatorio di una vite o di una madrevite in movimento lineare. Le viti e le chiocciole utilizzano una filettatura elicoidale per tradurre il movimento, quindi sono spesso chiamate anche viti di traslazione. Sono disponibili in un'ampia gamma di dimensioni e valori, in modo da poter determinare la quantità di moto fornita in un giro della vite. Questo le rende adatte sia per gli azionamenti che richiedono alta precisione e velocità, come la testina di un lettore di dischi, sia per quelli che richiedono bassa velocità e alta coppia, come una morsa da banco. Le viti a ricircolo di sfere sono ottime anche per le applicazioni che richiedono un elevato trasferimento del carico o un movimento preciso e sono comunemente utilizzate nei macchinari per l'hobbistica e nella robotica.

Quale tipo di movimento scegliere?
Il tipo di sistema di movimento da utilizzare dipende in larga misura dall'applicazione e dall'ambiente di lavoro. Quanto spazio avete a disposizione o quale distanza dovete attraversare? Altri fattori da considerare sono la precisione e la velocità richieste e la forza necessaria per svolgere un compito. La scelta di sistemi di movimento lineari, rotativi o combinati può richiedere alcuni calcoli complessi. Se avete dubbi o avete bisogno di assistenza, non esitate a contattare i nostri esperti di FUYU Motion.