I sistemi idraulici offrono una lunga durata, ma non sono efficienti quanto i sistemi elettrici. Questi ultimi, inoltre, garantiscono un controllo preciso di posizione, velocità e rapidità, con un funzionamento più efficiente. Operano in un circuito chiuso, facilitando la raccolta dei dati, e sono praticamente esenti da manutenzione.

Infatti, man mano che gli attuatori elettrici a stelo diventeranno capaci di erogare forze paragonabili a quelle dei sistemi idraulici di fascia alta, si affermeranno come alternative sempre più valide ai sistemi idraulici in molte applicazioni. Valutare capacità e limiti, e allinearli agli obiettivi del sistema, aiuterà a determinare la scelta migliore per l'applicazione.

Per decenni, i cilindri idraulici sono stati l'unica tecnologia praticabile per applicazioni ad alta forza. L'idraulica è robusta e relativamente semplice da implementare, inoltre offre un costo inferiore per unità di forza. Non c'è da stupirsi che i cilindri idraulici siano stati l'unica tecnologia valida per applicazioni ad alta forza.di fattoLa scelta ideale per alimentare praticamente qualsiasi oggetto pesante che debba essere spostato in linea retta, a velocità elevata o ridotta, in salita o in discesa... tra cui presse per metalli, nastri trasportatori, gru, seghe e molti altri.

Gli attuatori elettrici a stelo (a volte chiamati cilindri elettrici) rappresentano la più recente tecnologia di movimentazione, un'alternativa ai sistemi idraulici. Gli attuatori elettrici sono comparativamente più flessibili, precisi e affidabili, con capacità di forza sempre maggiori.

Comprendere i vantaggi dei sistemi elettrici rispetto a quelli idraulici aiuterà a determinare la scelta migliore per una specifica applicazione. Inoltre, conoscere alcuni suggerimenti importanti per la conversione garantirà una transizione di successo da un'applicazione idraulica a una elettrica.

Idraulica: una tecnologia di vecchia generazione con alcuni svantaggi

Gli operatori sanno come mantenere le loro macchine idrauliche in funzione. Tuttavia, ci sono sfide e svantaggi. Con i sistemi idraulici, non si tratta di stabilire se si verificheranno perdite o guasti, ma quando. La pulizia è complessa e richiede molto tempo. Potrebbe essere necessario scartare parti o prodotti finiti. I sistemi idraulici richiedono inoltre uno spazio relativamente ampio per il compressore, oltre a una manutenzione regolare e a cambi di formato manuali. In più, i sistemi idraulici sono rumorosi, possono essere sensibili alle fluttuazioni di temperatura, non offrono capacità di posizionamento multiposizione precise e funzionano a circuito aperto, il che complica la raccolta dei dati per i sistemi di controllo della macchina.

Attuatori elettrici per un migliore controllo del movimento

Il motivo principale per cui gli ingegneri scelgono un sistema di attuatori elettrici rispetto a un sistema a cilindri idraulici è la flessibilità delle sue capacità di controllo del movimento:

1. Controllo della posizione: verso più posizioni con precisione
2. Controllo della velocità
3. Controllo dell'accelerazione e della decelerazione
4. Controllo preciso della forza di uscita
5. Controllo sofisticato e in tempo reale di tutte queste variabili di movimento.

Gli attuatori elettrici, abbinati a un sistema di servomotore e azionamento, consentono un controllo infinito della posizione... e la precisione e la ripetibilità superano di gran lunga quelle dei sistemi idraulici.

I sistemi idraulici standard eccellono nelle applicazioni di posizionamento end-to-end, ma il posizionamento a metà corsa con questi cilindri è più complesso e richiede una valvola di controllo e l'intervento dell'operatore. Il posizionamento a metà corsa è a circuito aperto e richiede che l'operatore decida quale posizione sia accettabile. Inoltre, il controllo della velocità è monitorato tramite una valvola di controllo e richiede nuovamente che l'operatore imposti la velocità accettabile per l'applicazione... sebbene raggiungere un'impostazione di velocità precisa sia spesso difficile.

Una volta impostata la velocità, la forza di pressione necessaria a un cilindro idraulico viene regolata tramite la valvola di pressione. Anche in questo caso, in genere è necessario che un operatore imposti la forza desiderata. Inoltre, la ripetibilità di posizione, velocità e forza di un cilindro idraulico è compromessa da guarnizioni usurate, perdite, cali di pressione e picchi indotti dalla pompa, oltre ad altri fattori legati alla manutenzione. È difficile ottenere prestazioni ripetibili giorno per giorno o mese per mese (per non parlare di anno per anno) in ambienti di produzione in cui la qualità e la viscosità dell'olio fluttuano con la temperatura. Pertanto, il raggiungimento del livello di prestazioni desiderato richiede un intervento costante da parte dell'operatore.

Il controllo della velocità di livello servo è preciso

I vantaggi degli attuatori elettrici aumentano ulteriormente se combinati con sistemi di controllo servoassistiti. I servocontrollori in grado di comandare più assi sono facilmente reperibili sul mercato. Controllori e attuatori elettrici possono essere coordinati in modo semplice (e conveniente) in complesse configurazioni multiasse. La velocità di uno o più attuatori elettrici viene controllata con precisione e in modo continuo, e può variare gradualmente da una velocità all'altra senza arresti o superamenti delle posizioni target.

Inoltre, il controllo servoassistito dell'accelerazione e della decelerazione impedisce agli attuatori elettrici di urtare bruscamente contro gli arresti o di attivarsi improvvisamente. Ciò elimina a sua volta le sollecitazioni sugli elementi del telaio della macchina e la necessità di sovradimensionare le strutture per resistere ai carichi d'urto. Tutti i movimenti saranno fluidi, consentendo agli attuatori elettrici di impartire un movimento regolare ai processi critici in cui le vibrazioni della macchina sono inaccettabili o potrebbero altrimenti limitare la velocità di processo.

Nei sistemi servoassistiti, la forza di uscita dell'attuatore è controllata tramite la corrente che alimenta il servomotore. Grazie al controllo preciso della corrente esercitato dai servocontrollori, quasi tutti gli attuatori elettrici garantiscono un controllo accurato e ripetibile della forza di uscita nel punto di lavoro.

Un'altra caratteristica importante degli attuatori elettrici è la loro capacità di fornire un controllo programmabile di tutte le variabili del profilo di movimento. Di conseguenza, l'unica interazione richiesta all'operatore è la fase di progettazione preliminare per inserire le variabili di prestazione target nell'ambiente di programmazione di un PLC o di un altro controllore. Una volta impostato, il funzionamento si ripete di giorno in giorno, di mese in mese e di anno in anno. Gli schermi dell'interfaccia uomo-macchina (HMI) sulle apparecchiature possono visualizzare (e consentire la regolazione di) posizione, velocità, forza, accelerazione e decelerazione in qualsiasi momento, per la massima flessibilità della macchina.