Carico, precisione, velocità e corsa.

La scelta dei componenti del movimento lineare durante la fase di sviluppo di un progetto è stata per decenni fonte di frustrazione per progettisti e ingegneri applicativi, soprattutto quando si tratta di sottoassiemi complessi come gli attuatori lineari. Consideriamo per un momento l'influenza che un attuatore lineare ha sulla progettazione complessiva della macchina. Innanzitutto, in un attuatore, la guida e l'azionamento sono accoppiati tra loro, solidali all'unità. Quindi è fondamentale che sia la selezione della guida che quella dell'unità siano corrette. Inoltre, un attuatore ha un’influenza significativa sulle dimensioni complessive della macchina. Ad esempio, lo spostamento della posizione del carico sull'attuatore può causare un momento di carico elevato e modificare i requisiti da un design a guida singola a un design a guida doppia, raddoppiando o triplicando di fatto la larghezza complessiva dell'attuatore e quindi la dimensione del macchina.

Selezionare un attuatore basato su approssimazioni dei requisiti prestazionali è probabilmente più rischioso rispetto alla scelta di una guida lineare o di un azionamento con informazioni minime sull'applicazione. Tuttavia, è abbastanza comune la situazione in cui un progettista o un ingegnere ha bisogno di una stima ragionevole del sistema che funzionerà meglio per la sua applicazione, prima che tutti i criteri applicativi siano definiti.

Sebbene un corretto esercizio di dimensionamento richieda una conoscenza approfondita dei requisiti dell'applicazione, una soluzione generale, adatta per la progettazione iniziale e le stime dei costi, può solitamente essere stabilita sulla base di quattro criteri chiave.

Carico

Il carico da trasportare e il suo orientamento rispetto al sistema sono uno dei criteri più importanti nella scelta di un attuatore lineare. I carichi leggeri montati più o meno direttamente sui cuscinetti possono essere sopportati praticamente da qualsiasi tecnologia di guida: cuscinetti a ricircolo di rotaie profilate, boccole e alberi lineari o anche cuscinetti radenti. Tuttavia, quanto più pesante è il carico e quanto maggiore è il momento (beccheggio, rollio e/o imbardata) che crea, tanto più robusto dovrebbe essere il meccanismo di guida per garantire una durata adeguata e una deflessione minima.

Precisione

Comprendere i requisiti di precisione e ripetibilità del posizionamento aiuterà a restringere la decisione relativa al meccanismo di azionamento. Il posizionamento punto a punto a bassa precisione può essere ottenuto con un azionamento pneumatico o un sistema a cinghia e puleggia, mentre la precisione e la ripetibilità del posizionamento nell'intervallo di un singolo micron richiederebbero una vite a ricircolo di sfere o addirittura un motore lineare. Sebbene il carico possa spesso essere gestito da una qualsiasi delle diverse tecnologie di azionamento, la ripetibilità è spesso il fattore decisivo tra queste opzioni.

Velocità

Anche le velocità media e massima durante il movimento aiuteranno a definire la scelta del meccanismo di guida. Ad esempio, una regola pratica prevede che la velocità massima per i gruppi con viti a ricircolo di sfere sia 1 m/s, sebbene esistano modi per ottenere velocità più elevate. I nastri, invece, possono viaggiare facilmente fino a 10 m/s e la velocità massima per gli azionamenti a motore lineare è limitata principalmente dal meccanismo di guida di supporto. Anche l'accelerazione gioca un ruolo, sia nella selezione della trasmissione che della guida.

Viaggio

Sebbene la corsa richiesta sia meno spesso un criterio determinante, è importante ricontrollare che il tipo di attuatore lineare scelto possa soddisfare le specifiche relative alla lunghezza della corsa. In particolare le viti a ricircolo di sfere e a madrevite hanno corse limitate. Anche in questo caso, una regola pratica per le viti a vite è una lunghezza massima di 3 metri. Sebbene le viti siano disponibili in lunghezze maggiori, all'aumentare della lunghezza la velocità massima diminuisce a causa della velocità critica della vite.

Sebbene questi quattro criteri possano fornire una stima approssimativa degli attuatori lineari idonei, per eseguire un processo completo di dimensionamento e selezione, è necessario specificare e considerare una serie di parametri applicativi. Per aiutare progettisti e ingegneri a raccogliere le informazioni critiche necessarie per il dimensionamento, diversi produttori hanno ideato semplici acronimi da seguire.