Precisione e ripetibilità, capacità, lunghezza della corsa, utilizzo, ambiente ambientale, tempistica, orientamento, velocità.

Ecco alcuni suggerimenti su come specificare e dimensionare correttamente un attuatore con motore lineare utilizzando il comando mnemonico ACTUATOR, abbreviazione di precisione, capacità, lunghezza della corsa, utilizzo, ambiente, temporizzazione, orientamento e velocità, per ricordare tutti i parametri chiave

Scegliere l'attuatore giusto per una determinata applicazione può sembrare un compito facile. Tuttavia, la scelta di un attuatore affidabile richiede molto più di quanto alcuni ingegneri e integratori di sistema credano. Gli attuatori con prestazioni scadenti spesso derivano da errori di specifica di base.

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

1. Un sistema strutturale in grado di proteggere con precisione tutti i componenti dell'attuatore in uno spazio fisico e fornire un modo per trattenere l'attuatore nel suo posto di lavoro

2. Un convertitore di movimento rotativo-lineare costituito da una trasmissione di singoli componenti

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

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

1° obiettivo progettuale:

Precisione e ripetibilità

A meno che un ingegnere progettista non si prenda il tempo necessario per definire ciò che un attuatore deve fornire per il movimento, probabilmente specificherà eccessivamente o pagherà eccessivamente il sistema. Ciò è particolarmente vero se c'è qualche malinteso su come differiscono accuratezza e ripetibilità. 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 entrambe le direzioni. Le due specifiche principali che influenzano la precisione sono la corsa e il posizionamento. È prassi comune specificare la precisione in unità di micron o millesimi di pollice.

Ad esempio, immagina un robot con una pinza posizionata 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, sebbene la precisione millimetrica non sia necessaria. Come regola generale, la ripetibilità di posizionamento fino a ± 50 µm è più che accettabile nella maggior parte delle operazioni di confezionamento di fine linea che coinvolgono attuatori. Per le applicazioni che richiedono un posizionamento più preciso, prendi in considerazione l'aggiunta di un encoder lineare.

2° obiettivo progettuale:

Capacità

Pensa 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 struttura interna di un attuatore ha un impatto diretto sulla capacità di carico. Alcuni produttori progettano e costruiscono attuatori per gestire carichi pesanti ad alte velocità, mentre altri sono costruiti per supportare carichi leggeri ad alte velocità. Conoscere i dettagli dell'applicazione è fondamentale per scegliere il design giusto. Suggerimento: quando si confrontano gli attuatori, prestare attenzione alle unità specifiche menzionate sopra (unità SI, USA o imperiali) per effettuare un confronto alla pari.

Gli attuatori per uso industriale hanno un'elevata rigidità e gestiscono la capacità di carico massima in cinque gradi di libertà su sei, oltre a consentire un movimento a basso attrito nel sesto asse.

3° obiettivo progettuale:

Lunghezza del viaggio

La corsa di un attuatore, misurata in millimetri o pollici, è la distanza che deve percorrere un attuatore. Tuttavia, il movimento totale deve includere una corsa di sicurezza, nota anche come distanza da hard-stop a hard-stop. Distinguere attentamente la differenza tra corsa e lunghezza complessiva. Suggerimento: durante questa fase, definire anche l'involucro volumetrico o l'impronta totale in cui deve adattarsi il sistema.

4° obiettivo progettuale:

Utilizzo

Il fattore di utilizzo (noto anche come ciclo di lavoro) è comunemente espresso in cicli al minuto. La vita utile è il numero di ore, anni, cicli o distanza lineare che l'attuatore dovrebbe percorrere. In altre parole, questa specifica descrive la frequenza con cui funzionerà l'attuatore e quanto tempo dovrà durare. Considera i dettagli dell'applicazione (incluso il profilo di movimento, il tempo di ciclo e il tempo di permanenza) oltre ai requisiti di durata. Chiedere al fornitore anche i programmi di manutenzione; alcuni attuatori necessitano di rilubrificazione solo dopo 20.000 km, mentre altri necessitano di cure più frequenti.

5° obiettivo progettuale:

Ambiente ambientale

Le condizioni di lavoro che circondano l'attuatore costituiscono collettivamente l'ambiente ambientale:

• intervallo di temperatura di funzionamento

• intervallo di umidità relativa

• tipo e quantità di particelle contaminanti

• presenza di fluidi o prodotti chimici corrosivi

• requisiti periodici di pulizia o lavaggio

Tenere presenti questi fattori e tenere presente che ambienti impegnativi o estremi possono richiedere guarnizioni e soffietti speciali per proteggere le parti mobili dell'attuatore da umidità, polvere e altri contaminanti. Laddove questo sia un problema, chiedere al fornitore se questi sono disponibili.

6° obiettivo progettuale:

Tempistica

I progettisti, gli integratori di sistema, gli OEM e gli utenti finali spesso ignorano le tempistiche del progetto quando specificano un attuatore, soprattutto all'inizio. Sebbene altre specifiche prestazionali meritino molta attenzione, tieni a mente i vincoli di tempo e budget. Non dimenticare le scadenze generali del progetto, le richieste di preventivi, i prototipi e i programmi di produzione, perché ignorarli 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 limiti di tempo e budget del progetto.

7° obiettivo progettuale:

Orientamento

La scelta dell'attuatore giusto dipende anche da come verrà montato nello spazio geometrico disponibile. Ciò determina l'orientamento del carico e della forza. Il carrello sarà rivolto verso l'alto o rivolto verso il basso con orientamento orizzontale? Sono possibili anche orientamenti verticali e posizionamenti inclinati a seconda dell'ingombro del sistema e della geometria dell'applicazione. Ciascun orientamento influenza i calcoli della forza che in definitiva esprimono la capacità dell'attuatore di sostenere un determinato carico. Si noti che i sistemi multiasse necessitano di staffe e piastre trasversali speciali per collegare rigidamente gli attuatori e ridurre il disallineamento e le vibrazioni.

8° obiettivo progettuale:

Tariffe

Per scegliere l'attuatore migliore per un'applicazione, determinarne il profilo di movimento target. Ciò include la velocità di viaggio nonché i tassi di accelerazione e decelerazione richiesti. Mentre alcuni attuatori per servizio industriale possono supportare carichi elevati con velocità di spostamento fino a 5 m/sec, altri hanno velocità e capacità di carico limitate. Qui, abbina correttamente l'attuatore al compito da svolgere.