Precisione e ripetibilità, capacità, lunghezza del percorso, utilizzo, ambiente, tempistica, orientamento, velocità.

Ecco alcuni suggerimenti su come specificare e dimensionare correttamente un attuatore azionato da motore lineare utilizzando il mnemonico ATTUATORE, 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 implica più di quanto alcuni ingegneri e integratori di sistema credano. Attuatori dalle prestazioni scadenti sono spesso il risultato di errori di specifiche basilari.

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

1. Un sistema strutturale in grado di fissare con precisione tutti i componenti dell'attuatore in uno spazio fisico e di fornire un modo per tenere l'attuatore nella sua sede

2. Un convertitore di movimento 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 attrito minimo e massima capacità di carico e durata

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

1° obiettivo progettuale:

Precisione e ripetibilità

A meno che un progettista non si prenda il tempo di definire cosa un attuatore deve fornire per il movimento, probabilmente specificherà o pagherà troppo per il sistema. Questo è particolarmente vero se c'è qualche equivoco sulla differenza tra precisione e ripetibilità. Nella maggior parte delle applicazioni con 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 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 muove il robot in diverse posizioni in modo che la pinza possa afferrare le scatole e posizionarle sui pallet. Questo movimento deve essere ripetibile e sufficientemente preciso per portare il robot in posizione, sebbene non sia necessaria una precisione millimetrica. Come regola generale, una 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, si può valutare l'aggiunta di un encoder lineare.

2° obiettivo progettuale:

Capacità

Considerate i carichi, i momenti e le 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 corretto. Suggerimento: quando si confrontano gli attuatori, prestare attenzione alle unità di misura indicate sopra (SI, US o imperiali) per effettuare un confronto omogeneo.

Gli attuatori per impieghi industriali presentano un'elevata rigidità e gestiscono la massima capacità di carico in cinque gradi di libertà su sei, consentendo inoltre 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. Tuttavia, il movimento totale deve includere una corsa di sicurezza, nota anche come distanza tra un arresto e l'altro. Distinguere attentamente la differenza tra corsa e lunghezza complessiva. Suggerimento: durante questa fase, definire anche l'ingombro volumetrico o l'ingombro totale in cui il sistema deve essere inserito.

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 di funzionamento dell'attuatore e la sua durata necessaria. Oltre ai requisiti di durata, è importante considerare i dettagli dell'applicazione (inclusi il profilo di movimento, il tempo di ciclo e il tempo di sosta). Chiedete al fornitore anche informazioni sui programmi di manutenzione; alcuni attuatori richiedono la rilubrificazione solo dopo 20.000 km, mentre altri necessitano di manutenzione più frequente.

5° obiettivo progettuale:

Ambiente ambientale

Le condizioni di lavoro che circondano l'attuatore costituiscono complessivamente l'ambiente circostante:

• intervallo di temperatura di esercizio

• intervallo di umidità relativa

• tipo e quantità di particelle contaminanti

• presenza di fluidi o sostanze chimiche corrosive

• requisiti periodici di pulizia o lavaggio

Tenete presente questi fattori e tenete presente che ambienti difficili o estremi potrebbero richiedere guarnizioni e soffietti speciali per proteggere le parti mobili dell'attuatore da umidità, polvere e altri contaminanti. In tal caso, chiedete al fornitore se sono disponibili.

6° obiettivo progettuale:

Tempistica

Progettisti, integratori di sistema, OEM e utenti finali spesso ignorano le tempistiche di progetto quando specificano un attuatore, soprattutto all'inizio. Sebbene altre specifiche prestazionali meritino particolare attenzione, è importante tenere a mente i vincoli di tempo e budget. Non dimenticare le scadenze generali del progetto, le richieste di preventivo, i prototipi e i programmi di produzione, perché ignorarli può comportare perdite di tempo e impegno 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 budget del progetto.

7° obiettivo progettuale:

Orientamento

La scelta dell'attuatore corretto dipende anche da come verrà montato nello spazio geometrico disponibile. Questo determina l'orientamento del carico e della forza. Il carrello sarà rivolto verso l'alto o verso il basso in 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 e piastre trasversali speciali per collegare rigidamente gli attuatori e ridurre disallineamenti e vibrazioni.

8° obiettivo progettuale:

Tariffe

Per scegliere l'attuatore più adatto a un'applicazione, è necessario determinarne il profilo di movimento desiderato. Questo include la velocità di traslazione e i valori di accelerazione e decelerazione richiesti. Mentre alcuni attuatori per impieghi 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, è necessario scegliere l'attuatore più adatto all'applicazione da svolgere.