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

Ecco alcuni suggerimenti su come specificare e dimensionare correttamente un attuatore azionato da un motore lineare utilizzando l'acronimo ACTUATOR, che sta per precisione, capacità, 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 semplice. Tuttavia, la selezione di un attuatore affidabile è più complessa di quanto alcuni ingegneri e integratori di sistemi si rendano conto. Gli attuatori con prestazioni scadenti sono spesso il risultato di errori di progettazione di base.

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 mantenere l'attuatore nella sua posizione di lavoro.

2. Un convertitore di moto rotatorio-lineare costituito da una trasmissione di componenti individuali

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, le ottiche o altro carico utile.

Primo obiettivo progettuale:

Accuratezza e ripetibilità

A meno che un progettista non si prenda il tempo di definire cosa un attuatore deve fornire per il movimento, è probabile che specifichi eccessivamente le caratteristiche o che paghi più del dovuto per il sistema. Ciò è particolarmente vero se c'è un malinteso sulla differenza tra precisione e ripetibilità. Nella maggior parte delle applicazioni degli attuatori, la ripetibilità è più importante della precisione assoluta.

La ripetibilità può essere unidirezionale o bidirezionale, e misura quindi la capacità di un sistema di raggiungere una posizione di riferimento 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 micron o millesimi di pollice.

Ad esempio, immaginiamo 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 abbastanza preciso per posizionare il robot, anche se non è necessaria una precisione millimetrica. Come regola generale, una ripetibilità del posizionamento di ± 50 µm è più che accettabile nella maggior parte delle operazioni di confezionamento di fine linea che coinvolgono attuatori. Per applicazioni che richiedono un posizionamento più preciso, si consiglia di aggiungere un encoder lineare.

Secondo obiettivo progettuale:

Capacità

Considera 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 sua capacità di carico. Alcuni produttori progettano e costruiscono attuatori per gestire carichi pesanti ad alte velocità, mentre altri sono progettati per supportare carichi leggeri ad alte velocità. Conoscere i dettagli dell'applicazione è fondamentale per scegliere il design più adatto. Consiglio: quando si confrontano gli attuatori, prestare attenzione alle unità di misura menzionate in precedenza (unità SI, statunitensi o imperiali) per un confronto equo.

Gli attuatori per impieghi industriali presentano un'elevata rigidità e gestiscono la massima capacità di carico in cinque dei sei gradi di libertà, consentendo inoltre un movimento a basso attrito sul sesto asse.

Terzo 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 i punti di arresto. È importante distinguere attentamente tra corsa e lunghezza totale. Suggerimento: in questa fase, è necessario definire anche l'ingombro volumetrico o l'ingombro totale entro cui il sistema deve essere alloggiato.

Quarto 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 prevista. Oltre ai requisiti di durata, è necessario considerare i dettagli dell'applicazione (inclusi il profilo di movimento, il tempo di ciclo e il tempo di sosta). È inoltre consigliabile chiedere al fornitore informazioni sui programmi di manutenzione; alcuni attuatori richiedono la rilubrificazione solo dopo 20.000 km, mentre altri necessitano di interventi più frequenti.

Quinto obiettivo progettuale:

Ambiente circostante

Le condizioni operative che circondano l'attuatore costituiscono nel loro insieme l'ambiente circostante:

• intervallo di temperatura di esercizio

• intervallo di umidità relativa

• tipologia e quantità di particelle contaminanti

• presenza di fluidi o sostanze chimiche corrosive

• Requisiti di pulizia o lavaggio periodici

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

Sesto obiettivo progettuale:

Tempistica

Progettisti, integratori di sistemi, OEM e utenti finali spesso ignorano le tempistiche di progetto quando specificano un attuatore, soprattutto nelle fasi iniziali. Sebbene altre specifiche prestazionali meritino la massima attenzione, è fondamentale tenere sempre presenti i vincoli di tempo e di budget. Non dimenticate le scadenze generali del progetto, le richieste di preventivo, i prototipi e i programmi di produzione, perché ignorarli può comportare uno spreco di tempo e risorse 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 di budget del progetto.

Settimo obiettivo progettuale:

Orientamento

La scelta dell'attuatore più adatto dipende anche da come verrà montato nello spazio geometrico disponibile. Questo determina l'orientamento del carico e della forza. Il carrello sarà posizionato con la parte superiore rivolta verso l'alto o verso il basso in un 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 richiedono staffe e piastre trasversali speciali per collegare rigidamente gli attuatori e ridurre disallineamenti e vibrazioni.

Ottavo obiettivo progettuale:

Tariffe

Per scegliere l'attuatore più adatto a una specifica applicazione, è necessario determinarne il profilo di movimento desiderato. Ciò include la velocità di traslazione, nonché i tassi di accelerazione e decelerazione richiesti. Mentre alcuni attuatori per uso industriale possono supportare carichi elevati a velocità di traslazione fino a 5 m/sec, altri presentano limiti di velocità e capacità di carico. In questo caso, è fondamentale scegliere l'attuatore più adatto all'applicazione specifica.