Nella fisica classica, si distinguono quattro tipi fondamentali di moto: lineare, rotatorio, alternativo e oscillatorio. Quando questi vengono applicati a dispositivi meccanici, tale comportamento fisico naturale trasforma il moto in forza. Questa forza o potenza viene quindi utilizzata per generare un movimento in uscita, che aziona le apparecchiature o i macchinari. Nell'automazione industriale, si utilizza un'ampia varietà di apparecchiature che impiegano questi diversi tipi di sistemi di movimento, solitamente rotatorio o lineare, ma talvolta una combinazione di entrambi.

Movimento lineare

Il movimento lineare è la forma di movimento più semplice e fondamentale, caratterizzata dalla variazione di posizione in un'unica direzione. Si pensi a una persona che cammina, nuota o corre in linea retta, oppure a un oggetto meccanico come un veicolo che si muove su un binario rettilineo. Un sistema di movimento lineare si basa su un meccanismo che sposta un carico lungo un singolo asse. In pneumatica, i carichi vengono azionati in linea retta da dispositivi come motori lineari, guide o attuatori, oppure da viti a ricircolo di sfere. Questo tipo di sistema di movimento si trova comunemente in applicazioni come la movimentazione dei materiali, la lavorazione CNC, l'imballaggio, la pallettizzazione e la robotica.

Tipi di azionamento lineare

Diverse tecnologie di azionamento utilizzano il movimento lineare, ognuna con i propri vantaggi.

1. Motori lineariCreano un movimento lineare diretto. Possono accelerare rapidamente fino a velocità elevate e non richiedono alcuna conversione meccanica. Sono particolarmente adatti per applicazioni di prelievo e posizionamento.

2. Guide lineariLe guide a rulli o a rotaia, ad esempio, garantiscono un movimento lineare fluido e a basso attrito. Sono spesso utilizzate nell'automazione e nelle macchine utensili per supportare carichi pesanti.

3. Viti a ricircolo di sfereConvertono i movimenti rotatori in movimenti lineari. Sono estremamente precisi ed efficienti e vengono ampiamente utilizzati nella robotica e in applicazioni come le macchine CNC.

4. Sistemi a cremagliera e pignoneQuesti sistemi di azionamento offrono un'elevata capacità di forza e lunghe corse, utilizzando ingranaggi dentati per convertire il movimento rotatorio in movimento lineare. Si trovano in sistemi a portale e macchinari di grandi dimensioni.

Movimento rotatorio

La forma più elementare di moto rotatorio è la ruota, in cui un oggetto gira o ruota in entrambe le direzioni attorno a un asse centrale o punto di rotazione. Il moto può essere autogenerato, come un tornado o la rotazione terrestre, ma nei sistemi di automazione viene creato da attuatori rotativi, sistemi a ingranaggi o tavole rotanti.

Un attuatore rotativo genera potenza in un raggio che può essere una frazione di angolo di cerchio o una rotazione completa e continua. Le applicazioni che utilizzano sistemi di movimento rotatorio includono turbine per generare energia da vento, acqua o vapore, mandrini di macchine utensili, utensili di foratura o rettifica, giunti robotici e tavole rotanti.

Tipi di azionamento rotativo

I dispositivi rotanti vengono classificati in base alla loro fonte di energia, che può essere manuale, elettrica o a fluido (idraulica o pneumatica).

1. Azionamenti manualiSi crea un movimento rotatorio tramite un sistema di ingranaggi, in genere una ruota azionata a mano che trasmette l'energia rotazionale attraverso gli ingranaggi all'elemento di azionamento. La coppia meccanica riduce lo sforzo necessario per spostare un carico pesante.

2. Azionamenti rotativi elettriciSolitamente funzionano grazie a un motore che controlla un sistema di ingranaggi. Sono generalmente reversibili e possono generare rotazione o oscillazione angolare. Un regolatore elettrico controlla la corrente in ingresso al motore, consentendo di variare accelerazione e velocità.

3. Azionamenti rotativi a base di fluidoSi utilizzano aria o fluidi pressurizzati per generare movimento. Esistono molti modi per farlo, tra cui quelli che impiegano ingranaggi a cremagliera e pignone, la pressione su una paletta o un diaframma, oppure un sistema a pistone e giunto rotante chiamato giunto scozzese.

Sistemi di movimento combinati

Compiti più complessi creano un sistema a partire da una combinazione di tipi di movimento, più comunemente lineare e rotatorio. Questi si ritrovano in applicazioni come le operazioni di prelievo e posizionamento e la robotica, dove vengono utilizzati per diversi tipi di robot e alcuni bracci robotici. Si assiste inoltre a progressi tecnologici nelle soluzioni per il controllo del movimento multiasse e nella programmazione elettronica complessa.

Azionamenti combinati per la movimentazione

Per ottenere un movimento preciso con azionamenti combinati, le soluzioni principali sono ingranaggi, trasmissioni a cinghia e viti senza fine. Ogni soluzione presenta punti di forza e di debolezza specifici, tra cui ripetibilità, velocità di posizionamento, precisione e costo.

1. IngranaggiGli ingranaggi sono dispositivi meccanici che trasmettono coppia tramite la dentatura. I denti del meccanismo a ingranaggi si ingranano con parti dentate compatibili di un altro ingranaggio o trasmissione per creare una forza rotazionale. Gli ingranaggi sono solitamente circolari, con una circonferenza dentata, ma è anche possibile realizzare denti sul diametro interno di una ruota dentata. Tali configurazioni sono generalmente utilizzate in applicazioni in cui lo spazio e il peso sono fattori critici e offrono un elevato grado di controllo della coppia e della velocità. Due o più ingranaggi interconnessi possono anche lavorare in sequenza come un treno di ingranaggi per trasmettere un movimento rotatorio, tipicamente azionato da un motore.

2. Trasmissioni a cinghiaGeneralmente, le trasmissioni a cinghia sono costituite da una fascia o cinghia circolare flessibile che collega una coppia di pulegge. Sono azionate da un motore e il loro movimento ciclico trasmette la potenza rotazionale da un punto all'altro. Sono molto utili per applicazioni che richiedono di percorrere lunghe distanze, essendo più leggere, silenziose, economiche ed efficienti rispetto agli ingranaggi. Le applicazioni più comuni delle trasmissioni a cinghia si trovano nei sistemi di trasporto e nelle cinghie di distribuzione dei motori.

3. Come una vite a ricircolo di sfere,Le viti di comando, o viti di potenza, convertono il movimento rotatorio di una vite o di un dado in movimento lineare. Le viti e i dadi di comando utilizzano una filettatura elicoidale per trasmettere il movimento, per questo sono spesso chiamati anche viti di traslazione. Sono disponibili in un'ampia varietà di dimensioni e valori, consentendo di determinare l'entità del movimento che verrà fornito in una singola rotazione della vite. Ciò le rende adatte sia per azionamenti che richiedono elevata precisione e velocità, come la testina di un lettore di dischi, sia per quelli che necessitano di bassa velocità e coppia elevata, come una morsa da banco. Le viti di comando sono inoltre ideali per applicazioni che richiedono un elevato trasferimento di carico o un movimento preciso e sono comunemente utilizzate in macchinari per hobbisti e robotica.

Quale tipo di movimento dovresti scegliere?

Il tipo di sistema di movimentazione da utilizzare dipende in gran parte dall'applicazione e dall'ambiente di lavoro. Quanto spazio è disponibile o quale distanza si deve percorrere? Altri fattori da considerare includono la precisione e la velocità richieste, nonché la forza necessaria per svolgere un'attività. La scelta tra sistemi di movimentazione lineari, rotativi o combinati può richiedere calcoli complessi. In caso di dubbi o per qualsiasi necessità, non esitate a contattare i nostri esperti di FUYU Motion.