L'automazione delle macchine è una componente fondamentale dell'automazione industriale. L'automazione delle macchine si occupa di processi che rappresentano attività produttive reali, svolte in modo rapido e preciso, come ad esempio le macchine per il riempimento di bottiglie, le macchine per l'imballaggio, le macchine per l'etichettatura, ecc. I processi che riguardano la quantificazione effettiva dei prodotti sono definiti processi di automazione delle macchine.

Il controllo del movimento è quindi una parte importante dell'automazione industriale perché, controllando il movimento, si controlla direttamente e in modo continuo lo spostamento delle parti meccaniche. Il controllo delle parti meccaniche si traduce in una produzione precisa dei risultati desiderati. Il controllo del movimento si divide principalmente in due categorie: lineare e rotativo.

Che cos'è il moto lineare?

Come suggerisce il nome, il moto lineare è un'attività in cui una parte meccanica si muove in linea retta. Ad esempio, si consideri una macchina da taglio. Supponiamo di avere delle torte al cioccolato in una fabbrica. In una linea di produzione, si desidera tagliare regolarmente le torte per ottenere pezzi più piccoli. Una macchina da taglio verrà azionata continuamente per tagliare in direzione verticale. Questo è un moto lineare.

Tra le altre applicazioni comuni si annoverano i motori lineari, le guide, i cuscinetti e gli attuatori. Analizziamo ora i vari tipi di prodotti effettivamente utilizzati nel movimento lineare, il che vi aiuterà a comprendere meglio il concetto.

Dispositivi di movimento lineare

Un attuatore è un dispositivo azionato pneumaticamente che, quando alimentato elettricamente, utilizza l'aria in ingresso per spingersi e svolgere il compito. Quando l'alimentazione elettrica viene interrotta, l'aria in ingresso si blocca e l'attuatore torna nella sua posizione originale. Questa è la definizione più semplice di attuatore.

Attuatore lineare

Un attuatore lineare, come suggerisce il nome, si muove in linea retta ed esegue l'attività richiesta quando viene attivato. Quando si tratta di movimento in linea retta, un aspetto da considerare è il movimento sugli assi XY. L'attuatore può muoversi sia lungo l'asse X che lungo l'asse Y. Pertanto, nella progettazione e nell'utilizzo di un attuatore lineare, è necessario tenere conto di questo fattore. Oltre a questi due assi, un attuatore lineare può muoversi anche lungo l'asse Z.

Quando si programma un attuatore lineare, è necessario sapere se deve muoversi in una sola direzione o in più direzioni simultaneamente. Questo è importante per determinare la robustezza meccanica, l'affidabilità e la precisione dell'attuatore. Gli attuatori lineari si muovono generalmente su un carrello o una guida. Anche questo aspetto deve essere considerato in base all'applicazione.

Attuatori a vite a ricircolo di sfere

Gli attuatori a vite a ricircolo di sfere funzionano tramite viti meccaniche che utilizzano cuscinetti a sfere a ricircolo. La vite si muove in modo continuo grazie al ricircolo, il che le consente di ruotare in linea retta in modo rapido ed efficiente.

L'intero gruppo si muove su un albero filettato e converte il movimento rotatorio in movimento lineare. Fornisce una coppia elevata e funziona con un basso attrito. Ciò riduce i tempi di inattività e dissipa anche una minore quantità di calore durante il movimento.

Attuatori a cinghia

Gli attuatori a cinghia rappresentano un'ulteriore innovazione nella tecnologia del movimento lineare. Il loro funzionamento è analogo a quello di un sistema a nastro trasportatore, tramite una cinghia dentata collegata tra due pulegge circolari.

Quando si osserva un nastro trasportatore che si muove linearmente tra due posizioni, la stessa tecnologia funziona in un attuatore a cinghia. La trasmissione a cinghia è racchiusa in un corpo in alluminio, con il carrello portante che scorre sopra lungo delle guide.

Fattori da considerare nel moto lineare – Alcuni dei fattori più importanti sono discussi di seguito.

Forza

Come già accennato, il movimento lineare può avvenire lungo un singolo asse o su più assi. L'oggetto può trasportare un carico o muoversi liberamente per svolgere un'altra attività.

In ogni caso, la forza è un fattore molto importante nella scelta del dispositivo giusto. A seconda del peso del carico (se presente) o della velocità necessaria per raggiungere la destinazione, la forza gioca un ruolo fondamentale. La forza può anche aiutare a determinare la quantità di attrito necessaria per eseguire tale compito.

Velocità

Il tempo gioca un ruolo fondamentale nell'automazione industriale. Poiché si tratta di produrre qualcosa, se la velocità di produzione è lenta, la macchina diventa inutile. Pertanto, la combinazione di velocità e forza determina quanta potenza sarà necessaria al dispositivo per funzionare. Se un dispositivo è in grado di gestire un peso considerevole, ma in cambio opera lentamente, ciò ostacolerà seriamente le attività produttive.

Inoltre, quando si considera la velocità, occorre tenere conto di due parametri temporali: il tempo di accelerazione e il tempo di decelerazione. Se, ad esempio, è necessario decelerare rapidamente, il dispositivo in questione deve essere in grado di farlo senza strappi o perdite per attrito. Lo stesso vale per il tempo di accelerazione.

In sostanza, bisogna assicurarsi che il dispositivo non presenti malfunzionamenti entro un determinato intervallo di tempo (sebbene ogni macchina abbia i suoi limiti in termini di tempo, deve comunque funzionare correttamente entro tale intervallo).

Lunghezza della corsa

Quando si lavora con attuatori lineari, è fondamentale conoscerne la corsa. Ogni tipo di dispositivo di movimento lineare ha una propria serie di lunghezze di corsa. Maggiore è la corsa, maggiore è la flessibilità di utilizzo della macchina.

Questo perché si ottiene una maggiore portata del prodotto finale e si può considerare di posizionare la macchina a una certa distanza, in modo da avere più spazio per posizionare qualcos'altro.

ciclo di lavoro

Quando si aziona continuamente un dispositivo di movimento lineare, anche questo ha una sua durata in termini di robustezza e resistenza. Il numero di volte al giorno o all'anno in cui è possibile azionare la macchina senza intoppi determina il ciclo di lavoro. In sostanza, si tratta della frequenza di funzionamento della macchina.