Potrebbero esserci casi in cui desideri spostare un oggetto per una distanza maggiore rispetto alla lunghezza di corsa dell'attuatore. Puoi riuscirci utilizzando un telescopico attuatore oppure puoi sfruttare a tuo vantaggio la fisica del vantaggio meccanico. Esempi comuni sono il sollevatore a pantografo oppure quanto ha realizzato il nostro amico Mike Senna, creatore del Robot Wall-E, con il suo Apriporta automatico per pollaio fai-da-te.
Vantaggio meccanico
La fisica alla base di queste applicazioni utilizza un rapporto tra le distanze dal punto di fulcro su ciascun lato. Come si vede in Figura 1, l'attuatore è montato nel punto ‘a’ con un fulcro fisso nel punto ‘b’. Facendo il rapporto tra ‘B’ e ‘A’, si ottiene un rapporto ‘R’. Ciò significa che il punto ‘c’ ruoterà ‘R’ volte di più rispetto alla corsa dell'attuatore. Tuttavia, questo aumenterà, di ‘R’ volte, sia la forza richiesta all'attuatore sia la velocità di rotazione del punto ‘c’. Questo è il principio alla base di come sfruttare un attuatore lineare in funzione della sua corsa e del punto in cui lo monti.
Apriporta automatico per pollaio fai-da-te
L'applicazione di Mike Senna utilizza lo stesso principio discusso sopra e offre un ottimo esempio di come aggiungere un altro braccio per convertire la rotazione del punto ‘c’ in un movimento lineare. In Figura 2 si vede che il braccio superiore ruota attorno al fulcro e l'attuatore spinge nel punto ‘a’.
Figura 2: Braccio superiore che ruota attorno a un fulcro nel punto b
Mike sapeva che la porta del pollaio doveva aprirsi di circa 18 pollici. Per rendere il rapporto ‘R’ pari a tre, così da garantire che il punto ‘c’ percorresse 18 pollici con una corsa da 6 pollici, ha collocato il fulcro ai ¾ verso il punto ‘a’ (Figura 3). Mike lo ha fatto posizionando il braccio in modo da avere 3,5 pollici da un lato del fulcro e 10,5 pollici (3,5 pollici x 3) dall'altro lato.
Figura 3: Braccio superiore che ruota attorno a un fulcro nel punto b con quote
Dopo di ciò, Mike ha aggiunto un altro braccio per trasformare il moto rotatorio in moto lineare. Spiega: “La mia soluzione è stata aggiungere un altro braccio il cui scopo è compensare l’arco: un’estremità si muove lungo un arco e l’altra si adatta a un movimento lineare.” La Figura 4 è un diagramma realizzato per il suo progetto di Apriporta automatico per pollaio fai-da-te mostrato in varie posizioni lungo la sua corsa. Nota che la velocità della porta del pollaio e la forza applicata dall'attuatore cambiano lungo l’intera corsa. A quel punto si trattava di regolare il posizionamento per ottenere lo spostamento della porta desiderato.
Figura 4: Porta del pollaio in tre diverse posizioni
Il sollevatore a pantografo
Il sollevatore a pantografo è un’altra applicazione che utilizza questo principio per ottenere un maggiore movimento lineare tramite vantaggio meccanico. Per fornire un esempio di come sfruttare un attuatore lineare, è stato creato un modello 3D con un attuatore per un sollevatore a pantografo per simulare il maggiore movimento di una piattaforma con un movimento relativamente più corto dell'attuatore.
Figura 5: Modello 3D di un sollevatore a pantografo a singolo stadio
Come si vede in Figura 5, è stato utilizzato un attuatore per sollevatore a pantografo con una corsa relativamente corta (8 pollici in questo caso) per sollevare fino a un’altezza di 36 pollici. I sollevatori a pantografo funzionano con lo stesso principio, in cui un corpo ruota attorno a un punto di fulcro e si genera un vantaggio meccanico. Tuttavia, invece di aggiungere un altro braccio il cui scopo sia semplicemente tradurre il moto rotatorio di un’estremità, il moto delle estremità dei bracci è vincolato alla direzione orizzontale. Il risultato è che la direzione della forza è solo verso l’alto.
Un aspetto interessante del sollevatore a pantografo è che, se l'attuatore è montato sulla metà superiore, il sollevatore sale quando l'attuatore si estende. Se invece l'attuatore è montato sulla metà inferiore, il sollevatore sale quando l'attuatore si ritrae. Nota anche che, più l'attuatore è montato vicino allo snodo centrale dei bracci, maggiore sarà l’alzata, ma l'attuatore richiederà più forza.
Se stai cercando come sfruttare un attuatore lineare per spostare un oggetto su una distanza maggiore, un attuatore telescopico o un meccanismo a pantografo fai-da-te faranno al caso tuo. Per un attuatore per sollevatore a pantografo o per meccanismi di porte, Progressive Automations propone una varietà di modelli con corse e forze diverse per soddisfare tutte le tue esigenze fai-da-te.