Quasi tutte le applicazioni meccaniche con cui ci imbattiamo includono parti e componenti in movimento che richiedono un certo livello di precisione e accuratezza per garantire il corretto funzionamento. Questo è particolarmente vero per le attrezzature e i macchinari che impiegano attuatori lineari elettrici. Fattori come il gioco (backlash), la tolleranza costruttiva, l’allineamento di montaggio e la dinamica dell’applicazione possono influenzare in modo significativo la precisione e l’accuratezza dei sistemi di movimento lineare che utilizzano attuatori lineari elettrici. In questo articolo tratteremo gli aspetti chiave di precisione e accuratezza da considerare quando si integrano attuatori lineari elettrici in qualsiasi applicazione.
Che cosa sono precisione e accuratezza di un attuatore?
Per gli attuatori lineari elettrici, la capacità di raggiungere la posizione obiettivo nel modo più vicino possibile è definita accuratezza, mentre la precisione rappresenta la capacità di replicare ogni volta risultati tra loro coerenti. L’accuratezza misura l’errore tra la posizione obiettivo e la posizione effettivamente raggiunta. La precisione misura l’intervallo di errore tra le posizioni raggiunte in precedenza rispetto le une alle altre.
Un bersaglio da tiro con l’arco aiuta a descrivere la differenza tra precisione e accuratezza per gli attuatori, dove la posizione obiettivo dell’attuatore è rappresentata dal centro del bersaglio (bullseye). Un’alta accuratezza e una bassa precisione si osservano quando un attuatore riesce ad avvicinarsi molto alla posizione obiettivo, ma non colpisce lo stesso punto ogni volta.
Si osservano bassa accuratezza e alta precisione quando l’attuatore non raggiunge la posizione obiettivo ma riesce a portarsi con costanza sempre nella stessa posizione in cui si trovava in precedenza.
In un mondo ideale, una combinazione di alta precisione e alta accuratezza porta a un attuatore che raggiunge la posizione obiettivo ed è in grado di arrivare con costanza sempre nello stesso punto.
Tolleranze costruttive nella produzione dei componenti e negli attuatori
La tolleranza costruttiva di un attuatore è uno dei fattori che possono influenzare precisione e accuratezza una volta installato. Durante il processo di produzione di qualsiasi prodotto, la maggior parte degli articoli realizzati su larga scala presenta un limite fisico alla capacità del produttore di replicare le specifiche indicate. La maggior parte dei nostri attuatori per uso generale ha una tolleranza costruttiva di +/- 3mm; tuttavia, se la tua applicazione è sensibile a precisione e accuratezza, è importante contattare noi o il produttore di qualsiasi articolo acquistato.
È inoltre fondamentale essere consapevoli che la precisione e l’accuratezza di un attuatore lineare, una volta completamente installato, possono essere influenzate da diverse circostanze esterne all’unità stessa. Anche altri componenti utilizzati in un sistema possono avere una tolleranza costruttiva che introduce un’ulteriore fonte di errore quando installati insieme a un attuatore, come ad esempio:
- Pulegge
- Staffe di montaggio
- Aste
- Boccole
- Valvole
- Materiali strutturali
- Cuscinetti
Il gioco (backlash) nell’uso degli attuatori lineari
Il backlash, noto anche come gioco o lasco, è un moto perso o una luce in un meccanismo dovuta agli spazi tra i vari componenti, come si osserva tra i denti di ingranaggi accoppiati. Quando si tenta di invertire il senso di rotazione degli ingranaggi, il gioco viene prima assorbito e solo dopo gli ingranaggi iniziano a invertire la marcia. Questo fenomeno dovuto agli ingranaggi interni è uno dei motivi per cui il gioco negli attuatori è piuttosto comune e può variare in funzione del modello di attuatore.
Le strutture, le staffe di montaggio e altri accessori collegabili possono essere progettati con un certo gioco per consentire punti di rotazione e il corretto funzionamento previsto. Questo leggero gioco si somma al gioco dell’attuatore già presente e può ridurre ulteriormente precisione e accuratezza complessive.
Gli errori di posizionamento possono anche derivare da cause non meccaniche, come il feedback del potenziometro, sensori di Hall, e i driver del motore utilizzati per controllare e leggere, tramite programmazione, le posizioni di un attuatore. Il dead time e altri ritardi temporali che possono verificarsi nel sistema di controllo devono essere considerati nelle applicazioni che richiedono elevata precisione e accuratezza.
Per tenere conto dell’usura generale, effettuare ispezioni periodiche come parte della manutenzione del sistema e apportare le regolazioni necessarie di taratura può migliorare precisione e accuratezza nel lungo periodo. Anche se lo scenario peggiore, con tutte le tolleranze al massimo, si verifica raramente, è fondamentale considerare tutte le potenziali tolleranze per comprendere a fondo il sistema e valutare possibili guasti.
Quanto sono importanti precisione e accuratezza?
L’importanza di precisione e accuratezza può variare a seconda del caso d’uso degli attuatori lineari elettrici. In alcune applicazioni precisione e accuratezza sono ugualmente importanti, mentre in altre una può essere più rilevante dell’altra. Pur essendo possibile utilizzare componenti ad alta precisione e accuratezza, farlo quando non necessario aumenta costi complessivi e complessità del sistema senza un reale beneficio. Di seguito alcuni esempi che mostrano come l’importanza di precisione e accuratezza possa variare:
- Arredi automatizzati – La chiusura/apertura delle ante di grandi armadi in legno facendo scorrere un chiavistello con attuatori non richiede grande precisione o accuratezza, poiché i meccanismi di bloccaggio tollerano parecchio gioco.
- Domotica – Finestre in vetro automatizzate con attuatori possono non richiedere molta accuratezza, poiché l’utente può regolare la posizione iniziale durante l’installazione, ma richiedono precisione per raggiungere ogni volta la stessa posizione.
- Industria alimentare – Gli attuatori usati nei distributori di condimenti per pizza non necessitano di precisione per andare sempre nello stesso punto, ma richiedono accuratezza affinché i condimenti cadano effettivamente nell’area prevista della pizza.
- Applicazioni medicali – La chirurgia robot-assistita e i dosatori di fluidi per la produzione di farmaci usano modelli come i nostri PA-12-R e PA-12-T Attuatori micro di precisione poiché elevati livelli di precisione e accuratezza sono fondamentali.
Gli attuatori utilizzati per compiti di base tendono a non richiedere livelli elevati di precisione e accuratezza per funzionare entro i requisiti e possono essere più indicati modelli standard per semplicità e convenienza. Molte applicazioni generiche possono richiedere precisione ma non accuratezza, o viceversa, a seconda del caso specifico. In applicazioni più specializzate, sia precisione sia accuratezza possono diventare critiche per il corretto funzionamento. Di conseguenza, è essenziale comprendere a fondo i requisiti della tua applicazione e i possibili effetti che installazione, orientamento e tolleranze possono avere su precisione e accuratezza del sistema.
IN SINTESI
Gli attuatori lineari possono presentare diversi livelli di precisione e accuratezza; tuttavia, è importante considerare anche altre fonti di errore presenti nel sistema complessivo. Confermandone in modo completo i requisiti di precisione e accuratezza, sarà possibile scegliere i componenti e le tecniche di integrazione più adatti e progettare successivamente tenendo conto dei loro limiti.
Speriamo che questo articolo ti sia stato utile, soprattutto se volevi capire il ruolo di precisione e accuratezza nell’uso degli attuatori lineari. Per qualsiasi domanda o per parlare dei nostri prodotti, non esitare a contattarci! Siamo esperti nel nostro settore e saremo felici di assisterti in ogni modo possibile.
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