Negli ultimi anni, l’uso degli attuatori lineari in applicazioni industriali e non industriali si è rivelato indispensabile. Scegliere l’attuatore lineare giusto per un’applicazione può essere piuttosto complesso a causa della vasta gamma di tipologie e parametri da considerare (ovvero lunghezza della corsa, tipo di motore, forza e velocità). Gli attuatori lineari ad alta velocità sono diventati molto popolari, ma quali sono le differenze tra scegliere un attuatore lineare veloce rispetto a uno standard? E per quali applicazioni è più indicato un attuatore ad alta velocità? Per rispondere a queste domande è necessario approfondire alcune differenze, sottili e non, in termini di componenti e caratteristiche. Per aiutarti nella ricerca di attuatori ad alta velocità, ti proponiamo due delle migliori opzioni del catalogo di Progressive Automations.
Caratteristiche degli attuatori lineari ad alta velocità
Gli attuatori lineari ad alta velocità sono noti per essere durevoli/robusti e funzionare in modo più silenzioso grazie a un minor numero di parti in movimento. Sono facili da integrare nei sistemi di controllo esistenti e di solito funzionano a tensioni più basse (cioè non serve la tensione trifase industriale). Tuttavia, un parametro importante da tenere a mente è il ciclo di lavoro dell’attuatore lineare. I motori CC a spazzole generano attrito e possono surriscaldarsi se fatti funzionare per periodi prolungati.
Gli attuatori lineari standard utilizzano un servomotore. I servomotori sono costituiti da un motore CC collegato a una trasmissione a ingranaggi e talvolta a un potenziometro, consentendo il controllo tramite feedback. Ciò significa che, insieme a un controller, la corsa avanti e indietro dell’attuatore lineare può essere posizionata con precisione. Al contrario, gli attuatori lineari ad alta velocità sono progettati per eseguire l’intero movimento avanti e indietro senza un controllo di posizione intermedio.
Come vengono classificati come attuatori lineari ad alta velocità?
Poiché la velocità è relativa, come si può determinare se un attuatore lineare debba essere classificato come “ad alta velocità”? Attualmente non esistono standard di settore per gli attuatori lineari ad alta velocità o a ultra‑alta velocità che definiscano le specifiche minime, quindi spetta al produttore decidere come classificare l’attuatore. Queste classificazioni si basano prevalentemente su:
- Velocità dell’attuazione avanti e indietro.
- Forza a pieno carico/a vuoto.
- Il meccanismo di azionamento.
- Il tipo di attuatore.
- Rapporto di riduzione.
È importante comprendere questi parametri per prendere una decisione di acquisto informata su un attuatore lineare ad alta velocità e ad alta forza di spinta. Usando la Confronta funzione sul sito di Progressive Automations, puoi confrontare fino a quattro attuatori alla volta tenendo presenti i parametri sopra elencati quando prendi la tua decisione.
Come posso cambiare la velocità del mio attuatore lineare?
Come elencato sopra, la velocità dipende dal meccanismo di azionamento. Molti attuatori lineari ad alta velocità utilizzano un motore CC a spazzole collegato direttamente, in linea, a una vite madre, che è collegata a un albero/pistone. Quando si applica alimentazione al motore, questo fa ruotare la vite madre e spinge l’albero a uscire (cioè energia elettrica convertita in moto rotatorio e poi in moto lineare) e quando si inverte la polarità dell’alimentazione, l’albero rientra.
Finecorsa sono posizionati agli estremi del movimento dell’albero, interrompendo così l’alimentazione al motore quando l’albero è completamente esteso/rientrato. La velocità dell’attuazione lineare può essere modificata regolando uno o una combinazione dei seguenti parametri:
Modificare il passo della vite madre
In breve, un passo maggiore aumenterà la velocità dell’attuazione lineare e viceversa.
Variare la tensione applicata
Se l’albero di un motore ruota alla massima velocità alla sua tensione nominale, è possibile ridurre la velocità di rotazione semplicemente applicando una tensione più bassa. Spesso si può usare un attuatore lineare a 12 volt ad alta velocità con controlli a potenziometro (cioè un controller motore). I controller di base utilizzano un circuito a ponte H per invertire la polarità del motore e un potenziometro per variare la tensione applicata al motore.
Inserire una riduzione a ingranaggi sul motore
Alcuni attuatori lineari ad alta velocità, come il modello PA-04 di Progressive Automations (discusso più avanti), utilizzano una trasmissione a ingranaggi per rallentare o aumentare la rotazione in uscita del motore. L’ingranaggiatura aumenta anche la forza dell’albero/pistone in movimento a parità di potenza del motore.
Applicazioni degli attuatori lineari ad alta velocità
Quando si deve scegliere un attuatore lineare ad alta velocità, è fondamentale sapere per quale applicazione lo utilizzerai. Velocità di attuazione più elevate significano una forza di uscita inferiore e viceversa. Tuttavia, ingranaggiare lo stesso attuatore lineare potrebbe fornirti la giusta quantità di forza per soddisfare le tue esigenze.
Le applicazioni per gli attuatori lineari ad alta velocità sono pressoché infinite. Offrono un’eccellente mobilità per applicazioni che richiedono un movimento lineare fluido. Inoltre, sono generalmente più leggeri degli attuatori lineari standard poiché non contengono un grande riduttore. Il design più leggero e facile da utilizzare consente di impiegarli in applicazioni che richiedono risparmio di spazio o la riduzione dell’ingombro dei dispositivi di un sistema. Il ciclo di lavoro è la percentuale del tempo totale in cui un motore resta acceso rispetto al tempo in cui è spento. Rimanere al di sotto di questa percentuale eviterà il surriscaldamento del motore. Pertanto, gli attuatori lineari ad alta velocità sono progettati per applicazioni che possono funzionare entro il ciclo di lavoro specificato (di solito 20%). Applicazioni adatte a questo ciclo di lavoro includono:
- Automazione di smistamento intermittente.
- Automazione domestica/dell’arredo (sebbene sia necessario il feedback dell’attuatore lineare per garantire un posizionamento accurato).
- End-effector per bracci robotici.
- Usi non industriali come simulatori di volo/guida che richiedono attuazioni ad alta velocità per esperienze realistiche.
Le applicazioni sopra riportate sono solo alcuni esempi di dove gli attuatori lineari ad alta velocità possono essere utilizzati.
Gli attuatori lineari ad alta velocità di Progressive Automations
Progressive Automations offre due attuatori lineari ad alta velocità (modelli PA-15 e PA-04), altamente personalizzabili per adattarsi alla tua applicazione.
PA-15
L’attuatore lineare ad alta velocità PA-15 dispone di un motore CC a spazzole a 12 VCC (2 A a vuoto e 9 A a pieno carico) a trasmissione diretta, allineato con una vite madre, per un modello salvaspazio e altamente robusto. Sono disponibili lunghezze di corsa da 1 a 24 pollici. Inoltre, sono disponibili 3 opzioni in base alla forza richiesta (cioè 11 lb, 22 lb o 33 lb). La velocità a vuoto di questo attuatore lineare è di 9.05 pollici/s per l’opzione da 11 lb, 5.50 pollici/s per l’opzione da 22 lb e 3.20 pollici/s per l’opzione da 33 lb.
Tuttavia, quando si seleziona un attuatore lineare ad alta velocità, è bene considerare la velocità a pieno carico. A pieno carico di 11 lb, la velocità è 4.70 pollici/s; a 22 lb la velocità è 4.00 pollici/s e a 33 lb la velocità è 2.00 pollici/s. Purtroppo questo modello non dispone di circuiteria di feedback, ma i finecorsa sono posizionati agli estremi del movimento. Il ciclo di lavoro è del 20% e il prodotto ha grado di protezione IP54, il che significa che è protetto contro polvere, depositi dannosi e limitati ingressi d’acqua. Il prodotto include anche una garanzia standard di 18 mesi.
PA-04
L’attuatore lineare PA-04 tecnicamente non è ad alta velocità, ma la forza che è in grado di erogare è elevata rispetto ad altri modelli. Il modello PA-04 utilizza un motore CC a spazzole a 12 VCC (4 A a vuoto e 12 A a pieno carico) posizionato perpendicolarmente alla vite madre. Il motore è ingranaggiato per consentire una forza fino a 100 lb a una velocità lineare di 2.16 pollici/s e 400 lb a una velocità lineare di 0.78 pollici/s. Sono disponibili lunghezze di corsa da 2 a 40 pollici.
Questo modello dispone di capacità di feedback opzionali e offre la possibilità di utilizzare sensori ad effetto Hall invece dei finecorsa meccanici agli estremi del movimento dell’attuatore. Il ciclo di lavoro è anch’esso del 20% e il prodotto ha grado di protezione IP66, il che significa che è totalmente protetto da polvere e ingressi d’acqua ed è il miglior attuatore lineare per carichi leggeri, ad alta velocità e impermeabile di Progressive Automations.
Conclusione
Gli attuatori lineari ad alta velocità possono essere utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, sia industriali (attuatore lineare ad alta velocità per carichi gravosi) sia non industriali (mini attuatore ad alta velocità), grazie al loro design robusto e alle capacità di attuazione rapida. Tuttavia, quando si sceglie un attuatore lineare ad alta velocità, è opportuno considerare i parametri discussi per bilanciare la velocità di attuazione con la forza a pieno carico, assicurandosi che l’attuatore lineare possa gestire il compito richiesto. Infine, acquista attuatori lineari ad alta velocità solo da marchi che offrono una garanzia aggiuntiva: è un buon segnale che i produttori hanno fiducia nelle loro soluzioni.