Gli attuatori lineari elettrici sono strumenti essenziali nella vita quotidiana e aiutano ad automatizzare molti processi. Questi dispositivi possono essere integrati in numerose applicazioni in cui la sensibilità al rumore è importante, ad esempio nei moderni letti medicali. Considerando i tipi di attuatori con l’obiettivo di contenere il rumore, è chiaro che gli attuatori elettrici sono la scelta migliore. Gli attuatori lineari elettrici emettono meno rumore rispetto ai sistemi pneumatici, ed è una delle principali ragioni per cui gli attuatori elettrici stanno progressivamente soppiantando i pneumatici in molti ambiti (inclusi quelli medicali).
Detto questo, ci siamo chiesti: oltre alla loro superiorità rispetto ai sistemi pneumatici, cosa può far suonare in modo diverso un attuatore lineare o farlo funzionare più rumorosamente del solito? Il rumore eccessivo è un problema complesso da risolvere, poiché difficilmente esiste un’unica causa. In questo articolo presentiamo alcune delle cause più comuni del rumore eccessivo negli attuatori lineari.
Imperfezioni della vite madre & tolleranze della chiocciola di azionamento
Questo problema si manifesta con un rumore meccanico periodico quando l’attuatore è in movimento. Di solito il rumore è più evidente sotto carichi elevati, il che è attribuito a un accoppiamento non corretto tra la vite madre e la chiocciola. Se la vite madre e la chiocciola hanno troppo gioco, possono generarsi vibrazioni durante il movimento del motore; al contrario, se sono troppo serrate, si avrà rumore aggiuntivo e un calo di Velocità dovuto all’attrito. Di seguito abbiamo incluso due video: il primo mostra la chiocciola di azionamento e la vite madre in funzione normale, il secondo mostra l’effetto quando sono troppo serrate.
Spaziatura tra chiocciola e vite madre troppo ridotta
Chiocciola e vite madre in funzione normale
Se sospetti che la spaziatura tra chiocciola e vite madre sia troppo ridotta, puoi verificarlo smontando l’unità e ruotando la chiocciola. Ruotandola, dovrebbe girare attorno alla vite madre e avanzare. Se c’è eccessiva resistenza o, ruotando la chiocciola, si mette in rotazione la vite madre, è probabile che il rumore derivi da un attrito troppo elevato. Si tratta di un problema di produzione, dovuto a una chiocciola difettosa o a una vite madre danneggiata. Questo problema dovrebbe essere coperto dalla garanzia del produttore, ma potresti risolverlo sostituendo la chiocciola di azionamento.
Problemi allo statore del motore
Il motore è sostenuto tra due cuscinetti. Se i cuscinetti sono laschi nelle loro sedi, il movimento del motore causerà vibrazioni. Queste vibrazioni possono generare più rumore nel riduttore per via della spaziatura degli ingranaggi sul rotore, oppure un fischio proveniente dal motore stesso. Cuscinetti laschi possono persino portare a problemi di Corrente eccessiva se rimangono bloccati in una posizione che costringe il motore a compensare con coppia maggiore. Le immagini sotto mostrano un cuscinetto bloccato sull’albero del rotore invece di alloggiare saldamente nella sua sede.
I due video seguenti mostrano la chiocciola che si ruota facilmente in condizioni normali; il secondo video mostra quando questo meccanismo diventa più duro dopo il passaggio a uno statore non conforme.
Funzionamento normale - chiocciola facile da ruotare
La chiocciola è più difficile da ruotare dopo il passaggio allo statore non conforme
Per verificare definitivamente se è questo il caso, un metodo consiste nel ruotare manualmente la vite madre, come nel secondo video. Ruotando la vite madre, il rotore dovrebbe muoversi e, idealmente, i cuscinetti dovrebbero consentire un movimento libero. Tuttavia, se c’è un problema di usura eccessiva dei cuscinetti o di disallineamento, la vite madre sarà difficile da ruotare. Il problema può essere risolto reinserendo i cuscinetti nelle loro sedi assicurandosi che siano perfettamente in piano. Detto ciò, è probabile che si ripresenti: la soluzione migliore è sostituire completamente i cuscinetti. Talvolta il problema può verificarsi semplicemente perché l’attuatore è datato; in tal caso può essere preferibile sostituire l’intero attuatore.
Rumore del riduttore: spaziatura dei denti & allineamento dell’albero
Se gli ingranaggi all’interno del riduttore non ingranano correttamente, possono generare rumore eccessivo. Questa è probabilmente la causa più comune del rumore metallico degli ingranaggi. In condizioni normali, gli ingranaggi dovrebbero accoppiarsi scorrendo tra loro con lubrificazione adeguata. Se gli ingranaggi sono troppo vicini, l’attrito diventa eccessivo e possono grippare o strisciare l’uno contro l’altro. Anche se ciò potrebbe rendere il funzionamento più silenzioso e fluido, comporterebbe però un’usura elevata degli ingranaggi e potenziale grippaggio.
In alternativa, la distanza tra gli ingranaggi potrebbe essere troppo grande. In tal caso, il gioco tra gli ingranaggi (backlash) genererà molto rumore e il funzionamento non sarà fluido. Il livello di rumore è estremamente sensibile alla distanza tra gli ingranaggi, il che lascia un margine di errore relativamente ridotto.
Esempio/illustrazione della sensibilità alla spaziatura degli ingranaggi
I requisiti di spaziatura degli ingranaggi possono essere violati a causa delle tolleranze di produzione: entrambi gli ingranaggi accoppiati potrebbero trovarsi al limite inferiore e non ingranare correttamente. È anche possibile che, per varie ragioni, il rotore sia leggermente inclinato, influenzando così il gioco tra gli ingranaggi.
Potresti risolvere il problema acquistando un nuovo set di ingranaggi di ricambio. È inoltre possibile controllare i cuscinetti sul rotore: se sono disallineati, il gioco tra gli ingranaggi potrebbe aumentare. Se la fonte del rumore è la spaziatura degli ingranaggi, è probabilmente un problema di produzione. In tal caso, verifica se il rumore è fuori specifica e, se lo è – sostituisci l’attuatore.
Grasso insufficiente nel riduttore
La lubrificazione degli ingranaggi in un riduttore chiuso e a Velocità relativamente bassa, come in un attuatore, si effettua tipicamente con grasso anziché con olio. Se non c’è abbastanza grasso sugli ingranaggi, l’attrito meccanico sarà troppo elevato e gli ingranaggi non solo produrranno più rumore, ma si usureranno anche molto più rapidamente. Il grasso insufficiente è un problema di produzione: in generale, all’interno del riduttore dovrebbe essercene a sufficienza per tutta la vita utile dell’attuatore. Una lubrificazione insufficiente nel riduttore causerà anche vibrazioni e può portare al surriscaldamento degli ingranaggi.
Fortunatamente, questo è uno dei problemi più facili da risolvere. Puoi aggiungere grasso agli ingranaggi per risolverlo o, potenzialmente, distribuire in modo più uniforme ed efficiente il grasso già presente nel riduttore. Se per qualche motivo non c’è grasso, puoi chiedere al produttore quale utilizzare e risolvere il problema.
Conclusioni
Gli attuatori lineari sono solitamente scelti come alternativa più silenziosa agli attuatori idraulici e pneumatici. Detto ciò, gli attuatori elettrici possono comunque risultare piuttosto rumorosi per vari motivi, tra cui i più comuni elencati sopra. È importante prestare attenzione al rumore emesso dagli attuatori durante il funzionamento, poiché potrebbe indicare un attuatore difettoso e un serio problema di produzione. Agire tempestivamente può farti risparmiare tempo di diagnosi in futuro. Purtroppo, nella maggior parte dei casi il rumore eccessivo non può essere eliminato senza sostituire i componenti danneggiati o persino l’intero attuatore.
Se il tuo attuatore lineare ha un rumore irregolare o eccessivo, è consigliabile indagare e riparare/sostituire i componenti danneggiati. In alternativa, contattaci e i nostri ingegneri saranno lieti di aiutarti a risolvere il problema.