Confrontando gli attuatori elettrici a stelo con gli attuatori a cilindro idraulico, quali sono quelli che offrono la soluzione migliore per le vostre esigenze? I cilindri idraulici sono largamente utilizzati da decenni. Tuttavia, oggi in molte industrie si tende a sostituirli con gli attuatori elettrici. Perdite idrauliche e grado di efficienza e accuratezza sono solo alcune delle ragioni alla base di questa conversione di tecnologie. Prima di decidere di sostituire un sistema esistente, vi sono per\u00f2 alcuni aspetti che sarebbe opportuno considerare.<\/p>\n\n
Nel tempo, gli stabilimenti e i processi industriali sono diventati sempre pi\u00f9 automatizzati. Con il progresso tecnologico, aumenta il numero di prodotti a disposizione degli ingegneri per la progettazione di macchine e attrezzature. Limitandoci agli attuatori, le tecnologie principali sono due: idraulica ed elettrica.<\/p>\n\n
Gli attuatori idraulici presentano alcuni vantaggi in certe situazioni: alta densit\u00e0 di potenza, basso costo di acquisto dei componenti, da buona ad alta rigidit\u00e0, alta velocit\u00e0, e rappresenano una tecnologia comunemente usata. Tuttavia, se si considera il loro uso all\u2019interno di un sistema completo, gli attuatori idraulici possono risultare meno vantaggiosi: senza l\u2019ausilio di ulteriori apparecchiature di taratura, hanno infatti un\u2019accuratezza e una ripetibilit\u00e0 limitate. Inoltre, non potendo prescindere dall\u2019utilizzo di pompe idrauliche e tubi, richiedono un\u2019installazione e una manutenzione laboriose e complesse. Infine, hanno un costo di installazione elevato, una bassa efficienza energetica, un alto impatto ambientale e una scalabilit\u00e0 e modularit\u00e0 limitate. In questi casi, gli attuatori elettrici offrono un vantaggio molto maggiore.<\/p>\n\n
Gli attuatori elettrici garantiscono velocit\u00e0 e forza elevate, sono flessibili e facilmente programmabili a seconda delle condizioni di carico, hanno un grado elevato di accuratezza e ripetibilit\u00e0, sono efficienti e semplici da installare, richiedono poca manutenzione e sono ecologici. Non utilizzando un sistema idraulico, consentono di eliminare le perdite di olio, ridurre l\u2019inquinamento e aumentare la sicurezza sul lavoro. Gli attuatori elettrici sono atossici, un requisito indispensabile nell\u2019industria alimentare. Altri vantaggi ambientali degli attuatori elettrici sono: maggior efficienza energetica\/consumo energetico inferiore, funzionamento silenzioso\/rumorosit\u00e0 ridotta; assorbimento di potenza pressoch\u00e9 pari a zero quando non in uso (a differenza delle pompe dei sistemi idraulici che consumano energia anche nei periodi di non utilizzo). Inoltre, non si pone il problema dello smaltimento dei fluidi idraulici, che \u00e8 invece necessario smaltire correttamente durante i normali interventi di manutenzione e riparazione degli attuatori idraulici.<\/p>\n\n
In passato gli attuatori elettrici hanno sempre avuto una densit\u00e0 di potenza inferiore a quella degli attuatori idraulici, ma, grazie ai recenti progressi della tecnologia, oggi gli attuatori elettromeccanici sono in grado di offrire, a parit\u00e0 di dimensioni, la stessa forza degli equivalenti idraulici. Uno dei principali progressi dell\u2019azionamento elettromeccanico \u00e8 la possibilit\u00e0 di abbinare un servomotore rotativo a un organo per la trasformazione del moto da rotatorio a lineare, per esempio una vite a rulli satelliti o una vite a ricircolo di sfere. Le viti a rulli presentano dei dadi che sono disposti lungo uno stelo filettato e che ingranano reciprocamente; l\u2019alloggiamento del dado \u00e8 strutturato come un riduttore epicicloidale. Rispetto alle viti a sfere, offrono un maggior numero di punti di contatto: ci\u00f2 consente di distribuire la forza applicata su una superficie pi\u00f9 vasta, riducendo lo stress e prolungando la durata. I rulli collegano il dado alla vite, creando un movimento sincronizzato senza ricircolo. Il risultato \u00e8 una velocit\u00e0 pi\u00f9 elevata del moto rotatorio e lineare nelle applicazioni in cui si richiede una forza elevata. Inoltre, grazie all\u2019assenza del ricircolo di sfere, la rumorosit\u00e0 e le vibrazioni sono ridotte alle alte velocit\u00e0. L\u2019elevata capacit\u00e0 di carico delle viti a rulli rispetto alle viti a sfere consente di limitare le dimensioni e il peso degli attuatori. Per ottimizzare ulteriormente questo aspetto, i modelli pi\u00f9 recenti di attuatori elettrici raggruppano la vite a rulli e il servomotore in un unico blocco. L\u2019integrazione del motore aumenta la compattezza del prodotto e riduce il numero di componenti. La trasmissione diretta del moto ad opera della vite a rulli elimina il problema dei giochi degli accoppiamenti e delle trasmissioni, consentendo una risposta dinamica maggiore e prestazioni migliori. Insieme ai vantaggi dell\u2019abbinamento tra servomotore e vite a rulli, la tecnologia avanzata dei motori brushless con feedback garantisce un\u2019accuratezza e un\u2019affidabilit\u00e0 pi\u00f9 elevate. Gli attuatori elettrici tradizionali utilizzano in genere per l\u2019azionamento motori a induzione monofase o trifase. Il problema di questa configurazione \u00e8 quando l\u2019attuatore deve cambiare direzione o arrestarsi e riavviarsi: l\u2019aumento della temperatura del motore ne limita infatti il funzionamento e di conseguenza i cicli di lavoro. Questo limite viene superato accoppiando alle viti a rulli un motore brushless a corrente continua e a servizio continuativo. Il dispositivo di feedback consente un controllo estremamente preciso sia della posizione sia della velocit\u00e0 dello stelo di uscita dell\u2019attuatore.<\/p>\n\n
Il passaggio da un sistema ad attuatori idraulici a un sistema ad attuatori elettrici comporta una serie di problematiche. Se nel sistema \u00e8 presente pi\u00f9 di un attuatore idraulico, l\u2019approccio di una conversione per gradi pu\u00f2 creare pi\u00f9 difficolt\u00e0 rispetto alla conversione contemporanea di tutti gli assi macchina. In condizioni di carico gravoso, \u00e8 opportuno valutare l\u2019installazione di paraurti o l\u2019adeguamento del profilo del moto per alleggerire i contraccolpi e ridurre le vibrazioni. Per una corretta conversione da una modalit\u00e0 di azionamento all\u2019altra \u00e8 necessario capire come dimensionare adeguatamente i nuovi attuatori. Occorre misurare la lunghezza effettiva della corsa e considerare le configurazioni di montaggio. Per una stima semplice della forza prodotta dal sistema idraulico esistente, si deve moltiplicare il diametro del pistone per la pressione della pompa. Tuttavia, questo metodo \u00e8 estremamente conservativo e spesso comporta un sovradimensionamento dell\u2019attuatore elettrico utilizzato in sostituzione di quello idraulico. Conoscendo la velocit\u00e0 (misura del tempo necessario per l\u2019estensione rispetto alla ritrazione), il numero di cicli al minuto, l\u2019ora e il giorno, il numero di turni o di giornate a settimana in cui l\u2019attuatore viene utilizzato, e conoscendo anche l\u2019ambiente operativo (temperatura, presenza di polvere o liquidi, condizioni di rischio, ecc.), sar\u00e0 possibile scegliere l\u2019attuatore giusto per le proprie esigenze.<\/p>\n\n
Diverse industrie utilizzano attualmente attuatori elettrici per i loro sistemi. Per esempio, nel settore della produzione automobilistica, le mani di presa robotizzate, le saldatrici robotizzate, le presse per lo stampaggio dei cuscinetti e i bracci posizionatori utilizzano tutti degli attuatori elettromeccanici. Alla luce della richiesta sempre maggiore di soluzioni che garantiscano velocit\u00e0 e ripetibilit\u00e0 con meno tempi morti, gli attuatori elettrici rappresentano la scelta ideale. I macchinari dell\u2019industria alimentare utilizzano attuatori elettrici per il riempimento volumetrico, il porzionamento, il trasporto e lo spostamento dei prodotti. Oltre all\u2019industria alimentare, anche l\u2019industria farmaceutica e quella medicale stanno attuando il passaggio all\u2019azionamento elettrico per motivi di precisione e prevenzione delle contaminazioni. Le industrie petrolchimiche utilizzano attuatori elettrici in sostituzione di quelli idraulici e pneumatici per i loro vantaggi ambientali e il loro controllo pi\u00f9 flessibile e preciso. Sia gli attuatori idraulici che quelli pneumatici presentano il rischio di possibili perdite, creando potenziali situazioni di pericolo (contaminazioni o gas infiammabili). L\u2019industria militare utilizza attuatori elettrici per i veicoli da trasporto, i portelloni e la manipolazione delle munizioni, perch\u00e9 sono esenti da manutenzione e garantiscono pulizia, robustezza e lunga durata nelle missioni critiche. Gli attuatori elettrici offrono ogni giorno di pi\u00f9 una soluzione efficace e completa per il controllo del movimento.<\/p>\n\n
Decidere di passare da un sistema idraulico a un sistema elettrico non \u00e8 semplice. Fondamentale nella scelta del tipo di azionamento \u00e8 la valutazione dei sistemi esistenti e delle esigenze di utilizzo. Sia che si voglia aumentare l\u2019efficienza o ridurre la manutenzione, \u00e8 chiaro che, con il progredire della tecnologia e l\u2019aumentare della domanda, gli attuatori elettrici rappresentano un\u2019opzione valida e competitiva per la sostituzione degli attuatori idraulici nella maggior parte delle applicazioni.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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