Attuatori: cosa sono, a cosa servono e dove vengono impiegati

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    Attuatori: cosa sono, a cosa servono e dove vengono impiegati

    Nel campo dell’automazione, soprattutto a livello industriale, sono innumerevoli le componenti che fanno muovere un macchinario e gli consentono di svolgere al meglio i suoi compiti: è il caso degli attuatori, che convertono l’energia per imprimere un movimento lineare (attuatori lineari) o rotatorio (attuatori rotativi).

    Tra i più scelti, per qualità dei materiali, varietà e durata, vi sono senz’altro gli attuatori su servotecnica.com, che vengono realizzati e selezionati da un’azienda con un’esperienza di ben 40 anni nel settore del motion control.

    Gli attuatori lineari

    Laddove un movimento rotatorio debba, quindi, convertirsi in una spinta più o meno potente o continuativa, sarà impiegato un attuatore lineare. In campo industriale, questi elementi sono determinanti, ad esempio, nei nastri trasportatori, in linee di produzione ove sono previsti carichi pesanti da sollevare, nella robotica, oppure anche in sistemi di apertura e chiusura di sportelli nei mezzi di trasporto, per imprimere il giusto movimento ai pannelli fotovoltaici, così come per posizionare una chaise longue o un macchinario diagnostico in ambito medico.

    Quelli di tipo brushless sono realizzati senza l’impiego di spazzole che, alla lunga, possono deteriorarsi o dare luogo a scintille con il calore eccessivo. I vantaggi degli attuatori stepper (o passo-passo) sono il basso costo, l’alta affidabilità, la coppia elevata a basse velocità e una costruzione semplice e robusta che ne garantisce il funzionamento anche in condizioni ambientali non ottimali. Il nut, o chiocciola, è il fulcro del movimento che viene trasmesso e, a seconda del suo posizionamento, dà origine ad attuatori lineari di 3 diverse categorie.

    La configurazione External Linear (o External Shaft) è la tipologia di attuatore lineare più “classica”, grazie alla sua semplicità e compattezza unite ad un elevato grado di flessibilità in fase di progettazione. Nella configurazione con chiocciola esterna, l’albero del motore viene sostituito da una madrevite. In un’applicazione tipica, il motore viene montato in posizione fissa e alla chiocciola viene agganciato il carico. Mentre la madrevite ruota, la chiocciola esterna viaggia longitudinalmente sulla vite restituendo un movimento lineare.

    Nel design degli attuatori lineari Captive la vite è integrata su un albero scanalato. L’albero è vincolato in rotazione da una scanalatura sulla parte frontale del motore. In questo modo si ottiene il movimento lineare senza la rotazione dell’albero/carico. Questa scelta è particolarmente indicata per le applicazioni prive di meccaniche atte ad eliminare la rotazione. Le corse di lavoro sono relativamente limitate.

    Nella configurazione Non-Captive (non vincolata), la chiocciola è incorporata nel rotore del motore. Mentre il rotore ruota, crea un movimento lineare facendo passare la madrevite attraverso l’albero. In questo caso, il carico può essere fissato in uno dei due modi seguenti: direttamente al motore, o alla madrevite. Man mano che il rotore ruota, muove il motore lungo la lunghezza della madrevite creando un moto lineare.

    Gli attuatori lineari hanno applicazioni anche su superfici ridotte e, in tal senso, la tipologia migliore da scegliere è rappresentata da quelli tubolari, dove il corpo del motore è costituito da una serie di solenoidi che mettono in movimento uno stelo contenente una serie di magneti permanenti molto potenti e allineati in direzioni alternate e opposte.

    Gli attuatori rotativi

    Laddove vi sia necessità di un classico movimento circolare trovano impiego gli attuatori rotativi. Si tratta di elementi più semplici se comparati ai lineari, in quanto la loro struttura non prevede una trasformazione di direzione di moto.

    I motori possono essere di tipo brushless, per aumentarne la durate e le performance e accoppiabili a riduttori meccanici al fine di aumentarne la coppia in uscita.

    Un attuatore rotativo è composto da uno statore, da un rotore, da un sensore di posizione o di velocità, che segnala la posizione del rotore in relazione allo statore e da cuscinetti. Questi ultimi sono creati appositamente per conferire performance ottimali anche in presenza di carichi importanti, sia radiali che assiali.

    Gli attuatori possono essere comandati tramite bus di campo, come Ethernet Ip, Can Open o EtherCAT. Al fine di riportare le varie componenti a una temperatura non eccessiva, specie dopo un uso massivo, prevedono anche sistemi di raffreddamento che spesso si avvalgono di liquidi speciali.