Attuatori lineari senza stelo: una soluzione per l’automazione industriale

Tra le esigenze di automazione del settore industriale vi sono fattori quali carichi elevati, capacità di funzionamento ad alta velocità, dimensioni compatte, affidabilità, ripetibilità e semplice realizzazione di soluzioni multiasse. Queste condizioni, insieme alla qualità e al rapporto costi/benefici, sono orientate verso l’adozione di soluzioni di automazione che si adattino alle esigenze del futuro. Gli attuatori lineari senza stelo per carichi elevati di ultima generazione sono in grado di soddisfare i requisiti
e rispondere alle sfide delle applicazioni di movimento lineare dell’automazione di processo.

di Olaf Zeiss

Basata sulla più recente tecnologia e su un’ampia scelta di attrezzature, l’automazione di processo va diffondendosi sempre di più negli impianti di produzione e industriali che cercano un vantaggio competitivo nei settori dove maggiore è la concorrenza.
Esempi comuni sono la movimentazione di materiali e i sistemi di alimentazione, ma anche i macchinari di produzione e da imballaggio.
Nel caso degli attuatori destinati all’automazione dei sistemi, gli ingegneri aspirano a soluzioni capaci di combinare la movimentazione dei carichi con gli ingombri ridotti e l’affidabilità, in modo tale da ottimizzare la produttività e abbattere i costi. La versatilità e la possibilità di impiego in soluzioni multiasse sono anch’esse caratteristiche essenziali.
La crescente diffusione di soluzioni di automazione nel settore industriale è la diretta conseguenza di un’intrinseca esigenza di ripetibilità, affidabilità e tempi di fermo ridotti al minimo. Rispetto al lavoro manuale, le soluzioni di automazione sono in grado di svolgere le stesse attività con identica attitudine e ripetibilità dall’inizio fino alla fine. Inoltre, i sistemi automatizzati non vanno in ferie, non si prendono giorni di malattia, non fanno pause per andare al bagno, non si annoiano, non perdono la concentrazione né commettono errori. Pertanto, è abbastanza semplice capire il motivo per cui le soluzioni e le attrezzature di controllo avanzato del movimento stiano alimentando un desiderio crescente di automazione.
Secondo quanto riportato in una relazione di ResearchAndMarkets del mese di marzo 2019, il mercato europeo delle apparecchiature di automazione industriale (IAE) aveva un valore pari a 53,68 miliardi di dollari nel 2018 e continuerà a svilupparsi con un discreto tasso di crescita annuo medio da qui al 2025. Naturalmente, il settore industriale e manifatturiero europeo, uno dei più avanzati e innovativi al mondo, è cosciente del fatto che le soluzioni di controllo e l’automazione industriale assicurano una concreta differenziazione sul mercato e una certa competitività a livello di costi.

Attuatori lineari: l’innovazione risiede nel binario squadrato
Gli attuatori lineari senza stelo per carichi elevati di ultima generazione sono in grado di soddisfare i requisiti e rispondere alle sfide delle applicazioni di movimento lineare dell’automazione di processo. In effetti, alcuni fra gli attuatori più recenti hanno una capacità di carico quasi del 20% più elevata rispetto alle soluzioni di mercato precedenti. La principale innovazione in questo settore è l’impiego di un binario squadrato, che in certe applicazioni garantisce una maggiore durata operativa. Un binario di questo tipo assicura un movimento lineare preciso e privo di gioco, con uno scorrimento costante, che consente capacità di carico e velocità di avanzamento elevate. In abbinamento al servomotore controllato ad anello chiuso, assicurano forze di avanzamento elevate, alta ripetibilità e ottima scorrevolezza. La compatibilità con forze di spinta e carichi elevati consente agli impianti un discreto risparmio grazie all’installazione di attuatori più compatti rispetto a quelli normalmente necessari.
Nell’era industriale moderna, la salvaguardia degli spazi è denaro. Per essere competitivi e contenere i costi, per gli impianti di produzione e industriali vengono acquistati o affittati gli spazi strettamente necessari. Inoltre, la possibilità di utilizzare soluzioni di automazione più compatte fa sì che aumenti lo spazio disponibile per nuove risorse e/o funzionalità, con il risultato che le dimensioni esterne ridotte diventano un elemento essenziale a cui le apparecchiature automatizzate aspirano. Ed è proprio per questa ragione che gli OEM sono alla costante ricerca di soluzioni di automazione compatte.

Soluzioni multiasse semplici da progettare e implementare
Un altro fattore che influenza le decisioni di acquisto è la semplicità di creazione di soluzioni multiasse. Diversi macchinari e sistemi si caratterizzano per la configurazione a doppio asse o multiasse a pilastri, comprese le apparecchiature per la movimentazione di materiali e le macchine da imballaggio. Se il sistema può essere ampliato in modo semplice e rapido, la riduzione delle risorse destinate alla progettazione e un sistema meno complesso comportano un notevole risparmio.
Ad esempio, nelle applicazioni a doppio asse, alcuni nuovi sistemi di attuatori si servono di un albero di collegamento per garantire una trasmissione della coppia simultanea e rigida a un secondo attuatore lineare disposto in parallelo. Questa configurazione fa sì che le applicazioni a doppio asse siano estremamente semplici e convenienti da implementare.
Per montare gli attuatori lineari in modo semplice e rapido, ci si serve di morsetti seghettati. Questi morsetti fanno presa sulle scanalature longitudinali del profilo, costituendo così un metodo di fissaggio pratico e veloce. Grazie ai morsetti seghettati, una o due traverse possono essere fissate direttamente al carrello degli attuatori lineari, eliminando la necessità di piastre di collegamento aggiuntive e, al tempo stesso, riducendo il peso complessivo del sistema multiasse.
Per diverse applicazioni viene talvolta fornito un pacchetto predefinito di azionamento e controllo abbinato agli attuatori allo scopo di integrarli. L’impiego di un pacchetto predefinito di azionamento costituito da attuatore, motore, cambio e servoregolatore permette di scegliere rapidamente una trasmissione adatta a una funzione specifica.

Una serie di attuatori in grado di soddisfare i requisiti delle applicazioni di automazione
La serie di attuatori HLR (senza stelo per carichi elevati) di Parker Hannifin rappresenta una soluzione capace di soddisfare tutti questi requisiti, compresi quelli del pacchetto predefinito di azionamento e controllo, appositamente concepita per applicazioni OEM. Nel primo caso, questi sistemi di controllo a guida lineare con trasmissione a cinghia di distribuzione assicurano una capacità di carico di 3.847 newton (N) basandosi su una durata prevista di 8.000 km (ottenuta grazie a una configurazione con binario squadrato), il tutto in un fattore di forma a ingombro ridotto. Questa serie risponde ai requisiti di un’ampia gamma di applicazioni di automazione, tra cui quelli tipici degli ambienti di lavoro ristretti. Nei parametri di prestazione rientrano una velocità fino a 5 m/s, un’accelerazione fino a 50 m/s2 e una ripetibilità di ±0,05 mm.
Gli alberi di collegamento (disponibili in diverse lunghezze) garantiscono un elevato grado di flessibilità; l’ampia gamma di accessori fa sì che si possano realizzare sistemi a doppio asse o multiasse a pilastri in modo rapido e semplice. Inoltre, gli attuatori sono progettati in modo tale da assicurare un movimento assolutamente rettilineo per l’intera corsa, caratteristica, anche questa, che agevola l’adozione di soluzioni multiasse affidabili. Non meno importante, gli attuatori sono dotati su entrambi i lati di blocchi magnetici per gli iniziatori, che consentono di utilizzare iniziatori standard integrati nelle scanalature. Tra le altre caratteristiche che concorrono a migliorare la flessibilità del design, vi sono la possibilità di montare il motore su quattro lati e l’impiego di una scatola di trasmissione standard, che permette di installare il cambio su qualsiasi lato, facendo sì che non sia necessario progettare in anticipo il posizionamento e il montaggio del cambio.