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Quattro specifiche chiave per un corretto sistema di trasmissione lineare

Quattro specifiche chiave per un corretto sistema di trasmissione lineare - Parker Hannifin Electromechanical and Drives DivisionIn materia di attuatori lineari, la scelta della giusta tecnologia di trasmissione è un esercizio di difficile equilibrismo, in quanto non esiste una soluzione univoca.

A causa dell’ampia gamma di applicazioni, che spaziano da linee di confezionamento automatizzate e operazioni di pick-and-place a macchine complesse come le stampanti 3D, per fare la scelta giusta non è sufficiente concentrarsi su un unico aspetto, bensì è necessario trovare l’equilibrio ottimale delle prestazioni a partire da una varietà di fattori diversi. La maggior parte degli attuatori lineari elettromeccanici si basa su uno dei cinque tipi di trasmissione più comuni: vite a ricircolo di sfere, vite senza fine, cinghia dentata, cremagliera e motore lineare.

Elementi di trasmissione più comuni

Le viti a ricircolo di sfere sono ideali per applicazioni ad alto ciclo di funzionamento e quando sono richieste elevata densità di forze, precisione e ripetibilità. I cuscinetti volventi a sfera riducono l’attrito e garantiscono un’elevata efficienza meccanica, anche in caso di utilizzo continuo. Le viti a ricircolo di sfere possono raggiungere una velocità moderata.

Le viti senza fine sono adatte per impieghi meno gravosi o che richiedono piccole regolazioni. In genere garantiscono circa la metà dell’efficienza delle viti a ricircolo di sfere, quindi richiedono una coppia doppia per ottenere la stessa potenza di spinta. Tuttavia, le viti senza fine offrono soluzioni economiche e compatte per applicazioni ad alta potenza.

The 4 key performance characteristics to help specify the right linear drive train + belt and pulley + Parker Hannifin Electromechanical and drivesLe cinghie dentate sono meccanismi semplici e robusti per applicazioni ad alta velocità che richiedono una lunga durata e una manutenzione minima, dove è sufficiente una precisione superiore a 100 micron. Le cinghie dentate sono efficienti e facili da utilizzare, funzionano con cicli di lavoro al 100% e sono disponibili per corse più lunghe rispetto alle trasmissioni a vite.

I sistemi a cremagliera sono utili per corse molto lunghe che richiedono velocità elevate, ma non sono rinomati per la precisione. Questo tipo di trasmissione offre un’elevata densità di forza, ma richiede una periodica lubrificazione del sistema. Inoltre, i sistemi a cremagliera possono risultare molto rumorosi durante il funzionamento, perché spesso non è possibile eliminare il gioco.

I motori lineari offrono alta velocità, accelerazione e precisione. L'inconveniente principale è il costo, mentre la densità di forza è anche inferiore a quella di altri sistemi di azionamento. L'assenza di un collegamento meccanico tra i componenti mobili e statici dei motori lineari ne rende difficile l'utilizzo in applicazioni verticali.

I principi “PETS”

Le opzioni da prendere in considerazione per un’unità di trasmissione lineare possono essere raggruppate nelle seguenti categorie: precisione, durata operativa prevista, produttività e considerazioni particolari (Precision, Expected life, Throughput, Special considerations, abbreviate in PETS).Linear-Drive-TrainPer quanto riguarda la precisione, è bene iniziare sempre identificando le esigenze relative alla risoluzione. Gli altri aspetti da considerare sono ripetibilità e controllo della velocità. I motori lineari e le viti a ricircolo di sfere rappresentano solitamente le soluzioni migliori in termini di precisione.

Per quanto concerne la durata operativa, bisogna considerare innanzitutto l’efficienza meccanica, salvo per applicazioni in un ambiente di esercizio sporco o difficile. Una elevata efficienza della trasmissione è sinonimo di lunga durata e ridotto consumo energetico e per questo motivo anche fattori quali resistenza all’usura e allo sporco e requisiti di manutenzione sono estremamente importanti. Per via della loro elevata efficienza e di ridotte esigenze di manutenzione, le cinghie dentate sono la soluzione migliore per quanto riguarda questa categoria.

La produttività può essere valutata esaminando prima di tutto le caratteristiche di velocità e di accelerazione o decelerazione di ogni tecnologia, a seconda della lunghezza della corsa lineare necessaria.  La velocità è l’aspetto chiave da considerare se è richiesta una corsa più lunga con un tempo di ciclo impostato perlopiù alla massima velocità, mentre se sono necessari movimenti più brevi, accelerazione e decelerazione avranno la priorità. I motori lineari non hanno eguali in termini di produttività.

Alcuni altri aspetti da tenere in considerazione in fase di valutazione delle diverse tecnologie includono i costi per materiali e implementazione e la densità di forza, un altro fattore importante da ricordare in quanto il design delle macchine è sempre più miniaturizzato, in particolare per quanto riguarda le specifiche degli end effector (dispositivi di estremità) o della strumentazione montati sull’asse.

 

The 4 key performance characteristics to help specify the right linear drive train + Olaf Zeiss + Parker Hannifin Electromechanical and DrivesQuesto articolo è stato scritto con il contributo di Olaf Zeiss, Product Manager – Actuators Electromechanical & Drives Division Europe.

 

 

 

 

 

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