Come scegliere un attuatore

Attuatore rotativo METAL WORK

Gli attuatori si dividono in tre tipi, a seconda della fonte di energia utilizzata per il loro azionamento: attuatori pneumatici (che utilizzano aria compressa), attuatori idraulici (che utilizzano olio sotto pressione) e attuatori elettrici. Per scegliere un attuatore è necessario prendere in considerazione alcuni fattori e, per prima cosa, il tipo di movimento. In base ad esso, infatti, possiamo distinguere gli attuatori rotativi, che producono, come lo dice il nome stesso, un movimento rotatorio, dagli attuatori lineari, che producono invece un movimento rettilineo. Una volta fatta questa prima scelta, sarà necessario determinare la forza che l’attuatore dovrà essere in grado di esercitare.

Per finire, opteremo, a seconda dell’uso previsto, per un attuatore a singolo o a doppio effetto. Questa distinzione, tuttavia, vale solo per gli attuatori idraulici e pneumatici, e non ne terremo quindi conto nella scelta di un attuatore elettrico.

La scelta tra attuatore pneumatico, attuatore idraulico e attuatore elettrico dipende dall’uso previsto nonché dal carico e dalla velocità richiesti. Gli attuatori idraulici, ad esempio, rappresentano la migliore opzione in termini di potenza e sono la soluzione ideale per spostare carichi pesanti. Gli attuatori pneumatici, invece, vengono scelti soprattutto per la loro velocità. Per quanto riguarda gli attuatori elettrici, ricordiamo che non devono essere utilizzati in atmosfere potenzialmente esplosive (ATEX). In questi casi, infatti, sarà più opportuno utilizzare un attuatore idraulico o pneumatico.

Altri due criteri di scelta per l’acquisto di un attuatore sono la semplicità di installazione e di funzionamento. Gli attuatori elettrici sono facili sia da installare che da utilizzare, mentre gli attuatori idraulici, oltre ad essere meno facili da usare, richiedono anche più manutenzione.

Attuatore elettrico LINAK

Per prima cosa, possiamo consigliare a coloro che sono alla ricerca un attuatore facile da installare e da utilizzare di optare per un attuatore elettrico. Gli attuatori elettrici, inoltre, sono particolarmente adatti per le applicazioni in cui sono richieste posizioni di arresto intermedie e/o estremamente precise. Il loro margine di errore è infatti di soli 0,001 mm.

Oltre ad essere in grado di sopportare carichi molto pesanti, ossia fino a diverse tonnellate, gli attuatori elettrici si distinguono anche per una capacità di carico che, pur essendo inferiore a quella dei modelli idraulici, è superiore alla capacità di carico degli attuatori pneumatici, nonché per la loro velocità elevata e per la precisione della velocità stessa.

Per finire, gli attuatori elettrici sono silenziosi e meno inquinanti.

Prima di procedere all’acquisto di un attuatore elettrico, tuttavia, dovremo valutare altri due aspetti importati. Innanzitutto, ricordiamo che l’albero dell’attuatore elettrico può essere azionato da un motore asincrono (maggiore resistenza e facilità d’uso), un motore passo-passso (maggiore precisione) o da un motore brushless (maggiore durevolezza ma costi più alti).

In secondo luogo, terremo a mente che l’uso di apparecchiature elettriche nelle zone ATEX è fortemente sconsigliato, in quanto possono essere all’origine di esplosioni e incendi. Per operare in questo tipo di atmosfera consigliamo quindi l’uso di un attuatore pneumatico o idraulico

Attuatore pneumatico Cy.PAg

Gli attuatori pneumatici, che convertono l’energia pneumatica, ossia l’energia fornita dall’aria compressa, in movimento meccanico, possono essere lineari o rotativi.

Grazie alla loro alimentazione ad aria compressa, che non comporta alcun componente elettrico, gli attuatori pneumatici riducono i rischi di esplosione e di incendio. Questi attuatori trovano largo impiego anche nei sistemi di automazione industriale. Poiché l’alimentazione con un fluido compresso, che nel caso degli attuatori pneumatici è l’aria, li rende molto veloci, gli attuatori pneumatici rappresentano una soluzione ideale per le applicazioni che richiedono l’esecuzione di movimenti ad alta velocità.

I modelli pneumatici sono peraltro i più venduti, anche perché sono più economici, durevoli e facili da installare. Tuttavia, sarà necessario prestare attenzione alla qualità dell’aria compressa usata per alimentare l’attuatore: un’aria di scarsa qualità, infatti, potrebbe danneggiare il dispositivo.

Gli attuatori pneumatici funzionano generalmente con una pressione di circa 6 bar. La loro velocità è alta e generalmente compresa tra 0,2 e 0,3 m/s. La forza, invece, dipende dal diametro interno dell’attuatore. Gli attuatori pneumatici hanno una forza teorica di avanzamento compresa tra 20 N e 50.000 N ad una pressione compresa tra 4 e 8 bar. Per forze più elevate, sarà necessario ricorrere a un attuatore idraulico.

Per finire, leggerezza e compattezza sono altri due importanti vantaggi degli attuatori pneumatici.

Attuatore idraulico Eckart

Gli attuatori idraulici sono alimentati da un fluido idraulico incompressibile, più precisamente da un olio. Il fatto che il fluido di alimentazione sia incompressibile fa sì che questi attuatori sopportino forze maggiori rispetto agli attuatori pneumatici e che siano quindi più adatti ai carichi pesanti. Rispetto agli attuatori pneumatici, inoltre, quelli idraulici permettono di controllare più facilmente la velocità. Per farlo basterà infatti regolare la quantità di fluido che entra nelle camere del cilindro. Infine, va notato che questi dispositivi si distinguono per la loro grande durevolezza.

Gli attuatori idraulici, tuttavia, non raggiungono la velocità degli attuatori pneumatici, e che eventuali perdite d’olio possono ridurre la loro efficienza, anche perché la circolazione del fluido nei tubi genera a sua volta una certa perdita di carico. Ricordiamo inoltre che le alte pressioni (tra 50 e 700 bar) aumentano il rischio di incidenti e che l’olio, essendo infiammabile, comporta un maggiore rischio di incendio. Per finire, è opportuno sottolineare che non si tratta di dispositivi economici, nella misura in cui i loro componenti sono costosi e la loro manutenzione preventiva piuttosto onerosa. In particolare, sarà necessario prestare attenzione allo stato di usura degli elementi di tenuta che proteggono le camere del cilindro.

Ciò che differenza un attuatore a doppio effetto, sia esso pneumatico o pneumatico, è il fatto che il pistone dell’attuatore ritorni o meno alla sua posizione di riposo.

Più precisamente, in un attuatore a doppio effetto la pressione viene applicata alternativamente su entrambi i lati del pistone in maniera da spostare quest’ultimo in avanti e indietro. In un attuatore a singolo effetto, invece, la pressione viene applicata su un lato solo, e il pistone si sposta quindi in un’unica direzione. Il ritorno alla posizione iniziale è generalmente reso possibile dall’azione di una molla integrata nel meccanismo o da una forza esterna.

La scelta tra questi due tipi di attuatore dipenderà principalmente dalle esigenze applicative. Gli attuatori a doppio effetto sono adatti a macchine che esercitano una forza in entrambe le direzioni, come ad esempio i carroponti. Essendo più flessibili, permettono infatti di regolare l’ammortizzazione nelle posizioni di fine corsa e offrono un migliore controllo della velocità. Ricordiamo però che si tratta di dispositivi più costosi rispetto ai modelli ad effetto singolo.

Gli attuatori a effetto singolo, o a effetto semplice, dal canto loro, rappresentano una buona opzione qualora la forza debba essere esercitata in un’unica direzione, come ad esempio nei montanti di sollevamento. Gli attuatori a effetto singolo sono dispositivi più economici e consumano meno fluido rispetto agli attuatori a doppio effetto. Tuttavia, presentano lo svantaggio di essere più ingombranti e di avere una corsa più breve.