Carico, precisione, velocità e corsa.

La scelta dei componenti per il movimento lineare durante la fase di sviluppo di un progetto è da decenni fonte di frustrazione per progettisti e ingegneri applicativi, soprattutto quando si tratta di sottosistemi complessi come gli attuatori lineari. Si consideri per un attimo l'influenza che un attuatore lineare ha sulla progettazione complessiva della macchina. Innanzitutto, in un attuatore, la guida e l'azionamento sono accoppiati e integrati nell'unità. Pertanto, è fondamentale che sia la scelta della guida che quella dell'azionamento siano corrette. Inoltre, un attuatore ha un'influenza significativa sulle dimensioni complessive della macchina. Ad esempio, lo spostamento della posizione del carico sull'attuatore può causare un elevato carico di momento e modificare i requisiti da una configurazione a guida singola a una a doppia guida, raddoppiando o triplicando di fatto la larghezza complessiva dell'attuatore e, quindi, le dimensioni della macchina.

Selezionare un attuatore basandosi su stime approssimative dei requisiti prestazionali è probabilmente più rischioso che scegliere una guida lineare o un azionamento con informazioni minime sull'applicazione. Tuttavia, è piuttosto comune che un progettista o un ingegnere necessiti di una stima ragionevole del sistema più adatto alla propria applicazione, prima ancora di aver definito tutti i criteri applicativi.

Sebbene un dimensionamento corretto richieda una comprensione approfondita dei requisiti dell'applicazione, una soluzione generale, adatta per la progettazione iniziale e le stime dei costi, può solitamente essere definita sulla base di quattro criteri chiave.

Carico

Il carico da trasportare e il suo orientamento rispetto al sistema sono tra i criteri più importanti nella scelta di un attuatore lineare. Carichi leggeri montati più o meno direttamente sui cuscinetti possono essere gestiti praticamente con qualsiasi tecnologia di guida: cuscinetti a ricircolo di sfere, boccole e alberi lineari o persino cuscinetti a strisciamento. Tuttavia, maggiore è il carico e maggiore è il momento (di beccheggio, rollio e/o imbardata) che esso genera, più robusto deve essere il meccanismo di guida per garantire una durata adeguata e una flessione minima.

Precisione

Comprendere i requisiti di precisione e ripetibilità del posizionamento aiuterà a restringere il campo delle possibili soluzioni in termini di meccanismo di azionamento. Un posizionamento punto-punto a bassa precisione può essere ottenuto con un azionamento pneumatico o un sistema a cinghia e puleggia, mentre una precisione e ripetibilità nell'ordine del micron richiederebbero una vite a ricircolo di sfere o persino un motore lineare. Sebbene il carico possa spesso essere gestito da diverse tecnologie di azionamento, la ripetibilità è spesso il fattore determinante nella scelta tra queste opzioni.

Velocità

Anche le velocità medie e massime durante il movimento contribuiscono a definire la scelta del meccanismo di azionamento. Ad esempio, una regola generale è che la velocità massima per i sistemi a vite a ricircolo di sfere è di 1 m/s, sebbene esistano modi per ottenere velocità superiori. Le cinghie, d'altra parte, possono facilmente raggiungere i 10 m/s, e la velocità massima per i motori lineari è limitata principalmente dal meccanismo di guida. Anche l'accelerazione gioca un ruolo importante, sia nella scelta del sistema di azionamento che in quella del meccanismo di guida.

Viaggio

Sebbene la corsa richiesta non sia spesso un criterio determinante, è importante verificare che il tipo di attuatore lineare scelto soddisfi le specifiche relative alla lunghezza della corsa. Le viti a ricircolo di sfere e le viti di comando, in particolare, hanno corse limitate. Anche in questo caso, una regola generale per gli azionamenti a vite è di una lunghezza massima di 3 metri. Sebbene le viti siano disponibili in lunghezze maggiori, all'aumentare della lunghezza, la velocità massima diminuisce, a causa della velocità critica della vite.

Sebbene questi quattro criteri possano fornire una stima approssimativa degli attuatori lineari più adatti, per eseguire un processo completo di dimensionamento e selezione è necessario specificare e considerare una serie di parametri applicativi. Per aiutare progettisti e ingegneri a raccogliere le informazioni critiche necessarie per il dimensionamento, diversi produttori hanno ideato degli acronimi semplici da seguire.