Nella fisica classica, i quattro tipi fondamentali di moto sono definiti come lineare, rotatorio, alternativo e oscillatorio. Quando questi vengono applicati ai dispositivi meccanici, questo comportamento fisico naturale trasforma il moto in forza. Questa forza o potenza viene quindi utilizzata per creare una qualche forma di moto in uscita, che aziona l'apparecchiatura o il macchinario. Nell'automazione industriale, utilizziamo un'ampia varietà di apparecchiature che impiegano questi diversi tipi di sistemi di movimento, solitamente rotativi o lineari, ma a volte una combinazione di entrambi.

Moto lineare

Il moto lineare è la forma di movimento più semplice e fondamentale, caratterizzata dalla variazione della posizione di un individuo in un'unica direzione. Immaginatelo come una persona che cammina, nuota o corre in linea retta, o come un oggetto meccanico come un veicolo che viaggia su un binario rettilineo. Un sistema di moto lineare si basa su un meccanismo che muove un carico lungo un singolo asse. Nella pneumatica, i carichi sono azionati in linea retta da dispositivi come motori lineari, slitte o attuatori, o gruppi di viti a ricircolo di sfere. Troverete questo tipo di sistema di moto più comunemente in applicazioni come la movimentazione dei materiali, la lavorazione CNC, il confezionamento, la pallettizzazione e la robotica.

Tipi di azionamento lineare

Diverse tecnologie di azionamento impiegano il movimento lineare, ciascuna con i propri vantaggi

1. Motori lineariCreano un movimento lineare diretto. Possono accelerare rapidamente fino a velocità elevate e non richiedono alcuna conversione meccanica. Sono molto adatti alle applicazioni pick-and-place.

2. Guide lineariGuide a rulli o a rotaia, come quelle a rulli, garantiscono un movimento lineare fluido e a basso attrito. Sono spesso utilizzate nell'automazione e nelle macchine utensili per supportare carichi pesanti.

3. Viti a sfereconvertono i movimenti rotatori in movimenti lineari. Sono estremamente precisi ed efficienti e sono ampiamente utilizzati nella robotica e in applicazioni come le macchine CNC.

4. Sistemi a cremagliera e pignoneForniscono un'elevata capacità di forza e lunghe distanze di spostamento, utilizzando ingranaggi dentati per convertire il moto rotatorio in movimento lineare. Questo tipo di azionamento è presente nei sistemi a portale e nei macchinari di grandi dimensioni.

Moto rotatorio

La forma più elementare di moto rotatorio è la ruota, in cui un oggetto ruota o ruota in entrambe le direzioni attorno a un asse centrale o a un perno. Il moto può essere autogenerato, come un tornado o la rotazione terrestre, ma nei sistemi di automazione è generato da attuatori rotanti, sistemi a ingranaggi o tavole rotanti.

Un attuatore rotante genera potenza in un raggio che può essere pari a un angolo parziale di un cerchio o a una rivoluzione completa e continua. Le applicazioni che utilizzano sistemi di movimento rotatorio includono turbine per la generazione di energia da vento, acqua o vapore, mandrini di macchine utensili, utensili di foratura o rettifica, giunti robotici e tavole rotanti.

Tipi di azionamento rotativo

I dispositivi rotanti sono classificati in base alla loro fonte di alimentazione o energia: manuali, elettriche o basate su fluidi (idraulici o pneumatici).

1. Azionamenti manualicreare un movimento rotatorio con un sistema di ingranaggi, in genere una ruota azionata manualmente che trasmette l'energia rotazionale tramite gli ingranaggi all'elemento di azionamento. La coppia meccanica riduce la quantità di sforzo necessaria per spostare un carico di grandi dimensioni.

2. Azionamenti elettrici rotativiDi solito funzionano con un motore che controlla un sistema di ingranaggi. Sono generalmente reversibili e possono generare rotazioni angolari o oscillazioni. Un controller elettrico regola la corrente in ingresso al motore, in modo da poterne variare accelerazione e velocità.

3. Azionamenti rotanti basati su fluidiUtilizzare aria o fluido pressurizzati per generare movimento. Esistono molti modi per farlo, tra cui quelli che utilizzano ingranaggi a cremagliera e pignone, la pressione su una paletta o una membrana, o un sistema a pistone e giunto rotante chiamato "coccodrillo".

Sistemi di movimento combinati

Le attività più complesse creano un sistema a partire da una combinazione di tipi di movimento, più comunemente lineari e rotativi. Questi sistemi sono utilizzati in applicazioni come le operazioni pick-and-place e la robotica, dove vengono utilizzati per diversi tipi di robot e alcuni bracci robotici. Si assisterà anche a progressi tecnologici nelle soluzioni per il controllo del movimento multiasse e la programmazione elettronica complessa.

Azionamenti combinati

Per ottenere un movimento preciso con azionamenti combinati, le soluzioni principali sono ingranaggi, trasmissioni a cinghia e viti madri. Ogni soluzione presenta punti di forza e di debolezza, tra cui ripetibilità, velocità di posizionamento, precisione e costi.

1. IngranaggiSono dispositivi meccanici che trasmettono la coppia collegando i denti. I denti del meccanismo di ingranaggi si innestano con parti dentate compatibili di un altro ingranaggio o trasmissione per creare forza di rotazione. Gli ingranaggi sono solitamente circolari, con una circonferenza dentata, ma è anche possibile posizionare i denti sul diametro interno di una ruota dentata. Tali design sono solitamente utilizzati in applicazioni spaziali e in cui il peso è critico e offrono un elevato grado di controllo della coppia e della velocità. Due o più ingranaggi interconnessi possono anche funzionare in sequenza come un treno di ingranaggi per trasmettere il moto rotatorio, tipicamente azionato da un motore.

2. Trasmissioni a cinghiaDi solito sono costituite da una cinghia o fascia flessibile e circolare che collega una coppia di pulegge. Sono azionate da un motore e il loro movimento ciclico trasmette la potenza rotazionale da un punto all'altro. Sono molto utili per applicazioni che richiedono lunghe distanze, essendo più leggere, silenziose, economiche ed efficienti rispetto agli ingranaggi. L'applicazione più comune per le trasmissioni a cinghia è nei sistemi di trasporto e nelle cinghie di distribuzione per motori.

3. Come una vite a sfere,Le viti madri o viti di potenza convertono il movimento rotatorio di una vite o di una chiocciola in movimento lineare. Le viti madri e le chiocciole utilizzano una filettatura elicoidale per tradurre il movimento, motivo per cui sono spesso chiamate anche viti di traslazione. Sono disponibili in un'ampia varietà di dimensioni e valori, in modo da poter determinare la quantità di movimento fornita in un giro della vite. Ciò le rende adatte sia per azionamenti che richiedono elevata precisione e velocità, come una testina di lettura di dischi, sia per quelli che richiedono bassa velocità e coppia elevata, come una morsa da banco. Le viti madri sono adatte anche per applicazioni che richiedono un elevato trasferimento di carico o un movimento preciso e sono comunemente utilizzate in macchinari per hobby e robotica.

Quale tipo di movimento dovresti scegliere?

Il tipo di sistema di movimento da utilizzare dipende in larga misura dall'applicazione e dall'ambiente di lavoro. Quanto spazio si ha a disposizione o quale distanza da percorrere? Altri fattori da considerare includono la precisione e la velocità richieste e la forza necessaria per svolgere un'attività. La scelta di sistemi di movimento lineari, rotativi o combinati può richiedere calcoli complessi. In caso di dubbi o assistenza, non esitate a contattare i nostri esperti di FUYU Motion.