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ATTUATORI
Prof. ALESSANDRO DE CARLIDott. Ing. Vincenzo SuraciANNO ACCADEMICO 2011-20012
Corso di AUTOMAZIONE 1
Dipartimento diInformatica e Sistemistica
INQUADRAMENTO 2
DEFINIZIONEDICESI ATTUATORE UN QUALSIASI DISPOSITIVO IN GRADO DI CONVERTIRE UNA FORMA DI ENERGIA PRIMARIA IN UN'ALTRA FORMA TALE DA AGIRE SUL SISTEMA DA CONTROLLARE E FORZARNE L’EVOLUZIONE IN FUNZIONE DI BEN PRECISI COMANDI.
MOTORE CC(ATTUATORE)
ENERGIAELETTRICA
COMANDO FORZAMENTO
ENERGIACINETICA
CARICO(SISTEMA DA
CONTROLLARE)
AUTOMAZIONE 1
INQUADRAMENTO
AUTOMAZIONE 1
3
ATTUATORI
ENERGIA ELETTRICA
ENERGIA FLUIDICA EN
ER
GIA C
HIM
ICA
EN
ER
GIA
TE
RM
ICA
IDRAULICI PNEUMATICI
RELÈMOTORI
A SEMICONDUTTORI
MOTORI A COMBUSTIONE
INTERNA
ESPANSIONE
DEFORMAZIONE
ELETTROLISI
INQUADRAMENTO
AUTOMAZIONE 1
4
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
CARATTERISTICHE DELLA VARIABILE DI USCITA
ESCURSIONE DELLA VARIABILE DI USCITA
PRECISIONE ASSOLUTA (+/- Xxx udm) E RELATIVA (+/- Xxx %)
INTERFACCIA VERSO IL DISPOSITIVO DI CONTROLLO
CAMPO DI APPLICAZIONE
LINEARITÀ
BANDA PASSANTE
NATURA DEI GUASTI E RELATIVA AFFIDABILITÀ
COSTO
INFORMAZIONI NECESSARIE PER CARATTERIZZARE UN ATTUATORE
PASSO DI CAMPIONAMEMTO DELLA VARIABILE DI COMANDO
INTERFACCIA VERSO IL SISTEMA DA CONTROLLARE
INQUADRAMENTO DEGLI ATTUATORI
ATTUATORI
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MOTORI A FLUSSOIMPRESSO
MOTORI A FLUSSOINDOTTO
MOTORI A RILUTTANZA
MOTO ROTATIVOMOTO LINEARE
ELETTROMAGNETI
MOTO ROTATIVOMOTO LINEARE
ATTUATORIIDRAULICI
MOTORIIDRAULICI
ATTUATORIPNEUMATICI
MOTORIPNEUMATICI
ATTUATORIDI FORZA
PIEZOELETTRICI
MAGNETOSTRITTIVI
ELETTROCHIMICI
METALLI A MEMORIA DI FORMA
ATTUATORIELETTROMECCANICI
ATTUATORIAD ENERGIA FLUIDICA
ATTUATORINON CONVENZIONALI
MOTORI A PASSO
AUTOMAZIONE 1
VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI IDRAULICI
AUTOMAZIONE 1
6
ATTUATORI IDRAULICIVANTAGGI SVANTAGGI
• FORZA ELEVATA
• GRANDI ESCURSIONI DI FORZA E DI SPOSTAMENTO
• ELEVATO RAPPORTO POTENZA/PESO
• NESSUN CONSUMO DI ENERGIA IN CONDIZIONI DI STALLO
• REALIZZAZIONE COMPATTA E ROBUSTA
• REALIZZAZIONE DIRETTA• DI MOTO LINEARE
• NECESSITÀ DI UNA SORGENTE DI ALIMENTAZIONE AUTONOMA
• COMPLICATE STRUTTURE DI SUPPORTO
• DISPOSITIVI DI CONTROLLO COMPLICATI E COSTOSI
• FENOMENI DI ATTRITO E DI ISTERESI RILEVANTI
• LIMITATA PRECISIONE NEL POSIZIONAMENTO
• FUNZIONAMENTO RUMOROSO
• DIMENSIONI RIDOTTE
• COMPORTAMENTO DINAMICO RAPIDO
• DINAMICA SECONDARIA RILEVANTE E MOLTO RAPIDA
VANTAGGI E SVANTAGGI DEI MOTORI ELETTRICI
AUTOMAZIONE 1
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MOTORI ELETTRICIVANTAGGI SVANTAGGI
• VOLUME E PESO RIDOTTI NEL MOTO ROTATORIO• BUON COMPORTAMENTO
DINAMICO• CARATTERISTICHE STATICHE
LINEARI E FLESSIBILI
• AMPIE ESCURSIONI DELLA VELOCITÀ
• DISSIPAZIONI ANCHE NEL FUNZIONAMENTO A VUOTO
• DIFFICILE SMALTIMENTO DELLA POTENZA DISSIPATA
• MOLTO LIMITATA NECESSITÀ DI MANUTENZIONE
• REALIZZAZIONI IN UN CAMPO DI POTENZA MOLTO AMPIO
• LIMITATO RAPPORTO POTENZA/PESO
• ELEVATO RENDIMENTO ENERGETICO
VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI PNEUMATICI
AUTOMAZIONE 1
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ATTUATORI PNEUMATICIVANTAGGI SVANTAGGI
• ADATTO A FUNZIONARE IN AMBIENTI PERICOLOSI
• POCO SENSIBILI ALLE VARIA-ZIONI DELLA TEMPERATURA AMBIENTALE
• CARATTERISTICHE STATICHE LINEARI E FLESSIBILI
• RICHIEDONO UNA SORGENTE DI ALI-MENTAZIONE DI ARIA COMPRESSA
• POCO COMPATTI
• BUON RAPPORTO POTENZA/PESO • PARTI MECCANICHE SOTTOPOSTE A FENOMENI DI USURA
• FENOMENI DI ATTRITO E DI COMPRIMIBILITÀ DELL’ARIA RENDONO DIFFICILE IL CONTROLLO
• COMPORTAMENTO DINAMICO NON MOLTO RAPIDO
• SCARSA PRECISIONE NEL RAG-GIUNGIMENTO DI UNA POSIZIONE PRESTABILITA
• BUON RAPPORTO COSTO/PRE-STAZIONI
• ALIMENTAZIONE CON UNA SOLA LINEA
• IDONEO PER MOVIMENTAZIONI DI POTENZA LIMITATA
SCHEMA FUNZIONALE DI UN ATTUATORE PNEUMATICO
ATTUATORI
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RETETRIFASE
MOTOREASINCRONO POMPA ACCU-
MULATORE
ALIMENTAZIONE PRIMARIA
ATTUATORELINEARE CARICO
SEGNALE DI COMANDODELLA VALVOLA
MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA
DISPOSITIVODI COMANDO
VALVOLALINEARE
ALIMENTAZIONEELETTRICA
AMPLIFICATOREELETTROVALVOLA
RETE DI ALIMENTAZIONEDI ARIA COMPRESSA
AUTOMAZIONE 1
STRUTTURA DI UNA ELETTROVALVOLA IDRAULICA/PNEUMATICA
AUTOMAZIONE 1
10
ALSERBATOIO
PER IL RECUPERODELLA ENERGIA PRIMARIA
DALLAPOMPA
SPOSTAMENTODELLO STELO
V1 V2
DISPOSITIVODI COMANDO
DELLA VALVOLA
ALLA CAMERA 1 DELL’ATTUATORE
ALLA CAMERA 2 DELL’ATTUATORE
OTTURATORE
MISURADELLA POSIZIONE
DELLO STELO
DIFFERENTI FORME DI UN OTTURATORE
AUTOMAZIONE 1
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port
ata
spostamento spostamento
port
ata
spostamento
port
ata
portataSpostamento
dello stelo
PECULIATITÀ DEGLI ATTUATORI IDRAULICI
AUTOMAZIONE 1
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GUADAGNO E RAPIDITÀ DI RISPOSTA ELEVATI
DINAMICA SECONDARIA MOLTO RAPIDA A CAUSA DELLA BASSA COMPRIMIBILTÀ DELL’OLIO E DELLA ELASTICITÀ DELLE CONDUTTURE DI CONNESIONE
FENOMENI NONLINEARI NON TRASCURABILI E DIFFICILMENTE MODELLABILI ATTRITO DI PRIMO DISTACCO, ATTRITO STATICO, FENOME-NI DI ISTERESI SEMPRE PRESENTI CON CARATTERISTICHE VARIABILI
ELETTROVALVOLE E ATTUATORI SOTTOPOSTI AD USURAPOSSIBILITÀ DI INNESCO DI CICLI LIMITE DI ENTITÀ RILE-VANTE E A FREQUENZA ELEVATA DOVUTE ALLE NONLI-NEARITÀ E ALLE VARIAZIONI DEI PARAMETRI
ACCUMULATORE ED ATTUATORI
AUTOMAZIONE 1
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GASINERTE
OLIO
ACCUMULATORE
DALLAELETTROVALVOLA
OLIO
DALLAELETTROVALVOLA
ATTUATORE A SINGOLACAMERA
ATTUATORE A DOPPIACAMERA
ALLA CAMERA 1 ALLA CAMERA 2
DELLA ELETTROVALVOLA
OLIO
ATTUATORI PNEUMATICI
AUTOMAZIONE 1
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spos
tam
ento
ARIAIN PRESSIONE
SOFFIETTO
ALL’OTTURATORE
ARIAIN PRESSIONE
spos
tam
ento
ATTUATORE PER SERVOVALVOLA
PREMISTOPPA
Il premistoppa di una valvola di regolazione merita una particolare attenzione.Infatti, non è sufficiente curare la sua capacità di tenuta ma è necessario che contemporaneamenteesso non crei un attrito troppo elevato sullo stelo.
Le norme di manutenzione diventano pertanto inquesto caso un documento molto importante perché operazioni di sostituzione o registrazione nonopportunamente eseguite o improvvisate possonorendere la valvola di regolazione poco efficiente.
MOLLADIRITORNO
ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE
AUTOMAZIONE 1
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ATTUATORE PNEUMATICO
POSIZIONATORE
CORPO VALVOLA
AUTOMAZIONE 2 PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 16
AUTOMAZIONE 1
ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE
AUTOMAZIONE 1
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ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 18
La decisione sulla forma di energia più adatta e economica per la realizzazione di un attuatore nell'industria, dipende da molti fattori diversi. La seguente tabella offre un quadro complessivo delle varie possibilità di impiego, costi, così come pregi e svantaggi delle varie forme di energia.
Pneumatica Idraulica Elettrica
Disponibilità di energia ++ + +++Capacità di accumulo +++ ++ oTrasporto di energia ++ + +++Forza movimento lineare ++ +++ +Coppia movimento rotativo ++ ++ +++Sovraccarico +++ +++ oMovimento lineare +++ +++ oMovimento rotatorio ++ ++ +++Consumo di energia a riposo +++ ++ +Regolazione della forza +++ +++ +Regolazione della velocità ++ +++ +Costo dell’energia ++ + +++Influenza della temperatura ++ + oRischi di incidente + o o
AUTOMAZIONE 1