ATTUATORI

Prof. ALESSANDRO DE CARLIDott. Ing. Vincenzo SuraciANNO ACCADEMICO 2011-20012

Corso di AUTOMAZIONE 1

Dipartimento diInformatica e Sistemistica

INQUADRAMENTO 2

DEFINIZIONE

DICESI 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

CH

IMIC

AE

NE

RG

IA T

ER

MIC

A

IDRAULICI PNEUMATICI

RELÈMOTORI

A SEMICONDUTTORI

MOTORI A COMBUSTIONE

INTERNA

ESPANSIONE

DEFORMAZIONE

ELETTROLISI

INQUADRAMENTO

AUTOMAZIONE 1

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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 ROTATIVO

MOTO LINEARE

ELETTROMAGNETI

MOTO ROTATIVO

MOTO 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

7

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

8

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

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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

11

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 USURA

POSSIBILITÀ 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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spost

am

ento

ARIAIN PRESSIONE

SOFFIETTO

ALL’OTTURATORE

ARIAIN PRESSIONE

spost

am

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