ATTUATORI

1. Dipartimento di Informatica e Sistemistica ATTUATORI Prof. ALESSANDRO DE CARLI Dott. Ing. Vincenzo Suraci ANNO ACCADEMICO 2011-20012 Corso di AUTOMAZIONE 1

2. AUTOMAZIONE 1 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. ENERGIA ELETTRICA CARICO (SISTEMA DA CONTROLLARE) MOTORE CC (ATTUATORE) COMANDO FORZAMENTO ENERGIA CINETICA INQUADRAMENTO 2

3. ATTUATORI AUTOMAZIONE 1 ENERGIA FLUIDICA PNEUMATICI IDRAULICI ESPANSIONE ELETTROLISI ENERGIA CHIMICA ENERGIA TERMICA MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA DEFORMAZIONE A SEMI CONDUTTORI RELÈ MOTORI ENERGIA ELETTRICA INQUADRAMENTO 3

4. AUTOMAZIONE 1 INFORMAZIONI NECESSARIE PER CARATTERIZZARE UN ATTUATORE PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO CARATTERISTICHE DELLA VARIABILE DI USCITA ESCURSIONE DELLA VARIABILE DI USCITA PRECISIONE ASSOLUTA (+/- Xxxudm) E RELATIVA (+/- Xxx %) INTERFACCIA VERSO IL DISPOSITIVO DI CONTROLLO INTERFACCIA VERSO IL SISTEMA DA CONTROLLARE PASSO DI CAMPIONAMEMTO DELLA VARIABILE DI COMANDO CAMPO DI APPLICAZIONE LINEARITÀ BANDA PASSANTE NATURA DEI GUASTI E RELATIVA AFFIDABILITÀ COSTO INQUADRAMENTO 4

5. AUTOMAZIONE 1 ATTUATORI ELETTROMECCANICI ATTUATORI AD ENERGIA FLUIDICA ATTUATORI NON CONVENZIONALI MOTO ROTATIVO MOTO LINEARE ATTUATORI DI FORZA MOTO LINEARE MOTO ROTATIVO ATTUATORI IDRAULICI MOTORI A FLUSSO IMPRESSO PIEZOELETTRICI MOTORI A FLUSSO INDOTTO MAGNETOSTRITTIVI MOTORI IDRAULICI ELETTROCHIMICI MOTORI A RILUTTANZA ATTUATORI PNEUMATICI METALLI A MEMORIA DI FORMA ELETTROMAGNETI MOTORI PNEUMATICI ATTUATORI MOTORI A PASSO INQUADRAMENTO DEGLI ATTUATORI 5

6. AUTOMAZIONE 1 ATTUATORI IDRAULICI SVANTAGGI VANTAGGI • FORZA ELEVATA • NECESSITÀ DI UNA SORGENTE DI ALIMENTAZIONE AUTONOMA • REALIZZAZIONE DIRETTA • DI MOTO LINEARE • COMPLICATE STRUTTURE DI SUPPORTO • GRANDI ESCURSIONI DI FORZA E DI SPOSTAMENTO • DISPOSITIVI DI CONTROLLO COMPLICATI E COSTOSI • DIMENSIONI RIDOTTE • FENOMENI DI ATTRITO E DI ISTERESI RILEVANTI • ELEVATO RAPPORTO • POTENZA/PESO • DINAMICA SECONDARIA RILEVANTE E MOLTO RAPIDA • NESSUN CONSUMO DI ENERGIA IN CONDIZIONI DI STALLO • LIMITATA PRECISIONE NEL POSIZIONAMENTO • REALIZZAZIONE COMPATTA E ROBUSTA • FUNZIONAMENTO RUMOROSO • COMPORTAMENTO DINAMICO RAPIDO VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI IDRAULICI 6

7. AUTOMAZIONE 1 MOTORI ELETTRICI SVANTAGGI VANTAGGI • DISSIPAZIONI ANCHE NEL FUNZIONAMENTO A VUOTO • VOLUME E PESO RIDOTTI • NEL MOTO ROTATORIO • BUON COMPORTAMENTO DINAMICO • DIFFICILE SMALTIMENTO DELLA POTENZA DISSIPATA • CARATTERISTICHE STATICHE LINEARI E FLESSIBILI • LIMITATO RAPPORTO POTENZA/PESO • REALIZZAZIONI IN UN CAMPO DI POTENZA MOLTO AMPIO • AMPIE ESCURSIONI DELLA VELOCITÀ • ELEVATO RENDIMENTO ENERGETICO • MOLTO LIMITATA NECESSITÀ DI MANUTENZIONE VANTAGGI E SVANTAGGI DEI MOTORI ELETTRICI 7

8. AUTOMAZIONE 1 ATTUATORI PNEUMATICI SVANTAGGI VANTAGGI • RICHIEDONO UNA SORGENTE DI ALI-MENTAZIONE DI ARIA COMPRESSA • ADATTO A FUNZIONARE IN AMBIENTI PERICOLOSI • POCO SENSIBILI ALLE VARIA-ZIONI DELLA TEMPERATURA AMBIENTALE • POCO COMPATTI • FENOMENI DI ATTRITO E DI COMPRIMIBILITÀ DELL’ARIA RENDONO DIFFICILE IL CONTROLLO • CARATTERISTICHE STATICHE LINEARI E FLESSIBILI • PARTI MECCANICHE SOTTOPOSTE A FENOMENI DI USURA • BUON RAPPORTO POTENZA/PESO • BUON RAPPORTO COSTO/PRE-STAZIONI • COMPORTAMENTO DINAMICO NON MOLTO RAPIDO • ALIMENTAZIONE CON UNA SOLA LINEA • SCARSA PRECISIONE NEL RAG-GIUNGIMENTO DI UNA POSIZIONE PRESTABILITA • IDONEO PER MOVIMENTAZIONI DI POTENZA LIMITATA VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI PNEUMATICI 8

9. ALIMENTAZIONE PRIMARIA RETE TRIFASE MOTORE ASINCRONO ACCU- MULATORE POMPA RETE DI ALIMENTAZIONE DI ARIA COMPRESSA MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA ALIMENTAZIONE ELETTRICA DISPOSITIVO DI COMANDO VALVOLA LINEARE ATTUATORE LINEARE CARICO AMPLIFICATORE SEGNALE DI COMANDO DELLA VALVOLA AUTOMAZIONE 1 ATTUATORI ELETTROVALVOLA SCHEMA FUNZIONALE DI UN ATTUATORE PNEUMATICO 9

10. MISURA DELLA POSIZIONE DELLO STELO ALLA CAMERA 1 DELL’ATTUATORE ALLA CAMERA 2 DELL’ATTUATORE SPOSTAMENTO DELLO STELO V1 V2 DISPOSITIVO DI COMANDO DELLA VALVOLA DALLA POMPA AL SERBATOIO PER IL RECUPERO DELLA ENERGIA PRIMARIA OTTURATORE AUTOMAZIONE 1 STRUTTURA DI UNA ELETTROVALVOLA IDRAULICA/PNEUMATICA 10

11. portata portata portata spostamento spostamento spostamento AUTOMAZIONE 1 Spostamento dello stelo portata DIFFERENTI FORME DI UN OTTURATORE 11

12. AUTOMAZIONE 1 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 PECULIATITÀ DEGLI ATTUATORI IDRAULICI 12

13. OLIO GAS INERTE OLIO OLIO ALLA CAMERA 2 ALLA CAMERA 1 DELLA ELETTROVALVOLA AUTOMAZIONE 1 ATTUATORE A SINGOLA CAMERA ACCUMULATORE DALLA ELETTROVALVOLA ATTUATORE A DOPPIA CAMERA DALLA ELETTROVALVOLA ACCUMULATORE ED ATTUATORI 13

14. ARIA IN PRESSIONE spostamento spostamento PREMISTOPPA ARIA IN PRESSIONE MOLLA DI RITORNO AUTOMAZIONE 1 ATTUATORE PER SERVOVALVOLA SOFFIETTO 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 contemporaneamente esso non crei un attrito troppo elevato sullo stelo. Le norme di manutenzione diventano pertanto in questo caso un documento molto importante perché operazioni di sostituzione o registrazione non opportunamente eseguite o improvvisate possono rendere la valvola di regolazione poco efficiente. ALL’OTTURATORE ATTUATORI PNEUMATICI 14

15. AUTOMAZIONE 1 ATTUATORE PNEUMATICO POSIZIONATORE CORPO VALVOLA ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 15

16. AUTOMAZIONE 1 AUTOMAZIONE 2 PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 16

17. AUTOMAZIONE 1 ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 17

18. AUTOMAZIONE 1 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 +++ ++ o Trasporto di energia ++ + +++ Forza movimento lineare ++ +++ + Coppia movimento rotativo ++ ++ +++ Sovraccarico +++ +++ o Movimento lineare +++ +++ o Movimento rotatorio ++ ++ +++ Consumo di energia a riposo +++++ + Regolazione della forza +++ +++ + Regolazione della velocità ++ +++ + Costo dell’energia ++ + +++ Influenza della temperatura ++ +o Rischi di incidente + o o ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 18