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

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

2 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 LEVOLUZIONE IN FUNZIONE DI BEN PRECISI COMANDI. MOTORE CC (ATTUATORE) ENERGIA ELETTRICA COMANDO FORZAMENTO ENERGIA CINETICA CARICO (SISTEMA DA CONTROLLARE) AUTOMAZIONE 1

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

4 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

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

6 VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI IDRAULICI AUTOMAZIONE 1 6 ATTUATORI IDRAULICI VANTAGGI 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

7 VANTAGGI E SVANTAGGI DEI MOTORI ELETTRICI AUTOMAZIONE 1 7 MOTORI ELETTRICI VANTAGGI 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

8 VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI PNEUMATICI AUTOMAZIONE 1 8 ATTUATORI PNEUMATICI VANTAGGI 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 DELLARIA 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

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

10 STRUTTURA DI UNA ELETTROVALVOLA IDRAULICA/PNEUMATICA AUTOMAZIONE 1 10 AL SERBATOIO PER IL RECUPERO DELLA ENERGIA PRIMARIA DALLA POMPA SPOSTAMENTO DELLO STELO V1V1 V2V2 DISPOSITIVO DI COMANDO DELLA VALVOLA ALLA CAMERA 1 DELLATTUATORE ALLA CAMERA 2 DELLATTUATORE OTTURATORE MISURA DELLA POSIZIONE DELLO STELO

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

12 PECULIATITÀ DEGLI ATTUATORI IDRAULICI AUTOMAZIONE 1 12 GUADAGNO E RAPIDITÀ DI RISPOSTA ELEVATI DINAMICA SECONDARIA MOLTO RAPIDA A CAUSA DELLA BASSA COMPRIMIBILTÀ DELLOLIO 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

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

14 ATTUATORI PNEUMATICI AUTOMAZIONE 1 14 spostamento ARIA IN PRESSIONE SOFFIETTO ALLOTTURATORE ARIA IN PRESSIONE spostamento 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 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. MOLLA DI RITORNO

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

16 AUTOMAZIONE 2 PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 16 AUTOMAZIONE 1

17 ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE AUTOMAZIONE 1 17

18 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. PneumaticaIdraulica 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 dellenergia Influenza della temperatura+++o Rischi di incidente+oo AUTOMAZIONE 1


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