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

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 MOTORE CC (ATTUATORE) CARICO (SISTEMA DA CONTROLLARE) COMANDO FORZAMENTO ENERGIA CINETICA INQUADRAMENTO 2

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

AUTOMAZIONE 1 INFORMAZIONI NECESSARIE PER CARATTERIZZARE UN ATTUATORE 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 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

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

AUTOMAZIONE 1 ATTUATORI IDRAULICI VANTAGGI SVANTAGGI 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

AUTOMAZIONE 1 MOTORI ELETTRICI VANTAGGI SVANTAGGI 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

AUTOMAZIONE 1 ATTUATORI PNEUMATICI VANTAGGI SVANTAGGI 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

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

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

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

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

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

ATTUATORE PER SERVOVALVOLA AUTOMAZIONE 1 ATTUATORE PER SERVOVALVOLA SOFFIETTO spostamento ARIA IN PRESSIONE 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 spostamento ARIA IN PRESSIONE PREMISTOPPA ALL’OTTURATORE ATTUATORI PNEUMATICI 14

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

AUTOMAZIONE 1 AUTOMAZIONE 2 PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 16

AUTOMAZIONE 1 ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE 17

AUTOMAZIONE 1 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 +++ ++ 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