Dipartimento di
Informatica e Sistemistica
ATTUATORI
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
COMANDO
MOTORE CC
(ATTUATORE)
FORZAMENTO
CARICO
(SISTEMA DA
CONTROLLARE)
ENERGIA
CINETICA
INQUADRAMENTO
2
AUTOMAZIONE 1
IDRAULICI PNEUMATICI
ESPANSIONE
DEFORMAZIONE
ATTUATORI
ELETTROLISI
MOTORI A
COMBUSTIONE
INTERNA
A SEMI RELÈ
CONDUTTORI MOTORI
ENERGIA CHIMICA
ENERGIA TERMICA
ENERGIA FLUIDICA
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
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AUTOMAZIONE 1
ATTUATORI
ATTUATORI
ATTUATORI
ELETTROMECCANICI AD ENERGIA FLUIDICA NON CONVENZIONALI
MOTO ROTATIVO
MOTO LINEARE
MOTO LINEARE
MOTO ROTATIVO
MOTORI A FLUSSO
IMPRESSO
MOTORI A FLUSSO
INDOTTO
MOTORI A
RILUTTANZA
ATTUATORI
IDRAULICI
MOTORI
IDRAULICI
PIEZOELETTRICI
MAGNETOSTRITTIVI
ELETTROCHIMICI
ATTUATORI
PNEUMATICI
ELETTROMAGNETI
ATTUATORI
MOTORI A PASSO
ATTUATORI
DI FORZA
METALLI A MEMORIA
DI FORMA
MOTORI
PNEUMATICI
INQUADRAMENTO DEGLI ATTUATORI
5
AUTOMAZIONE 1
ATTUATORI IDRAULICI
SVANTAGGI
VANTAGGI
•
FORZA ELEVATA
•
•
•
REALIZZAZIONE DIRETTA
DI MOTO LINEARE
•
•
GRANDI ESCURSIONI DI
FORZA E DI SPOSTAMENTO
•
•
DIMENSIONI RIDOTTE
•
•
ELEVATO RAPPORTO
POTENZA/PESO
•
•
NESSUN CONSUMO DI ENERGIA
IN CONDIZIONI DI STALLO
•
•
REALIZZAZIONE COMPATTA E
ROBUSTA
•
•
NECESSITÀ DI UNA SORGENTE
DI ALIMENTAZIONE AUTONOMA
COMPLICATE STRUTTURE
DI SUPPORTO
DISPOSITIVI DI CONTROLLO
COMPLICATI E COSTOSI
FENOMENI DI ATTRITO E DI
ISTERESI RILEVANTI
DINAMICA SECONDARIA
RILEVANTE E MOLTO
RAPIDA
LIMITATA PRECISIONE NEL
POSIZIONAMENTO
FUNZIONAMENTO RUMOROSO
COMPORTAMENTO DINAMICO
RAPIDO
VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI IDRAULICI
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AUTOMAZIONE 1
MOTORI ELETTRICI
SVANTAGGI
VANTAGGI
•
• VOLUME E PESO RIDOTTI
NEL MOTO ROTATORIO
• BUON COMPORTAMENTO
•
DINAMICO
• CARATTERISTICHE STATICHE
LINEARI E FLESSIBILI
•
• REALIZZAZIONI IN UN CAMPO DI
POTENZA MOLTO AMPIO
• AMPIE ESCURSIONI DELLA
VELOCITÀ
• ELEVATO RENDIMENTO
ENERGETICO
DISSIPAZIONI ANCHE NEL
FUNZIONAMENTO A VUOTO
DIFFICILE SMALTIMENTO DELLA
POTENZA DISSIPATA
LIMITATO RAPPORTO
POTENZA/PESO
• MOLTO LIMITATA NECESSITÀ DI
MANUTENZIONE
VANTAGGI E SVANTAGGI DEI MOTORI ELETTRICI
7
AUTOMAZIONE 1
ATTUATORI PNEUMATICI
SVANTAGGI
VANTAGGI
•
ADATTO A FUNZIONARE IN
AMBIENTI PERICOLOSI
•
RICHIEDONO UNA SORGENTE DI ALIMENTAZIONE DI ARIA COMPRESSA
•
POCO SENSIBILI ALLE VARIAZIONI DELLA TEMPERATURA
AMBIENTALE
•
POCO COMPATTI
•
FENOMENI DI ATTRITO E DI
COMPRIMIBILITÀ DELL’ARIA
RENDONO DIFFICILE IL CONTROLLO
•
PARTI MECCANICHE SOTTOPOSTE A
FENOMENI DI USURA
•
CARATTERISTICHE STATICHE
LINEARI E FLESSIBILI
•
BUON RAPPORTO POTENZA/PESO
•
BUON RAPPORTO COSTO/PRESTAZIONI
•
ALIMENTAZIONE CON UNA SOLA
LINEA
COMPORTAMENTO DINAMICO NON
MOLTO RAPIDO
•
SCARSA PRECISIONE NEL RAGGIUNGIMENTO DI UNA POSIZIONE
PRESTABILITA
•
•
IDONEO PER MOVIMENTAZIONI DI
POTENZA LIMITATA
VANTAGGI E SVANTAGGI DEGLI ATTUATORI PNEUMATICI
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AUTOMAZIONE 1
ALIMENTAZIONE PRIMARIA
RETEMOTORE
DI ALIMENTAZIONE
RETE
MOTORE
POMPA
ATTUATORI
A
COMBUSTIONE
INTERNA
TRIFASE
DI ARIAASINCRONO
COMPRESSA
ACCUMULATORE
ALIMENTAZIONE
ELETTRICA
ATTUATORE
LINEARE
CARICO
SCHEMA FUNZIONALE DI UN ATTUATORE PNEUMATICO
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DISPOSITIVO
DI COMANDO
VALVOLA
LINEARE
ELETTROVALVOLA
AMPLIFICATORE
SEGNALE DI COMANDO
DELLA VALVOLA
AUTOMAZIONE 1
ALLA CAMERA 1
DELL’ATTUATORE
ALLA CAMERA 2
DELL’ATTUATORE
MISURA
DELLA POSIZIONE
DELLO STELO
SPOSTAMENTO
DELLO STELO
V1
DALLA
AL
SERBATOIO POMPA
PER IL RECUPERO
DELLA ENERGIA PRIMARIA
V2
DISPOSITIVO
DI COMANDO
DELLA VALVOLA
OTTURATORE
STRUTTURA DI UNA ELETTROVALVOLA IDRAULICA/PNEUMATICA
10
AUTOMAZIONE 1
Spostamento
dello stelo
spostamento
portata
portata
portata
portata
spostamento
DIFFERENTI FORME DI UN OTTURATORE
spostamento
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, FENOMENI DI ISTERESI SEMPRE PRESENTI CON CARATTERISTICHE
VARIABILI
ELETTROVALVOLE E ATTUATORI SOTTOPOSTI AD USURA
POSSIBILITÀ DI INNESCO DI CICLI LIMITE DI ENTITÀ RILEVANTE E A FREQUENZA ELEVATA DOVUTE ALLE NONLINEARITÀ E ALLE VARIAZIONI DEI PARAMETRI
PECULIATITÀ DEGLI ATTUATORI IDRAULICI
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AUTOMAZIONE 1
ATTUATORE A SINGOLA
CAMERA
ACCUMULATORE
OLIO
GAS
INERTE
DALLA
ELETTROVALVOLA
OLIO
ATTUATORE A DOPPIA
CAMERA
OLIO
DALLA
ELETTROVALVOLA
ALLA CAMERA 1
ALLA CAMERA 2
DELLA ELETTROVALVOLA
ACCUMULATORE ED ATTUATORI
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AUTOMAZIONE 1
ATTUATORE PER
SERVOVALVOLA
spostamento
SOFFIETTO
ATTUATORI PNEUMATICI
spostamento
ARIA
IN PRESSIONE
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
MOLLA questo caso un documento molto
importante perché operazioni di
DI
RITORNO sostituzione o registrazione non
opportunamente eseguite o
improvvisate possono
rendere la valvola di regolazione
poco efficiente.
PREMISTOPPA
ALL’OTTURATORE
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AUTOMAZIONE 1
ATTUATORE PNEUMATICO
POSIZIONATORE
CORPO VALVOLA
ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE
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AUTOMAZIONE 1
AUTOMAZIONE 2 PNEUMATICI CON POSIZIONATORE
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AUTOMAZIONE 1
ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE
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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
Trasporto di energia
Forza movimento lineare
Coppia movimento rotativo
Sovraccarico
Movimento lineare
Movimento rotatorio
Consumo di energia a riposo
Regolazione della forza
Regolazione della velocità
Costo dell’energia
Influenza della temperatura
Rischi di incidente
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++
++
++
+++
+++
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+++
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++
++
+
+
++
+
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++
++
+++
+++
+
+
o
ATTUATORI PNEUMATICI CON POSIZIONATORE
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o
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+
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o
o
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+
+
+
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o
o
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