valida alternativa alle soluzioni pneumatiche

Go Electric!
Attuatori lineari elettrici LINAK
l’alternativa intelligente ai tradizionali
sistemi idraulici e pneumatici
Sempre più le soluzioni elettriche stanno sostituendo gli attuali sistemi
idraulici e pneumatici presenti in numerose applicazioni industriali.
Gli attuatori lineari LINAK offrono numerosi benefici grazie alla loro
flessibilità, efficienza ed affidabilità. Un attuatore elettrico necessita di
energia solo quando è in funzione senza alcuna pompa, tubo o valvola
aggiuntiva. Oggigiorno responsabili tecnici ed ingegneri si affidano alla
tecnologia elettrica per disporre di movimentazioni versatili ed efficienti.
Sistemi oleodinamici e pneumatici
vantano una lunga tradizione
nel settore dell’automazione
industriale. Un attuatore elettrico
è un’idea relativamente nuova
per la movimentazione di queste
applicazioni.
LINAK, l’azienda Danese specializzata
nella produzione di attuatori
lineari elettrici e pioniere di questo
mercato a livello globale, ha ispirato
lo studente Matthias John della
“University of Applied Sciences
Middle Hesse”, a svolgere un’analisi
approfondita confrontando le tre
tecnologie in merito a efficienza,
consumi energetici, costi d’acquisto e
di gestione.
Matthias John conclude la sua tesi
di laurea in modo inequivocabile:
“confrontando differenti livelli
di consumi energetici in diverse
applicazioni, le soluzioni elettriche
vincono nettamente questa sfida”.
Una tesi di laurea mette a confronto
tre tipologie di attuatori:
idraulico, pneumatico ed elettrico
Il continuo aumento dei costi energetici è la
ragione sostanziale per cui i consumi ricoprono
sempre più un ruolo determinante nella scelta
di una tecnologia rispetto ad un‘altra. Per
questa ragione numerosi impianti e macchinari
oggigiorno non sono più gestite da sistemi
idraulici o pneumatici ma da attuatori lineari
elettrici.
Matthias John per la sua tesi di laurea, ha
messo a confronto le tre tecnologie in un
ambiente chiuso in modo da disporre delle
medesime condizioni climatiche ed ambientali.
I sistemi idraulici, pneumatici ed elettrico sono
spesso impiegati nell‘automazione industriale
per movimentare carichi con pesi e forze
differenti. Matthias John per la sua prova
ha utilizzato sistemi facilmente reperibili sul
mercato ed equivalenti in quanto a potenza e
velocità, simulando la regolazione di un‘aletta
di ventilazione, una tipica applicazione per
un attuatore. Il test consiste nel fornire le
medesime lunghezze corsa e capacità di carico
per le tre tipologie di attuatori applicando la
forza necessaria per aumentare o diminuire
l‘angolazione dell‘aletta. Un modo semplice
per creare delle forze applicate è stato utilizzare
delle molle a gas. Quest‘ultime sono state
fissate con una forza di 175 Newton ed una
forza di estensione di 280 Newton dopo il
completamento della corsa stabilita di 100 mm.
Il sistema idraulico utilizzato è prodotto da
Bosch Rexroth Group, un dispositivo molto
diffuso per scopi didattici. Consiste in una
pompa ad ingranaggi con una portata di 2 l/
min. ed azionata da un motore monofase a
corrente alternata con una potenza d‘uscita
di 0.55 kW. La massima pressione nominale
raggiungibile è 50 bar ed un serbatoio con
capacità di 2.8 l.
Il costo totale del sistema, inclusi tutti i
componenti necessari è stato di 2.671,00 Euro.
Per il sistema pneumatico è stato scelto un
compressore, modello „Silent-Master 50-89 W“ della Schneider Airsystems. Come per
il sistema idraulico, questo sistema è spesso
utilizzato per scopi dimostrativi e workshop
con prestazioni del motore di 0.34 kW ed una
pressione finale, come riportato dal costruttore,
di 8 bar. L‘aria compressa è immagazzanita in
un serbatoio da 9 l ed il compressore può essere
azionato anche con alimentazione a 230 V,
ovvero da una comune presa di corrente.
Il costo totale del sistema, inclusi i componenti
necessari è stato di 1,161,00 Euro.
Il sistema elettrico utilizzato per questa prova
è l‘attuatore lineare LA12 di LINAK che grazie
alla sua forza in spinta di 300 N, assicura
una copertura di carico ottimale. Questo
valore è stato utilizzato come riferimento
per la movimentazione del carico per i tre
differenti attuatori. Una caratteristica comune,
a prescindere da soluzioni personalizzate, è
che tutti i sistemi sono disponibili e forniti
con un‘unica lunghezza corsa. Per l‘attuatore
elettrico la lunghezza corsa può essere regolata
in funzione alle specifiche esigenze del cliente
grazie a degli interruttori di fine corsa interni.
Ulteriori componenti esterni non sono necessari
consentendo tuttavia molteplici funzioni
ed opzioni di posizionamento. Per azionare
l‘attuatore connesso ad una presa di corrente
comune a 230 V come per i precedenti sistemi,
è stata utilizzata una scheda di controllo tipo
TR-EM-208-T-230.
Il costo totale del sistema utilizzato è stato di
480,00 Euro con alimentazione a 24 V.
Forza / consumo di corrente
Forza (N)
Consumo di corrente di un attuatore lineare elettrico in relazione alla forza applicata.
Conclusioni e risultati:
Ciò che risalta maggiormente tra i benefici
offerti dall‘attuatore lineare elettrico è
l‘efficienza energetica relativa a consumo di
corrente e carico applicato. Questo implica
che se non vi è applicato nessun carico viene
utilizzata soltanto una piccola quantità di
corrente.
In confronto il sistema idraulico necessita un
flusso di corrente continuo a livelli elevati. Le
fluttuazioni periodiche di corrente si verificano
poichè il volume totale del sistema aumenta
durante la fase di espansione del cilindro
idraulico, quindi la pompa è idraulicamente
bilanciata soltanto per un breve lasso di
tempo.
Il sistema pneumatico durante la fase iniziale
necessita di una maggiore pressione di esercizio.
Di conseguenza, in questa fase viene consumata
energia anche se non viene effettuata alcuna
regolazione. Durante il ciclo di lavoro la
pressione del serbatoio diminuisce a causa
dell‘aria compressa utilizzata traducendosi in
una forza di azionamento mutevole che si riduce
fino alla totale capacità d‘aria nel serbatoio.
Durante questa analisi tutti i sistemi hanno
effettuato 12 cicli con una corsa di 100 mm. I
livelli di consumi energetici hanno mostrato un
Sistemi pneumatici
Vantaggi • I cilindri pneumatici dispongono di un
costo relativamente inferiore rispetto ad un
sistema lineare
• L‘aria compressa può essere immagazzinata
in serbatoi
• L‘aria compressa è economica, ecologica e
facilmente reperibile
• Velocità elevate di funzionamento
• E‘ possibile operare con cilindri ad aria
compressa anche in caso di perdite d‘aria
• Possibilità di funzionamento in aree di
rischio
Svantaggi • Basso grado di efficienza nel trasferimento
di potenza
• I cilindri pneumatici sono indicati come
„soft“, poichè l‘aria pressurizzata è
comprimibile; i carichi possono essere
controllati e fermati solo tramite sistemi
aggiuntivi complessi e costosi
• Difficoltà ad ottenere regolazioni
omogenee indipendentemente dai carichi
applicati
• Elevato rischio di contaminazione di
prodotti in presenza di cilindri con olio
lubrificante
evidente vantaggio utilizzando un‘ attuatore
lineare elettrico. Complessivamente il test
ha evidenziato notevoli benefici in termini
di consumi, costi d‘acquisto, dimensioni e
tempi d‘installazione estremamente ridotti. Gli
attuatori elettrici LINAK sono sistemi completi
e pronti all‘uso, rappresentando una valida ed
intelligente alternativa. Tuttavia la decisione di
optare per una tecnolgia rispetto ad un‘altra
dipende prettamete dal tipo di applicazione
e dalla forza di azionamento necessaria. Ad
esempio il sistema idraulico era poco stimolato
rispetto alla forza somministrata.
Sistemi idraulici
Sistemi elettrici
• Sistemi di dimensioni ridotte in grado di
offrire elevate forze e momenti torcenti
(rapporto peso-potenza: motore idraulico motore elettrico: 1-10)
• Tempi di risposta meccanici ridotti
(dovuti alla piccola massa del momento
di inerzia)
• Tempi di risposta elettrici ridotti (dovuti
alla bassa induttività del motore)
• Elevata coppia di accelerazione e frenata
• Elevata coppia di auto-frenanza in
modalità di arresto
• Elevata velocità di rotazione e rigidità
• Concentricità omogenea
• Semplice e rapida regolazione della
velocità e posizionamento
• Efficienza elevata
• Nessun intervento di manutenzione
• Basso livello di rumorosità e vibrazioni
• Elevata classe di protezione IP
• Regolazione velocità di azionamento
• Semplice regolazione della protezione
contro sovraccarichi grazie alla
compressione delle valvole di restrizione
• Possibilità di funzionamento in aree di
rischio
• I sistemi idraulici dispongono di un basso
momento di inerzia, ne consegue un breve
lasso di tempo di avvio
• Costo elevato dei componenti aggiuntivi
necessari per il posizionamento ed il
controllo del sistema
• Gli attuatori lineari elettrici non possono
essere utilizzati in aree o applicazioni
pericolose
• I sistemi idraulici dispongono di una bassa
distanza di trasmissione dovuta alla perdita
di pressione
• Funzionamento a ciclo continuo possibile
solo marginalmente
• Operatività sensibile alla temperatura e
pressione, fattori fisici importanti per oli
idraulici
• Velocità di esercizio inferiore rispetto ad
un sistema pneumatico
• Difficoltà nell‘aumentare la forza di
spinta e di coppia
• Aumento dei requisiti ambientali di
sicurezza
• Sistemi rumorosi a causa dell‘emissione di
aria pressurrizzata
Esempio di un sistema
idraulico completo
Esempio di un sistema
lineare elettrico completo
Attuatori elettrici LINAK
con comunicazione integrata
Al fine di garantire flussi di produzione ottimali è essenziale disporre
trova importanti benefici anche nel settore agricolo. Un feedback
di un processo semplice e completo di monitoraggio. Gli attuatori
sull’esatto posizionamento dell’attuatore durante la fase di dosaggio
lineari elettrici LINAK per l’industria, offrono la possibilità di integrare
su macchine seminatrici e fertilizzanti ha consentito una sensibile
al proprio interno un sistema di comunicazione
riduzione del consumo di materia prima e tempi
BUS rappresentando numerosi benefici, tra cui
d’installazione. E’ possibile inoltre programmare
la possibilità di installare un sistema di controllo
gli interventi di manutenzione assicurando
che consente una totale supervisione del corretto
tempi di inagibilità delle applicazioni quasi
funzionamento delle vostre attrezzature in tempo
nulli ed attuatori sempre performanti ed
reale.
efficienti. Sempre più spesso l’attuatore lineare
LINAK® vanta diversi anni di esperienza nella
LA23 con comunicazione LIN-Bus è utilizzato
Controllo integrato
produzione di sistemi di controllo BUS. Ad
su macchinari agricoli. Il protocollo LIN-Bus
esempio nel mercato delle energie rinnovabili,
offre una valida ed economica alternativa per
LINAK® propone i propri attuatori LA35 e LA36 per inseguitori solari
connettere sistemi di controllo esterni, sensori ed altri componenti
con comunicazione integrata Modbus.
elettronici tra loro. Questa tecnologia è ampiamente utilizzata in
Pertanto è possibile monitorare in remoto tutte le funzioni del parco
molteplici settori industriali ed in particolare nel settore automotive
solare come la regolazione di ciascun inseguitore riportando l’esatta
dove originariamente è stata sviluppata. Tutte le soluzioni LINAK per
posizione ed inclinazione verso il sole, verificare il numero di cicli di
l’industria supportano protocolli di comunicazione integrata Modbus
lavoro e pianificare eventuali interventi di manutenzione preventiva.
o LIN-Bus assicurando il controllo e la comunicazione tra differenti
La possibilità di monitorare e fornire un immediato riscontro
tipologie di centraline con gli attuatori elettrici LINAK.
Attuatore lineare LA12
Attuatore lineare LA36
Robusto e compatto
Ideale per sistemi di
ventilazione e numerose
applicazioni industriali.
Solido, veloce e potente
•Max. forza: 10,000 N
Ideale per applicazioni
•Max. corsa: 999 mm
nell’automazione industriale •Max velocità: 160 mm/s
in presenza di carichi gravosi. •Carcassa in alluminio
•Max. forza: 750 N
•Max. corsa: 130 mm
•Max. velocità: 50 mm/s
•Interfaccia con PLC
•Compatibile con PLC, Modbus e LIN-Bus
Attuatore lineare LA35
Attuatore lineare LA23
Design robusto e compatto •Max. forza: 6,000 N in spinta Ideale per operare in
e 4,000 N in tiro
ambienti difficili e
•Max. corsa: 600 mm
condizioni estreme.
•Compatibile con PLC e Modbus
Attuatore piccolo e potente. •Max. forza: fino a 2,500 N
•Corsa: fino a 300 mm
Ideale per applicazioni in cui lo spazio d’installazione •Dimensioni d’installazione:
110 mm + lunghezza corsa
è limitato.
•Compatibile con PLC e LIN-Bus
Poiché consideriamo estremamente importante fornire un prodotto affidabile
e performante, ogni attuatore LINAK viene sottoposto a rigorosi test e collaudi
prima di essere introdotto sul mercato, assicurando alle vostre applicazioni
funzionalità e versatilità per molti anni.
LINAK ITALIA S.r.l. , Via del Commercio 27, 20090 Buccinasco, (MI)
Tel. +39 02 48 46 33 66 , Fax. +39 02 48 46 82 52 [email protected] , www.linak.it