Che cos'è un attuatore lineare?
Un attuatore lineare è qualsiasi dispositivo che produce lavoro convertendo energia non lineare in movimento lineare. Esistono molti tipi diversi di fonti di energia primaria utilizzate negli attuatori lineari che vanno dai motori elettrici alla pressione del fluido e dell'aria e all'espansione termica. Ogni tipo o classe di attuatore è adatto a diverse applicazioni in base a dimensioni, potenza, potenziale e requisiti di potenza. Questi includono apriporta, attuatori di macchine per impieghi gravosi e minuscoli regolatori di processo di precisione.
Esiste un numero sorprendente di processi, macchine ed apparecchi che utilizzano dispositivi che forniscono un azionamento lineare. Questi vanno dall'umile apriscatole per DVD agli arieti idraulici giganti in grado di produrre decine di migliaia di libbre di pressione. Il principio di base alla base di questi dispositivi indispensabili è la conversione di una fonte di energia, tipicamente piccola, non lineare in un movimento lineare di grandezza maggiore. Esistono diverse fonti di energia primaria comunemente utilizzate negli attuatori lineari; ognuno ha il suo particolare meccanismo di conversione. Molto spesso si tratta di input di movimento rotatorio o di fluido in pressione sebbene esistano diversi tipi usati meno frequentemente come attuatori a cera calda.
L'attuatore lineare a sorgente rotante di solito utilizza un motore elettrico per fornire la sua energia in ingresso. Questo attuatore utilizza le camme o le disposizioni delle viti per convertire l'energia di rotazione del motore in movimento lineare. L'esempio della vite di comando è una scelta popolare in quanto fornisce una vasta gamma di potenziali di lunghezza di estensione. Il motore gira una vite filettata grossolana che passa attraverso un dado attaccato al braccio dell'attuatore. Al dado e all'attuatore viene impedito di ruotare e, di conseguenza, avanzare su e giù nella vite di comando mentre gira fornendo un movimento lineare.
Un attuatore lineare a camma utilizza una camma eccentrica collegata al braccio dell'attuatore tramite una serie di collegamenti o una fessura nella faccia della camma. Mentre la camma gira, spinge il braccio dell'attuatore in avanti o lo tira indietro. Questa variante non ha un raggio di movimento così ampio come l'attuatore a vite ma è in grado di fornire input molto precisi. Gli attuatori a camme utilizzano spesso motori passo-passo elettronici che consentono un maggiore controllo dell'avanzamento e l'accuratezza aggiuntiva necessaria per un controllo preciso del processo.
Gli attuatori idraulici e pneumatici utilizzano un gas o liquido in pressione per ottenere un movimento lineare e possiedono il massimo potenziale di uscita. Questi sistemi sono costituiti da un pistone contenuto in un tubo sigillato con valvole alle due estremità. Il pistone è collegato ad un'asta dell'attuatore che passa attraverso una guarnizione ad un'estremità del tubo. Una fonte esterna di gas o liquido in pressione, tipicamente aria o olio idraulico, viene introdotta nel cilindro tramite una delle valvole. A seconda che il fluido sia introdotto sopra o sotto il pistone, l'attuatore si sposterà in avanti o indietro.
Esistono molti altri tipi di attuatori lineari usati meno frequentemente come gli attuatori termici che utilizzano l'espansione di materiali come la cera per fornire movimento lineare. Altri tipi includono attuatori piezoelettrici, magnetici e a cremagliera. Forse il più semplice di tutti è il tipo di vite manuale simile a quello usato per regolare un nonio. Questo tipo di attuatore lineare utilizza lo stesso principio delle varietà di viti ma generalmente ha una filettatura più fine per una regolazione più precisa.