Nel corso degli ultimi venti o trenta anni l’utilizzo degli attuatori elettrici ha sempre più preso piede nell’automazione industriale in sostituzione delle più tradizionali soluzioni pneumatiche, per motivi che sono via via cambiati nel tempo. Viene da sé che il confronto cilindri elettrici vs cilindri pneumatici sia diventato un tema centrale, poiché fondamentale per valutare vantaggi e svantaggi di ciascuna soluzione in termini di caratteristiche ed efficienza.
L’evoluzione dei cilindri per l’automazione industriale
Inizialmente, per ragioni di costi e semplicità d’uso, la soluzione predefinita di fronte alla necessità di movimentazione di una qualsiasi componente all’interno di una macchina automatica era rappresentata dall’automazione pneumatica.
Si contemplavano invece soluzioni elettriche per l’automazione quando l’energia in gioco era più elevata, come per la rotazione di una tavola rotante o l’avanzamento di un nastro, oppure dove occorreva una maggiore flessibilità, come nel caso di dover muovere un oggetto in più posizioni rispetto alle sole due consentite da un semplice attuatore pneumatico.
Il progredire della tecnologia elettrica, sia dal punto di vista delle economie che della facilità d’uso, ha consentito di offrire soluzioni alternative a quelle pneumatiche a fronte di necessità via via ampliatesi nel tempo, che illustreremo con alcuni esempi, con particolare riferimento agli attuatori lineari.
Vantaggi dei cilindri elettrici
Oltre alla possibilità di gestire l’arresto in più punti, va considerata anche la semplicità con cui si possono variare gli attuatori in uso. Ad esempio, pur dovendo muovere una slitta tra solo due posizioni di presa e deposito potrebbe capitare che queste debbano essere spesso modificate in base alla variante del codice di produzione. Con un attuatore pneumatico questo richiederebbe l’intervento di un manutentore per regolare i finecorsa meccanici, mentre con un attuatore elettrico è possibile effettuare il setup più agevolmente tramite software, magari richiamando dati già memorizzati in precedenza, con tempi di riattrezzaggio e test pressoché nulli.
Il cilindro elettrico consente di regolare con estrema flessibilità e in modo indipendente i parametri di velocità ed accelerazione, fattore che risulta invece più complicato utilizzando la pneumatica. Ad esempio permette di muovere un carico a velocità elevata ma di arrestarlo gradualmente per evitare urti che in molte applicazioni potrebbero risultare dannosi. È inoltre possibile variare la velocità nel corso del movimento, cosa parimenti impossibile con gli attuatori pneumatici.
Un’altra caratteristica che rende gli attuatori elettrici versatili viene data dalla possibilità di regolare in modo semplice la spinta durante il movimento, in particolare per operazioni di inserimento di parti o per assecondare l’avanzamento di un utensile, o ancora nelle fasi statiche del ciclo, ad esempio per trattenere un pezzo durante la sua lavorazione evitando che un eccessivo contrasto possa danneggiarlo.
Un capitolo a sé merita inoltre il risparmio energetico riguardante cilindri elettrici vs cilindri pneumatici. Spesso non ci si rende conto del costo dell’automazione pneumatica, poiché negli stabilimenti sono disponibili circuiti di distribuzione che ne facilitano l’utilizzo. Ma il funzionamento dei compressori che l’alimentano ha costi importanti, visto che l’efficienza totale di una soluzione pneumatica oscilla tra il 5 ed il 15%, considerate le perdite del compressore, della distribuzione e dell’attuatore stesso, a fronte di un 80/90% di efficienza della soluzione elettrica corrispondente.
In pratica, il “costo” energetico di uno stesso movimento realizzato mediante un attuatore elettrico rispetto ad uno pneumatico è di circa 8 volte inferiore. Negli ultimi anni, con l’aumentata sensibilità verso i temi dell’ecologia e della sostenibilità ambientale, è spesso stata quest’ultima sola motivazione a spingere progressivamente più aziende verso nuove soluzioni di automazione “air free”, e, dove possibile, ad ammodernare anche le macchine in uso sostituendo gli attuatori pneumatici con gli attuatori elettrici.
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