Thomson Linear Motion Optmized
Attuatori lineari - Freno di arresto
Design e teoria
Come regola generale, gli attuatori lineari industriali sono progettati per non muoversi all'indietro. L'inversione del moto avviene quando il carico di una vite, di un attuatore o di un impianto è in grado di far muovere all'indietro un'unità non alimentata.
Sono molti i modi per evitare l'inversione del moto degli attuatori lineari industriali. Alcuni attuatori sono progettati con madreviti auto-bloccanti. Gli attuatori che utilizzano viti a sfere montano freni di arresto. Il freno di arresto più comune è il sistema a molla avvolgente.
Sono molti i modi per evitare l'inversione del moto degli attuatori lineari industriali. Alcuni attuatori sono progettati con madreviti auto-bloccanti. Gli attuatori che utilizzano viti a sfere montano freni di arresto. Il freno di arresto più comune è il sistema a molla avvolgente.
Come viene evitata l'inversione del moto
Proseguire la lettura per maggiori dettagli sul funzionamento del freno a molla avvolgente, oppure passare all'argomento successivo. (link)
Come funziona un freno a molla avvolgente
Il componente principale del freno a molla avvolgente dell'attuatore è la frizione a molla avvolgente. La frizione a molla avvolgente comprende sostanzialmente due mozzi e una molla avvolgente. Il diametro interno della molla avvolgente è leggermente inferiore a quello esterno dei due mozzi. Una volta montata, la molla spinge sui due mozzi.
Design di base della molla avvolgente
Design di base della molla avvolgente
La rotazione di uno dei mozzi nel senso che svolge e "apre" la molla avvolgente permette al mozzo di girare liberamente.
Il movimento di svolgimento della molla consente la libera rotazione
Il movimento di svolgimento della molla consente la libera rotazione
La rotazione del mozzo nella direzione di avvolgimento della molla, stringe ulteriormente quest'ultima sui mozzi, azionandoli. Maggiore è la forza di rotazione, più la molla avvolgerà i mozzi.
L'avvolgimento o il restringimento ulteriore della molla in seguito al movimento provoca l'azionamento
L'avvolgimento o il restringimento ulteriore della molla in seguito al movimento provoca l'azionamento
Se uno dei mozzi viene tenuto fermo, questo gruppo potrebbe servire da freno. Tuttavia, frenerebbe solo in una direzione, mentre nell'altra girerebbe liberamente. Per frenare in ambo le direzioni, come con un freno a molle avvolgenti, sono necessari più componenti.
Freno a molla avvolgente degli attuatori
Il freno a molla avvolgente degli attuatori è sostanzialmente una doppia frizione a molle avvolgenti. Le frizioni hanno un mozzo centrale d'arrivo e due mozzi d'uscita ai due lati. Il mozzo d'arrivo è collegato all'albero della vite, azionato dal motore, che permette di estendere o ritrarre l'attuatore (in verde nell'animazione).
Vista in esploso del freno dell'attuatore (semplificata)
Vista in esploso del freno dell'attuatore (semplificata)
La rotazione del gruppo albero e mozzo d'arrivo (verde) in senso orario causa l'ulteriore avvolgimento della molla avvolgente sul mozzo d'arrivo e sul mozzo d'uscita sinistro, causandone il blocco. La molla avvolgente si svolge sul mozzo destro, permettendogli di slittare.
Freno dell'attuatore ruotato in senso orario
Freno dell'attuatore ruotato in senso orario
La rotazione del gruppo albero e mozzo d'arrivo (verde) in senso antiorario causa il blocco del mozzo d'arrivo e del mozzo d'uscita destro. Il mozzo d'uscita sinistro può slittare.
Freno dell'attuatore ruotato in senso antiorario
Freno dell'attuatore ruotato in senso antiorario
Motore per l'azionamento
Quando il motore fa girare la vite e il mozzo d'arrivo in senso antiorario, l'attuatore si estende. Quando l'attuatore si estende, la forza di espansione lo spinge contro il mozzo sinistro. Come mostrato in precedenza, il mozzo sinistro è quello che slitta in questa direzione. Quando il motore fa girare la vite in senso orario, l'attuatore si ritrae, la forza di ritrazione tira l'attuatore contro il mozzo destro, il quale slitta in questa direzione.
Nell'animazione qui sotto:
- Il cilindro blu rappresenta lo stelo con la chiocciola all'interno.
- Le frecce arancioni indicano la direzione della forza esterna, tensione o compressione, e la forza opposta contro il mozzo.
- Le frecce gialle rappresentano le forza che tengono insieme i mozzi e la molla dal gruppo vite e mozzo d'arrivo in rotazione.
Espansione e contrazione del freno a molla avvolgente dell'attuatore
Espansione e contrazione del freno a molla avvolgente dell'attuatore
Trattenere il carico
Per far funzionare questo gruppo come freno, alle estremità di mozzi esterni viene aggiunto del materiale d'attrito. Quando il carico tende a comprimere l'attuatore, il mozzo d'uscita sinistro viene premuto contro il materiale d'attrito che frena il mozzo sinistro. Allo stesso modo, quando il carico mette l'attuatore in tensione, il mozzo esterno destro viene premuto contro il materiale d'attrito che frena il mozzo destro.
Nel frattempo, il carico di compressione o di tensione applicato all'attuatore fa sì che la vite tenda a ruotare o andare all'indietro. Questo tentativo di ruotare blocca il gruppo mozzo d'arrivo e albero della vite contro uno dei mozzi d'uscita. Quando il carico tende a comprimere l'attuatore, la molla avvolgente blocca il mozzo d'arrivo contro il mozzo d'uscita sinistro. Quando un carico mette l'attuatore in tensione, la molla avvolgente blocca il mozzo d'arrivo contro il mozzo d'uscita destro.
Nell'immagine qui sotto:
- Le frecce rosse indicano la direzione in cui la vite tenderebbe a ruotare (all'indietro).
- Le frecce gialle mostrano i mozzi e la molla bloccati dal gruppo mozzo d'arrivo e vite che tende a ruotare all'indietro.
Sinistra: frenatura in compressione. Destra: frenatura in tensione.
Sinistra: frenatura in compressione. Destra: frenatura in tensione.
Si noti che il gruppo mozzo d'arrivo è bloccato con il mozzo d'uscita, il quale viene tenuto contro il materiale d'attrito che gli impedisce di ruotare. Questo vale sia per la compressione, sia per la tensione: il gruppo vite e mozzo d'arrivo non possono ruotare. Quando il gruppo non può ruotare, lo stelo reste nella sua posizione.
Carichi ausiliari
Il carico ausiliario è un carico che segue la stessa direzione di movimento dell'attuatore. Un carico di compressione mentre il motore sta cercando di ritrarre l'attuatore o un carico di tensione quando il motore estende l'attuatore.
Lo scenario equivale all'azionamento dell'attuatore da parte del motore, con una differenza. Il mozzo spinto contro la superficie d'attrito è il mozzo d'uscita opposto. Quindi il mozzo che ruota si troverà contro il materiale d'attrito (in rosa nell'animazione). Il questa situazione, il motore estende o contrae l'attuatore nonostante l'attrito. Tuttavia, questo non causa l'usura del materiale d'attrito.
Attuatore che si estende o si contrae con carico ausiliario
