Come scegliere il giusto azionamento industriale per la vostra attrezzatura

La scelta di un azionamento industriale inizia dall’abbinamento dell’azionamento al carico della macchina, al profilo di movimento, all’ambiente operativo e alle esigenze di controllo. Una scelta adeguata migliora i tempi di disponibilità, l’efficienza energetica, il controllo della velocità e la durata dei componenti, mentre una scelta errata può causare surriscaldamento, slittamento, vibrazioni, usura prematura o instabilità del processo. Questa guida alla selezione degli azionamenti illustra i fattori pratici che influenzano gli azionamenti per l’automazione industriale, i sistemi di trasmissione meccanica e la scelta dei motori industriali.

Che cosa deve fare un azionamento industriale?

Un azionamento industriale deve trasferire la potenza dal motore all’attrezzatura in modo da soddisfare la velocità, la coppia, il ciclo di lavoro e la precisione richiesti dalla macchina. In alcuni sistemi, ciò significa un azionamento elettronico a frequenza variabile che regola la velocità del motore. In altri casi, può trattarsi di un sistema a cinghia, a catena, ad ingranaggi oppure di un collegamento diretto che trasmette fisicamente la potenza a un albero, a un nastro trasportatore, a una pompa, a un ventilatore, a un miscelatore o a una macchina di produzione.

Iniziate dall’attività svolta dall’attrezzatura. Un nastro trasportatore che funziona stabilmente per tutto il giorno ha esigenze diverse rispetto a un frantoio soggetto a carichi d’urto, oppure a una macchina confezionatrice che parte e si ferma frequentemente. Definire prima l’applicazione vi eviterà di scegliere basandovi esclusivamente sulla potenza in cavalli o sul costo d’acquisto.

Fattori principali nella scelta del variatore di frequenza

Una scelta affidabile di un azionamento industriale dipende sia dal motore sia dall’attrezzatura azionata. Prima di selezionare un azionamento, documentate le condizioni operative nel modo più chiaro possibile.

I fattori chiave includono:

• Tipo di carico:Coppia costante, coppia variabile, elevata inerzia, carico d’urto o carico intermittente.
• Requisiti di velocità:Velocità fissa, velocità regolabile, molteplici velocità operative o posizionamento di precisione.
• Domanda di coppia:Coppia di avviamento, coppia di regime, coppia di picco e condizioni di sovraccarico.
• Ciclo di lavoro:Funzionamento continuo, avvii frequenti, inversione di marcia, frenatura o cicli ripetuti.
• Ambiente:Calore, polvere, umidità, esposizione a lavaggi ad alta pressione, sostanze chimiche o condizioni esterne.
• Vincoli di spazio:Disposizione degli alberi, protezioni, spazio di montaggio e accesso per la manutenzione.
• Obiettivi di efficienza:Uso dell’energia, generazione di calore e perdite del sistema nel tempo.
• Aspettative di manutenzione:Tensionamento della cinghia, lubrificazione, controlli di allineamento o diagnosi elettroniche.

Questi dettagli guidano anche la scelta dei motori industriali. Un motore e un azionamento devono essere considerati come un sistema integrato, non come due acquisti separati.

Abbinare il tipo di azionamento all’applicazione

Gli azionamenti per l’automazione industriale, come gli inverter a frequenza variabile, sono spesso impiegati quando è necessaria la regolazione della velocità, l’avviamento dolce, il risparmio energetico o la modifica dei processi. Sono ampiamente utilizzati in ventilatori, pompe, nastri trasportatori, compressori e linee di produzione automatizzate, dove accelerazioni e decelerazioni controllate riducono le sollecitazioni meccaniche.

Gli azionamenti meccanici rimangono fondamentali quando è necessario trasferire potenza tra alberi. Gli azionamenti ad ingranaggi sono adatti a applicazioni ad alta coppia e compatte. Gli azionamenti a catena resistono agli ambienti gravosi e garantiscono un accoppiamento positivo. Gli azionamenti a cinghia possono offrire un funzionamento più silenzioso, maggiore flessibilità nella distanza tra alberi e una migliore capacità di assorbire sovraccarichi, purché selezionati correttamente.

Come avviene la selezione degli azionamenti a cinghia nelle applicazioni industriali?

Il metodo di selezione degli azionamenti a cinghia per applicazioni industriali inizia identificando la potenza in cavalli vapore, il rapporto di velocità, i diametri delle pulegge, la distanza tra i centri, il fattore di servizio e l’ambiente operativo. La cinghia deve essere dimensionata in modo da sostenere il carico richiesto senza deformazioni eccessive, slittamenti, surriscaldamento o sollecitazioni sui cuscinetti.

Una valutazione pratica di un azionamento a cinghia dovrebbe includere:

1. Confermare la velocità del motore e quella dell’albero condotto.
2. Calcolare il rapporto di velocità richiesto.
3. Tenere conto dei carichi d’urto, delle partenze e delle ore di funzionamento giornaliere.
4. Scegliere un tipo di cinghia adeguato al carico e all’ambiente.
5. Verificare le dimensioni delle pulegge, l’avvolgimento della cinghia e la distanza tra i centri.
6. Verificare la protezione, l’allineamento e l’accesso per il tensionamento.

Le cinghie non sono componenti “impostati e dimenticati”. Una corretta tensione, l’allineamento delle pulegge e controlli periodici sono essenziali per una lunga durata della cinghia e prestazioni stabili.

Errori di selezione che riducono la vita dell’attrezzatura

Molti problemi dei sistemi di azionamento derivano da una dimensione insufficiente, dal trascurare la coppia di avviamento o dall’ignorare le condizioni ambientali. Un azionamento che sembra adeguato sulla carta può guastarsi precocemente se è esposto a polvere, calore, lavaggio ad acqua, vibrazioni o frequenti cicli di accensione/spegnimento. Un altro errore comune consiste nel concentrarsi sulla potenza del motore, trascurando invece la coppia all’albero motore.

Evitare questi problemi esaminando l’intero profilo operativo, e non solo le condizioni di funzionamento normali. Considerare l’avvio, le condizioni di blocco, i sovraccarichi, le fermate di emergenza e l’accesso per la manutenzione. Se l’attrezzatura è critica per la produzione, prevedere un margine di sicurezza adeguato anziché scegliere la soluzione più piccola compatibile.

Una pratica lista di controllo finale

Prima di approvare un azionamento, verificare che esso:

• Soddisfi i requisiti di coppia e velocità della macchina.
• Supporti il metodo di controllo e il ciclo di lavoro richiesti.
• Si adatti alla configurazione fisica e alla disposizione degli alberi.
• Resiste alle condizioni ambientali operative.
• Sia compatibile con il motore e l’alimentazione elettrica selezionati.
• Permetta ispezioni, regolazioni e sostituzioni in piena sicurezza.
• Equilibri il costo iniziale con affidabilità, efficienza e facilità di manutenzione.

Il miglior azionamento non è sempre l’opzione più potente o complessa. È quello che si adatta all’apparecchiatura, protegge il processo e funziona in modo costante nelle reali condizioni operative.