La tecnologia degli azionamenti, quale disciplina tecnica, si occupa a 360 gradi di diverse forme di configurazione del movimento e della messa a disposizione e trasmissione della forza necessaria a questo scopo. Gli aspetti prioritari in questo contesto sono, tra l’altro, l’alimentazione d’energia, la fonte di movimento e il comando mirato dei sottocomponenti di un sistema. In alcuni campi di applicazione – e in misura maggiore nella tecnologia automobilistica – un ruolo fondamentale spetta alla linea di trasmissione. Questa rappresenta l’anello di congiunzione tra diversi componenti del sistema e serve a trasmettere l’energia.

Settori di applicazione e forme della tecnologia degli azionamenti

Non meno variegata della tematica della tecnologia degli azionamenti è la quantità di settori di applicazione moderni che utilizzano riduttori, motori e affini. Nel settore aerospaziale si utilizzano ad esempio speciali riduttori ultraleggeri. Poiché in questo contesto sono essenziali prodotti particolarmente robusti e affidabili, già nel 1971, nell’ambito del programma Apollo della NASA, ci si affidava ai riduttori Harmonic Drive®. Come parti integranti di diversi sistemi satellitari oggi questi prodotti gravitano intorno al nostro pianeta. I sistemi della tecnologia di azionamento svolgono un grande lavoro anche in piccoli spazi. È solo grazie al loro impiego che macchine utensili e confezionatrici sono in grado di realizzare prodotti di consumo economici e con qualità costante. Occupano un posto all’avanguardia i riduttori di precisione nel settore della tecnica medicale, dove sono integrati in apparecchiature terapeutiche e aiutano i pazienti a recuperare abilità vitali, quali il funzionamento di gamba e mano. Alcuni dei settori di applicazione della tecnologia degli azionamenti, oltre a quelli citati, sono i semiconduttori, le macchine nel campo della metrologia, della lavorazione del vetro e del legno e l'ingegneria delle telecomunicazioni.

Tipi di azionamenti rilevanti della tecnologia degli azionamenti

Non tutti gli azionamenti sono uguali – le basi su cui si fondano determinano in ampia misura il loro utilizzo ottimale. Tipi di azionamenti importanti della tecnologia degli azionamenti sono, tra l’altro, l’azionamento elettrico basato su motore elettrico nonché l’azionamento pneumatico e idraulico. Gli ultimi due rientrano nella cosiddetta pneumatica e oleoidraulica che utilizzano come vettori dell’energia l’aria compressa o fluidi idraulici.

I vantaggi attribuiti di norma alle tecniche di azionamento elettriche sono manipolazione semplice, possibilità di controllo precise e ridotti oneri di manutenzione. L’elemento caratteristico è la trasformazione di energia elettrica in energia meccanica e la regolazione, che mantiene la modalità di lavoro e la funzionalità dell’azionamento elettrico a un livello costante nonostante condizioni quadro dinamiche. Grazie al progressivo sviluppo, la tecnologa degli azionamenti può essere utilizzata sia in apparecchi piccoli che in grandi strutture. In futuro, la tecnologia degli azionamenti elettrici sarà impiegata in applicazioni sempre nuove, dato che le energie rinnovabili offrono una base particolarmente sostenibile.

Anche la tecnologia degli azionamenti pneumatici comporta una serie di vantaggi. Un prezzo d’acquisto spesso basso, un’elevata resistenza alle condizioni atmosferiche e la maneggevolezza nell’utilizzo fanno della tecnica di azionamento basata su aria compressa un mezzo molto apprezzato nel settore dei sistemi di trasporto e processi di pulizia. Dopo la generazione dell’aria compressa, questa viene rilasciata generalmente tramite valvole in posizioni prestabilite e lì mette in moto un movimento. Contrariamente alla tecnica di azionamento elettrica, l’azionamento pneumatico presenta un rendimento relativamente basso, in genere inferiore del 30 percento. Inoltre, la forte variazione di volume dei gas in caso di pressione e variazioni termiche nasconde un grande difetto, poiché questo fenomeno impedisce movimenti precisi con forze elevate. Il contraltare dell’azionamento pneumatico è quello idraulico. Nell’ambito degli azionamenti idraulici non si ricorre a gas, bensì a liquidi. Sono inoltre in grado di trasmettere enormi forze, poiché i suddetti liquidi non consentono variazioni di volume.

Tecnologia degli azionamenti ad una svolta

Già secoli fa ingegnosi inventori sono riusciti a ideare i primi progetti nell’ambito della tecnologia degli azionamenti e ad attuarli in sistemi. Pur non essendo le suddette costruzioni minimamente comparabili con gli attuali standard della tecnica di azionamento in termini di efficienza e qualità, esse facilitarono comunque a suo tempo notevolmente l’attività quotidiana degli utilizzatori. Il fisico ed ingegnere greco Archimede riuscì ad esempio nell’anno 240 a.C. a costruire un argano ad ingranaggi basato su più stadi. Questo consentiva da un lato l’applicazione dell’energia liberata e, dall’altro, di ridurre il carico di lavoro.

Nel corso del tempo, la tecnologia degli azionamenti nonché le discipline affini e i settori di applicazione si sono costantemente evoluti. Sulla spinta di processi tecnici ed economici è stato possibile rendere accessibili sistemi per scopi industriali mirando a soluzioni. Per gran parte del 20° secolo si sono utilizzati generalmente gli azionamenti centrali, in cui numerosi macchinari venivano azionati con un’unica macchina centrale con l’aiuto di sistemi di trasmissione. Oggigiorno, nell’ambito della tecnologia degli azionamenti si è invece ampiamente affermato l’azionamento singolo, in cui i vari elementi che compongono l’unità sono alimentati ciascuno da un proprio azionamento. Questo principio consente di accedere miratamente a ciascun meccanismo motore e di stabilire metodi di lavoro differenziati.

Riduttori armonici Harmonic Drive®

Tra le conquiste e i progressi pionieristici della tecnologia degli azionamenti si colloca anche il riduttore armonico Harmonic Drive®, brevettato nel 1955 da C. Walton Musser, e che ad oggi non ha perso importanza. Grazie alle sue capacità eccezionali in termini di capacità di coppia, precisione di posizionamento e ripetibilità e a molti altri aspetti, supera nettamente altri sistemi paragonabili. Il contributo di Musser non ha tuttavia arricchito solo il mondo della tecnologia degli azionamenti e dei propulsori. Con il suo principio guida, secondo cui il punto non sarebbe mai se un progetto è realizzabile, bensì se si è disposti a investire il tempo e la fatica necessari, il cittadino americano ha stimolato in misura determinante lo spirito creativo dell’intera scienza.

Vantaggi dei riduttori armonici Harmonic Drive® nella tecnologia degli azionamenti

  • Nessun aumento del gioco nella dentatura per tutta la sua vita utile
  • Eccellente precisione di posizionamento e ripetibilità
  • Dimensioni e peso ridotti