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GENNAIO-FEBBRAIO 2016
AUTOMAZIONE OGGI 387
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venivano usati per controllare velocità e pressione. A dire il vero,
la combinazione di albero e camma trova tuttora largo impiego
in molti contesti produttivi tradizionali: l’abbinamento di questi
due elementi riesce, infatti, a svolgere dei compiti in modo molto
semplice, ma la loro flessibilità e la precisione ottenibile sono lon-
tane anni luce dalla maggior parte degli approcci di oggi; da qui,
l’inevitabile migrazione verso le soluzioni con servocomando a
controllo elettronico ed elettrico. Il controllo del moto, nella sua
accezione più semplice, può essere descritto come un metodo
per controllare la velocità, il profilo e la posizione (o il vettore) di
un punto su di un asse in rapporto a un dato, un componente,
un assemblaggio, una dima o uno strumento. Andando un po’
più nel dettaglio, l’occorrente minimo per realizzarlo comprende
un controllore di qualche tipo, che definisca un insieme di istru-
zioni per l’attuazione da passare poi a un amplificatore. Quest’ul-
timo trasforma, a sua volta, i segnali di controllo nella corrente
o tensione elettrica necessaria ad azionare un attuatore. Per ot-
tenere davvero un’elevata precisione, si usa un meccanismo di
retroazione (feedback) che riporti al controllore le informazioni
relative alla posizione o alla velocità dell’attuatore, in modo da
poter chiudere l’anello (loop) di controllo. Il tutto non finisce co-
munque con l’attuatore, poiché quest’ultimo, che può essere per
esempio un albero di trasmissione comandato elettricamente,
può servire anche per pilotare ulteriori elementi accessori, come
le scatole del cambio oppure viti a ricircolo di sfere, ciascuno dei
quali richiede, a sua volta, un ulteriore sistema di retroazione per
garantire la precisione. Il moto in questione e il relativo controllo
possono essere generati in molti modi diversi e i progettisti de-
vono considerare parametri come precisione, velocità, tipologia
di carico e inerzia, per definire la metodologia più adatta alla loro
applicazione. Inoltre, vanno valutati più in generale i protocolli di
controllo disponibili sul mercato, poiché esiste una varietà di reti
attraverso cui è possibile pilotare le varie soluzioni adottate per
regolare il moto. Fra queste vi sono i segnali analogici elementari,
attraverso protocolli di moto dedicati, come Sercos e Sercos III, e,
a un livello superiore ma sempre in grado di controllare il movi-
mento, i protocolli Fieldbus come Ethernet/IP ed Ethercat.
Controllo del moto
Allontanandoci dall’attuazione elettrica diretta, una delle primis-
sime forme di controllo del moto e di attuazione, tuttora ampia-
mente, e inaspettatamente, usata, è quella basata su meccanismi
idraulici e pneumatici. Entrambi questi metodi possono creare un
moto lineare o rotativo, adottando le soluzioni idrauliche per i la-
vori più pesanti e i sistemi pneumatici per quelli più leggeri. La lo-
gica e il controllo idraulico e pneumatico hanno fatto molta strada
dalla prima comparsa delle relative tecnologie, con un’evoluzione
delle soluzioni di controllo paragonabile ai progressi della tecno-
logia moderna. Al giorno d’oggi non è insolito vedere singole val-
vole che funzionano nel loro punto di lavoro e controllano cilindri
emotori ad aria compressa usando l’elettronica che hanno a bordo
e che è decentrata rispetto ai controllori principali. La tecnologia
pneumatica, prodotta da aziende come Parker, SMC e Rexroth, è
estremamente diffusa in tutto il mondo industriale e svolge un
lavoro di vitale importanza in molti settori. Sebbene la loro pre-
cisione non sia intrinsecamente così accurata come quella delle
attuali soluzioni elettroniche (soprattutto a causa della comprimi-
bilità dell’aria), le infrastrutture pneumatiche vengono impiegate
in un grandissimo numero di compiti diversi. Il moto controllato
elettricamente ed elettronicamente è, verosimilmente, ciò che le
persone immaginano come prima cosa quando si parla di controllo
del moto. Riprendendo la semplice descrizione che abbiamo dato
poche righe fa, il controllo del moto basato su un motore com-
prende un controllore, un circuito di pilotaggio (o un amplifica-
tore), un motore e tutte le retroazioni necessarie. In ogni caso, la
varietà di tecnologie tra cui poter scegliere è enorme, a seconda
della dinamica di base richiesta per la soluzione e, ovviamente, a
seconda del costo. Nel caso più semplice, è sufficiente utilizzare un
motore in alternata o in continua, cui associare dei variatori di ve-
locità, per riuscire a compiere diverse azioni di controllo del moto.
Motori passo-passo, disponibili in diverse tipologie e prodotte da
aziende come Crouzet, McLennan e Sanyo Denki, utilizzano gli im-
pulsi che ricevono in ingresso (si tratta tipicamente di onde qua-
dre) e che sono generati da controllori dedicati, per ruotare l’albero
motore con incrementi definiti con grande precisione, basati sulla
struttura interna del motore stesso e sul numero dei suoi poli (nor-
malmente compresi fra 50 e 100).
Vantaggi e progressi
Uno dei vantaggi di questa soluzione è il fatto che questi motori
non necessitano di alcun trasduttore per fornire informazioni
di ritorno relative alla propria posizione, abbassando così i costi
complessivi. Essi inoltre sono in grado di lavorare a basse velocità,
sviluppando in queste condizioni, buoni valori di coppia e infine
sono stabili a riposo, caratteristica che risulta particolarmente utile
in alcune applicazioni specifiche. I servomotori, prodotti da aziende
come Siemens, Schneider Electric, Telemecanique e Omron, hanno
un numero minore di poli (generalmente da 4 a 12) e richiedono
un trasduttore di qualche tipo per tracciarne la posizione. Risul-
tano adatti per funzionare ad alte velocità, condizione di lavoro
nella quale sono in grado di sviluppare valori di coppia più elevati,
proprio in virtù della configurazione dei loro poli. Ciò significa che
questi motori riescono a gestire carichi più pesanti rispetto a quelli
precedentemente descritti. Provvisti di una retroazione precisa, i
servomotori, sia lineari sia rotativi, sostituiscono abitualmente i tra-
dizionali sistemi a camme. Il loro principale vantaggio è costituito
dal fatto che il profilo di moto risulta davvero infinitamente varia-
bile, se confrontato con l’unico profilo ottenibile con una camma.