Forma

May 12, 2023

Di Lisa Eitel | 10 luglio 2018

Ora, un nuovo attuatore utilizza fasci di filo SMA realizzati in una speciale lega di nichel-titanio per un movimento lineare affidabile.

Dean Pick, P.Ing. • Presidente | Automazione cinetica

Le leghe a memoria di forma (SMA) sono quei materiali che rispondono ai cambiamenti di temperatura modificando il fattore di forma. Originariamente finanziate dalla Marina degli Stati Uniti, le tecnologie SMA furono commercializzate per la prima volta da Raychem Corp. (ora TE Connectivity) negli anni '50. Ma la natura imprevedibile delle prime versioni materiali si è rivelata una sfida. Pertanto, nel corso dei decenni, i produttori hanno studiato modi (con alterne fortune) per aumentare la durabilità, la coerenza e l’applicabilità dei progetti basati su SMA.

È possibile utilizzare i valori nominali di forza e corsa per selezionare il modello di attuatore Kinitics Automation appropriato e gli ingegneri progettisti possono configurare gli attuatori per funzionare con una miriade di fonti di alimentazione per personalizzare il tempo di risposta all'applicazione (e per compatibilità con l'infrastruttura esistente).

Ora una nuova offerta di movimento lineare basata su SMA utilizza materiale SMA avanzato per un movimento ripetibile e prevedibile. Il produttore raggruppa i cavi in ​​SMA e li fissa all'alloggiamento dell'attuatore. La corrente attraverso la SMA (elettricamente resistiva) genera questo calore; quando riscaldati oltre una temperatura di transizione, gli atomi dei fili si riallineano a un'altra struttura cristallina. Ciò si traduce in una contrazione del filo quando riscaldato e in una nuova estensione quando raffreddato, il che a sua volta determina un movimento lineare.

Gli attuatori Kinitics Automation utilizzano una lega a memoria di forma di nichel-titanio (il NiTi in Kinitics) in una disposizione a fascio di cavi. Gli attuatori soddisfano determinate applicazioni meglio di altre tecnologie di movimento lineare. A destra, notate quanto sono più semplici le configurazioni degli attuatori Kinitics Automation rispetto ai sistemi idraulici comparabili.

In effetti, questo comportamento reversibile rende gli attuatori basati su filo SMA adatti per una vasta gamma di applicazioni di movimento, comprese quelle su assi di macchine ad alto numero di cicli. L'asta è l'unica parte mobile, quindi l'attuatore non presenta alcun gioco o pendenza meccanica, indipendentemente da quante volte viene eseguito il ciclo. La ricerca e i test hanno prodotto informazioni quantitative standard di settore sugli attuatori lineari per consentirne l'applicazione a progetti di movimento reali.

Il cavo in bundle Kinitics Automation collega diversi cavi SMA a un pistone all'interno dell'attuatore. Il collegamento diretto della disposizione dei cavi tra il corpo del cilindro e lo stelo garantisce resistenza e durata. Dopo l'applicazione dell'elettricità (calore), i fili si accorciano e muovono l'asta dell'attuatore. Per il controllo qualità e i test MTBF, Kinitics Automation gestisce un laboratorio che comprende diversi dinamometri a filo che hanno registrato più di 2 milioni di cicli su singoli pezzi di filo SMA.

Kinitics Automation Bundled Wire è una tecnologia proprietaria di assemblaggio e collegamento di cavi in ​​lega a memoria di forma (SMA) in una matrice densa. La tecnologia Bundled Wire conferisce agli attuatori lineari SMA di Kinitics Automation un elevato rapporto resistenza/dimensioni. Inoltre, mantiene un'elevata superficie del filo per consentire tempi di corsa in avanti in soli 200 msec (o meno) e cicli completi in meno di 5 secondi. Se collegata a una pompa a pistone come mostrato qui, la tecnologia può essere applicata ad applicazioni di potenza fluida.

Ecco come funziona un attuatore lineare SMA su un ciclo di corsa lineare:

1. Durante la fase iniziale della corsa, l'attuatore lineare SMA a fascio di cavi utilizza l'energia elettrica per spostare un pistone verso un'estremità fissa. La quantità di potenza applicata determina la velocità del pistone.

2.Successivamente, durante una fase di mantenimento opzionale, il pistone può mantenere la posizione per un determinato periodo di tempo.

3. Quindi, durante la fase di ritorno, l'attuatore lineare SMA con filo in bundle utilizza il trasferimento di calore e la polarizzazione della forza per riportare il pistone nella posizione iniziale. La velocità di raffreddamento e la quantità di forza di spinta determinano la velocità del pistone.

Per i progettisti che sviluppano assi di macchine che richiedono posizionamento o controllo della forza, l'attuatore lineare Kinitics Automation rappresenta una nuova opzione. Se abbinato a un controller Kinitics (come KCA020), un segnale di ingresso del controller analogico può modulare il guadagno dell'attuatore. In alternativa, il controller Kinitics può anche accettare un segnale di modulazione della larghezza di impulso (PWM) per azionare dinamicamente l'attuatore. La combinazione di un attuatore e controller Kinitics con un sensore di feedback e un controller dell'impianto produce un sistema di movimento a circuito chiuso. I programmatori possono sfruttare la reattività lineare dell'attuatore durante lo sviluppo della propria strategia di controllo. Di solito è possibile utilizzare un blocco funzione PI ed eliminare la necessità di sviluppare programmi complessi di ordine superiore.