Applicazione del cuscinetto sensorizzato SKF ai motori elettriciLa società moderna è sempre più orientata verso la ricerca e l’utilizzo di apparecchiature con grado di automatismo giorno dopo giorno superiore. Fin dall’avvento della macchina a vapore di James Watt, l’uomo ha cercato di costruire meccanismi via via più complicati che potessero aumentare la produttività industriale ed anche, per quanto possibile, migliorare la qualità della propria vita.
   Da quel momento si è cercato di utilizzare macchine automatiche per l’adempimento di compiti ripetitivi e banali, in modo da impiegare la forza lavoro in attività più qualificate, sfruttando al meglio la flessibilità e l’intelligenza umana.
   In tempi più recenti, la crescente sensibilizzazione verso problematiche di sicurezza nei confronti dei lavoratori ha portato all’impiego, laddove possibile, di macchinari automatici per quei compiti ed operazioni che potessero mettere a repentaglio la vita umana.
   Questo è, in poche parole, il quadro dello sviluppo delle macchine automatiche fino ad una trentina di anni fa, quando iniziava a nascere l’elettronica moderna, ovvero la seconda rivoluzione industriale, paragonabile come calibro all’avvento della macchina a vapore di Watt. L’affermarsi dell’elettronica moderna, con la nascita dei primi elaboratori elettronici, portava, e porta ancora oggi, ad una concezione completamente diversa della realtà industriale e del concetto di automazione.
La nascita della «meccatronica»
Il vecchio automatismo meccanico di un tempo, caratterizzato da sistemi a camme ed alberi, è oggi completamente soppiantato da un’integrazione fra componenti meccanici, elettronici ed informatici.
   Quella che un tempo si chiamava «elettromeccanica», oggi diventa «meccatronica», intendendo con questo termine una reale cooperazione ed integrazione tra le aree meccanica, elettronica ed informatica, e non un semplice assemblaggio di componenti diversi. «Meccatronica»: quante volte negli ultimi tempi ci è capitato di leggere, sentire, scrivere questo termine, senza pensare magari al suo vero significato. Molto spesso accade che elettromeccanica e meccatronica siano considerati sinonimi, senza rendersi conto che assemblare semplicemente componenti meccanici ed elettronici è ben diverso che integrarli.
   Secondo questa nuova concezione, l’automatismo di un tempo diventa un «azionamento», in quanto il sistema meccatronico è dotato anche di una capacità di controllo sulle parti che lo compongono. Il grandissimo vantaggio che se ne ottiene, oltre alle elevate prestazioni, è la possibilità di rendere flessibile il comportamento della macchina.
   In questo contesto ci si può chiedere quali siano state, nel corso degli ultimi anni, le influenze della meccatronica sullo sviluppo e sulla struttura dei componenti meccanici e di quale entità. Uno dei componenti meccanici di gran lunga più «classico» tra i tanti impiegati è senza dubbio il cuscinetto. Proprio su un componente così fondamentale e di antica concezione, la nuova visione meccatronica ha portato innovazioni mirabili ed all’avanguardia: da qualche anno è nato il cuscinetto sensorizzato SKF. Con il suo impiego è possibile conoscere la velocità di rotazione (e il suo verso) dell’albero su cui è montato, esattamente come l’impiego di un trasduttore di velocità. Il cuscinetto sensorizzato SKF riunisce perfettamente in sé caratteristiche meccaniche ed elettroniche, diventando a tutti gli effetti ed a pieno diritto un componente meccatronico.
Impieghi del cuscinetto sensorizzato
Ad oggi molte sono le macchine che vedono l’impiego del cuscinetto sensorizzato SKF, ma negli ultimi tempi il mercato dimostra un grande interesse verso la sua applicazione nei motori elettrici.
   Il motore elettrico ad induzione (asincrono) sta avendo nel corso degli ultimi anni una sempre e piú crescente diffusione a causa della sua robustezza e competitività economica nel campo di medio-bassa potenza, in confronto al motore in corrente continua. In questo contesto l’impiego del motore asincrono negli azionamenti elettrici, ovvero nei sistemi controllati in coppia o in velocità, è ad oggi una pratica sempre più diffusa. Infatti anche i costi degli inverter utilizzati per il controllo del motore sono decisamente competitivi nel campo di medio-bassa potenza. Lo schema classico del controllo in velocità di un motore asincrono pilotato da inverter è riportato in figura.
   E’ chiaro che il controllo elettronico richiede l’impiego di un sistema di sensorizzazione per rilevare il valore della velocità dell’albero. I trasduttori di velocità fino ad oggi utilizzati sono stati molti, dalla dinamo tachimetrica all’encoder. Il cuscinetto sensorizzato SKF si propone come soluzione alternativa per il rilievo della velocità di rotazione dell’albero portando come vantaggi principali robustezza e compattezza. Non trascurabile, inoltre, è il costo inferiore rispetto ad altre soluzioni di sensorizzazione.
   Il mercato odierno è decisamente volto alla ricerca di soluzioni in grado di fornire valore aggiunto. Se fino a ieri venivano venduti separatamente un riduttore ed un motore elettrico, considerandoli componenti disgiunti, oggi essi fanno parte di un sistema più complesso, il sistema meccatronico, insieme a tutta la catena di controllo ed ai sensori. Il tutto, unito all’elettronica di controllo e di compensazione degli errori (indicata con il termine di «blocco di regolazione» in figura), costituisce una soluzione a valore aggiunto, reale caratteristica e differenza sostanziale della meccatronica rispetto all’elettromeccanica.
   La nuova concezione di integrazione tra componenti meccanici, elettronici ed informatici diventa evidente in fase di realizzazione del sistema, ma è già presente in fase di progettazione. Il cuscinetto sensorizzato può essere una soluzione innovativa ed affidabile per la trasduzione di velocità negli azionamenti elettrici per l’automazione, nei sistemi controllati in catena chiusa e aperta, adattandosi bene all’esigenza di compattezza ed affidabilità del sistema.
Luca Lemma
  
SKF, Service Division
  
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