Un attuatore lineare è qualsiasi dispositivo che produce lavoro convertendo l’energia non lineare in movimento lineare. Esistono molti tipi diversi di fonti di energia primaria utilizzate negli attuatori lineari che vanno dai motori elettrici alla pressione del fluido e dell’aria e all’espansione termica. Ogni tipo o classe di attuatore è adatto a diverse applicazioni in base a dimensioni, potenza, potenziale e requisiti di alimentazione. Questi includono apriporta, attuatori per macchine pesanti e piccoli controller di processo di precisione.
Esiste un numero sorprendente di processi, macchine e apparecchiature che utilizzano dispositivi che forniscono attuazione lineare. Questi vanno dall’umile apri vassoio per DVD ai giganteschi pistoni idraulici in grado di produrre decine di migliaia di libbre di pressione. Il principio alla base di questi dispositivi indispensabili è la conversione di una fonte di energia, tipicamente piccola e non lineare, in un movimento lineare di magnitudo maggiore. Esistono diverse fonti di energia primaria comunemente utilizzate negli attuatori lineari; ognuno ha il suo particolare meccanismo di conversione. Nella maggior parte dei casi si tratta di movimenti rotatori o di ingressi di fluido pressurizzato, sebbene esistano diversi tipi utilizzati meno frequentemente come gli attuatori a cera calda.
L’attuatore lineare a sorgente rotante di solito utilizza un motore elettrico per fornire l’energia in ingresso. Questo attuatore utilizza camme o disposizioni di viti di comando per convertire l’energia di rotazione del motore in un movimento rettilineo. L’esempio della vite di comando è una scelta popolare in quanto fornisce un’ampia gamma di potenziali di lunghezze di estensione. Il motore fa girare una vite con filettatura grossa che passa attraverso un dado attaccato al braccio dell’attuatore. Il dado e l’attuatore non possono ruotare e, di conseguenza, avanzano su e giù per la madrevite mentre gira fornendo un movimento lineare.
Un attuatore lineare a camma utilizza una camma eccentrica collegata al braccio dell’attuatore tramite una serie di collegamenti o una fessura nella faccia della camma. Quando la camma gira, spinge in avanti o indietro il braccio dell’attuatore. Questa variante non ha un’ampia gamma di movimento come l’attuatore a vite, ma è in grado di fornire input molto precisi. Gli attuatori a camme utilizzano spesso motori passo-passo elettronici che consentono un maggiore controllo dell’avanzamento e la maggiore precisione necessaria per il controllo di precisione del processo.
Gli attuatori idraulici e pneumatici utilizzano un gas o un liquido pressurizzato per ottenere un movimento lineare e possiedono il massimo potenziale di uscita. Questi sistemi sono costituiti da un pistone contenuto in un tubo sigillato con valvole alle due estremità. Il pistone è collegato ad un’asta dell’attuatore che passa attraverso una guarnizione ad una estremità del tubo. Una sorgente esterna di gas o liquido in pressione, tipicamente aria o olio idraulico, viene introdotta nel cilindro tramite una delle valvole. A seconda che il fluido venga introdotto sopra o sotto il pistone, l’attuatore andrà avanti o indietro.
Ci sono molti altri tipi di attuatori lineari usati meno frequentemente come attuatori termici che utilizzano l’espansione di materiali come la cera per fornire movimento lineare. Altri tipi includono attuatori piezoelettrici, magnetici e a cremagliera. Forse il più semplice di tutti è il tipo a vite manuale simile a quello usato per regolare un nonio. Questo tipo di attuatore lineare utilizza lo stesso principio delle varietà a vite di comando, ma in genere ha una filettatura più fine per una regolazione più precisa.