Un attuatore è qualsiasi dispositivo che crea movimento in un sistema. Un attuatore a ingranaggi è un tipo specifico di attuatore che in genere crea movimento utilizzando un ingranaggio a vite senza fine di base. Questo tipo di ingranaggio è costituito da una vite filettata e da un ingranaggio dentato comune. Quando la vite gira, fa ruotare l’ingranaggio. Questo tipo di attuatore è preferito in due circostanze: quando viene utilizzata l’alimentazione manuale per azionare il dispositivo o quando il sistema non può far viaggiare l’alimentazione all’indietro attraverso l’attuatore.
La base di quasi tutti gli attuatori a ingranaggi è un ingranaggio a vite senza fine. Questi dispositivi sono estremamente semplici, essendo una combinazione di due delle prime macchine umane semplici. Una barra filettata, la vite, gira contro un ingranaggio dentato. Quando la vite spinge contro i denti dell’ingranaggio, si muove nella direzione dei filetti della vite. La vite non si muove, poiché un filo si allontana dai denti dell’ingranaggio un altro prende il suo posto. Questa rotazione consente alla vite di rimanere ferma ma crea movimento nell’ingranaggio.
Questa rotazione può alimentare quasi tutti i dispositivi con la giusta configurazione, dal girare una ruota all’alimentazione di una radio. Nella sua forma più semplice, l’attuatore del cambio è collegato direttamente a un asse che gira come parte di una macchina più grande. Questo movimento di svolta viene spesso trasformato direttamente in forza utilizzabile spostando una macchina o influenzando un oggetto.
Un buon esempio di un attuatore a ingranaggi in azione è un semplice cric per auto. Quando una persona pompa la maniglia sul martinetto, fa girare un’asta filettata. L’asta rotante muove un ingranaggio, che di solito è attorno a una seconda asta filettata. L’ingranaggio di rotazione spinge l’asta verso l’alto, che solleverà un oggetto pesante. Questo mostra anche i due motivi comuni per utilizzare un attuatore a ingranaggi: alimentazione manuale e non invertita.
Le viti hanno la capacità di amplificare la potenza creando un’ampia superficie mobile rispetto alle dimensioni della vite. Di conseguenza, questi sistemi sono utili per amplificare il potere umano in una forza molto maggiore. Ciò consente a una persona senza assistenza di fare cose che normalmente non potrebbe fare, come sollevare un’auto per cambiare una gomma.
Insieme all’ingrandimento di potenza, il movimento in un ingranaggio a vite senza fine è unidirezionale. La vite può far girare l’ingranaggio, ma l’ingranaggio non può muovere la vite. Questa restrizione impedisce all’energia di viaggiare in entrambe le direzioni attraverso l’attuatore del cambio. Nell’esempio sopra, la persona può sollevare l’auto ma l’auto non può far sì che il cric spinga indietro la persona.