Il termine attuatore a cilindro è un’ampia descrizione applicata a una famiglia di dispositivi che convertono la pressione dell’aria e del fluido o l’energia elettrica in un movimento meccanico utile. Questo movimento, o lavoro come viene tecnicamente definito, può essere lineare o rotatorio per natura e viene utilizzato per spostare, sollevare, abbassare o afferrare oggetti tramite una disposizione di collegamento. I tipi più comuni di attuatori a cilindro sono varianti azionate da motore pneumatico, idraulico ed elettrico. Gli attuatori ad aria e ad olio generalmente utilizzano una disposizione a pistone per avviare il movimento mentre gli esempi elettrici utilizzano una vite senza fine o un ingranaggio a vite senza fine con ogni tipo che ha i suoi vantaggi specifici. L’attuatore del cilindro si trova in molte applicazioni industriali, automobilistiche, hobbistiche e domestiche ed è disponibile in un’ampia gamma di dimensioni e capacità di alimentazione.
Il principio di funzionamento di base dei cilindri dell’attuatore pneumatico e idraulico è un pistone in un cilindro chiuso mosso dalla pressione dell’aria o dell’olio. In entrambi i casi il cilindro è sigillato su entrambe le estremità con lo stelo dell’attuatore che passa attraverso una serie di guarnizioni in un cappuccio terminale. Questo crea una camera chiusa sopra e sotto il pistone. Il fluido pressurizzato, tipicamente olio di qualità idraulica, o aria, viene introdotto in una delle due camere per spostare il pistone in avanti o indietro che, a sua volta, muove l’asta dell’attuatore. Una disposizione di valvole consente all’olio o all’aria di fluire nella camera di compressione e fuori dalla camera non attiva in base all’input dell’operatore.
L’asta dell’attuatore è fissata tramite collegamenti all’oggetto che è progettato per spostare. Gli attuatori a cilindro rotante funzionano allo stesso modo, tranne per il fatto che il componente del pistone ha un design diverso e ruota all’interno del cilindro anziché spostarsi su e giù. In questo caso, l’asta dell’attuatore trasferisce questa azione rotatoria su un disco o un piatto che è attaccato al pezzo da lavorare. In entrambi i casi, l’attuatore del cilindro converte la pressione del fluido o dell’aria in un lavoro utile.
Un attuatore a cilindro ad azionamento elettrico è dotato di un azionamento a motore che fa girare un dado o un ingranaggio. L’asta dell’attuatore in questi casi ha una filettatura della madrevite o ingranaggio a vite senza fine tagliato nella sua parte inferiore che impegna questo ingranaggio o dado. La rotazione dell’ingranaggio o del dado fa sì che l’attuatore si muova su e giù per il tubo secondo la direzione in cui gira il motore. L’asta dell’attuatore trasferisce quindi questo movimento lineare al pezzo in lavorazione allo stesso modo degli attuatori ad aria o ad olio.
Ciascuno dei diversi tipi di attuatori a cilindro ha caratteristiche individuali che li rendono particolarmente adatti ad applicazioni specifiche. Gli attuatori pneumatici sono le varianti per uso generale più convenienti che offrono un buon equilibrio tra potenza e dimensioni del cilindro. Sono utili anche dove l’energia elettrica non è prontamente disponibile. Gli attuatori idraulici sono i più potenti di tutti i tipi, offrendo livelli estremi di coppia in qualsiasi dimensione del cilindro. Gli attuatori elettrici sono i tipi più precisi in grado di fornire il loro movimento con incrementi molto precisi.
L’attuatore del cilindro è un componente comune delle macchine edili e movimento terra e delle attrezzature industriali e automobilistiche ed è parte integrante di molti progetti di hobby. Si trovano spesso anche in casa sotto forma di porte, lucernari e apri finestra. L’attuatore del cilindro è disponibile in un’ampia gamma di dimensioni e potenze nominali che vanno dai minicilindri per hobby di diametro inferiore a mezzo pollice a versioni industriali giganti di diversi piedi di diametro in grado di spostare decine di migliaia di libbre.