Il ciclo di lavoro di un attuatore lineare non è una percentuale universale valida per ogni tecnologia di azionamento. Per un attuatore elettrico motorizzato indica normalmente il tempo di alimentazione rispetto alla somma di tempo alimentato e tempo di pausa. Per un cilindro pneumatico, invece, i progettisti devono definire un profilo di servizio più ampio: frequenza dei cicli, tempo di corsa, soste, carico, velocità, ammortizzazione, consumo d’aria, servizio della valvola e corsa accumulata.
Questa distinzione evita un comune errore di dimensionamento. Un cilindro pneumatico può lavorare per tutta la giornata senza richiedere una pausa di raffreddamento del motore, ma può comunque superare i limiti ammessi di velocità, energia d’urto, frequenza operativa, carico sulle guide o vita prevista dei componenti. Un attuatore elettrico può compiere meno corse e surriscaldarsi ugualmente, perché il motore rimane alimentato sotto carico.
Punti chiave
- Thomson definisce il ciclo di lavoro elettrico in base al tempo di alimentazione del motore.
- SMC indica una frequenza fino a 15 Hz soltanto per uno specifico cilindro ad alta frequenza e con il circuito raccomandato.
- La selezione pneumatica richiede anche velocità, carico, ammortizzazione, consumo d’aria, servizio della valvola, corsa accumulata e criteri di guasto dichiarati, non una percentuale importata dal mondo elettrico.
Il ciclo di lavoro di un attuatore elettrico è la frazione di un periodo di riferimento dichiarato durante la quale il motore dell’attuatore è alimentato. Il profilo di servizio pneumatico registra cicli, corsa, soste, velocità, carico, pressione, ambiente, metodo di arresto, ore di funzionamento e criteri di guasto usati per l’accettazione. Il tempo di ciclo comprende estensione, sosta in estensione, rientro e sosta in posizione rientrata.
La specifica più chiara separa tre domande: per quanto tempo è alimentato il motore elettrico, con quale frequenza si muove il meccanismo pneumatico e quanta energia deve dissipare il carico in movimento. Una sola percentuale non può rispondere a tutte e tre.
Nella nostra esperienza di verifica delle applicazioni, i team registrano spesso il tempo di ciclo comandato ma omettono la sosta sotto alimentazione di un asse elettrico o la velocità di ingresso nell’ammortizzo di un asse pneumatico. Queste condizioni mancanti possono cambiare il limite determinante anche se il numero nominale di cicli resta invariato.
Che cosa significa ciclo di lavoro per i diversi attuatori lineari?
Nell’esempio di Thomson, l’attuatore elettrico funziona per 15 secondi e riposa per 45 secondi, ottenendo un ciclo di lavoro del motore del 25% (Thomson, Linear Actuators - Duty Cycle, consultato nel 2026). Questa formula è adatta al tempo di alimentazione del motore; per i cilindri pneumatici occorre invece verificare ciclo, velocità, energia e durata.
Il significato dell’espressione cambia in base al componente considerato. Chiedi che cosa viene alimentato, che cosa si muove e quale limite il costruttore intende proteggere.
| Componente o sistema | Misura di servizio utile | Principale meccanismo limitante | Dati da richiedere |
|---|---|---|---|
| Attuatore lineare elettrico | Percentuale del tempo di alimentazione del motore nel periodo dichiarato | Motore, riduttore, freno, elettronica, vite, temperatura | Diagramma carico-servizio, periodo di riferimento, limite ambientale, regola per il mantenimento sotto alimentazione |
| Cilindro pneumatico | Cicli/min, corse/min, velocità, corsa, energia d’urto, ore di funzionamento | Tenute, guide, ammortizzi, arresti, percorso dell’aria, contaminazione | Limite di frequenza/velocità del modello, dati di carico e momento, capacità dell’ammortizzo, condizioni di prova |
| Bobina di elettrovalvola | Tempo di eccitazione o servizio continuo/intermittente della bobina | Temperatura della bobina e isolamento | Tensione, frequenza, limite ambientale, classe di servizio della bobina |
| Compressore | Tempo a carico/in marcia o domanda media divisa per la capacità disponibile | Temperatura del motore e del gruppo vite, metodo di controllo | Capacità FAD, banda di pressione, serbatoio, riserva, servizio obiettivo |
Non trasferire una classe di servizio da una riga all’altra. Una bobina idonea al servizio continuo non rende il cilindro adatto a cicli illimitati. Un cilindro capace di sopportare il ciclo meccanico non dimostra che l’attuatore elettrico accanto possa restare alimentato per lo stesso periodo.
Per un confronto tecnologico più ampio, consulta la guida ai diversi tipi di attuatori lineari e la guida alla scelta tra cilindri pneumatici e attuatori elettrici. La guida separata alla terminologia cilindro-attuatore spiega il rapporto tra categoria generale e sottocategorie; usa questa pagina per calcolare il profilo di servizio.
Come si calcola il ciclo di lavoro di un attuatore lineare elettrico?
Thomson definisce il ciclo di lavoro dell’attuatore elettrico come il tempo di alimentazione del motore diviso per la somma di tempo alimentato e tempo di pausa; nell’esempio WhisperTrak vengono usati 10 secondi di funzionamento e 90 secondi di pausa, pari al 10% (Thomson, WhisperTrak Electric Linear Actuator, consultato nel 2026). Calcola il rapporto, quindi verifica le condizioni di carico e temperatura.
Usa il periodo di riferimento e la definizione del costruttore:
Ciclo di lavoro (%) = tempo alimentato / (tempo alimentato + tempo di pausa) x 100Supponiamo che una sequenza macchina comprenda 8 secondi di estensione, 7 secondi di rientro, 5 secondi di mantenimento sotto alimentazione e 80 secondi con motore disalimentato:
Tempo alimentato = 8 + 7 + 5 = 20 secondi
Periodo di riferimento = 20 + 80 = 100 secondi
Ciclo di lavoro = 20 / 100 x 100 = 20%Conta il tempo di mantenimento soltanto quando motore, freno o azionamento restano alimentati secondo la definizione del prodotto. Un attuatore autobloccante che mantiene la posizione meccanicamente senza alimentazione ha un profilo termico diverso da un azionamento che eroga corrente continuamente da fermo.
La percentuale da sola è incompleta. Thomson precisa che il servizio ammesso dipende dal carico nominale massimo e dalla temperatura ambiente; un calcolo valido richiede quindi anche le condizioni di prodotto usate per stabilire il limite. Registra tutti e sei i dati:
- Tempi di estensione e rientro.
- Soste sotto alimentazione, rilascio del freno, movimenti a impulsi e movimenti di attrezzaggio nella sequenza produttiva reale.
- Temperatura ambiente.
- Direzione del carico, carico laterale, allineamento del montaggio e reazione del meccanismo a fine estensione.
- Tensione di alimentazione e limiti del controllore.
- Esatto periodo di riferimento della scheda tecnica, comprese eventuali curve carico-temperatura che modificano la percentuale ammessa.
Non trasformare mai un calcolo del 20% nell’approvazione di un attuatore soltanto perché la brochure indica 25%. I due valori devono usare lo stesso carico, la stessa condizione ambientale, la stessa convenzione temporale e la stessa configurazione di prodotto.
Il servizio di un cilindro pneumatico è un problema ingegneristico diverso
SMC pubblica una frequenza operativa massima di 12 Hz per il modello CM2-X3423 con corsa di 25 mm e di 15 Hz per il CQ2-X3423 con corsa di 5 mm, nelle condizioni del circuito raccomandato (SMC, High Speed/High Frequency Cylinder, consultato nel 2026). Il servizio pneumatico dipende quindi dal prodotto e dalle condizioni applicative.
L’aria compressa non crea lo stesso problema di raffreddamento degli avvolgimenti di un attuatore elettrico. I limiti del cilindro pneumatico derivano da scorrimento ripetuto, condizioni delle tenute, carico sulle guide, urti, capacità di ammortizzazione, portata di tubi e valvole, lubrificazione, temperatura, contaminazione e distanza complessiva percorsa.
Un cilindro senza stelo può ripetere un movimento lineare senza stelo pistone esterno, ma carico sul carrello, velocità, ingresso nell’ammortizzo, portata del circuito e corsa accumulata continuano a definire il profilo di servizio accettabile.
Restano anche limiti elettrici. La bobina di un’elettrovalvola può rimanere eccitata durante una lunga sosta mentre il cilindro è fermo, perciò l’esposizione termica continua senza un’altra corsa. Sensori e freni hanno limiti separati, così come valvole proporzionali e controllori. Valuta ogni componente singolarmente invece di riassumerli in un’unica percentuale dell’attuatore.
Nelle apparecchiature pneumatiche, il “tempo di riposo” non è di solito la prima variabile di dimensionamento. Una pausa di dieci secondi può raffreddare la bobina di una valvola, ma non annulla la corsa già accumulata dalle tenute, non inverte l’usura dovuta al carico laterale e non riduce l’energia cinetica del successivo urto a fine corsa.
Usa la checklist per cilindri pneumatici ad alta velocità quando il tempo di ciclo è impegnativo e verifica i carichi laterali sugli attuatori lineari quando l’utensile in movimento ha il baricentro disassato.
Come si costruisce un profilo di servizio pneumatico?
La ISO 19973-3:2015 specifica procedure di prova e rendicontazione dell’affidabilità per cilindri pneumatici con stelo, mentre la ISO 19973-1 richiede condizioni di prova dichiarate e valutazione statistica (ISO, ISO 19973-3:2015, 2015; ISO, ISO 19973-1:2015, 2015). Costruisci un profilo operativo riproducibile, non una vaga etichetta “24/7”.
Parti da un ciclo macchina completo. Registra separatamente ogni movimento e ogni sosta, quindi calcola frequenza e corsa.
Tempo di ciclo = estensione + sosta esteso + rientro + sosta rientrato
Cicli al minuto = 60 / tempo di ciclo in secondi
Corsa di andata e ritorno per ciclo = 2 x corsa
Corsa per turno = corsa di andata e ritorno x cicli per turnoEsempio: un cilindro lavora a 6 cicli/min con corsa di 400 mm per un turno di 8 ore.
Cicli per turno = 6 x 60 x 8 = 2.880 cicli
Corsa per ciclo = 2 x 0,4 = 0,8 m
Corsa per turno = 2.880 x 0,8 = 2.304 m, ossia 2,304 kmIl risultato non è una previsione di durata. È il valore di esposizione da confrontare con prove del fornitore, intervalli di manutenzione, dati delle tenute, limiti delle guide e perdita di prestazioni accettabile per l’applicazione.
| Dato del profilo di servizio | Che cosa registrare | Perché è importante |
|---|---|---|
| Definizione del ciclo | Estensione, sosta, rientro, sosta, cicli interrotti | Evita che team diversi conteggino eventi differenti |
| Corsa e frequenza | mm, cicli/min, ore/turno | Converte il tempo di calendario in cicli e distanza percorsa |
| Geometria del carico | Massa, direzione, disassamenti del baricentro, momenti | Definisce le reazioni su guide e cuscinetti |
| Movimento | Velocità media e di picco, accelerazione, velocità di ingresso nell’ammortizzo | Determina la portata richiesta e l’energia di arresto |
| Circuito pneumatico | Pressione dinamica, valvola, diametro interno del tubo, raccordi, restrizione allo scarico | Mostra se il cilindro è sottoalimentato o soggetto a contropressione |
| Ambiente | Temperatura, particelle, acqua, olio, lavaggi, sostanze chimiche | Modifica tenute, lubrificante, corrosione e rilevamento |
| Manutenzione | Ispezione, pulizia, lubrificazione, regolazione, limiti di sostituzione | Rende le prove del fornitore confrontabili con le pratiche dello stabilimento |
Stima la domanda al punto d’uso con il calcolatore del consumo d’aria pneumatico. Se la portata disponibile è nota ma il tempo di movimento è incerto, usa il calcolatore del tempo di corsa come prima stima, quindi conferma dinamicamente sulla macchina reale.
I limiti che controllano il funzionamento pneumatico ad alta ciclicità
La serie ad alta frequenza SMC citata raggiunge 2.500 mm/s, ma il catalogo limita anche l’energia cinetica ammessa a 0,16-0,98 J in base a modello e alesaggio (SMC, High Speed/High Frequency Cylinder, consultato nel 2026). Frequenza, velocità, carico ed energia di arresto devono risultare idonei insieme.
Individua il limite più restrittivo.
La selezione è governata dal più basso limite pubblicato. Un cilindro può soddisfare i cicli al minuto richiesti ed essere comunque inadatto perché il carico utile raggiunge la testata con troppa energia cinetica. I dati tecnici Parker indicano di valutare la capacità dell’ammortizzo usando il carico in movimento e la massima velocità del pistone (Parker, Dati di ingegneria applicativa degli attuatori pneumatici, consultato nel 2026).
Verifica questi limiti come sistema interconnesso:
- Frequenza operativa: limite del modello esatto.
- Velocità del pistone o del carrello: corsa normale più zone di accelerazione e decelerazione.
- Energia cinetica: massa in movimento, velocità di picco, orientamento, forza esterna, condizione di ingresso nell’ammortizzo e capacità pubblicata del dispositivo di arresto scelto.
- Carichi e momenti sulle guide: baricentro del carico utile in ogni asse rilevante.
- Pressione dinamica e portata: pressione misurata alla porta del cilindro durante la corsa di maggiore richiesta, con valvola, tubi, raccordi e percorso di scarico effettivi.
- Temperatura: corpo cilindro, tenute, bobina della valvola, sensore e involucro circostante.
- Corsa accumulata: i soli cicli nascondono la grande differenza di esposizione meccanica tra una corsa di prova di 5 mm e una corsa produttiva di 2.000 mm alla stessa frequenza.
- Criteri di guasto: perdite, deriva, perdita di velocità, gioco, errore del sensore, usura delle tenute o impossibilità di completare il ciclo.
Una prova di durata vale soltanto per la configurazione dichiarata. La ISO 19973-1 osserva che la vita dei componenti varia e richiede interpretazione statistica, condizioni documentate e metodi di valutazione definiti per presentare risultati di affidabilità. Un singolo campione dimostra poco.
Per la produzione continua, la guida dedicata alla durata dei cilindri senza stelo nel funzionamento 24/7 spiega come trasformare i cicli in distanza percorsa, prove di qualificazione e piano di collaudo pilota. La guida agli ammortizzi pneumatici tratta il lato dell’arresto.
Come confrontare classificazioni del 25%, 50% e 100%?
La IEC 60034-1:2026 si applica alle macchine elettriche rotanti, mentre Thomson afferma che i cicli di lavoro degli attuatori elettrici variano con carico e temperatura ambiente (IEC, IEC 60034-1:2026, 2026; Thomson, Linear Actuators - Duty Cycle, consultato nel 2026). Considera 25%, 50% e 100% dichiarazioni specifiche del prodotto, non classi universali di attuatori.
Due attuatori marcati 25% possono usare periodi di riferimento diversi. Uno può limitare la classificazione al di sotto di un carico dichiarato; un altro può usare una curva carico-temperatura. Anche una classe nominale del 100% può avere limiti di forza, velocità, temperatura ambiente, montaggio, corrente del controllore, uso del freno o carico laterale ammesso.
Segui questa sequenza di confronto:
- Identifica i codici articolo esatti.
- Conferma la definizione del ciclo di lavoro del costruttore e il periodo di riferimento indicato.
- Confronta carico continuo e di picco in entrambe le direzioni di corsa, usando l’eventuale diagramma carico-temperatura.
- Verifica la temperatura ambiente.
- Determina se mantenimento sotto alimentazione, frenatura, movimenti a impulsi, inversione, azzeramento e movimenti di attrezzaggio sono conteggiati come tempo alimentato.
- Verifica velocità, carico laterale, gioco, vita della vite, uso del freno e limiti del controllore separatamente dalla percentuale.
- Quando la scheda tecnica non definisce una condizione necessaria, ottieni un chiarimento scritto che riporti la sequenza reale, il carico, la temperatura e la condizione di montaggio.
Per un cilindro pneumatico, non trasformare queste percentuali in un presunto programma di raffreddamento. Usa invece i dati pubblicati su frequenza, velocità, energia cinetica, carico, ambiente e prove di durata.
Verifica sulla macchina prima della produzione
La ISO 4414:2010 tratta i pericoli significativi nei sistemi pneumatici e include nel proprio campo di applicazione funzionamento previsto, regolazione, manutenzione, funzionamento affidabile e servizio ininterrotto (ISO, ISO 4414:2010, 2010). Verifica l’attuatore sulla macchina reale attraverso cicli misurati, applicando le procedure del sito per l’isolamento delle energie e le protezioni.
Prima di prove o interventi, isola le energie elettriche e pneumatiche pericolose. La norma OSHA 29 CFR 1910.147 richiede il controllo delle energie elettrica, meccanica, idraulica, pneumatica, termica e di altra natura durante gli interventi coperti (OSHA, Control of Hazardous Energy, consultato nel 2026).
Esegui una sequenza di verifica controllata:
- Registra la ricetta di produzione.
- Inserisci carico utile reale, corsa, orientamento, pressione regolata, condizioni ambientali, turni al giorno e ogni modalità di attrezzaggio o pulizia che muove l’asse.
- Misura estensione, sosta, rientro e sosta in posizione rientrata per un numero di cicli sufficiente a evidenziare eventuali derive.
- Registra corrente del motore e temperatura dell’involucro per gli assi elettrici; registra comportamento del cilindro, della bobina della valvola e dello scarico per gli assi pneumatici.
- Conferma l’ingresso nell’ammortizzo al massimo carico e alla massima velocità.
- Ispeziona supporti, guide, tubi, cavi e sensori per individuare carichi di reazione o interferenze.
- Confronta ogni valore misurato con il limite di prodotto applicabile.
- Definisci soglie di arresto del lavoro per temperatura, perdite, urti, deriva, variazione del tempo di ciclo, rumore anomalo, fissaggi allentati, errore del sensore e mancato raggiungimento del punto finale comandato.
Non convalidare soltanto all’avviamento. Ripeti la verifica dopo variazioni della cadenza produttiva, nuove attrezzature, cambi del carico utile, revisioni del programma di controllo, sostituzioni di valvole o tubi e modifiche dell’involucro. Questi cambiamenti possono alterare il servizio senza modificare la targhetta dell’attuatore.
Per esempio, una pinza più pesante può lasciare invariati i cicli al minuto ma aumentare il momento sulla guida e l’energia di arresto. Una valvola sostitutiva più piccola può lasciare invariato il programma ma allungare il tempo di corsa e ridurre la pressione dinamica.
Un registro di messa in servizio utile contiene sia un cronometro sia un contachilometri: il tempo rivela l’esposizione termica, mentre il numero di cicli e la corsa rivelano l’esposizione meccanica. Aggiungendo geometria del carico ed energia di arresto, il registro diventa abbastanza specifico da poter essere confrontato con le prove del fornitore.
Domande frequenti sul ciclo di lavoro degli attuatori lineari
L’esempio Thomson con 15 secondi di funzionamento e 45 secondi di pausa equivale al 25%, mentre SMC pubblica limiti pneumatici quali 12 Hz con corsa di 25 mm e 15 Hz con corsa di 5 mm (Thomson, consultato nel 2026; SMC, consultato nel 2026). La risposta corretta dipende dalla tecnologia dell’attuatore e dalle condizioni del prodotto.
Il 25% è un ciclo di lavoro standard per ogni attuatore lineare?
No. Thomson usa il 25% come esempio di calcolo, non come valore universale. La percentuale ammessa di un attuatore può dipendere da periodo di riferimento, carico, temperatura ambiente, controllore e montaggio. Verifica il diagramma del prodotto esatto. Per i cilindri pneumatici usa dati specifici del modello relativi a frequenza, velocità, energia, carico e corsa, senza importare la percentuale.
Un cilindro pneumatico richiede il 75% di riposo se un attuatore elettrico è classificato al 25%?
No. Una classificazione elettrica del 25% normalmente protegge un attuatore motorizzato nelle condizioni dichiarate. Non crea una regola di riposo pneumatica. Per il cilindro occorre comunque verificare cicli al minuto, velocità del pistone, energia dell’ammortizzo, carico sulla guida, qualità dell’aria, servizio della bobina, temperatura e corsa accumulata nella sequenza produttiva reale.
Il mantenimento sotto alimentazione conta come tempo attivo dell’attuatore elettrico?
Sì, quando l’alimentazione resta applicata. In una sequenza di 100 secondi, 15 secondi di movimento più 5 secondi di mantenimento sotto alimentazione producono il 20% di tempo attivo secondo questa definizione, anche se la posizione di uscita resta ferma per parte dell’intervallo. Un meccanismo autobloccante può comportarsi diversamente. Verifica il manuale del prodotto.
Un attuatore può superare brevemente il ciclo di lavoro nominale?
Non presumere che un breve superamento sia accettabile. Il risultato termico dipende da temperatura iniziale, carico, ambiente, periodo di riferimento, protezione del controllore e regole di sovraccarico del costruttore. Una successiva pausa non autorizza automaticamente il superamento. Prima di cambiare la sequenza, usa i limiti scritti del prodotto o ottieni l’approvazione applicativa del fornitore.
Il servizio della bobina dell’elettrovalvola rientra nel calcolo del cilindro pneumatico?
Registralo separatamente. Il profilo meccanico del cilindro comprende movimento, velocità, energia, carico e corsa. La bobina ha una propria classe per tempo di eccitazione e temperatura ambiente. Durante una lunga sosta il cilindro può fermarsi mentre la bobina resta alimentata, perciò il componente elettrico può diventare il primo limite termico.
La conclusione pratica è semplice: calcola il tempo di alimentazione del motore per gli attuatori elettrici, descrivi l’intero profilo operativo per i cilindri pneumatici e convalida ogni componente rispetto ai propri limiti documentati. “Ciclo di lavoro” è utile soltanto dopo aver definito la variabile controllata e le condizioni di riferimento.
Riferimenti tecnici esterni e date di consultazione
Thomson, Linear Actuators - Duty Cycle. Consultato il 15-07-2026.
Thomson, WhisperTrak Electric Linear Actuator. Consultato il 15-07-2026.
SMC, High Speed/High Frequency Cylinder CM2/CQ2-X3423. Consultato il 15-07-2026.
ISO 19973-1:2015, Affidabilità dei componenti pneumatici - Procedure generali. Consultato il 15-07-2026.
ISO 19973-3:2015, Prove di affidabilità dei cilindri pneumatici. Consultato il 15-07-2026.
IEC 60034-1:2026, Rotating Electrical Machines - Rating and Performance. Consultato il 15-07-2026.
Parker, Dati di ingegneria applicativa degli attuatori pneumatici. Consultato il 15-07-2026.
ISO 4414:2010, Requisiti di sicurezza per la potenza fluida pneumatica. Consultato il 15-07-2026.
OSHA 29 CFR 1910.147, Control of Hazardous Energy. Consultato il 15-07-2026.