Moog

Moog è un’azienda statunitense fondata nel 1951 da William C. Moog, considerata l’inventrice della prima servovalvola elettroidraulica utilizzabile nella pratica. Nel settore idraulico, Moog è leader mondiale nello sviluppo e nella produzione di servovalvole, sistemi di azionamento elettroidraulici e soluzioni di controllo del movimento per applicazioni industriali e aerospaziali. I prodotti Moog si contraddistinguono per l’elevata dinamica, la precisione e l’affidabilità.

Storia e sviluppo aziendale di Moog

La storia di Moog è indissolubilmente legata allo sviluppo della tecnologia servoidraulica. L’azienda ha plasmato il settore idraulico per decenni e ha stabilito standard che sono validi ancora oggi.

Fondazione e invenzione della servovalvola

Nel 1950 Bill Moog sviluppò una servovalvola elettroidraulica in grado di convertire piccoli segnali elettrici in movimenti idraulici precisi. Nell’aprile 1950 depositò una domanda di brevetto, che fu concessa nel gennaio 1953 con il numero di brevetto statunitense 2.625.136. Questo sviluppo è considerato la prima servovalvola ad alte prestazioni utilizzabile nella pratica, più affidabile e più semplice da produrre rispetto a tutti i modelli precedenti. L’innovazione tecnica consisteva in un design a due stadi con uno stadio pilota privo di attrito, che consentiva un controllo rapido e preciso della potenza idraulica con un consumo energetico elettrico in ingresso molto ridotto.

Il 1° luglio 1951, Bill Moog, suo fratello Art e l’ingegnere Lou Geyer fondarono la Moog Valve Company a East Aurora, New York. Le prime quattro servovalvole furono fornite alla Bendix Aviation, seguite da ordini della Boeing e della Convair. La rapida diffusione nel settore aeronautico dimostra quanto fosse grande la necessità di un controllo idraulico di precisione.

Da produttore di valvole a integratore di sistemi

Nel 1965 l’azienda cambiò nome in Moog Inc. , riflettendo la transizione da semplice produttore di valvole a integratore di sistemi. Moog ampliò il proprio portafoglio, passando da servovalvole autonome a sistemi di azionamento elettroidraulici completi, che comprendevano valvole, attuatori idraulici ed elettronica di controllo. Questo sviluppo pose le basi per l’attuale modello di business.

Nei decenni successivi, Moog è cresciuta grazie ad acquisizioni mirate. Nel 1998 Moog acquisì il 75% delle quote di Hydrolux S. à r. l. in Lussemburgo, azienda specializzata in valvole a cartuccia idrauliche. Con il nome di Moog Hydrolux, l’azienda sviluppò valvole a cartuccia per applicazioni industriali pesanti quali macchine per pressofusione e presse. La serie X700, una servovalvola a cartuccia compatibile con l’IoT per pressioni fino a 420 bar, è stata sviluppata in questo periodo. Nel 2024 la sede lussemburghese è stata venduta ad AXXERON; i relativi prodotti continuano ad essere commercializzati con il marchio AXXERON Hydrolux.

Tecnologia delle servovalvole Moog

Le servovalvole Moog sono valvole elettroidrauliche a comando continuo in cui le grandezze di uscita, in particolare la posizione del cursore e quindi la portata volumetrica, sono proporzionali al segnale elettrico in ingresso. Il cuore meccanico è costituito da un design “spool-in-bushing” con una sovrapposizione molto ridotta, inferiore all’uno per cento, che consente un’elevata precisione statica e dinamica.

Principio a due stadi con stadio pilota a flapper-nozzle

Molte servovalvole Moog, tra cui la serie 31, la serie 77X e la serie E024/24, utilizzano una struttura a due stadi con ugello e aletta. Il primo stadio è costituito da un motore a coppia a secco con una struttura a flapper dell’armatura, due ugelli contrapposti e un filo di retroazione meccanica.

Il funzionamento può essere descritto in diverse fasi. Un segnale elettrico aziona il motore a coppia, che esercita una coppia sull’ancora. L’ancora avvicina l’aletta a un ugello e la allontana dall’altro, modificando così le sezioni trasversali di apertura degli ugelli. Ciò genera una pressione differenziale tra le due camere di controllo, collegate alle estremità del cursore. Il cursore si sposta in modo proporzionale alla pressione differenziale e modifica la portata idraulica alle connessioni P, A, B e T. Mentre lo spool si sposta, il filo di retroazione esercita una coppia di ritorno sull’ancora fino al raggiungimento di uno stato di equilibrio. La posizione dello spool diventa così proporzionale al segnale di ingresso.

Stadio pilota a getto come alternativa

Moog impiega stadi pilota a getto anche in alcune serie selezionate di valvole. In base a questo principio, il motore a coppia orienta un piccolo tubo a getto che dirige un getto idraulico verso due ricevitori. Quando il tubo a getto viene deviato dal segnale elettrico, il getto colpisce i ricevitori in modo asimmetrico, generando una differenza di pressione tra le estremità dello spool. L’ulteriore funzionamento, con il movimento dello spool e il feedback, corrisponde al principio di funzionamento del tipo “flapper nozzle”.

La struttura a jet pipe offre vantaggi in ambienti soggetti a contaminazione, poiché il getto aperto è meno sensibile alle particelle rispetto alle strette aperture degli ugelli della struttura a flapper nozzle. La scelta tra i due tipi di stadio pilota spetta al progettista in base al profilo dei requisiti dell’applicazione.

Portafoglio prodotti Moog nel settore idraulico

La gamma di prodotti Moog comprende diverse famiglie di valvole e sistemi di azionamento che soddisfano diverse esigenze in termini di dinamica, portata e pressione.

Servovalvole classiche

Le classiche servovalvole a due stadi di Moog coprono portate nominali da circa 0,3 a 57 l/min, misurate con una pressione differenziale di 70 bar o 35 bar per ogni gruppo di spool. Le pressioni massime di esercizio variano, a seconda della serie, tra 210 e 350 bar. La serie 31, in quanto microservovalvola, raggiunge portate nominali da 3,8 a 15 l/min con una pressione massima di esercizio di 275 bar. Gli alloggiamenti sono realizzati in acciaio inossidabile; il motore a coppia è integrato in un alloggiamento sigillato.

La serie E024/24, composta da servovalvole in miniatura, offre portate nominali da 0,3 a 7,5 l/min e un tempo di risposta a scalino di circa 1,8 millisecondi per una corsa del 100%. La risposta in frequenza arriva fino a 400 Hz. Con un peso di 95 grammi, queste valvole sono progettate per applicazioni compatte e altamente dinamiche.

Servovalvole a comando diretto

Le serie D638 e D639 di Moog sono servovalvole a comando diretto prive di stadio pilota idraulico. Un azionamento lineare diretto muove direttamente il cursore, offrendo il vantaggio di una portata pilota ridotta e di un comando semplificato. La serie D638 raggiunge portate nominali fino a 40 l/min, mentre la serie D639 arriva fino a 100 l/min. La pressione massima di esercizio è di 350 bar. Queste valvole sono dotate di interfacce bus di campo e sono adatte ad applicazioni industriali in cui è richiesta un’elevata portata con contemporaneo controllo digitale.

Attuatori elettroidrostatici (EHA)

Un settore in crescita nel portafoglio Moog è rappresentato dai sistemi di attuatori elettroidrostatici. In questi sistemi, un motore elettrico aziona una pompa idraulica compatta collegata direttamente a un cilindro. Questa struttura combina l’elevata densità di potenza dell’idraulica con i vantaggi di un’alimentazione elettrica decentralizzata. Vengono meno le linee centrali di alimentazione idraulica, il che riduce il peso e la complessità di installazione. I sistemi EHA trovano impiego nelle applicazioni aerospaziali e, sempre più spesso, negli impianti industriali.

Applicazioni industriali dei componenti idraulici Moog

I componenti idraulici Moog sono presenti in un’ampia gamma di applicazioni che richiedono elevati livelli di precisione e dinamica.

Macchine utensili e impianti di produzione

Nelle macchine utensili, le servovalvole Moog controllano gli assi idraulici che richiedono un controllo preciso della posizione e della forza. L’elevata risposta in frequenza delle valvole consente cicli di movimento rapidi e tempi di ciclo brevi. Le presse a iniezione, le presse a iniezione sotto pressione e le presse di formatura traggono vantaggio dall’elevata portata e dalla rapidità di commutazione delle valvole Moog.

Tecnologia dei banchi di prova e simulazione

Un campo di applicazione tradizionale delle servovalvole Moog è la tecnologia dei banchi di prova. I banchi di prova servoidraulici per prove di fatica, gli impianti di vibrazione e i simulatori sismici utilizzano le valvole per comandare attuatori idraulici con andamenti definiti di forza o corsa. L’ampia gamma di valvole consente una simulazione realistica dei carichi dinamici. Per queste applicazioni, Moog fornisce spesso sistemi completi composti da valvole, attuatori, sensori ed elettronica di controllo.

Controllo e regolazione dei sistemi Moog

Le prestazioni di una servovalvola Moog si esprimono appieno solo in combinazione con un sistema di controllo adeguato. Moog offre i propri servocontrollori, che chiudono i circuiti di regolazione per posizione, forza o pressione. I controller elaborano i segnali dei sensori LVDT, dei trasduttori di pressione o dei sensori di posizione e calcolano i segnali di comando per le valvole.

Grandezze regolate e strategie

A seconda dell’applicazione vengono impiegate diverse strategie di regolazione. Nella regolazione della posizione, l’attuatore idraulico segue un profilo di corsa prestabilito, mentre la servovalvola regola la portata in modo tale che la posizione effettiva corrisponda a quella nominale. La regolazione della forza mantiene una forza definita, indipendentemente dalle variazioni di corsa del carico. La regolazione della pressione, infine, controlla la pressione nel cilindro idraulico e viene spesso impiegata nelle applicazioni su banchi di prova.

I moderni sistemi Moog utilizzano interfacce bus di campo come EtherCAT o PROFINET per integrare direttamente le valvole nel sistema di controllo sovraordinato della macchina. Ciò consente la parametrizzazione, la diagnostica e la messa in servizio tramite strumenti digitali e riduce il fabbisogno di cablaggio.

Manutenzione e riparazione delle servovalvole Moog

Le servovalvole sono componenti di alta precisione, le cui caratteristiche funzionali sono sensibili allo sporco, all’invecchiamento e all’usura meccanica. Una manutenzione sistematica ne prolunga la durata e ne preserva le caratteristiche dinamiche per lunghi periodi di funzionamento.

Pulizia del fluido idraulico

Il presupposto fondamentale per un funzionamento affidabile delle servovalvole Moog è la pulizia dell’olio idraulico. Particelle dell’ordine di pochi micrometri possono ostruire i delicati ugelli dello stadio pilota a flapper-nozzle o compromettere i giochi nel sistema spool-bushing. Moog raccomanda quindi l’uso di filtri a grana fine, adeguati alla rispettiva serie di valvole. Il controllo della qualità dell’olio secondo la norma ISO 4406 fa parte degli standard dei piani di manutenzione.

Segni tipici di usura

Con l’aumentare del tempo di funzionamento, le caratteristiche statiche e dinamiche di una servovalvola possono subire variazioni. L’isteresi e lo spostamento del punto zero aumentano, la risposta in frequenza può diminuire e possono verificarsi perdite dalle guarnizioni. Un controllo regolare delle curve caratteristiche delle valvole, ad esempio da parte del produttore o di partner di assistenza autorizzati, consente di individuare tempestivamente tali variazioni e di adottare le contromisure necessarie.

Riparazione e fornitura di ricambi

Moog offre per molte serie di valvole un servizio di riparazione che prevede la sostituzione delle parti soggette a usura, quali guarnizioni, ugelli e spool, e la ricalibrazione della valvola. La fornitura di ricambi per le serie consolidate è garantita a lungo termine, il che rappresenta un criterio importante nella scelta dei prodotti per gli operatori di impianti di lunga durata.

L’importanza di Moog nell’idraulica moderna

Moog ha plasmato la tecnologia dei servocomandi elettroidraulici per decenni e rimane ancora oggi un attore di primo piano nel mercato dei sistemi di controllo idraulico altamente dinamici. L’invenzione della prima servovalvola utilizzabile nella pratica ha gettato le basi per il controllo elettroidraulico del movimento, oggi dato per scontato in innumerevoli applicazioni industriali e aerospaziali.

L’evoluzione dalle semplici valvole ai sistemi completi di controllo del movimento, l’integrazione dei controlli digitali e la tendenza verso gli azionamenti elettroidrostatici dimostrano che Moog svolge un ruolo trainante anche nell’attuale contesto di trasformazioni tecnologiche. Per i progettisti, i tecnici di manutenzione e gli operatori di impianti che richiedono i massimi livelli di precisione e dinamica nei sistemi idraulici, i prodotti Moog rappresentano soluzioni standard da tenere in considerazione nella progettazione e nel dimensionamento.