Cosa, perché e come

Grazie alla loro capacità di fornire un'elevata spinta e un posizionamento preciso, le viti a ricircolo di sfere trovano impiego in numerose applicazioni di assemblaggio automatizzato che richiedono un movimento lineare.

Le viti a ricircolo di sfere azionano i sistemi di posizionamento per l'assemblaggio di piccoli componenti. Controllano l'asse Z nei robot e il pistone nelle presse elettromeccaniche per l'assemblaggio. Grazie alla loro elevata rigidità, alla bassa tendenza all'assestamento e alle elevate velocità di traslazione, le viti a ricircolo di sfere sono impiegate in numerose macchine per l'assemblaggio di componenti elettronici, tra cui caricatori di caricatori, stampanti per pasta termica, dosatori e apparecchiature di posizionamento e inserimento.

Come le viti Acme, le viti a ricircolo di sfere convertono il movimento rotatorio in movimento lineare. A differenza delle viti Acme, però, le viti a ricircolo di sfere hanno filettature elicoidali concave e cuscinetti a sfera scorrono tra la vite e il dado in una pista di ricircolo. Questa configurazione riduce drasticamente l'usura meccanica e consente a una vite a ricircolo di sfere di convertire oltre il 90% della coppia del motore in spinta.

Le filettature di una vite a ricircolo di sfere possono essere rettificate o rullate. Le viti a ricircolo di sfere con filettature rettificate sono più precise di quelle con filettature rullate, ma sono anche più costose. Come le viti Acme, le viti a ricircolo di sfere presentano un minimo gioco, ovvero un movimento assiale relativo tra la vite e il dado quando il motore non è in funzione. Sia nelle viti a ricircolo di sfere che nelle viti Acme, il gioco inizia tipicamente a 0,006 pollici. Tuttavia, con l'usura di una vite Acme, il gioco aumenta. Questo non accade nelle viti a ricircolo di sfere, grazie al loro funzionamento a bassa usura.

Il problema del gioco meccanico dipende dall'applicazione. Ad esempio, in un'applicazione con movimento verticale, il carico esercita una pressione costante sul dado, quindi il gioco meccanico non rappresenta un problema. Un modo per eliminare il gioco meccanico è utilizzare un dado precaricato. Il precarico significa che l'interfaccia tra le sfere e le scanalature è precompressa, eliminando così qualsiasi gioco nella pista di rotolamento. La posizione del dado dipende interamente dalla posizione di rotazione dell'albero. Il precarico aumenta anche la rigidità del sistema.

Non bisogna trascurare i cuscinetti di supporto alle estremità della vite a ricircolo di sfere. Questi vengono specificati come semplici, fissi o liberi. I supporti semplici, come i cuscinetti a sfere, offrono una buona rigidità radiale, ma nessuna rigidità assiale. I supporti fissi, come le coppie di cuscinetti a contatto angolare, forniscono rigidità in entrambe le direzioni. Un supporto libero è, appunto, inesistente.

Il modo in cui si supporta la vite a ricircolo di sfere determina la velocità di rotazione e il carico che è possibile applicare. Quando si specificano le viti a ricircolo di sfere, i progettisti dovrebbero fornire quante più informazioni possibili sull'applicazione. Queste informazioni dovrebbero includere i carichi previsti, le direzioni, il ciclo, la corsa e il ciclo di vita. Anche le condizioni ambientali sono importanti, perché possono influenzare le guarnizioni dei cuscinetti.

Corey consiglia agli ingegneri di conoscere la differenza tra accuratezza, ripetibilità e risoluzione, ed evitare di specificare un'accuratezza superiore a quella realmente necessaria. Aumentare l'accuratezza è estremamente costoso in una vite. Aumentare la ripetibilità è la differenza tra un dado standard e un dado precaricato. Costerà di più, ma non quanto aumentare l'accuratezza. Aumentare la risoluzione è economico e semplice.