Cosa, perché e come

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

Le viti a sfere azionano le fasi di posizionamento per l'assemblaggio di piccoli componenti. Le viti a sfere controllano l'asse Z nei robot e il pistone nelle presse di assemblaggio elettromeccaniche. Grazie alla loro elevata rigidità, al basso assestamento e alle elevate velocità di traslazione, le viti a sfere trovano impiego in molte macchine di assemblaggio elettronico, tra cui caricatori di magazzino, stampanti per pasta, dispenser e apparecchiature di posizionamento e inserimento.

Come le viti a trapezio, le viti a sfere convertono il moto rotatorio in moto lineare. Ma a differenza delle viti a trapezio, le viti a sfere presentano filettature elicoidali concave e cuscinetti a sfere scorrono tra la vite e la chiocciola in una pista a ricircolo. Questa disposizione riduce drasticamente l'usura meccanica e consente a una vite a sfere di convertire oltre il 90% della coppia del motore in spinta.

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

Se il gioco sia un problema dipende dall'applicazione. Ad esempio, in un'applicazione con movimento verticale, il carico spinge costantemente verso il basso sulla chiocciola, quindi il gioco non è un problema. Un modo per eliminare il gioco è utilizzare una chiocciola precaricata. Precaricata significa che l'interfaccia tra le sfere e le scanalature è pre-sollecitata, quindi non c'è gioco nella pista di rotolamento. La posizione della chiocciola è interamente funzione della posizione di rotazione dell'albero. Il precarico aumenta anche la rigidità del sistema.

I cuscinetti di supporto su ciascuna estremità della vite a sfere non devono essere trascurati. Questi sono specificati come semplici, fissi o liberi. I supporti semplici, come i cuscinetti a sfere, offrono una buona rigidezza radiale, ma nessuna rigidezza assiale. I supporti fissi, come le coppie di cuscinetti a contatto obliquo, forniscono rigidezza in entrambe le direzioni. Un supporto libero è proprio questo: nessun supporto.

Il supporto ottimale della vite a sfere determina la velocità di rotazione della vite e il carico che può essere applicato. Quando si specificano le viti a sfere, gli ingegneri dovrebbero fornire quante più informazioni possibili sull'applicazione. Queste informazioni dovrebbero includere i carichi previsti, le direzioni, il ciclo Arial, le corse e il ciclo di vita. Anche le condizioni ambientali sono importanti, perché possono influire sulle guarnizioni dei cuscinetti.

Corey consiglia agli ingegneri di conoscere la differenza tra accuratezza, ripetibilità e risoluzione, e di evitare di specificare una precisione superiore a quella effettivamente necessaria. Aumentare l'accuratezza di una vite è estremamente costoso. Aumentare la ripetibilità è la differenza tra una chiocciola standard e una chiocciola precaricata. Costerà di più, ma non quanto una maggiore precisione. Aumentare la risoluzione è economico e facile.