Perché le viti a sfere?
Negli ultimi anni, la necessità di mini viti a sfere è diventata sempre più evidente grazie alle conversazioni con i nostri clienti e al feedback del mercato. In particolare, la crescente domanda riguarda viti a sfere di alta qualità prodotte negli Stati Uniti e disponibili a magazzino. FUYU Linear ha risposto a questa esigenza con una linea di viti a sfere da sei, otto e dieci millimetri di diametro.
FUYU Linear si rivolge ad applicazioni nei settori medicale, dell'automazione di laboratorio e dei semiconduttori. Questi sono alcuni dei settori che riteniamo saranno di grande interesse, con molti dei robot che facilitano l'automazione che richiedono viti a sfere miniaturizzate.
Precisione e accuratezza delle viti a sfere
Nel settore, può esserci una certa confusione terminologica quando si parla di accuratezza e precisione. Spesso i clienti li definiscono intercambiabili, ma non lo sono. In realtà, si tratta di due termini distinti utilizzati per definire le viti a sfere e il loro utilizzo in un'applicazione.
La precisione è definita dalla vite e può riflettere il modo in cui è stata prodotta. Ad esempio, è stata rullata o rettificata? La precisione è paragonabile al lancio di una freccetta verso il centro e al raggiungimento del bersaglio. La precisione, invece, definisce il dado, ed è la ripetibilità, ovvero la frequenza con cui il sistema colpisce il bersaglio.
Orientamento della vite a sfere
Un altro fattore che gli ingegneri tendono a trascurare è l'orientamento della vite a sfere. Le viti a sfere sono progettate per funzionare al meglio quando i carichi sono in posizione assiale. Il motivo è che solitamente è presente una guida profilata, un cuscinetto lineare o una rotaia che supporta il carico mentre la vite a sfere stessa esegue il movimento.
Una volta che il sistema è ruotato in verticale, la direzione del carico diventa unidirezionale con le forze completamente rivolte verso il basso. Ciò ha molteplici effetti sulla progettazione del sistema, incluso il modo in cui la vite a sfere si usura durante il movimento, sia in termini di velocità che di accelerazione. Man mano che il dispositivo si muove verso l'alto e verso il basso, la velocità e la decelerazione aggiungono un carico aggiuntivo al sistema. Il risultato può essere un carico d'impatto implicito nella parte inferiore, quindi l'inversione del carico diventa fondamentale per la progettazione del sistema.
Velocità e accelerazione della vite a sfere
La velocità è un altro fattore critico, ma è meglio suddividerla in due parti: velocità della chiocciola a sfere e velocità della vite. La prima parte si applica alla vite stessa e si riferisce alla velocità di rotazione. La lunghezza della vite spesso definisce i limiti della velocità della vite. Ad esempio, più lunga è una vite, maggiori sono le vibrazioni possibili. Le vibrazioni nel sistema causano corrosione e riducono la durata. Molti progettisti desiderano che i carichi si muovano il più velocemente possibile per raggiungere la posizione desiderata il più rapidamente possibile. Sfortunatamente, ci sono limitazioni relative alla vite che devono essere considerate.
La seconda parte della velocità critica si applica alla chiocciola. In questo caso, la velocità critica si riferisce alla velocità di rotazione della chiocciola entro i limiti del sistema di ritorno e riflette la velocità di ricircolo dei cuscinetti a sfere interni. I gruppi vite metrica miniaturizzati di FUYU Linear presentano un ritorno interno molto fluido, silenzioso e in grado di supportare velocità della chiocciola più elevate.
Cicli di lavoro delle viti a sfere
Di per sé, il ciclo di lavoro non è eccessivamente critico. Di solito, si presta maggiormente a una discussione sulla durata della vite, che può diventare estremamente complicata quando si considera un profilo di movimento. Un profilo di movimento è in genere un movimento trapezoidale in cui si verifica un'accelerazione iniziale, poi un movimento costante e infine una decelerazione. Sebbene tutti questi elementi siano molto critici, l'accelerazione è uno di quegli elementi che viene tipicamente ignorato. Infatti, cercare di individuare i limiti di accelerazione delle viti a sfere nei materiali di riferimento è estremamente impegnativo, quindi spesso si limita a un valore standard di un G e mezzo. Questo numero è più che altro una linea guida, poiché le velocità massime, l'accelerazione e la decelerazione effettive sono in realtà basate sull'applicazione e spesso devono essere definite tramite sperimentazione.
Uno dei vantaggi principali delle viti a sfere è la loro durata definita. Gli standard internazionali chiariscono come definiamo la durata di una vite a sfere. In termini metrici, di solito è una funzione di un milione di giri, che corrisponde alla nostra durata L10, e statisticamente il 90% delle viti a sfere raggiunge questa durata. In realtà, potrebbero raggiungere valori molto più alti, ma ora esiste un valore minimo stabilito.
Corsa della vite a sfere
Con le viti a sfere in miniatura, ci sono diversi fattori legati alla corsa. In scenari con corse brevi di uno o due millimetri, sorgono difficoltà perché le sfere non ricircolano completamente all'interno della chiocciola. Definire la durata della vite a sfere in queste circostanze, insieme alla progettazione e al funzionamento del sistema di ritorno, giocherà un ruolo fondamentale sulle sue prestazioni. Ad esempio, una pompa per fluidi richiede una corsa estremamente breve, da 10 a 100 millimetri. Quest'ultimo millimetro di corsa sarà quello sottoposto alla forza maggiore, creando possibili problemi nella definizione della durata della vite a sfere.
Anche le applicazioni con corse lunghe possono creare problemi. Ad esempio, poiché una vite a sfere da sei millimetri percorre un metro, la velocità critica e la prevenzione del cedimento diventano fattori importanti. Quindi, tra la corsa estremamente corta e quella estremamente lunga si trova il punto intermedio, ovvero il punto ideale in cui una corsa compresa tra 100 e 200 millimetri è ideale per il funzionamento ottimale di queste tipologie di viti.
Capacità di carico delle viti a sfere
Le viti a sfere sono progettate per sopportare un carico assiale del 100%. Se eseguite correttamente, le viti a sfere dureranno per la loro durata L10. Spesso, quando le viti a sfere si rompono, si verifica una deformazione della vite e della chiocciola dovuta a un carico non correttamente allineato. Un carico radiale o un momento su una vite a sfere può influire sulla durata L10 riducendo la capacità di carico di oltre il 90%. La lezione da imparare è che, se in un catalogo sono presenti calcoli di progettazione che raccomandano una struttura di supporto parallela entro un parametro specifico, è fondamentale attenersi a tale linea guida.
Data di pubblicazione: 23 ottobre 2023