I sistemi di movimentazione lineare sono esposti a una vasta gamma di ambienti industriali estremi. Un'attenta specifica e selezione dei componenti del sistema di movimentazione, unitamente a una scrupolosa revisione ingegneristica, può mitigare i rischi in condizioni industriali difficili.

Un passaggio fondamentale nella progettazione di qualsiasi sistema di movimento lineare meccanico è la comprensione delle condizioni ambientali in cui il sistema opererà. Le considerazioni progettuali chiave includono: temperature, livelli di polvere e sporco, esposizione a sostanze chimiche, processi di lavaggio, vibrazioni e carichi d'urto, radiazioni, nonché qualsiasi altro fattore ambientale pertinente che il sistema di movimento potrebbe incontrare. Assicurati di documentare questi fattori chiave prima della selezione dei materiali. Raccogli dati reali e studia i codici di errore dei prodotti precedenti per assicurarti di lavorare con dati concreti e non con opinioni.

Sfruttate l'esperienza applicativa della vostra catena di fornitura per selezionare componenti di movimentazione lineare idonei, scegliendo materiali, rivestimenti e lubrificanti appropriati in base ai dati raccolti. Successivamente, sviluppate un solido piano di validazione dei test che includa sia prove di durata che prove ambientali, al fine di garantire che i materiali scelti offrano la durata e l'affidabilità previste. Considerate anche l'utilizzo di test di vita accelerati (HALT), che prevedono sollecitazioni ambientali progressivamente più severe, fino a raggiungere livelli significativamente superiori a quelli che l'apparecchiatura dovrà affrontare in esercizio. I test HALT vengono solitamente condotti durante la fase di sviluppo per eliminare i problemi di progettazione e i componenti marginali.

Scelta dei componenti in base a considerazioni ambientali
Una nuova generazione di strumenti di dimensionamento e selezione basati sul web semplifica la scelta dei materiali dei componenti più adatti, tenendo conto degli aspetti ambientali nella progettazione dei sistemi di movimento lineare. È sufficiente inserire i parametri chiave dell'applicazione, che lo strumento utilizza per i calcoli, come il carico/durata dei cuscinetti lineari, il carico/durata delle viti a ricircolo di sfere e la velocità critica delle viti a ricircolo di sfere. È inoltre possibile inserire le condizioni ambientali, fondamentali per la scelta del materiale, della strategia di copertura e dello schema di lubrificazione più appropriati. Ad esempio, è possibile selezionare:

• Nebulizzazione/spruzzo di acqua/prodotti chimici
• Applicazione di impatto/pressione/vibrazione
• Conteggio di polveri sottili da moderato ad elevato
• Lavaggio ad alta pressione/temperatura
• Schizzi di acqua/sostanze chimiche,
• Camera pulita

L'applicazione suggerirà caratteristiche per le guide lineari, come la cromatura, i componenti in acciaio inossidabile o i cuscinetti a strisciamento in polimero, per adattarsi alle condizioni ambientali.

Caratteristiche dei componenti
La guida a sfere o la rotaia di supporto, l'albero o la superficie in alluminio sostengono il cuscinetto e sono generalmente disponibili in acciaio standard, acciaio inossidabile, con rivestimento Armoloy o cromato. I cuscinetti lineari forniscono la capacità di carico e di momento del sistema. Esempi includono cuscinetti a sfere lineari a guida tonda, guide profilate, guide a ruota o guide in polimero. La maggior parte è disponibile come cuscinetti lineari standard, resistenti alla corrosione ("CR") o come cuscinetti a strisciamento in polimero. Le opzioni di ferramenta per viti, bulloni e dadi che tengono insieme l'unità lineare sono generalmente disponibili in acciaio standard o inossidabile. La copertura di tenuta o protettiva per un'unità lineare offre opzioni che vanno dall'assenza di copertura, a soffietti, carter o sigillatura completa (tenuta ideale). Infine, sono disponibili opzioni di grasso standard o grasso per camera bianca per la lubrificazione all'interno dell'unità lineare.

1 • Soluzioni per l'ambiente: Pulito—Questo ambiente è caratterizzato come un'officina meccanica. È prevedibile la presenza di particelle sospese nell'aria e un certo grado di umidità; tuttavia, il personale in genere opera in questo ambiente senza alcun tipo di dispositivo di protezione (maschere, respiratori, cappe aspiranti o antipolvere).

Soluzione:
• Guida della sfera: Standard
• Cuscinetto lineare: standard
• Hardware: Standard
• Copertina: Nessuna copertina
• Lubrificazione: Grasso standard

Motivo di questa soluzione:In questi ambienti, i componenti standard in alluminio e acciaio sono accettabili poiché non vi sono particolari preoccupazioni riguardo a particelle o corrosione.

2 • Conteggio di particelle di polvere da moderato a elevato—Questo ambiente è caratterizzato da una quantità di particelle sospese nell'aria tale da richiedere all'operatore di indossare una qualche forma di protezione respiratoria. Le cartiere e le fabbriche con grandi macchine per la lucidatura industriale sono esempi di ambienti con un'elevata concentrazione di particolato di polvere.

Soluzione:
• Guida della sfera: Standard
• Cuscinetto lineare: standard
• Hardware: Standard
• Copertura: Chiusa (ideale), possono essere accettabili anche una copertura a soffietto o a sacco.
• Lubrificazione: Standard

Motivo di questa soluzione:I componenti in acciaio standard sono accettabili poiché non sussistono problemi di corrosione. Piuttosto, la preoccupazione principale è impedire l'ingresso di particelle nel cuscinetto, nelle guide a sfere e nel meccanismo di azionamento (che può essere una vite o una cinghia). Per particelle di grandi dimensioni, una copertura a soffietto o un rivestimento in alluminio possono essere adatti. Per particelle più fini, il sistema di movimento lineare dovrebbe essere dotato di un robusto sistema di tenuta che protegga le parti interne sopra menzionate. Esistono due opzioni per tale tenuta. La prima è una guarnizione a striscia magnetica, costituita da fasce magnetiche in acciaio inossidabile che si estendono da un'estremità all'altra del canale nel sistema di supporto strutturale. Le fasce sono fissate ai tappi terminali e caricate a molla per mantenere la tensione. Passano attraverso una cavità nel carrello in modo che la striscia venga sollevata dai magneti appena prima e dopo il carrello mentre questo percorre il sistema. La seconda potenziale tecnologia di tenuta, le fasce di copertura in plastica, utilizzano strisce di gomma flessibile che si incastrano con l'estrusione di base, come una busta per congelatore con chiusura a zip. I profili a linguetta e scanalatura che si accoppiano creano una tenuta a labirinto che impedisce l'ingresso di particelle.

3 • Spruzzo di acqua/sostanze chimicheh — Questo ambiente rappresenta una condizione in cui il prodotto può essere esposto a schizzi intermittenti di fluido. Ad esempio, in una grande applicazione di stampa, dove i serbatoi di inchiostro possono essere sostituiti periodicamente, con conseguenti fuoriuscite occasionali/accidentali. Il contatto del fluido con le guide lineari in questo ambiente può essere il risultato di una manipolazione errata del prodotto o di componenti fuori posizione, ma in genere non fa parte del normale processo di applicazione.

Soluzione:
• Guida a sfera: cromata
• Cuscinetto lineare: resistente alla corrosione
• Componenti metallici: acciaio inossidabile
• Copertura: chiusa (ideale) o a soffietto possono essere accettabili
• Lubrificazione: Standard

Motivo di questa soluzione:Per queste applicazioni, le guide a sfere e i cuscinetti lineari devono essere resistenti alla corrosione. Per la tecnologia dei cuscinetti a rotaia tonda, ciò significa alberi cromati o in acciaio inossidabile 440C. I cuscinetti lineari dovrebbero avere piastre di appoggio cromate e sfere in acciaio inossidabile. I cuscinetti a sfere e gli alberi in acciaio inossidabile, essendo più morbidi, comportano in genere una riduzione del carico del 30%, aspetto che deve essere considerato in fase di progettazione. Per i cuscinetti a rotaia profilata, si raccomanda una cromatura sottile e densa, come ad esempio Duralloy. I cuscinetti a strisciamento, spesso chiamati guide prismatiche, rappresentano un'alternativa ai cuscinetti volventi. Le guide prismatiche sono realizzate in un polimero tecnico ad alta resistenza alla corrosione chimica. Per la tenuta, a seconda della gravità degli schizzi chimici, possono essere sufficienti dei soffietti, ma un'unità completamente sigillata è l'ideale.

4 • Nebulizzazione/Spruzzo di prodotti chimici a base d'acqua— Questa condizione rappresenta un livello di severità superiore rispetto all'ambiente precedentemente descritto. In questo caso, uno spruzzo o una nebbia fanno parte del processo e le guide lineari sarebbero direttamente esposte a questo elemento. Potrebbe anche essere caratterizzata come un ambiente condensante simile a quello che si riscontra in un'applicazione di refrigerazione. Anche il liquido refrigerante nebulizzato sui componenti della macchina durante la lavorazione rientra in questa categoria. In questo scenario ambientale, i cuscinetti e le guide saranno a contatto con il fluido se non è prevista alcuna protezione meccanica.

Soluzione:
• Guida a sfera: cromata
• Cuscinetto lineare: resistente alla corrosione
• Componenti metallici: acciaio inossidabile
• Copertina: inclusa
• Lubrificazione: Standard

Motivo di questa soluzione:Per queste applicazioni, è indispensabile un'unità completamente sigillata. Data la natura aggressiva dello spruzzo chimico, si raccomanda inoltre di evitare la tecnologia dei cuscinetti a rulli e di utilizzare cuscinetti a guida prismatica, come già accennato. Per lo stesso motivo, in questi ambienti è preferibile evitare, ove possibile, un sistema di trasmissione a vite a ricircolo di sfere. Un sistema di trasmissione a cinghia in poliuretano, invece, risulta più adatto a gestire l'ambiente chimico corrosivo.

5 • Alta pressione Temperatura/Lavaggio— Questo ambiente descrive tipicamente un'applicazione nel settore della lavorazione alimentare. In questo contesto, le attrezzature possono essere lavate frequentemente sotto pressione. Le superfici di scorrimento non solo saranno a contatto con il fluido, ma saranno anche soggette a una notevole forza durante il processo di pulizia.

Soluzione:
• Guida a sfera: cromata
• Cuscinetto lineare: resistente alla corrosione
• Componenti metallici: acciaio inossidabile
• Copertina: Nessuna copertina
• Lubrificazione: grasso standard o, eventualmente, grasso per uso alimentare o per alte temperature.

Motivo di questa soluzione:L'ambiente di lavaggio può causare la formazione di ruggine sui componenti in acciaio standard. È necessario utilizzare cuscinetti e guide a sfere cromati e resistenti alla corrosione, insieme a componenti in acciaio inossidabile. Si possono utilizzare anche guide prismatiche, ma è sconsigliato utilizzarle in applicazioni ad alta temperatura a causa del materiale polimerico di cui sono composte, che non offre la stessa resistenza termica degli elementi volventi in metallo. L'unità lineare deve essere aperta (senza guarnizioni) e dotata di raccordi di spurgo o fori di drenaggio per rimuovere il fluido di lavaggio. Per applicazioni ad alta temperatura, è possibile utilizzare grasso speciale per alte temperature. In questi casi, tutte le guarnizioni e gli altri elementi in plastica devono essere rimossi dal sistema.

6 • Camera bianca— In genere, con questo termine ci riferiamo a un ambiente di camera bianca di classe ISO 3 (a volte indicato come classe 1000), sebbene alcune famiglie di unità lineari possano essere configurate per un ambiente di camera bianca di classe 100.

Soluzione:
• Guida a sfera: cromata
• Cuscinetto lineare: resistente alla corrosione e rimozione di guarnizioni/raschiatori
• Componenti metallici: acciaio inossidabile
• Copertina: Nessuna copertina
• Lubrificazione: grasso per camera bianca

Motivo di questa soluzione:Per gli ambienti a camera bianca, la guida lineare deve produrre una quantità minima di particolato derivante dal suo movimento. Sono necessarie delle placcature metalliche per prevenire qualsiasi tipo di ruggine. È inoltre necessario rimuovere tutti gli elementi scorrevoli dal sistema lineare. Ciò significa che non devono essere presenti guarnizioni/raschiatori nelle guide dei cuscinetti e nessuna copertura sull'unità lineare. Deve essere utilizzato un grasso specifico per camere bianche.

7 • Impatto/Pressione/Vibrazione—Questa applicazione è spesso caratterizzata da diversi processi. Gli scuotitori e i tavoli vibranti, tipicamente associati alle apparecchiature di smistamento, rientrano in questa categoria. Anche le applicazioni di pressatura che impongono carichi superiori alla norma su carrelli o selle a causa della dinamica dell'impatto iniziale sono considerate parte di questa classe di applicazioni.

Soluzione:
• Guida della sfera: Standard
• Cuscinetto lineare: cuscinetto liscio in polimero
• Hardware: Standard
• Copertura: facoltativa
• Lubrificazione: Standard

Motivo di questa soluzione:L'utilizzo di boccole in polimero, dette anche guide prismatiche come già accennato, gestisce meglio le applicazioni con carichi d'urto elevati rispetto agli elementi volventi. In tali condizioni, gli elementi volventi possono rompersi a metà o bloccare le piste di rotolamento del cuscinetto a causa del contatto punto a punto con la superficie del cuscinetto. Le guide prismatiche, invece, consentono una distribuzione uniforme del carico lungo la superficie piana, ideale per le vibrazioni. L'utilizzo di guide prismatiche può essere combinato con un rivestimento, se necessario, a seconda della concentrazione di particolato.