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

Un passaggio fondamentale nella progettazione di qualsiasi sistema di movimento lineare meccanico è comprendere le condizioni ambientali in cui funzionerà il sistema. Le considerazioni chiave sulla progettazione includono: temperature, livelli di polvere e sporco, esposizione chimica, processi di lavaggio, vibrazioni e carichi d'urto, radiazioni, nonché qualsiasi altro fattore ambientale pertinente che potrebbe essere incontrato dal sistema di movimento. Assicurati di documentare questi fattori chiave prima della selezione del materiale. Acquisisci dati reali e studia i codici di errore dei prodotti precedenti per assicurarti di lavorare con fatti anziché opinioni.

Sfrutta l'esperienza applicativa della tua catena di fornitura per selezionare i componenti di movimento lineare adatti scegliendo materiali, rivestimenti e lubrificanti appropriati in base ai dati raccolti. Successivamente, sviluppa un solido piano di convalida dei test che includa sia test di durabilità che ambientali per garantire che i materiali che hai scelto forniscano la durata e la funzionalità che ti aspetti. Considerare inoltre l'utilizzo di test di vita altamente accelerati (HALT), che forniscono stress ambientali progressivamente più gravi, raggiungendo un livello significativamente superiore a quello che l'apparecchiatura vedrà in servizio. L'HALT viene solitamente condotto durante la fase di sviluppo per eliminare problemi di progettazione e componenti marginali.

Scelta dei componenti in base a considerazioni ambientali
Una nuova generazione di strumenti di dimensionamento e selezione basati sul web semplifica il compito di scegliere i materiali dei componenti appropriati per tenere conto degli aspetti ambientali della progettazione del sistema di movimento lineare. È possibile immettere i parametri chiave dell'applicazione che lo strumento inserisce nei calcoli, ad esempio carico/durata del cuscinetto lineare, carico/durata della vite a ricircolo di sfere e velocità critica della vite a ricircolo di sfere. Vengono inoltre inserite condizioni ambientali che sono fondamentali per la scelta del materiale, della strategia di copertura e dello schema di lubrificazione giusti. Ad esempio, puoi selezionare:

• Acqua/spruzzo/nebbia chimica
• Applicazione a impatto/pressione/vibrazione
• Conta di particelle di polvere da moderata a elevata
• Lavaggio ad alta pressione/temperatura
• Spruzzi d'acqua/sostanze chimiche,
• Camera pulita

L'applicazione consiglierà le caratteristiche delle guide lineari, come la cromatura, i componenti in acciaio inossidabile o i cuscinetti in polimero per affrontare le condizioni ambientali.

Caratteristiche dei componenti
La guida a sfera o il binario del cuscinetto, l'albero o la superficie in alluminio supporteranno il cuscinetto ed è generalmente disponibile in acciaio standard, acciaio inossidabile, placcato Armoloy o cromato. I cuscinetti lineari forniscono la capacità di carico e momento di carico del sistema. Gli esempi includono cuscinetti lineari a ricircolo di sfere con rotaia tonda, rotaie profilate, guide a ruota o guide in polimero. La maggior parte sono disponibili come cuscinetti lineari standard resistenti alla corrosione ("CR") o cuscinetti a strisciamento in polimero. Le opzioni hardware per viti, bulloni e dadi che tengono insieme l'unità lineare sono generalmente disponibili in acciaio inossidabile o standard. La copertura sigillante o protettiva per un'unità lineare offre opzioni che vanno dall'assenza totale di copertura, al soffietto, alla copertura o alla chiusura (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 ambiente: pulito—Questo ambiente è caratterizzato come un'officina meccanica. Ci si può aspettare che siano presenti alcune particelle sospese nell'aria e un certo grado di umidità; tuttavia, il personale normalmente opera in questo ambiente senza alcuna forma di equipaggiamento protettivo (maschere, respiratori, cappucci antipolvere o chimici).

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

Motivo di questa soluzione impostata:Le parti standard in alluminio e acciaio sono accettabili in questi ambienti poiché il rischio di particolato o corrosione è minimo.

2 • Conteggio delle particelle di polvere da moderato a elevato—Questo ambiente è caratterizzato da un numero sufficiente di particelle sospese nell'aria da richiedere all'operatore di indossare una qualche forma di protezione respiratoria. Cartiere e fabbriche con grandi macchine lucidatrici industriali sono esempi di ambienti con un elevato numero di particelle di polvere.

Soluzione:
• Guida della sfera: standard
• Cuscinetto lineare: standard
• Hardware: standard
• Copertura: chiusa (ideale), o un soffietto può essere accettabile
• Lubrificazione: Standard

Motivo di questa soluzione impostata:I componenti standard in acciaio sono accettabili poiché non vi è alcun problema di corrosività. Piuttosto, la preoccupazione è impedire l'ingresso di particolato nel cuscinetto, nelle piste di guida delle sfere e nel meccanismo di azionamento (che può essere una vite o una cinghia). Per le particelle di grandi dimensioni, può essere accettabile una copertura a soffietto o una copertura in alluminio. Per le particelle più fini, il sistema di movimento lineare dovrebbe avere un robusto sistema di tenuta che protegga le parti interne sopra indicate. Esistono due opzioni per tale sigillo. Il primo è un sigillo a banda magnetica costituito da bande magnetiche in acciaio inossidabile che si estendono da un'estremità all'altra del canale nel sistema di supporto strutturale. Le fasce sono fissate ai cappucci terminali e caricate a molla per mantenere la tensione. Corrono attraverso una cavità nel carrello in modo che la striscia venga sollevata dai magneti appena davanti e dietro il carrello mentre attraversa il sistema. La seconda potenziale tecnologia di sigillatura, le fasce di copertura in plastica, utilizza strisce di gomma conformi che si incastrano con l'estrusione della base, come un sacchetto per congelatore con cerniera. I profili maschio-femmina accoppiati creano una tenuta a labirinto che impedisce l'ingresso di particelle.

3 • Acqua/Spruzzi chimicih — Questo ambiente rappresenta una condizione in cui il prodotto può essere esposto a spruzzi intermittenti di fluido. Un'applicazione di stampa di grandi dimensioni, ad esempio, in cui i serbatoi di inchiostro possono essere cambiati periodicamente con conseguenti fuoriuscite occasionali/accidentali. Il contatto del fluido con le guide lineari in questo ambiente può essere il risultato di una cattiva gestione 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
• Hardware: acciaio inossidabile
• Copertura: chiusa (ideale) o a soffietto può essere accettabile
• Lubrificazione: Standard

Motivo di questa soluzione impostata:Per queste applicazioni, le guide a sfere e i cuscinetti lineari devono essere resistenti alla corrosione. Per la tecnologia dei cuscinetti per rotaie tonde, ciò significherebbe alberi cromati o in acciaio inossidabile 440C. I cuscinetti lineari dovrebbero avere piastre di supporto cromate e sfere in acciaio inossidabile. I cuscinetti a sfere e gli alberi in acciaio inossidabile più morbidi determinano in genere una riduzione del carico del 30%, che deve essere considerata come parte della progettazione. Per i cuscinetti delle guide profilate si consiglia una cromatura a densità sottile, come Duralloy. I cuscinetti radenti, spesso indicati come guide prismatiche, sono un'alternativa ai cuscinetti volventi. Le guide del prisma sono un polimero ingegnerizzato con elevata resistenza alla corrosione chimica. Per la sigillatura, i soffietti possono essere sufficienti a seconda della gravità degli spruzzi chimici, ma l'ideale è un'unità completamente sigillata.

4 • Spruzzo/nebulizzazione di prodotti chimici ad acqua— Questa condizione è un gradino sopra l’ambiente precedentemente descritto in termini di gravità. In questo caso uno spruzzo o una nebbia fanno parte del processo e le guide lineari sarebbero direttamente esposte a questo elemento. Questo potrebbe anche essere caratterizzato come un ambiente di condensazione simile a quello che si trova in un'applicazione di refrigerazione. Rientra in questa classe anche il liquido refrigerante nebulizzato sui componenti della macchina durante la lavorazione. In questo scenario ambientale, il cuscinetto e le guide saranno in contatto con il fluido se non viene offerta alcuna protezione meccanica.

Soluzione:
• Guida a sfera: cromata
• Cuscinetto lineare: resistente alla corrosione
• Hardware: acciaio inossidabile
• Copertina: allegata
• Lubrificazione: Standard

Motivo di questa soluzione impostata:Per queste applicazioni è necessaria un'unità completamente sigillata. A causa della natura severa dello spray chimico, si consiglia inoltre vivamente di evitare la tecnologia dei cuscinetti a rotolamento e di utilizzare cuscinetti guidati da prismi come indicato in precedenza. Per lo stesso motivo in questi ambienti si dovrebbe evitare, quando possibile, un sistema di azionamento con vite a ricircolo di sfere. Invece, un sistema di trasmissione a cinghia in poliuretano sarà più adatto a gestire l’ambiente chimico corrosivo.

5 • Temperatura ad alta pressione/Lavaggio— Questo ambiente descrive tipicamente un'applicazione di trasformazione alimentare. Qui, l'attrezzatura può essere lavata, sotto pressione, abbastanza frequentemente. I vetrini non solo saranno in contatto con il fluido, ma subiranno anche una notevole forza derivante dal processo di pulizia.

Soluzione:
• Guida a sfera: cromata
• Cuscinetto lineare: resistente alla corrosione
• Hardware: acciaio inossidabile
• Copertina: nessuna copertina
• Lubrificazione: grasso standard o, potenzialmente, per uso alimentare o per alte temperature

Motivo di questa soluzione impostata:L'ambiente di lavaggio causerà la ruggine delle parti in acciaio standard. È necessario utilizzare cuscinetti e guide a sfera cromati e resistenti alla corrosione insieme alla bulloneria in acciaio inossidabile. È possibile utilizzare anche le guide prismatiche, ma dovrebbero essere evitate in applicazioni ad alta temperatura a causa del loro materiale polimerico, che non è resistente alla temperatura come gli elementi volventi a base metallica. L'unità lineare deve essere aperta (senza tenuta) e disporre di raccordi di spurgo o fori di drenaggio per rimuovere il fluido di lavaggio. Per le applicazioni ad alta temperatura è possibile utilizzare grasso speciale per alte temperature. In casi di temperature così elevate, tutte le guarnizioni e gli altri elementi in plastica devono essere rimossi dal sistema.

6 • Camera pulita— Qui ci riferiamo generalmente a un ambiente di camera bianca di Classe ISO 3 (a volte indicato come Classe 1000), sebbene alcune famiglie di prodotti 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
• Hardware: acciaio inossidabile
• Copertina: nessuna copertina
• Lubrificazione: grasso per camere bianche

Motivo di questa soluzione impostata:Per gli ambienti con camere bianche, la guida lineare deve avere un particolato minimo derivante dal suo movimento. Le placcature metalliche sono necessarie per prevenire qualsiasi tipo di ruggine. È inoltre necessario rimuovere eventuali elementi scorrevoli dal sistema lineare. Ciò significa assenza di guarnizioni/raschiatori nelle guide a cuscinetti e assenza di copertura sull'unità lineare. È necessario utilizzare grasso speciale adatto per camere bianche.

7 • Impatto/Pressione/Vibrazione—Questa applicazione è spesso caratterizzata da numerosi processi diversi. Rientrano in questa categoria gli agitatori e i tavoli vibranti tipicamente associati alle apparecchiature di smistamento. Sono considerate parte di questa classe di applicazioni anche le applicazioni di stampa che impartirebbero carichi superiori al normale su carrelli o selle a causa della dinamica dell'impatto iniziale.

Soluzione:
• Guida della sfera: standard
• Cuscinetto lineare: cuscinetto liscio in polimero
• Hardware: standard
• Copertina: opzionale
• Lubrificazione: Standard

Motivo di questa soluzione impostata:L'uso di boccole in polimero, chiamate anche guide prismatiche, come notato in precedenza, gestisce le applicazioni con carichi d'urto elevati meglio degli elementi volventi. In tali condizioni, gli elementi volventi possono rompersi a metà o inceppare le piste dei corpi volventi a causa dei loro contatti punto a punto con la superficie del cuscinetto. Le guide prismatiche, tuttavia, consentono un'equa distribuzione del carico lungo la superficie piana, ideale per le vibrazioni. L'uso delle guide prismatiche può essere combinato con una copertura, se necessario, a seconda del numero di particelle.