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 il sistema opererà. Le principali considerazioni progettuali 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 possa essere incontrato dal sistema di movimento. Assicuratevi di documentare questi fattori chiave prima della selezione dei materiali. Acquisite dati reali e studiate i codici di errore di prodotti precedenti per assicurarvi di lavorare con fatti piuttosto che con opinioni.

Sfruttate l'esperienza applicativa della vostra supply chain per selezionare componenti di movimento lineare adatti, scegliendo materiali, rivestimenti e lubrificanti appropriati in base ai dati raccolti. Successivamente, sviluppate un solido piano di validazione dei test che includa sia test di durata che test ambientali, al fine di garantire che i materiali scelti offrano la durata e la manutenibilità attese. Valutate anche l'utilizzo di test di durata altamente accelerati (HALT), che prevedono sollecitazioni ambientali progressivamente più severe, fino a raggiungere un livello significativamente superiore a quello a cui l'apparecchiatura sarà sottoposta in servizio. L'HALT viene solitamente eseguito 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 la scelta dei materiali dei componenti più adatti, tenendo conto degli aspetti ambientali nella progettazione di sistemi di movimento lineare. È possibile inserire parametri applicativi chiave che lo strumento inserisce nei calcoli, come carico/durata dei cuscinetti lineari, carico/durata delle viti a sfere e velocità critica delle viti a sfere. È inoltre possibile inserire le condizioni ambientali fondamentali per la scelta del materiale, della strategia di copertura e dello schema di lubrificazione più adatti. Ad esempio, è possibile selezionare:

• Acqua/spruzzo chimico/nebbia
• Applicazione a impatto/pressione/vibrazione
• Conteggio delle particelle di polvere da moderato a elevato
• Lavaggio ad alta pressione/temperatura
• Schizzi di acqua/sostanze chimiche,
• Camera bianca

L'applicazione consiglierà caratteristiche di scorrimento lineare, come cromatura, componenti in acciaio inossidabile o cuscinetti semplici in polimero, per far fronte alle condizioni ambientali.

Caratteristiche dei componenti
La guida a sfere o la rotaia, l'albero o la superficie in alluminio supporteranno il cuscinetto e sono generalmente disponibili in acciaio standard, acciaio inossidabile, placcato Armoloy o cromato. I cuscinetti lineari forniscono la capacità di carico e di carico di momento del sistema. Alcuni esempi includono cuscinetti lineari a sfere con guide tonde, guide profilate, guide a rotelle o guide in polimero. La maggior parte è disponibile 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 solitamente disponibili in acciaio standard o inossidabile. La guarnizione o la copertura protettiva per un'unità lineare offre opzioni che vanno dall'assenza di copertura, alla presenza di soffietto, di una protezione o di una guarnizione chiusa (tenuta ideale). Infine, sono disponibili opzioni di lubrificazione all'interno dell'unità lineare con grasso standard o per camera bianca.

1 • Soluzioni per ambiente: pulito—Questo ambiente è caratterizzato da un ambiente di officina meccanica. È possibile che siano presenti particelle sospese nell'aria e un certo grado di umidità; tuttavia, il personale in genere opera in questo ambiente senza alcuna forma di protezione (maschere, respiratori, cappe antipolvere o anti-sostanze chimiche).

Soluzione:
• Guida a sfera: Standard
• Cuscinetto lineare: standard
• Hardware: Standard
• Copertura: Nessuna copertura
• Lubrificazione: Grasso standard

Motivo di questa soluzione impostata:In questi ambienti sono accettabili i componenti standard in alluminio e acciaio, poiché non presentano particolari problemi di particolato o corrosione.

2 • Conteggio delle particelle di polvere da moderato a pesante—Questo ambiente è caratterizzato da una quantità di particelle sospese nell'aria tale da richiedere l'uso di una qualche forma di protezione respiratoria da parte dell'operatore. Cartiere e fabbriche con grandi lucidatrici industriali sono esempi di ambienti con un elevato numero di polveri.

Soluzione:
• Guida a sfera: Standard
• Cuscinetto lineare: standard
• Hardware: Standard
• Copertura: chiusa (ideale), possono essere accettabili anche un involucro o un soffietto
• Lubrificazione: Standard

Motivo di questa soluzione impostata:I componenti in acciaio standard sono accettabili poiché non vi è alcun problema di corrosività. Piuttosto, la preoccupazione è impedire l'ingresso di particelle nel cuscinetto, nelle piste di scorrimento delle sfere e nel meccanismo di azionamento (che può essere una vite o una cinghia). Per particelle di grandi dimensioni, una copertura a soffietto o una copertura in alluminio possono essere accettabili. 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 tenuta a striscia magnetica, costituita da bande magnetiche in acciaio inossidabile che si estendono da un'estremità all'altra del canale nel sistema di supporto strutturale. Le bande sono fissate ai tappi terminali e caricate a molla per mantenere la tensione. Attraversano una cavità nel carrello in modo che la band venga sollevata dai magneti appena davanti e dietro il carrello durante l'attraversamento del sistema. La seconda potenziale tecnologia di tenuta, le bande di copertura in plastica, utilizza strisce di gomma cedevole che si incastrano con l'estrusione di base, come un sacchetto per congelatore con chiusura a zip. L'accoppiamento dei profili maschio e femmina crea una tenuta a labirinto che impedisce l'ingresso delle particelle.

3 • Schizzi di acqua/sostanze chimicheh — Questo ambiente rappresenta una condizione in cui il prodotto può essere esposto a spruzzi intermittenti di fluido. Ad esempio, in un'applicazione di stampa di grandi dimensioni, 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 dovuto a una manipolazione impropria del prodotto o a 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 su rotaie tonde, questo significa alberi cromati o in acciaio inossidabile 440C. I cuscinetti lineari devono avere piastre cromate e sfere in acciaio inossidabile. I cuscinetti a sfere e gli alberi in acciaio inossidabile, più morbidi, comportano in genere una riduzione del carico del 30%, che deve essere considerata in fase di progettazione. Per i cuscinetti su rotaie profilate, si consiglia una cromatura sottile e densa, come Duralloy. I cuscinetti lisci, spesso chiamati guide prismatiche, rappresentano un'alternativa ai cuscinetti volventi. Le guide prismatiche sono realizzate in un polimero ingegnerizzato con elevata resistenza alla corrosione chimica. Per la tenuta, a seconda dell'intensità degli spruzzi chimici, possono essere sufficienti dei soffietti, ma un'unità completamente sigillata è l'ideale.

4 • Spray/nebbia chimica d'acqua— Questa condizione è di livello superiore rispetto all'ambiente precedentemente descritto in termini di severità. 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 da un ambiente con condensa, simile a quello che si trova in un'applicazione di refrigerazione. Anche la nebbia di refrigerante sui componenti della macchina durante la lavorazione rientra in questa categoria. In questo scenario ambientale, il cuscinetto e le guide saranno a 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: chiusa
• Lubrificazione: Standard

Motivo di questa soluzione impostata:Per queste applicazioni, è indispensabile un'unità completamente sigillata. Data la natura aggressiva dello spruzzo chimico, si raccomanda vivamente di evitare la tecnologia dei cuscinetti volventi e di utilizzare cuscinetti guidati da prismi, come indicato in precedenza. Per lo stesso motivo, in questi ambienti, si consiglia di evitare, ove possibile, un sistema di trasmissione a vite a sfere. In alternativa, 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 lavorazione alimentare. Qui, le attrezzature possono essere lavate sotto pressione con una certa frequenza. I vetrini non solo saranno a contatto con il fluido, ma saranno anche sottoposti a una forza considerevole durante il processo di pulizia.

Soluzione:
• Guida a sfera: cromata
• Cuscinetto lineare: resistente alla corrosione
• Hardware: acciaio inossidabile
• Copertura: Nessuna copertura
• Lubrificazione: grasso standard o potenzialmente alimentare o per alte temperature

Motivo di questa soluzione impostata:L'ambiente di lavaggio causerà la formazione di ruggine nelle parti in acciaio standard. Si consiglia di utilizzare cuscinetti e guide a sfere cromati e resistenti alla corrosione, insieme a componenti in acciaio inossidabile. È possibile utilizzare anche guide prismatiche, ma è consigliabile evitarle in applicazioni ad alte temperature a causa del loro materiale polimerico, che non è resistente alle alte temperature quanto gli 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 alte temperature, è possibile utilizzare grasso speciale per alte temperature. In tali casi, tutte le guarnizioni e gli altri elementi in plastica devono essere rimossi dal sistema.

6 • Camera bianca— In genere, qui ci riferiamo a un ambiente di camera bianca ISO Classe 3 (talvolta definita Classe 1000), sebbene alcune famiglie di prodotti di unità lineari possano essere configurate per un ambiente di camera bianca Classe 100.

Soluzione:
• Guida a sfera: cromata
• Cuscinetto lineare: resistente alla corrosione e rimozione di guarnizioni/raschiatori
• Hardware: acciaio inossidabile
• Copertura: Nessuna copertura
• Lubrificazione: grasso per camera bianca

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

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

Soluzione:
• Guida a sfera: Standard
• Cuscinetto lineare: cuscinetto piano in polimero
• Hardware: Standard
• Copertura: Opzionale
• Lubrificazione: Standard

Motivo di questa soluzione impostata:L'utilizzo di boccole in polimero, note anche come guide prismatiche come accennato in precedenza, gestisce meglio le applicazioni con carichi d'urto elevati rispetto agli elementi volventi. In tali condizioni, gli elementi volventi possono rompersi a metà o incepparsi nelle piste di rotolamento del cuscinetto a causa dei loro contatti punto a punto con la superficie del cuscinetto. Le guide prismatiche, tuttavia, consentono una distribuzione uniforme del carico lungo la superficie piana, ideale per le vibrazioni. L'utilizzo di guide prismatiche può essere combinato con una copertura, se necessario, a seconda del numero di particelle.