Compresi robot cartesiani, sistemi a portale e tavole XY.

Le guide e i sistemi lineari sono generalmente soggetti sia a forze lineari dovute a carichi verticali, verticali e laterali, sia a forze rotazionali dovute a carichi a sbalzo. Le forze rotazionali, note anche come forze di momento, sono generalmente definite come rollio, beccheggio e imbardata, in base all'asse attorno al quale il sistema tende a ruotare.

Per definire rollio, beccheggio e imbardata nei sistemi lineari, dobbiamo innanzitutto stabilire i tre assi principali: X, Y e Z.

I due assi del piano orizzontale sono generalmente definiti come X e Y, con l'asse X orientato nella direzione del movimento. L'asse Y è ortogonale (perpendicolare) alla direzione del movimento e giace anch'esso sul piano orizzontale. L'asse Z è ortogonale sia all'asse X che all'asse Y, ma si trova sul piano verticale. (Per trovare la direzione positiva dell'asse Z, si può usare la regola della mano destra: puntare l'indice nella direzione positiva dell'asse X, quindi ruotarlo nella direzione positiva dell'asse Y, e il pollice indicherà la direzione positiva dell'asse Z).

Rollio, beccheggio e imbardata sono forze rotazionali, o momenti, attorno agli assi X, Y e Z. Proprio come le forze lineari pure, queste forze di momento devono essere considerate quando si calcola la durata dei cuscinetti o si determina l'idoneità di un sistema lineare a sopportare carichi statici.

Rollio: Il momento di rollio è una forza che tende a far ruotare un sistema attorno al suo asse X, da un lato all'altro. Un buon esempio di rollio è la virata di un aereo.

Beccheggio: Un momento di beccheggio tenta di far ruotare un sistema attorno al suo asse Y, dalla parte anteriore a quella posteriore. Per visualizzare il beccheggio, si pensi al muso di un aereo che punta verso il basso o verso l'alto.

Imbardata: L'imbardata si verifica quando una forza tenta di far ruotare un sistema attorno al suo asse Z. Per visualizzare l'imbardata, immaginate un aeromodello sospeso a un filo. Se il vento soffia nella giusta direzione, le ali e il muso dell'aeromodello rimarranno orizzontali (senza rollio o beccheggio), ma ruoterà attorno al filo a cui è sospeso. Questa è l'imbardata.

Sia il momento di beccheggio che quello di imbardata esercitano carichi eccessivi sulle sfere situate alle estremità di un cuscinetto lineare, una condizione talvolta definita carico sui bordi.

Come contrastare i momenti di rollio, beccheggio e imbardata

Le guide e i sistemi lineari hanno una maggiore capacità di gestire forze puramente lineari rispetto alle forze di momento, quindi la scomposizione delle forze di momento in forze lineari può aumentare significativamente la durata dei cuscinetti e ridurre la flessione. Per i momenti di rollio, il modo per ottenere questo risultato è utilizzare due guide lineari in parallelo, con uno o due cuscinetti per guida. Questo converte le forze di momento di rollio in carichi puri verso il basso e di sollevamento su ciascun cuscinetto.

Analogamente, l'utilizzo di due cuscinetti su una guida può eliminare le forze di momento di beccheggio, convertendole in carichi puri verso il basso e di sollevamento su ciascun cuscinetto. L'utilizzo di due cuscinetti su una guida contrasta anche le forze di momento di imbardata, ma in questo caso le forze risultanti sono forze laterali su ciascun cuscinetto.