Compresi robot cartesiani, sistemi a portale e tavoli XY.

Le guide e i sistemi lineari sono generalmente soggetti sia a forze lineari dovute a carichi verso il basso, verso l'alto e laterali, sia a forze di rotazione dovute a carichi sospesi. Le forze di rotazione, chiamate anche forze del momento, sono generalmente definite come rollio, beccheggio e imbardata, in base all'asse attorno al quale il sistema tenta di ruotare.

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

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

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

Rollio: un momento di rollio è una forza che tenta di 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 proprio asse Y, da davanti a dietro. Per immaginare il beccheggio, pensa 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, immagina un modellino di aeroplano sospeso su una corda. Se il vento soffia nella direzione giusta, le ali e il muso dell'aereo rimarranno livellati (senza rollio o beccheggio), ma ruoteranno attorno alla corda a cui è sospeso. Questa è l'imbardata.

Sia i momenti di beccheggio che quelli di imbardata impongono carichi eccessivi sulle sfere situate alle estremità di un cuscinetto lineare, una condizione a volte definita carico sui bordi.

Come contrastare i momenti di rollio, beccheggio e imbardata

Le guide e i sistemi lineari hanno capacità più elevate per le forze lineari pure rispetto alle forze del momento, quindi la trasformazione delle forze del momento in forze lineari può aumentare significativamente la durata dei cuscinetti e ridurre la deflessione. Per i momenti di rollio, il modo per ottenere ciò è utilizzare due guide lineari in parallelo, con uno o due cuscinetti per guida. Ciò converte le forze del momento di rollio in carichi puri verso il basso e di sollevamento su ciascun cuscinetto.

Allo stesso modo, l'utilizzo di due cuscinetti su una guida può eliminare le forze del momento di beccheggio, convertendole in puri carichi verso il basso e di sollevamento su ciascun cuscinetto. Anche l'uso di due cuscinetti su una guida contrasta le forze del momento di imbardata, ma in questo caso le forze risultanti sono forze laterali (laterali) su ciascun cuscinetto.