Applicazioni comuni delle guide lineari

Le guide lineari sono la spina dorsale di numerose applicazioni industriali, fornendo una guida a basso attrito e un'elevata rigidità per carichi che possono variare da pochi grammi a migliaia di chilogrammi. La loro gamma di dimensioni, classi di precisione e precarichi rende le guide lineari adatte a praticamente qualsiasi esigenza prestazionale.

Le ragioni per utilizzare le guide lineari sono numerose, ma i loro vantaggi più evidenti rispetto ad altri tipi di guide sono la capacità di carico, la precisione di traslazione e la rigidità. Ad esempio, le guide ad albero tondo possono sopportare solo carichi verticali o di sollevamento, mentre le guide lineari possono sopportare sia carichi verticali/di sollevamento che carichi di momento. Inoltre, a differenza delle guide a rulli incrociati, la cui corsa è spesso limitata a 1 metro o meno, le guide lineari possono offrire lunghezze di traslazione molto elevate. Rispetto alle guide a cuscinetti lisci, le guide lineari presentano una maggiore rigidità e rigidità, e spesso offrono migliori caratteristiche di carico/durata.

Le guide lineari offrono inoltre un elevato livello di precisione di traslazione, grazie alla lavorazione accurata di uno o entrambi i bordi della guida, che fungono da superfici di riferimento. Grazie a due, quattro o sei file di elementi volventi – sfere o rulli cilindrici – la rigidità è elevata e la flessione del blocco cuscinetto è minima. Tutte queste caratteristiche si combinano per offrire un sistema di guide lineari perfettamente adatto ad applicazioni che richiedono elevata precisione, rigidità e lunga durata.

【Applicazioni a binario singolo】

Poiché le guide lineari sono dotate di sfere (o rulli) di supporto su entrambi i lati, possono sopportare carichi a sbalzo anche utilizzando una sola guida. (Al contrario, le guide lineari con albero tondo devono essere utilizzate in coppia in presenza di carichi a sbalzo.) Grazie a questa caratteristica, numerose applicazioni utilizzano una singola guida lineare, per risparmiare spazio o per evitare problemi di disallineamento tra i vari componenti del sistema. Ecco alcuni esempi di applicazioni che utilizzano una singola guida lineare…

Attuatori lineari – Le guide lineari sono spesso il meccanismo di guida preferito per gli attuatori azionati da cinghie, viti o cilindri pneumatici, grazie alla loro capacità di resistere a carichi di momento. Possono inoltre supportare velocità di traslazione fino a 5 m/s, aspetto importante nei sistemi azionati da cinghie o pneumatici.

Sistemi di trasporto aereo – Quando i carichi sono centrati al di sotto della rotaia e del blocco di appoggio, come spesso accade nei sistemi di trasporto aereo, le rotaie lineari rappresentano un'ottima soluzione di guida. La loro elevata capacità di carico consente il trasporto di carichi pesanti e la rigidità della rotaia lineare contribuisce a irrigidire l'intero sistema.

Robot a portale – La caratteristica distintiva di un robot a portale è la presenza di due assi X (e talvolta due assi Y e due assi Z). I singoli assi in genere incorporano una singola guida lineare e sono azionati da una vite o da un sistema di cinghie e pulegge. Con due assi che lavorano in parallelo (ad esempio X e X') si ottengono ottime capacità di momento, anche se ciascun asse ha una sola guida lineare.

【Applicazioni a doppio binario】

In presenza di carichi di momento elevati, le guide lineari possono essere utilizzate a coppie, consentendo di scomporre il carico di momento in forze sui blocchi di appoggio. In questa configurazione, il meccanismo di azionamento può essere montato tra le guide lineari, rendendo l'intero sistema molto compatto. Le applicazioni con doppie guide lineari includono:

Stadi lineari – Gli stadi sono in genere sistemi di altissima precisione, il che significa che un'elevata precisione di traslazione e una flessione minima sono di fondamentale importanza. Anche se il carico è centrato sullo stadio con un carico di momento minimo o nullo, si utilizzano spesso doppie guide lineari per garantire la massima rigidità e durata dei cuscinetti.

Macchine utensili – Come le piattaforme di lavoro, le macchine utensili richiedono livelli molto elevati di precisione di traslazione e rigidità per garantire la produzione di pezzi di alta qualità. L'utilizzo di due guide parallele – in genere con due supporti per guida – riduce al minimo la flessione. Le macchine utensili sono inoltre soggette a carichi molto elevati, pertanto la distribuzione del carico su quattro supporti contribuisce a massimizzare la durata dei cuscinetti.

Robot cartesiani – Poiché i robot cartesiani utilizzano in genere un solo sistema lineare per asse, è importante che ciascun asse possa sopportare carichi di momento elevati. Per questo motivo, la maggior parte degli assi dei robot cartesiani è costituita da attuatori lineari che incorporano due guide lineari in parallelo.

Unità di trasporto robotizzate – I robot a sei assi offrono una mobilità flessibile per applicazioni che richiedono portata e rotazione in molte direzioni. Ma se il robot deve spostarsi in un'altra stazione o area di lavoro, i sistemi a doppia rotaia possono fungere da "settimo asse", trasportando l'intero robot in una nuova posizione. Un vantaggio significativo delle rotaie lineari in queste applicazioni è la possibilità di unire più rotaie per ottenere percorsi molto lunghi, che spesso superano i 15 metri.

Naturalmente, le guide lineari non sono la soluzione perfetta per ogni applicazione. Ad esempio, in genere non sono adatte per applicazioni nel settore dei beni di consumo, come guide per porte e cassetti, spesso a causa del costo. Inoltre, le guide lineari richiedono superfici di montaggio molto precise, non solo per sfruttare appieno la loro elevata precisione di movimento, ma anche per evitare il bloccaggio del cuscinetto, che può ridurne la durata. Devono inoltre essere completamente supportate, a differenza dei sistemi ad albero lineare, che possono essere supportati solo alle estremità. Ciò significa che non solo il costo iniziale di una guida lineare è in genere superiore a quello di un albero tondo o di un sistema a cuscinetti lisci, ma anche i costi di preparazione e montaggio sono più elevati.

Le guide lineari possono anche essere percepite come meno fluide, o "a scatti", durante lo scorrimento rispetto ad altri tipi di cuscinetti. Ciò è dovuto al contatto che si verifica tra le sfere (o i rulli) portanti e le piste di rotolamento. Il precarico di un sistema di guide lineari, spesso effettuato per aumentarne la rigidità, può accentuare la sensazione di "scatti" quando il blocco del cuscinetto si muove lungo la guida. (Questo effetto scompare quando viene applicato un carico al cuscinetto, ma la percezione spesso persiste.)

Per le applicazioni che non richiedono la capacità di carico, la rigidità o la precisione di traslazione di una guida lineare, altre guide lineari, come i sistemi ad albero tondo, le guide a cuscinetti lisci o persino le guide a rulli incrociati, possono essere adatte e meno costose.