Applicazioni comuni per guide lineari

Le guide lineari sono la spina dorsale di molte 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 praticamente a qualsiasi esigenza prestazionale.

I motivi per utilizzare le guide lineari sono numerosi, ma i vantaggi più evidenti rispetto ad altri tipi di guide sono la capacità di carico, la precisione della corsa e la rigidità. Ad esempio, le guide ad albero tondo possono sopportare solo carichi verso il basso o di sollevamento, mentre le guide lineari possono sopportare sia carichi verso il basso/di sollevamento che carichi di momento. E a differenza delle guide a rulli incrociati, la cui corsa è spesso limitata a 1 metro o meno, le guide lineari possono fornire corse molto lunghe. Rispetto alle guide con cuscinetti a strisciamento, le guide lineari hanno maggiore rigidità e rigidezza e spesso hanno migliori caratteristiche di carico/durata.

Le guide lineari garantiscono inoltre un'elevata precisione di corsa, grazie alla lavorazione precisa di uno o entrambi i bordi della rotaia, che fungono da superfici di riferimento. Inoltre, con due, quattro o sei file di elementi volventi – sia sfere sferiche che rulli cilindrici – la rigidità è elevata e la deflessione del blocco cuscinetto è minima. Tutti questi attributi si combinano per fornire un sistema di guida lineare perfettamente adatto per applicazioni che richiedono alta precisione, elevata rigidità e lunga durata.

【Applicazioni a binario singolo】

Poiché le guide lineari sono dotate di sfere (o rulli) di supporto del carico su ciascun lato della guida, possono sopportare carichi sospesi, anche quando viene utilizzata una sola guida. (Al contrario, le guide lineari ad albero tondo devono essere utilizzate in coppia quando sono presenti carichi sospesi.) A causa di questa caratteristica, numerose applicazioni utilizzano una singola guida lineare, per risparmiare spazio o per prevenire problemi di disallineamento tra gli altri 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 con cinghie, viti o cilindri pneumatici, grazie alla loro capacità di sopportare carichi di momento. Possono anche sopportare velocità di traslazione fino a 5 m/s, caratteristica importante nei sistemi con azionamento a cinghia o pneumatico.

Sistemi di trasporto sopraelevati – Quando i carichi sono centrati sotto il binario e il blocco cuscinetto, come spesso accade con i sistemi di trasporto sopraelevati, i binari lineari sono una buona scelta come guida. La loro elevata capacità di carico consente il trasporto di carichi pesanti e la rigidità della guida lineare contribuisce a irrigidire l'intero sistema.

Robot a portale: la caratteristica distintiva di un portale è che ha due assi X (e talvolta due Y e due Z). I singoli assi incorporano tipicamente una singola guida lineare e sono azionati da una vite o da un sistema di cinghia e puleggia. Con due assi che lavorano in parallelo (ad esempio X e X') si ottengono ottime capacità di momento, anche se ciascun asse ha solo una guida lineare.

【Applicazioni a doppia rotaia】

Quando sono presenti carichi di momento elevati, le guide lineari possono essere utilizzate in coppia, consentendo di risolvere il carico di momento in forze sui blocchi cuscinetto. In questa configurazione, il meccanismo di azionamento può essere montato tra le guide lineari, rendendo il sistema complessivo molto compatto. Le applicazioni con guida lineare doppia includono:

Fasi lineari – Le fasi sono in genere sistemi di altissima precisione, il che significa che un'elevata precisione di corsa e una deflessione minima sono fondamentali. Anche se il carico è centrato sul palco con un momento di carico minimo o nullo, vengono spesso utilizzate doppie guide lineari per garantire la massima rigidità e durata dei cuscinetti.

Macchine utensili: come le fasi, le macchine utensili richiedono livelli molto elevati di precisione e rigidità della corsa, per garantire che l'utensile produca parti di alta qualità. L'utilizzo di due binari in parallelo, in genere con due blocchi cuscinetto per binario, garantisce che la deflessione sia ridotta al minimo. Anche le macchine utensili sono soggette a carichi molto elevati, quindi la risoluzione del carico su quattro blocchi di cuscinetti aiuta 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. Questo è il motivo per cui la maggior parte degli assi cartesiani dei robot sono costruiti da attuatori lineari che incorporano due guide lineari in parallelo.

Unità di trasporto robotizzate: i robot a sei assi forniscono movimento 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 guide lineari in queste applicazioni è la possibilità di unire più guide per corse molto lunghe, spesso superiori a 15 metri.

Naturalmente le guide lineari non sono la soluzione perfetta per ogni applicazione. Ad esempio, le guide lineari non sono generalmente adatte per applicazioni nello spazio di consumo – come guide per porte e guide per cassetti – spesso a causa dei costi. E le guide lineari richiedono superfici di montaggio molto precise, non solo per sfruttare i vantaggi della loro elevata precisione di corsa, ma anche per evitare l'inceppamento del blocco cuscinetto, che può ridurne la durata. Devono inoltre essere completamente supportati, a differenza dei sistemi ad alberi lineari, che possono essere supportati solo alle estremità. Ciò significa che non solo il costo iniziale di una guida lineare è generalmente superiore a quello di un sistema con albero tondo o cuscinetto a strisciamento, ma anche il costo di preparazione e montaggio è più elevato.

Le guide lineari possono anche essere percepite come meno lisce o “intaccate” nelle loro proprietà di scorrimento rispetto ad altri tipi di cuscinetti. Ciò è dovuto al contatto che avviene tra le sfere (o i rulli) portanti e le piste. Il precarico di un sistema di binari lineari, spesso effettuato per aumentarne la rigidità, può esacerbare la sensazione di “intaccatura” quando il blocco cuscinetto viene spostato lungo il binario. (Questo effetto scompare quando viene applicato il carico al cuscinetto, ma la percezione spesso rimane.)

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