Come selezionare e applicare i freni per rotaie

I servomotori e i motori passo-passo che azionano i sistemi di movimento lineare spesso includono una funzione di frenatura o, nel caso dei motori passo-passo, una coppia di ritegno che impedisce al motore (e quindi al carico) di muoversi quando l'alimentazione è interrotta. Tuttavia, in alcune applicazioni è necessario un freno secondario, sia per garantire la ridondanza e soddisfare i requisiti di sicurezza, sia per mantenere il carico in posizione con precisione, senza oscillazioni o incertezze, durante l'esecuzione di un processo esterno. Per i sistemi che utilizzano guide a profilo, i freni a rotaia sono spesso la scelta migliore.

I freni su rotaia funzionano tramite forze elastiche, fluidi o una combinazione di entrambi, per innestare e disinnestare le pastiglie di attrito con i lati della rotaia profilata. Ad esempio, un modello utilizza la forza elastica per innestare le pastiglie di attrito e la forza pneumatica per disinnestarle. Un altro modello utilizza la forza idraulica sia per l'innesto che per il disinnesto.

I produttori offrono freni per rotaie sia in versione normalmente aperta (a volte detta attiva), in cui il freno o il morsetto è aperto, o disinnestato, fino a quando non viene attivato tramite una forza pneumatica, idraulica o di altro tipo, sia in versione normalmente chiusa (detta anche passiva), in cui il freno o il morsetto è innestato fino a quando non viene applicata una forza.

Per evitare l'usura della rotaia profilata, i freni per rotaie sono progettati per agire sulle superfici non portanti del profilo della rotaia. E poiché le linee di prodotti ferroviari di vari produttori, e persino linee di prodotti diverse dello stesso produttore, hanno profili differenti, i freni per rotaie sono progettati di conseguenza. In altre parole, ogni freno è progettato per adattarsi a una specifica linea di prodotti di uno specifico produttore.

Quando si seleziona un freno per rotaie, il primo passo consiste nello scegliere il modello corretto per la rotaia su cui verrà utilizzato. Successivamente, tra le opzioni disponibili per adattarsi a una specifica rotaia profilata, si deve scegliere il freno che fornisce la forza di tenuta richiesta. È importante ricordare che, in alcuni casi, la forza di tenuta deve includere il carico e le forze esterne di lavorazione (come la foratura) che verranno applicate al carico stesso. Bisogna inoltre tenere presente che, se il carico è in posizione verticale o inclinata, il freno dovrà contrastarne la forza di gravità. Anche il tempo di arresto è un parametro di selezione importante, soprattutto quando il freno è destinato all'uso in situazioni di arresto di emergenza. Più velocemente il freno riesce ad arrestare il carico, minore sarà la distanza percorsa e minore sarà la probabilità di danni.

È importante notare che i freni su rotaia non sono progettati per arresti dinamici e ripetuti. Sono invece generalmente destinati a garantire un bloccaggio di precisione durante le normali fermate di processo, consentendo di sacrificare il freno anziché sottoporre il carico o l'attrezzatura a forze derivanti da carichi d'urto. Possono essere utilizzati anche come dispositivi di frenatura ridondanti o per arresti di emergenza occasionali.