I sistemi ad anello e binario basati su ruota guida sono più compatti e offrono una migliore precisione di posizionamento e più opzioni per le posizioni di trasporto del carico rispetto ai sistemi di trasporto alternativi per applicazioni curvilinee.

Nella continua spinta a ridurre i costi di produzione, una tendenza negli impianti di produzione è quella di raggruppare le postazioni di lavoro di produzione il più vicino possibile per ridurre al minimo il movimento dei materiali e conservare spazio prezioso. Fare questo significa che i materiali devono muoversi lungo percorsi curvilinei sempre più complessi. La maggior parte dei sistemi di guida e attuatore disponibili in commercio sono di tipo lineare e non possono gestire facilmente percorsi non lineari. Tuttavia, per tali situazioni sono disponibili sistemi di guida e attuatore curvilinei, come i sistemi ad anello e binario basati su ruota guida.

Sistemi ad anello e binario
Il cuore dei sistemi ad anello e binario basati su ruote guida sono le ruote guida con cuscinetti a V e le slitte con bordo a V. Le ruote e le slitte hanno superfici di scorrimento con profilo a V complementari che consentono ai carrelli dotati di ruote guida di scorrere agevolmente lungo le slitte resistendo al movimento laterale o rotatorio, anche in caso di carichi applicati elevati. I carrelli possono seguire percorsi rettilinei o circolari attraverso l'uso di segmenti diritti e di scorrimento ad anello, o percorsi curvilinei complessi attraverso una combinazione di segmenti diritti e di scorrimento ad anello. Nelle applicazioni con movimento rotatorio, è possibile che le ruote siano montate staticamente e che l'anello scorra ruotato rispetto ad esse. Alcuni sistemi di guida curvilinea possono anche essere convertiti in un sistema azionato con l'aggiunta di componenti come collegamenti del carrello, elementi di azionamento e motori.

L'anello guidaruota e le slitte diritte sono disponibili in diverse dimensioni di profilo per accogliere ruote di varie dimensioni e capacità di carico. Anche le guide diritte sono disponibili in diverse lunghezze e le guide ad anello sono disponibili con diversi raggi di curvatura e campate angolari. Alcune guide ad anello sono disponibili con centri cavi o pieni, chiamati anche dischi ad anello. Altre opzioni di scorrimento possono includere diverse configurazioni a V e cremagliere integrate per l'azionamento tramite pignoni.

Il design del sistema ad anello e binario basato su ruota guida li rende tra le opzioni più resistenti alla contaminazione e alla corrosione disponibili. Le ruote guida di solito contengono una lubrificazione sufficiente per durare la vita operativa prevista e sono dotate di guarnizioni permanenti per ridurre al minimo la perdita di lubrificazione e l'ingresso di detriti. I componenti del sistema hanno forme semplici che non intrappolano i detriti e molti sono realizzati in acciaio inossidabile per una maggiore resistenza alla corrosione.

Soluzioni curvilinee tradizionali
I metodi tradizionali per realizzare guide curvilinee e progetti di attuatori includono sistemi di trasporto e ralle. Un sistema di trasporto a nastro è il tipo più semplice di trasportatore e in genere contiene nastri larghi avvolti attorno a rulli cilindrici in un telaio. I motori fanno ruotare i rulli, che fanno sì che i nastri trasportino il carico utile appoggiato su di essi. Mentre i sistemi di trasporto a nastro più semplici possono spostare i carichi utili solo in linea retta, è possibile creare percorsi curvilinei montando più trasportatori diritti in serie ad angoli sfalsati lungo il percorso desiderato o utilizzando nastri con segmenti girevoli interconnessi, come i trasportatori di bagagli negli aeroporti.

Un sistema di trasporto a rulli è simile a una versione a nastro, tranne per il fatto che il nastro largo è sostituito da una serie di rulli ravvicinati montati in un sistema di intelaiatura configurato per seguire un percorso curvilineo specificato. I sistemi di trasporto a rulli possono essere azionati con motori accoppiati ai rulli direttamente o tramite cinghie di trasmissione intermedie, oppure non motorizzati, con carico utile spostato per gravità o manualmente.

I sistemi di carrelli aerei sono costituiti da sistemi di binari con percorso curvilineo montati in alto sopra il pavimento, con carrelli con ruote che sospendono il carico utile al di sotto. I carrelli del sistema a carrelli sospesi possono essere spostati manualmente o trainati da catene motorizzate che corrono lungo il binario. Le ralle d'orientamento (chiamate anche cuscinetti per ralla girevole) sono essenzialmente cuscinetti per macchine di grandi dimensioni che utilizzano grandi quantità di piccoli elementi volventi. Ciò consente loro di mantenere elevate capacità di carico fornendo allo stesso tempo diametri interni di alesaggio di grandi dimensioni e piste a profilo sottile. Le ralle rotanti possono avere cremagliere lavorate nelle loro gare per la guida diretta.

Come si impilano i sistemi Ring e Track
I sistemi ad anello e binario basati su ruote guida possono offrire una migliore accuratezza e precisione di posizionamento rispetto ai sistemi di trasporto, una differenza che può essere importante nelle applicazioni in cui il carico utile è fragile o deve essere mantenuto rigidamente e accuratamente posizionato per la lavorazione mentre viene spostato attraverso il sistema. Le ruote nei sistemi ad anello e binario basati su ruota guida sono progettate per essere saldamente precaricate contro la slitta, impedendo al carrello di spostarsi in qualsiasi direzione diversa dal percorso di viaggio previsto.

Questo livello di precisione di posizionamento generalmente non è possibile nei sistemi di trasporto, dove il carico utile è vincolato principalmente agli elementi in movimento per gravità. I sistemi di trasporto a nastro e a rulli non forniscono vincoli orizzontali e possono richiedere guide laterali per evitare che il carico utile cada dai lati degli elementi in movimento. Il carico utile può essere soggetto a vibrazioni continue perché viene costantemente trasferito da un rullo o un anello di cintura a un altro e può impigliarsi con i componenti del sistema di trasporto se hanno forme incompatibili, causando portate irregolari, collisioni e inceppamenti. Le carrozze del sistema di carrelli sopraelevati hanno solo un vincolo orizzontale sufficiente per evitare di cadere dai binari e generalmente utilizzano collegamenti non rigidi come catene o ganci per trasportare il carico utile, consentendo loro di oscillare liberamente e possibilmente colpire altri oggetti.

La dipendenza dei sistemi di trasporto dalla gravità per vincolare il carico utile limita anche le possibili posizioni in cui il carico utile può essere trasportato e la capacità di spostare il carico utile verticalmente. I sistemi di trasporto a nastro e a rulli devono trasportare il carico utile direttamente sugli elementi mobili e non possono trasportarlo su o giù per pendenze ripide. Le carrozze del sistema di carrelli sopraelevati devono avere il carico utile sospeso direttamente sotto di loro per motivi di stabilità e non possono spostarsi su o giù per tratti ripidi poiché il carico utile sospeso può entrare in contatto con il binario o il carico utile su carrozze adiacenti. Tuttavia, in un sistema ad anello e binario basato su ruota guida, il carico utile può essere montato in modo sicuro in qualsiasi posizione rispetto al carrello. Il carico utile può inoltre essere trasportato in qualsiasi direzione, indipendentemente dalla gravità, poiché le ruote del carrello sono saldamente vincolate alle slitte e consentono lo spostamento solo lungo il percorso indicato.

I sistemi ad anello e binario basati su ruote guida possono richiedere meno spazio, struttura di supporto e manutenzione rispetto ad altri sistemi di trasporto. Con adeguati dispositivi di montaggio collegati, le carrozze possono trasportare un carico utile molto più ampio di loro. Ciò consente a questi sistemi e alla loro struttura di supporto di essere più compatti rispetto ai sistemi di trasporto a nastro e a rulli, i cui elementi volventi devono essere più larghi del carico utile previsto. I carrelli sopraelevati possono trasportare un carico utile relativamente ampio ma richiedono strutture di supporto robuste e consistenti perché i loro sistemi di binari devono essere sufficientemente elevati da consentire al carico utile sospeso di essere accessibile e privo di ostacoli a livello del suolo. Le dimensioni relativamente grandi delle strutture di supporto per i sistemi di trasporto li rendono anche i più difficili e costosi da assemblare e riconfigurare. I sistemi di trasporto sono anche più difficili da mantenere puliti rispetto ai sistemi ad anello e binario basati su ruote guida poiché i loro componenti sono più grandi, più numerosi e hanno forme complesse che intrappolano i detriti più facilmente.

Le ralle rotanti sono più adatte dei sistemi di trasporto per applicazioni che richiedono solo movimento circolare perché possono essere più compatte, leggere e sono disponibili in unità singole completamente assemblate che possono essere più veloci da incorporare in un'applicazione. Offrono anche una migliore precisione e scorrevolezza e possono avere un carico utile montato su di essi, come i sistemi basati su ruote guida, ma presentano comunque alcuni svantaggi rispetto a questi ultimi.

Mentre i sistemi rotanti con binario e le ralle rotanti basati su ruote guida possono avere una facilità di assemblaggio simile, i primi possono essere più facili da manutenere grazie all'intercambiabilità dei componenti. Le ralle di orientamento sono generalmente completamente assemblate in fabbrica a causa dell'assemblaggio e della lavorazione precisi richiesti per prestazioni fluide e precise. Solitamente l'intero anello deve essere sostituito se anche un solo componente si guasta, rendendo difficile la manutenzione sul campo. Poiché a volte le ralle d'orientamento rappresentano la struttura di montaggio primaria per i componenti dell'applicazione, la sostituzione di una ralla può richiedere anche il riassemblaggio di tutto ciò che è montato su di essa.

Per i sistemi rotanti basati su ruote guida, solo i componenti danneggiati devono essere sostituiti perché il loro design di adattamento comune consente l'assemblaggio e l'utilizzo di singoli componenti in qualsiasi sistema compatibile, non solo in una particolare unità di adattamento adatto e accoppiato come le ralle. In alcune applicazioni è anche possibile sostituire i componenti danneggiati nei sistemi di binari basati su ruote guida senza smontare altri componenti.

Le ralle di orientamento possono offrire rigidità e scorrevolezza migliori rispetto ai sistemi di trasporto, ma generalmente non sono precaricate. Il precarico degli elementi volventi per una migliore rigidità e scorrevolezza è comune nei cuscinetti di macchine più piccole, ma raro nelle ralle di orientamento poiché i componenti di grandi dimensioni sono più difficili da lavorare con precisione e la loro forma e adattamento sono maggiormente influenzati da fattori esterni. Piccoli difetti di fabbricazione, deformazione dei componenti dovuta a carichi esterni o superfici di montaggio irregolari o dilatazione termica irregolare dovuta a grandi variazioni di temperatura tra i componenti hanno maggiori probabilità di influenzare il precarico nei cuscinetti più grandi come le ralle.

Le modifiche del precarico possono comportare un gioco dei componenti interni, che riduce la rigidità del sistema, o un'elevata interferenza che rende la rotazione più difficile e danneggia i componenti. Il livello di precarico della ralla dipende dalle dimensioni dei componenti interni e non può essere regolato dopo il montaggio. Fattori esterni come superfici di montaggio irregolari e dilatazione termica possono anche modificare il precarico nei sistemi rotanti basati su ruote guida. Tuttavia, rappresentano un problema minore poiché il precarico viene impostato durante l'assemblaggio in un'applicazione e può essere facilmente regolato in seguito.

Le guide ad anello basate su ruota guida possono presentare un vantaggio significativo in termini di dimensioni rispetto alle ralle in applicazioni che richiedono una corsa inferiore a 360°. Le ralle devono essere completamente circolari per fornire circuiti di corsa completi per i loro elementi volventi, anche se l'applicazione richiede una corsa molto inferiore a 360°. Nei sistemi rotanti basati su ruota guida, la lunghezza dell'arco del segmento di scorrimento dell'anello deve essere sufficientemente lunga da supportare tutte le ruote guida (che possono essere fino a tre) durante l'intero arco di corsa.

Progettare sistemi di guide o attuatori curvilinei può essere più difficile che progettare sistemi lineari. Tuttavia, l’installazione di tali sistemi può migliorare la semplicità e l’efficienza del trasporto del carico utile e della movimentazione. I sistemi ad anello e binario basati su ruota guida possono semplificare il processo di progettazione e superare in prestazioni altri tipi di sistemi di guida e attuatore non lineari.