Applicazioni comuni per guide lineari

Le guide lineari sono la spina dorsale di molte applicazioni industriali, offrendo una guida a basso attrito ed 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 l'utilizzo delle guide lineari sono molteplici, ma i loro vantaggi più evidenti rispetto ad altri tipi di guide sono la capacità di carico, la precisione di corsa e la rigidità. Ad esempio, le guide ad albero tondo possono sopportare solo carichi verso il basso o a sollevamento, mentre le guide lineari possono sopportare sia carichi verso il basso/a sollevamento sia carichi momentanei. E a differenza delle guide a rulli incrociati, la cui corsa è spesso limitata a 1 metro o meno, le guide lineari possono offrire corse molto lunghe. Rispetto alle guide a cuscinetti lisci, le guide lineari presentano maggiore rigidità e spesso migliori caratteristiche di carico/durata.

Le guide lineari offrono 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 corpi volventi – sfere o rulli cilindrici – la rigidità è elevata e la flessione del cuscinetto è minima. Tutte queste caratteristiche si combinano per fornire un sistema di guida lineare perfettamente adatto ad applicazioni che richiedono elevata 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, possono sopportare carichi radiali, anche quando viene utilizzata una sola guida. (Al contrario, le guide lineari ad albero tondo devono essere utilizzate in coppia in presenza di carichi radiali.) Grazie a questa caratteristica, numerose applicazioni utilizzano una singola guida lineare, per risparmiare spazio o per evitare 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 da cinghie, viti o cilindri pneumatici, grazie alla loro capacità di sopportare carichi momentanei. Possono anche supportare velocità di traslazione fino a 5 m/s, caratteristica importante nei sistemi a cinghia o pneumatici.

Sistemi di trasporto aereo – Quando i carichi sono centrati al di sotto della rotaia e del blocco portante, come spesso accade nei sistemi di trasporto aereo, le guide lineari rappresentano una buona scelta per la 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 la presenza di due assi X (e talvolta due Y e due Z). I singoli assi incorporano in genere una singola guida lineare e sono azionati da una vite o da un sistema a cinghia e puleggia. Con due assi che lavorano in parallelo (ad esempio X e X'), si ottengono ottime capacità di carico, anche se ogni asse ha una sola guida lineare.

【Applicazioni a doppia rotaia】

In presenza di carichi di momento elevati, le guide lineari possono essere utilizzate in coppia, consentendo di scomporre 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 guide lineari doppie includono:

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

Macchine utensili – Come le tavole, le macchine utensili richiedono livelli molto elevati di precisione di corsa e rigidità, per garantire che l'utensile produca pezzi di alta qualità. L'utilizzo di due guide in parallelo, in genere con due blocchi di cuscinetti per guida, garantisce la riduzione al minimo della flessione. Le macchine utensili sono inoltre sottoposte a carichi molto elevati, quindi la distribuzione del carico su quattro blocchi di cuscinetti 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 ogni 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 un movimento flessibile per applicazioni che richiedono portata e rotazione in più direzioni. Tuttavia, se il robot deve spostarsi verso un'altra stazione o area di lavoro, i sistemi a doppio binario 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 binari per corse molto lunghe, spesso superiori a 15 metri.

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

Le guide lineari possono anche essere percepite come meno scorrevoli, o "a tacche", nelle loro proprietà di scorrimento rispetto ad altri tipi di cuscinetti. Ciò è dovuto al contatto che si verifica tra le sfere (o i rulli) che sopportano il carico e le piste di rotolamento. Il precarico di un sistema di guide lineari, spesso applicato per aumentare la rigidità, può esacerbare la sensazione di "a tacche" quando il blocco del cuscinetto viene spostato lungo la guida. (Questo effetto scompare con l'applicazione del carico al cuscinetto, ma la percezione spesso persiste.)

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 sistemi ad albero tondo, guide con cuscinetti lisci o persino guide a rulli incrociati, possono essere adatte e meno costose.