Le guide lineari sono assemblaggi lineari che hanno binari paralleli gemelli contenenti sfere o rulli di supporto del carico. La spina dorsale di molte applicazioni industriali, forniscono una guida a basso attrito e un’elevata rigidità per carichi che possono variare da pochi grammi a migliaia di chilogrammi. La loro varietà di dimensioni, classi di precisione e precarichi rende le guide lineari adatte praticamente a qualsiasi requisito di prestazione.
Le ragioni per l’utilizzo di guide lineari sono numerose, ma i vantaggi più evidenti rispetto ad altri tipi di guide sono la capacità di carico, la precisione di spostamento e la rigidità. Ad esempio, le guide per alberi rotondi possono sopportare solo carichi discendenti o di sollevamento, mentre le guide lineari possono sopportare sia carichi verso il basso / sollevamento che carichi di momento. E a differenza delle guide a rulli incrociate, per le quali la corsa è spesso limitata a 1 metro o meno, le guide lineari possono fornire lunghezze di corsa molto lunghe. Rispetto alle guide con cuscinetti a strisciamento, le guide lineari hanno una maggiore rigidità e rigidità e spesso hanno migliori caratteristiche di carico / durata.
Le guide lineari forniscono anche un alto livello di precisione di spostamento, grazie alla lavorazione precisa di uno o entrambi i bordi della rotaia, che fungono da superfici di riferimento. E con due, quattro o sei file di elementi volventi – sfere sferiche o rulli cilindrici – la rigidità è elevata e la deflessione del blocco del cuscinetto è minima. Tutti questi attributi si combinano per fornire un sistema di guida lineare che è perfettamente adatto per applicazioni che richiedono alta precisione, elevata rigidità e lunga durata.
Applicazioni su binario singolo
Poiché le guide lineari hanno sfere (o rulli) di supporto del carico su ciascun lato della guida, possono sopportare carichi sporgenti, anche quando viene utilizzata una sola guida. (Al contrario, le guide lineari ad albero tondo devono essere utilizzate in coppia quando sono presenti carichi sporgenti.) 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. Di seguito sono riportati alcuni esempi di applicazioni che utilizzano una singola guida lineare.
Attuatori lineari – Le guide lineari sono spesso il meccanismo di guida scelto per gli attuatori azionati con cinghie, viti o cilindri pneumatici, a causa della loro capacità di sopportare carichi di momento. Possono anche adattarsi a velocità di spostamento fino a 5 m / sec, il che è importante nei sistemi a cinghia o pneumatici.
Sistemi di trasporto aereo – Quando i carichi sono centrati sotto la rotaia e il blocco portante, come spesso accade con i sistemi di trasporto aereo, i binari lineari sono 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 gantry : la caratteristica distintiva di un gantry 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 cinghie e pulegge. Con due assi che lavorano in parallelo (X e X ‘, ad esempio) si ottengono capacità di momento molto buone, anche se ogni asse ha una sola guida lineare.
Con due assi che lavorano in parallelo, le capacità di momento sono molto elevate, anche se ogni asse ha una sola guida lineare. Questo esempio mostra due assi X (con una guida lineare ciascuno), un asse Y e un asse Z.
Applicazioni a doppia guida
Quando sono presenti carichi di momento elevato, le guide lineari possono essere utilizzate in coppia, il che consente di risolvere il carico di momento in forze sui blocchi di supporto. In questa configurazione, il meccanismo di azionamento può essere montato tra le guide lineari, rendendo l’intero sistema molto compatto. Le applicazioni a doppia guida lineare includono:
Tavole lineari : le fasi sono in genere sistemi ad altissima precisione, il che significa che un’elevata precisione di spostamento e una deviazione minima sono fondamentali. Anche se il carico è centrato sul palco con un carico di momento minimo o nullo, vengono spesso utilizzate guide lineari doppie per garantire che la rigidità e la durata del cuscinetto siano massimizzate.
Le guide lineari sono spesso utilizzate in fasi che richiedono lunghezze di corsa maggiori rispetto a quelle che possono fornire cuscinetti ad aria o guide a rulli incrociati.
Macchine utensili – Come le fasi, le macchine utensili richiedono livelli molto elevati di precisione di spostamento e rigidità, per garantire che l’utensile produca parti di alta qualità. L’utilizzo di due binari in parallelo, in genere con due blocchi di cuscinetti per binario, assicura che la deflessione sia ridotta al minimo. Anche le macchine utensili subiscono carichi molto elevati, quindi la risoluzione del carico su quattro blocchi di cuscinetti aiuta a massimizzare la durata del cuscinetto.
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. Questo è il motivo per cui la maggior parte degli assi dei robot cartesiani sono costruiti da attuatori lineari che incorporano due guide lineari in parallelo.
Unità di trasporto robot – I robot a sei assi forniscono un 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 guida possono agire come un “settimo asse”, trasportando l’intero robot in una nuova posizione. Un vantaggio significativo dei binari lineari in queste applicazioni è la capacità di unire più binari 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 dei consumatori, come le guide delle porte e le guide dei cassetti, spesso a causa del costo. E le guide lineari richiedono superfici di montaggio molto precise, non solo per sfruttare i vantaggi della loro elevata precisione di spostamento, ma anche per evitare il grippaggio del blocco del cuscinetto, che può ridurre la durata. Devono inoltre essere completamente supportati, a differenza dei sistemi di alberi lineari, che possono essere supportati solo dalle estremità. Ciò significa che non solo il costo iniziale di una guida lineare è tipicamente superiore a quello di un albero tondo o di un sistema con cuscinetti a strisciamento, ma anche il costo di preparazione e montaggio.
Le rotaie lineari possono anche essere percepite come meno lisce o “dentellate” nelle loro proprietà di scorrimento rispetto ad altri tipi di cuscinetti. Ciò è dovuto al contatto che si verifica tra le sfere (o rulli) portanti e le piste. Il precaricamento di un sistema di guide lineari, che viene spesso eseguito per aumentare la rigidità, può esacerbare la sensazione di “intaglio” quando il blocco del cuscinetto viene spostato lungo il binario. (Questo effetto scompare quando il carico viene applicato al cuscinetto, ma la percezione spesso rimane.)
Per le applicazioni che non richiedono la capacità di carico, la rigidità o la precisione della corsa di una guida lineare, altre guide lineari, come i sistemi ad albero tondo, le guide con cuscinetti a strisciamento o anche le guide a rulli incrociate, possono essere adatte e meno costose.