Una scanalatura a sfera è un tipo di guida lineare con cuscinetto a rotolamento, simile a un albero tondo e un gruppo boccola, ma con una distinzione critica nel suo funzionamento. L’albero di una scanalatura a sfera è molto simile a un albero di guida lineare, tranne che l’albero scanalato ha scanalature lungo la sua lunghezza. Il dado scanalato (analogo al cuscinetto, o boccola, di una tradizionale guida a rotolamento) contiene circuiti di ricircolo di sfere.
Ma invece del dado scanalato che scorre liberamente sull’albero con la possibilità di ruotare mentre viaggia, le sfere portanti il carico scorrono nelle scanalature dell’albero, il che impedisce al dado scanalato di ruotare.
Un’altra versione della scanalatura a sfera è la scanalatura a sfera rotante, che incorpora un elemento rotante – come un cuscinetto a sfere a contatto obliquo, rulli incrociati o denti di ingranaggio – sul diametro esterno del dado. Ciò aggiunge la capacità di movimento rotatorio al movimento lineare fornito dalla scanalatura della sfera, un po ‘come un incrocio tra una guida lineare a ricircolo e una vite a sfere.
Poiché le sfere di ricircolo del dado scanalato scorrono nelle scanalature, l’area di contatto è maggiore rispetto a quella dei manicotti a sfere, conferendo alle scanalature a sfere capacità di carico molto più elevate rispetto ai gruppi di boccole a sfere della stessa dimensione. Ma anche se una maggiore capacità di carico è un vantaggio , il motivo principale per cui molti progettisti e ingegneri utilizzano le scanalature a sfera è la loro capacità di impedire la rotazione o, nel caso di scanalature a sfera rotanti, di fornire movimento lineare e rotatorio in un unico dispositivo.
Un albero prende il posto di due
Le boccole lineari tradizionali sono utilizzate quasi esclusivamente nelle configurazioni a doppio albero per evitare che i cuscinetti ruotino mentre scorrono sugli alberi. Ma poiché le scanalature a sfera sono intrinsecamente anti-rotazione, possono essere utilizzate in configurazioni ad albero singolo. E sostituire due alberi con uno significa anche un ingombro ridotto, un peso inferiore e un allineamento e un assemblaggio più semplici.
Per esempio, le scanalature a sfera vengono utilizzate in un’applicazione di produzione della carta. Le bobine di carta hanno bisogno della libertà di muoversi orizzontalmente da sinistra a destra, ma non di ruotare. Per impedire la rotazione, sarebbero necessari due alberi lineari tradizionali, ma un singolo albero scanalato supporta il carico, consentendo il movimento orizzontale e impedendo la rotazione.
Movimento lineare e rotativo in uno
Queste proprietà rendono anche le scanalature a sfere rotanti adatte per il cambio utensile automatico nelle macchine utensili CNC.
Anche le applicazioni pick-and-place o di assemblaggio possono trarre vantaggio dalle scanalature a sfera rotanti. Ad esempio, il trasferimento di una parte da una stazione di lavoro o da un convogliatore a un altro potrebbe comportare il prelievo della parte dal primo convogliatore (movimento verticale), la rotazione nella posizione del secondo convogliatore (movimento rotatorio) e il posizionamento della parte sul secondo convogliatore (verticale movimento). In questo caso, una scanalatura a sfera rotante può essere azionata da una combinazione di un cilindro pneumatico per il movimento lineare e un sistema a cinghia e puleggia per il movimento rotatorio.