Nozioni di base sul movimento: come definire il rollio, il beccheggio e l'imbardata per i sistemi lineari

Compresi robot cartesiani, sistemi a portale e tavoli XY.

Le guide e i sistemi lineari sono tipicamente soggetti sia a forze lineari dovute a carichi verso il basso, verso l'alto e laterali, sia a forze di rotazione dovute a carichi sporgenti. Le forze di rotazione - chiamate anche forze di momento - sono tipicamente definite come rollio, beccheggio e imbardata, in base all'asse attorno al quale il sistema cerca di ruotare.

Per definire il rollio, il beccheggio e l'imbardata nei sistemi lineari, dobbiamo prima stabilire i tre assi primari: X, Y e Z.

I due assi del piano orizzontale sono tipicamente definiti come X e Y, con l'asse X nella direzione del movimento. L'asse Y è ortogonale (perpendicolare) alla direzione del moto ed è anch'esso nel piano orizzontale. L'asse Z è ortogonale ad entrambi gli assi X e Y, ma si trova nel piano verticale. (Per trovare la direzione positiva dell'asse Z, usare la regola della mano destra: puntare l'indice in direzione del positivo X, poi arricciarlo in direzione del positivo Y, e il pollice indicherà il positivo Z)

Il rollio, il beccheggio e l'imbardata sono forze di rotazione, o momenti, sugli assi X, Y e Z. Proprio come le forze lineari pure, queste forze di momento devono essere considerate quando si calcola la durata dei cuscinetti o si determina l'idoneità di un sistema lineare a sopportare carichi statici.

Rotolo: Un momento di rollio è una forza che tenta di far ruotare un sistema intorno al suo asse X, da un lato all'altro. Un buon esempio di rollio è un banco aereo.

Pitch: Un momento di pitch tenta di far ruotare un sistema intorno al suo asse Y, da davanti a dietro. Per immaginare il pitch, si pensi al muso di un aereo che punta verso il basso o verso l'alto.

Yaw: L'imbardata si verifica quando una forza tenta di far ruotare un sistema intorno al suo asse Z. Per visualizzare l'imbardata, immaginare un modellino di aereo sospeso su una corda. Se il vento soffia giusto, le ali e il muso dell'aeroplano rimarranno livellati (non rotolano o beccheggio), ma ruoteranno intorno alla corda da cui sono sospesi. Questa è l'imbardata.

Sia il momento di beccheggio che quello di imbardata mettono carichi in eccesso sulle sfere situate alle estremità di un cuscinetto lineare, condizione talvolta definita come carico sul bordo.

Come contrastare i momenti di rollio, beccheggio e imbardata

Le guide e i sistemi lineari hanno capacità superiori per le forze lineari pure rispetto alle forze del momento, quindi la risoluzione delle forze del momento in forze lineari può aumentare significativamente la durata dei cuscinetti e ridurre la deflessione. Per i momenti rotanti, il modo per ottenere questo risultato è quello di utilizzare due guide lineari in parallelo, con uno o due cuscinetti per guida. Questo converte le forze del momento di rollio in puri carichi verso il basso e carichi di sollevamento su ogni cuscinetto.

Allo stesso modo, l'utilizzo di due cuscinetti su una guida può eliminare le forze del momento di beccheggio, convertendole in carichi puri verso il basso e di sollevamento su ogni cuscinetto. L'utilizzo di due cuscinetti su una guida contrasta anche le forze del momento di imbardata, ma in questo caso, le forze risultanti sono forze laterali (laterali) su ogni cuscinetto.