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Guide lineari e slitte in design leggero e grande

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Più sulla geometria delle guide doppie.

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I sistemi di guide lineari includono guide, slitte e vie. L'industria li categorizza anche in alcuni tipi di base - tra cui guide profilate, guide a cassetto, cuscinetti lineari, ruote di guida e cuscinetti a strisciamento. Una disposizione tipica include una rotaia o un albero, e carrelli e pattini. Si possono anche distinguere in base al metodo di contatto, a scorrimento o a rotolamento.

Una funzione importante delle guide volventi è quella di ridurre l'attrito nelle macchine. Sono usate in varie applicazioni che vanno dai dispositivi avanzati per la produzione di semiconduttori alle grandi macchine utensili e alle attrezzature per la costruzione.

Le attrezzature per la produzione di semiconduttori o gli apparecchi di ispezione che richiedono un posizionamento di alta precisione sono una buona applicazione per le guide lineari. Nel caso di una macchina utensile per il taglio, le guide lineari sono utilizzate al posto dei cuscinetti a movimento lineare a contatto strisciante per far fronte all'aumento della temperatura e ai problemi di durata associati a velocità di avanzamento sempre più elevate.

L'applicazione classica per le guide lineari è nell'industria delle macchine utensili dove la capacità di carico, la rigidità e la precisione sono fondamentali. Nelle attrezzature mediche come le macchine per la TAC, la risonanza magnetica e i raggi X, le guide quadrate sono più comuni.

D'altra parte, le rotaie rotonde possono offrire diversi vantaggi, uno dei quali è la capacità di scorrere senza problemi quando sono montate su superfici non perfette, definite come aventi un errore di planarità di oltre 150 μm/m.

Per le applicazioni in camere bianche e per la lavorazione degli alimenti che non tollerano la contaminazione, le guide lineari che utilizzano elementi volventi (così come i sistemi di cuscinetti a strisciamento) non sono adatte a causa della loro necessità di lubrificazione.

Alcune applicazioni che richiedono una precisione e un'accuratezza estremamente elevate utilizzano cuscinetti a fluido per ottenere la massima accuratezza e precisione possibile. Si tratta di cuscinetti idrostatici o aerostatici che utilizzano un fluido ad alta pressione tra la guida e il carrello. Sono più costosi e più difficili da produrre rispetto ad altre opzioni lineari, ma ottengono la massima precisione e accuratezza.

Le considerazioni importanti per la scelta di una guida volvente a movimento lineare includono il carico (sia statico che applicato), la corsa e la velocità, così come la precisione e l'accuratezza desiderate e la durata richiesta. A volte è necessario anche il precarico, a seconda dei requisiti dell'applicazione. La lubrificazione è un'altra considerazione importante, così come qualsiasi metodo per ridurre al minimo la contaminazione del sistema di guide lineari da fattori ambientali come la polvere e altri contaminanti utilizzando soffietti o guarnizioni speciali.

Le guide lineari e i cuscinetti offrono un'elevata rigidità e una buona precisione di corsa. Possono sopportare non solo carichi verso il basso, verso l'alto e laterali, ma anche carichi sospesi o di momento. Naturalmente, più grande è la guida lineare e il sistema di cuscinetti, maggiore è la capacità di momento che ha, ma la disposizione delle piste di rotolamento dei cuscinetti - faccia a faccia o schiena contro schiena - influenza anche la quantità di carico sporgente che può sostenere.

Mentre il design faccia a faccia (noto anche come disposizione a X) fornisce capacità di carico uguali in tutte le direzioni, risulta in un braccio di momento più corto lungo il quale vengono applicati i carichi sospesi, il che riduce la capacità di carico del momento. La disposizione schiena contro schiena (nota anche come disposizione O) fornisce un braccio di momento più grande e dà capacità di carico di momento più elevate.

Ma anche con la disposizione back-to-back, le guide lineari hanno una distanza relativamente breve tra le piste (essenzialmente uguale alla larghezza della rotaia) che limita la loro capacità di gestire i momenti di rollio, che sono causati dai carichi sospesi nella direzione Y. Per contrastare questa limitazione, l'uso di due rotaie in parallelo - con uno o due cuscinetti su ogni rotaia - permette di risolvere il momento di rollio in forze su ogni blocco di cuscinetti. Poiché i cuscinetti lineari hanno una capacità molto più alta per le forze che per i momenti (specialmente i momenti di rollio), la durata dei cuscinetti può essere notevolmente aumentata. Un altro vantaggio dell'uso di guide doppie e di permettere che i momenti siano risolti in forze è che i cuscinetti lineari generalmente deflettono meno sotto forze pure che sotto carichi di momento.

Molti progetti di attuatori lineari includono due guide in parallelo con il meccanismo di azionamento - cinghia, vite o motore lineare - incorporato tra le guide. Anche se non è imperativo che l'azionamento sia centrato tra le guide, ciò aiuta a garantire un carico uniforme su tutti i cuscinetti e riduce il cogging, o le forze di azionamento non uniformi su ciascuna guida e set di cuscinetti. Questa disposizione riduce anche l'altezza dell'attuatore, rendendolo relativamente compatto data l'elevata capacità di carico e di momento fornita dalle doppie guide.