Guide di movimento curvilineo e sistemi rotanti attuati

Progettare sistemi di guide o attuatori curvilinei può essere più difficile che progettare sistemi lineari. Tuttavia, l’installazione di tali sistemi può migliorare la semplicità e l’efficienza del trasporto del carico utile e della movimentazione.

Leslie Lui, Ingegnere progettista meccanico | Società Bishop-Wisecarver

In questo white paper discuteremo il tema dei sistemi ad anello e binario basati su ruote guida. Nel mercato odierno sono disponibili offerte più compatte con una migliore precisione di posizionamento e opzioni personalizzabili per le posizioni di trasporto del carico rispetto ai sistemi di trasporto alternativi per applicazioni curvilinee.

Nella continua spinta a ridurre i costi di produzione, una tendenza negli impianti di produzione è quella di raggruppare le postazioni di lavoro di produzione il più vicino possibile per ridurre al minimo il movimento dei materiali e conservare spazio prezioso. Fare questo significa che i materiali devono muoversi lungo percorsi curvilinei sempre più complessi. La maggior parte dei sistemi di guida e attuatore disponibili in commercio sono di tipo lineare e non possono gestire facilmente percorsi non lineari. Tuttavia, per tali situazioni sono disponibili sistemi di guida e attuatore curvilinei, come i sistemi ad anello e binario basati su ruota guida.

Il cuore dei sistemi ad anello e binario basati su ruote guida sono le ruote guida con cuscinetti a V e le slitte con bordo a V. Le ruote e le slitte hanno superfici di scorrimento con profilo a V complementari che consentono ai carrelli dotati di ruote guida di scorrere agevolmente lungo le slitte resistendo al movimento laterale o rotatorio, anche in caso di carichi applicati elevati.

I carrelli possono seguire percorsi rettilinei o circolari attraverso l'uso di segmenti diritti e di scorrimento ad anello, o percorsi curvilinei complessi attraverso una combinazione di segmenti diritti e di scorrimento ad anello. Nelle applicazioni con movimento rotatorio, è possibile che le ruote siano montate staticamente e che l'anello scorra ruotato rispetto ad esse. Alcuni sistemi di guida curvilinea possono anche essere convertiti in un sistema azionato con l'aggiunta di componenti come collegamenti del carrello, elementi di azionamento e motori.

L'anello guidaruota e le slitte diritte sono disponibili in diverse dimensioni di profilo per accogliere ruote di varie dimensioni e capacità di carico. Anche le guide diritte sono disponibili in diverse lunghezze e le guide ad anello sono disponibili con diversi raggi di curvatura e campate angolari. Alcune guide ad anello sono disponibili con centri cavi o pieni, chiamati anche dischi ad anello. Altre opzioni di scorrimento possono includere diverse configurazioni a V e cremagliere integrate per l'azionamento tramite pignoni.

Il design del sistema ad anello e binario basato su ruota guida li rende tra le opzioni più resistenti alla contaminazione e alla corrosione disponibili. Le ruote guida di solito contengono una lubrificazione sufficiente per durare la vita operativa prevista e sono dotate di guarnizioni permanenti per ridurre al minimo la perdita di lubrificazione e l'ingresso di detriti. I componenti del sistema hanno forme semplici che non intrappolano i detriti e molti sono realizzati in acciaio inossidabile per una maggiore resistenza alla corrosione.

I metodi tradizionali per realizzare guide curvilinee e progetti di attuatori includono sistemi di trasporto e ralle. Un sistema di trasporto a nastro è il tipo più semplice di trasportatore e in genere contiene nastri larghi avvolti attorno a rulli cilindrici in un telaio. I motori fanno ruotare i rulli, che fanno sì che i nastri trasportino il carico utile appoggiato su di essi. Mentre i sistemi di trasporto a nastro più semplici possono spostare i carichi utili solo in linea retta, è possibile creare percorsi curvilinei montando più trasportatori diritti in serie ad angoli sfalsati lungo il percorso desiderato o utilizzando nastri con segmenti girevoli interconnessi, come i trasportatori di bagagli negli aeroporti.

Un sistema di trasporto a rulli è simile a una versione a nastro, tranne per il fatto che il nastro largo è sostituito da una serie di rulli ravvicinati montati in un sistema di intelaiatura configurato per seguire un percorso curvilineo specificato. I sistemi di trasporto a rulli possono essere azionati con motori accoppiati ai rulli direttamente o tramite cinghie di trasmissione intermedie, oppure non motorizzati, con carico utile spostato per gravità o manualmente.

I sistemi di carrelli aerei sono costituiti da sistemi di binari con percorso curvilineo montati in alto sopra il pavimento, con carrelli con ruote che sospendono il carico utile al di sotto. I carrelli del sistema a carrelli sospesi possono essere spostati manualmente o trainati da catene motorizzate che corrono lungo il binario. Le ralle d'orientamento (chiamate anche cuscinetti per ralla girevole) sono essenzialmente cuscinetti per macchine di grandi dimensioni che utilizzano grandi quantità di piccoli elementi volventi. Ciò consente loro di mantenere elevate capacità di carico fornendo al tempo stesso diametri interni di alesaggio di grandi dimensioni e piste a profilo sottile. Le ralle rotanti possono avere cremagliere lavorate nelle loro gare per la guida diretta.