Sistema lineare

Un sistema lineare è un gruppo che muove e posiziona un carico lungo un asse rettilineo. A differenza di una singola guida lineare, che si limita a guidare, un sistema lineare comprende tutti i componenti necessari per un movimento controllato: guida, azionamento, sensori e controllo. A seconda del produttore e della versione si parla anche di asse lineare, modulo lineare o unità lineare.

I sistemi lineari si trovano nelle macchine per l’imballaggio, negli impianti di movimentazione, nei dispositivi medicali e nei sistemi di misura. Ovunque un utensile, un sensore o un componente debba essere portato in una posizione precisa, lavora un sistema lineare.

Struttura di un sistema lineare

• Guida: sostiene il carico, assorbe forze e momenti e definisce la direzione del movimento. Di solito si tratta di una guida lineare composta da rotaia di guida e carrello guida.
• Azionamento: genera il movimento, ad esempio tramite cinghia dentata, vite, cremagliera o motore lineare.
• Sensori: i finecorsa limitano la corsa, i sistemi di misura della posizione comunicano la posizione al controllo.
• Controllo: definisce posizione, velocità e accelerazione e regola l’azionamento.
• Struttura portante: profili o piastre di base accolgono guida e azionamento e collegano il sistema lineare alla macchina.

Tipi di azionamento in sintesi

La scelta dell’azionamento dipende soprattutto da corsa, velocità, forza e precisione:

Quanto strettamente guida e azionamento possano collaborare lo mostra l’esempio applicativo macchina per il taglio a getto d’acqua: un motore lineare è integrato direttamente nel profilo della rotaia della guida lineare Franke e muove con precisione la testa di taglio.

Dimensionare un sistema lineare: sei passi

1. Determinare il caso di carico: peso delle parti in movimento, forze di lavorazione e momenti attorno a tutti e tre gli assi.
2. Definire corsa e spazio di montaggio: lunghezza corsa, altezza di montaggio e larghezza disponibile. Per larghezze elevate è indicata una coppia di guide con coppia di pattini, perché la larghezza di guida è liberamente selezionabile.
3. Chiarire la dinamica: velocità, accelerazione e tempo ciclo. Per un’elevata dinamica la guida lineare tipo FDH con cursore è dotata di cuscinetti a contatto obliquo.
4. Verificare l’ambiente: umidità (tipo FDC con cursore), campi magnetici (tipo FDD con cursore), settore alimentare e camera bianca (tipo FDE con cursore) o vuoto (tipo FDI con cursore).
5. Scegliere l’azionamento: in base a corsa, forza e precisione, vedi tabella sopra.
6. Aggiungere sensori e accessori: finecorsa per le posizioni finali, cursori con bloccaggio per bloccare posizioni, raschiatori metallici contro lo sporco grossolano e tappi di copertura per i fori della rotaia.

La guida come base del sistema lineare

La guida lineare determina quanto carico sopporta un sistema lineare, con quale precisione e silenziosità funziona e quanta manutenzione richiede. Franke fornisce questa base: guide lineari in alluminio con piste di rotolamento in filo inserite e grandi rulli. I cuscinetti volventi dei rulli sono lubrificati a vita, la guida funziona senza manutenzione. Maggiori informazioni in Il principio Franke per le guide lineari.

Poiché rotaie e cursori sono in alluminio, si integrano particolarmente bene nei sistemi lineari con profili in alluminio: le distorsioni dovute alla temperatura tra guida e struttura portante sono escluse. Allo stesso tempo si riduce la massa in movimento, a vantaggio dell’azionamento e della dinamica. Fino a che punto si possa ridurre il peso lo mostra la pagina Guide lineari nella costruzione leggera.

Il punto di partenza è la guida profilata con cursore tipo FDA: silenziosa, scorrevole e con rulli a tenuta su cuscinetti a rullini. Per sistemi lineari attenti ai costi è disponibile il tipo FDB con cursore con rulli su cuscinetti a sfere.

Sistema lineare standard o personalizzato?

Molti sistemi lineari si possono realizzare con guide del programma standard. Quando spazio di montaggio, peso, forma del profilo o materiale pongono requisiti particolari, Franke adatta profili delle rotaie e cursori. Esempi sono illustrati nelle pagine Guide lineari personalizzate e Materiali alternativi. Le risposte alle domande frequenti su compatibilità, velocità e manutenzione si trovano nelle FAQ sulle guide lineari.

Domande frequenti sul sistema lineare

Qual è la differenza tra guida lineare e sistema lineare?

Una guida lineare guida un carico lungo un percorso rettilineo e assorbe forze e momenti. Un sistema lineare comprende inoltre azionamento, sensori e controllo e porta così il carico in modo controllato in una posizione precisa.

Quali azionamenti si usano nei sistemi lineari?

Sono comuni la cinghia dentata per velocità elevate e corse lunghe, la vite a ricircolo di sfere per un’elevata precisione, la cremagliera per corse lunghe e carichi elevati e il motore lineare per un’elevata dinamica.

Che ruolo ha la guida lineare nel sistema lineare?

Determina capacità di carico, precisione di scorrimento, silenziosità e manutenzione del sistema lineare. Le guide lineari senza manutenzione come quelle Franke riducono l’impegno per tutta la durata di vita.

Come si dimensiona un sistema lineare?

Prima si determinano caso di carico, corsa, spazio di montaggio e dinamica, poi si verificano le condizioni ambientali. Da qui derivano tipo di guida e azionamento. Infine si aggiungono sensori come i finecorsa e accessori come i bloccaggi.

Perché le guide in alluminio sono adatte ai sistemi lineari?

Hanno una massa in movimento ridotta e si dilatano con la temperatura come le strutture portanti in alluminio. Le distorsioni dovute alla temperatura tra guida e profilo sono quindi escluse.

Altri termini nel glossario Franke: Guida lineare | Sistemi lineari | Guide a rulli | Tecnologia lineare | Finecorsa

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