Manutenzione zero nella movimentazione lineare.

Dalla rivista:
RMO – Rivista di Meccanica Oggi

Pubblicato il 11 novembre 2002

Le sfere ingabbiate

THK ha così pensato, a partire dal ’94 in Giappone e dal ’96 anche sul mercato europeo, di proporre un prodotto innovativo in grado di risolvere alla radice le difficoltà legate alla lubrificazione presenti nelle guide tradizionali. L’idea è ripresa dai cuscinetti a sfera ed il concetto è quello di eliminare il contatto sfera-sfera interponendo opportuni distanziali. Questi distanziali sono legati insieme da profili laterali e costituiscono una gabbia che unisce, e nello stesso tempo separa, impedendone il contatto reciproco, le sfere. Nasce così il concetto di caged ball che THK Italia ha deciso di chiamare sfere ingabbiate. Questa innovazione cancella completamente le difficoltà e gli inconvenienti legati al contatto sfera – sfera, inoltre i distanziali presentano delle “tasche” che si riempiono di lubrificante permettendo sempre una perfetta lubrificazione delle sfere durante il movimento. Questo effetto lubrificante si mantiene anche nelle condizioni più critiche, come quelle ad alta velocità o nelle applicazioni con corsa breve, anche ad elevata frequenza. Nelle guide con sfere ingabbiate (chiamate serie S) si è inoltre lavorato al fine di eliminare in tutti i punti, tranne che, ovviamente, nella zona di carico, il contatto metallo-metallo. I tubi di ricircolo ad esempio sono stati completamente rivestiti in materiale plastico, questo consente di limitare ulteriormente la rumorosità durante il movimento, riducendo al minimo la generazione di microparticelle metalliche che col tempo rischiano di inquinare il grasso lubrificante. I risultati di numerosi test effettuati, uniti ai riscontri ottenuti sul campo direttamente dalle applicazioni degli utilizzatori, hanno evidenziato in modo inequivocabile gli enormi progressi che questa tecnologia permette riguardo all’efficienza della lubrificazione. Il dato più significativo è quello relativo agli intervalli di lubrificazione che nelle guide a sfere ingabbiate possono spingersi fino ai 10-15000 km cioè ben 100-150 volte in più rispetto alle guide tradizionali. Questo salto in avanti ha posto in luce il fatto che i lubrificanti impiegati richiedono una certa attenzione nella scelta. Infatti se da un lato le guide a sfere ingabbiate consentono lunghi intervalli di lubrificazione, dall’altro la maggior parte dei grassi utilizzati ha un tempo di invecchiamento di circa 12 mesi, dopo i quali le proprietà lubrificanti decadono più o meno rapidamente. Bisogna dunque fare delle valutazioni relative non solo al numero di chilometri, ma anche ai tempi nei quali certe percorrenze vengono raggiunte.

Oggi esistono comunque grassi speciali a lenta ossidazione che mantengono le loro caratteristiche inalterate anche per tempi lunghi e che abbinati alla tecnologia a sfere ingabbiate permettono di ridurre o, in certi casi, annullare le esigenze di lubrificazione. Per ottenere questi risultati è necessario anche garantire condizioni di pulizia ottimali all’interno del carrello. Per questo motivo THK propone anche una gamma completa di tenute frontali per consentire alle guide di operare nelle condizioni di lavoro più critiche. Tra queste ricordiamo il LaCS (Laminated Contact Scraper,) che è quanto di più evoluto sia disponibile per proteggere il carrello dallo sporco. Si tratta di una tenuta a triplo strato impregnata di olio costituita da un materiale particolare che aderisce perfettamente alla rotaia asportando anche le particelle più fini. THK ha introdotto la tecnologia delle sfere ingabbiate su un’ampia gamma di tipologie di guida, anche sulle miniaturizzate, e sulle viti a ricircolo di sfere, con i medesimi risultati positivi.

In conclusione si può dire che la tecnologia delle sfere ingabbiate permette di realizzare, unitamente all’utilizzo di grassi speciali a lunga durata, applicazioni a ridottissima manutenzione o, in molti casi, addirittura a manutenzione nulla.
Questa tecnologia offre anche notevoli vantaggi sotto altri punti di vista. Ad esempio il fatto che le sfere siano perfettamente guidate e unite fra loro senza però potersi toccare l’un l’altra, ha consentito un notevole passo avanti per quanto riguarda la rumorosità che, a parità di velocità con guide tradizionali, diminuisce di diversi dB. Oltre a ciò il movimento dei carrelli è molto più regolare ed esente da vibrazioni in conseguenza dell’assenza di urti tra le sfere e della perfetta lubrificazione. Altra importantissima caratteristica positiva riguarda i coefficienti di carico dinamico. Da numerosi test condotti in passato si è infatti verificato che le guide della serie S hanno una durata molto superiore a quella teorica calcolata. Da questa osservazione è nata una discussione tecnica che ha portato alla ricalcolazione dei coefficienti di carico dinamico che ha consentito un notevole incremento degli stessi e, consequenzialmente, delle durate teoriche calcolate. Notevoli sono stati gli incrementi delle prestazioni dinamiche, infatti le guide a sfere ingabbiate consentono di raggiungere velocità e accelerazioni massime (superiori rispettivamente a 5 m/s e 50 m/s2), impensabili con guide di tipo tradizionale.