Manutenzione zero nella movimentazione lineare

Dalla rivista:
RMO – Rivista di Meccanica Oggi

Pubblicato il 11 novembre 2002

Le prestazioni delle macchine odierne però, richiedono un continuo sviluppo tecnologico. Esaminiamo come ridurre la manutenzione di questi compone.

Le guide a ricircolo di sfere sono diventate, nel corso degli ultimi anni, un elemento sempre più diffuso e presente nelle macchine, dei più disparati settori industriali, in cui sia necessario muovere linearmente degli elementi. Esse hanno via via sostituito gli scorrimenti realizzati con sistemi idrostatici, a strisciamento o con manicotti su alberi lisci tipo ball-bushing. Spinte da questa diffusione a tutto campo, si sono sempre più evolute raggiungendo standard prestazionali e qualitativi molto elevati. Parallelamente anche il mondo industriale si è evoluto ed è tuttora in rapida evoluzione; le prestazioni delle macchine sono aumentate e alle guide lineari è richiesto un ulteriore sviluppo tecnologico. Si possono individuare tre principali aree di miglioramento richieste direttamente dai costruttori di macchine: maggiore silenziosità; maggiori prestazioni dinamiche; riduzione della manutenzione.
In questo articolo cercheremo di approfondire soprattutto il terzo punto dando poi un breve cenno anche agli altri due.

La manutenzione nelle guide lineari

Nelle guide lineari a ricircolo di sfere, per manutenzione si intende ciò che riguarda le operazioni di lubrificazione dei carrelli. Nelle guide di tipo tradizionale esiste una condizione all’interno dei carrelli nel punto di contatto tra le sfere. In questa zona si ha una velocità di strisciamento che è doppia rispetto a quella di avanzamento del carrello. A causa del contatto metallo – metallo e dello strisciamento sfera contro sfera si sviluppano elevate temperature ed una maggiore usura con generazione di microparticelle metalliche che vanno ad inquinare il lubrificante. In aggiunta, nel caso di elevate velocità, si possono verificare rischi di rottura del film di lubrificante con conseguente contatto diretto metallo-metallo e piccoli grippaggi istantanei che, nei casi più critici, possono accorciare notevolmente la vita del carrello stesso. Questi fenomeni si manifestano con maggiore probabilità nelle applicazioni così dette a “corsa breve” (figura 2) in cui la corsa di lavoro è più corta della lunghezza del carrello. Questa condizione di lavoro non permette ad alcuna delle sfere di transitare nelle testate di ricircolo dove si accumula la maggior parte del lubrificante, rischiando, a lungo andare, di lavorare a secco; in questi casi diventa indispensabile lubrificare frequentemente.

La lubrificazione nelle guide lineari

Essenzialmente le modalità di lubrificazione sono tre: manualmente con pompe manuali a grasso, in modo automatico con cartucce che rilasciano il lubrificante in modo graduale e continuo, con impianti centralizzati automatici a grasso, a olio o misto aria olio.

Ogni quanto si lubrifica?

Costituisce un parametro fondamentale il poter stabilire gli intervalli di rilubrificazione necessari a garantire l’ottimale funzionamento delle guide. In generale si esprime tale dato in km di percorrenza che poi, conoscendo il modo di operare della macchina e le cicliche di lavoro, possono essere trasformati in ore di lavoro o in cicli macchina. Per quanto riguarda la lubrificazione a grasso con le guide tradizionali, si ritiene che sia buona norma rilubrificare ogni 100 km di percorrenza, ma sarà necessario lubrificare con maggiore frequenza nei casi di corsa breve. Lubrificando ad olio bisogna invece fornire una certa quantità di lubrificante (dipendente dalla taglia di guida utilizzata) ad intervalli di tempo ravvicinati (normalmente ogni 10 minuti) poiché essendo l’olio fluido tende a colare e, indipendentemente dalla dinamica seguita dalla macchina, va continuamente reintegrato. Questi sistemi pur essendo largamente utilizzati con buoni risultati presentano degli inconvenienti che possono essere raggruppati in quattro punti: consumo di lubrificante elevato; costo degli impianti di lubrificazione o delle operazioni di lubrificazione; sporcizia dovuta a gocciolamenti di lubrificante che possono compromettere il prodotto in lavorazione (ad es: settore legno, dei semiconduttori o il settore alimentare); oneri dovuti ai costi di smaltimento di lubrificanti esausti. Per questi motivi molti costruttori hanno, in un primo tempo, introdotto dei sistemi lubrificanti da integrare nelle testate dei carrelli, atti a lubrificare direttamente per contatto le piste di rotolamento, con lo scopo di evitare le operazioni di manutenzione, gli impianti di lubrificazione e le colate indesiderate di lubrificante. Tale soluzione però non elimina alcuni degli inconvenienti sopra menzionati. Ad esempio non risolve i problemi legati ad applicazioni con corsa breve, poiché se quest’ultima è più corta del carrello, una zona della pista di ricircolo resterà comunque non lubrificata dal sistema, che è integrato nelle testate del carrello, situato dunque alle estremità dello stesso. Tali sistemi essendo a contatto e strisciando sulla rotaia, sono limitanti per quanto riguarda la dinamica, non sono infatti adatti alle alte velocità, perché non eliminano le difficoltà di lubrificazione tra sfera e sfera all’interno del carrello. Infine, dopo un uso prolungato, l’olio lubrificante contenuto nel lubrificatore potrebbe esaurirsi e la sostituzione del lubrificatore esaurito con uno nuovo su una macchina già montata risulta senz’altro di difficile attuazione.