Alta tecnologia in una gabbia

Da  sempre THK fonda la sua filosofia sullo sviluppo di soluzioni di moto lineare che non si limitano a soddisfare le esigenze dei clienti, ma che anticipano le tendenze e i bisogni futuri.

L’introduzione delle guide lineari a ricircolazione di sfere determinò un vero e proprio cambiamento nella tecnologia applicata nei sistemi di moto lineare; THK fu l’azienda che ideò, sviluppò e diffuse questi componenti.
Nata nei primi anni '70 in Giappone, THK ha mantenuto negli anni le caratteristiche di alta qualità, know-how e di anticipazione dei bisogni dei costruttori di macchine, che le hanno garantito sempre un ruolo di riferimento nel mercato.
Per essere più vicini ai clienti, THK realizza realtà produttive e di R&D, nei mercati in cui i prodotti sono venduti, per aderire meglio alle specifiche esigenze di ogni mercato locale. Da questo concetto basilare, nascono stabilimenti in USA,  Cina, nella Corea del Sud e in Europa. Ultimi nati sono il TME in Alsazia (33.200 m² area produttiva su un’area complessiva di 210.000 m²) e, recentissimo, il TMC WUXI in Cina (14.422 m² area produttiva su un’area complessiva di circa 160.000 m²).

La sede italiana principale è a Monza, mentre l’ufficio commerciale è a Bologna.
La centralità al cliente, che sta alla base della filosofia dell’azienda nipponica, porta THK a proporre soluzioni che soddisfano le esigenze dei clienti e soluzioni che anticipano tendenze e bisogni futuri. Questo è il motivo che la porta a effettuare ogni anno importanti investimenti in ricerca e sviluppo di prodotti innovativi che saranno protagonisti, negli anni futuri, dello sviluppo tecnologico del mercato utilizzatore. Ogni applicazione e ogni necessità hanno per THK una risposta specifica e ottimale: la risultante di questa politica è una vastissima gamma di prodotti per il moto lineare.

Alto contenuto tecnologico
Le prestazioni dei sistemi di moto lineare THK possono dirsi uniche grazie ad alcune caratteristiche ottimali: veloci, silenziosi, scorrevoli, con lunga durata di esercizio e lunghi intervalli di manutenzione.
THK è stata il primo costruttore al mondo ad avere sviluppato e introdotto la tecnologia a ricircolazione di Sfere e Rulli Ingabbiati nei sistemi di moto lineare. L'unicità costruttiva della gabbia THK (brevettata) ha portato una svolta caratterizzata da un aumento delle prestazioni sotto molteplici aspetti, che, a loro volta, hanno permesso un considerevole sviluppo tecnologico agli utilizzatori.
Questo è il motivo che continua a spingere THK ad applicare e diffondere questa tecnologia alla maggior parte dei sistemi di moto lineare. La  gabbia separa in modo equidistante le sfere e la guida in modo uniforme nella loro corsa: in tal modo si evitano il contatto metallico tra le sfere e la rottura del film lubrificante. Ogni sfera è parzialmente avvolta dalla struttura semisferica degli  elementi della gabbia, che ha la funzione di una tasca di lubrificazione. La risultante di questa   tecnologia è una serie di prestazioni inimmaginabili con i sistemi a ricircolo di sfere tradizionali: alte velocità (oltre i 300 m/min secondo i modelli), minore rumorosità (ridotta fino a 10 dBA), dolcezza di movimento con annullamento dei fenomeni di stick slip, assenza effetto skewing (intraversamento) nelle guide a rulli, lunghissimi intervalli di lubrificazione (fino a 100 volte più lunghi), maggiore capacità di carico dinamica (mediamente +30%), maggiore durata di servizio del sistema (fino a 3 volte in più), minore sviluppo di calore (circa -20%).

Gli accessori per migliorare l’utilizzo in condizioni gravose
Tutti i sistemi di moto lineare THK sono concepiti per avere lunga durata di esercizio con lunghi  intervalli di manutenzione. Gli accessori di cui dispongono esaltano queste caratteristiche anche in condizioni di utilizzo gravose, poiché proteggono da agenti esterni e preservano la  lubrificazione. Oltre alle tenute laterali e frontali tradizionali, THK offre il sistema di lubrificazione QZ, che consente la lubrificazione diretta delle piste di rotolamento, e la tenuta laminare LaCS, che protegge anche dalle particelle più piccole e dai liquidi.
Questi accessori sono oggi disponibili in versione intercambiabile e si possono installare separatamente senza necessità di smontare il carrello. Quindi possono essere introdotti per aumentare la durata del sistema o agevolmente sostituiti in caso di danneggiamento dovuto agli agenti esterni. Su alcuni modelli è inoltre disponibile il raschiatore laterale, che contribuisce alla tenuta totale del carrello. Il raschiatore metallico, infine, protegge le tenute frontali da eventuali  agenti esterni grossolani, come per esempio i trucioli incandescenti. Un sistema di moto lineare di  questo tipo garantisce protezione totale anche in situazioni d'uso particolarmente gravose o in  condizioni di montaggio a parete o rovesciato.

Il processo PTA esige sistemi lineari THK
L’utilizzo delle tecnologie di riporto tramite processi di saldatura sono utilizzate da tempo per nobilitare materiali base, relativamente poco costosi, rendendoli idonei ai più disparati utilizzi in vari campi, dal petrolchimico all’estrusione della plastica, dalla siderurgia alla produzione di stampi per bottiglie di vetro, dalla frantumazione di laterizi ai cilindri di perforazione, dalle matrici per forgiatura ai coltelli per la lavorazione del legno, fino ai settori aerospaziali e nucleare.
Alcuni esempi potranno certamente chiarire meglio questi concetti; le sfere e le paratie a cuneo, utilizzate nei rubinetti per il settore petrolchimico, sono riportate con leghe di cobalto, i cilindri per i frantoi ove si macinano laterizi sono riportati con polveri al carburo di tungsteno, le spine di perforazione per i laminatoi sono riportate con polveri a base Molibdeno, i bordi degli stampi per la produzione di bottiglie di vetro sono riportate con polveri a base Nichel.
Tutti questi manufatti, una volta messi in opera devono resistere a condizioni estreme di corrosione, abrasione, urti e la maggior parte delle volte il tutto avviene a temperature elevate che possono raggiungere anche i 1.250 °C.
Attualmente lo stato dell’arte per effettuare questo tipo di riporto è rappresentato dalla tecnologia P.T.A. che significa Plasma Transferred Arc con materiale di apporto in polvere.
Questa tecnologia consente di eseguire questi riporti con una maggior velocità e precisione rispetto a un decennio fa.
Commersald S.p.a. è attualmente azienda di primo piano nella produzione di impianti per il riporto dei manufatti descritti precedentemente. Generalmente con il processo PTA si possono riportare polveri metalliche di diversa composizione chimica che mettono a dura prova qualsiasi tipo di sistema di movimentazione. Infatti, le polveri sottili nell’arco di saldatura, che ha una temperatura che può arrivare fino a 18.000 °C, evaporano e successivamente solidificano e si depositano ovunque: l’ambiente di lavoro è davvero ostico. Le movimentazioni lineari classiche nell’arco di breve tempo entrano in crisi e costringono il costruttore a prevedere interventi di manutenzione programmati per sostituire le parti usurate e procedere alla pulizia periodica delle parti esposte.
Commersald aveva necessità di produrre impianti che avessero la possibilità di lavorare in ambienti simili mantenendo, però, un’affidabilità e una precisione di posizionamento elevata,  allungando nel tempo gli interventi di manutenzione.
«L’incontro con i tecnici THK - afferma Alberto Sgarbi di Commersald -  ha permesso di sviluppare un sistema di movimentazione che è andato oltre ogni più rosea previsione e ci permette oggi di mantenere una posizione di primo piano nel nostro settore.
La scelta è caduta sulle guide con tecnologia a Sfere Ingabbiate tipo SHS, i cui carrelli sono stati dotati di doppie tenute e di sistema di protezione LaCS, accessori che garantiscono una pulizia assoluta sui 4 lati della rotaia prima del passaggio del carrello. Gli impianti Commersald hanno così beneficiato di intervalli di manutenzione notevolemente allungati e di una estesa durata di esercizio, oltre ai vantaggi propri dei sistemi con Sfere Ingabbiate quali maggiore velocità, silenziosità e scorrevolezza. La guida SHS è stata fornita da THK già completa di cremagliera pre-assemblata a denti elicoidali, temprata e rettificata sui 4 lati, consentendoci un notevole risparmio nella lavorazione dei  basamenti.
Il pignone che ingrana sulla cremagliera è montato direttamente sulla flangia del riduttore il quale è a sua volta montato su un eccentrico.
A fronte di una eventuale usura o di un assestamento del sistema pignone-cremagliere agendo sull’eccentrico si recupera il gioco fino a far collimare i diametri primitivi.
Questo sistema di movimentazione ci permette di avere una approssimazione di posizionamento di 0,05 mm su una corsa 2000 mm nell’impianto ROBO 90 e di 0,01 mm su 300 mm di corsa sull’impianto ROBO 60. Una recente visita presso alcuni clienti che utilizzano i nostri impianti su 3 turni (24 ore su 24) da oltre 2 anni ha evidenziato una pulizia estrema delle guide e una  precisione in posizionamento uguale a quella dell’impianto nuovo.
Sulla scia del successo ottenuto, Commersald ha deciso di adottare in futuro questo sistema di movimentazione su tutti gli impianti».

L’attuatore compatto, preciso e rigido, con motore e controllo

Costruito con un profilo in acciaio a "U", l’attuatore SKR consente di essere usato come elemento strutturale: all’interno del profilo sono ricavate le quattro piste rettificate, dove lavora il sistema a ricircolazione di Sfere Ingabbiate del carrello.
Il carrello garantisce capacità di carico in tutte le direzioni, grazie agli angoli di contatto delle sfere a 45 gradi. Nel centro del carrello, nel punto ottimale di spinta, lavora la vite a ricircolazione di Sfere Ingabbiate, organo meccanico che garantisce massima precisione e assenza di gioco nell'inversione del moto. Grazie alla gabbia a ricircolo di sfere del carrello e della vite, l'attuatore SKR ha un moto dolce e silenzioso, con durata sensibilmente aumentata e con manutenzione ridotta. L'attuatore SKR si distingue per prestazioni di rigidezza, precisione e per l'estrema compattezza (disponibile con dimensioni a partire da 15 mm di spessore).                                         

Le applicazioni tipiche sono nell'automazione e nelle lavorazioni di precisione con forze di lavoro medio basse, per esempio nelle lavorazioni non convenzionali, come il taglio laser o il taglio ad acqua.
Sono disponibili protezioni contro lo sporco più difficile, sensori di posizione e lanterne per il fissaggio di motori. Grazie  all'accordo operativo fra THK e Parker divisione S.B.C., oggi THK è in grado di fornire l'attuatore completo di controllo e motore, disponibile in versione brushless e stepper.

Un attuatore a basso costo
THK presenta il nuovo attuatore tipo VLA, azionato da motore e vite, sviluppato espressamente per sostituire i tradizionali cilindri pneumatici (tipo VLA-CT) e per le applicazioni su assi, con carichi medio bassi. Esso è concepito per essere esente da manutenzione, per avere buone precisioni ed elevate velocità di movimento con costi contenuti. Il nuovo attuatore THK tipo VLA offre numerosi vantaggi rispetto alle tradizionali soluzioni pneumatiche, poiché elimina la lubrificazione a nebbia d'olio e il rumore dell'aria, inoltre, accoppiato con servomotori, è in
grado di raggiungere velocità di movimento fino a 1000 mm/sec e può gestire infiniti punti di posizionamento all'interno della corsa. Leggero e compatto, il nuovo VLA è disponibile in due versioni: il tipo a cilindro VLA-CT e il tipo a guida VLA-ST, entrambi disponibili in tre differenti dimensioni.
Il tipo VLA-CT incorpora lo stelo di spinta, mosso da una vite a ricircolo di sfere, all'interno di un corpo d'alluminio simile a un cilindro pneumatico. La vite è equipaggiata con l'anello di lubrificazione QZ e la protezione lamellare LaCS, in  modo da proteggere il dispositivo dall'intrusione di particelle di sporco ed essere esente da manutenzione. Il tipo VLA-ST è anch'esso azionato da una vite a ricircolo di sfere ma muove un carrello di una guida lineare SRS a ricircolo di Sfere Ingabbiate. Una copertura in acciaio inossidabile protegge il sistema dall'ingresso di sporco.
Il VLA-CT prevede una velocità massima in continuo di 600 mm/s, con una forza  applicata di  402  N, mentre il VLA-ST è realizzato per raggiungere velocità di 1000 mm/sec con una forza costante applicata di 267 N. Inoltre il tipo VLA-ST può supportare carichi utili assiali di 30 kg e radiali di 10 kg, con una accelerazione di 3 m/sec2. Entrambi i tipi hanno una durata operativa di 5000 Km e una ripetibilità di +/- 0,020 mm.
Sono disponibili flange, giunti e staffe di collegamento, con i quali i nuovi attuatori THK tipo VLA possono essere usati con i principali motori presenti sul mercato.

I cuscinetti a rulli incrociati
THK ha messo a punto un concetto rivoluzionario per soddisfare le esigenze di costruttori e utilizzatori finali, di automazione e robotica, migliorando in modo significativo le prestazioni e l'affidabilità dei movimenti. Parte di questo concetto sono i cuscinetti a rulli incrociati THK tipo RA, RB, RE, RU, che, usati in sostituzione ai tradizionali cuscinetti a contatto obliquo, offrono  una rigidezza quattro volte superiore, una maggiore precisione di rotazione e la possibilità di supportare carichi più elevati, con gamme di velocità di rotazione medie e basse.

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Tutto il moto lineare a portata di mouse
THK offre www.lmsystem.com, ovvero, tutto quello che il progettista vuole sapere.
Per rispondere alle necessità che giungono direttamente dal mercato, THK ha fornito uno strumento per il supporto tecnico, di facile e immediato utilizzo, dove il progettista può trovare tutte le informazioni tecniche di cui ha bisogno.

Si tratta del nuovo sito www.lmsystem.com, che mette a disposizione la libreria tecnica dei principali prodotti THK (guide lineari, viti, attuatori, alberi scanalati, cuscinetti a rulli incrociati e snodi sferici), con l’opportunità di scaricare i disegni tecnici in formato 2D e 3D da integrare nei propri progetti.
È disponibile inoltre un programma che consente di calcolare la vita presunta dei componenti scelti, sottoposti all’uso ipotizzato dal progettista. Il sito è oggi disponibile in tre lingue: inglese, giapponese e tedesco.

              Organi di Trasmissione    editore: Tecniche Nuove

                di  Laura Biazzi