THK, azienda specializzata nella movimentazione lineare, attua una strategia di penetrazione del mercato basata sull’anticipazione delle esigenze dei clienti. Fra le più recenti proposte della multinazionale, spiccano una nuova serie di guide lineari oltre a diverse tipologie di viti a rulli che vedono applicata per la prima volta l’innovativa tecnologia di spinta Caged Ball, già introdotta sulle guide lineari.

Il nome "THK" deriva dalle parole Toughness (durezza), High Quality (alta qualità) e Know-how (conoscenza del processo). Tra le tre, il know-how ha connotato in modo specifico la crescita di THK come azienda che da sempre punta all’innovazione.
Questo vale in particolare per le guide LM, i sistemi di movimento lineare che sono stati tra i primi elementi meccanici realizzati a convertire il moto lineare in rotolamento.
I sistemi di moto lineare tradizionale sono caratterizzati dal contatto puntiforme, mentre le guide THK utilizzano le sfere come corpi volventi che rotolano su piste con raggio di poco superiore a quello delle sfere stesse, realizzando il principio del contatto con distribuzione inerziana dello sforzo. Rispetto al contatto puntiforme, quello su pista di rotolamento consente di ottenere una capacità di carico ammissibile per sfera 13 volte superiore e garantisce una durata nettamente più elevata.
La serie di guide lineari a sfere ingabbiate che è seguita, ha aperto all’azienda nuovi mercati e ha avuto grande impatto in diversi settori industriali, in particolare quello delle macchine utensili e dell'elettronica.
Recentemente THK ha presentato alcuni nuovi sistemi di movimento lineari per macchine utensili, insieme a una ricca gamma di nuovi prodotti. Sempre innovativa inoltre la tecnologia Caged Ball, che conferisce grande scorrevolezza e silenziosità alle guide lineari, nel rispetto dell’ambiente, ed è stata applicata alla nuova vite a rulli.

Una vite a rulli con “caged technology”
è la novità più importante a livello mondiale
La novità più importante presentata, in anteprima assoluta, alla scorsa EMO di Milano è la vite a rulli basata sulla ‘caged technology”. Rispetto alle viti a ricircolo di sfere tradizionali, questo sistema, unico nel suo genere, incorpora i rulli al posto delle sfere come corpi volventi tra la chiocciola e l'albero. L'uso dei rulli disposti a croce consente di ottenere una durata doppia in presenza di carichi elevati grazie alla maggiore capacità di carico che ne deriva. I rulli rimangono equidistanti grazie ai distanziali, che ne controllano anche la corsa. Inoltre, il meccanismo di ricircolo alimenta i rulli in direzione tangenziale all'albero garantendo maggiore silenziosità. Il passo lungo e il valore DN di 130.000 consentono di realizzare velocità elevate. Questa nuova vite a rulli è disponibile in 5 modelli con diametri dell'albero da 50 a 120 mm.

Guide lineari a rulli e sfere ingabbiate:
l’esaltazione della rigidezza
La nuova guida lineare tipo SRW è l'esecuzione larga della serie SRG ormai collaudata, introdotta nel 2000 come prima guida a rulli ingabbiati integrata, e da allora è stata ampiamente utilizzata nel settore delle macchine utensili. Il tipo SRG, nelle dimensioni standard internazionali, aveva già introdotto nuovi canoni in termini di rigidezza grazie all'uso di rulli particolarmente lunghi rispetto al diametro con caratteristiche di rigidezza ideali, che hanno poi trovato impiego pratico nelle guide lineari solo con lo sviluppo della tecnologia delle gabbie. Anche la scorrevolezza di corsa, rispetto alle guide a rulli convenzionali, è sensibilmente migliorata.
La guida SRW è particolarmente adatta ad applicazioni con momenti trasversali, che si verificano soprattutto in caso di montaggio a parete e in verticale, o con l'uso di una guida singola. Grazie alla costruzione larga, la rigidezza della guida SRW in presenza di momenti trasversali è migliorata di 1,6 volte rispetto a quella della guida standard tipo SRG. I rulli ingabbiati consentono, inoltre, di allungare gli intervalli di manutenzione e la durata generale dell'intero sistema. Grazie alla gabbia, i rulli sono guidati nel ricircolo evitando eventuali problemi di intraversamento all'ingresso della zona di carico, mentre la riduzione della resistenza per attrito consente di ottenere maggiore scorrevolezza di corsa. Oltre alle tenute standard, sono disponibili ulteriori protezioni optional come il sistema di lubrificazione QZ, la tenuta laminare LaCS, il raschiatore metallico e il lamierino di copertura della rotaia per uso in condizioni difficili. La serie SRW è attualmente disponibile nelle dimensioni 70, 85 e 100.
La tecnologia a sfere ingabbiate viene applicata anche alla guida lineare a croce SCR, caratterizzata da una disposizione delle piste analoga al modello SHS in configurazione incrociata. Utilizzando la guida a croce SCR, la struttura del sistema X-Y diventa molto semplice, rigida e compatta n quanto non è più necessaria la piastra intermedia. La guida SCR gode inoltre dei vantaggi propri della tecnologia a sfere Ingabbiate quali il movimento scorrevole, la bassa rumorosità e, non ultimi, i lunghi intervalli senza manutenzione e lunga durata di esercizio.

Viti a sfere con sistema
di smorzamento per le alte velocità
Fra le nuove proposte di THK è presente anche una vite a ricircolo di sfere dotata di un particolare sistema di smorzamento in direzione assiale. Questa innovazione tecnica è stata realizzata utilizzando una ceramica speciale nel cuore dell'albero. L'ottimizzazione del potere antivibrante delle viti a ricircolo di sfere consente di ottenere corse caratterizzate da dinamica e precisione elevate e al contempo ridurre al minimo le vibrazioni e la rumorosità delle macchine che montano tali sistemi. Inoltre, la precisione potenziale di una macchina utensile aumenta in modo significativo. Le spiccate caratteristiche antivibranti delle viti a ricircolo di sfere sono possibili grazie a una ceramica speciale utilizzata all'interno dell'albero. Questo tipo di albero consente di ottenere un fattore di assorbimento 50 volte superiore rispetto ai sistemi tradizionali e 12 volte ancora superiore se paragonato a un albero cavo. Oscillazioni e vibrazioni sono eliminate all’origine grazie a un tempo di oscillazione ridotto e a un'ampiezza limitata. Queste funzioni sono particolarmente indicate per applicazioni ad alta velocità e con accelerazioni improvvise che potrebbero compromettere la precisione di posizionamento dell'intero sistema. Inoltre, minori vibrazioni significano maggiore silenziosità. La nuova vite a ricircolo di sfere è disponibile per tutti i tipi THK con diametro da 16 a 50 mm e ha dimensioni intercambiabili con le serie tradizionali.

Guide a sfere ingabbiate per carichi
molto elevati, a prova di terremoto!
Con la nuova serie JUP, THK ha sviluppato una guida lineare con attrito molto contenuto e capacità di carico estremamente elevata. Le sei piste di rotolamento delle sfere sono disposte in modo che due siano in posizione laterale e quattro in posizione radiale. Il carico radiale massimo di un carrello singolo è si 780 t, il che equivale al peso di quattro jumbo jet Boeing 747-400! Disponendo più carrelli su almeno due rotaie parallele è quindi possibile ottenere capacità di carico estremamente elevate per l'intero sistema di moto lineare. Anche in presenza di carichi molto pesanti, la la corsa resta scorrevole, il coefficiente di attrito contenuto entro 0,01 e la forza assiale richiesta è realmente limitata considerando le condizioni di esercizio.
La guida JUP è disponibile in quattro grandezze e, grazie alle capacità di carico ultra elevate che la caratterizzano, consente svariate applicazioni in nuovi settori d’impiego. In Giappone, ad esempio, interi edifici sono costruiti su guide lineari per garantirne la protezione in caso di terremoto.

Maggiore rigidezza per i modelli
più grandi delle guide a sfere ingabbiate
Le SNR e SNS85L rappresentano i modelli di maggiori dimensioni all’interno della gamma di guide a sfere ingabbiate e per grossi carichi, caratterizzate da alta rigidezza ed efficaci capacità di smorzamento, lunghi intervalli di lubrificazione grazie al percorso sfere ottimizzato con la tecnologia delle gabbie guidasfere. La presenza della gabbia di ritenuta nel tipo SNR/SNS garantisce l’assenza di contatto metallico puntiforme tra le sfere. La gabbia interposta tra le sfere elimina il contatto acciaio-acciaio tra i corpi volventi adiacenti e, quindi, si evitano disallineamenti degli stessi nei circuiti. Ciò garantisce una sensibile riduzione del rumore metallico prodotto dalla guida e, conseguentemente, una riduzione generale dell’inquinamento acustico. La gabbia consente di eliminare lo strisciamento tra le sfere e assicura la riduzione dell’usura dovuta all’attrito. Le guide tipo SNR e SNS sono basate sul progetto del tipo NR e grazie alla rigidezza radiale, radiale rovescia e laterale più elevata sono, tra le guide lineari con gabbia di ritenuta delle sfere, quelle dotate di maggiore rigidezza.
Le guide sono disponibili nelle stesse dimensioni ma, mentre il tipo SNR supporta maggiormente carichi radiali, il tipo SNS ha capacità di carico uguale in tutte le direzioni. I modelli SRG, con le nuove taglie 15/20, integrano rulli volventi con un rapporto lunghezza-diametro superiore rispetto al rullo tradizionale, per assicurare una guida lineare di grande rigidezza in spazi contenuti. La gabbia interposta tra i di rulli mantiene gli elementi volventi a distanza costante, in modo da assicurare un rotolamento stabile esente dai noti fenomeni di intraversamento. La regolarità del movimento permette di utilizzare queste guide compatte ad alta velocità e accelerazione, rendendole più pronte quando sollecitate.

Ampliata la serie di viti a ricircolo
di sfere per alta velocità
Le viti a ricircolo di sfere della serie SBK sono caratterizzate dalla consolidata Caged Technology e dal ricircolo delle sfere in direzione tangenziale all'albero. Ciò consente di ridurre notevolmente la rumorosità anche a velocità elevata e di ottenere la massima scorrevolezza di corsa. In tutti e tre i nuovi modelli il passo corrisponde al diametro dell'albero. Grazie anche a un valore DN di 210.000, è possibile raggiungere velocità molto alte, fino a 200 m/min, anche in presenza di un passo non particolarmente lungo. Con questo nuovo tipo di vite a ricircolo di sfere si ottengono velocità che erano prerogativa solo di alcuni sistemi di attuazione del moto alternativi. Grazie alla costruzione che riduce la rumorosità delle sfere all'entrata del ricircolo e alla Caged Technology che evita la collisione tra le sfere, la corsa risulta particolarmente silenziosa. I nuovi modelli con diametri 36, 40 e 50 mm sono dotati di due ricircoli delle sfere. Per una protezione totale contro le particelle di sporco, è disponibile un anello di tenuta opzionale

Viti a ricircolo di sfere per
carichi ultra elevati e alte velocità
La vite a ricircolo di sfere tipo HBN è costruita per applicazioni ad alto carico, statico e dinamico, grazie a caratteristiche quali la tecnologia Caged Ball_, il diametro delle sfere, il raggio di curvatura delle piste di rotolamento, l’angolo di contatto delle sfere e il numero dei ricircoli. Rispetto alle viti a ricircolo di sfere tradizionali, il tipo HBN garantisce fino al doppio della capacità di carico. Le sfere entrano nei canali di ricircolo rinforzati della chiocciola tangenzialmente, senza alcuna discontinuità. Ciò consente di raggiungere un valore DN pari a 130.000 e velocità di avanzamento fino a 1,8 volte superiore rispetto a quella delle altre viti a ricircolo di sfere. La tecnologia Caged Ball_ impedisce l’attrito tra le sfere e migliora il momento torcente della vite a ricircolo di sfere e garantisce, inoltre, una netta riduzione della variazione della coppia torcente anche con carichi molto elevati, nonché migliore coppia di spunto. Sensibile anche la riduzione della rumorosità del sistema, cui concorre l’ottimale ingresso tangenziale dei ricircoli nei canali della chiocciola. Inoltre il sistema di lubrificazione garantisce intervalli di manutenzione più lunghi. La vite HBN è disponibile anche con diametro esterno dell’albero 80 – 100 e 120 mm.

Protezione “totale” e affidabile
per le guide lineari
Per garantire il funzionamento ottimale delle guide lineari anche in condizioni di utilizzo particolare è importante dotarle di un sistema di tenuta affidabile.
Le guide devono essere protette sia all'interno sia all'esterno. Infatti, il lubrificante non deve fuoriuscire dalla parte interna del carrello, mentre le particelle di sporco non devono penetrarvi. Oltre alle tenute laterali e frontali tradizionali, THK offre una serie di optional che garantiscono la protezione totale dei sistemi di moto lineare. 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 nonché dai liquidi, sono ora disponibili in versione intercambiabile. Installabili separatamente senza necessità di smontare il carrello, questi elementi possono essere semplicemente introdotti per aumentare la durata del sistema o agevolmente sostituiti in caso di danneggiamento dovuto agli agenti esterni.
Grazie alla finestra di ispezione, è possibile verificare la quantità di olio presente nelle riserve di lubrificante del sistema QZ. La novità è data dal raschiatore laterale che, con le tenute frontali e la tenuta laminare, contribuisce alla tenuta totale del carrello. Il raschiatore metallico, inoltre, protegge le tenute frontali da eventuali danni provocati da agenti inquinanti di natura meccanica, come ad esempio i trucioli incandescenti. Un sistema di moto lineare di questo tipo garantisce protezione totale anche in situazioni d’uso particolarmente gravose, con formazione di polvere e scorie, e in condizioni di montaggio particolare a parete o rovesciato.                  

Diagnostica a sensori acustici per guide lineari e viti a sfere

Il nuovo sistema di diagnosi AE di THK consente, grazie ai sensori acustici di cui è dotato, di esaminare le guide lineari e le viti a ricircolo di sfere senza dover intervenire con operazioni di smontaggio preventivo. Con questo sistema di diagnosi, infatti, è possibile analizzare e riconoscere eventuali danni alle piste di ricircolo o condizioni di danneggiamento primario di altre parti. Il sistema utilizza sensori acustici che consentono una diagnosi semplice e veloce. L’acronimo AE sta per Acoustic Emission, cioè emissione acustica, e si riferisce alle onde sonore che accompagnano la deformazione plastica o l’avanzamento di cricche all’interno del materiale di un cuscinetto. Questo sistema misura le onde acustiche AE prodotte dal sistema di guida mentre è in movimento e può quindi stabilire le condizioni operative del sistema stesso analizzando le onde rilevate. Il risultato dell’analisi si ottiene, pertanto, in tempo reale. Dato che questo innovativo sistema di diagnosi non subisce l’influenza di vibrazioni meccaniche o di oscillazioni, è possibile analizzare separatamente componenti ad accoppiamento diretto. Deformazioni elastiche o cricche producono onde acustiche particolari che possono essere rilevate anche in presenza di altri rumori dovuti al normale funzionamento dei sistemi di moto lineare.

                           di Laura Seguso

                            Componenti Industriali  editore Publitec     giugno 2004