Le viti a rulli possono essere considerate un’alternativa costosa alle tradizionali viti a ricircolo di sfere ma stanno rapidamente diventando la scelta di fatto per i produttori che cercano compattezza, precisione e prestazioni dinamiche superiori.
I sistemi industriali automatizzati come le celle di assemblaggio e le linee di produzione stanno riducendo le loro dimensioni. I produttori stanno cercando di rendere questi sistemi più compatti, richiedendo allo stesso tempo una maggiore affidabilità, un minore consumo energetico e livelli più elevati di precisione. I dispositivi elettronici che monitorano e controllano questi sistemi hanno un ruolo importante da svolgere, ma anche i componenti meccanici, i sistemi per il moto lineare come gli attuatori, per esempio e, come nell’elettronica, anche qui c’è bisogno di miniaturizzazione.
Tradizionalmente, i sistemi dotati di vite a ricircolo di sfere forniscono un movimento lineare relativamente economico e sufficientemente preciso per le macchine di produzione. Tuttavia tendono a essere ingombranti e questo è un problema per i progettisti che tentano di integrarli nelle configurazioni macchina più compatte di oggi. Inoltre, per le moderne macchine di produzione è necessario fornire una maggiore accuratezza di posizionamento alle alte velocità e ciò rappresenta una sfida per gli attuatori con vite a sfere che presentano limitazioni in termini di precisione e dinamica.
Vite a rulli, costosa sì ma più performante
Un’alternativa alla vite a ricircolo di sfere è la vite a rulli. Quest’ultima non solo è più compatta, ma è anche in grado di reggere carichi maggiori in relazione alle sue dimensioni, ottenendo al contempo una precisione di posizionamento considerevolmente migliore. Allo stesso tempo, una vite a rulli funziona a velocità e accelerazioni molto più elevate e fornisce una densità di potenza superiore, una migliore affidabilità e una maggiore durata.
Tutto questo ha un prezzo: il raggiungimento di queste performance superiori richiede metodi di lavorazione piuttosto costosi come la rettifica per ottenere accuratezze elevatissime. Le viti a rulli comprendono anche un numero maggiore di lavorazioni e componenti di precisione fra cui i profili a botte sui due fianchi del filetto dei rulli, un ingranaggio di sincronizzazione all’estremità di ciascun rullo e due corone dentate alle estremità della madrevite in cui impegnano.
È difficile ignorare la differenza di costo rispetto a un sistema tradizionale; i progettisti sono giustamente attenti ai costi, quindi convincerli ad acquistare componenti più costosi non è un compito facile. Ciò è particolarmente vero nel caso di una vite a rulli, che costa significativamente più di una vite a ricircolo di sfere. Tuttavia, se i vantaggi ingegneristici delle viti a rulli rispetto alle viti a sfere possono essere dimostrati, e dove la precisione e l’affidabilità non possono essere sacrificate, la vite a rulli diventa la tecnologia prescelta. Anche in molte applicazioni più leggere, l’investimento aggiuntivo alla fine sarà ripagato sotto forma di un consistente aumento della durata di servizio grazie alla maggiore capacità di carico.
Le viti a rulli possono essere un’alternativa costosa alle tradizionali viti a ricircolo di sfere, ma stanno rapidamente diventando la scelta di fatto per i produttori che cercano compattezza, precisione e prestazioni dinamiche superiori.
Possibili settori applicativi
Un esempio recente è un OEM dell’industria alimentare che è passato dalle viti a ricircolazione di sfere SKF SX alle viti a rulli planetari SKF Tipo SRC in una delle loro gamme di collettori pressurizzati. La capacità di carico, circa quattro volte superiore al sistema precedente, porta la durata di vita a tre anni a fronte di poco più che un mese: la durata di vita ottenibile è trenta volte superiore! Questo retrofit è stato effettuato con modifiche minime e utilizzando gli azionamenti e i controlli esistenti per ottenere tempi di ciclo più veloci e velocità operative più elevate oltre alla durata estesa.
La combinazione dei vantaggi offerti dalle viti a rulli è convincente e, nonostante il loro costo, ora vengono utilizzate in un’ampia varietà di applicazioni industriali, dai macchinari per lo stampaggio di materie plastiche alla produzione di microchip, dalle applicazioni offshore sino alle camere bianche. Per i motivi detti e per offrire costi accettabili associati a tempi di consegna più brevi, SKF offre una gamma di viti a rulli cosiddetta ‘Preferred Range’. Questa gamma comprende le dimensioni più frequentemente utilizzate delle viti a rulli satelliti e a ricircolazione di rulli, madreviti di dimensioni standard e viti fabbricate secondo le specifiche del cliente.
La straordinaria capacità di carico delle viti a rulli è utilizzata vantaggiosamente nelle macchine per lo stampaggio a iniezione; per esempio, le viti a rulli planetari Ultra Power SKF taglia 120 mm, generando forze che superano i 500kN, possono esercitare una forza di compressione fra gli stampi di 2200 tonnellate. L’affidabilità e la capacità di carico delle viti a rulli sono anche sfruttate nelle applicazioni aerospaziali in cui forniscono l’attuazione necessaria per le parti mobili di controllo del volo come i flaps.
Grazie alla loro elevata accuratezza e ripetibilità, le viti a rulli sono ora ampiamente utilizzate anche nelle celle di assemblaggio automatizzate per operazioni che richiedono un movimento lineare preciso e ripetibile come l’incollaggio, la rivettatura e la saldatura. Un ulteriore esempio di applicazioni di precisione è il loro uso nelle unità elettromeccaniche dei lettini per radioterapia. Questi devono essere posizionati con estrema precisione per garantire che i pazienti ricevano dosi di radiazioni correttamente mirate.