Cuscinetti in elementi a 4 punti di contatto con motore torque integrato

Cuscinetti elementi a 4 punti di contatto Franke LTD con motore torque integrato: la sinergia perfetta tra meccanica e controllo.

Nel mondo dell’automazione industriale, l’ottimizzazione dello spazio, l’aumento dell’efficienza energetica e la riduzione del numero di componenti sono diventati obiettivi imprescindibili. In questo contesto, la meccatronica ha favorito lo sviluppo di soluzioni sempre più compatte e intelligenti, capaci di unire funzionalità multiple in un solo elemento. I cuscinetti in elementi a 4 punti di contatto Franke LTD con motore torque integrato rappresentano una di queste soluzioni d’eccellenza, combinando le caratteristiche di un cuscinetto ad alta precisione con quelle di un motore sincrono brushless, il tutto in un’unità compatta e personalizzabile.

La tecnologia Franke: il principio dei fili di rotolamento incrociati

A differenza dei cuscinetti tradizionali, Franke ha sviluppato un sistema esclusivo basato su fili di rotolamento. Questa tecnologia prevede l’impiego di quattro fili temprati che fungono da piste di rotolamento, disposti in modo da ottenere un sistema a 4 punti di contatto in grado di supportare carichi provenienti da ogni direzione. Le sfere scorrono su questi fili, garantendo un appoggio stabile e una distribuzione equilibrata dei carichi.

Il vantaggio principale di questa configurazione è la versatilità geometrica: i cuscinetti Franke possono essere integrati in strutture realizzate con materiali e forme diverse garantendo sempre eccellenti prestazioni. La struttura leggera e compatta permette inoltre l’impiego in ambienti dove lo spazio è limitato e il peso rappresenta un vincolo critico.

Motore torque integrato: eliminare la trasmissione meccanica

L’integrazione di un motore torque brushless direttamente nella struttura del cuscinetto consente di eliminare tutti gli elementi meccanici interposti: non servono riduttori, cinghie, giunti o alberi. L’anello rotante del cuscinetto diventa direttamente il rotore del motore, mentre lo statore viene montato nella struttura fissa.

Questo approccio direct-drive migliora radicalmente il comportamento dinamico del sistema:

• Nessun gioco o backlash: fondamentale nelle applicazioni di posizionamento ad alta precisione;
• Risposta rapida ai comandi, grazie all’assenza di componenti elastici interposti;
• Riduzione dell’inerzia complessiva, migliorando l’efficienza energetica;
• Ridotta manutenzione, poiché non ci sono organi soggetti ad usura meccanica.

I motori torque Franke utilizzano magneti permanenti al neodimio ad alte prestazioni e avvolgimenti ottimizzati per ottenere una coppia elevata anche a basse velocità. L’integrazione di encoder (incrementali o assoluti) consente un controllo del movimento estremamente preciso, perfettamente compatibile con i moderni sistemi di gestione.

Applicazioni principali

I cuscinetti LTD con motore torque integrato trovano impiego in numerosi settori, grazie alla loro flessibilità e affidabilità:

• Robotica e cobotica: nei giunti di robot collaborativi o industriali, dove compattezza e leggerezza sono fondamentali;
• Macchine utensili: per tavole rotanti, assi di posizionamento e orientamento utensili ad alta precisione;
• Macchine di misura e metrologia: dove la stabilità termica e la ripetibilità sono requisiti essenziali;
• Linee di assemblaggio automatiche e sistemi pick & place: per garantire rapidità e ripetibilità in cicli produttivi intensivi;
• Tecnologie medicali e imaging: dove è richiesto un movimento fluido, silenzioso, veloce e privo di vibrazioni.

Un’area di applicazione in forte espansione è quella delle macchine per la produzione additiva, in particolare per il controllo dell’orientamento delle testine di stampa o dei piani rotanti su cui vengono costruiti i pezzi strato dopo strato.

Caratteristiche costruttive e personalizzazione

La gamma LTD è progettata per offrire massima flessibilità. Il cliente può scegliere tra diverse opzioni costruttive:

• Diametri da 100 mm fino a oltre 1800 mm;
• Versioni con raffreddamento passivo o attivo (aria o liquido);
• Materiali leggeri come alluminio per applicazioni dove il peso è critico;
• Materiali inox o speciali per ambienti aggressivi o settore alimentare/medicale;
• Encoder integrati (incrementali o assoluti);
• Configurazioni personalizzate in base a carichi, velocità e requisiti di controllo.

Ogni sistema è progettato per offrire un’interfaccia meccanica semplificata: il cuscinetto/motore può essere fissato direttamente sulla struttura della macchina, con facilità di montaggio e cablaggio.

Gestione termica ed efficienza

Uno degli aspetti più critici nelle applicazioni ad alta dinamica è la gestione del calore. Il riscaldamento del motore può infatti compromettere la precisione dimensionale e alterare le tolleranze, soprattutto nelle macchine di misura.

Franke ha previsto l’integrazione di sistemi di raffreddamento attivo che consentono di mantenere la temperatura del motore entro valori stabili anche in condizioni di utilizzo prolungato o sotto carichi ciclici elevati. Qualora le condizioni di utilizzo lo richiedano, i motori possono essere utilizzati anche con raffreddamento passivo, sfruttando la massa del cuscinetto e la convezione naturale per dissipare il calore generato.

L’efficienza globale del sistema è inoltre garantita dall’impiego di materiali a bassa isteresi magnetica e da un progetto che riduce al minimo le perdite parassite.

Vantaggi competitivi

Riassumendo, i principali vantaggi dei cuscinetti Franke LTD con motore torque integrato sono:

• Compattezza: combinano funzione portante e motrice in un’unica unità;
• Precisione: movimento fluido e posizionamento accurato;
• Efficienza: coppia elevata a basso consumo energetico;
• Modularità: ampia possibilità di personalizzazione;
• Manutenzione ridotta: assenza di trasmissioni meccaniche soggette a usura;
• Silenziosità: movimento continuo e privo di vibrazioni;
• Sicurezza: soluzioni adatte anche per robot collaborativi e ambienti medicali.

Conclusioni

Nel panorama dell’automazione avanzata, i sistemi meccatronici integrati rappresentano la nuova frontiera. I cuscinetti Franke LTD con motore torque integrato incarnano questa visione: un unico componente in grado di sostenere, muovere e posizionare con precisione, riducendo al minimo gli ingombri e massimizzando le prestazioni.

Per i progettisti che cercano una soluzione moderna, affidabile e personalizzabile, i sistemi LEL rappresentano un investimento strategico che unisce la qualità costruttiva tedesca all’innovazione meccatronica più avanzata.