La vite con chiocciola idrostatica - Romani Components

InformazioniTecnicheViti idrostatiche e il lorocorrispondente sostentamentoHydrostatik dalla Hyprostatik ®I vantaggi di un azionamento innovativo

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.deIndice1.Viti con chiocciole idrostatiche oaricircolo di sfere? 42. Modi di esecuzione degli azionamenti idrostatici 42.1 Capacità di carico radiale della chiocciola idrostatica 42.2 Viti idrostatiche con doppio appoggio 42.3 Chiocciole o viti rotanti? 42.4 Modi di fissaggio della chiocciole per viti rotanti? 52.5 Azionamenti per elevate velocità lineari 5(con passo maggiorato e/o alti giri di rotazione)3.Vantaggi grazie al impiego del nostro regolatore PM 54. Condizioni costruttivi 64.1 Alimentazione d’olio e il ritorno dalla chiocciola idrostaticaverso la centralina idraulica 64.2 Irreversibilità 64.3 Spazi e ingombri 64.4 Sicurezza Crash 65. Dati tecnici 65.1 Dimensioni d’ingombro principali e dati tecnici 65.2 Dimensioni d’ingombro della chiocciola flangiata 75.2.1 Chiocciola flangiata con flangia di attacco rotonda 75.2.2 Chiocciola flangiata con flangia di attacco quadrato 85.3 Capacità di carico e rigidità 95.4 Valori di alimentazione d’olio, perdite di resa, e giri su alcuni esempi 96. Impiego e montaggio delle viti con chiocciole idrostatiche 96.1 Consegna degli avanzamenti a vite 96.2 Montaggio della chiocciola idrostatica 106.3 Istallazione e allineamento del avanzamento idrostatico 106.4 Tolleranze di Istallazione dei sistemi di avanzamento idrostatico 107. Sostentamento idrostatico per sistemi di avanzamento con viti 117.1 Sostentamento per viti di avanzamento con 4 regolatori 117.2 Sostentamento per viti di avanzamento con 8 regolatori 128.La vite con chiocciola idrostatica nel confrontorispetto al motore lineare e alla vite a ricircolo di sfere 16Vantaggi rispetto alla vite a ricircolo di sfere 14Viti idrostatici 14Sostentamento idrostatico per viti 15La vite con chiocciola idrostatica nel confronto 16rispetto al motore lineare e alla vite a ricircolo di sfere 163

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.de1.Viti con chiocciole idrostatiche oaricircolo di sfere?Utilizzando azionamenti con vite a ricircolo di sfere, a causadel moto delle sfere con cambio direzionale e dei errori diforma e tolleranze delle piste delle sfere presenti anchesulle viti a ricircolo di precisione, ogni spostamento – purpiccolo – è caratterizzato da momenti torcenti che varianonotevolmente. Inoltre i cambi direzionali delle sfere creanovibrazioni, le quali si sentono soprattutto a velocità elevatecome rumore classico delle viti a ricircolo.La vite a ricircolo di sfere è caratterizzata da unosmorzamento molto ridotto ed è soggetta ad usura, questocausa differenze di attrito, rigidità e salti di coppie nelmomento di inversione del moto. A causa di questelimitazioni fisiche non si possono realizzare alteaccelerazioni e nemmeno giri elevati nonché movimentioscillanti con durate vita accettabili. Dovuto al precaricodella chiocciola si manifesta un notevole salto di coppiatorcente ad ogni cambiamento di moto. La coppia d'attritodella chiocciola a ricircolo a sfere varia a causa dell'ingressoe dell'uscita delle singole sfere.A causa di questo discontinuità della coppia torcente e dellasua continua variazione la realizzazione di spostamentiprecisi con percorsi molto piccoli, e movimenti con velocitàmolto basse sono possibili in modo limitato. Per risolveredefinitivamente tutte queste problematiche, e statosviluppato il progetto di una vite di avanzamento conchiocciola idrostatica. Questa chiocciola si distingue per ilsuo eccellente smorzamento, assenza di usura, bassissimocoefficiente d'attrito – quasi proporzionale al numero digiri–eilsuomotoestremamente silenzioso. Inoltre grazieal suo principio idrostatico, si evitano i dannosi salti dicoppia torcente nel attimo di inversione del movimento, equindi si ottengono elevatissime precisioni diposizionamento e traiettorie di percorso. La rigidità dellachiocciola può essere scelta a richiesta decisamente piùalta rispetto ad una chiocciola a ricircolo di sfere.Come profilo della chiocciola idrostatica è stato scelta unaforma trapezoidale con angolo dei fianchi di 20°. Tramite lascelta del diametro idoneo del filetto della vite, il numero deipassi portanti della chiocciola, della pressione del olio, lasua viscosità e della sua portata si può adattare la viteidrostatica alle più svariate richieste d'utilizzo con lespecifiche richieste di rigidità, numero di giri e carico.2.2.1Modi di esecuzione degli azionamenti idrostaticiCapacità di carico radiale della chiocciola idrostaticaLe chiocciole idrostatiche sono dotato per ogni passo delfiletto di 4 tasche idrostatiche. Grazie al angolo dei fianchidi 20° la vite viene radialmente centrata della chiocciola.Viti con questa caratteristica hanno un campo d'impiegomolto universale, così essi si prestano anche per viti„a sbalzo”, viti lunghi, e per elevate velocità di rotazione.2.2Viti idrostatiche con doppio appoggioViti di azionamento assi sono normalmente previste di unappoggio imbrigliato e l'altro lato (opposto) consostentamento scorrevole. A causa della differenza didistanza tra appoggio fisso e chiocciola l'elemento vite diazionamento risulta poco rigido. Per aumentare la rigiditàdi questi viti – soprattutto nei casi di viti lunghi –eperottenere una rigidità costante lungo tutto il percorsodella vite stessa, i viti possono essere montati con precaricoa tensione. Questo precarico deve essere contrastato daicuscinetti posti alle due estremità della vite.Dato che la forza di trazione dipende molto dalla condizionetermica della vite, e dei altri parti circostanti dellamacchina, questi cuscinetti possono essere sovraccaricati edanneggiati. Onde evitare questo, si consiglia di raffreddarel'olio idrostatico a temperatura ambiente oppure alcunigradi °C in meno. In alternativa si potrebbe passare alsistema con chiocciola rotante e vite fissa, come vienedescritto nel paragrafo 2.3. In questo caso i cuscinetti alleestremità sono protetti da sovraccarico.2.3Chiocciole o viti rotanti?Una ragione per l'utilizzo delle viti di azionamento conchiocciola rotante sono i precedentemente descrittivantaggi concettuali nei casi di viti con doppioimbrigliamento.Un secondo motivo si evidenzia nelle applicazioni altamentedinamiche con viti molto lunghi, in questi casi la masserotante può essere notevolmente ridotta grazie al impiegodi una chiocciola rotante. Questa applicazione risultavantaggiosa solo con viti di lunghezza maggiore aca. 1500 mm.4

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.deUn terzo, non meno importante, motivo per la scelta di unachiocciola rotante, è che grazie a questa variante tecnica siriescono ad evitare gli oscillazioni flettenti tipici delle vitilunghi e/o velocemente rotanti, in particolare a regime deiloro numero di giri critici. Alternativamente la chiocciolaidrostatica rotante può essere azionata da un motore conalbero cavo oppure tramite un motoriduttore per adattare igiri motore a giri della chiocciola. La chiocciola idrostaticarotante è dotata di un cuscinetto integrato e richiede unaaggiuntiva alimentazione olio in esecuzione rotante. Permotivi di spazio e costi raccomandiamo di utilizzareazionamenti con viti rotanti dove possibile.2.4Modi di fissaggio della chiocciole per viti rotanti?Viti di azionamento idrostatiche sono disponibili in generalecon chiocciole flangiate: due semi-chiocciole unilaterali euna flangia distanziale vengono montate insieme perottenere l'unità chiocciola idrostatica funzionante. Ledimensioni delle due semi-chiocciole così come lo spessoredella flangia distanziale non possono essere modificate,comunque è possibile adattare la sagoma esterna dellaflangia distanziale per andare incontro alle esigenze delcliente.Per esempio si può scegliere una flangia a sezionequadrilatero oppure rotondo (vedi figura 1; 2).Per quanto riguarda la taglia con diametro nominale 50, laquale viene maggiormente utilizzata, è prevista unachiocciola in esecuzione standard (vedi figura 1) dove lospazio a disposizione è sufficiente, e in più per gli spaziristretti c'è la versione compatta (vedi figura 2).Le chiocciole idrostatiche si distinguono dal fatto che iregolatori che determinano la portata d'olio delle tascheidrostatiche sono integrate nella chiocciola stessa, in altreparole l'utilizzatore deve solamente disporre di unaalimentazione d'olio alla chiocciola. Queste chiocciolepossono reggere forze radiali relativamente basse, peresempio il peso della vite nel montaggio orizzontale.2.5Azionamenti per elevate velocità lineari (con passo maggiorato e/o alti giri di rotazione)Le viti di azionamento idrostatiche con passo standard – nelcaso di una vite con diametro nominale di 50 mmcorrisponde a 10 mm – sono state progettate per unavelocità massima del carrello di 30 m/min (con viti corte sipossono realizzare velocità ancora molto più elevateutilizzando oli con viscosità basse).Se si richiedono velocità lineari molto elevate, si utilizzanopassi maggiori, questi però richiedono, a parità delle forzedi avanzamento, coppie maggiori ai motori assi.Inoltre a causa del rapporto meno idoneo tra motore asse ecarrello si manifestano piccole imprecisioni diposizionamento e di controllo del percorso.Come servizio aggiuntivo possiamo fornire l'ottimizzazionedel progetto non solo della vite idrostatica, ma anche ditutto l'asse di avanzamento con il calcolo del numero di giricritici, determinazione delle coppie necessarie tenendoconto dei forze di lavorazione, accelerazione e di gravitàfino ad un suggerimento del motore stesso.3.Vantaggi grazie al impiego del nostro regolatore PMGrazie ad alcune caratteristiche costruttive del nostroregolatore PM si raggiunge una rigidità 4-5 volte maggiorerispetto ad una corrisponde soluzione tecnica alimentata datubi capillari. Visto che 90% della pressione pompa puòessere utilizzata come massima pressione della tascaidrostatica, è possibile, in casi di carico massimo, ottenereun delta di pressione tra le tasche del lato sinistro e destrodella chiocciola di ca. 80% della pressione pompa. Soltantodopo lo sviluppo del nostro regolatore era quindi possibile,con ragionevoli alimentazioni d'olio, realizzare vitiidrostatiche con elevate rigidità e capacità di carico, comequelle che possiamo attualmente offrire.5

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.de4.4.1Condizioni costruttiveAlimentazione d’olio e il ritorno dalla chiocciola idrostatica verso la centralina idraulicaI regolatori PM per l'alimentazione delle singole tascheidrostatiche sono integrate nella chiocciola stessa.L'utilizzatore deve solamente disporre di una alimentazioned'olio alla chiocciola e non deve installare nessun altrodispositivo di regolazione.Normalmente le viti di avanzamento sono disposte nelcarrello da movimentare sotto le relative protezioni. Inquesti casi l'olio può uscire ad entrambe i due lati dellachiocciola.In molti casi però, soprattutto con viti che giranovelocemente, la libera fuoriuscita dell'olio non può essereaccettata. Per questi casi è stato sviluppata una appositaguarnizione, tramite la quale non si raggiunge una perfettatenuta, ma comunque una notevole riduzione del flussod'olio a una piccola perdita. Al momento non ci sono dati asufficienza per dare una stima di vita di questa guarnizione.Visto che la vite idrostatica è priva di usura, e ogniguarnizione e comunque un pezzo di usura per definizione,nel nostro caso la sua sostituzione non è neanche tantofacile, raccomandiamo dove possibile rinunciare alla suaapplicazione.4.2IrreversibilitàA differenza rispetto alle viti a ricircolo di sfere, le vitiidrostatiche con passo normale si distinguono dal loroeffetto di irreversibilità pochi istanti dopo che la loroalimentazione d'olio viene interrotta. Questo fenomenorisulta particolarmente vantaggioso soprattutto nelleapplicazione con viti verticali nel momento di montaggio eriparazione. Se le viti idrostatiche sono dotate anche concuscinetto idrostatici, questa irreversibilità si estendeanche alle viti con passo maggiorato, dato che anchel'attrito dei cuscinetti aumenta notevolmente in questocaso.4.3Spazi e ingombriPer motivi costruttivi delle viti idrostatiche e dei regolatoriPM integrati nella chiocciola, essa richiede uno spaziomaggiore rispetto a quello di una vite a ricircolo di sfere.Malgrado ciò sono state ottenute dimensioni d'ingombrodella chiocciola compatta (vedi figura 2), analoghe rispettoal diametro di una corrispondente chiocciola a ricircolo.Quindi un canale rettangolare previsto per il montaggio diuna vite a ricircolo di sfere permette normalmente anchel'utilizzo di una chiocciola idrostatica. Questo vale inmaniera generica anche per le altre taglie di viti. Laposizione di lavoro della vite idrostatica è indifferente.4.4Sicurezza CrashLe viti idrostatiche sono concepite, che nel caso di Crash,quindi con il carrello che urta qualcosa, possono esseresovraccaricate per un breve attimo, senza che ci sia contattotra vite e chiocciola. Grazie a questa particolarità si evitanodanni del sistema di avanzamento.Per sbloccare una situazione di quel genere, non si deveassolutamente svitare la vite dalla chiocciola. Piuttostobisognerebbesmontareipezziincastrati.5.5.1Dati tecniciDimensioni d’ingombro principali e dati tecniciNella tabella 1 sono state riassunti i dati delle diverse taglie.I carichi indicati tengono conto di una riserva di carico del50% e di una pressione massima del pompa di 80 bar. In casiparticolari sono possibili pressioni fino a 160 bar, e quindicarichi raddoppiati. Il massimo numero di passi utili nellachiocciola, come indicato nella stessa tabella, è realizzabilesolo con passo normale.6

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.deTabella I: Dimensioni e dati tecnici degli avanzamenti idrostaticiDiametro nominale della vite 40 50 63 80 100 125 160 200Diametro esterno filetto mm 40 52 65 80 100 128 160 200Diametro fondo filetto mm 27.3 36 45 55.5 70.5 88 112 140Diametro interno chiocciola mm 28 37 46 57 72 90 114 142Passo normale mm 8 10 12 15 18 25 25 28Passo maggiorato I mm 16 20 25 25 30Passo maggiorato II mm 25 30 40 40 50Angolo fianchi ° 20 20 20 20 20 20 20 20Mass. Numero dei giri con passo normale 5 5 6 6 6 6 6 6Superficie utile / passo2cm 4.9 8.1 13.5 18.7 28.5 47.4 74.6 118.8Sezione vite (nocciolo) cm 25.9 10.2 15.9 24.2 37.9 60.8 98.5 154Mass. capacità di caricocon 80 bar / passo* kN 2.2 3.7 6.0 8.4 12.8 21.3 32.6 49Mass. capacità di carico con 80 barmass. numero di filetti* kN 11 18 36 50 77 128 200 320*) con 50% di riserva di caricoViti realizzate / possibili per carichi elevatiNumero di giri filetto 4 6 6 6 6 6 6Pressione pompa bar 120 160 160 160 160 160 160Mass. capacità di carico kN 25 85 120 175 300 460 7505.2Dimensions of the flange nuts5.2.1 Flange nut with round fastening flangeNella figura 1èrappresentata la chiocciola flangiata conflangia rotonda (senza guarnizione) in maniera schematica.Nella tabella II si trovano i corrispondenti dimensioniprincipali. I valori per le dimensioni D3, D4 XeEpossonoessere adattati individualmente a richiesta del cliente. Ledimensioni indicate in corsivo così come le dimensioni disagoma della chiocciola flangiata riferito ai diametronominali delle viti d=100 bis 200 mm non sono vincolanti.Figura 1:Chiocciola idrostatica con flangia rotonda7

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.deTabella II: Dimensioni delle chiocciole secondo figura 1(non vincolanti per diametri nominale da 100 a 200)Diametro nominale della vite mm 40 50 65 80 100 125 160 200D1 mm 40 52 65 80 100 128 160 200Passo normale mm 8 10 12 15 18 25 25 28Passo maggiorato mm 16 20 25 25 30Passo elevato mm 25 30 40 40 50D2 mm 85 110 125 150 185 225 270D3 mm 110 150 160 190 230 270 335D4 mm 97.5 130 142 170 205 245 300A mm 73 62.5 85 85 90 125 160B mm 20 25 30 40 50 60 80E mm 6.6 9 9 11 13 13 17X Stk. 6 6 8 8 8 12 125.2.2 Flange nut with square fastening flangeNella figura 2èrappresentata la chiocciola flangiata conflangia quadrata (senza guarnizione) in manieraschematica. Nella tabella III si trovano le corrispondentidimensioni principali. I valori per le dimensioni C, F, XeEpossono essere adattati individualmente a richiesta delcliente. Le dimensioni indicate in corsivo così come ledimensioni di sagoma della chiocciola flangiata riferito aidiametri nominali delle viti d=100 bis 200 mm non sonovincolanti.Figura 2:Chiocciola idrostatica con flangia quadrataTabella III: Dimensioni delle chiocciole secondo figura 2(non vincolanti per diametri nominali da 100 a 200)Diametro nominale della vite mm 40 50 50 65 80 100 125 160 200D1 mm 40 52 52 65 80 100 128 160 200Passo normale mm 8 10 10 12 15 18 25 25 28Passo maggiorato mm 16 20 20 25 25 30Passo elevato mm 25 30 30 40 40 50D2 mm 85 100 110 125 150 185 225 270A mm 73 70 62.5 85 85 90 125 160B mm 20 25 25 30 40 50 60 80C mm 85 108 120 140 165 200 240 280F mm 73 94 100 120 140G mm 64 70 100 90 105110/175 150/210 180/250175/110 210/150 250/180E mm 6.6 9 11 11 13 13 17 17X Stk. 4 4 4 4 4 8 8 88

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.de5.3Capacità di carico e rigiditàNella tabella IV sono stati indicati i possibili carichi e rigiditàtenendo conto di una pressione pompa di 80 bar, chiocciolacon 6 giri di filetto e 50% di riserva di carico. Perconfigurazioni simili si possono stimare i relativi valori inmaniera proporzionale alla pressione pompa e numero di girifiletto della chiocciola. I corrispondenti valori di rigiditàinvece possono essere approssimati solo grossolanamente erichiedono quindi un calcolo più preciso.Tabella IV: Capacità di carico e valori di rigidità delle chiocciole con 80 bar di pressione pompa,50% di riserva di carico e 6 giri di filetto portantiDiametro nominale della vite mm 40 50 65 80 100 125 160 200Mass. capacità di carico kN 11 18 36 50 77 128 200 320Rigidità assiale kN/µm 1.2 2.5 4.5 6 9.5 15 25 405.4Valori di alimentazione d’olio, perdite di resa, e giri su alcuni esempiNella tabella V sono riportati alcuni esempi con relativi datitecnici, p.e. portata d'olio necessaria, il tipo d'olio, ilriscaldamento d'olio, la quantità di perdite di potenza congiri zero e alla massima velocità di rotazione.Tabella V: Dimensioni e dati tecnici degli avanzamenti idrostaticiDiametro nominale della vite 50 50 50 80 160Mass. numero di giri-1min 2000 3250 3333 1000 160Passo filetto mm 10 20 30 25 25Mass. velocità lineare (rapido) m/mm 20 65 100 25 4Filetti portanti destra 5 4 3 5 6Filetti portanti sinistra 3 4 3 2 41)Mass. capacità di carico destra kN 10 10 10 50 5001)Mass. capacità di carico sinistra kN 5 10 10 15 320Rigidità della chiocciola N/µm 1250 1000 1000 1500 4000Pressione pompa bar 50 63 63 100 160Tipo di olio VG32 VG22 VG22 VG68 VG100Portata richiesta a 40 °C (T olio) l/min 1.3 2.8 2.8 4.7 5.8Perdite d’attrito nella chiocciola allamass. velocità di rotazione W 90 180 180 160 68Mass. delle perdite di potenza (pompa + attrito)a giri zero W 145 390 390 1050 2000alla mass. velocità di rotazione W 235 570 570 1210 2070Riscaldamento d’olioa giri zero °C 4.2 5.2 5.2 8.2 11.8alla mass. velocità di rotazione °C 10.5 12.0 12.0 14.0 13.01)con 50% di riserva di carico2)con 26% di riserva di carico e Tmax=32 °C (olio)6.6.1Utilizzo e montaggio delle viti con chiocciole idrostaticheConsegna degli avanzamenti a viteIn assenza di alimentazione d'olio, quindi anche durante iltrasporto, la chiocciola ha del gioco rispetto alla vite. Indirezione assiale, il gioco è circa 30-70 µm, in base aldiametro della vite, mentre il gioco radiale risulta diconseguenza dall'angolo di 20° e quindi varia da ±46 µmfino a ±107 µm. Onde evitare danni durante il trasporto,chiocciola viene separata dalla vite, e quindi essa deveessere poi rimontata.9

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.de6.2Montaggio della chiocciola idrostaticaDato che non ci sono pezzi sciolti nella chiocciola, il suomontaggio sopra la vite può essere fatto relativamentefacile, è sufficiente inserire la vite nella chiocciola. Per nondanneggiare durante questa fase la chiocciola, bisognacalzare sopra la parte della vite che verrà introdottoall'inizio una boccola di plastica, con diametro esternoappena più piccolo del diametro interno della chiocciola,vedi figura 3. Grazie a questa boccola, la vite vienesufficientemente bene centrata nella chiocciola.Per viti con un diametro nominale sopra di 80 mm,raccomandiamo inoltre l'applicazione di una appositaflangia di plastica, vedi sempre figura 3. Entrambe i pezzisono disponibili da noi. Nel momento di avvitare la vite nellaseconda metà della chiocciola, bisogna tirare la vite via dellachiocciola – quindi verso l'operatore – e poi avvitarelentamente senza ogni sforzo.Chiocciole per viti con diametro maggiore di 100 mm sono damontare in maniera verticale da sotto mentre la vite stessarimane appesa.Ogni chiocciola viene accoppiata ad una determinata vite.Solo viti e chiocciole appaiate possono essere montateinsieme. Inoltre ognuno dei 2 fianchi portanti dellachiocciola sono abbinate al corrispondente fianco dellavite. La chiocciola deve quindi essere montato solamentenelladirezioneindicataneldisegnorelativo.La chiocciola è comunque contrassegnata dal foro dialimentazione d'olio. Tante volte si riconosce la posizionecorretta della chiocciola grazie alla sua sagomaasimmetrica.Ogni sistema di avanzamento a vite idrostatica vieneaccompagnato dal suo relativo disegno di commessa.Kunststoff-HülseKunststoff-FlanschFigura 3:Attrezzi di aiuto per il montaggio6.3Istallazione e allineamento del avanzamento idrostaticoCome già descritto precedentemente, la chiocciola ha delgioco rispetto alla vite in assenza di alimentazione d'olio. Lavite con chiocciola idrostatica quindi non può essereutilizzata, come nel caso di viti con chiocciola a ricircolo disfere, come strumento ausiliario per allinearla alle guide discorrimento. Il suo allineamento e da eseguiremeccanicamente in assenza di alimentazione d'olio. Se leguide sono del tipo idrostatiche questo allineamento (inmaniera centrico rispetto alla vite) è da fare con il carrellosollevato.6.4Tolleranze di istallzione dei sistemi di avanzamento idrostaticoLe tolleranze di montaggio dei sistemi di avanzamentiidrostatico sono comparabili a quelli delle classiche viti aricircolo a sfere (in classe precisa). Le tolleranze vincolantisono indicati nelle rispettivo disegno correlato all'ordinedella vite stessa. Valori indicativi vengono illustrati nellafigura 4.10

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.deToleranz bei FlanschausführungToleranz bei FußausführungFigura 4:Tolleranze di montaggioGewindespindelmittehydrostatische MutterGewindespindelmittehydrostatische MutterBefestigungsblock7.Sostentamento idrostatico per sistemi di avanzamento con vitiIl sostentamento idrostatico offre molti vantaggi rispetto ai comunemente usati cuscinetti con corpi volventi.Vantaggi dei sostentamenti idrostatici di viti di avanzamento:Durata di vita illimitata in assenza di contatto fisicoAccelerazione illimitataNessun salto di coppia nel momento di inversione di motoFunzionamento a continuo inversione di moto in alta frequenza possibile senza nessun limiteSmorzamento assiale moltiplicatoPer viti in alta velocità di rotazione7.1Sostentamento per viti di avanzamento con 4 regolatoriI sostentamenti per viti di avanzamento con 4 regolatori dispongono di tre tasche radiali e una tasca assiale.Questo tipo di sostentamento può reggere forze in direzione radiale e assiale, però non regge nessuna coppia.Vantaggi dei sostentamenti idrostatici di viti di avanzamento con 4 regolatori:Prezzo d'acquisto convenienteDimensioni molto compatteNessun trasferimento di coppia sulla vite idrostaticaFigura 5:Sostentamento idrostatico con 4 regolatori11

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.deTabella VI: Dimensioni sostentamento con 4 regolatoriG mm 88 110D1 mm 25 30D2 mm 71 85D3 mm 80 100D4 mm 50 50A mm 15 15B mm 57 52G mm 88 110C mm 8 9E mm 10 10F mm 90 86H mm 116 138Ws2cm 22.6 34.4Wv2cm 24.9 36.17.2Sostentamento per viti di avanzamento con 8 regolatoriI sostentamenti per viti di avanzamento con 8 regolatori dispongono di 2 coni con sostentamento idrostatici, realizzaticon 4 tasche idrostatiche a 90 °C, contrapposti.Questo tipo di sostentamento può reggere forze in direzione radiale e assiale e anche coppie.Vantaggi dei sostentamenti idrostatici di viti di avanzamento con 8 regolatori:Utilizzabili per viti „a sbalzo” (senza cuscinetto d'appoggio)Si applica in maniera eccezionale per viti lunghiCompensazione di freccia tramite sostentamento di coppieFigura 6:Sostentamento idrostatico con 8 regolatoriTabella VII: Dimensioni sostentamento con 8 regolatoriG mm 125 125 135 135 135D1 mm 30 40 30 40 50D2 mm 62 62 72 72 72D3 mm 90 90 100 100 100A mm 8 8 8 8 8B mm 54 54 54 54 54C mm 8 8 8 8 8E mm 70 70 70 70 70F mm 95 95 112 112 112H mm 153 153 163 163 163W2cm 31 34 45.2 45.2 3312

I vantaggi di????????????????????????????????Hydrostatik dalla Hyprostatik ®I vantaggi di un azionamento innovativo13

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.deViti idrostaticiVantaggi rispetto alla vitea ricircolo di sfereParticolarità tecnicheprivo di usura, in assenza di contatto fisiconessuna perdita di precisione, anche con impiegoprolungato sotto pieno carico a velocità massimaassenza di attrito a basse velocitànessun salto di coppia d'attrito nel momento diinversione del mototrasmette piccolissimi movimenti di rotazionenessun effetto di stick-slip a basse velocitànessuna oscillazione della coppia d'attrito dalmovimento delle sferepiù elevata rigidità assiale rispetto alle viti a ricircolodi sferesmorzamento moltiplicato, miglioramento dellesuperficie lavorate e durata utensilenessuna oscillazione dovuto al movimento delle sfereidoneo anche per elevate velocità e accelerazionialternativa economica rispetto al motore lineare, conriscaldamento inferiore, smorzamento eccellente eevitando i problemi degli trucioli sul magnetepermanentetrasformazione ultraprecisa del movimento rotatorioin lineare, p.e. per avanzamenti a vitechiocciola con sostentamento idrostatico senza sfereregolazione integrale delle portate d'olio, richiede unsolo allacciamento idraulico, nessuna regolazioneelettronicale dimensioni d'ingombro sono simile a quelle delleviti a ricircolo di sferele due estremità della vite possono essere eseguitesecondo le esigenze del clienteLa chiocciola idrostatica può essereadattato a:carichi assiali in entrambe le direzionimassima velocità di rotazionerigidità desiderata14

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.deSostentamento idrostatico per VitiVantaggi rispetto aicuscinetti con corpi volventiParticolarità tecnicheprivo di usura, in assenza di contatto fisiconessuna perdita di precisione, anche con impiegoprolungato sotto pieno carico a velocità massimaassenza di attrito a basse velocitànessun salto di coppia d'attrito nel momento diinversione del mototrasmette piccolissimi movimenti di rotazionenessun effetto di stick-slip a basse velocitànessuna oscillazione della coppia d'attrito dalmovimento delle sferesmorzamento moltiplicato, miglioramento dellesuperficie lavorate e durata utensilericevimento di forze assiali e radiali così come dellecoppieidoneo per sostentamento unilaterale della vitesostentamento ultrapreciso della vitesistemazione delle tasche idrostatiche in posizione„O” su un doppio cono.regolazione integrale delle portate d'olio, richiede unsolo allacciamento idraulico, nessuna regolazioneelettronicatutti gli allacciamenti sul piano della flangiatipi di guarnizione unilaterale a scelta con ariapressurizzata oppure a strisciamentoIl sostentamento idrostatico può essereadattato a:carico assiale e radiale così la coppiamassima velocità di rotazionerigidità desiderateviscosità e temperatura del olio15

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.deLa vite con chiocciola idrostaticanel confronto rispetto al motore lineare e alla vite a ricircolo di sfereGli svantaggi, ormai conosciuti degli azionamenti assitramite viti a ricircolo di sfere, hanno portato allosviluppo sia dei motori lineari sincroni sia delle viti conchiocciole idrostatiche Fa. HYPROSTATIK Schönfeld GmbHconaltacapacitàdicaricoeprivediusura.Qui di seguito è presentato la vite con chiocciolaidrostatica nel confronto con il motore lineare e la vite aricircolodisfere.Dopo l'euforia iniziale durante la fase delle primeapplicazioni dei motori lineari è arrivato il momento dianalisi sobria e tante volte anche la delusione da parte deiprimi utilizzatori e applicatori, nel frattempo tutte lechiocciole idrostatiche continuano a lavorare in centinaia diesemplari, spesso montate in macchine che girano 24 ore su24 ormai da più di sette anni, garantendo sempre la stessamassima precisione e affidabilità.1.La chiocciola idrostaticaIn maniera analoga alla vite a ricircolo di sfere, la chiocciolaidrostatica trasforma il moto rotatorio di un motore asse inun movimento lineare. La chiocciola della vite idrostatica èsospesa su un velo d'olio ed è così completamente priva diusura. Tramite la regolazione della portata nei regolatoriPM, lo spessore del velo d'olio è mantenuto costanteindipendentemente dal carico e dalla velocità. La chiocciolaidrostatica è inoltre priva di gioco, molto rigida e ha unbassissimo coefficiente d'attrito. Negli spostamenti a bassavelocità, per esempio nella fase di posizionamento fine,l'attrito è pressoché zero. La precisione di posizionamento,il minimo spostamento possibile così come la più bassavelocità di avanzamento dipendono ormai soltanto dalsistema di misura e dal relativo controllo. Alla presenza dicarichi dinamici la chiocciola idrostatica ha l'effetto di uneccellente smorzatore di vibrazioni. Data l'assenza dicontatto tra le parti la chiocciola idrostatica si muove insilenzio. Inoltre non ci sono vibrazioni analoghe alla vite aricircolo di sfere. Il sistema „chiocciola idrostatica” èdisponibile con vite o chiocciola rotante, le taglie partono dadiametri 40 fino a 160 mm, previste per carichi assiali da 10fino a 300kN, velocità lineari possibili fino a 120 m/min, inlunghezze finoa4metriconpassi diversi e ovviamente conle code delle viti personalizzate a richiesta del cliente. Lechiocciole idrostatiche sono completate dalle boccoleidrostatiche (assiale/radiale oppure solo radiale) e dalleguide idrostatiche.2.Basi fisiciL'energia elettrica può essere convertita in modo moltoefficace in energia meccanica con bassi carichi e velocitàelevate. Classicamente si utilizzano per avanzamentielettrici motori asse con elevate velocità di rotazione,abbinati a viti di trasmissione per la generazione di velocitàlente con alta spinta di avanzamento del relativo carrello. Inquesto modo si trasmette la forza elettromotrice con unaleva notevole sul carrello. Avendo a disposizione degliorgani di trasmissione di alta qualità si può anche spostare ilcarrello con spinte basse in maniera molto sensibile.16

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.deNei casi di applicazione del motore lineare è abbandonatoquesto principio. Per generare le grandi forze dirette dispinta, bisogna a loro volta generare grandi e potenti campimagnetici. Per ottenere ciò ci vogliono forti correnti elettricie/o bobine con alta induttanza. Perché ogni bobina in unqualsiasi circuito elettrico corrisponde ad una „massaelettrica”, bisogna prevedere una continua accelerazionealternata di questa grossa „massa elettrica” nei casi dicambiamenti dei carichi dinamici, anche se il carrello devesolo mantenere la sua posizione. Anche se si utilizzanotensioni molto elevate per la modifica del flusso magnetico,resta il fatto che la forza del motore non è una costante, marisulta una funzione del tempo.Questo problema sussiste nel sistema „vite ditrasmissione/motore rotativo” in maniera decisamente piùridotta, perché le correnti elettriche da gestire per alcunidecimali più piccoli rispetto a quelli del motore lineare.3.La rigidità con carico statico e dinamicoLa rigidità del motore lineare dipende esclusivamente dalcircuito di regolazione di posizionamento del suoazionamento insieme alla indispensabile riga ottica. Senzaquesto circuito la rigidità del motore lineare è uguale a zero.Nei casi di carichi statici la rigidità del motore linearediventa infinito. Questo vale però anche per la vite conchiocciola idrostatica controllata tramite riga ottica.La rigidità „dinamica" del motore lineare è a causa di perditedi tempo nella misurazione di spostamento, tempi direazione del controllo e il tempo di variazione di campimagnetici piuttosto bassa. Secondo le indicazioni di unfabbricante di motori lineari la rigidità dinamica è compresanell'intervallo tra 30 N/µm (con carrello di 100 kg) fino a120 N/µm (con carrello di 600 kg) senza indicazione difrequenze. Data la mancanza di smorzamento nelladirezione di movimento è possibile che si possano generareoscillazioni di risonanza dovute a carichi oscillanti.La rigidità di un'alimentazione asse con vite e chiocciolaidrostatica, assumendo il più piccolo diametro nominaledisponibile di 50 mm e una lunghezza della vite utile di400 mm, è di ca 350 fino a 400 N/µm, nei casi di viti montatea sbalzo raggiunge valori ancora più elevati.Insieme allo smorzamento elevato e grazie alla più grandemassa dell'insieme, risultante sopratutto dalla massarotativa della vite, il sistema vite e chiocciola idrostatica puòrealizzare corse di oscillazione piccolissime con errori diposizionamento dinamico molto ridotti rispetto al motorelineare.4.La massima accelerazioneSia la vite con chiocciola idrostatica sia il motore linearehanno un limite massimo di accelerazione costruttivo. Lamassima accelerazione è limitata in entrambe i principi dallemasse in gioco e quindi dalla forze di avanzamento. Ladurata della vite con chiocciola idrostatica non dipendedalla accelerazione. Il motore asse deve oltre alla suapropria inerzia anche accelerare l'inerzia della vite.Nonostante ciò i motori asse dell'ultima generazionepossono realizzare con carrelli pesante tra i 500 e 1000 kg,accelerazioni fino a 16-34 m/s².Nei casi di carrelli con corsa ridotta le accelerazioni possonoessere ancora più elevati.5.La forza di avanzamentoLa forza massima continua di spinta del più grande motorelineare è di ca. 8 kN, questa però non risulta sufficiente per lamaggior parte delle applicazioni nell'ambito delle macchineutensili. Le viti con chiocciole idrostatiche di taglia 50possono trasmettere spinte fino a 20 kN, con la taglia 125 lespinte possono raggiungere i 300 kN!Il sistema vite con chiocciola idrostatica è in quel sensotecnicamente superiore al motore lineare! Elevati carichi sianei casi di movimentazione molto lenta così come neimovimenti estremamente veloci oppure oscillanti nonlimitano in nessun modo né la funzione né la durata dellachiocciola idrostatica.Schlitten mitLinearmotorF=100%Effetto cuneo econfronto di forzetra il motorelineare e la vite conchiocciola idrostatica.SchlittenhydrostatischerGewindetriebMaschinenbettF=7%17

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.de6.La velocità massima del carrelloLa velocità massima del carrello raggiungibile con la viteidrostatico èca. 40 m/min con passo vite di 10 mmca. 80 m/min con passo vite di 20 mmca. 120 m/min con passo vite 30 mmNei casi delle viti rotanti la massima velocità di rotazione èlimitata dalla velocità critica di rotazione della vite. Questolimite non esiste nel caso della chiocciola rotante.La massima velocità del carrello azionato da un motorelineare è indicato da 60 fino a 200 m/min ipotizzando ilcarico nominale. Essa viene limitata nella applicazionipratiche dal sicuro controllo delle masse in movimentoanche nei casi di improvvisa caduta di alimentazioneelettrica, situazioni di collisione (crash) e possibili rischi diinfortuni.7.Utilità di elevate accelerazioni e velocitàNella maggior parte delle macchine utensili le velocitàelevate di spostamento dei carrelli così come le elevateaccelerazioni non sono impiegate durante il processo dilavorazione, ma soltanto per la riduzione dei tempi passivi.La riduzione dei tempi passivi attraverso accelerazionisuperiori ai 10 m/s² hanno poco senso con i tempi dilavorazione medi. Accelerazioni ancora più elevatedovrebbero essere previste soltanto se esse sononecessariamente richieste dal processo di lavorazionestesso oppure nei casi di tempi di lavorazione estremamentecorti.E decisamente più sensato aumentare la velocità dispostamento del carrello da 20 fino a 40 m/min. Pergiustificare un ulteriore aumento della velocità dispostamento del carrello da 40 fino a 60 m/min la corsa diavanzamento in rapido dovrebbe essere normalmente dialmeno 400 mm, invece una velocità massima di 80 m/minsembra utile solo in casi di percorsi in rapido maggiore di ca.800 mm.Con il sistema vite/chiocciola idrostatica si possonorealizzare accelerazioni di 20m/s² e velocità massime di120m/min. Nella maggior parte delle macchine utensili èinvece utile operare con velocità e accelerazionileggermente inferiore per ottenere migliori risultati dilavorazione, durate più elevate, meno deformazioni dovuteal riscaldamento della struttura meccanica, e inoltre siriducono i costi di manutenzione ordinaria e di consumocorrente elettrica.18

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.de8.Fabbisogno energetico, introduzione di calore, raffreddamentoLa maggior parte delle macchine utensili richiede durante itempi attivi, le quali predominano nella somma totale deltempo ciclo, una bassa velocità di spostamento del carrellodi ca. 0,1-0,4 m/min, e allo stesso momento un'alta forza dispinta.La potenza di raffreddamento del nostro motore lineare diriferimento è, considerando queste bassa velocità dispostamento e 6600 N di forza nominale, secondo leindicazioni del fabbricante di 5,4 kW. Il relativo gruppofrigorifero richiede inoltre una potenza di ca. 2,1 kW. Allafine si sono consumati ca. 7,5 kW, per ottenere una spinta diavanzamento di 6600 N.Un tipico sistema vite con chiocciola idrostatica per elevatevelocità richiede una portata d'olio di ca. 2,0 l/minipotizzando una pressione pompa di 50 bar. La somma dipotenza dei motori necessari per la pompa pressione e quelladel ricircolo di raffreddamento tramite scambiatore ariaolio,è di ca. 0,45 kW, il motore asse richiede per una velocitàdi 400 mm/min di avanzamento e 10000 N di spinta(supponendo un rendimento del 50%) una potenza di0,14 kW. Quindi in questa applicazione risulta un fabbisognodi potenza di ca. 0,6 kW. Nonostante la forza di spintadecisamente più grande le perdite di potenza rispetto almotore lineare sopra descritto sono soltanto 1/12 o meglioridotte di 6,9 kW!Supponendo un utilizzo medio per un asse, solo sulla basedel costo di corrente elettrica di 0,08 Euro/kW e 2000ore/anno costi aggiuntivi sarebbero 750 Euro/anno.Ipotizzando un ambiente con tre turni lavorativi2250 Euro/anno. Tenendo conto della capitalizzazione diquesti costi con un tasso complessivo di 12%, essi sonocomparabili con investimenti uguali a 6.250 Euro,rispettivamente 18.750 Euro per asse.Anche per poche macchine dotate di motori lineari, bisognatener conto dei probabili costi aggiuntivi per eventualitrasformatori separati.Il motore lineare deve essere applicato sotto il carrello.L'enorme potenza di riscaldamento del motore lineare deveessere isolata tramite appositi circuiti con acqua dal carrellosoprastante, altrimenti il trasferimento di calore causaimprecisioni non accettabili.Il motore asse del sistema vite con chiocciola idrostatica ènormalmente posto in modo che il trasferimento di caloresull'asse stesso risulti trascurabile. Quindi per ilraffreddamento del motore è sufficiente una ventilazioneforzata, soltanto in casi particolari si richiede con circuito diraffreddamento ad acqua. La quantità di energia trasferitaall'olio attraverso la pompa e attrito della chiocciolaidrostatica è, anche nel caso di veloci spostamenti delcarrello, tipicamente di ca. 60 fino a 120 Watt e viene nellamaggior parte asportato dall'olio stesso. L'olio ha inoltre lafunzione di mantenere costante la temperatura della vite, edi continua pulitura. Soltanto nelle applicazioni con elevatevelocità di spostamento oppure dove ci sono particolaririchieste di stabilità termica della macchina si richiede unoscambiatore aria-olio.9.Confronto con la vite a ricircolo di sfereUtilizzando azionamenti con vite a ricircolo di sfere, a causadel moto delle sfere con cambio direzionale, non si possonorealizzare alte accelerazioni e nemmeno giri elevati nonchémovimenti oscillanti con durate vita accettabili. La vite aricircolo di sfere è caratterizzata da uno smorzamento moltoridotto ed è soggetta ad usura, questo causa differenze diattrito, rigidità e salti di coppie nel momento di inversionedel moto. Nei casi di collisione possono rimanere improntesulle piste delle sfere, le quali richiedono la sostituzionedella vite. Dovuto al precarico della chiocciola si manifestaun notevole salto di coppia torcente ad ogni cambiamento dimoto. La coppia d'attrito della chiocciola a ricircolo a sferevaria a causa dell'ingresso e dell'uscita delle singole sfere.A causa di questo salto della coppia torcente e della suacontinua variazione la realizzazione di spostamenti precisicon percorsi molto piccoli, e movimenti con velocità moltobasse sono possibili in modo limitato.Tutti questi svantaggi non esistono nel sistema vite conchiocciolaidrostatica!L'idrostatica non conosce limiti di accelerazione e lachiocciola idrostatica può essere ottimizzata per ogniapplicazione attraverso la scelta della viscosità dell'olio, lapressione e la portata. Vite e chiocciola idrostatica sonoprive di usura, movimenti lenti anche in presenza di carichielevati così come movimenti oscillanti non sonoproblematici neanche ad alte frequenze e elevata velocità.Lo smorzamento di vibrazioni longitudinali nella chiocciolaidrostatica è eccellente. Per quanto riguarda casi dicollisione, la chiocciola è meno delicata, anche se in casiestremi la chiocciola/vite idrostatica possono soffrire deidanni.19

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.deCome testimoniano rilevamenti dell'istituto di„Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik“ (wbk)dell'Università di Karlsruhe, la rigidità del sistema vite conchiocciola idrostatica è decisamente più grande rispetto aquella di una paragonabile vite a ricircolo di sfere ed inoltreessa non è oggetto di usura. Nonostante ciò le perdited'attrito della chiocciola idrostatica sono molto piccole esoprattutto proporzionali alla velocità di rotazione, grazie aquesto nel cambio di direzione del moto non ci sono saltidella coppia torcente. Se la vite idrostatica è sorretta suboccole idrostatiche e se il carrello è dotato di guideidrostatiche, il motore asse non deve vincere nessun attritonel cambio direzione del moto neppure negli spostamenticon velocità bassissime. Il sistema vite con chiocciolaidrostatica permette inoltre di realizzare spostamenti delcarrello di frazioni di micron con estrema lentezzaindipendentemente dal carico.10. Assi verticali, caduta di tensioneLa frenatura del motore lineare nel caso improvvisa caduto ditensione resta problematica anche utilizzando un carrellofrenato. Invece con freno integrato nel motore asse sipossono applicare tramite la vite forze frenanti molto piùelevate. La vite con chiocciole idrostatica e passo normale(con taglia 50 e passo 10 mm) è inoltre irreversibile – conalimentazione d'olio interrotta! – in confronto alla vite conchiocciola a ricircolo di sfere.In presenza di assi verticali senza compensazione di peso,solo per tenere l'asse in posizione, il motore lineare richiedeuna quantità d'energia maggiore rispetto al sistema con vitee chiocciola (vedi punto 8).11. GuideLe guide del motore lineare sono caricate dalle elevate forzemagnetiche, le quali agiscono anche a macchina spenta.Questo carico varia ed è multiplo della forza massima delmotore, nel caso del nostro motore di riferimento ammontaa 40 kN. In combinazione con alte velocità e accelerazioni siridurrebbe la durata di vita delle guide a rulli, perciò si usanotante volte guide idrostatiche per motori lineari.Come la chiocciola idrostatica anche le guide idrostatichelavorano in assenza di usura, e hanno una forza d'attrito cheè circa un ventesimo fino ad un millesimo rispetto alle guidea rulli, inoltre questa forza è proporzionale alla velocità dispostamento e indipendente dal carico. Anche qui nel casodi inversione del moto non esiste nessun salto di forzepassive dovute alla guida. Quindi è possibile, conazionamenti e controlli di una certa qualità, utilizzandocarrelli a croce „completamente idrostatici“ otteneremovimenti circolari in interpolazione assi con errori diprofilo di ca. 0,1 µm, e questo permette un nuovo concettomacchine, p.e.: alesatrici, rettificatrici di profili descritticon coordinate.20

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.de12. Caratteristiche tecniche di motori lineari e viti con chiocciole idrostaticheTrucioli magnetici sono attirati dai forti campi magneticidegli elementi del motore lineare e possono poi causareproblemi. Per questo motivo il motore lineare richiede delleprotezioni particolari. Il montaggio, la manutenzione e lasostituzione del motore lineare, integrato nella macchina, èmolto più difficoltoso che nel caso di un solito motore asse, ilquale può essere sostituito senza dover smontare il carrellostesso. A causa dei forti campi magnetici bisogna inoltreprevedere misure di protezione aggiuntive per alcuni gruppidi persone (con pacemaker, protesi in metallo, donneincinte) e per alcuni oggetti (dischetti, orologi, carte dicredito). Il costruttore della macchina utensile rimanelegato al costruttore del motore lineare, e da questo risultaun legame ad un solo fabbricante di Controllo Numerico. Leforze magnetiche permanenti creano, anche durante la fasedi montaggio macchina dei problemi: i fornitori dei motorilineari consigliano di tenere durante la fase di montaggiodei cunei non magnetici pronti, con le quali si potrebbe incasi accidentali dividere le parti del motore!L'olio della chiocciola idrostatica deve ritornare nellacentralina. O si prevede un raschiatore sulla chiocciolaidrostatica con la tubazione fino alla centralina, oppure essoritorna insieme all'olio delle guide nel serbatoio. Per laguida idrostatica, la vite con chiocciola idrostatica, cosìcome per i cuscinetti della vite si può prevedere lo stesso oliocon la stessa pressione fornite da un unica centralina.Inoltre quest'olio può anche essere utilizzato in un circuitoidraulico oppure di lubrificazione.Per applicare un motore lineare bisogna ri-progettare lacorrispondente macchina. Le viti con chiocciole idrostatichepossono sostituire le viti a ricircolo di sfere con pochemodifiche progettuali. Tenendo conto nei progetti nuovidelle dimensioni leggermente maggiori della chiocciolaidrostatica rispetto a quella a ricircolo di sfere, il clientepotrà scegliere tra i due tipi di viti con chiocciole a sfereoppure idrostatiche.13. Confronto economicoUn concreto confronto al livello di prezzo dipende molto daalcuni dettagli. Rispetto alla vite a ricircolo di sfere la viteidrostatica costo di più come componente però per quantoriguarda la centralina e le protezioni non ci sono costiaggiuntivi.Nella maggior parte dei casi la soluzione con la vite echiocciola idrostatica e motore asse è più economica diquella con il motore lineare, la quale crea costi soprattuttoper le parti del motore, piastre di raffreddamento, periferia,riga ottica, controllo, gruppo frigo di dimensioni notevoli ecosti per la ricostruzione della macchina. Le viti conchiocciole idrostatiche abbassano i costi per gli utenti finalidelle macchine, perché essi, anche ipotizzando ilfunzionamento su tre turni, sono anche dopo più di 5 annipraticamente nuovi, mentre una vite a ricircolo di sferesarebbe già stata sostituita almeno una volta se non di più.Con corse lunghe il motore lineare aumenta anche di prezzodovuto all'impiego dei magneti permanenti.Quindi si può riassumere che:L'avanzamento asse con vite e chiocciola idrostatica emotore asse è più economico dell'utilizzo di un motorelineare!14. Applicazioni7 anni dopo le consegne delle prime viti con chioccioleidrostatiche, centinaia di loro sono oggi applicate in seriedalle più importanti case costruttrici europee di rettificatriciper alberi a camme e gomito, universali, ultraprecisi e perdentatura. Lavorazioni non tonde con oscillazioni dell'assesuperiore a 60 Hz e 3000 giri/minuto del pezzo sono stategià realizzate. Nelle brocciatrici lavorano le prime viti conchiocciola idrostatica con spinte assiali di 300 kN e 3,5 m dilunghezza creando dentature interne per cambi automatici.Nel „Machine Tool Research Center“ in Florida c'è unafresatrice con guide e chiocciole idrostatiche, e l'istituto„Fraunhofer IPT” ad Aquisgrana (Germania) utilizza viti conchiocciole idrostatiche così come guide idrostatiche in unamacchina utensile di ultraprecisione.21

HYPROSTATIK Schönfeld GmbH · www.hyprostatik.de15. RiassuntoLe viti con chiocciole a ricircolo di sfere sono limitate intermini di precisione di posizionamento, rigidità,accelerazione, velocità capacità di carico e durata.Nella vasta gamma di applicazioni con velocità di lavoro e dirapido fino a 80 m/min, la vite con chiocciola idrostatica èdal punto di vista tecnica ed economico da preferire rispettoal motore lineare.In alternativa alla vite a ricircolo di sfere e al motore lineare,la vite con chiocciola idrostatica, raggiunge velocità fino a120 m/min, accelerazioni analoghe al motore lineare, enello stesso momento consuma solo ca. 1/10 dell'energianei tipici casi di macchine utensili.A parità di accelerazione, la vite con chiocciola idrostaticaoffre una maggiore forza di spinta rispetto al motore lineare.La vite con chiocciola idrostatica possiede uno smorzamentoeccellente, l'applicazione di una riga ottica non èstrettamente necessario.La rigidità dinamica del motore lineare è molto bassa (da30 a 120 N/µm). La rigidità della vite con chiocciolaidrostatica rispetto al suo appoggio (idrostatico) è ancorapiù alta della rigidità statica di ca. 1200 - 2000 N/µm.Dotate di guide idrostatiche entrambe i sistemi possonoraggiungere elevate precisioni di posizionamento, il motorelineare ha problemi di tenere fermo questa posizione in casidi variazioni esterne del carico o con carichi dinamici. Leportate d'olio d'esercizio della chiocciola idrostatica di ca.1-2 l/min possono essere facilmente ricondotte verso lacentralina.Con guide idrostatiche entrambe i sistemi possonoraggiungere posizionamenti molto precisi, il motore lineareperò ha problemi di mantenere fermo l'asse quando le forzedi lavorazione non sono costanti (carichi dinamici). Leenormi perdite dei motori lineari creano temperature moltoelevate sotto il carrello e devono perciò essere raffreddatecon appositi costosi gruppi frigoriferi. Trucioli d'acciaio eghisa vengono attratti dai magneti permanenti e sono ingrado di danneggiare le parti primarie e secondarie.I trucioli che si trovano sulla vite, temprata e non magneticasono semplicemente spinti via dalla chiocciola. La chiocciolaidrostatica pulisce la vite e mantiene inoltre costante la suatemperatura in maniera continua.Le elevate forze del motore lineare causano un'usuraprecoce delle guide con corpi volventi, questo si puòrimediare applicando guide idrostatiche. Durante ilmontaggio ci sono pericoli notevoli legati allecaratteristiche magnetiche del motore lineare.Un motore asse accoppiato al terminale di una vite è moltopiù facile da sostituire rispetto alla sostituzione di unmotore lineare guasto. Inoltre alle viti si possono collegaremotori e controlli numerici di fornitori diversi senza pesantimodifiche costruttive strutturali della macchina stessa.A prescindere da alcune macchine HSC (High Speed Cutting),quale richiedono durante l'asportazione di materialeelevate velocità da 20 a 40 m/min – ed accelerazioni, anchevalore di accelerazioni estreme – vale a dire maggiori di10 m/s² - soltanto un minimo risparmio di tempo. Questoguadagno di tempo non giustifica nella maggior parte deicasi il dispendio costruttivo soprattutto per realizzare leaccelerazioni più elevate.L'euforia, con la quale sono lodati i motori lineari, nonsembra fondata, considerando i fatti descritti sopra.Noi insistiamo quindi nel consigliare, almeno comealternativa al motore lineare, l'applicazione di una vitecon chiocciola idrostatica, idealmente completa direggispintaidrostatica!22

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