Nei giunti articolati all’interno del braccio robotizzato del Phoenix Mars Lander sono stati impiegati i cuscinetti di Kaydon.
Quando si tratta di strutture con ingombri e pesi ridotti, i cuscinetti a sezione sottile Kaydon, proposti nel nostro Paese da Magi, offrono concreti vantaggi alla convenzionale tecnologia di montaggio. Questi componenti sono sempre più richiesti come soluzione “speciale” o come “sistema” nel caso di condizioni di utilizzo complesse e fuori dal comune.
di Nicole Dahlen
I cuscinetti a sezione sottile si sono affermati in diversi settori applicativi: grazie alla loro struttura sono indicati nei campi della robotica, dei radar satellitari e di comunicazione, nelle applicazioni aeronautiche ed aerospaziali, nonché nei settori dei semiconduttori e delle attrezzature medicali, applicazioni, queste, che necessitano di strutture leggere e compatte.
I cuscinetti a sezione sottile Reali-Slim di Kaydon, distribuiti in Italia da Magi (www.magicuscinetti.com), si distinguono per la loro sezione costante particolarmente ridotta e per il grande diametro del foro. Rispetto ai cuscinetti convenzionali consentono un notevole risparmio di spazio durante il loro dimensionamento, considerando tutte le varie opzioni offerte. Gli utilizzatori non sono costretti ad utilizzare un cuscinetto troppo grande. Quanto detto vale anche per la serie Ultra-Slim, pensata nell’ambito della miniaturizzazione della gamma: la loro sezione è di soli 2,5 x 3 mm; a confronto con uno spaghetto cotto, quest’ultimo presenta un diametro di circa 2 mm.
Impiegando i cuscinetti a sezione sottile è inoltre possibile ridurre notevolmente il peso. A seconda del tipo di cuscinetto, i prodotti Kaydon possono addirittura avere un peso inferiore del 90% rispetto a componenti della stessa categoria. Considerando il sistema nel suo insieme, i cuscinetti a sezione sottile consentono poi di miniaturizzare le dimensioni dei prodotti che, tra l’altro, risultano più efficienti rispetto a quanto si pensi, date le reali e contenute dimensioni.
Tale risultato si ottiene anche utilizzando un numero maggiore di corpi volventi e aumentando, conseguentemente, lo spazio all’interno degli alberi dei giunti dei robot, dove sono montati cuscinetti sottili di grande diametro; l’utilizzo degli stessi è indicato per il montaggio all’interno di linee per la trasmissione di corrente e dati o in sistemi pneumatici od oleodinamici. In tal modo è possibile realizzare un’efficiente disposizione dei giunti motori e delle suddette linee. Tali collegamenti rimangono protetti e non possono “impigliarsi” da nessuna parte. Grazie all’uso di cuscinetti a quattro punti di contatto è stata sostituita la versione classica a due cuscinetti, semplificando il montaggio. I profili dell’anello interno ed esterno consentono di sopportare, contemporaneamente, tre tipi di carico: radiale, assiale e quello dovuto al momento di ribaltamento. Notevole il risparmio sul numero di componenti nella struttura.
SITUAZIONI ESTREME
Nel caso di condizioni di funzionamento o ambientali straordinarie, Kaydon modifica poi i cuscinetti in funzione del tipo di applicazione desiderata. Infatti, selezionando specifici materiali e lubrificanti, è possibile adattare i cuscinetti a sezione sottile anche a situazioni estreme. Ad esempio, i cuscinetti impiegati nei giunti articolati all’interno del braccio robotizzato del Phoenix Mars Lander, utilizzato per raccogliere campioni su Marte, sono a “pieno riempimento”, proprio per sopportare le forze e le vibrazioni che si presentano durante il lancio. In questo modo, è stato possibile aumentare le capacità di carico dei cuscinetti a sezione sottile. Questi componenti sono stati realizzati in acciaio inossidabile 440 C, trattato termicamente, con gole ulteriormente lappate al fine di ottenere una superficie straordinariamente liscia e un migliore funzionamento. Un ulteriore trattamento termico ne ha permesso l’uso in condizioni di temperature estreme – nel caso trattato al freddo estremo –: le articolazioni del braccio robotizzato resistono infatti fino ad una temperatura di -108 °C. A tal fine, i cuscinetti sono ingrassati con un lubrificante speciale, a bassissimo outgassing, che, in condizioni di temperatura estremamente bassa, non diventa troppo duro o, comunque, non evapora nel sottile strato di atmosfera. Il materiale degli anelli dei cuscinetti svolge un ruolo importante anche nelle applicazioni dove sono previsti urti. Al fine di non comprometterne la silenziosità e la precisione non ci devono essere interferenze tra i corpi volventi e le piste.
In alcuni casi, tuttavia, anche il montaggio dei cuscinetti risulta particolarmente difficile, quando i componenti sono estremamente complessi. Un esempio lo si riscontra nella tecnologia medicale dove sono presenti unità rotanti all’interno di tomografi computerizzati (TAC) dotati di cuscinetti, azionamenti e componenti ad alta precisione. In questi casi, componenti perfettamente armonizzati tra loro e montati correttamente sono determinanti, poiché, per un’immagine ottimale, l’unità radiografica deve ruotare intorno al paziente, effettuando un movimento a forma di spirale perfetta. Nel montaggio di un cuscinetto a sezione sottile, la forza di serraggio o lo spallamento assiale devono essere impostati in modo estremamente preciso e ciò richiede conoscenze ed esperienze speciali nell’ambito della meccanica, frutto di lunghi processi e prove. Per questo motivo, Kaydon ha ulteriormente sviluppato i cuscinetti a sezione sottile rendendoli delle vere e proprie soluzioni di “sistema” e fornendo pacchetti completi personalizzati pronti per l’uso, di propria produzione. Questi convincono grazie al buon rapporto qualità/prezzo. “È chiaro che un cuscinetto a sezione sottile è più costoso di un cuscinetto convenzionale e un cuscinetto nel suo insieme, inteso come un gruppo di componenti, è più costoso di un singolo cuscinetto”, riferisce Gunther Schulz, Amministratore del partner tedesco di Kaydon, Rodriguez. “Se però sommiamo i costi dei singoli componenti, del dispendio di tempo e della forza lavoro, nel caso di una creazione propria, la situazione risulta molto diversa e il vantaggio è tangibile, soprattutto se si considerano anche i costi di riparazione e i tempi di fermo macchina o impianto nel caso di guasti a causa di un montaggio non corretto”.
Rispetto ai cuscinetti convenzionali, quelli a sezione sottile consentono di risparmiare molto spazio durante il loro dimensionamento.
Nicole Dahlen è Responsabile Vendite e Marketing presso il partner tedesco di Kaydon, Rodriguez GmbH.