Rulmenți pentru robotică și automatizare

Utilizarea roboticii și automatizării este în continuă creștere în diferite ramuri ale industriei, în special în cea prelucrătoare, companiile înțelegând importanța rolului acestora în reducerea costurilor, în stimularea producției și în creșterea eficienței și a competitivității.

Aplicațiile tipice de robotică industrială includ sudarea, vopsirea, asamblarea, inspecția și testarea produsului. Odată cu progresele din tehnologie, s-a demonstrat că automatizarea aduce cu ea îmbunătățiri la nivelul rezistenței, vitezei și preciziei acestor procese, câștigând teren aplicațiile mai sensibile ca cele din medicină și din alte sectoare de înaltă tehnologie.

Rulmenții joacă un rol esențial în această tehnologie, sub aspectul controlului mișcării, necesitând o mișcare atent coordonată și programată. Profesioniștii însărcinați cu proiectarea și úntreáinerea acestor aplicații trebuie să țină cont de unele considerente importante în utilizarea rulmenților de înaltă precizie. Performanța și durata de viață presupun ca tipul, materialul și lubrifierea corectă să fie atent specificate.

În general, rulmenții cu bile  pe un singur rând și canelură adâncă, sunt alegerea perfectă pentru majoritatea aplicațiilor din robotică și automatizare, având dimensiuni de la miniatural la foarte mari. Rulmenții cu secțiune subțire sunt deseori proiectați pentru a fi utilizați în articulațiile brațelor robotului datorită mărimilor mici, a formei care ajută la economisirea spațiului și a capacității de rezistență la viteze mari.

În aplicațiile cu sarcini grele, rulmenții cu role sunt, în general, prima alegere. Iar pentru rotirea principală și echipamentele de ridicare, se folosesc rulmenții cu inele de bielă. Rulmenții hibrizi (din oțel inoxidabil cu bile ceramice) și rulmenții în totalitate din ceramică  sunt o alternativă excelentă pentru funcționarea în vid sau în alte medii ostile.

Mediile periculoase în care funcționează aplicațiile robotice necesită deseori o protecție corespunzătoare împotriva contaminării, pentru a împiedica deșeurile de orice formă sau dimensiune să pătrundă în rulment și să provoace daune ireparabile sau defecțiuni premature.

Există multe sisteme de protecție a rulmenților, fiecare având propriile avantaje. Sistemele de protecție prelungesc durata de viață a rulmentului și împiedică pătrunderea substanțelor contaminante în interiorul rulmentului, ajutând astfel la reținerea lubrifiantului în rulment.

Ca modalitate de protecție, scuturile metalice nu fac contact direct cu inelul interior, avantajul fiind acela că se reduce la minim cuplul de rotație, ceea ce contribuie la maximizarea vitezei de funcționare. Garniturile turnate din cauciuc (fabricate de obicei dintr-un material de încredere, denumit nitril) fac contact cu inelul interior, avantajul fiind acela că oferă o protecție mai bună în medii mai contaminante, decât cele în care se folosesc scuturile metalice, însă, din cauza rezistenței la etanșare, are și dezavantajul de a crește cuplul de pornire și de rulare.

Și în cazul sigiliilor ar putea să scadă viteza de rotație maximă față de nivelul de rotație dorit, ceea ce constituie un factor demn de luat în considerare. Însă, în funcție de tipul de rulment, există soluții pentru o protecție suplimentară, sub forma de combinații între sigilii și scuturi.

O altă alegere potrivită pot fi garniturile PFTE armate cu fibră de sticlă, care prezintă o rezistență excelentă la expunerea la anumite substanțe chimice, deoarece permit o viteză de rulare mai mare, însă opun și o rezistență mai mică la cuplu, în comparație cu garniturile de cauciuc.

La alegerea materialului rulmentului trebuie avut în vedere mediul de operare, sarcina aplicată și profilul de mișcare prevăzut în aplicația respectivă. De exemplu, în cazul mediilor dure sau corozive, tipice domeniului medical, serviciilor alimentare sau de prelucrare a substanțelor chimice, se alege adesea oțelul inoxidabil 440C pentru inele și bile, în locul materialul standard din oțel cromat dur.

Un alt aspect  important în optimizarea performanței și prelungirea duratei de viață a rulmentului îl reprezintă lubrifierea corespunzătoare a rulmentului. De exemplu, în aplicațiile din industria de procesare a alimentelor și a băuturilor, există reglementări stricte în ceea ce privește utilizarea lubrifianților de calitate H1 – care au de obicei uleiuri de bază sintetice, cu hidrocarburi și cu uree și agenți de îngroșare de complex de poliuree sau aluminiu, datorită posibilității de contact ocazional.

Rolul primordial al unui lubrifiant este de a reduce la minim rezistența la fricțiune și uzura pieselor mobile, în cazul rulmenților acestea fiind bilele sau rolele și pistele de rulare. Un lubrifiant conceput pentru condiții specifice de funcționare va proteja rulmentul într-un mod corespunzător pentru acea aplicație, oferindu-i acestuia o peliculă de protecție . În condiții ideale, această peliculă va menține separate suprafețele de frecare. Mai mult, lubrifiantul va permite risipirea căldurii și astfel, stabilitatea termică a rulmentului. Alegerea potrivită a lubrifiantului ajută la evitarea deteriorării premature în timp, precum și la protecția împotriva coroziunii, umidității și a pătrunderii agenților de contaminare în interiorul rulmentului.