Al montar un motor en un equipo, si el método de fijación del eje no es el adecuado, pueden producirse pérdidas en la transmisión del par debido al deslizamiento, así como vibraciones anormales. En el peor de los casos, no se puede descartar que esto provoque accidentes por la caída de piezas o daños en el equipo.En los dispositivos médicos y los equipos industriales de precisión, incluso un pequeño fallo en la fijación puede afectar al rendimiento y la seguridad del producto, por lo que es fundamental elegir un método de fijación preciso que se adapte a la forma del eje.
En los ejes de motor se utilizan principalmente tres tipos: ejes con corte en D, ejes redondos y ejes con ranura de chaveta; cada uno tiene diferentes métodos de fijación, par de giro transmisible y nivel de dificultad de mecanizado.En este artículo explicamos, desde un punto de vista técnico, las características de cada forma de eje y los métodos de fijación más habituales (fijación con tornillos, abrazaderas, chavetas, pasadores, etc.), y te mostramos los criterios de selección según el uso.
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Diferencias en los métodos de fijación según la forma del eje del motor
El método de fijación del eje del motor varía en función de la forma del eje. Aquí te explicamos la estructura y el método de fijación de tres tipos representativos de ejes.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Estructura y método de fijación del eje con corte en D
- Estructura y método de fijación del eje redondo
- Estructura y métodos de fijación de los ejes con ranura de chaveta
Si conoces las características de cada tipo de eje, podrás elegir el método de fijación más adecuado según las condiciones de diseño y las cargas.
Estructura y método de fijación del eje con corte en D
Los ejes con corte en D tienen una parte del eje mecanizada en forma de superficie plana (la superficie de corte en D), y la fijación se realiza utilizando esta superficie plana. No existe una norma unificada para las dimensiones del corte en D, y como suelen depender de las especificaciones de cada fabricante, es necesario comprobar caso por caso la forma de mecanizado del eje. También existen ejes con doble corte en D, en los que se ha realizado un corte en D a ambos lados del eje.
Los principales métodos de fijación que se pueden aplicar a los ejes con corte en D son los siguientes:
| Método de fijación | Características |
| Fijación con tornillos | El método más habitual consiste en sujetar la superficie plana con un tornillo de fijación (tornillo sin cabeza). |
| Fijación con abrazaderas | Es un método en el que se sujeta el eje con piezas mecanizadas y se aprieta con tornillos, lo que permite una fijación muy sólida |
| Fijación por presión superficial | Método en el que se sujeta el eje con una abrazadera. Los ejes redondos ofrecen una mayor fuerza de sujeción que los ejes con corte en D; por lo tanto, hay que comprobarlo, ya que con los ejes con corte en D puede haber holgura. |
| Fijación con pasadores | Es un método que consiste en perforar un agujero en el eje e insertar el pasador a presión; hay que tener cuidado con la pérdida de resistencia del eje. |
Los motorreductores de C.I. Takiron son compatibles con el suministro de ejes con corte en D y se pueden usar junto con los métodos de fijación mencionados anteriormente.
Estructura y método de fijación del eje redondo
El eje redondo, al tener una forma circular continua en su perímetro, es un tipo de eje cuyas características de fijación varían según el método de fijación que elijas. Los métodos más habituales son la fijación por presión superficial, la fijación con tornillos y la fijación con pasadores; en concreto, la fijación por presión superficial, como la que se hace con abrazaderas, permite sujetar el eje de forma uniforme en toda su circunferencia, lo que garantiza una transmisión estable del par en condiciones de apriete adecuadas.
Estructura y métodos de fijación de los ejes con ranura de chaveta
Un eje con ranura para chaveta es un tipo de eje cuya forma permite garantizar una alta capacidad de transmisión de par gracias a la chaveta. Se usa en aplicaciones en las que se genera un par elevado en el eje de salida. Su estructura consiste en encajar la chaveta (una pieza metálica en forma de saliente) en la ranura del eje y del cuerpo giratorio, lo que permite una transmisión segura del par.
Las dimensiones de las chavetas están normalizadas según la norma JIS, y una vez que se determina el diámetro del eje, también se determinan las dimensiones de la chaveta. Sin embargo, para mecanizar la ranura de la chaveta en la pieza giratoria se necesitan máquinas herramienta específicas como las que se indican a continuación.
| Nombre de la instalación | Características |
| Máquina de ranurado | Es ideal para el mecanizado en serie de ranuras para chavetas en diámetros interiores. Se necesitan una máquina y herramientas específicas. |
| Ranuradora | Permite mecanizar ranuras de chaveta en el diámetro interior. La velocidad de mecanizado es más lenta que la de una brochadora |
| Máquina de electroerosión por hilo | Puede trabajar con formas complejas. El tiempo de mecanizado es largo y el coste elevado |
Como los equipos de mecanizado son limitados, hay que comprobar en la fase de diseño si el mecanizado es posible. Para aplicaciones en las que se requiere una transmisión de par elevado, como en maquinaria industrial o en el accionamiento de bombas, lo más adecuado es utilizar ejes con ranura de chaveta.
*Esto se refiere a los motores en general, no a los micromotores.
Tipos de elementos de fijación para unir el eje del motor y los componentes
A la hora de conectar el eje del motor con la pieza que se va a accionar, dependiendo del tipo de elemento de fijación que se utilice, es posible mejorar la facilidad de montaje y desmontaje, así como compensar los errores de alineación. A continuación, te explicamos cuáles son los elementos de fijación más habituales y cuáles son las combinaciones óptimas con cada forma de eje.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Tipos de acoplamientos y criterios de selección
- Características y usos de los casquillos sin chaveta
- La combinación óptima entre la forma del eje y los elementos de fijación
La elección de los componentes de fijación no solo depende de la forma del eje del motor, sino también del par de transmisión y de la frecuencia de mantenimiento.
Tipos de acoplamientos y criterios de selección
Un acoplamiento es un componente mecánico que conecta el eje motor y el eje accionado, como en el caso de un motor, para transmitir la potencia. Se usa cuando quieres alargar el eje del motor o cuando no quieres mecanizar directamente el eje del motor. Hay productos que admiten diversos métodos de fijación, como la fijación por tornillo, la fijación por presión superficial o la fijación por chaveta.
Estos son los tipos más comunes de acoplamientos:
| Tipos | Características |
| Tipo rígido | No se deforma y tiene una gran rigidez a la torsión. Requiere un alineamiento de alta precisión del eje |
| Tipo Oldham | Admite excentricidad y desviación angular, y es fácil de montar. Para aplicaciones de alta velocidad, hay que comprobar las especificaciones |
| Tipo disco | Permite un diseño que reduce el juego y es apto para altas velocidades de rotación. Su estructura sencilla facilita su montaje y desmontaje |
| Tipo «J» | El material elástico absorbe los golpes y las vibraciones. Muy versátil |
A la hora de elegir, hay que seleccionar el tipo que mejor se adapte a las condiciones de diseño, basándote en el par admisible, el margen de desalineación y la velocidad de giro.En el caso de los equipos médicos e industriales, resulta más eficiente tener en cuenta también la facilidad de sustitución del motor durante el mantenimiento. Los micromotores de C.I. Takiron se suministran con eje en D o redondo, lo que permite conectarlos a distintos tipos de acoplamientos.
Características y usos de los casquillos sin chaveta
El casquillo sin chaveta es una pieza que une directamente el eje con elementos giratorios (salientes), como engranajes o poleas.Aprovechan el «principio de la cuña» gracias a su forma cónica y tienen una estructura que transmite el par mediante sujeción por presión superficial. Al apretar el perno, la superficie cónica genera una gran fuerza de fricción entre el eje y el saliente, lo que permite una fijación sólida sin necesidad de ranuras para chavetas.
Los casquillos sin chaveta tienen las siguientes ventajas:
[Principales ventajas de los casquillos sin chaveta]
- Reducción de la concentración de tensiones en el eje y el saliente al no tener que hacer ranuras para chavetas
- Fácil montaje y desmontaje con solo apretar los tornillos
- Garantía de una alta capacidad de transmisión de par gracias a la fuerza de fricción generada en toda la superficie de contacto
Son elementos de fijación que se utilizan en aplicaciones en las que es necesario montarlos y desmontarlos con frecuencia, como en bombas industriales o cintas transportadoras.
La combinación óptima entre la forma del eje y los elementos de fijación
Si combinas adecuadamente la forma del eje con los elementos de fijación, podrás conseguir el método de fijación más adecuado para cada aplicación. A continuación, te mostramos los elementos de fijación y los métodos de fijación recomendados para cada tipo de eje.
| Forma del eje | Piezas y métodos de fijación recomendados | Usos adecuados |
| Eje con corte en D | Acoplamientos con fijación por tornillo o por abrazadera | Fácil conexión a motores pequeños estándar y selección de componentes |
| Eje con ranura para chaveta | Acoplamiento con fijación por chaveta | Aplicaciones de alta carga en las que se genera un par elevado en el eje de salida |
Además, para aplicaciones con cargas elevadas, lo mejor es combinar un eje con ranura de chaveta y un acoplamiento de chaveta. Te recomendamos que elijas la combinación que mejor se adapte a las condiciones de uso y que compruebes su rendimiento en la fase de prototipos.
*Esto se refiere a motores en general, no a nuestros micromotores.
Aspectos prácticos a tener en cuenta en la fijación del eje del motor
Cada método de fijación del eje del motor tiene sus propios aspectos a tener en cuenta en la práctica. Si entiendes las características de cada método de fijación y tomas las medidas adecuadas en la fase de diseño, podrás evitar problemas tras el montaje.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Mecanismos por los que se aflojan los tornillos y cómo solucionarlo
- Dificultad de mecanizado y problemas de coste en la fijación con chavetas
- Riesgo de pérdida de resistencia en las fijaciones con pasadores y ámbito de aplicación
Infórmate bien de los puntos débiles y las medidas a tomar para cada método de fijación, y elige el que mejor se adapte a las condiciones de uso.
Mecanismos por los que se aflojan los tornillos y cómo solucionarlo
La fijación con tornillos (tornillos de fijación) es un método sencillo, pero existe el riesgo de que se aflojen. Como los tornillos de fijación tienen poca fuerza de sujeción, son adecuados para aplicaciones con cargas ligeras, pero hay que pensárselo bien antes de usarlos en aplicaciones con cargas pesadas.
Una de las principales causas de que los tornillos se aflojen es la disminución de la fricción entre la superficie de apoyo y la pieza.Los patrones de aflojamiento se clasifican en dos tipos: cuando la tuerca se afloja sin girar ( aflojamiento inicial, hundimiento, vibraciones, diferencias de temperatura ) y cuando la tuerca gira hacia atrás y se afloja.
Como medida para evitar el aflojamiento, existe el método de volver a apretar periódicamente para recuperar la fuerza axial.Además, también son eficaces el uso de arandelas elásticas o dentadas, el apriete con tuercas dobles y la aplicación de adhesivo antiflojo en la rosca. Como los tornillos de fijación (tornillos de ajuste) no tienen superficie de apoyo, no se pueden usar las arandelas que se emplean normalmente con pernos y tuercas.Para evitar que los tornillos de fijación se aflojen, aplica un adhesivo antidesaflojamiento (fijador de roscas) en la rosca. En el caso de los ejes con corte en D, como la estructura consiste en sujetar la superficie plana con un tornillo, es más difícil que se aflojen que los ejes redondos; sin embargo, en aplicaciones con cargas elevadas, plantéate cambiar a una fijación con abrazaderas o a una fijación por presión superficial.
Dificultad de mecanizado y problemas de costes en la fijación con chavetas
El ensamblaje con chaveta es un método que garantiza una alta capacidad de transmisión de par, pero para mecanizar la ranura de la chaveta se necesitan máquinas especiales. Sobre todo, para mecanizar la ranura de la chaveta en piezas giratorias, hay pocas máquinas que puedan hacerlo, por lo que a veces resulta complicado para particulares o talleres pequeños.
A continuación te cuento cuáles son los equipos necesarios para el mecanizado de ranuras de chaveta y sus características.
| Nombre de la instalación | Características |
| Máquina de ranurado | Es ideal para el mecanizado en serie de ranuras de chaveta en diámetros interiores. El coste de instalación del equipo es elevado. |
| Ranuradora | Permite mecanizar ranuras de chaveta con diámetro interior. La velocidad de mecanizado es menor que la de una brochadora |
| Máquina de electroerosión por hilo | Puede trabajar con formas complejas. El tiempo de mecanizado es largo y el coste elevado. |
Por lo general, los costes de mecanizado y las horas de montaje tienden a aumentar. Es necesario comprobar en la fase de diseño si es posible realizar el mecanizado de la ranura de la chaveta y conocer de antemano las condiciones de las máquinas en las que se va a realizar el mecanizado. Cuando se trata de aplicaciones con cargas elevadas en las que se requiere una transmisión de par fiable, es recomendable optar por la fijación con chaveta, incluso teniendo en cuenta el aumento de costes.
Riesgo de pérdida de resistencia en las uniones con pasadores y ámbito de aplicación
La fijación con pasadores consiste en taladrar un agujero en el eje e insertar el pasador a presión. Hay que tener en cuenta que la resistencia del eje en la zona taladrada disminuye y se produce una concentración de tensiones. Si la precisión de mecanizado no es buena, el pasador no se insertará correctamente y la fijación no se llevará a cabo.
Si no puedes garantizar unos cálculos de resistencia suficientes ni la precisión de mecanizado, hay que pensárselo bien. Eso sí, si estás haciendo algo por tu cuenta y quieres una fijación más sólida que con un tornillo de fijación, también puedes usar pasadores de encaje (pasadores paralelos, cónicos, etc.). Es una opción válida para robots o prototipos de fabricación casera.
Además, como los motores sin núcleo de C.I. Takiron no tienen núcleo de hierro, en principio no producen «cogging» (irregularidad en la rotación) y se caracterizan por generar pocas vibraciones durante el funcionamiento. Si tienes en cuenta las características de vibración a la hora de elegir el motor, podrás diseñar un sistema que reduzca la carga sobre las uniones.
Resumen
El método de fijación del eje del motor y del eje de salida del reductor debe elegirse adecuadamente en función de la forma del eje (eje con corte en D, eje redondo o eje con ranura de chaveta) y de las condiciones de uso. El eje con corte en D es una forma que se suele usar en reductores pequeños, y lo habitual es combinarlo con fijaciones atornilladas o con abrazaderas.El eje redondo permite un contacto en toda su circunferencia, por lo que, al combinarlo con métodos de fijación por presión superficial, como las abrazaderas, es fácil garantizar una alta capacidad de transmisión de par. El eje con ranura para chaveta permite garantizar una alta capacidad de transmisión de par y es adecuado para aplicaciones de alto par.
La fijación con tornillos es sencilla, pero existe el riesgo de que se afloje; por su parte, la fijación con chaveta es muy sólida, pero en la práctica se limita al equipo de mecanizado disponible. Si utilizas componentes de fijación como acoplamientos o casquillos sin chaveta, podrás mejorar aún más la facilidad de montaje y desmontaje, así como el mantenimiento.
Conoce las características de cada tipo de eje, así como las ventajas y los aspectos a tener en cuenta de cada método de fijación, y estudia la combinación óptima desde la fase de diseño.
Información sobre productos y consultas
Puedes consultar más detalles sobre los micromotores de C.I. Takiron en la siguiente página web.
- Página web del producto: https://cik-ele.com/
- Motores sin núcleo: https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Motores sin escobillas: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Motorreductor: https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Codificador: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Si tienes alguna duda a la hora de elegir un motor pequeño para el desarrollo de tus productos, no dudes en ponerte en contacto con nosotros a través del formulario de consulta. Nuestro equipo técnico analizará el uso y los requisitos que necesitas y te propondrá la solución más adecuada.
- Consultas: https://cik-ele.com/contact/
