Quando si monta un motore su un’apparecchiatura, se il metodo di fissaggio dell’albero non è adeguato, si verificano perdite di trasmissione della coppia dovute allo slittamento e vibrazioni anomale. Nel peggiore dei casi, non si può escludere il rischio di incidenti causati dalla caduta di componenti o di danni all’apparecchiatura.Nelle apparecchiature mediche e nelle apparecchiature di precisione industriali, anche un minimo difetto di fissaggio può influire sulle prestazioni e sulla sicurezza del prodotto; per questo è fondamentale scegliere un metodo di fissaggio accurato, adatto alla forma dell’albero.
Per gli alberi motore si utilizzano principalmente tre tipi: alberi con intaglio a D, alberi tondi e alberi con scanalatura per chiavetta; ciascuno presenta metodi di fissaggio applicabili, coppie trasmissibili e livelli di difficoltà di lavorazione diversi.In questo articolo spiegheremo le caratteristiche di ciascuna forma di albero e i metodi di fissaggio più comuni (fissaggio a vite, a morsetto, a chiavetta, a perno, ecc.) da un punto di vista tecnico, indicando i criteri di scelta in base all’applicazione.
| A cura di: Gruppo Commerciale Componenti Elettronici, C.I. TAKIRON Corporation Questo articolo è stato curato sulla base delle competenze tecniche avanzate e delle conoscenze acquisite nel corso degli anni, sin dalla fondazione dell’azienda nel 1919, come leader nel settore della lavorazione delle materie plastiche.Il nostro reparto analizza costantemente le tendenze di mercato e le ultime tecnologie relative ai micromotori ultracompatti e ad alta precisione, concentrandosi sulla fornitura di informazioni di alto valore aggiunto a progettisti e sviluppatori. In qualità di team di esperti che conosce a fondo le caratteristiche dei prodotti, ti aiutiamo a risolvere le tue sfide e a promuovere l’innovazione tecnologica attraverso contenuti accurati e pratici. |
Differenze nei metodi di fissaggio in base alla forma dell’albero del motore
Il metodo di fissaggio dell’albero del motore varia a seconda della forma dell’albero. Qui ti spiego la struttura e il metodo di fissaggio per le tre forme di albero più comuni.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Struttura e metodo di fissaggio dell’asse con intaglio a D
- Struttura e metodo di fissaggio dell’albero tondo
- Struttura e metodi di fissaggio degli alberi con scanalatura per chiavetta
Se capisci le caratteristiche di ogni tipo di albero, potrai scegliere il metodo di fissaggio più adatto alle condizioni di progettazione e ai carichi.
Struttura e metodo di fissaggio dell’asse con intaglio a D
L’albero con intaglio a D presenta una superficie piana (intaglio a D) ricavata su una parte dell’albero; il fissaggio avviene proprio tramite questa superficie piana. Non esiste uno standard unificato per le dimensioni dell’intaglio a D e, dato che spesso dipendono dalle specifiche del produttore, è necessario verificare singolarmente la forma di lavorazione sull’albero. Esistono anche alberi con doppio intaglio a D, ovvero con intagli su entrambi i lati dell’albero.
Ecco i principali metodi di fissaggio che si possono applicare agli assi con profilo a D.
| Metodi di fissaggio | Caratteristiche |
| Fissaggio con viti | Il metodo più comune per fissare la superficie piana con viti di fissaggio (viti senza testa) |
| Fissaggio con morsetti | È un sistema in cui l’albero viene serrato tra i componenti lavorati e fissato con viti, garantendo un fissaggio solido |
| Fissaggio a pressione superficiale | Metodo in cui l’albero viene serrato tra due morsetti. Gli alberi tondi offrono una forza di serraggio maggiore rispetto a quelli con intaglio a D; con questi ultimi c’è il rischio di gioco, quindi è necessario verificare |
| Fissaggio con perno | Si tratta di un metodo che prevede la foratura dell’albero e l’inserimento a pressione del perno; occorre prestare attenzione alla riduzione della resistenza dell’albero |
I motoriduttori di C.I. Takiron sono compatibili con la fornitura con albero a intaglio a D e possono essere utilizzati in combinazione con i metodi di fissaggio sopra indicati.
Struttura e metodo di fissaggio dell’albero tondo
L’albero tondo, avendo una forma circolare continua lungo tutta la circonferenza, è un tipo di albero le cui caratteristiche di serraggio variano a seconda del metodo di serraggio scelto. I metodi di serraggio più comuni sono il serraggio a pressione superficiale, il serraggio a vite e il serraggio a perno; in particolare, nel serraggio a pressione superficiale, come quello con i morsetti, è possibile vincolare uniformemente l’intero perimetro dell’albero, garantendo così una trasmissione stabile della coppia se si rispettano le condizioni di serraggio corrette.
Struttura e metodi di fissaggio degli alberi con scanalatura per chiavetta
L’albero con scanalatura per chiavetta è un tipo di albero che, grazie alla chiavetta, garantisce un’elevata capacità di trasmissione della coppia. Viene utilizzato in applicazioni in cui sull’albero di uscita si generano coppie elevate. La struttura, che prevede l’inserimento di una chiavetta (un elemento metallico sporgente) nella scanalatura dell’albero e del corpo rotante, consente una trasmissione affidabile della coppia.
Le dimensioni delle chiavette sono standardizzate secondo le norme JIS e, una volta stabilito il diametro dell’albero, si determinano anche quelle delle chiavette. Tuttavia, per la lavorazione della scanalatura della chiavetta sul corpo rotante sono necessarie macchine utensili specializzate come quelle indicate di seguito.
| Nome dell’impianto | Caratteristiche |
| Macchina per la lavorazione delle chiavette | Adatto alla lavorazione in serie di scanalature per chiavette con diametro interno. Richiede macchine e utensili specifici |
| Slotter | Permette la lavorazione di scanalature con diametro interno. La velocità di lavorazione è inferiore rispetto a quella delle brocciatrici |
| Macchina per elettroerosione a filo | È in grado di lavorare anche forme complesse. Richiede tempi di lavorazione lunghi e comporta costi elevati |
Dato che le attrezzature di lavorazione sono limitate, è necessario verificare la fattibilità della lavorazione già in fase di progettazione. Per applicazioni che richiedono la trasmissione di coppie elevate, come le macchine industriali o gli azionamenti delle pompe, è consigliabile utilizzare alberi con scanalatura per chiavetta.
*Si tratta di motori in generale, non di micromotori.
Tipi di elementi di fissaggio per collegare l’albero del motore ai componenti
Quando si collegano l’albero del motore e il componente da azionare, a seconda del tipo di elemento di fissaggio utilizzato, è possibile migliorare la facilità di montaggio e smontaggio e compensare gli errori di allineamento. Qui ti spiegherò quali sono gli elementi di fissaggio più comuni e quali sono le combinazioni ottimali con le diverse forme degli alberi.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Tipi di giunti e criteri di selezione
- Caratteristiche e applicazioni delle boccole senza chiavetta
- La combinazione ottimale tra la forma dell’albero e i componenti di fissaggio
La scelta dei componenti di fissaggio dipende non solo dalla forma dell’albero del motore, ma anche dalla coppia trasmessa e dalla frequenza di manutenzione.
Tipi di giunti e criteri di scelta
I giunti sono componenti meccanici che collegano l’albero motore e l’albero condotto, trasmettendo la potenza. Si usano quando vuoi prolungare l’albero del motore o quando non vuoi lavorare direttamente sull’albero stesso. Esistono prodotti adatti a vari metodi di fissaggio, come il fissaggio a vite, a pressione di contatto o a chiavetta.
Ecco i tipi più comuni di giunti:
| Tipi | Caratteristiche |
| Tipo rigido | Non presenta flessibilità e ha un’elevata rigidità alla torsione. È necessario un centraggio di alta precisione dell’albero |
| Tipo Oldham | Tollera eccentricità e angoli di inclinazione, facile da montare. Per applicazioni ad alta velocità, è necessario verificare le specifiche |
| A disco | Permette di realizzare un design con gioco ridotto e supporta rotazioni ad alta velocità. Struttura semplice che facilita il montaggio e lo smontaggio |
| Tipo a “J” | Il materiale elastico assorbe urti e vibrazioni. È molto versatile |
Al momento della scelta, devi selezionare il tipo più adatto alle condizioni di progetto in base alla coppia ammessa, al margine di disallineamento (scostamento assiale) e alla velocità di rotazione.Nel campo delle apparecchiature mediche e industriali, è più efficiente tenere in considerazione anche la facilità di sostituzione del motore durante la manutenzione. I micromotori di C.I. Takiron sono disponibili con albero a sezione a D o albero tondo e possono essere collegati a vari tipi di giunti.
Caratteristiche e impieghi delle boccole senza chiavetta
La boccola senza chiavetta è un componente che collega direttamente l’albero a elementi rotanti (boccole) come ingranaggi o pulegge.Sfruttano il «principio del cuneo» grazie alla loro forma conica e hanno una struttura che trasmette la coppia tramite il serraggio a pressione superficiale. Quando si stringono i bulloni, la superficie conica genera un elevato attrito tra l’albero e il bossolo, consentendo un fissaggio solido anche senza scanalature per chiavette.
Le boccole senza chiavetta offrono i seguenti vantaggi.
[I principali vantaggi delle boccole senza chiavetta]
- Riduzione della concentrazione di sollecitazioni sull’albero e sul mozzo grazie all’assenza di scanalature
- Facile da montare e smontare semplicemente serrando e allentando i bulloni
- Garantire un’elevata capacità di trasmissione della coppia grazie alla forza di attrito generata su tutta la superficie di contatto
Si tratta di elementi di fissaggio utilizzati in applicazioni che richiedono montaggi e smontaggi frequenti, come le pompe industriali e i nastri trasportatori.
La combinazione ottimale tra la forma dell’albero e i componenti di fissaggio
Abbinando correttamente la forma dell’albero e i componenti di fissaggio, puoi ottenere il metodo di fissaggio più adatto alle tue esigenze. Di seguito trovi una panoramica dei componenti di fissaggio e dei metodi di fissaggio consigliati per ogni tipo di albero.
| Forma dell’albero | Elementi e metodi di fissaggio consigliati | Applicazioni adatte |
| Albero con intaglio a D | Giunti con fissaggio a vite o a morsetto | Facile collegamento a motori standard di piccole dimensioni e scelta dei componenti |
| Albero con scanalatura per chiavetta | Giunto con fissaggio a chiavetta | Applicazioni ad alto carico in cui si generano coppie elevate sull’albero di uscita |
Inoltre, per applicazioni con carichi elevati, è consigliabile utilizzare una combinazione di albero con scanalatura e giunto a chiavetta. Si consiglia di scegliere la combinazione più adatta alle condizioni di utilizzo e di verificarne le prestazioni in fase di prototipazione.
*Si tratta di informazioni generali sui motori, non specificamente sui nostri micromotori.
Aspetti pratici da tenere in considerazione nel fissaggio dell’albero del motore
Ogni metodo di fissaggio dell’albero del motore presenta alcuni aspetti pratici da tenere in considerazione. Comprendere le caratteristiche di ciascun metodo di fissaggio e adottare le misure adeguate già in fase di progettazione aiuta a prevenire problemi dopo il montaggio.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Meccanismi all’origine dell’allentamento dei collegamenti a vite e relative contromisure
- Difficoltà di lavorazione e problemi di costo legati alla realizzazione delle chiavi
- Rischi di riduzione della resistenza dei collegamenti a perno e campo di applicazione
Cerca di capire quali sono i punti deboli e le contromisure di ciascun metodo di fissaggio, e scegli quello più adatto alle condizioni d’uso.
Meccanismi all’origine dell’allentamento dei collegamenti a vite e misure correttive
Il fissaggio con viti (viti di bloccaggio) è un metodo semplice, ma comporta il rischio che le viti si allentino. Poiché le viti di bloccaggio hanno una forza di serraggio ridotta, sono adatte per applicazioni a basso carico, mentre per quelle ad alto carico è necessario valutare attentamente la soluzione.
Una delle cause principali dell’allentamento delle viti è la diminuzione della forza di attrito tra la superficie di appoggio e il componente.I casi di allentamento si dividono in due tipi: quelli in cui il dado si allenta senza ruotare ( allentamento iniziale, affossamento, vibrazioni, sbalzi di temperatura ) e quelli in cui il dado ruota all’indietro e si allenta.
Per prevenire l’allentamento, puoi ricorrere al serraggio periodico per ripristinare la forza assiale.Inoltre, sono efficaci anche l’uso di rondelle elastiche o dentate, il serraggio con doppio dado e l’applicazione di colla frenafiletti sulla filettatura. Poiché le viti di fissaggio (viti di regolazione) hanno una struttura priva di superficie di appoggio, non è possibile utilizzare le rondelle normalmente impiegate con bulloni e dadi.Per evitare che le viti di fissaggio si allentino, applica un adesivo antiallentamento (lock-tight) sulla filettatura. Nel caso di alberi con intaglio a D, la struttura che tiene ferma la parte piana tramite la filettatura rende l’allentamento meno probabile rispetto agli alberi tondi; tuttavia, per applicazioni soggette a carichi elevati, valuta di passare a un fissaggio con morsetti o a un fissaggio a pressione superficiale.
Difficoltà di lavorazione e problemi di costo legati alla realizzazione delle chiavi
Il fissaggio con chiavetta è un metodo che garantisce un’elevata capacità di trasmissione della coppia, ma la lavorazione della scanalatura richiede attrezzature specializzate. In particolare, per la lavorazione della scanalatura sul lato del corpo rotante, le attrezzature disponibili sono limitate e può risultare difficile da realizzare per i privati o le piccole officine.
Di seguito trovi le attrezzature necessarie per la lavorazione delle scanalature e le loro caratteristiche.
| Nome dell’impianto | Caratteristiche |
| Macchina per la lavorazione di scanalature | Adatto alla lavorazione in serie di scanalature per chiavette con diametro interno. I costi di installazione dell’attrezzatura sono elevati |
| Slotter | Permette la lavorazione di scanalature con diametro interno. La velocità di lavorazione è inferiore rispetto a quella delle brocciatrici |
| Macchina per elettroerosione a filo | È in grado di lavorare anche forme complesse. Richiede tempi di lavorazione lunghi e comporta costi elevati |
In generale, i costi di lavorazione e le ore di assemblaggio tendono ad aumentare. È necessario verificare, già in fase di progettazione, se è possibile realizzare la scanalatura per la chiavetta e informarsi in anticipo sulle attrezzature disponibili presso lo stabilimento di lavorazione. Quando si tratta di applicazioni soggette a carichi elevati che richiedono una trasmissione affidabile della coppia, è opportuno optare per il fissaggio con chiavetta, anche tenendo conto dell’aumento dei costi.
Rischio di riduzione della resistenza dei collegamenti a perno e ambito di applicazione
Il fissaggio con perno consiste nel praticare un foro nell’asse e inserirvi il perno a pressione. Bisogna fare attenzione al fatto che la resistenza dell’asse nella zona del foro si riduce e si verificano concentrazioni di sollecitazioni. Se la precisione di lavorazione è scarsa, il perno non può essere inserito correttamente e il fissaggio non va a buon fine.
Se non riesci a garantire un calcolo della resistenza adeguato e una precisione di lavorazione sufficiente, devi valutare attentamente la soluzione. Tuttavia, se stai realizzando un progetto fai-da-te e vuoi un fissaggio più saldo rispetto alle viti di bloccaggio, puoi usare i perni di bloccaggio (perni paralleli, perni conici, ecc.). È un’opzione valida per i robot fai-da-te e i prototipi.
Inoltre, i motori coreless di C.I. Takiron, non avendo un nucleo in ferro, in linea di principio non generano cogging (irregolarità di rotazione) e presentano una bassa emissione di vibrazioni durante il funzionamento. Se si tiene conto delle caratteristiche di vibrazione già in fase di selezione del motore, è possibile progettare il sistema in modo da ridurre il carico sui punti di fissaggio.
Riepilogo
Il metodo di fissaggio dell’albero del motore e dell’albero di uscita della testa ingranata va scelto in base alla forma dell’albero (albero con intaglio a D, albero tondo, albero con scanalatura per chiavetta) e alle condizioni d’uso. L’albero con intaglio a D è una forma usata nei riduttori di piccole dimensioni e di solito si abbina a fissaggi a vite o a morsetti.L’albero tondo, grazie al contatto su tutta la circonferenza, è una forma che permette di garantire facilmente un’elevata capacità di trasmissione della coppia se abbinato a sistemi di fissaggio a pressione superficiale, come i morsetti. L’albero con scanalatura per chiavetta garantisce un’elevata capacità di trasmissione della coppia ed è adatto ad applicazioni con coppie elevate.
Il fissaggio a vite è semplice ma comporta il rischio di allentamento, mentre quello con chiavetta è robusto ma presenta alcune limitazioni pratiche in termini di attrezzature di lavorazione. Utilizzando componenti di fissaggio come giunti o boccole senza chiavetta, puoi migliorare ulteriormente la facilità di montaggio e smontaggio e la manutenzione.
Cerca di capire le caratteristiche di ogni forma di albero e i vantaggi e gli aspetti da tenere in considerazione per ogni metodo di fissaggio, in modo da valutare la combinazione ottimale già in fase di progettazione.
Informazioni sui prodotti e richieste di informazioni
Per maggiori dettagli sui micromotori di C.I. Takiron, dai un’occhiata al sito web qui sotto.
- Sito del prodotto: https://cik-ele.com/
- Motori senza nucleo: https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Motori brushless: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Motoriduttore: https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Encoder: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Se hai difficoltà a scegliere il motore compatto giusto per lo sviluppo del tuo prodotto, non esitare a contattarci tramite il modulo di richiesta. Un nostro tecnico valuterà l’applicazione e le tue esigenze per proporti la soluzione più adatta.
- Contatti: https://cik-ele.com/contact/
