Negli impianti di produzione e nelle macchine industriali, per trasmettere con precisione la potenza del motore all’albero condotto si utilizzano i giunti (giunti di accoppiamento). I giunti sono componenti meccanici che collegano l’albero motore all’albero condotto e svolgono funzioni quali l’assorbimento degli errori di montaggio e l’attenuazione delle vibrazioni.
Tuttavia, esistono diversi tipi di giunti, come quelli a ganasce, a disco o a soffietto, ed è necessario sceglierli in base all’uso e alle caratteristiche richieste.
In questo articolo spiegheremo in modo sistematico tutto ciò che c’è da sapere sui giunti: dal loro ruolo fondamentale alle principali tipologie e caratteristiche, fino ai punti chiave da considerare nella scelta. Inoltre, ti forniremo alcune informazioni utili sull’abbinamento con i motori, fondamentali per ottenere il massimo dalle prestazioni dei giunti.
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Le basi dell’accoppiamento e i 4 ruoli
Il giunto è un componente meccanico che collega l’albero motore (quello che fa girare) – come nel caso di un motore – all’albero condotto (quello che viene fatto girare) – come nel caso di una pompa o di una vite a ricircolo di sfere – per trasmettere la potenza. È un componente specifico per il collegamento degli alberi delle macchine, noto anche come “giunto di accoppiamento” o semplicemente “giunto”.
Oltre alla trasmissione di potenza, i giunti svolgono anche altre funzioni, come l’assorbimento degli errori di montaggio, l’attenuazione delle vibrazioni e l’isolamento termico. Capire il ruolo di ciascuno di essi ti aiuta a definire chiaramente i criteri di scelta nella progettazione dei sistemi.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Collega l’albero motore all’albero condotto per trasmettere la potenza
- Assorbe tre tipi di disallineamento
- Ha il compito di smorzare le vibrazioni e isolare termicamente
Se capisci bene le diverse funzioni – trasmissione di potenza, compensazione del disallineamento, smorzamento delle vibrazioni e isolamento termico – avrai chiari i criteri per scegliere il giunto giusto nella progettazione di un impianto.
Collega l’albero motore all’albero condotto per trasmettere la potenza
La funzione di collegare l’albero motore e l’albero condotto per trasmettere la potenza è il ruolo fondamentale del giunto. Collega l’albero di uscita del motore all’albero condotto, come una vite a ricircolo di sfere o una pompa, trasmettendo con precisione la potenza rotativa.
Se si costruisse una macchina con una struttura in cui l’albero è integrato, non solo si incontrerebbero difficoltà in termini di precisione di lavorazione e costi, ma si aggiungerebbero anche ore di lavoro extra per il trasporto e il montaggio; inoltre, se una delle due parti (quella motrice o quella condotta) si rompesse, bisognerebbe sostituire l’intero gruppo, aumentando così l’onere della manutenzione.
Se li colleghi tramite un giunto, puoi trasmettere la potenza anche tra alberi di diverso diametro. In caso di guasto, basta sostituire solo il pezzo interessato, e puoi optare per una configurazione che tenga conto sia del collegamento degli alberi che della manutenzione.
Assorbe 3 tipi di disallineamento
Una delle funzioni del giunto è proprio quella di compensare tre tipi di disallineamento. Per disallineamento si intende lo scostamento tra gli assi di rotazione dell’albero motore e dell’albero condotto. I tipi principali sono i seguenti:
| Tipi | Contenuti |
| Eccentrismo (spostamento parallelo) | Stato in cui gli assi dei due assi sono sfalsati parallelamente |
| Eccentrismo (spostamento parallelo) | Stato in cui gli assi dei due assi sono inclinati l’uno rispetto all’altro |
| Gioco assiale (spostamento assiale) | Condizione in cui i due assi si allontanano o si avvicinano tra loro in direzione assiale |
Se non si interviene sul disallineamento, questo può causare problemi all’impianto, come vibrazioni, rumore e usura irregolare dei cuscinetti.
Ogni componente presenta variazioni individuali nella precisione di lavorazione, quindi è praticamente impossibile assemblare tutti gli assi in modo che combacino perfettamente.Il giunto sfrutta la deformazione di elementi elastici o molle metalliche per assorbire tre tipi di disallineamento entro i limiti di tolleranza, riducendo così il carico sui componenti circostanti.
Ha il compito di smorzare le vibrazioni e isolare termicamente
Un’altra importante funzione del giunto è quella di smorzare le vibrazioni e isolare termicamente. Se le vibrazioni generate dalla rotazione del motore si trasmettono alle apparecchiature sul lato condotto, come le viti a ricircolo di sfere, si rischia una perdita di precisione nel posizionamento e un deterioramento delle prestazioni della macchina.Il giunto funge da ammortizzatore, assorbendo le vibrazioni del lato motrice e mantenendo la precisione del lato condotto.
Inoltre, bisogna prestare attenzione al calore che si genera durante il funzionamento del motore. Se il calore si trasmette direttamente al lato condotto, componenti come le viti a sfere potrebbero subire una dilatazione termica, con il rischio di compromettere la precisione dimensionale. Il giunto limita la trasmissione di calore tra il lato motore e quello condotto, evitando la deformazione dei componenti e lo spostamento della posizione.
Sia la funzione di smorzamento delle vibrazioni che quella di isolamento termico influiscono sul mantenimento della precisione dell’intero dispositivo e sul carico esercitato sui componenti circostanti, e sono fattori che contribuiscono a prolungarne la durata.
I principali tipi di giunti e le loro caratteristiche
I giunti si classificano in diversi tipi in base alle differenze strutturali. Poiché ogni tipo presenta caratteristiche diverse in termini di rigidità alla torsione, capacità di assorbimento delle vibrazioni e grado di disallineamento ammesso, è necessario comprendere bene le caratteristiche di ciascun tipo prima di procedere alla scelta.
Cosa tratteremo in questa sezione
- La differenza tra giunti rigidi e giunti flessibili
- Caratteristiche del tipo a disco, a fessura e a soffietto
- Caratteristiche dei modelli a gancio e di quelli in gomma
Se capisci la struttura e i punti di forza di ogni tipo, puoi restringere in modo efficiente la scelta del giunto più adatto alle esigenze del tuo impianto.
La differenza tra giunti rigidi e giunti flessibili
Capire la differenza tra giunti a asse fisso e giunti a asse flessibile è il punto di partenza per scegliere il giunto giusto. Nella tabella qui sotto mettiamo a confronto le caratteristiche principali dei due tipi.
| Voce | Giunto ad asse fisso (rigido) | Giunto flessibile (flessibile) |
| Struttura | I due assi sono saldamente integrati | Collegamento tramite elementi elastici o molle metalliche |
| Compensazione del disallineamento | Non compatibile | Compensa eccentricità, angolazione e gioco assiale |
| Rigidità torsionale | Estremamente elevata | Varia a seconda del tipo |
| Costo | Relativamente economico | Varia a seconda della struttura |
| Ambiente adatto | Condizioni in cui lo scostamento assiale è praticamente nullo | Condizioni in cui sono presenti errori di montaggio e dilatazione termica |
Poiché i giunti rigidi non sono flessibili, non riescono ad assorbire gli errori di montaggio e vengono utilizzati solo in condizioni di disallineamento minimo degli assi. I giunti rigidi sono la scelta giusta quando si dà priorità a una struttura semplice e a un’elevata rigidità torsionale.
I giunti flessibili trasmettono la potenza assorbendo il disallineamento grazie alla flessione di elementi elastici o molle metalliche. La scelta del giunto più adatto alle condizioni di progettazione è fondamentale per le prestazioni dell’impianto.
Caratteristiche del tipo a disco, a fessura e a soffietto
I giunti a disco, a fessura e a soffietto sono giunti a molla metallica che sfruttano la deformazione elastica del metallo per assorbire i disallineamenti. Di seguito sono riportate la struttura e le caratteristiche di ciascun tipo.
| Tipo | Caratteristiche strutturali | Punti di forza principali |
| Disco | Assorbe lo scostamento assiale grazie alla flessione della lamiera sottile | Elevata rigidità torsionale e basso errore di trasmissione rotazionale |
| Fessura | Struttura monoblocco con fessura a spirale ricavata su un materiale cilindrico | Dimensioni ridotte, bassa inerzia e design semplice |
| Soffietto | Compensa gli spostamenti in tre direzioni grazie all’estensione e alla contrazione del soffietto metallico | Ottima uniformità di rotazione, ideale per il collegamento con encoder |
I modelli a disco, a fessura metallica e a soffietto sono disponibili in versioni senza gioco e, a seconda dell’applicazione, si scelgono in base al collegamento con servomotori, motori passo-passo, encoder e così via. Tra i modelli a disco e a fessura metallica ci sono prodotti che soddisfano i requisiti di resistenza all’olio.
Caratteristiche dei modelli a gancio e di quelli in gomma
I giunti a ganascia e quelli in gomma sono giunti elastici che incorporano materiali elastici come la gomma o l’uretano nei componenti intermedi. Il giunto a ganascia ha una struttura in cui un elastomero (materiale elastico) è inserito tra due mozzi metallici e offre ottime prestazioni nell’assorbimento di urti e vibrazioni. La facilità di montaggio è una delle caratteristiche principali del giunto a ganascia.
【Principali applicazioni dei giunti elastici】
- Trasmissione di potenza a pompe, nastri trasportatori e simili
- Riduzione delle vibrazioni nei dispositivi soggetti a carichi d’urto
- Soppressione dell’oscillazione del servomotore
Tra i giunti realizzati con gomma ad alto smorzamento, ce ne sono alcuni che riducono l’oscillazione del servomotore e consentono di impostare un guadagno più elevato. I giunti realizzati con gomma ad alto smorzamento offrono eccellenti caratteristiche di assorbimento delle vibrazioni, ma la rigidità torsionale e il disallineamento ammissibile variano a seconda del prodotto.
Per le apparecchiature soggette a vibrazioni e urti, i giunti elastici rappresentano una scelta ottimale.
Procedura di base per la scelta dei giunti e loro relazione con il motore
La scelta dell’accoppiamento inizia con la selezione del tipo più adatto al motore e all’applicazione, per poi passare gradualmente alla scelta delle dimensioni, alla verifica delle specifiche (come la coppia ammissibile e il disallineamento ammissibile) e infine alla verifica del metodo di fissaggio dell’albero. Inoltre, anche il tipo e le caratteristiche del motore con cui va abbinato sono fattori che influenzano il risultato della scelta.
Qui ti spiego le procedure pratiche per la scelta e come queste si collegano ai motori.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Come restringere la ricerca in base all’uso previsto
- Come verificare la coppia ammessa e il valore di disallineamento ammesso
- L’influenza delle caratteristiche del motore sulla scelta del giunto
Se tieni a mente i punti da verificare in ogni fase della scelta, ti sarà più facile scegliere il giunto più adatto all’uso e alle condizioni di impiego.
Come restringere la ricerca in base all’uso che ne vuoi fare
Il primo passo nella scelta di un giunto è restringere la selezione in base all’applicazione. Il tipo di giunto va scelto in base al tipo di motore e all’applicazione.
| Classificazione per uso | Prestazioni richieste | Esempi di tipi adatti |
| Controllo del movimento (controllo di posizionamento) | a gioco zero, elevata rigidità torsionale | Disco fessurato |
| Trasmissione di potenza | Trasmissione di coppia elevata Assorbimento degli urti Tolleranza al disallineamento | Joe Oldham |
Nelle applicazioni di controllo del movimento, poiché il gioco nella direzione di rotazione compromette la precisione di posizionamento, è necessario scegliere un modello a gioco zero. D’altra parte, nelle applicazioni in cui è prioritaria la trasmissione di potenza, è importante scegliere un giunto in grado di fornire la coppia necessaria e di garantire la coppia ammissibile.
Dopo aver ristretto la scelta ai modelli più adatti, si passa alla selezione della dimensione in cui la coppia di correzione è inferiore alla coppia ammissibile, alla verifica del diametro del foro dell’albero, alla scelta del metodo di fissaggio e alla verifica finale delle dimensioni. Verificando questi punti uno per uno, diventa più facile restringere la rosa dei candidati.
Come verificare la coppia ammessa e il valore di disallineamento ammesso
La verifica della coppia ammessa e dei valori di disallineamento ammessi è un passaggio da effettuare quando si decide la dimensione del giunto.
[Procedura di verifica della scelta della taglia]
- Calcolo della coppia corretta, ottenuta moltiplicando la coppia massima del motore per un coefficiente di correzione
- Scelta delle dimensioni in modo che la coppia di correzione sia inferiore alla coppia ammissibile del giunto
- Verifica che i disallineamenti di eccentricità, angolo di deviazione e gioco assiale rientrino nei limiti di tolleranza
Se il disallineamento supera i valori ammessi, potrebbero verificarsi vibrazioni o ridursi rapidamente la durata del giunto.
Un punto a cui prestare particolare attenzione è che, quando si verificano contemporaneamente due o più tipi di disallineamento, come l’eccentricità e l’angolo di deviazione, in genere i valori di tolleranza per ciascuno di essi vengono limitati a metà rispetto a quelli previsti per il singolo caso. Dato che nelle condizioni di installazione reali si verificano spesso disallineamenti combinati, come linea guida si consiglia di progettare tenendo conto di valori di tolleranza pari o inferiori a un terzo di quelli standard.
Verifica anche lo spazio, il diametro del foro e il metodo di fissaggio per scegliere le dimensioni adatte al tuo dispositivo.
L’influenza delle caratteristiche del motore sulla scelta del giunto
L’influenza delle caratteristiche del motore sulla scelta del giunto è un fattore fondamentale che determina le prestazioni dell’intero impianto e che non va trascurato.Quando si abbina un motore di controllo (come un servomotore), l’uso di un giunto con bassa rigidità torsionale può causare uno sfasamento tra l’angolo di rotazione del motore e quello del carico, con il rischio di compromettere la precisione di posizionamento. D’altra parte, per le applicazioni in cui si desidera ridurre le vibrazioni, la scelta più adatta è un giunto con ottime capacità di assorbimento delle vibrazioni e che non sia soggetto a risonanza.
Le caratteristiche del giunto più adatto variano a seconda del tipo di motore. Per le applicazioni che richiedono un controllo di posizionamento ad alta velocità e alta precisione, i giunti a disco o a fessura, con gioco zero e alta rigidità, sono la scelta migliore.Nelle applicazioni in cui si privilegia l’assorbimento delle vibrazioni, l’adozione di giunti in gomma ad alto smorzamento permette di evitare la risonanza del sistema e di sfruttare appieno le prestazioni del motore. Per i motori generici, dove la rotazione continua in un’unica direzione è la norma, le scelte principali sono i giunti di tipo Oldham o a ganasce, che offrono un ampio margine di tolleranza al disallineamento.
Inoltre, anche le caratteristiche di vibrazione e la precisione di rotazione del motore stesso influiscono direttamente sul carico sul giunto. Ad esempio, se si utilizza un motore con un cogging (irregolarità di rotazione) ridotto, le forze irregolari esercitate sul giunto diminuiscono e la stabilità dell’intero impianto migliora.Nella scelta del giunto, oltre alla coppia ammessa e ai valori di disallineamento consentiti indicati nel catalogo, è fondamentale considerare anche la qualità del motore che funge da fonte di azionamento.
Riepilogo
Il giunto (giunto d’asse) è un componente meccanico che collega l’albero motore all’albero condotto per trasmettere la potenza. Oltre a trasmettere la potenza, ha il compito di assorbire gli errori di montaggio (disallineamento), smorzare le vibrazioni e gli urti e ridurre il trasferimento del calore, ad esempio quello del motore, verso il lato condotto.
Esistono diversi tipi di giunti: a disco, a ganasce, di tipo Oldham, a soffietto e rigidi. Per la scelta, restringi la selezione in base all’applicazione e al tipo di motore, assicurandoti che la coppia di correzione sia inferiore alla coppia ammissibile e verificando i valori ammissibili di eccentricità, angolo di sfasamento e gioco assiale.
Inoltre, nella scelta del giunto, è necessario verificare anche il tipo di motore con cui va abbinato e le condizioni d’uso. Quando valuti la combinazione tra motore e giunto, scegli il tipo di giunto in base alla precisione di posizionamento richiesta e alla capacità di assorbimento delle vibrazioni. Se cerchi motori compatti e ad alta precisione, dai un’occhiata al sito dei prodotti di C.I. Takiron.
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