Nella progettazione di prodotti che utilizzano il motore come fonte di alimentazione, come le apparecchiature industriali, i dispositivi medici e le apparecchiature ottiche, il “riduttore” è un componente fondamentale che determina le prestazioni. Viene integrato in molti dispositivi per ottenere una coppia elevata e un controllo preciso del posizionamento, cose che non si riescono a ottenere con il solo motore.
Tuttavia, molti ingegneri progettisti si chiedono probabilmente: «Che cos’è un riduttore?», «Quale tipo dovrei scegliere?» e «Quali sono le specifiche più adatte per il mio prodotto?». Se si sceglie il riduttore sbagliato, si rischia di incorrere in malfunzionamenti dovuti a una coppia insufficiente, modifiche progettuali dovute a dimensioni eccessive e persino una riduzione della durata del prodotto.
In questo articolo ti spiegheremo le nozioni pratiche di cui hai bisogno nella fase di valutazione delle specifiche: dai principi di funzionamento di base dei riduttori alle caratteristiche delle diverse tipologie, dagli impieghi concreti ai punti chiave da considerare in fase di scelta. *
*La nostra azienda non vende riduttori (testate di riduzione) separatamente. Ci occupiamo dello sviluppo e della vendita di motoriduttori, ovvero riduttori abbinati a motori.
| 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 sin dalla fondazione dell’azienda nel 1919, in qualità di azienda leader nella 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 ad alto valore aggiunto a progettisti e sviluppatori. In qualità di team di esperti che conosce a fondo le caratteristiche dei prodotti, ti supportiamo nella risoluzione delle tue sfide e nell’innovazione tecnologica attraverso la diffusione di contenuti accurati e pratici. |
Cos’è un riduttore? Principi di base e utilità
Il riduttore è un dispositivo che, tramite meccanismi come gli ingranaggi, riduce la velocità di rotazione del motore e aumenta la coppia (forza di rotazione). Poiché la velocità di rotazione e la coppia sono inversamente proporzionali, riducendo la velocità si ottiene una forza maggiore.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Struttura di base e principio di funzionamento dei riduttori
- Il rapporto tra rapporto di riduzione e coppia
- I limiti del motore da solo e la necessità del riduttore
Questo principio è lo stesso del cambio di una bicicletta: con una marcia alta si va veloci, ma è difficile salire le salite, mentre con una marcia bassa si perde velocità ma si riesce a salire le salite con più forza.Se si cerca di ottenere una coppia elevata solo con il motore, è necessario un motore di grandi dimensioni; invece, combinando il motore con un riduttore, è possibile garantire la coppia necessaria anche con un motore di piccole dimensioni, consentendo così di ridurre le dimensioni dell’apparecchiatura, risparmiare energia e ottenere un controllo di posizionamento preciso.
Struttura di base e principio di funzionamento dei riduttori
La struttura più semplice di un riduttore consiste nell’accoppiamento di due ingranaggi con un numero di denti diverso. Quando la potenza viene trasmessa dall’ingranaggio più piccolo (lato ingresso) a quello più grande (lato uscita), la velocità di rotazione viene ridotta in base al rapporto tra i numeri di denti.
Ad esempio, se il numero di denti sul lato di ingresso è 10 e quello sul lato di uscita è 50, il rapporto di riduzione è 5:1: la velocità di rotazione viene ridotta a 1/5, mentre la coppia aumenta di circa 5 volte. Grazie a questo principio meccanico degli ingranaggi, è possibile ottenere una potenza in uscita elevata con una potenza in ingresso ridotta.Combinando più stadi di ingranaggi, si possono ottenere rapporti di riduzione ancora più elevati e progettare il giusto equilibrio tra coppia e velocità di rotazione in base all’applicazione.
Il rapporto tra rapporto di riduzione e coppia
Il rapporto di riduzione è un valore che indica il rapporto tra il numero di giri dell’albero di ingresso e quello dell’albero di uscita. Più alto è il rapporto di riduzione, più bassa è la velocità di rotazione e maggiore è la coppia. Tuttavia, la coppia in uscita effettivamente ottenuta è pari al prodotto del rapporto di riduzione per l’efficienza di trasmissione.
L’efficienza di trasmissione dei riduttori a ingranaggi varia a seconda del produttore e delle specifiche, ma si aggira intorno al 95-98% per gli ingranaggi cilindrici e al 96-98% per quelli planetari.L’efficienza diminuisce all’aumentare del numero di stadi di riduzione. Ad esempio, in un riduttore con rapporto di riduzione 10:1 e efficienza di trasmissione del 95%, se la coppia del motore è di 0,1 Nm, la coppia in uscita sarà di circa 0,95 Nm (0,1 × 10 × 0,95).Scegliere il rapporto di riduzione più adatto in base all’applicazione è la chiave per ottenere il massimo dalle prestazioni dell’apparecchiatura.
I limiti del motore da solo e la necessità di un riduttore
Se si cerca di ottenere una coppia elevata solo con il motore, bisogna aumentare le dimensioni del motore stesso, il che comporta problemi come un aumento di peso, un maggiore consumo energetico e un aumento dei costi. Inoltre, se controlli direttamente un motore che gira ad alta velocità, la precisione di posizionamento diminuisce e diventa difficile effettuare controlli di precisione.
Abbinando un riduttore, è possibile ridurre l’ingombro dell’apparecchiatura e abbassare i costi. Inoltre, riducendo la velocità di rotazione, la risoluzione di controllo migliora, rendendo possibile un posizionamento di precisione.
Tipi, caratteristiche e campi di applicazione dei riduttori
I riduttori si classificano in diverse tipologie a seconda del tipo e della disposizione degli ingranaggi utilizzati. Tra i più comuni ci sono i riduttori a ingranaggi cilindrici, i riduttori planetari, i riduttori a vite senza fine e i riduttori a ingranaggi ondulati.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Principali tipi di riduttori: caratteristiche e applicazioni
- La differenza tra riduttore (testata) e motoriduttore
- Principali settori di applicazione dei motoriduttori (motori integrati con riduttore) ed esempi concreti
I riduttori a ingranaggi cilindrici hanno una struttura semplice, sono convenienti e si adattano a un’ampia gamma di applicazioni. Quelli a ingranaggi planetari sono compatti e adatti alla trasmissione di coppie elevate, perfetti per applicazioni con spazio limitato.Il sistema a vite senza fine offre un elevato rapporto di riduzione e una buona stabilità, mentre quello a ingranaggi ondulati viene utilizzato in applicazioni che richiedono un posizionamento di alta precisione. C.I. Takiron offre motoriduttori che combinano riduttori a ingranaggi cilindrici o planetari con motori senza nucleo, con una comprovata esperienza di utilizzo soprattutto nei settori medico, ottico e della sicurezza.
Principali tipi di riduttori: caratteristiche e applicazioni
| Tipi | Caratteristiche | Esempi di utilizzo |
| Riduttore a ingranaggi cilindrici (tipo a ingranaggi cilindrici) | Hanno una struttura semplice, costi di produzione bassi e sono molto silenziosi. Hanno anche un’elevata efficienza di trasmissione (95–98%) | Macchine industriali generiche Utensili elettrici di piccole dimensioni |
| Riduttore a ingranaggi planetari (tipo planetario) | Grazie alla distribuzione simultanea del carico su più ingranaggi, si ottengono dimensioni ridotte e una coppia elevata. Gli assi di entrata e uscita possono essere disposti in modo coassiale | Apparecchiature mediche Robot Apparecchiature ottiche |
| Riduttore a vite senza fine | Consente di ottenere un elevato rapporto di riduzione in un unico stadio, è autobloccante e impedisce la rotazione inversa (a seconda delle condizioni, esistono anche modelli che funzionano in senso inverso). | Meccanismo di sollevamento Argano |
| Riduttore a ingranaggi ondulati | Permette un posizionamento di altissima precisione con gioco quasi nullo, ma è costoso | Robot industriali Apparecchiature per la produzione di semiconduttori |
La differenza tra riduttore (testa ingranata) e motoriduttore
Per “riduttore (testata di ingranaggi)” si intende un dispositivo che si monta direttamente sull’albero di uscita del motore. Invece, un “motoriduttore” è un prodotto in cui il riduttore (testata di ingranaggi) e il motore sono integrati in un unico corpo. C.I. Takiron commercializza motoriduttori che, pur essendo compatti, garantiscono un’elevata efficienza di trasmissione.
L’integrazione tra motore e riduttore è utile per facilitare il montaggio, ridurre l’ingombro e semplificare il cablaggio. Permette di scegliere un rapporto di riduzione e dimensioni di montaggio ottimizzati in base alle caratteristiche del motore, contribuendo così a migliorare l’efficienza dell’intero sistema.C.I. Takiron offre questi prodotti come motoriduttori (motore e riduttore integrati in un unico prodotto), contribuendo così a ridurre il carico di lavoro di progettazione dei clienti.
Principali settori di applicazione dei motoriduttori (motori integrati con riduttore) ed esempi concreti
I motoriduttori vengono utilizzati in un’ampia gamma di settori. Di seguito ti mostriamo alcuni esempi delle principali applicazioni.
【Principali settori di applicazione dei motoriduttori】
Robot industriali: robot articolati, robot collaborativi
Dispositivi medici: azionamento delle telecamere endoscopiche, manipoli per apparecchiature odontoiatriche
Attrezzi: trapano elettrico, avvitatore a impatto, chiodatrice
Apparecchiature ottiche: meccanismo di messa a fuoco automatica delle fotocamere, meccanismo di rotazione e inclinazione delle telecamere di sorveglianza
Dispositivi di sicurezza: serrature elettroniche, cancelli automatici
Uso hobbistico: servomotori per modellini radiocomandati
I motoriduttori di C.I. Takiron possono dare un grande contributo nei settori medico e ottico, dove sono richieste dimensioni ridotte e un’elevata precisione. Ad esempio, le telecamere endoscopiche richiedono un posizionamento preciso all’interno dello spazio ristretto del corpo umano, quindi i riduttori planetari compatti e con gioco minimo sono la soluzione ideale.Inoltre, nelle serrature elettroniche, dove il risparmio energetico e una lunga durata sono fondamentali, i motoriduttori ad alta efficienza potrebbero rivelarsi molto utili.
Punti chiave nella scelta di un riduttore
Quando si sceglie un riduttore, è necessario valutare in modo globale diversi fattori, come la coppia richiesta, il rapporto di riduzione, il gioco, le dimensioni e le condizioni di utilizzo.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Come calcolare la coppia necessaria e il rapporto di riduzione
- Il rapporto tra gioco e precisione di posizionamento
- Criteri di selezione in base all’ambiente di utilizzo
Per prima cosa, calcoliamo la coppia necessaria in base al carico dell’oggetto da azionare e stabiliamo la potenza del motore e il rapporto di riduzione. Poi, se serve precisione di posizionamento, valutiamo modelli con gioco minimo; se lo spazio di installazione è limitato, prendiamo in considerazione i motori a ingranaggi planetari compatti.Inoltre, anche le condizioni ambientali di utilizzo, come l’intervallo di temperatura, la resistenza alla polvere e all’acqua, la resistenza agli urti e il livello di rumorosità, sono criteri di selezione importanti. Noi di C.I. Takiron dialoghiamo con te fin dalla fase di studio delle specifiche, proponendoti la combinazione ottimale di motore e riduttore, per garantirti alta qualità e una personalizzazione flessibile.
Come calcolare la coppia necessaria e il rapporto di riduzione
Il primo passo nella scelta di un riduttore è calcolare la coppia necessaria per l’oggetto da azionare. La coppia necessaria si calcola in base al peso del carico, alla distanza da percorrere, all’accelerazione, al coefficiente di attrito e ad altri fattori.
La formula di base è la seguente.
[Calcolo della coppia necessaria]
Calcolo della coppia di uscita del motore
Coppia di uscita del motore = coppia nominale del motore × rapporto di riduzione × rendimento del riduttore
Esempio di calcolo: coppia nominale del motore 0,2 Nm, rapporto di riduzione 10:1, rendimento del riduttore 95%
Coppia di uscita del motore = 0,2 × 10 × 0,95 = 1,9 Nm
Determinazione della coppia necessaria del motore
Coppia richiesta dal motore (Nm) = Coppia equivalente sull’albero del motore (Nm) × Fattore di sicurezza
Esempio di calcolo: nel caso di una coppia di carico di 0,5 Nm e di un coefficiente di sicurezza pari a 2,0
Coppia necessaria del motore = 0,5 × 2,0 = 1,0 Nm
Tenendo conto del fattore di sicurezza e scegliendo specifiche con un margine maggiore rispetto ai valori di calcolo, puoi garantire l’affidabilità a lungo termine. I micromotori di C.I. Takiron, pur essendo di piccole dimensioni, consentono un controllo preciso della coppia a livello di mNm e sono ideali per applicazioni che richiedono un’elevata precisione, come le apparecchiature mediche e ottiche.
Il rapporto tra gioco e precisione di posizionamento
Il gioco è lo spazio (gioco) tra gli ingranaggi e influisce direttamente sulla precisione di posizionamento. Nelle apparecchiature mediche e ottiche che richiedono un controllo di alta precisione, le specifiche a basso gioco sono indispensabili a seconda dell’applicazione.
Il sistema a ingranaggi planetari, grazie alla sua struttura, permette di ridurre facilmente il gioco, mentre quello a ingranaggi ondulati consente di azzerarlo quasi completamente.Nella scelta effettiva, bisogna trovare il giusto equilibrio tra costi e applicazione. Ad esempio, nel meccanismo di autofocus delle fotocamere, dove è necessario controllare con precisione la posizione dell’obiettivo, sono adatte le riduttori a ingranaggi planetari con gioco ridotto. I prodotti di C.I. Takiron soddisfano questi requisiti e sono molto apprezzati nei settori medico e ottico.
Criteri di selezione in base alle condizioni d’uso
Esistono criteri di selezione in base all’ambiente di utilizzo, quali l’intervallo di temperatura di funzionamento, la resistenza alla polvere e all’acqua (standard IP), la resistenza agli urti e il livello di rumorosità. Di seguito sono riportate le principali specifiche richieste per ciascun settore.
| Settori di applicazione | Requisiti principali |
| Dispositivi medici | Bassa rumorosità, sterilizzabile, biocompatibile |
| Utensili | Elevata resistenza agli urti e protezione dalla polvere |
| Dispositivi di sicurezza | Progettate per l’installazione all’aperto: avviamento a basse temperature e lunga durata |
| Apparecchiature ottiche | Basse vibrazioni, posizionamento di alta precisione |
Per i dispositivi medici, data l’attenzione verso i pazienti, è fondamentale la silenziosità; per gli utensili, la resistenza agli urti per sopportare le condizioni del cantiere; mentre per i dispositivi di sicurezza, è importante la capacità di avvio a basse temperature, pensata per l’installazione all’aperto. Noi di C.I. Takiron offriamo la personalizzazione dei motoriduttori in base all’ambiente di utilizzo del cliente, garantendo alta qualità e flessibilità, dalla prototipazione in piccoli lotti alla produzione in serie.Non esitare a contattarci fin dalla fase di definizione delle specifiche.
Riepilogo
Il riduttore è un dispositivo che riduce la velocità di rotazione del motore aumentando la coppia, ed è utilizzato in un’ampia gamma di settori, quali le apparecchiature industriali, i dispositivi medici e le apparecchiature ottiche. Consente di ottenere una coppia elevata e un controllo preciso, impossibili da realizzare con il solo motore, e svolge un ruolo fondamentale nel conciliare la miniaturizzazione delle apparecchiature con prestazioni elevate.
Comprendendo le caratteristiche di ogni tipo di riduttore, come quelli a ingranaggi cilindrici o planetari, e valutando in modo globale la coppia necessaria, il gioco e le condizioni di utilizzo, è possibile scegliere il riduttore più adatto. Noi di C.I. Takiron offriamo soluzioni ottimali che combinano motori senza nucleo e riduttori, supportando la progettazione dei tuoi prodotti fin dalla fase di definizione delle specifiche.
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/
