I cataloghi di giunti Oldham presentano una fitta matrice di numeri – diametri esterni, fori, valori di coppia, capacità di disallineamento, valori di inerzia e limiti di velocità – che può risultare difficile da interpretare senza una chiara comprensione del significato di ciascun parametro e delle relazioni tra i vari numeri. Un giunto troppo piccolo per la sua applicazione si guasta prematuramente; uno troppo grande aggiunge inerzia e costi inutili. La corretta lettura della tabella delle dimensioni è fondamentale per l'intero processo di selezione.
Questo articolo illustra ogni dimensione e parametro presenti in una tabella standard delle dimensioni dei raccordi Oldham, descrive le loro interrelazioni e presenta un esempio pratico di selezione dall'inizio alla fine.
Le dimensioni principali in un disegno di un giunto Oldham
OD — Diametro esterno: Il diametro esterno massimo del gruppo di accoppiamento, misurato attraverso il corpo del mozzo. Questa dimensione determina se l'accoppiamento rientra nello spazio radiale disponibile attorno all'albero. In installazioni in spazi ristretti, come all'interno di carter macchina, tra componenti adiacenti o in prossimità delle spalle dell'albero, verificare che il diametro esterno più un margine di gioco rientrino nello spazio disponibile prima di procedere con la selezione.
L — Lunghezza totale: La lunghezza assiale totale del giunto assemblato, misurata da mozzo a mozzo, con il disco in posizione assiale nominale. Questa dimensione determina lo spazio assiale necessario tra il motore e la macchina azionata. Assicurarsi che vi sia spazio sufficiente per la lunghezza del giunto, più l'eventuale gioco assiale dovuto alla dilatazione termica dell'albero motore.
LH — Lunghezza del mozzo: La lunghezza assiale di ciascun mozzo determina quanto il mozzo si innesta sull'albero. Mozzi più lunghi offrono una maggiore area di serraggio e in genere una coppia di slittamento più elevata a parità di diametro esterno del mozzo. La lunghezza assiale determina anche la lunghezza minima di innesto dell'albero: l'albero deve sporgere a sufficienza nel mozzo affinché il dispositivo di fissaggio del mozzo si agganci all'interno della zona di serraggio progettata.
D — Diametro del foro: Il diametro interno del foro del mozzo, che deve corrispondere al diametro dell'albero. La maggior parte delle tabelle dimensionali elenca la gamma di fori disponibili per ogni dimensione di giunto: il diametro minimo e massimo che può essere ricavato dal corpo del mozzo standard senza compromettere lo spessore della parete del mozzo o la capacità di serraggio. Se entrambi gli alberi hanno lo stesso diametro, una sola dimensione del foro si applica a entrambi i mozzi. Se gli alberi hanno diametri diversi (comune nei collegamenti motore-vite a ricircolo di sfere), specificare separatamente il foro motore e il foro condotto.
Diametro esterno del disco / Spessore del disco: Alcune schede tecniche includono separatamente le dimensioni del disco centrale. Il diametro esterno del disco determina la lunghezza massima della scanalatura nel mozzo e quindi il massimo disassamento laterale che il giunto può sopportare. Lo spessore del disco regola il gioco assiale disponibile tra le superfici del mozzo.
Parametri di prestazione nella tabella delle taglie
Coppia nominale (T_N): La coppia continua che il giunto può trasmettere nelle condizioni di disallineamento e velocità di riferimento. Questo è il principale parametro prestazionale e il punto di partenza per la selezione delle dimensioni in base alla coppia. Importante: si tratta del valore nominale continuo, non del valore nominale di picco. La capacità di coppia di picco è in genere da 2 a 3 volte il valore nominale continuo per carichi di breve durata.
Spostamento laterale massimo (ΔKr): Lo spostamento laterale massimo consentito tra i due assi dell'albero. Come spiegato in questo sito, questo è il valore massimo possibile: per una lunga durata, si consiglia di operare al 50% o meno di questo valore. Il simbolo ΔKr compare nei cataloghi europei e conformi agli standard ISO; i cataloghi nordamericani possono utilizzare termini come "disallineamento parallelo" o semplicemente "offset laterale".
Disallineamento angolare massimo (ΔKw): La massima deviazione angolare tra gli assi degli alberi, espressa in gradi. Per i giunti Oldham, questo valore è in genere compreso tra 0,5 e 1,0 gradi per tutte le dimensioni; non aumenta significativamente con le dimensioni del giunto, a differenza della capacità di disallineamento laterale.
Spostamento assiale massimo (ΔKa): Il massimo spostamento assiale che un albero può compiere rispetto all'altro senza che il disco entri in contatto con la superficie del mozzo. In genere da 0,5 a 2,0 mm a seconda delle dimensioni del giunto.
Velocità massima (n_max): La velocità di rotazione massima nelle condizioni di disallineamento di riferimento e alla temperatura ambiente. Come discusso nell'articolo sulla velocità, questo valore diminuisce all'aumentare del disallineamento operativo: consultare la tabella combinata velocità-disallineamento quando si opera contemporaneamente al di sopra del 50% di entrambi i valori nominali.
Momento d'inerzia di massa (J): L'inerzia rotazionale dell'intero gruppo di accoppiamento (sia mozzi che disco), espressa in g·cm² o kg·m². Questo valore deve essere incluso nel calcolo dell'inerzia riflessa totale per il dimensionamento del servoazionamento. Il valore riportato nel catalogo si riferisce al materiale standard del mozzo e del disco al diametro nominale del foro; l'inerzia effettiva varia leggermente in funzione del diametro del foro (la rimozione di materiale dal mozzo riduce l'inerzia) e del materiale del mozzo (alluminio rispetto all'acciaio inossidabile).
Rigidità torsionale (C_T): La rigidità angolare dell'accoppiamento sotto carico torsionale, espressa in N·m/grado o N·m/rad. Una maggiore rigidità torsionale si traduce in una minore deflessione angolare per unità di coppia. Nelle applicazioni servoassistite, la rigidità torsionale influenza la frequenza di risonanza del sistema di azionamento: una maggiore rigidità innalza la frequenza di risonanza, consentendo una maggiore larghezza di banda del servo.
Tabella delle dimensioni rappresentative
| OD (mm) | Lunghezza L (mm) | Gamma di alesaggio (mm) | Coppia nominale (N·m) | Offset massimo (mm) | Velocità massima (RPM) | Inerzia (g·cm²) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 28 | 3–6 | 0.5 | 0.20 | 8,000 | 0.12 |
| 20 | 34 | 4–8 | 1.5 | 0.30 | 7,000 | 0.35 |
| 25 | 40 | 5–12 | 3.0 | 0.40 | 6,000 | 0.85 |
| 32 | 52 | 6–16 | 7.0 | 0.50 | 5,000 | 2.8 |
| 40 | 62 | 8–20 | 15.0 | 0.70 | 4,000 | 8.5 |
| 50 | 76 | 10–25 | 30.0 | 0.90 | 3,500 | 22.0 |
| 63 | 95 | 14–32 | 60.0 | 1.20 | 2,800 | 68.0 |
| 80 | 118 | 18–40 | 120.0 | 1.50 | 2,200 | 195.0 |
I valori indicati sono rappresentativi per giunti Oldham standard con mozzo in alluminio e disco in acetale, con offset laterale di 0,2 mm e temperatura ambiente di 25 °C. Verificare sempre i dati specifici sul giunto selezionato consultando la scheda tecnica del produttore.
Esempio di selezione elaborata
Applicazione: Servomotore che aziona una vite a ricircolo di sfere su un asse di una fresatrice CNC. Coppia nominale del motore 4,0 N·m, coppia di picco 12,0 N·m. Albero motore 10 mm, albero vite a ricircolo di sfere 12 mm. Velocità di funzionamento 2.500 giri/min. Disallineamento laterale misurato 0,25 mm. Disallineamento angolare corretto a meno di 0,3 gradi. Ambiente interno standard, temperatura ambiente 25 °C.
Fase 1 — Coppia di serraggio di progetto: Coppia di picco 12,0 N·m × fattore di servizio 2,0 (servo con inversioni) = coppia di progetto 24,0 N·m.
Fase 2 — Dimensioni del foro: È necessario un foro di azionamento di 10 mm e un foro condotto di 12 mm. Consultare la tabella delle dimensioni per i raccordi che offrono questa gamma di fori.
Fase 3 — Controllo della coppia: La dimensione da 40 mm di diametro esterno ha una coppia nominale continua di 15,0 N·m. La coppia di progetto è di 24,0 N·m, che supera il valore nominale di 40 mm. Passare alla dimensione da 50 mm di diametro esterno, con una coppia nominale continua di 30,0 N·m. La coppia di progetto di 24,0 N·m rientra in questo valore nominale. La dimensione da 50 mm supporta fori fino a 25 mm, quindi sia 10 mm che 12 mm rientrano nell'intervallo. Procedere con la dimensione da 50 mm di diametro esterno.
Passaggio 4 — Verifica della velocità: 50 mm, velocità nominale 3.500 giri/minuto con offset di 0,2 mm. Funzionamento a 2.500 giri/minuto con offset di 0,25 mm. L'offset è leggermente superiore alla condizione di riferimento, quindi il limite di velocità effettivo è leggermente inferiore, circa 3.200 giri/minuto a 0,25 mm. La velocità di funzionamento di 2.500 giri/minuto rientra ampiamente in questo intervallo. Accettabile.
Passaggio 5 — Verifica del disallineamento: Disco da 50 mm con offset massimo di 0,90 mm. Funzionamento a 0,25 mm = 28% del massimo. Un risultato eccellente, ben al di sotto del limite operativo raccomandato del 50%. Si prevede una lunga durata del disco.
Fase 6 — Verifica dell'inerzia: L'inerzia dell'accoppiamento da 50 mm è di 22,0 g·cm². L'inerzia del rotore del motore (tipica per un servomotore da 4 N·m) è di circa 180 g·cm². L'inerzia dell'accoppiamento è pari al 12,2% dell'inerzia del rotore, leggermente superiore alla soglia del 10%, ma accettabile per un asse CNC a banda passante standard. Se la regolazione del servomotore risulta difficoltosa, si consiglia di utilizzare un accoppiamento da 40 mm con un materiale del disco di qualità superiore per ridurre l'inerzia.
Risultato: Giunto Oldham da 50 mm di diametro esterno, mozzi a morsetto, foro motore da 10 mm, foro condotto da 12 mm, disco in acetale standard, mozzi in alluminio. Tutti i parametri rientrano nelle specifiche con ampi margini.
Conclusione
Interpretare correttamente una tabella dimensionale per giunti Oldham significa considerare ogni parametro, non solo il diametro esterno e la coppia nominale. Il diametro esterno e la lunghezza determinano l'accoppiamento fisico. L'intervallo del diametro interno determina la compatibilità con l'albero. La coppia nominale, combinata con il fattore di servizio, determina la dimensione minima accettabile. La velocità nominale, la capacità di disallineamento e l'inerzia verificano che la dimensione selezionata soddisfi i requisiti operativi dell'applicazione. Analizzare sistematicamente ogni parametro, come dimostrato nell'esempio di selezione, produce una specifica che garantisce prestazioni affidabili e una lunga durata. Trascurare un qualsiasi parametro comporta il rischio di selezionare un giunto fisicamente corretto ma operativamente inadeguato.
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