{"id":842,"date":"2026-06-24T09:16:04","date_gmt":"2026-06-24T09:16:04","guid":{"rendered":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/why-oldham-couplings-are-ideal-for-encoder-and-resolver-connections\/"},"modified":"2026-06-24T09:16:05","modified_gmt":"2026-06-24T09:16:05","slug":"why-oldham-couplings-are-ideal-for-encoder-and-resolver-connections","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/it\/why-oldham-couplings-are-ideal-for-encoder-and-resolver-connections\/","title":{"rendered":"Perch\u00e9 i giunti Oldham sono ideali per le connessioni tra encoder e resolver"},"content":{"rendered":"

Tra tutte le applicazioni in cui un giunto Oldham pu\u00f2 comparire in un sistema di controllo del movimento, nessuna \u00e8 pi\u00f9 impegnativa \u2013 o pi\u00f9 rivelatrice dei punti di forza unici di questo tipo di giunto \u2013 del collegamento tra un albero rotante e un dispositivo di retroazione rotativa come un encoder incrementale, un encoder assoluto o un resolver. Questi dispositivi convertono la posizione angolare dell'albero in un segnale elettrico, e la qualit\u00e0 di tale segnale dipende direttamente dalla qualit\u00e0 dell'accoppiamento meccanico tra l'albero e il rotore di ingresso del dispositivo. Un giunto con gioco, cedevolezza o effetti di carico sui cuscinetti corromper\u00e0 il segnale in modi che si ripercuoteranno a cascata sull'intero sistema di controllo.<\/p>\n

Questo articolo spiega perch\u00e9 l'accoppiamento Oldham, in particolare nella sua versione miniaturizzata, \u00e8 diventato lo standard per i collegamenti degli alberi di encoder e resolver nei sistemi di movimentazione di precisione in tutto il mondo.<\/p>\n

\n \"Giunto
I giunti Oldham miniaturizzati con diametri interni a partire da 3 mm sono progettati specificamente per le connessioni di encoder e resolver, dove ogni secondo d'arco di gioco \u00e8 fondamentale.<\/figcaption><\/figure>\n

Cosa misurano effettivamente gli encoder e i resolver<\/h2>\n

Un encoder rotativo o resolver \u00e8 fondamentalmente un trasduttore: converte la posizione angolare di un albero in un segnale elettrico che un controllore di movimento pu\u00f2 interpretare. Gli encoder incrementali emettono un treno di impulsi con un numero definito di impulsi per giro; il controllore conta gli impulsi per determinare la variazione di posizione relativa. Gli encoder assoluti emettono una parola digitale che rappresenta direttamente la posizione angolare dell'albero in un singolo giro (monogiro) o su pi\u00f9 giri (multigiro). I resolver emettono una coppia di tensioni sinusoidali il cui rapporto di ampiezza codifica l'angolo dell'albero.<\/p>\n

In ogni caso, l'uscita elettrica \u00e8 precisa solo quanto l'ingresso meccanico. Se l'accoppiamento tra l'albero condotto e l'albero di ingresso dell'encoder introduce un errore angolare, per quanto piccolo, tale errore viene segnalato al controllore come se si trattasse di un movimento reale dell'albero. Il controllore, quindi, agisce in base a dati di posizione errati, generando errori di posizionamento, oscillazioni di velocit\u00e0 o instabilit\u00e0 nel circuito di controllo che non possono essere corretti via software perch\u00e9 il controllore non \u00e8 a conoscenza dell'esistenza dell'errore.<\/p>\n

Il problema del contraccolpo negli accoppiamenti a retroazione<\/h2>\n

Consideriamo un asse servoassistito che utilizza un encoder montato sul motore per il feedback di posizione. Se l'accoppiamento tra l'albero del motore e l'encoder presenta un gioco di 0,1 gradi, ecco cosa percepisce il controllore ad ogni inversione di direzione:<\/p>\n

Il motore inizia a ruotare nella nuova direzione. L'encoder, tuttavia, non segnala alcun movimento per i primi 0,1 gradi perch\u00e9 \u00e8 necessario superare la zona morta dovuta al gioco meccanico prima che l'accoppiamento trasmetta il movimento al rotore dell'encoder. Durante questa zona morta, il controllore non rileva alcuna variazione di posizione e quindi continua a comandare una coppia crescente per compensare l'errore di posizione. Quando il gioco meccanico viene eliminato e l'encoder inizia a segnalare il movimento, il motore ha superato leggermente il punto di riferimento. Il controllore deve quindi invertire leggermente la rotazione per correggere la posizione e, in questa inversione, la zona morta di 0,1 gradi si ripresenta.<\/p>\n

Il risultato \u00e8 un ciclo limite: una piccola oscillazione sostenuta attorno alla posizione target che il controllore non pu\u00f2 smorzare perch\u00e9 il gioco di accoppiamento rende discontinuo il modello dell'impianto. Su una superficie lavorata, ci\u00f2 si manifesta come un caratteristico punto piatto o un segno di inversione direzionale. In un sistema a controllo di velocit\u00e0, produce un'ondulazione di velocit\u00e0 alla frequenza di inversione.<\/p>\n

Anche un gioco di soli 0,01 gradi, una quantit\u00e0 apparentemente trascurabile, pu\u00f2 causare un degrado misurabile in un sistema di codifica ad alta risoluzione. Un codificatore a 5.000 linee ha una risoluzione nativa di 0,072 gradi per conteggio in quadratura; 0,01 gradi di gioco rappresentano all'incirca un conteggio di incertezza di posizione ad ogni inversione.<\/p>\n

Perch\u00e9 la propriet\u00e0 di assenza di gioco dell'accoppiamento di Oldham \u00e8 fondamentale in questo caso<\/h2>\n

Il meccanismo a tenone e scanalatura del giunto Oldham crea un collegamento a innesto preciso, senza gioco angolare. Quando l'albero motore inverte la direzione, l'albero dell'encoder lo segue immediatamente, entro la tolleranza di gioco meccanico del giunto, che in un giunto Oldham miniaturizzato di precisione si misura in secondi d'arco, non in minuti d'arco.<\/p>\n

Questa risposta immediata e priva di gioco significa che l'encoder segnala la posizione effettiva dell'albero in ogni momento, anche durante le inversioni di direzione. Il circuito di controllo riceve dati di feedback precisi e puliti e pu\u00f2 operare alla larghezza di banda progettata senza i cicli di limitazione o le limitazioni di guadagno che il gioco imporrebbe.<\/p>\n

Per confronto, anche un giunto a soffietto non presenta gioco, ma, come discusso in seguito, ha una limitazione critica nelle applicazioni con encoder che il giunto Oldham non ha.<\/p>\n

\n \"Accoppiamento
La trasmissione a gioco zero garantisce che l'encoder segnali sempre la posizione reale dell'albero, consentendo al servocontrollore di operare alla massima larghezza di banda senza zone morte di posizione.<\/figcaption><\/figure>\n

Isolamento elettrico: protezione dell'elettronica dell'encoder<\/h2>\n

Gli encoder e i resolver rotativi sono strumenti elettronici di precisione. I loro dischi ottici interni, i sensori magnetici o gli avvolgimenti dei trasformatori sono progettati per funzionare in un ambiente elettrico pulito. Molti sono cos\u00ec sensibili che correnti parassite di pochi milliampere che fluiscono attraverso l'albero e l'involucro dell'encoder possono danneggiare l'elettronica interna o corrompere il segnale di uscita.<\/p>\n

Nei sistemi azionati da motori elettrici, l'albero motore si trova spesso a un potenziale elettrico diverso da quello di terra a causa dell'accoppiamento capacitivo attraverso la capacit\u00e0 parassita tra l'avvolgimento del motore e il rotore. Gli azionamenti a frequenza variabile (VFD) e i servoamplificatori che utilizzano frequenze di commutazione a modulazione di larghezza di impulso (PWM) di diversi kilohertz generano forme d'onda di tensione sull'albero particolarmente aggressive. Se l'encoder \u00e8 collegato elettricamente all'albero motore tramite un giunto metallico, queste tensioni sull'albero possono generare correnti nei cuscinetti e transitori di commutazione attraverso la delicata elettronica dell'encoder.<\/p>\n

Il giunto Oldham con disco centrale in polimero garantisce un isolamento galvanico completo tra l'albero motore e l'albero dell'encoder. Nessuna corrente elettrica pu\u00f2 fluire tra i due alberi attraverso il giunto, poich\u00e9 il disco in acetale o nylon \u00e8 un isolante. Questa \u00e8 una propriet\u00e0 unica che nessun giunto interamente metallico pu\u00f2 replicare senza l'aggiunta di elementi isolanti separati.<\/p>\n

In pratica, questo isolamento elettrico elimina un'intera classe di guasti dell'encoder che si verificano regolarmente nei sistemi di azionamento che utilizzano accoppiamenti metallici: guasti prematuri dei cuscinetti dell'encoder, output corrotto a causa del rumore indotto e danni da scarica elettrostatica ai circuiti CMOS all'interno dell'alloggiamento dell'encoder.<\/p>\n

Perch\u00e9 i giunti a soffietto non possono sostituire i giunti Oldham in questo caso<\/h2>\n

Anche i giunti a soffietto sono a gioco zero e sono ampiamente utilizzati nei collegamenti degli encoder. Tuttavia, presentano un punto debole critico in questa applicazione: trasmettono forze di reazione radiali ai cuscinetti interni dell'encoder in presenza di disallineamento laterale dell'albero.<\/p>\n

I cuscinetti degli encoder e dei resolver sono in genere cuscinetti di precisione miniaturizzati: cuscinetti a sfere a gola profonda delle serie 6900 o 6800 con diametro interno di 10 mm o inferiore. Questi cuscinetti sono progettati per sopportare solo il precarico assiale applicato dal produttore dell'encoder per mantenere la posizione assiale del rotore. Non sono progettati per sopportare carichi radiali significativi.<\/p>\n

Un giunto a soffietto con un offset laterale di 0,3 mm applica una forza di richiamo radiale di diversi Newton all'albero dell'encoder. Su un cuscinetto dell'encoder progettato per sopportare un precarico assiale di pochi Newton, questa forza radiale riduce drasticamente la durata del cuscinetto, potenzialmente da decine di migliaia di ore a poche centinaia di ore. Inoltre, aumenta la coppia di attrito che il giunto deve superare per azionare il rotore dell'encoder, il che pu\u00f2 introdurre errori angolari dipendenti dalla velocit\u00e0 in alcuni tipi di encoder.<\/p>\n

L'accoppiamento Oldham applica una forza radiale praticamente nulla ai cuscinetti dell'encoder, indipendentemente dallo spostamento laterale. Lo spostamento viene assorbito interamente dal disco scorrevole e i cuscinetti dell'encoder sono soggetti solo al precarico previsto. Per questo motivo i produttori di encoder raccomandano sempre gli accoppiamenti Oldham, o accoppiamenti che funzionano secondo lo stesso principio del disco scorrevole, per i loro prodotti.<\/p>\n

\n \"Giunto
A differenza degli accoppiamenti a soffietto, il disco scorrevole dell'Oldham assorbe tutti gli spostamenti laterali senza trasmettere forza radiale ai delicati cuscinetti miniaturizzati dell'encoder.<\/figcaption><\/figure>\n

Bassa inerzia: mantenimento della fedelt\u00e0 della risposta dell'encoder<\/h2>\n

L'inerzia dell'accoppiamento si aggiunge direttamente all'inerzia che il rotore e l'albero dell'encoder devono accelerare e decelerare. In un sistema servoassistito che opera ad alta larghezza di banda \u2014 con accelerazioni dell'asse di 10 m\/s\u00b2 o superiori su una piattaforma lineare, corrispondenti a migliaia di gradi al secondo quadrato sull'albero dell'encoder \u2014 un accoppiamento ad alta inerzia agisce come un filtro passa-basso tra il movimento dell'albero e la posizione rilevata dall'encoder.<\/p>\n

Gli accoppiamenti Oldham miniaturizzati, con i loro mozzi in alluminio leggero e il piccolo disco in polimero, presentano tra i valori di inerzia pi\u00f9 bassi di qualsiasi tipo di accoppiamento a gioco zero nella stessa gamma di diametri del foro. Per le applicazioni con encoder, i valori di inerzia tipici sono compresi tra 0,1 e 1,0 g\u00b7cm\u00b2 \u2013 sufficientemente bassi da avere un effetto trascurabile sulla fedelt\u00e0 della risposta dell'encoder anche ad alte larghezze di banda del servo.<\/p>\n

Scenari applicativi specifici<\/h2>\n

Albero motore verso encoder esterno (doppio feedback):<\/strong> Nei sistemi servoassistiti ad alte prestazioni, oltre all'encoder montato sul motore, a volte si utilizza un secondo encoder montato direttamente sul lato del carico (ad esempio, all'estremit\u00e0 di una vite a ricircolo di sfere). L'accoppiamento Oldham collega l'albero della vite a ricircolo di sfere a questo encoder lato carico, compensando qualsiasi disallineamento laterale tra l'asse della vite e l'asse centrale dell'encoder, fornendo al contempo un segnale pulito e privo di gioco che rende efficace il controllo a doppio feedback.<\/p>\n

Tavola rotante con encoder angolare:<\/strong> Le tavole rotanti di alta precisione utilizzano un encoder angolare di grande diametro (come un dispositivo Heidenhain RON o SICK HIPERFACE) montato direttamente sull'albero di uscita della tavola. L'accoppiamento tra il perno del cuscinetto della tavola e l'ingresso dell'encoder deve essere sufficientemente rigido da evitare cedimento torsionale, assorbendo al contempo le eccentricit\u00e0 termiche e meccaniche del sistema di cuscinetti senza sovraccaricare l'encoder. A tale scopo vengono utilizzati giunti Oldham miniaturizzati con diametro interno compreso tra 20 e 50 mm.<\/p>\n

Uscita del riduttore verso l'encoder di posizione:<\/strong> Molti robot industriali, attuatori rotativi e azionamenti a indicizzazione utilizzano un encoder sull'albero di uscita del riduttore anzich\u00e9 sull'ingresso del motore per misurare direttamente la posizione del carico. L'accoppiamento tra l'albero del riduttore e l'encoder deve tollerare l'eccentricit\u00e0 angolare e laterale del cuscinetto di uscita del riduttore, una funzione che l'accoppiamento Oldham gestisce con la sua capacit\u00e0 di offset laterale standard.<\/p>\n

Codificatore di velocit\u00e0 del mandrino sulle macchine utensili:<\/strong> Nei torni e nei centri di lavoro si utilizza spesso un encoder sul mandrino per misurare la velocit\u00e0 del mandrino durante i cicli di filettatura e per fornire un feedback di override della velocit\u00e0 del mandrino. I cuscinetti del mandrino presentano un'eccentricit\u00e0 radiale molto maggiore rispetto a un cuscinetto di precisione per servomotori; un giunto Oldham assorbe questa eccentricit\u00e0 senza sovraccaricare l'encoder.<\/p>\n

Guida alla selezione e all'installazione<\/h2>\n

Per le applicazioni di codifica e risoluzione, i seguenti parametri regolano in genere la selezione:<\/p>\n