L’efficienza nei sistemi meccatronici

L’automazione, la robotica e la meccatronica sono settori che presuppongono standard di precisione estremamente elevati, anche a causa delle dimensioni minime dei componenti con cui si ha a che fare. Questo è il motivo per il quale risulta essenziale rispettare requisiti specifici per la compattezza e l’efficienza di elementi come i riduttori, gli alberi, i cuscinetti e i motori. In tale ambito, rivestono un ruolo di primo piano gli ingranaggi epicicloidali, che hanno la capacità di trasmettere potenza con bassi giochi meccanici e ingombri minimi. I vantaggi più significativi offerti dal funzionamento epicicloidale sono rappresentati dalla trasmissione di coppie elevate, con alti rapporti di riduzione e carichi significativi sull’albero in uscita.

I riduttori epicicloidali e i sistemi di trasmissione meccanica

Nei sistemi di trasmissione meccanica, gli ingranaggi epicicloidali risultano essenziali, per la loro capacità di essere versatili ed efficienti in una grande varietà di applicazioni, non solo industriali. La loro complessa struttura interna favorisce velocità di uscita differenti rispetto alla velocità di ingresso; ogni soluzione può essere personalizzata a seconda dell’applicazione di destinazione, così che possano essere garantite prestazioni ottimali. In sostanza, i riduttori epicicloidali possono essere definiti come organi meccanici in grado di modificare i rapporti di velocità fra l’albero di ingresso e l’albero di uscita. Nel caso di un solare fisso e di una corona fissa, l’albero di ingresso ha lo stesso senso di rotazione dell’albero di uscita; nel caso di un portasatelliti fisso, invece, l’albero di ingresso ha il senso di rotazione opposto all’albero di uscita.

Le peculiarità dei riduttori epicicloidali

Il range di rapporti di riduzione, in un riduttore epicicloidale, è molto elevato, dal momento che può essere disponibile sia in configurazione singola che in configurazione multistadio. La reversibilità e la coassialità degli alberi di ingresso e uscita sono altre due caratteristiche fondamentali. Attraverso gli ingranaggi di un epicicloidale, si equilibrano – e quindi si annullano – le forze, poiché gli ingranaggi sono supportati dagli alberi che ruotano sui cuscinetti. In sostanza, un riduttore epicicloidale è in grado di sopportare gli stessi valori di carico in qualunque direzione, cosa che non avviene in un riduttore tradizionale. Mentre i carichi interni sono equilibrati fra di loro per gli ingranaggi, quelli esterni sono sopportati dai cuscinetti collocati sugli alberi di entrata e di uscita. La sopportazione del carico è, dunque, notevole.

La differenza fra la riduzione epicicloidale e la riduzione a ingranaggi

Nel confronto con la riduzione a ingranaggi, quella epicicloidale consente di ottenere rapporti più elevati, a parità di numero di denti tra il pignone e la corona. Ciò si traduce non solo in performance migliori, ma anche e soprattutto in una riduzione dei costi, dal momento che il rapporto totale può essere ottenuto con uno stadio di riduzione in meno. In virtù di dimensioni e pesi ridotti, il riduttore epicicloidale si fa apprezzare per la facilità di installazione che lo caratterizza e per la sua convenienza economica. Il mercato mette a disposizione una grande varietà di soluzioni, differenti a seconda dell’elemento mantenuto fisso, del numero di satelliti che vengono impiegati e degli stadi di riduzione.

L’efficienza del meccanismo epicicloidale

Se paragonato a un riduttore ad assi paralleli equivalenti, un riduttore epicicloidale garantisce un più elevato livello di efficienza, poiché risultano minori le perdite nei cuscinetti e le perdite di potenza che sono causate dall’attrito fra i denti. Le perdite di attrito fra i denti, in effetti, sono proporzionali al carico sui denti. Invece le perdite nei cuscinetti sono correlate alle dimensioni dei cuscinetti, i quali sono più piccoli nei riduttori planetari dal momento che non devono supportare i carichi radiali che provengono dagli ingranamenti.

Il ruolo dei riduttori epicicloidali nella meccatronica

È anche grazie ai riduttori epicicloidali che la meccatronica, al giorno d’oggi, è in grado di incrementare i livelli di produttività e al tempo stesso ottimizzare l’efficienza, grazie alla riduzione dei tempi di inattività. La gestione della qualità dei prodotti e il monitoraggio in tempo reale sono solo due dei tanti benefici che scaturiscono dalla diffusione della meccatronica, che permette di adattare in maniera istantanea la produzione alle necessità dei clienti. Le migliorie che la meccatronica assicura comporta un efficientamento dei processi operativi, mentre i sistemi meccatronici consentono di analizzare i dati sulle performance e individuare potenziali criticità: insomma, gli eventuali errori possono essere corretti in tempi estremamente rapidi.

Meccatronica: vantaggi e benefici

Ecco, dunque, che la produzione può essere adattata alle necessità e alle richieste dei clienti, grazie a una maggiore flessibilità che consente di adeguarsi ai cambiamenti, spesso repentini, del mercato. C’è, fra l’altro, la possibilità di mutare in tempi rapidi la produzione a seconda delle necessità di diversi target. Parecchie attività manuali, ormai automatizzate, cedono il passo a processi produttivi digitalizzati, anche per mezzo dell’analisi in tempo reale dei dati che vengono raccolti. Così, la produzione può essere personalizzata e modificata su richiesta.