DIFFERENZE TRA LIMITATORI A SFERE E LIMITATORI A FRIZIONE

Immagina una catena di produzione che si ferma improvvisamente: un componente bloccato, un sovraccarico imprevisto, e in pochi istanti il danno si propaga lungo tutta la trasmissione. Riduttori deformati, alberi spezzati, costi di riparazione alle stelle. Tutto questo per una semplice mancanza di protezione.

Il limitatore di coppia

È qui che entra in gioco il limitatore di coppia, un dispositivo tanto discreto quanto essenziale, progettato per fare una sola cosa: salvare la tua macchina nel momento critico causato da eventi imprevedibili come un esercizio errato, difetti di software e hardware nel sistema oppure cause esterne come corpi estranei che si inceppano nel sistema di lavorazione o la collisione contro altri oggetti. I limitatori di coppia garantiscono un picco di coppia in modo che il carico a cui sono soggetti i vari elementi della catena cinematica non superi mai i valori di tolleranza. Ciò permette di ridurre i fattori di sicurezza costruttivi e utilizzare motori e riduttori più piccoli.

Anche la scelta però tra i vari limitatori non è banale: esistono infatti soluzioni che slittano, altre che disinnestano completamente, e persino sistemi che si riagganciano da soli. In un mondo dove la produttività non ammette compromessi, capire come funzionano e quale scegliere può fare la differenza tra un fermo macchina di pochi secondi e una perdita di migliaia di euro.

Le principali tipologie di limatori di coppia sono:

• A frizione: usano dischi di attrito che slittano quando si supera la coppia impostata così di mantenere la trasmissione del moto anche durante piccoli sovraccari occasionali;
• A sfere/rulli: Utilizzano sfere o rulli inseriti in sedi calibrate. Al superamento della coppia, fuoriescono, provocando uno spostamento assiale e interrompendo la trasmissione.
• A innesto pneumatico: il disinnesto è completo e la regolazione della coppia massima e’ variabile in maniera continua anche durante l’utilizzo.

I limitatori di coppia meccanici sono spesso preferiti ai dispositivi di sicurezza elettronici grazie a:

• Minor tempo di risposta (intervento immediato in millisecondi)
• Miglior affidabilità (nessun rischio di errore software)
• Versatilità di configurazione
• Facilità d’installazione e regolazione
• Idoneità per ambienti gravosi, con polvere, vibrazioni e alte velocità.

I sistemi elettronici, che normalmente agiscono a monte della trasmissione, presentano ritardi nei tempi di reazione e complessità di gestione, fattori che li rendono meno adatti in applicazioni critiche.

Limitatori di coppia a frizione

I limitatori di coppia a frizione rappresentano una soluzione collaudata per proteggere le trasmissioni meccaniche dal sovraccarico. Ne esistono di diverse tipologie ma il funzionamento di base consiste in un elemento trainante che trasmette il moto al corpo trainato tramite contatto contro uno o più anelli di attrito che, al raggiungimento della coppia massima consentita, iniziano a slittare. In questo modo e’ possibile proteggere i componenti della catena cinematica (come motori, utilizzatori, motoriduttori etc.) imponendo una coppia massima trasmissibile senza limitarne la continuità.

Ne esistono di diverse tipologie, tra cui con corona, puleggia o altro organo di trasmissione per collegare elementi non coassiali o con doppia catena o giunto elastico a stella per il collegamenti coassiali.

Caratteristiche delle prestazioni:

• Slittamento in caso di sovraccarico e ripresa immediata del funzionamento normale dopo l’eliminazione del sovraccarico;
• Trasmissione della coppia per attrito;
• Montaggio e gestione semplice;
• Regolazione semplice e uniforme della coppia tramite regolazione del carico delle molle a tazza sulle guarnizioni di attrito solitamente per mezzo di una ghiera;
• Buona precisione e ripetitività;
• Non adatti ad ambienti molto umidi o in presenza di olio.

Vantaggi:

• Intervento silenzioso e senza vibrazioni.
• Proteggere il moto-riduttore da collisioni accidentali del prodotto.
• Assorbire coppie di spunto senza disconnettere la trasmissione.
• Protezione in entrambi i sensi di rotazione.
• Semplice ed economico
• Idoneo per ambienti polverosi e dove non sia richiesta una fase tra parte motrice e condottaa.

Gli organi di trasmissione (corone, pulegge, ingranaggi, ecc.) da inserire nel dispositivo, devono rispettare determinate caratteristi che (es. superficie a contatto con gli anelli d’attrito con rugosità Ra=0,8 ÷ 1,6) ed essere compatibili con alcune dimensioni del limitatore stesso.

Per ottimizzare la durata degli anelli d’attrito e mantenere costante il rendimento del limitatore, è consigliabile fermare l’impianto per non causare uno slittamento prolungato del limitatore. Questo è possibile abbinando al limitatore di coppia a frizione un microinterruttore o un sensore induttivo collegato ad un contagiri o frequenzimetro in modo da rivelare l’eventuale variazione di velocità di una massa metallica collegata all’organo di trasmissione.

Il limitatore di coppia a frizione risulta la scelta ideale quando l’applicazione richiede una protezione continua dal sovraccarico senza interruzione della trasmissione. A differenza dei limitatori a disinnesto completo, il sistema a frizione mantiene sempre il collegamento tra parte motrice e parte condotta, permettendo alla macchina di continuare a operare anche durante eventi di sovraccarico temporanei.

Questa caratteristica rende i limitatori a frizione particolarmente adatti per banchi prova, trituratori, estrusori, costruzioni meccaniche, sistemi di trasporto, macchine agricole e impianti di riempimento. La capacità di assorbire picchi di carico improvvisi protegge efficacemente motori, riduttori e altri componenti costosi della trasmissione, riducendo i costi operativi e aumentando l’affidabilità degli impianti.

Limitatore di coppia a sfere o rulli

Il limitatore di coppia a sfere o rulli trasmette il movimento attraverso una serie di elementi sferici o cilindrici, alloggiati in apposite piste. Quando la coppia rimane entro i valori impostati, il funzionamento è fluido e continuo. In caso di sovraccarico, invece, le sfere o i rulli vincono la spinta delle molle che le tengono in posizione e scorrono sulle piste causando il disinnesto immediato del sistema e interrompendo la trasmissione. Il risultato è preciso, ripetibile e bidirezionale, in grado di reagire in frazioni di secondo offrendo una protezione efficace con un design semplice e robusto.

A differenza di un semplice slittamento, il disinnesto è meccanicamente calibrato.
La forza di intervento è determinata da molle precaricate, che esercitano una pressione costante sugli elementi di trasmissione. Quando la coppia supera il valore impostato, la molla cede e il sistema separa le parti in movimento. In questo modo, l’energia viene dissipata in sicurezza, evitando danni o rotture improvvise.

Uno dei principali vantaggi dei limitatori a sfere o rulli è la possibilità di regolare la coppia di intervento in base alle esigenze operative. Agendo sulla pressione delle molle, si può aumentare o ridurre la soglia di disinnesto, adattando il dispositivo a diverse applicazioni e condizioni di carico.

Il reinnesto si effettua semplicemente esercitando una pressione assiale sulle estremità di ciascun elemento di sovraccarico: può essere effettuato manualmente, utilizzando un attrezzo adatto o battendo con un martello in plastica.

Limitatori di coppia ad innesto pneumatico

Per scegliere una riempitrice automatica è necessario sapere cosa vogliamo produrre:

• Prodotto da confezionare: quali sono le sue caratteristiche fisico-chimiche, ovvero il suo stato (liquido, solido, aeriforme), la temperatura, la viscosità etc.
• Tipo di contenitore: forma, dimensioni, materiale, necessità o meno di sigillatura.
• La quantità richiesta e la sua tolleranza: influisce notevolmente sul macchinario da scegliere; infatti se dobbiamo riempire dei sacchi di pellet da 15 kg useremo delle macchine e strumenti diversi rispetto a quelli per riempire delle fiale di medicinali da 0,3 ml. Anche la tolleranza richiesta cambia notevolmente in base al tipo di prodotto da confezionare e al suo costo.
• Produzione oraria: in funzione di ciò si passa da macchinari con riempimento lineare per piccoli e medi volumi, a macchinari con riempimento rotativo per la produzione di massa a ciclo continuo che arrivano anche a 300 contenitori al minuto.
• Standard igienici richiesti: variano notevolmente in funzione del prodotto da confezionare, se per il settore chimico-farmaceutico, alimentare o per altri settori. In base a ciò le macchine possono essere sottoposte a pulizie sporadiche o a sterilizzazioni periodiche dei componenti a contatto con i prodotti secondo quanto prescritto dalle norme igienico-sanitarie.

Figura 1 – Modulo di comando ST   https://www.rw-italia.it/prodotto/st/

Il ruolo del fornitore di componenti

Durante la progettazione di macchine complesse è necessario pensare anche a preservare la durata e l’affidabilità dei sistemi che utilizziamo. Per questo motivo è sempre meglio affidarsi a fornitori di componenti dalla grande esperienza, come R+W, azienda leader nella produzione di giunti di precisione e limitatori di coppia. R+W, grazie al suo ampissimo catalogo di prodotti e alla possibilità di personalizzazione delle geometrie, è capace di soddisfare ogni richiesta e fornire soluzioni ai clienti anche alle problematiche più complesse.

Ad esempio, i limitatori di coppia ST, composti da un modulo di comando con spintore d’innesto a molla precaricata e dispositivo di arresto integrato, con possibilità di essere riarmato esercitando una pressione assiale sullo spintore.