Il giunto

I giunti sono organi di trasmissione del moto, utilizzati per realizzare il collegamento fisso tra due alberi o tra un albero ed un altro componente rotante. Un giunto realizza un collegamento fisso e smontabile, in quanto pu`o essere sciolto solo ad organi rotanti fermi; la sua funzione `e quella di assicurare la corretta rotazione degli elementi collegati e la completa trasmissione del momento torcente applicato.

L’utilizzo di un giunto tra due alberi si rende necessario quando:

ˆ Occorre consentire dei piccoli disallineamenti e disassamenti tra gli alberi in rotazio-ne, senza introdurre sovrasollecitazioni negli organi rotanti;

ˆ Occorre assemblare una linea di trasmissione molto lunga, per la quale `e pi`u conve-niente realizzare separatamente pi`u tronchi piuttosto che un unico albero;

ˆ Occorre collegare tra loro macchine diverse, tenendo conto di possibili errori di montaggio;

ˆ Occorre limitare il massimo momento torcente trasmesso (giunti di sicurezza). I giunti possono essere meccanici, oleodinamici o elettromagnetici. In questa sede sar`a trattata solamente la prima categoria, non essendo le altre necessarie per la comprensione di quanto segue. Per quanto riguarda i giunti meccanici, la classificazione si basa sull’entit`a e sul tipo degli spostamenti consentiti tra gli elementi collegati: essi si suddividono in rigidi, elastici, articolati e di sicurezza.

ˆ Giunti rigidi. Sono utilizzati per il collegamento rigido degli alberi e richiedono un’e-satta coassialit`a degli alberi stessi: durante il funzionamento sono pertanto esclusi disassamenti, dilatazioni e rotazioni relative. Possono essere a manicotto, a gusci, a dischi (o a flangia)...;

Fig. 3.37: Esempi di giunti rigidi. Da sinistra verso destra: quick-clamp collar, shaft collar e rigid coupling..

ˆ Giunti elastici (o semielastici). Consentono il collegamento tra alberi che abbiano movimenti angolari relativi di piccola ampiezza. Essi assolvono l’importante funzione di variare la rigidezza torsionale o flessionale della trasmissione e di eliminare in tal modo eventuali e distruttive risonanze nel campo di impiego. Possono essere a pioli rivestiti, a settori elastici, a lamelle, a catena, a soffietto...;

Fig. 3.38: Esempi di giunti flessibili. Da sinistra verso destra bellows coupling, beam coupling e jaw coupling.

ˆ Giunti articolati (o mobili). Vengono impiegati per trasmettere il moto tra alberi inclinati. Il pi`u noto e diffuso `e il giunto cardanico (o cardano). Altri esempi sono i giunti Oldham e i giunti a denti;

Fig. 3.39: Esempio di giunto Oldham.

ˆ Giunti di sicurezza. Questi ultimi sono giunti nei quali uno degli organi di col-legamento viene dimensionato per resistere a un carico massimo prefissato: se in esercizio si produce un sovraccarico, il giunto si rompe e la trasmissione del moto viene interrotta.

I giunti rigidi realizzano un collegamento rigido tra gli alberi: in presenza di disalli-neamenti e spostamenti relativi, la rigidezza del giunto fa nascere delle sovrasollecitazioni molto forti. I giunti rigidi vanno utilizzati solo nel caso di alberi precisamente allineati. I giunti elastici realizzano, invece, un collegamento con una rigidezza limitata rispetto ad una o a tutte le possibili sollecitazioni. Grazie alla limitata rigidezza, in presenza di disal-lineamenti e spostamenti relativi, le sovrasollecitazioni introdotte negli elementi collegati sono limitate. I giunti elastici consentono di recuperare disallineamenti iniziali dovuti ad errori di assemblaggio tra macchine diverse. Di conseguenza i giunti elastici possono essere utilizzati per una vasta gamma di coppie e velocit`a angolari.

Nei sistemi di movimentazione per la diagnostica nel Front-End `e necessario accoppiare l’albero del motore pneumatico all’estremit`a della vite trapezoidale. L’asse di rotazione dei due elementi `e, almeno teoricamente, lo stesso; tuttavia, per compensare i disallineamenti ed i giochi che si presentano inevitabilmente nella realizzazione pratica di questo tipo di sistemi si `e scelto di utilizzare un giunto di tipo flessibile. Nello specifico la tipologia scelta `e il giunto a soffietto, rappresentato nella seguente figura3.40, essendovi sempre l’esigenza di adottare componenti affidabili e resistenti, in particolare radiation-hard.

I giunti a soffietto sono composti da due mozzi in alluminio tra i quali `e presente un soffietto in acciaio inox, dalle pareti sottili ed uniformi, che ne costituisce l’elemento elasti-co. Questa struttura conferisce al giunto un’inerzia molto bassa, caratteristica di primaria importanza per non compromettere la reattivit`a del sistema. Il soffietto permette al giunto di piegarsi facilmente sotto i carichi causati dai principali tipi di disallineamento tra gli alberi, rappresentati in figura 3.41. Grazie al soffietto, inoltre, i carichi si mantengono costanti durante la rotazione, evitando i picchi che ciclicamente si presentano con altri giunti.

Fig. 3.41: Tipologie di disallineamenti nell’accoppiamento di alberi rotanti. La rigidezza torsionale `e una caratteristica chiave per valutare la bont`a dell’accoppia-mento: pi`u rigido `e il giunto, maggiore sar`a l’accuratezza con cui il moto viene trasferito dal motore al carico. A confronto con gli altri giunti elastici, i giunti a soffietto sono tra i pi`u rigidi e si rendono ideali quando si vuole una rapida risposta dinamica, frequenti inversioni del verso di rotazione, elevata precisione e ripetibilit`a di trasmissione. La figura

3.42, tratta dal catalogo Ruland, mette a confronto le caratteristiche di alcune tipologie di giunti.

Fig. 3.42: Confronto tra le caratteristiche di diverse tipologie di giunti.

Il dimensionamento del giunto deve considerare la coppia fornita dal motore, la sua inerzia e quella del carico. Ricordando quanto detto al paragrafo 3.7.1, in particolare per quanto riguarda il sovradimensionamento del motore pneumatico (conseguente alla

neces-sit`a di standardizzare i componenti) e la possibilit`a di regolarne il funzionamento secondo la specifica applicazione, si intuisce la difficolt`a di giungere ad una soluzione semplice-mente applicando un’unica relazione analitica. Inoltre, vi `e la necessit`a di contenere gli ingombri del giunto, che crescono all’aumentare della coppia che `e in grado di trasmettere, dal momento che lo spazio a disposizione `e limitato: per questo motivo non `e conveniente sovradimensionare eccessivamente questo componente.

Dal momento che gli strumenti di diagnostica e le slitte sono componenti leggeri che non richiedono coppie elevate per la loro movimentazione, considerando quanto detto in termini di possibilit`a di regolare il motore pneumatico e di contenere gli ingombri del giunto, si `e scelto il modello MBCK33-10-8-A della Ruland.

Fig. 3.43: Estratto dal catalogo Ruland, sezione giunti a soffietto.

Le sue dimensioni sono compatibili con gli spazi a disposizione nella struttura portante della movimentazione, descritta nel paragrafo 3.7.8; inoltre, la coppia statica che `e in grado di trasmettere `e 13,6 Nm, a fronte di un motore pneumatico caratterizzato da una coppia alla potenza massima di 6,2 Nm e da una coppia di spunto pari a 8 Nm. Altre caratteristiche di rilievo per il giunto sono la coppia dinamica non-reversibile, pari a 6,8 Nm, e la coppia dinamica reversibile, pari a 3,4 Nm.