Epicicloidale VS Cicloidale, ogni azienda di produzione dei riduttori cicloidali riceve costantemente una domanda, solitamente più volte al giorno dai propri clienti, che vogliono capire la differenza tra riduttori cicloidali ed epicicloidali.
La risposta è quasi scontata per aziende come Omme, che dal 1961 produce questo tipo di prodotti, ma per rispondere nel modo più completo possibile, abbiamo deciso di scrivere una risposta più articolata in modo da aiutare i nostri clienti a scegliere con la maggiore consapevolezza possibile la soluzione più adatta alle proprie esigenze.
La risposta breve è che ogni macchina ha il suo riduttore più adatto, ed infatti si sceglie in base all’applicazione.
Tabella completa Epicicloidale VS Cicloidale
Ma la risposta più completa la trovi in questa tabella riassuntiva, che identifica tutti i benefici dei due meccanismi e li mette a confronto, come in un incontro di boxe.
Chi vincerà?
| Caratteristica | Riduttore Cicloidale | Riduttore Epicicloidale |
| Ingombri ridotti | ✔️ | ❌ |
| Maggiore precisione | ✔️ | ❌ |
| Alto rapporto di riduzione (a parità di volume) | ✔️ | ❌ |
| Maggiore robustezza | ✔️ | ❌ |
| Minore manutenzione | ✔️ | ❌ |
| Maggiore coppia (a parità di volume) | ❌ | ✔️ |
| Maggiore durata | ✔️ | ❌ |
| Passaggio cavi (robotica) | ✔️ | ❌ |
| Fattore di ricoprimento | ✔️ Cuscinetti (area di pressione) | ❌ Ingranaggi (2 denti in presa) |
| Minore rumorosità | ✔️ | ❌ |
Un paragone sportivo per capire meglio in confronto Epicicloidale VS Cicloidale
Immaginiamo di avere due boxer che si contendono il titolo del campionato mondiale:
- Il primo è più piccolo ed agile, estremamente preciso nei colpi; ha maggiore robustezza, lavora a velocità maggiori, ma soprattutto ha una maggiore durata nel tempo.
- Il secondo è più ingombrante, meno preciso, forse meno robusto e non ama le alte velocità, ma ha un pugno così forte da staccare la testa con un solo colpo.
La vittoria verrà decisa non dalle abilità dei singoli boxer, ma dalle regole dell’incontro.
Allo stesso nel confronto Epicicloidale VS Cicloidale, dipende tutto dall’applicazione: se serve più forza (ovvero più coppia) è d’obbligo la scelta dell’epicicloidale, che però è meno robusto, tende a rompersi più facilmente.
Al contrario per le applicazioni che richiedono maggiore velocità, serve il cicloidale.
Entrambi svolgono la stessa funzione, cioé trasmettono un moto rotativo, ma lo fanno con meccanismi diversi:
- Il cicloidale si basa sul “rotolamento”, con un’area di presa più ampia.
- L’epicicloidale si basa sullo “strisciamento”, con due denti sempre in presa.
Ora dovremo scendere un po’ più nel tecnichese e parlare di rotismo.
Il Rotismo nel confronto Epicicloidale VS Cicloidale
Per rotismo si intende un sistema di ruote dentate ingranate fra loro in modo che il movimento di una
provochi un movimento per altre. I rotismi epicicloidali si distinguono dai rotismi ordinari per il fatto che
almeno una ruota ha asse mobile. Essi possono essere ad uno o più stadi. I rotismi epicicloidali sono a più gradi di libertà, cioè hanno più alberi indipendenti nel loro moto. Se si vincolano alcuni alberi, per esempio si impone velocità nulla, si può avere un rotismo ad un solo grado di libertà. Questo significa che due alberi hanno un rapporto fisso tra le loro velocità angolari. In questo caso si ha un riduttore quando la velocità angolare dell’albero in uscita è minore di quella in entrata; si ha un moltiplicatore se avviene il contrario.
I vantaggi dell’uso di rotismi epicicloidali, in particolare come riduttori, sono un rapporto di trasmissione
che può raggiungere valori anche molto elevati; potenze trasmissibili grandi con ingombri e masse ridotti, rispetto ad una soluzione di trasmissione con rotismi ordinari, cosa ancora più evidente se sono impegnati più satelliti in parallelo.
Di seguito, scopriamo insieme come si differenziano e in che modo possono trasformarsi in potenza e velocità grazie agli ingranaggi.
Cinematica nel confronto Epicicloidale VS Cicloidale
Un riduttore epicicloidale è composto da tre elementi caratteristici: un ingranaggio Solare (Sun), più satelliti o ingranaggi Planetari (Planet) e una corona dentata internamente (Ring Gear). L’albero di ingresso si collega all’ingranaggio solare che trasmette il moto rotatorio agli ingranaggi planetari, che a loro volta ruotano sulla corona interna. Gli ingranaggi planetari ruotano su perni rigidi solidali ad una piastra chiamata porta-planetario; questa rotazione del porta planetari è ciò che fa ruotare l’albero di uscita. Come per tutte le riduzioni meccaniche della velocità, questo fornisce all’albero di uscita una velocità di rotazione inferiore e una coppia più elevata rispetto all’albero di ingresso.
Un riduttore cicloidale è composto da quattro componenti: l’albero di ingresso, un elemento eccentrico su cui sono calettati dei cuscinetti, una o più camme cicloidali, una corona esterna che monta perni e rulli fissi ed un mozzo di uscita che monta dei perni e rulli mobili. A differenza dei rotismi epicicloidali in cui insistono sollecitazioni di strisciamento e carichi di flessione, nei rotismi cicloidali insistono carichi di compressione e la trasmissione del moto è garantita dal puro rotolamento degli elementi sopra citati.
Rapporto di riduzione nel confronto Epicicloidale VS Cicloidale
In uno stadio di riduzione epicicloidale, rispetto ad una riduzione ad ingranaggi a parità di numero di denti fra pignone e corona si ottengono rapporti più elevati a favore dell’epicicloidale di un 20%. Tipici rapporti di riduzione vanno da 3:1 (singolo stadio) fino a 100:1 e oltre (multistadio).
Nei rotismi cicloidali l’albero di ingresso collegato all’elemento eccentrico fa ruotare la prima camma e grazie ad appositi rulli il moto viene portato ad una seconda camma (doppia riduzione) o ad una terza camma (terza riduzione) garantendo un rapporto di riduzione totale del singolo stadio fino anche a 119:1. I rapporti di riduzione potrebbero anche aumentare (fino a 300:1) se parliamo di stadi di riduzione accoppiati. Questo perché si sfrutta il concetto della differenza del numero di denti tra corona fissa (S) e il numero dei denti dell’elemento planetario (P):
Inoltre quando il cuscinetto eccentrico ruota di una rivoluzione, il disco cicloidale avanza nella direzione opposta di 360°/passi di perni/rulli. Il verso di rotazione tra entrata e uscita in un riduttore cicloidale è discorde.
Coppie trasmesse e sollecitazioni interne nel confronto Epicicloidale VS Cicloidale
Nella riduzione epicicloidale gli ingranaggi hanno ingranamenti multipli contrariamente a quanto avviene in una riduzione ad ingranaggi paralleli dove l’ingranamento è singolo (fattore di ricoprimento circa 1,15). Pertanto a parità di coppia da trasmettere questo si traduce in forze sui denti inferiori e quindi a parità di forze unitarie, la riduzione epicicloidale necessita di dimensioni contenute rispetto ad una trasmissione ordinaria.
Ancora una volta però i riduttori cicloidali risultano essere i riduttori a maggior performance in termini di coppie trasmesse e sovraccaricabilità. Grazie infatti alle sollecitazioni interne di compressione (e non taglio) ed ad un fattore di ricoprimento tra gli elementi volventi che può raggiungere il 70% delle superfici principali in contatto contemporaneamente, si possono trasmettere coppie maggiori rispetto ai rotismi epicicloidali.
Inoltre quando il cuscinetto eccentrico ruota di una rivoluzione, il disco cicloidale avanza nella direzione opposta di 360°/passi di perni/rulli. Il verso di rotazione tra entrata e uscita in un riduttore cicloidale è discorde.
Infatti il carico viene assorbito da un maggior numero di perni/rulli e lobi cicloidali a differenza dei riduttori epicicloidali o ordinari dove si hanno solo 1 o 2 denti che assorbono l’interno sforzo di taglio. Inoltre i principali componenti della trasmissione della coppia all’interno dei riduttori OMMEGEARS sono realizzati in acciaio da cuscinetti 100Cr6 e/o 100CrMo7 e trattati termicamente fino a durezze 63 HRC.
Questo aspetto è importantissimo in quanto ci fa comprendere subito il grande vantaggio dei rotismi cicloidali rispetto agli epicicloidali:
· Compattezza: risparmio netto del 70% del volume e riduzione consistente del peso.
· Manutenzioni azzerate: Riduzione significativa delle manutenzioni grazie al minor numero degli elementi impiegati per la trasmissione.
· Sovracaricabilità: i riduttori cicloidali sono in grado di sopportare carichi intermittenti fino al 500% della coppia nominale.
· Minor potenze in ingresso: Lavorando a rapporti di trasmissione molto alti possono essere azionati da più basse potenze in ingresso.
· Precisioni estreme: I riduttori cicloidali possono essere applicati per mercati dove l’accuratezza del posizionamento è strategico. Grazie alla tecnologia di realizzazione infatti si possono garantire precisioni inferiori a 1’.
Next Step
Oltre al confronto Epicicloidale VS Cicloidale, leggi altri articoli dal nostro blog, come ad esempio quello sulla manutenzione dei riduttori.
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