1. Autobloccaggio dei riduttori a vite senza fine
L'autobloccaggio in un riduttore a vite senza fine si verifica quando la forza tangenziale esercitata dalla ruota a vite senza fine sulla vite non è sufficiente a vincere l'attrito sulla superficie di contatto. Di conseguenza, la ruota a vite senza fine non può retroazionare la vite.
Come mostrato nella figura sopra, quando l'angolo di elica è inferiore all'angolo di attrito, Fα è sempre minore della forza di attrito Ff. In questa condizione, la vite si trova in uno stato di autobloccaggio e non può essere retroazionata.
Quando l'angolo di attrito rimane costante, un angolo di elica più piccolo rende l'autobloccaggio più probabile. In generale, maggiore è il rapporto di riduzione di un riduttore a vite senza fine, minore è l'angolo di elica della vite. Pertanto, i riduttori a vite senza fine con rapporti di riduzione elevati sono tipicamente autobloccanti.
I nostri riduttori a vite senza fine con un rapporto di riduzione pari o superiore a 40:1 presentano generalmente un comportamento di autobloccaggio in condizioni operative tipiche. Tuttavia, le prestazioni di autobloccaggio possono variare in funzione di fattori quali la lubrificazione, la temperatura e le condizioni di carico. Per applicazioni critiche per la sicurezza, si raccomanda l'impiego di meccanismi di frenatura aggiuntivi. Per maggiori dettagli, consultare questo articolo: Autobloccaggio della vite senza fine.
Al contrario, i riduttori planetari utilizzano un treno di ingranaggi planetari per la trasmissione della potenza e non dispongono del meccanismo di attrito necessario per l'autobloccaggio. Pertanto, i riduttori planetari generalmente non sono autobloccanti e possono essere retroazionati.
2. Altri metodi per prevenire il retroazionamento
Poiché il rendimento dei riduttori a vite senza fine autobloccanti è generalmente basso, è possibile considerare metodi alternativi per prevenire il retroazionamento quando il carico inverso è relativamente contenuto.
a. Utilizzo della coppia di detenzione del motore passo-passo
Quando il motore passo-passo non è alimentato, è presente una piccola coppia di detenzione dovuta all'attrazione magnetica tra i magneti permanenti del rotore e i denti dello statore. Questa coppia viene amplificata dal riduttore e, combinata con l'attrito meccanico del sistema, può contrastare il retroazionamento in misura limitata. Tuttavia, poiché la coppia di detenzione è molto piccola, il carico inverso che può sopportare — anche dopo l'amplificazione del riduttore — rimane minimo.
b. Utilizzo della coppia di mantenimento del motore passo-passo
Quando il motore passo-passo è alimentato, le bobine dello statore generano un campo magnetico che attrae e blocca i magneti permanenti del rotore, impedendo la rotazione del rotore. Questa coppia di bloccaggio è chiamata coppia di mantenimento, che corrisponde tipicamente al valore di coppia specificato nel datasheet del motore passo-passo.
La coppia di mantenimento, trasmessa attraverso il riduttore, può contrastare il retroazionamento con una forza significativamente maggiore e può sopportare carichi più elevati. Tuttavia, anche questa coppia è limitata. Una volta che il carico supera la capacità del motore, il riduttore verrà comunque retroazionato.
Riepilogo
In sintesi, il retroazionamento può essere prevenuto sfruttando il meccanismo di autobloccaggio intrinseco del riduttore oppure le caratteristiche di coppia del motore. Tuttavia, la capacità del motore di contrastare il retroazionamento è limitata. In termini di resistenza al retroazionamento:
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