Prima Applicazione Posizionamento Asse Verticale! - Consigli????

[antstan]

Salve a tutti mi è stata proposta la realizzazione del seguente posizionamento verticale.

Ritengo che sia un'applicazione abbastanza gravosa dato le forze in gioco, ed essendo la mia prima applicazione di questo tipo chiedo consigli....

L’oggetto della movimentazione descritta in seguito e rappresentata in figura:

Il particolare “A” a cui sono ancorate le madreviti pesa in totale 1200 N. Esso si muove verso l’alto e verso il basso con una escursione di 135 mm per ciascun verso nel seguente modo:

1. Percorre 135 mm verso il basso in 4/10 di secondo;

2. Rimane a riposo per 2/10 di secondo;

3. Percorre 135 mm verso l’alto in 4/10 di secondo;

4. Rimane a riposo per 5/10 di secondo.

Ripete quindi i suddetti spostamenti con una frequenza di 40 cicli al minuto.

Le madreviti sono a passo 20 mm con diametro di 25 mm quindi completamente reversibili.

Si è calcolato che la suddetta movimentazione del particolare “A” avviene con:

1. Velocità max = 0.7 m/s

2. Accelerazione max = 6 m/secq

3. Coppia max per azionare il sistema = 8 Nm a 2000 rpm

Il sistema resta in funzione 24 h / giorno per tre mesi all’anno.

Stabilita la posizione 0 (limite inferiore) del particolare “A”, azionamento deve essere in grado di far rispettare sempre il posizionamento del particolare “A” al limite inferiore con una tolleranza max di 1/10 di mm. La suddetta tolleranza in salita può essere dell’ordine di 1mm.

Per qualsiasi evento, anche mancanza di tensione, che causa l’interruzione della corsa del particolare “A”, esso deve rimanere bloccato nella posizione in cui si viene a trovare.

Il particolare “A” deve rimanere bloccato anche nelle pause descritte nel ciclo e possibilmente anche a macchina spenta.

Come schematizzato in figura si deve gestire un'asse elettrico!!!!

vorrei realizzare il tutto con un Omron Cj1m-cpu21 la quale consente la gestione attraverso due treni di impulsi degli azionamenti.

L'ing. meccanico che ha progettato la struttura ha sovradimensionato le coppie motori in modo esagerato: secondo i calcoli basta una coppia di 8 Nm a 2000 rpm. ma ha scelto 2 motori da circa 11-12 N*m...

Ora sono combattuto dalla scelta della motorizzazione:

Motori step della Sanyo Denki 103-H89222-6541 con 800 passi/giro ed azionamenti a treno di impulsi BCW02 della RTA tuttavia non mi sembra che a catalogo abbiano motori con freno...

O una scelta di motori ed azionamenti omron tipo Sigma o smart step e motori brushless.

Considero anche in tal caso il freno motore....

Voi cosa ne pensate???

Ai fini di una corretta gestione dell’asse elettrico: è conveniente l’utilizzo di un’ unico treno di impulsi sdoppiato per la gestione dei 2 azionamenti ?

E’ giusta la configurazione scelta ?

E’ garantito l’errore di 1/10 mm con queste accelerazioni, peso ed utilizzo dei motori/azionamenti?

la differenza di costo tra le 2 sclte è molto elevata....

Tuttavia mi chiedo una cosa : i motori di tipo smart-step alle caratteristiche parlano impiego continuativo ed impiego temporaneo... Ma in queste condizioni in che tipo di impego sono ????? Se potessi sfruttare le caratterisitche temporanee i costi si abbatterebbero di parecchio....

Voi cosa utilizzereste ????

[nrgproject]

Io progetterei il sistema ricorrendo ad azionamenti brushless.

e prenderei in considerazione motori con freno integrato.

A fronte di un maggior costo hardware otterresti una soluzione

più semplice ed affidabile sia dal punto di vita hardware che dal punto di vista software.

Non credo che i motori stepper siano adeguati per questa applicazione.

[giannit]

Dal mio punto di vista utilizzerei i motori brushless, anche perchè dai tuoi dati se non ho fatto errori viene fuori una velocità di 42 mt/min. (0,7 mt./s.) con una vite passo 20 mm., sono 2.100 giri/min. del motore, se non vado errato o almeno i passo-passo che ho usato io hanno un'alta coppia a bassi giri quindi non sò se ce la fai a fare l'applicazione con il passo-passo.

Io non ho dubbi seglierei brushless con freno, la marca vedi tu non c'è solo Omron.

[antstan]

Non credo che i motori stepper siano adeguati per questa applicazione.

I motori stepper che ho postato lavorano con coppie a 2100 giri/min che sono superiori all'applicazione

Puoi essere + chiaro per quanto riguarda i motivi per il quale scarteresti il loro utilizzo ????

Devo tuttavia affermare che tali motori non hanno freno integrato quindi dovrei fare dotare le madreviti con freno

Anche io utilizzerei dei motori brushless ma devo giustificare la scelta di una differenza di costi non indifferente....

Il cliente che mi ha chiesto la risoluzione di tale applicazione in passato ha provato ad utilizzare dei motori brushless, non conosco marca e tipologie tuttavia mi diceva che l'applicazione non era per nulla soddisfacente anzi....

Si è trovato con il particolare A ad oscillare al punto di origine... Io sono convinto che era un problema di regolazione di parametri al blocco pid.... ma ne posso essere sicuro ???? Non vorrei trovarmi alle stesse problematiche!!!

[giannit]

Ciao,

Io non sò che motori stepper hai visto, so che adesso ci sono dei nuovi motori stepper controreazionati che hanno prestazioni simili ai brushless.

Per la mia esperienza e per quello che ho utilizzato i motori brushless e stepper la differenza è la curva di coppia, costante per il brushless non costante per lo stepper.

Quando fai dei posizionamenti devi avere una coppia che ti permetta di spostarti anche a bassi giri, un movimento è dato da una rampa di salita (velocità variabile), una velocità costante ed una rampa di discesa, devi garantire il movimento e coppia in tutto il movimento non solo a 2100 giri.

In quanto alle difficoltà di regolazione non è un problema dato dal brushless ma dall'installatore.

Un'ultima cosa non è che il tuo cliente ti chiede un'applicazione dal punto di vista meccanico e della fisica impossibile, lo sai che l'accelerazione in tempo 0 (zero) non esiste anche se qualcuno qualche volta prova a chiederla.

Io ho fatto un'applicazione simile e ho avuto richieste di questo tipo.

[Livio Orsini]

Premesso che il dimensionamento del motore sia corretto, uno stepper per questa applicazione ha un solo problema: se perde il passo, ed in questa applicazione può succedere, non si sa più dove si è posizionati. Inconveniente facilmente risolvibile con l'applicazione di un trasduttore di posizione (encoder incrementale). A parte questo potrebbe essere un'ottima soluzione. Sicuramente non sono necessarie regolazioni fini dell'anello di posizione per mantenere il tutto stabile.

Usando i motori brushless, se l'anello di posizione è tarato bene, il sitema deve stare femo in posizione senza oscillazioni. C'è il problema della dissipazione dell'energia. In effetti l'azionamento lavora in rigenerazione e quindi sarà necessario prevedere una resistenza di frenatura molto ben dimensionata.

[antstan]

Per la mia esperienza e per quello che ho utilizzato i motori brushless e stepper la differenza è la curva di coppia, costante per il brushless non costante per lo stepper.

è giusto!!! I motori di cui parlo hanno coppia 12 Nm a bassi giri e 7,5 Nm a 2100 giri ci sto dentro tranquillamente perchè la coppia richiesta è di 4,5 Nm.

Quando fai dei posizionamenti devi avere una coppia che ti permetta di spostarti anche a bassi giri, un movimento è dato da una rampa di salita (velocità variabile), una velocità costante ed una rampa di discesa, devi garantire il movimento e coppia in tutto il movimento non solo a 2100 giri.

Il sistema ha sempre velocità veriabile accellera fino a metà percorso decellera nell'altra metà non v'è un periodo di velocità costante.

uno stepper per questa applicazione ha un solo problema: se perde il passo, ed in questa applicazione può succedere, non si sa più dove si è posizionati. Inconveniente facilmente risolvibile con l'applicazione di un trasduttore di posizione (encoder incrementale).

Si potrebbe perdere il passo solo nel caso in cui v'è applicata una forza maggiore di quella che il motore può sostenere. Ritieni necessario tale controllo????

Se è necessario allora in tal caso dovrei prevedere degli azionamenti passo-passo retroazionati. In tal caso la differenza di costo non sarebbe + così enorme....

Modificato: 6 marzo 2006 da antstan

[giannit]

Si potrebbe perdere il passo solo nel caso in cui v'è applicata una forza maggiore di quella che il motore può sostenere. Ritieni necessario tale controllo????

Sei tu che conosci l'applicazione io posso solo darti dei suggerimenti però un'applicazione come è stata da te descritta che deve lavorare in continuo ed in asse elettrico io con un motore di qualsiasi tipo non controreazionato non la farei mi sembra un pò rischioso dopo sei tu che conosci il tuo cliente, se ti trovi a fine applicazione che non funziona bene cosa succede ?

Io di sicuro come detto in precedenza andrei con il brushless, è la scelta con la quale sarei certo di far funzionare l'applicazione al 100%, con il passo-passo avrei dei dubbi quindi scarterei questa scelta.

[emanuele.croci]

Ciao,

per me l'unico vincolo particolare da rispettare col passo-passo è quello di essere sempre BEN SOVRADIMENSIONATI IN COPPIA, al fine di non perdere passi.

Spero che i vostri conti li abbiate fatti con diligenza, ad es. considerando i rendimenti meccanici e soprattutto le coppie inerziali richieste per far accelerare il carico (includendo l'inerzia del motore, del riduttore, della vite...)

Al risultato finale aggiungerei un bel 50% per arrivare alla coppia del mio motore.

Se no lascerei perdere.

Altro punto il freno: il passo passo lo puoi tenere in coppia a 0 rpm, non ha problemi, però se spegni il quadro cadrà giù, è necessario un freno meccanico.

Mi pongo anche il problema di che cosa succede se durante il movimento il motore si blocca meccanicamente (ad es. che so.... un pezzo di legno finisce nella sua corsa....). Se non prevedi niente di particolare tipo contrappeso o sensori di retroazione che azionino il freno il carico cadrà a pera in quanto si perde il sincronismo del passo e il motore non se ne accorge.

Se l'eventuale caduta a pera del carico è un problema, devi pensarci su.

Per il brushless, la storia del particolare A che oscilla mi fa ridere sotto i baffi: meditate cultori del brushless... una buona regolazione PID elimina questo problema, ma purtroppo il tecnico medio che ti collauda la macchina può non arrivare a questi livelli di raffinatezza...

Ciao, Emanuele

[antstan]

Salve,

sto continuando a lavorare a sprazzi sull'applicazione....

Il cliente per cui devo lavorare ha scelto il sistema passo-passo ( forse non si è capito precedentemente ma è un'azienda che costruisce macchine ).

Mi pone un ulteriore poblematica :

prendiamo questi motori, li facciamo funzionare. Se tutto è ok, vorrei valutare la coppia effettiva che il sistema assorbe. Come fare ????????????????????????

Se non erro il passo passo assorbe sempre lo stesso indipendentemente dal carico ma solo funzione del numero di giri....

Giusto ?????

[emanuele.croci]

Se tutto è ok, vorrei valutare la coppia effettiva che il sistema assorbe. Come fare ????????????????????????

Se non erro il passo passo assorbe sempre lo stesso indipendentemente dal carico ma solo funzione del numero di giri....

Quel che dici è giusto.

A cosa ti serve la misura??

Se vuoi sapere DI QUANTO SEI SOVRADIMENSIONATO puoi provare con gli switch ad abbassare la corrente erogata dal drive. Se ad es. hai un motore da 9A e riesci a farlo girare con 4A mentre con 3A ti stalla... sei ben sovradimensionato.

Allo stesso modo puoi valutare approssimativamente la coppia assorbita dal carico: è compresa tra i 3/9 e i 4/9 della coppia nominale del motore a quel numero di giri, v. curva coppia/velocità da catalogo.

Se ti interessa sapere con precisione la coppia che serve per muovere la meccanica, forse è meglio smontare il motore e applicare una leva all'albero veloce del riduttore, agganciandogli dei pesi finchè non si muove... così sei un po' più preciso... (ovviamente così trascuri la coppia inerziale)

Ciao, Emanuele

[antstan]

Grazie Emanuele non ci avevo pensato!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

[antstan]

Salve a tutti!!!!

Il lavoro continua a sprazzi...

Ho già scritto precedentemente i tipi di azionamenti scelti per questa applicazione:

Motori step della Sanyo Denki 103-H89222-6541 con 800 passi/giro ed azionamenti a treno di impulsi BCW02, impostati con corrente di uscita a 9,5 A, della RTA.

Gli azionamenti sono stati alimentati attraverso un trasformatore trifase primario 380 V e secondario a triangolo 150 V.

Per le prove si è scelto di sovraddimensionare tale trasformatore a 4000 VA in quanto i costi in + erano irrisori rispetto i 3KVA datomi dai dati dell'RTA. Ora volevo capire come fare a calcolare la potenza precisa del trasformatore, inoltre volevo capire come dimensionare i fusibili ritardati a protezione di ogni singolo driver.

I dati in mio possesso per l'azionamento sono :

- Vac Nominale = da 130 a 175 V

- Tensione di uscita dall'azionamento verso il motore = da 175 a 240 V

- Massima potenza media a cui il driver può operare con alim trifase 1200 Watt

- Valori di corrente verso il motore da 5,8 a 14 la mia applicazione è settata a 9,5

Mi date una mano perfavore ?????

Se servono altri dati chiedete pure

[nrgproject]

Sarei curioso di sapere se l'applicazione dei motori passo passo ha dato i risultati attesi.

Ciao