Bilanciamento Di Inerzia? - ......

[antstan]

Salve a tutti!!!

Tempo fa ho prposto una discussione sul dimensionamento motori per la realizzazione di un portale cartesiano...

Sono riuscito a dimensionare i motori... così ho contattato l'azienda fornitrice. La risposta è stata:

"la parte di calcoli và bene però la tipologia di motori scelta non và bene per un valore meccanico che si chiama bilanciamento di inerzia che identifica il rapporto che c' è tra la inerzia del carico e quella del motore che non dovrebbe superare il valore di 10".

Dopo di chè mi hanno suggerito altri motori!!! esempio:

Asse Z motore consigliato 1326AB-B515E con inerzia di 0,0043 Kg/cm*cm e rapporto inerziale di 3,5.

Per rapporto inerziale s'intende il rapporto di riduzione???

Non ho maisentito parlare di questa regola... Qualcuno sa darmi delucidazioni in proposito????

Grazie a tutti, col vostro aiuto sto imparando davvero tanto

Modificato: 15 marzo 2005 da antstan

[Hellis]

dovrebbe essere il rapporto fra il momento di inerzia del carico rapportato all'albero veloce, e il momento di inerzia del motore. Se questo rapporto è troppo alto, anche se il motore è correttamente dimensionato per quanto riguarda coppia e potenza, tende ad essere trascinato dal carico. Sono dei bravi fornitori, se ti hanno mosso questo appunto. Sui movimenti di sollevamento, ma anche traslazione, dei nostri impianti (masse in gioco piuttosto importanti) normalmente non si sale oltre al rapporto 2 (preferendo restare intorno ad 1).

[Colombani]

Si tratta di una precauzione che non avrei considerato nel tuo caso ma che comunque non guasta mai:

Nel caso in cui sia necessario permettere al servomotore di guidare un carico con una efficente risposta in termini di alta accelerazione è sempre bene considerare questo rapporto, ovvero la condizione di maggior equilibrio possibile tra l'inerzia motore e l'inerzia del carico.

Questo è uno stratagemma piuttosto indicativo e grossolano per il fatto che dipende dalla "cedevolezza" presente nei cinematismi (ad esempio il tensionamento della cinghia) che separano la massa inerziale del rotore da quella del carico. Capisci bene che qualora l'intervento della rotazione del rotore per raggiungere una posizione non fosse corrisposta in brevissimo tempo dal rispettivo posizionamento del carico per un effetto "elastico" ti troverai con un tempo di risposta del carico piuttosto lungo, e ciò innescherebbe un effetto risonanza sull'intero azionamento-asse meccanico, ossia si innesca una osscillazione anche piuttosto vistosa e rumorosa nella catena cinematica tra software di controllo e carico, con il rotore che oscilla attorno alla posizione richiesta dal software, trascinato a destra e a sinistra dal carico che funge da massa del pendolo.

Qualora si abbia a che fare con tale fenomeno e non sia necessario mantenere un basso errore di inseguimento della posizione si ovvia a tale inconveniente abbassando il guadagno dell'elettronica di controllo per rendere l'asse meno "nervoso".

Ad ogni modo un rapporto inerziale 1/4 è sempre una buona precauzione in questo senso, per alti valori di risposta e per particolari applicazioni si raggiunge anche il rapporto 1.

Ciao!

[Colombani]

Dimenticavo di dire che tutto ciò dipende anche dalla massa del carico, con masse eccezionalmente grandi si rischiano oscillazioni con periodo lungo, questo significa che anche accelerazioni minime in tal caso possono innescare l'effetto pendolo, per questo (almeno credo) nelle applicazioni di Hellis adoperano rapporti inerziali attorno all'1.

[antstan]

In definitiva la precisazione fatta è giusta!!!

Addirittura loro mi parlavano di un rapporto un decimo, ma come capisco, dalle risposte molto esaurienti, sarebbe meglio avere un rapporto che si aggira intorno ad un quinto o addirittura unitario. Grazie perle risposte. Avevo visto che esistono motori con bassa ,media e grande inerzia ma non avevo riflettuto su questo punto. Pensavo che dovevano esserci solo differenze di costi e che conveniva prendere sempre un prodotto a bassa inerzia.

P.S. mi hanno chiesto una barca di denaro per realizzare questa applicazione!!!!!! Sicuramente una delle più performanti ma anche la più cara!!!! E possibile che un motore di questi tipi con encoder assoluto multigiro incorporato arriva a costare 1700 euro e con freno 2100 euro, è vero che si parla di brusheless ma....

Per non parlare della semplice cavetteria sia di potenza che di segnale....

Comunque staremo a vedere...

Grazie ancora!!!

Modificato: 15 marzo 2005 da antstan

[Colombani]

Ora non ricordo di che taglia di mtori si stia parlando, ma mi pare che 1700 euri siano un po' tantini, soprattutto se si parla del solo servomotore senza azionamento. Prodotti certamente buoni ed affidabili, ma... non è che stanno esagerando nel proporti prodotti top-level?

P.S. ...scusami per la risposta esauriente!

[antstan]

In giornata ti contatto in privato....

Si parla di proposte!!!!!

[Livio Orsini]

Il ragionamento sul bilanciamento delle inerzie non ha basi scientifiche!

La rapidità di reazione del sistema dipende, secondo le leggi della cinematica, dal momento di enerzia totale e dalla coppia motrice sviluppata dal motore.

E' indubbio che aumentando il momento d'inerzia totale, riportato all'albero motore, aumenta l'effetto volano. Questo indipendentemente dallla sua ripartizione. Consideriamo due motori: l'uno con 100 Nm di coppia, Jm=1kgm e Jc = 19kgm, l'altro con 10Nm di coppia, Jm=10kgm e Jc=10kgm; quale dei due sistemi sarà più reattivo? Sicuramente il primo complesso, a parità di momento d'inerzia totale il primo motore eroga dieci volte la coppia del secondo.

Tutto questo considerando rigida la trasmissione motore-carico. Se ci sono elementi elastoci nella catena cinematica è evidente che si avranno oscillazioni dovute all'inerzia del carico; quindi maggiore è l'inerzia maggiore è l'ampiezza e la durata delle oscillazioni. Ma anche in questo caso il rapporto tra i momenti di inerzia del motore e del carico non hanno influenza

Modificato: 15 marzo 2005 da Livio Orsini

[Colombani]

Il ragionamento sul bilanciamento delle inerzie non ha basi scientifiche!

Perfettamente concorde! Diciamo che non è un approccio ortodosso, come dicevo si trattatta di un espediente grossolano utilizzato dagli ingegneri al fine di evitare elaborati calcoli ogni qual volta si trovano ad avere a che fare con dei dimensionamenti.

Personalmente non utilizzerei mai questo criterio di calcolo, ma qualora fosse necessario presentare una relazione tecnica su un dimensionamento si potrebbe cadere sotto l'accusa di non aver rispettato un buon bilanciamento delle inerzie, viceversa facendo tornare i conti un ingegere sarebbe fuori da qualsiasi responsabilità di sorta. Ad ogni modo anche secondo il mio parere si tratterebbe di un criterio di valutazione ingiustificato.

Ma anche in questo caso il rapporto tra i momenti di inerzia del motore e del carico non hanno influenza

Su questo punto non sarei del tutto concorde poiché se dovessimo affrontare una analisi del problema, anche l'inerzia del rotore rientra nello schema del pendolo torsionale. Si può infatti immaginare d'avere due inerzie rotazionali alle estremità di una molla torsionale di cui una è quella del rotore e l'altra è quella del carico. Per quanto rigido, il cinematismo che separa il rotore dal carico, non sarà mai considerabile come un corpo rigido ideale. Dunque il sistema sarebbe sottoposto ad un pendolismo di periodo 2pigreco * Radice quadra del rapporto tra il momento d'inerzia ridotto del sistema / la costante della molla di torsione. Con momento inerziale ridotto del sistema nidico il prodotto delle due inerzie diviso la loro somma.

A complicare le cose ci si mette il fatto che anche l'inerzia del rotore è collegata ad un'altra molla torsionale il cui periodo caratteristico di oscillazione è determinato dal tempo di reazione del controllo ad anello chiuso.

Insomma, l'unico metodo serio nel dimensionare efficacemente un sistema al fine di evitare questi problemi sarebbe quello di far in modo che le frequenze caratteristiche di risonanza dei due pendoli torsionali siano tra loro molto distanti, o al limite dissonanti (per rapporto di mezzo periodo) così da aumentare l'effetto smorzamento.

saluti

[Mario Maggi]

Caro Colombani,

Insomma, l'unico metodo serio nel dimensionare efficacemente un sistema al fine di evitare questi problemi sarebbe ........

....... il direct drive, elegantissimo.

Guardiamo avanti, e' la nostra ancora di salvezza!

Ciao

Mario

[Livio Orsini]

Su questo punto non sarei del tutto concorde poiché ......

Quello che segue è perfettamente vero da un punto di vista teorico. Da un punto di vista pratico, salvo casi molto particolari, si può considerare il rotore come un corpo non elastico.

Comunque lo scopo del mio messaggio era tentare di rimuovere quella specie di leggenda metropolitana relativa la bilanciamento delle inerzie. E' talmente usata a sproposito che conosco personalmente un caso in cui il venditore, di una nota casa costruttrice di elettromeccanica ed elettronica tedesca, ha consigliato il cliente di adottare un motore con una maggior inerzia di rotore per avere una rispsota più rapida! Si perchè aumentando l'inerzia del rotore si aveva un miglior equilibrio dei momenti d'inerzia, quindi il sistema avrebbe risposto più velocemente.

Io sono anni che cerco in tutti i modi di convincere i progettisti meccanici che i motori vanno dimensionati secondo le leggi della fisica, non osservando l'amperometro di una macchina simile; se l'amperometro sta a meno di metà scala significa che il motore è troppo grosso, ergo si scende di una taglia o due! Poi ci si dimentica che per regolare il motore deve anche accelerare.

Modificato: 16 marzo 2005 da Livio Orsini

[samumcr]

Ma allora ha basi scientifiche!!!!!!!

[Personalmente non utilizzerei mai questo criterio di calcolo, ma qualora fosse necessario presentare una relazione tecnica su un dimensionamento si potrebbe cadere sotto l'accusa di non aver rispettato un buon bilanciamento delle inerzie, viceversa facendo tornare i conti un ingegere sarebbe fuori da qualsiasi responsabilità di sorta. Ad ogni modo anche secondo il mio parere si tratterebbe di un criterio di valutazione ingiustificato]

[Livio Orsini]

Ma allora ha basi scientifiche!!!!!!!

No! Per avere basi scientifiche è indispensabile che il fenomeno possa essere descritto da equazioni ed esista una legge fisica a cui fare riferimento. Io non conosco nessuna legge fisica che stabilisca il criterio di bilanciamento dei momenti di inerzia motore-carico. Mentre conosco le leggi e le equazioni che determinano il dimensionamento del motore per avere le prestazioni dinamiche richieste con un determinato carico.

[Colombani]

....... il direct drive, elegantissimo.

Caro mario, come ben sai il direct drive è il mio ultimo cimento anche se purtroppo in fondo alla lista delle cose che nell'immediato mi danno da mangiare!

X Livio, di certo il rotore lo possiamo considerare rigido senza commettere imprecisioni, il mio riferimento era rivolto alle cedevolezze a valle e a monte del rotore, a monte inquanto attribuisco all'azione-retroazione il comportamento di una cedevolezza elastica. Ad ogni modo non vorrei addentrarmi nei meandri di quisquilie. Abbiamo alla fine appurato che il discorso sull'equilibrio delle inerzie giova almeno ai commerciali.

[Hellis]

E' talmente usata a sproposito che conosco personalmente un caso in cui il venditore, di una nota casa costruttrice di elettromeccanica ed elettronica tedesca..

...e pensare che a me lo hanno insegnato ad un corso in germania, proprio presso una casa costruttirce di elettromeccanica ed elettronica che ha più filiali in italia.

Comunque nei dimensionamenti che personalmente affronto, questa regola pratica viene sempre soddisfatta perchè dimensionando i motori in coppia, risultano delle grandezze che automaticamente soddisfano il criterio.

Il problema me lo sono posto quando abbiamo realizzato una macchina sperimentale ed erano necessari motori brushless.

Va detto che nei miei casi si movimentano grossi carichi (a partire da un minimo di 2000 kg, ma mediamente si va sui 5/10000, per arrivare a 30000) e quindi le accellerazioni in gioco non possono essere spinte più di tanto, anzi a volte risultano deleterie.