Servo Motore Per Posizionamento Ad Alta Velocità

[JimGillo]

Buongiorno,

è da molto che vi seguo anche se non ho mai scritto su questo forum, mi occupo principalmente di software nel campo dell'automazione.

Un mio cliente mi ha richiesto di individuare un prodotto hardware che possa andare bene per un prototipo che sta studiando, non essendo io ferrato sull'hardware,

mi affido alla vs competenza che ho riscontrato essere notevole.

Abbiamo una "black box" azionata da una vite a ricircolo di sfere che farà traslare una massa di 300-400 gr ( essendo un progetto passibile di brevetto non ho altre informazioni meccaniche) unici dati di progetto coppia motrice max 1,5 Nm, velocità max 15000 rpm ciclo di lavoro 6 ms seguito da un ciclo di pausa di 18 ms ( quindi 2500 cicli lavoro+pausa al minuto), nel ciclo di lavoro il motore deve compiere una rotazione di 210° ( il diagramma delle velocità dovrebbe essere il seguente 2ms da 0 a 15000 rpm , 4 ms mantenimento velocità di 15000 rpm, 2 ms da 15.000 a 0 rpm).

Vi ringrazio fin d'ora per l'aiuto che potrete darmi

[Livio Orsini]

Da 0 15.000 rpm in 2 ms!

Hai provato a calcolare i g equivalenti?

Che passo ha la vite, così per curiosità, tanto per vedere se la massa traslata dovrebbe accelerare come un jet sparato dalla catapulta di una porta aerei.

Ammesso e non concesso che si riesca a reperire un simile azionamento il tuo cliente casa ha previsto di spendere?

Modificato: 12 dicembre 2011 da Livio Orsini

[roberto8303]

nel ciclo di lavoro il motore deve compiere una rotazione di 210° ( il diagramma delle velocità dovrebbe essere il seguente 2ms da 0 a 15000 rpm

sicuro che i 2ms non è il tempo dello spostamento di 210° e non del raggiungimento di 15000rpm? mi sembra un po impossibile... un accelerazione da fermo cosi veloce.

[JimGillo]

Per Livio

il passo della vite è 1 mm, il prezzo non è un problema poichè nel caso di messa in produzione il numero di pezzi sarebbe molto molto alto

per Roberto 8303

l'accelerazione richiesta ottimale è proprio quella da 0 a 15000 rpm in 2 ms , se non ci si arriva il cliente è interessato a saper e fin dove si può arrivare per fare delle valutazioni, come detto si tratta di un prototipo che andrebbe a sostituire un dispositivo esistente che sicuramente ha prestazioni inferiori (non so quanto)

Grazie per l'interessamento

[Livio Orsini]

...sicuro che i 2ms non è il tempo dello spostamento di 210° ....

No ha proprio dato il ciclo macchina di 6 ms; 2ms per accelerare, 4 ms di traslazione a velocità costante e 2 ms per decelerare, il tutto con una coppia di 1,5 Nm che probabilmente non è sufficiente nemmeno per accelerare il solo rotore!

Essendo J =(1504*t*C)/w dove Wè espressa in rpm, t in secondi e C in kgm. Con questi valori il J massimo possibile risulta essere 154*2*10^-3*0.153/15000 ==> 1.916 kgm²*10^-6, ovvero

19,1 gcm^-2 (grammi per centimetro quadrato!)

[omaccio]

..a casa 2+4+2 fan 8 millisecondi che sulla carta son più dei 6 richiesti per l'intero ciclo! Comunque a parte questa piccolezza direi troverei difficile reperire un motore che a vuoto ha quelle prestazioni...figuriamoci sotto carico!!!

[Livio Orsini]

2+4+2 fan 8 millisecondi

Si c'è anche questo "piccolo" particolare che però è trascurabile di fronte alle prestazioni richieste.

[JimGillo]

eehhe sì scusate 2+2+2...

[Livio Orsini]

eehhe sì scusate 2+2+2...

Bhe questo è trascurabile. Sei certo che sian millisecondi e non secondi?

il passo della vite è 1 mm, il prezzo non è un problema poichè nel caso di messa in produzione il numero di pezzi sarebbe molto molto alto

Non dici nulla sull'accoppiamento motore-vite, quindi supongo che sia diretto. Se è così il momento d'inerzia della vite va riportato 1:1 all'asse motore, quindi andrà a sommarsi al momento d'inerzia del rotore.

Così, tanto per sfizio, fai una piccolaricerca (mezzoretta circa); sul webb ti cerchi i dati di J di qualche servo motore con coppia di circa 1.5Nm, non importa la velocità massima, e vedrai che i valori son superiori di un paio di ordini.

Quei valori di velocità angolare sono valori di servomandrini veloci, ma i tempi di accelerazione son ben inferiori ed i valori di coppia ben più grandi.

Con quellavelocità angolare risulta una potenza pari a 2352W, quindi non è un micromotore; il momento d'inerzia del rotore, anche con motori speciali, è di molto superiore a quello massimo che ammette quell'accelerazione con 1.5 Nm di coppia.

Modificato: 12 dicembre 2011 da Livio Orsini

[JimGillo]

Bhe questo è trascurabile. Sei certo che sian millisecondi e non secondi?

Ragazzi tutto il resto è giusto......

[roberto8303]

Concordo con Livio, ma poi anche praticamente il conto è presto fatto, se da 0 a 15000rpm impiega 2 ms in un minuto questo motore quanti rpm dovra fare??

2ms= 0,0020 minuti => 15000/0,002=7,500,000 rpm e non credo esista un motore cosi.

So che esistono motori speciali con max 1 milione di rpm....non di piu

Chissa qualche motore lineare se puo arrivare a queste prestazioni considerando una corsa che non si conosce poi...

[Livio Orsini]

ma poi anche praticamente il conto è presto fatto, se da 0 a 15000rpm impiega 2 ms in un minuto questo motore quanti rpm dovra fare??

No Roberto la velocità si ferma a 15.000 rpm. Ci sono elettromandrini che raggiungono questa velocità tranquillamente.

Ci sono piccoli elettromandrini che arriva a 300.000 rpm. Mio fratello ne ha un paio da > 30.000, comadati da inverterino (sono dei mandrini da tenere in mano per lavori da odontotecnico).

[JimGillo]

Vi ringrazio molto, dato che il cliente sottoponendomi il quesito mi ha detto che alcuni tecnici gli avevano già proposto dei prodotti Mitsubishi pensavo che la cosa avesse un senso.....

Quindi se dovessi dare un'idea al cliente per una soluzione di fattibilità a che prestazioni massime di velocità si può arrivare ? (per l'accoppiamento motore-vite non mi sono stati posti vincoli, la corsa lineare mi pare sia 8-10 mm) anche facendo un triangolo anzichè un trapezio (3+3 o 4+2 o ditemi voi)

[roberto8303]

la velocità si ferma a 15.000 rpm. Ci sono elettromandrini che raggiungono questa velocità tranquillamente

sisi il mio era un esempio pratico per avere un idea della velocita diciamo quasi '' istantanea'' visto i 2 ms di tempo...

non centra nulla con l accelerazione richiesta a 15000rpm chiedo scusa se ho messo in confusione il messaggio.

[Livio Orsini]

dei prodotti Mitsubishi

I servo Mitsubishi sono ottimi prodotti, però son ben lontani da quelle prestazioni.

La verifica è semplice. Scegli il motore Mitsubishi, o altro, che abbia velocità e coppia simili a quelle indicate, poi dal catalogo ricavi il momento di inerzia J del motore. Con questo dato e quello di coppia ottieni la massima accelerazione a vuoto.

Poi riporti all'asse motore il momento d'inerzia della vite più tutto il carico e riverifichi che accelerazione ottieni.

Se ti può interessare c'è una discussione inrilievo in questa sezione sul dimensionamento dei motori. Il primo messaggio ti da il link al mio tutorial.

C'è anche un programma di verifica automatica dei dati pper alcuni casi, tra cui la traslazione con vite, ma credo sia accessibile solo ai possessori di forum card.

[JimGillo]

Ti ringrazio molto Livio (anche per la pazienza), proverò a seguire i tuoi utilissimi suggerimenti!