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Attuatore Con Controllo In Forza


MattT3
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Buongiorno,

sono alla ricerca di un attuatore che mi permetta di mettere e mantenere in tensione un cordino di acciaio ad una quantità di forza costante. Ossia l'attuatore deve essere retroazionato con un anello di forza/coppia. Il valore MAX di "peso" che devo applicare al cordino è 10 kg. Il comando che voglio dare all'attuatore è un comando analogico in corrente o tensione.

C'è quancuno che mi può aiutare? Credo che una soluzione con motore coppia applicato ad una vite senza fine avvitata alla quale ci sia un "perno" agganciato al cordino potrebbe fare al caso mio. Qualcuno ha usato qualche marca particolare e si è trovate bene in termine di velocità di risposta del controllo ?

Mi potete aiutare ?

grazie

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Manca un'informazione: intendi usare una reazione tramite cella di carico/tensiometro? Oppure intendi lavorare a loop aperto?

Nel primo caso non ci sono problemi particolari; basta scegliere il trasduttore che ti garantisca la precisione necessaria nel campo di applicazione, più un azionamento (motore-convertitore) che possa erogare la coppia necessaria.

Nel secondo caso vedo molti problemi per la soluzione ipotizzata.

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Non posso che associarmi a Livio.

Ho svolto prove di varia natura e con diversissimi materiali in vita mia, ma devo dire che ad anello aperto, cioè "fidandomi" del drive, non ho mai ottenuto risultati dignitosi.

Diverso è il discorso usando una cella di carico per reazionare il sistema.

E' possibilissimo realizzare quello che chiedi.

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Buongiorno,

cioè intendete dire che, se io utilizzo un motore con il suo azionamento configurato in controllo di coppia e fornisco un riferimento di coppia all'azionamento (coppia che mi calcolo in funzione della forza che voglio agisca) i risultati non sono buoni ? Questo in realtà mi dite che è un controllo ad anello aperto ? Ma l'azionamento non realizza un controllo ad anello chiuso utilizzando come variabile di processo del suo regolatore la coppia che sta sviluppando il motore (che si calcola in funzione della corrente che sta erogando) ?

Consigliate di utilizzare una cella di carico che misuri l'effetiva forza "erogata" e quindi dare all'azionamento questa variabile come variabile di processo ? Tutti gli azionamenti per brushless (che mi pare il motore più "universale" e performate in questo tipo di applicazioni) ammettono che gli si dia un valore di coppia "esterno" per chiudere il loro anello di coppia ? Ovvero, credete sia migliore ancora la soluzione di chiudere l'anello di coppia nel PLC ? Ma se il PLC in realtà è un po' lento nei tempi di scansione c'è un azionamento "spinto" che si arrangi da solo (dopo le dovute configurazioni naturalmente) ??

Rispondendo a Livio io comunque intendevo utilizzare una cella di carico ma solo diciamo in lettura come verifica di quello che l'azionamento sta combinando.

Scusate se approfitto ... ma è una problematica che non ho mai toccato realmente con mano, diversi "rappresentanti" mi propongono di utilizzare unicamente azionamento, motore e di dare un riferimento di coppia ... a me diciamo a naso pare un po' buttata là come soluzione ed è per questo che ho chiesto il vostro aiuto.

Vi ringrazio intanto.

Mattia

Edited by MattT3
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Qualunque tipo di azionamento elettrico (motore + drive) che si consideri ha uno o due anelli chiusi di regolazione. Tutti hanno l'anello chiuso di corrente; secondo il tipo (c.c., c.a.) e la tecnologia (brushless, controllo vettoriale, etc.) hanno un secondo anello chiuso che può essere tensione d'armatura, velocità, posizione del reotore, etc.. Esposizione in termini semplici e banali.

Se si vuole avere un sistema che lavori ad un preciso valore di coppia si deve considerare il tipo di motore impiegato e la configurazione meccanica del sistema.

Se, ad esempio, considero un avvolgitore motorizzato in continua, con motore accoppiato tramite cinghie dentate e/o ingranaggi, è pssibile controllare in coppia ad anello aperto con sufficiente precisione. Precisione sufficiente per il tipo di lavorazione.

Anche nel caso di un motore in c.c., che ha la funzione di trasferimento Cm = k * Ia per flusso costante, il controllo di coppia all'albero motore è solo stimato. Molte variabili influenzano la costante di proporzionalità corrente-coppia. Poi ci sono tutte le problematiche relative alla trasmissione, ai giunti, agli attriti statici e dinamici.

Se la tua applicazione consente di avere una precisione di +/- 10%-20% puoi tranquillamente pensare ad un anello aperto. Se invece hai bisogno di valori di coppia con precisione migliore di 3% devi sicuramente pensare di chiudere l'anello di coppia. In mezzo c'è una zona grigia che deve essere analizzata caso per caso.

In ordine alla dinamica possibile con un controllo effettuato da PLC dipende da molte condizioni: la dinamica richiesta, il tipo di PLC ed il carico di lavoro del medesimo.

Tieni presente che spesso è conveniente controllare la coppia agendo sulla velocità del motore. Caso classico dei controlli di avvolgitura con reazione da cella di carico. Comunque è da studiarsi caso per caso. Da ultimo, considera che anche con unPLC "piccolo" come, ad esempio, la serie S7-200 è possibile chiudere un anello di coppia ogni 10 ms.

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Per confermare, e anche integrare la risposta di Livio,( caso mai ce ne fosse bisogno.... :P ...), ti volevo dire che ...non sei obbligato ad usare un PLC per fare una regolazione di questo tipo, anzi.......

Esistono diverse tipi di drive che permettono di essere programmati per gestire un loop di controllo: si va dal semplice PID interno, a cui collegare il sensore di retroazione, ad estensioni dotate di processore che consentono di fare le stesse cose che si farebbero in un PLC, ma "dentro" il drive, con ovvi benefici sui tempi di risposta e in definitiva sulla qualità della regolazione.

Inoltre, in questo caso non avrei dubbi sulla scelta della regolazione in velocità per modulare la coppia al motore: per la mia esperienza, su questo tipo di regolazioni, il controllo del motore in coppia non da risultati di eccellenza, per costanza di comportamento e sensibilità ai carichi esterni ( es... attriti ).

Dovessi fare io la tua regolazione, opterei per un controllo di velocità con limitazione di coppia.

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Io non scarterei nemmeno un azionamento pneumatico (cilindro pneumatico del valore 50 euro).

Usando un cilindro di alesaggio adeguato puoi variare la pressione da 2 a 6 bar generando una forza che vari da F a 3 F.

Se ti serve un sistema servo usi un regolatore di pressione proporzionale con ingresso analogico (valore 200 euro?) e retroazioni con un traduttore di pressione (valore 100 euro).

Se ti serve una forza fissa usi un regolatore di pressione manuale.

Non conosco l'applicazione per cui non so se il mio suggerimento e' adeguato.

Consiglio inoltre di usare cilindri con guarnizioni a basso attrito.

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